JP3603911B2 - Centrifugal compressor casing structure - Google Patents
Centrifugal compressor casing structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP3603911B2 JP3603911B2 JP15612195A JP15612195A JP3603911B2 JP 3603911 B2 JP3603911 B2 JP 3603911B2 JP 15612195 A JP15612195 A JP 15612195A JP 15612195 A JP15612195 A JP 15612195A JP 3603911 B2 JP3603911 B2 JP 3603911B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- casing
- impeller
- stage
- centrifugal compressor
- stage casing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスタービン用の2段遠心圧縮機に係わり、更に詳しくは、遠心圧縮機のケーシング構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンは、図4に模式的に示すように、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンで構成され、空気を空気圧縮機で圧縮し、この圧縮空気を用いて燃焼器で燃料を燃焼させ、この燃焼ガスでタービンを駆動し、この駆動力の一部で圧縮機を駆動すると共に、外部負荷(発電機、プロペラ、等)を駆動するようになっている。
【0003】
かかるガスタービン用空気圧縮機には、図5に模式的に示す2段遠心圧縮機が従来から用いられている。この2段遠心圧縮機1は、タービンにより回転駆動されるロータ4に軸方向に直列に取付けられた2つのインペラ5a,5bと、このインペラを囲むケーシング6とからなる。インペラは、円板状の主板とこれに取付けられた複数の羽根からなり、ケーシング6は、羽根部を囲むシュラウド部6aと、インペラで圧縮された空気を半径方向外向きに流すディフューザ部6bと、この流れを半径方向内方の流れに戻すリターン部6cと、からなる。リターン部6cは、2段遠心圧縮機の場合には、1段目インペラ5aと2段目インペラ5bの間に設けられ、1段目インペラ5aで圧縮した空気を2段目インペラ5bの内側に供給する役割を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ガスタービン用の2段空気圧縮機では、2段目インペラ5bで圧縮された空気は高温高圧になる。また、図4に示すように、各インペラをケーシング内に組み込むために、ケーシングが複数の部分に分割されており、特に、1段目と2段目のケーシング内端は、単に嵌め合いで連結されているにすぎない。そのため、2段目圧縮機が圧力,温度共に上述した厳しい環境に曝されると、ケーシング自体の温度分布と前後の圧力差により複雑な変形を起こし、2段目インペラのチップクリアランスが大きくなったり、部分的にラビング(擦れ)を起こし、圧縮性能を大幅に低下させる問題点があった。
【0005】
そのため、従来は、2段目ケーシングに熱膨張係数の小さい材料を使用する等、により、2段目インペラのチップクリアランスを小さくし、かつ使用圧力及び温度を低く設定していたが、このため特殊材料の材料及び加工コストが高く、かつ構造上の制約が大きく、圧縮機の性能向上が図れない問題点があった。
【0006】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、特殊な材料を用いることなく、高い使用圧力・使用温度において、ケーシングの変形を小さく抑えることができ、これにより、インペラのチップクリアランスを常に小さくし、コストの低減と性能の向上を図ることができる遠心圧縮機のケーシング構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、円板状の主板とこれに取付けられた複数の羽根からなり同軸上で回転する第1及び第2のインペラと、これらのインペラを囲むケーシングとからなり、該ケーシングは1段目ケーシングと2段目ケーシングとからなり、第1インペラで圧縮された空気を第2インペラに供給するリターン部と、第2インペラの羽根部を囲むシュラウド部と、第2インペラで圧縮された空気を半径方向外向きに流すディフューザ部と、を有するガスタービン用遠心圧縮機のケーシング構造において、軸方向に延びその両端が前記シュラウド部とリターン部に連結され、2段目ケーシングの1段目ケーシングに対する軸方向変位を抑制するインナーサポートと、軸方向に延びその両端が前記ディフューザ部とリターン部に連結され、弾性範囲内で撓むことにより1段目ケーシングと2段目ケーシングの間の半径方向変位を吸収するアウターサポートとを備えた、ことを特徴とする遠心圧縮機のケーシング構造が提供される。
【0008】
本発明の好ましい実施例によれば、前記インナーサポートとアウターサポートは、リング状に形成されている。
【0009】
【作用】
上述した本発明の構成によれば、軸方向に延びたインナーサポートとアウターサポートを備えており、その両端は、インナーサポートは2段目のシュラウド部と1段目のリターン部に連結され、アウターサポートは2段目のディフューザ部と1段目のリターン部に連結されているので、内側のインナーサポートにより、1,2段間のケーシングの軸方向変位を抑制することができ、外側のアウターサポートにより、このサポートを弾性範囲内で撓ませることにより1,2段間の半径方向変位を吸収して熱応力の発生を防ぎ、併せて、インペラ外周部のクリアランスを均一に保持することができる。
【0010】
すなわち、外側のアウターサポートは、2段目ケーシングが半径方向に移動する際の案内として機能し、内側のインナーサポートは1段目ケーシングに対して2段目ケーシングが圧力,温度により軸方向へ変位するのを抑制する。従って、2段目インペラを囲むケーシングは、安定した変位(面の倒れを含まない)を保ち、適切なクリアランスを保つことができる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図1は、本発明によるケーシング構造を備えたガスタービン用遠心圧縮機の部分構成図である。この図において、遠心圧縮機は、2段遠心圧縮機10であり、第1インペラ5a及び第2インペラ5bと、これらのインペラを囲むケーシング12とからなる。インペラ5a,5bは、円板状の主板とこれに取付けられた複数の羽根からなり、同軸上で回転するようになっている。
【0012】
また、ケーシング12は、第1インペラ5aで圧縮された空気を第2インペラ5bに供給するリターン部13と、第2インペラ5bの羽根部を囲むシュラウド部(第2シュラウド部14)と、第2インペラ5bで圧縮された空気を半径方向外向きに流すディフューザ部(第2ディフューザ部15)と、を有している。なお、この図で、7,8は、それぞれ第1シュラウド部,第1ディフューザ部である。
【0013】
更に、図1において、本発明のガスタービン用遠心圧縮機のケーシング構造では、軸方向にそれぞれ延びたインナーサポート16と、アウターサポート17を備えている。インナーサポート16は、その両端が第2シュラウド部14とリターン部13に連結され、アウターサポート17は、その両端が第2ディフューザ部15とリターン部13に連結されている。なお、この図では、インナーサポート16はリターン部13と一体に形成されているが、本発明はこれに限定されず、別々に構成してもよい。また、この実施例ではインナーサポート16とアウターサポート17は、リング状に形成され、十分な剛性と気密性を確保している。このアウターサポート17により、第2インペラ5bで圧縮され燃焼器(図示せず)に供給される加圧空気2のリターン部13と第2ディフューザ部15の間の隙間への逆流を防止することができる。
【0014】
図2は、図1に示した2段遠心圧縮機の熱変形の解析結果であり、図3は、従来のケーシング構造における同様の熱変形解析結果である。図2及び図3は、同スケールで示されている。また、図2及び図3において、破線は変形前、実線は変形後を示している。図3から、従来のケーシング構造(図3)では、2段目の第2シュラウド部14と、第2ディフューザ部15の軸方向変位が大きく、2段目インペラのチップクリアランスが大きくなったり、部分的にラビング(擦れ)を起こす可能性がある。これに対して、本発明のケーシング構造(図2)では、2段目の第2シュラウド部14と、第2ディフューザ部15の軸方向変位が小さく、かつ全体がほぼ均一に軸方向に変位しており、2段目インペラを囲むケーシングを、安定した変位(面の倒れを含まない)に保ち、適切なクリアランスを保つことができることがわかる。
【0015】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0016】
【発明の効果】
上述したように本発明の構成によれば、内側のインナーサポートにより、1,2段間のケーシングの軸方向変位を抑制することができ、外側のアウターサポートにより、このサポートを弾性範囲内で撓ませることにより1,2段間の半径方向変位を吸収して熱応力の発生を防ぎ、併せて、インペラ外周部のクリアランスを均一に保持することができる。すなわち、外側のアウターサポートは、2段目ケーシングが半径方向に移動する際の案内として機能し、内側のインナーサポートは1段目ケーシングに対して2段目ケーシングが圧力,温度により軸方向へ変位するのを抑制する。従って、2段目インペラを囲むケーシングは、安定した変位(面の倒れを含まない)を保ち、適切なクリアランスを保つことができる。
【0017】
従って、本発明の遠心圧縮機のケーシング構造は、特殊な材料を用いることなく、高い使用圧力・使用温度において、ケーシングの変形を小さく抑えることができ、これにより、インペラのチップクリアランスを常に小さくし、コストの低減と性能の向上を図ることができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるケーシング構造を備えた遠心圧縮機の部分構成図である。
【図2】図1に示した2段遠心圧縮機の熱変形の解析結果である。
【図3】従来のケーシング構造における熱変形解析結果である。
【図4】ガスタービンの模式図である。
【図5】2段遠心圧縮機の従来のケーシング構造図である。
【符号の説明】
1 空気圧縮機(2段遠心圧縮機)
2 加圧空気
4 ロータ
5a 1段目インペラ(第1インペラ)
5b 2段目インペラ(第2インペラ)
6 ケーシング
6a シュラウド部
6b ディフューザ部
6c リターン部
7 第1シュラウド部
8 第1ディフューザ部
10 2段遠心圧縮機
12 ケーシング
13 リターン部
14 第2シュラウド部
15 第2ディフューザ部
16 インナーサポート
17 アウターサポート[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a two-stage centrifugal compressor for a gas turbine, and more particularly, to a casing structure of a centrifugal compressor.
[0002]
[Prior art]
As schematically shown in FIG. 4, the gas turbine includes an air compressor, a combustor, and a turbine, compresses air with the air compressor, and uses the compressed air to burn fuel in the combustor. A turbine is driven by the combustion gas, and a part of the driving force drives the compressor and also drives an external load (a generator, a propeller, etc.).
[0003]
In such a gas turbine air compressor, a two-stage centrifugal compressor schematically shown in FIG. 5 has been conventionally used. The two-stage
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a two-stage air compressor for a gas turbine, the air compressed by the second-
[0005]
For this reason, the tip clearance of the second-stage impeller has been reduced and the operating pressure and temperature have been set low by, for example, using a material having a small thermal expansion coefficient for the second-stage casing. There was a problem that the material and processing cost of the material were high, and the structural restrictions were large, and the performance of the compressor could not be improved.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to reduce the deformation of the casing at a high operating pressure and operating temperature without using a special material, thereby constantly reducing the tip clearance of the impeller, thereby reducing cost. An object of the present invention is to provide a casing structure of a centrifugal compressor capable of improving performance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention consists of a first and a second impeller which rotates coaxially a plurality of blades attached thereto a disc-shaped main plate, a casing surrounding these impellers, the
[0008]
According to a preferred embodiment of the present invention, the inner support and the outer support are formed in a ring shape.
[0009]
[Action]
According to the configuration of the present invention described above, an inner support and an outer support extending in the axial direction are provided. At both ends of the inner support, the inner support is connected to the second-stage shroud portion and the first-stage return portion. Since the support is connected to the second-stage diffuser and the first-stage return, the inner inner support can suppress the axial displacement of the casing between the first and second stages, and the outer outer support Accordingly, by bending the support within the elastic range, the radial displacement between the first and second stages can be absorbed to prevent the generation of thermal stress, and at the same time, the clearance at the outer peripheral portion of the impeller can be kept uniform.
[0010]
That is, the outer outer support functions as a guide when the second casing moves in the radial direction, and the inner inner support displaces the second casing in the axial direction due to pressure and temperature with respect to the first casing. Suppress Therefore, the casing surrounding the second-stage impeller can maintain a stable displacement (not including a fall of the surface) and an appropriate clearance.
[0011]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, common parts are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a partial configuration diagram of a centrifugal compressor for a gas turbine having a casing structure according to the present invention. In this figure, the centrifugal compressor is a two-stage
[0012]
Further, the
[0013]
Further, in FIG. 1, the casing structure of the centrifugal compressor for a gas turbine according to the present invention includes an
[0014]
FIG. 2 shows an analysis result of thermal deformation of the two-stage centrifugal compressor shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows a similar thermal deformation analysis result of a conventional casing structure. 2 and 3 are shown on the same scale. In FIGS. 2 and 3, broken lines indicate before deformation, and solid lines indicate after deformation. From FIG. 3, in the conventional casing structure (FIG. 3), the axial displacement of the second-stage
[0015]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the axial displacement of the casing between the first and second stages can be suppressed by the inner inner support, and the support can be bent within the elastic range by the outer outer support. By doing so, the radial displacement between the first and second stages can be absorbed to prevent the generation of thermal stress, and at the same time, the clearance at the outer peripheral portion of the impeller can be kept uniform. That is, the outer outer support functions as a guide when the second casing moves in the radial direction, and the inner inner support displaces the second casing in the axial direction due to pressure and temperature with respect to the first casing. Suppress Therefore, the casing surrounding the second-stage impeller can maintain a stable displacement (not including a surface tilt) and an appropriate clearance.
[0017]
Therefore, the casing structure of the centrifugal compressor of the present invention can suppress the deformation of the casing at a high working pressure and a high working temperature without using a special material, thereby always reducing the tip clearance of the impeller. It has excellent effects such as reduction of cost and improvement of performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial configuration diagram of a centrifugal compressor having a casing structure according to the present invention.
FIG. 2 is an analysis result of thermal deformation of the two-stage centrifugal compressor shown in FIG.
FIG. 3 is a result of thermal deformation analysis in a conventional casing structure.
FIG. 4 is a schematic view of a gas turbine.
FIG. 5 is a conventional casing structure diagram of a two-stage centrifugal compressor.
[Explanation of symbols]
1 air compressor (two-stage centrifugal compressor)
2 Pressurized air 4
5b Second stage impeller (second impeller)
6
Claims (2)
軸方向に延びその両端が前記シュラウド部とリターン部に連結され、2段目ケーシングの1段目ケーシングに対する軸方向変位を抑制するインナーサポートと、
軸方向に延びその両端が前記ディフューザ部とリターン部に連結され、弾性範囲内で撓むことにより1段目ケーシングと2段目ケーシングの間の半径方向変位を吸収するアウターサポートとを備えた、ことを特徴とする遠心圧縮機のケーシング構造。It comprises first and second impellers, each comprising a disk-shaped main plate, a plurality of blades attached thereto, and rotating coaxially, and a casing surrounding these impellers. The casing comprises a first-stage casing and a second-stage casing. consists eyes casing, the air compressed by the first impeller and the second return supplies the impeller, the shroud portion and, radially outwardly compressed air in the second impeller surrounding the blade portion of the second impeller In the casing structure of a gas turbine centrifugal compressor having a diffuser portion flowing through,
An inner support that extends in the axial direction and has both ends connected to the shroud portion and the return portion, and that suppresses axial displacement of the second-stage casing with respect to the first-stage casing ;
An outer support extending in the axial direction, both ends of which are connected to the diffuser portion and the return portion, and which bends within an elastic range to absorb radial displacement between the first-stage casing and the second-stage casing ; A casing structure for a centrifugal compressor, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15612195A JP3603911B2 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Centrifugal compressor casing structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15612195A JP3603911B2 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Centrifugal compressor casing structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH094599A JPH094599A (en) | 1997-01-07 |
JP3603911B2 true JP3603911B2 (en) | 2004-12-22 |
Family
ID=15620786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15612195A Expired - Fee Related JP3603911B2 (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Centrifugal compressor casing structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3603911B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102691666B (en) * | 2012-06-20 | 2015-09-23 | 湖南航翔燃气轮机有限公司 | Two stage centrifugal compressing device |
WO2014115417A1 (en) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 三菱重工業株式会社 | Centrifugal rotation machine |
EP3421812B1 (en) * | 2016-03-28 | 2020-04-15 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Rotary centrifugal compressor machine |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15612195A patent/JP3603911B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH094599A (en) | 1997-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5593276A (en) | Turbine shroud hanger | |
US6234747B1 (en) | Rub resistant compressor stage | |
US7407368B2 (en) | Turbine shroud segment | |
US5466123A (en) | Gas turbine engine turbine | |
JP5538240B2 (en) | Impeller and turbocharger | |
JP3958383B2 (en) | Chip shroud assembly for axial gas turbine engines | |
US10920618B2 (en) | Air seal interface with forward engagement features and active clearance control for a gas turbine engine | |
GB2079402A (en) | System for supporting a rotor in conditions of dynamic imbalance | |
EP0343361A1 (en) | Turbine vane shroud sealing system | |
JP2007032565A (en) | Fan rotor capable of avoiding coincidence | |
EP2938833B1 (en) | Assembly for a gas turbine engine | |
US4264274A (en) | Apparatus maintaining rotor and stator clearance | |
JP4341294B2 (en) | Cradle-supported turbine nozzle | |
US10934941B2 (en) | Air seal interface with AFT engagement features and active clearance control for a gas turbine engine | |
GB2434182A (en) | Guide vane arrangement for a gas turbine engine | |
US6571563B2 (en) | Gas turbine engine with offset shroud | |
JP2011033020A (en) | Rotor blade for turbine engine | |
CN114526264A (en) | Variable guide vane assembly with bushing ring and biasing member | |
US6129513A (en) | Fluid seal | |
CA1265062A (en) | Removable stiffening disk | |
JP3603911B2 (en) | Centrifugal compressor casing structure | |
WO2017162365A1 (en) | Damping vibrations in a gas turbine | |
US6637209B2 (en) | Engine core rotor shaft structure for gas turbine engine | |
CN111322119B (en) | Turbine engine with floating shroud | |
CN115199403A (en) | Gas turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040618 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040623 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040811 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040908 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040921 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071008 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071008 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071008 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091008 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091008 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101008 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101008 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111008 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121008 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |