【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機やタービン等の回転機械における静翼構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧縮機やタービン等の回転機械においては、後流側に配列された動翼内へ流入する空気流れを、所定の流れとなるように制御する静翼が設けられている。このような静翼は、例えばそれぞれ円環状の外側静翼環と内側静翼環との間を、全周に渡って所定の間隔を設けて配列されており、その周方向の配列が、従来は等ピッチでなされていた。
【０００３】
ところが、このように構成された静翼の例えば下流側においては、いわゆるノズルウェーク（速度損失）が発生するので、圧力分布が周方向で変化し、空気の流れが不均一な状態となる。このような不均一な状態が生じた静翼の例えば下流側を動翼が通過することによって、動翼には不均一状態の流れによるいわゆる翼列干渉励振力が作用する。
【０００４】
さらに、静翼は円周方向に等間隔に配置されているため、不均一状態の流れも周方向に等間隔に発生し、動翼は一定の周期の翼列干渉励振力を全周に渡って受けることになる。そして、動翼に作用する励振力の周波数が、動翼の固有振動数と一致するような場合には、動翼に共振が発生し、過大な応力が加わって不都合が生じることとなる。
【０００５】
そこで、このような翼列干渉励振力を低減するために、従来より、いわゆる非対称静翼構造が採用されている。これについては、例えば特開平８−６１００２号公報に記載されている如く、蒸気タービンのダイヤフラムとして、複数の異なるピッチの組合せで配列したノズルを蒸気タービンに使用する構成のものが開示されている。
【０００６】
また、特開平９−２５６８０２号公報に記載されている如く、ラジアル型ガスタービンのノズル環として、ラジアルガスタービンのノズルブロックを分割し、相隣接するもの同士ではノズルピッチを異ならせた異種類のものが来るように、ノズル環を形成した構成のものが開示されている。
【０００７】
さらに、特開平１１−２００８０８号公報に記載されている如く、圧縮機静翼として、静翼の円周方向の配置が、空気流路の上半部と下半部とでは、異なるピッチ角で配置される構成のものが開示されている。これらは何れも本出願人により出願されたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の構成では、翼列干渉励振力を低減する性能をより向上させた非対称静翼構造とするために、いくらかの設計検討が必要であり、また一旦製作すると容易には変更できないため、開発のために余分な時間及び労力を要し、コストアップの要因となっていた。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑み、翼列干渉励振力を低減する非対称静翼構造を容易に変更，調整可能とし、しかも低コストでこれを実現した回転機械の静翼構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、外側静翼環と内側静翼環との間に全周に渡って静翼を配列し、その静翼の後流側に配列された動翼内へ流入する空気が所定の流れとなるように制御する回転機械の静翼構造において、前記各静翼環に、前記静翼を周方向に異なる配列ピッチで取り付ける取付孔を設けたことを特徴とする。また、前記取付孔をバカ穴或いは周方向に延びる長穴としたことを特徴とする。
【００１１】
或いは、外側静翼環と内側静翼環との間に全周に渡って静翼を配列し、その静翼の後流側に配列された動翼内へ流入する空気が所定の流れとなるように制御する回転機械の静翼構造において、前記静翼のシュラウド間に挟み込まれてその静翼を周方向に異なる配列ピッチで位置決めするピースを設けたことを特徴とする。また、前記静翼のシュラウドに、その静翼のリスタガーを行うための切削代を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る静翼が設けられるガスタービン圧縮機の部分縦断面を模式的に示す図である。本実施形態では、同図に示すように、静翼１は、車室内部の図示しない溝に挿入されて車室軸方向の位置決めを行う外側静翼環２と、ロータ４の外周面との間から空気流れの漏洩を防止するシール装置ｓを内周面に備えた内側静翼環３との間に固定されている。
【００１３】
具体的には、静翼１の一端より外側に延びるボルト１ａが、外側静翼環２に開けられた取付孔２ａに挿通され、ナット５により締結されている。また、静翼１の他端より内側に延びるボルト１ｂが、内側静翼環３に開けられた取付孔３ａに挿通され、ナット６により締結されている。なお、静翼１本体側に雌ねじを切り、これを静翼環にボルト止めする構造としても良い。また、動翼７は静翼１の下流側でロータ４の外周面に取り付けられており、ロータ４と共に回転する。
【００１４】
このような構成において、外側静翼環２に開けられた取付孔２ａの配列ピッチを任意の異なる寸法とし、また、内側静翼環３に開けられた取付孔３ａの配列ピッチをこれに対応するように設定すれば、上述した非対称静翼構造を容易に実現することができる。そして、各静翼環を別の配列ピッチの取付孔を持つものに取り替えるだけで、その非対称静翼構造を容易に変更することができる。
【００１５】
さらに、締結されていたナットを緩めて静翼１をボルト周りに回動させ、再びナットで固定することにより、いわゆるリスタガー（角度調整）を行うことができるので、これにより低コストで性能向上を図ることが可能となる。その他、取付孔２ａ，３ａを例えばバカ穴或いは静翼環の周方向に延びる長穴等としておけば、静翼の配列ピッチを微調整することができ、低コストで性能向上を図ることが可能となる。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る静翼の縦断面を模式的に示す図である。また図３は、静翼を車室の内側から見た様子を模式的に示す図である。本実施形態では、図２に示すように、静翼１はその一端に外側シュラウド１ｃが設けられ、他端に内側シュラウド１ｄが設けられている。そして、外側静翼環２のアンダーカットを有する溝２ｂに外側シュラウド１ｃがはめ込まれ、内側静翼環３のアンダーカットを有する溝３ｂに内側シュラウド１ｄがはめ込まれて、静翼１が外側静翼環２と内側静翼環３との間に固定されている。
【００１７】
また、図３に示すように、各外側シュラウド１ｃの間にはピース８が挟み込まれている。このピース８も例えば外側静翼環２の溝２ｂにはめ込まれた状態となっている。また図示しないが、各内側シュラウド１ｄの間にも同様にしてピースが挟み込まれている。これも例えば内側静翼環３の溝３ｂにはめ込まれた状態となっている。この構成により、静翼１を全周に渡って任意のピッチで位置決めし、固定することができる。
【００１８】
また、上記静翼のシュラウド間に挟み込まれるピースの代わりに、シール性を有するケーシングに板バネ等の弾性部材を内蔵したものを設けた構成としても良い。これにより、静翼間のダンピングを行い、振動低減を図ることが可能となる。
【００１９】
図４は、他の構造の静翼を車室の内側から見た様子を模式的に示す図である。上記第２の実施形態の構成において、同図（ａ）に示すように、外側シュラウド１ｃを予め大きめに作成しておき、同図（ｂ）に斜線で示すように切削を行って修正する、いわゆる切削代を設けた構成とすることができる。これは、内側シュラウド１ｄについても同様である。これにより、リスタガーを行うことができ、性能向上を図ることが可能となる。
【００２０】
その他、静翼と動翼が車室軸方向に多段に配置された構成において、上記第１或いは第２の実施形態の構造を採用することにより、隣接する段の静翼同士でノズルウェークの流入位置を調整し、いわゆるクロッキングを行うことができる。そして、これにより、性能向上を図ることが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、翼列干渉励振力を低減する非対称静翼構造を容易に変更，調整可能とし、しかも低コストでこれを実現した回転機械の静翼構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静翼が設けられるガスタービン圧縮機の部分縦断面を模式的に示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る静翼の縦断面を模式的に示す図。
【図３】静翼を車室の内側から見た様子を模式的に示す図。
【図４】他の構造の静翼を車室の内側から見た様子を模式的に示す図。
【符号の説明】
１ 静翼
２ 外側静翼環
３ 内側静翼環
４ ロータ
５，６ ナット
７ 動翼
８ ピース
ｓ シール装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stationary blade structure in a rotating machine such as a compressor or a turbine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating machine such as a compressor or a turbine is provided with a stationary blade that controls an air flow flowing into a moving blade arranged on a downstream side to a predetermined flow. Such stationary blades are arranged at predetermined intervals over the entire circumference, for example, between an annular outer stationary blade ring and an inner stationary blade ring. Were made at equal pitch.
[0003]
However, a so-called nozzle wake (velocity loss) occurs, for example, on the downstream side of the stationary blade configured as described above, so that the pressure distribution changes in the circumferential direction, and the air flow becomes uneven. When the rotor blades pass, for example, on the downstream side of the stationary blade in which such a non-uniform state occurs, a so-called cascade interference excitation force due to the flow in the non-uniform state acts on the rotor blades.
[0004]
Further, since the stationary blades are arranged at equal intervals in the circumferential direction, non-uniform flows also occur at equal intervals in the circumferential direction, and the moving blades apply a cascade interference excitation force having a fixed period over the entire circumference. To receive. If the frequency of the excitation force acting on the moving blade coincides with the natural frequency of the moving blade, resonance occurs in the moving blade, and excessive stress is applied to cause inconvenience.
[0005]
Therefore, in order to reduce such a cascade interference excitation force, a so-called asymmetric stator blade structure has conventionally been adopted. Regarding this, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-61002, a configuration in which nozzles arranged in a combination of a plurality of different pitches are used in a steam turbine as a diaphragm of the steam turbine is disclosed.
[0006]
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-256802, a nozzle block of a radial gas turbine is divided into a nozzle block of a radial gas turbine, and different types of nozzle rings of adjacent nozzles have different nozzle pitches. There is disclosed a configuration in which a nozzle ring is formed so that an object comes.
[0007]
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-200808, the circumferential arrangement of the stationary vanes as the compressor stationary vanes differs between the upper half and the lower half of the air flow path at different pitch angles. Disposed configurations are disclosed. All of these have been filed by the present applicant.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration as described above, some design studies are required to obtain an asymmetrical vane structure in which the performance of reducing the cascade interference excitation force is further improved. Since it cannot be changed, extra time and labor are required for development, which has caused a cost increase.
[0009]
In view of the above problems, the present invention provides a stationary machine blade structure for a rotary machine that can easily change and adjust an asymmetric stator blade structure that reduces the cascade interference excitation force, and that realizes this at low cost. The purpose is to:
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the stator blades are arranged around the entire circumference between the outer stator blade ring and the inner stator blade ring, and the rotor blades arranged on the wake side of the stator blades are arranged. In a stationary blade structure of a rotating machine that controls air flowing into the stationary blade to have a predetermined flow, mounting holes for attaching the stationary blades at different arrangement pitches in a circumferential direction are provided in each of the stationary blade rings. I do. Further, the mounting hole is a stupid hole or a long hole extending in a circumferential direction.
[0011]
Alternatively, the vanes are arranged around the entire circumference between the outer vane ring and the inner vane ring, and the air flowing into the moving vanes arranged on the downstream side of the vanes has a predetermined flow. The stationary blade structure of the rotating machine controlled as described above is characterized in that a piece is provided between the shrouds of the stationary blade to position the stationary blade at a different arrangement pitch in the circumferential direction. The shroud of the stationary blade is provided with a cutting allowance for re-staggering the stationary blade.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a partial longitudinal section of a gas turbine compressor provided with a stationary blade according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, as shown in the figure, the stationary blade 1 is inserted into a groove (not shown) in the vehicle interior to perform positioning in the vehicle interior axial direction and an outer stationary blade ring 2 and an outer peripheral surface of the rotor 4. A seal device s for preventing air flow from leaking from between is fixed to an inner stationary blade ring 3 provided on an inner peripheral surface.
[0013]
Specifically, a bolt 1 a extending outward from one end of the stationary blade 1 is inserted into a mounting hole 2 a opened in the outer stationary blade ring 2 and fastened by a nut 5. A bolt 1 b extending inward from the other end of the stationary blade 1 is inserted into a mounting hole 3 a formed in the inner stationary blade ring 3 and fastened by a nut 6. Note that a female screw may be formed on the stationary blade 1 body side and bolted to the stationary blade ring. The moving blade 7 is attached to the outer peripheral surface of the rotor 4 on the downstream side of the stationary blade 1 and rotates together with the rotor 4.
[0014]
In such a configuration, the arrangement pitch of the mounting holes 2a formed in the outer stationary blade ring 2 is set to any different size, and the arrangement pitch of the mounting holes 3a formed in the inner stationary blade ring 3 corresponds to this. With such a setting, the above-described asymmetric stator blade structure can be easily realized. Then, the asymmetric stator blade structure can be easily changed only by replacing each stator blade ring with one having a mounting hole with a different arrangement pitch.
[0015]
Further, by loosening the fastened nut and rotating the stationary blade 1 around the bolt and fixing it again with the nut, a so-called re-sister (angle adjustment) can be performed, thereby improving performance at low cost. It becomes possible to plan. In addition, if the mounting holes 2a and 3a are, for example, stupid holes or long holes extending in the circumferential direction of the stator blade ring, the arrangement pitch of the stator blades can be finely adjusted, and performance can be improved at low cost. It becomes.
[0016]
FIG. 2 is a view schematically showing a vertical cross section of a stationary blade according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view schematically showing a state where the stationary blade is viewed from the inside of the vehicle compartment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the stationary blade 1 has an outer shroud 1c at one end and an inner shroud 1d at the other end. The outer shroud 1c is fitted in the groove 2b of the outer stator blade ring 2 having an undercut, and the inner shroud 1d is fitted in the groove 3b of the inner stator blade ring 3 having an undercut. It is fixed between the ring 2 and the inner stationary blade ring 3.
[0017]
As shown in FIG. 3, a piece 8 is interposed between the outer shrouds 1c. This piece 8 is also fitted in the groove 2b of the outer stationary blade ring 2, for example. Although not shown, pieces are similarly sandwiched between the inner shrouds 1d. This is also, for example, in a state of being fitted into the groove 3 b of the inner stationary blade ring 3. With this configuration, the stationary blade 1 can be positioned and fixed at an arbitrary pitch over the entire circumference.
[0018]
Further, instead of the piece sandwiched between the shrouds of the stationary blade, a configuration in which an elastic member such as a leaf spring is incorporated in a casing having a sealing property may be provided. This makes it possible to perform damping between the stationary blades and reduce vibration.
[0019]
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state where a stationary blade having another structure is viewed from the inside of the vehicle compartment. In the configuration of the second embodiment, the outer shroud 1c is made larger in advance as shown in FIG. 6A, and is modified by cutting as shown by hatching in FIG. A configuration having a so-called cutting allowance can be adopted. This is the same for the inner shroud 1d. As a result, the re-stagger can be performed, and the performance can be improved.
[0020]
In addition, in a configuration in which the stationary blades and the moving blades are arranged in multiple stages in the vehicle compartment axial direction, by adopting the structure of the first or second embodiment, the nozzle wake flows between the stationary blades of the adjacent stages. By adjusting the position, so-called clocking can be performed. This makes it possible to improve the performance.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a stationary machine blade structure of a rotary machine which can easily change and adjust the asymmetric stator blade structure that reduces the cascade interference excitation force, and realizes this at low cost. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing a partial longitudinal section of a gas turbine compressor provided with a stationary blade according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically showing a longitudinal section of a stationary blade according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a state where a stationary blade is viewed from the inside of a vehicle compartment.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which a stationary blade having another structure is viewed from the inside of a vehicle cabin.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 stator blade 2 outer stator blade ring 3 inner stator blade ring 4 rotor 5, 6 nut 7 rotor blade 8 piece s sealing device