軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械及擴(kuò)散器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于燃?xì)廨啓C(jī)等的軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械及擴(kuò)散器。
[0002]本申請書對于2013年3月29日提出申請的專利特愿2013-071075號主張優(yōu)先權(quán)，并在此援用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)上設(shè)置有連接于壓縮機(jī)和渦輪機(jī)等的軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械下游的擴(kuò)散器。壓縮空氣和燃燒氣體等的工作流體流動的減速及壓力恢復(fù)即靜壓恢復(fù)，通過擴(kuò)散器進(jìn)行，例如參照專利文獻(xiàn)1，2。
[0004]在圖12所示的燃?xì)廨啓C(jī)102中，連接于渦輪機(jī)下游的擴(kuò)散器101是將內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108和朝向下游一側(cè)擴(kuò)徑形成的外周側(cè)內(nèi)壁109同心配置形成的。內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108和外周側(cè)內(nèi)壁109之間形成有環(huán)狀流路110。燃?xì)廨啓C(jī)2在外側(cè)具備渦輪機(jī)殼體3。渦輪機(jī)殼體3的內(nèi)部配置有多級靜葉5和動葉6的組合。
[0005]安裝有末級動葉6f的轉(zhuǎn)子20的后端由軸承12支撐。收容軸承12的軸承外殼11與渦輪機(jī)殼體3的中心由被配置成放射狀的橫切工作流體的流動的多個(gè)支柱14同心地支撐。支柱14上覆蓋著支柱蓋15以免暴露于高溫廢氣。而且，支柱14的下游一側(cè)設(shè)置有被配置成放射狀的橫切工作流體的流動的筒狀進(jìn)入口 16。
[0006]接下來，參照附圖13說明連接于壓縮機(jī)下游一側(cè)的擴(kuò)散器。燃?xì)廨啓C(jī)102B具有壓縮機(jī)50、被供應(yīng)壓縮機(jī)50中生成的壓縮空氣的燃燒器51和渦輪機(jī)52。壓縮機(jī)50是配置有多級靜葉5B和動葉6B的組合的構(gòu)成。
[0007]連接于燃?xì)廨啓C(jī)102B的壓縮機(jī)50的下游一側(cè)的擴(kuò)散器101B，同心配置了從相對于壓縮機(jī)50的末級葉片7的下游一側(cè)位置朝向下游一側(cè)縮徑的內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108和擴(kuò)徑的外周側(cè)內(nèi)壁109B。
[0008]末級葉片7是多個(gè)靜葉5B和多個(gè)動葉6B中位于最下游一側(cè)的葉片。相對于靜葉5B和動葉6B的下游一側(cè)存在0GV，即存在出口導(dǎo)向葉片時(shí)，OGV成為末級葉片7。內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108B和外周側(cè)內(nèi)壁109B之間形成有環(huán)狀流路110B。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2005-290985號公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平8-210152號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]要解決的技術(shù)問題
[0014]參照圖12，13，擴(kuò)散器101，10IB是環(huán)狀流路110，I1B的入口部面積和出口部面積之比越大越能夠減速流動。因此，環(huán)狀流路110，IlOB中，從提高功能的角度來看，優(yōu)選為使內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108，108B朝向下游一側(cè)縮徑。
[0015]在此，內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108，108B被設(shè)置成朝向下游一側(cè)縮徑的形狀時(shí)，工作流體的流動有可能從內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁108，108B的壁面剝離。若流動剝離會產(chǎn)生能量損失，因此會導(dǎo)致擴(kuò)散器性能降低。
[0016]本發(fā)明的目的在于提供一種不剝離工作流體的流動，并擴(kuò)大環(huán)狀流路的截面面積，從而提高性能的軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械及擴(kuò)散器。
[0017]技術(shù)方案
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)，一種軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其具有:轉(zhuǎn)子，其具備多個(gè)動葉且在軸線周圍旋轉(zhuǎn)自如；定子，其具備鄰接于所述多個(gè)動葉而配置的多個(gè)靜葉；軸流旋轉(zhuǎn)部，其由所述轉(zhuǎn)子和所述定子形成；以及，擴(kuò)散器，其連接于所述軸流旋轉(zhuǎn)部的下游，且向軸線方向延伸而形成為環(huán)狀流路，其特征在于，所述軸流旋轉(zhuǎn)部的內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁中，作為與末級葉片的軸線方向上的位置相對應(yīng)的內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的末級葉片部內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的直徑形成為，相對于所述末級葉片的前緣位置所述末級葉片的后緣位置的直徑更小，所述末級葉片為所述多個(gè)動葉和所述多個(gè)靜葉中的最下游一側(cè)的葉片，作為所述擴(kuò)散器的內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的擴(kuò)散器內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁，隨著朝向作為下游一側(cè)的軸線方向的第一側(cè)，全部或一部分逐漸縮徑。
[0019]根據(jù)上述構(gòu)成，從擴(kuò)散器的入口上游進(jìn)行內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的縮徑，因此，從入口上游就能得到順暢的擴(kuò)散器效果。而且，能夠?qū)U(kuò)散器內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的一部分或者整體形成為緩慢的傾斜，并能夠降低剝離。
[0020]在上述軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，所述擴(kuò)散器內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的縮徑，可從所述末級葉片部內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的下游一側(cè)的端部開始。
[0021]根據(jù)上述構(gòu)成，上游一側(cè)的末級葉片部內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁和下游一側(cè)的擴(kuò)散器內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁傾斜著連接，因此，能夠使來自上游一側(cè)的流動變得更加順暢。
[0022]在上述軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，所述擴(kuò)散器內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的傾斜角可以是，從末級葉片部內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的所述末級葉片的前緣至后緣的平均傾斜角以上，且不足0°。
[0023]根據(jù)上述構(gòu)成，軸流旋轉(zhuǎn)部中，工作流體具有旋流成分，且半徑方向的慣性力起作用。因此，即便傾斜很大也難以剝離，但是，沒有旋回成分或者旋回成分較少的擴(kuò)散器中，可通過將傾斜設(shè)置緩慢從而防止剝離。
[0024]在上述軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，所述擴(kuò)散器連接于渦輪機(jī)的末級動葉的下游，所述末級葉片部內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁為末級動葉內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁，所述末級動葉內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的縮徑，從所述末級動葉的前緣和喉部位置之間的位置開始。
[0025]根據(jù)上述構(gòu)成，從末級動葉的前緣到喉部位置之間的流路寬度減少，因此，能夠不發(fā)生剝離地從前緣和喉部位置之間的位置開始內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的縮徑。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)，一種擴(kuò)散器，其連接于渦輪機(jī)的末級動葉下游，其特征在于，具備:外周側(cè)內(nèi)壁，其在所述擴(kuò)散器的內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的外周側(cè)隔著間隔而設(shè)置，且在與所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁之間區(qū)劃形成環(huán)狀流路；連接構(gòu)件，其在所述環(huán)狀流路內(nèi)，將所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁和所述外周側(cè)內(nèi)壁在徑向上連接，且形成為截面葉型形狀，所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁隨著朝向作為下游一側(cè)的軸線方向的第一側(cè)縮徑，所述縮徑，達(dá)到連接構(gòu)件內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁，該連接構(gòu)件內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁為與所述連接構(gòu)件的在軸線方向上的位置相對應(yīng)，所述連接構(gòu)件內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁由上游一側(cè)的第一傾斜部，以及相對于所述第一傾斜部的下游一側(cè)的第二傾斜部所構(gòu)成，所述第一傾斜部和所述第二傾斜部在所述連接構(gòu)件的喉部位置下游一側(cè)，且包括所述連接構(gòu)件的后緣位置的、相對于所述后緣的上游一側(cè)的位置上連接，所述第二傾斜部的傾斜角為所述第一傾斜部的傾斜角以上，且不足0°。
[0027]根據(jù)上述構(gòu)成，從喉部位置到連接構(gòu)件后緣之間的流路寬度增加，因此通過降低縮徑造成的傾斜，能夠抑制剝離的發(fā)生。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)，一種擴(kuò)散器，其連接于渦輪機(jī)的末級動葉下游，其特征在于，具備:內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁，其向軸線方向延伸并形成為筒狀；外周側(cè)內(nèi)壁，其在內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的外周側(cè)隔著間隔而設(shè)置，且在與所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁之間區(qū)劃形成環(huán)狀流路；連接構(gòu)件，其在所述環(huán)狀流路內(nèi)，將所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁和所述外周側(cè)內(nèi)壁在徑向上連接，所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁的軸線方向的至少一部分，隨著朝向作為所述環(huán)狀流路的下游一側(cè)的軸線方向的第一側(cè)而縮徑，所述連接構(gòu)件的前緣及/或后緣，隨著從所述外周側(cè)內(nèi)壁朝向所述內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁，向作為所述環(huán)狀流路的上游一側(cè)的軸線方向的第二側(cè)傾斜。
[0029]根據(jù)上述構(gòu)成，連接構(gòu)件在傾斜的同時(shí)，內(nèi)周側(cè)內(nèi)壁隨著朝向軸線方向一側(cè)逐漸縮徑，因此，能夠不剝離工作流體的流動而擴(kuò)大環(huán)狀流路的截面面積。由此，能夠提高排氣擴(kuò)散器的性能。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)，一種擴(kuò)散器，其連接于軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的末級葉片的下游，所述軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有具備多個(gè)動葉且在軸線周圍旋轉(zhuǎn)自如的轉(zhuǎn)子，和具備鄰