JP2014163263A - Gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気部を備えるガスタービンに関するものである。 The present invention relates to a gas turbine including an exhaust part.
従来、ガスタービンとして、航空機用ガスタービンエンジンが知られている(例えば、特許文献1参照)。このガスタービンエンジンは、排気内筒と、排気内筒の外側に設けられた排気外筒とを有し、排気内筒と排気外筒との間に排気流路を形成している。また、ガスタービンエンジンの排気外筒は、外気吸気口を有しており、排気流路を流れる排気ガスのエジェクタ効果により、外気吸気口を介して排気流路に外気を流入させ、高温の排気ガスを冷却することで、排気内筒及び排気外筒を含む排気部を冷却している。 Conventionally, an aircraft gas turbine engine is known as a gas turbine (see, for example, Patent Document 1). This gas turbine engine has an exhaust inner cylinder and an exhaust outer cylinder provided outside the exhaust inner cylinder, and forms an exhaust passage between the exhaust inner cylinder and the exhaust outer cylinder. Further, the exhaust outer cylinder of the gas turbine engine has an outside air intake port, and due to the ejector effect of the exhaust gas flowing through the exhaust channel, the outside air flows into the exhaust channel via the outside air intake port, thereby By cooling the gas, the exhaust part including the exhaust inner cylinder and the exhaust outer cylinder is cooled.
しかしながら、特許文献1のガスタービンエンジンでは、排気ガスを冷却するために、外気を多く取り込むと、外気が流入した排気流路の圧力は上昇する。排気流路の圧力が上昇すると、タービンから排出される排気ガスが流れ難くなるため、タービンで取り出す仕事量が低下してしまう。一方で、タービンで取り出す仕事量を上昇させるべく、外気の取り込む量を減らしてしまうと、排気ガスが冷却され難くなるため、排気内筒及び排気外筒を含む排気部の冷却が困難となる。 However, in the gas turbine engine disclosed in Patent Document 1, when a large amount of outside air is taken in to cool the exhaust gas, the pressure of the exhaust passage into which the outside air flows increases. When the pressure in the exhaust passage rises, the exhaust gas discharged from the turbine becomes difficult to flow, so that the work taken out by the turbine is reduced. On the other hand, if the amount of outside air taken in is reduced to increase the amount of work taken out by the turbine, it becomes difficult to cool the exhaust gas, so that it becomes difficult to cool the exhaust part including the exhaust inner cylinder and the exhaust outer cylinder.
そこで、本発明は、タービンで取り出す仕事量と排気部の冷却とを効率良く行うことができるガスタービンを提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the gas turbine which can perform efficiently the work amount taken out with a turbine, and cooling of an exhaust part.
本発明のガスタービンは、タービンから排出される排気ガスが流通する排気部を備えるガスタービンにおいて、前記排気部は、前記排気ガスが流通する排気流路と、前記排気流路に外気を導入し、流出口が前記排気流路に接続されるエジェクタと、前記排気流路の少なくとも一部の流路面積を絞って、前記排気ガスを増速させることで、静圧低下領域を形成する流路絞り部材と、を有し、前記エジェクタの前記流出口は、前記静圧低下領域に設けられていることを特徴とする。 The gas turbine according to the present invention is a gas turbine including an exhaust portion through which exhaust gas discharged from the turbine flows, wherein the exhaust portion introduces outside air into the exhaust passage through which the exhaust gas flows and the exhaust passage. An ejector whose outlet is connected to the exhaust flow path, and a flow path that forms a static pressure reduction region by increasing the speed of the exhaust gas by reducing the flow area of at least a part of the exhaust flow path A throttle member, and the outlet of the ejector is provided in the static pressure reduction region.
この構成によれば、流路絞り部材により排気流路に静圧低下領域を形成することができる。そして、この静圧低下領域に、エジェクタの流出口を設けることで、エジェクタの流出口から多くの外気を取り込むことができる。このとき、静圧低下領域において外気を取り込んでいることから、排気流路の圧力の上昇が抑制される。これにより、排気流路の圧力の上昇を抑制しつつ、外気の取り込み量を多くすることができるため、タービンで取り出す仕事量を低下させることなく、排気ガスが流通する排気部を好適に冷却することができる。換言すれば、静圧低下領域にエジェクタの流出口を設け、外気の取り込み量を、排気部を冷却可能な所定の取り込み量に抑制することで、外気が取り込まれた排気流路の圧力を低下させることができる。これにより、外気の取り込み量を所定の取り込み量にしつつ、排気流路の圧力を低下させることができるため、排気ガスが流通する排気部を冷却しつつ、タービンで取り出す仕事量を向上させることができる。以上から、タービンで取り出す仕事量と排気部の冷却とを効率良く行うことができる。 According to this configuration, the static pressure reduction region can be formed in the exhaust passage by the passage restricting member. Then, by providing the ejector outlet in this static pressure reduction region, a large amount of outside air can be taken in from the ejector outlet. At this time, since the outside air is taken in the static pressure reduction region, an increase in the pressure of the exhaust passage is suppressed. As a result, it is possible to increase the intake amount of the outside air while suppressing an increase in the pressure of the exhaust flow path, so that the exhaust part through which the exhaust gas flows is suitably cooled without reducing the work amount taken out by the turbine. be able to. In other words, the outlet of the ejector is provided in the static pressure drop region, and the intake air pressure is reduced to a predetermined intake amount that can cool the exhaust part, thereby reducing the pressure of the exhaust flow path in which the outside air is taken in. Can be made. As a result, the pressure of the exhaust passage can be reduced while keeping the intake amount of the outside air at a predetermined intake amount, so that the work taken out by the turbine can be improved while cooling the exhaust portion through which the exhaust gas flows. it can. From the above, the amount of work taken out by the turbine and the cooling of the exhaust part can be efficiently performed.
この場合、前記排気部は、排気内筒部材と、前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材とを連結する排気ストラットと、をさらに備え、前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流側端部が、前記排気ガスの流れ方向において前記排気ストラットと重複して設けられると共に、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における流路面積を絞る前記排気ストラットであることが好ましい。 In this case, the exhaust part includes an exhaust inner cylinder member, an exhaust outer cylinder member provided on a radially outer side of the exhaust inner cylinder member, and an exhaust strut connecting the exhaust inner cylinder member and the exhaust outer cylinder member. The exhaust passage is formed between the exhaust inner cylinder member and the exhaust outer cylinder member, and the exhaust outer cylinder member is provided upstream in the flow direction of the exhaust gas. A downstream exhaust outer cylinder member and a downstream exhaust outer cylinder member provided downstream, and a downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member and an upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member The downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is partially overlapped, and is located radially inward with respect to the upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member, and the ejector A downstream end of the exhaust outer cylinder member and an upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member A downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is provided to overlap the exhaust strut in the exhaust gas flow direction, and an opening at the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is Preferably, the flow path restricting member is the exhaust strut for reducing the flow area in the circumferential direction of the exhaust flow path.
この構成によれば、上流側排気外筒部材の下流側端部を、排気ガスの流れ方向において排気ストラットと重複して設けることで、排気内筒部材と排気外筒部材とを連結する排気ストラットを、流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路を周方向に絞ることができる。 According to this configuration, the exhaust end strut that connects the exhaust inner cylinder member and the exhaust outer cylinder member by providing the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member overlapping the exhaust strut in the flow direction of the exhaust gas. Can be utilized as a flow path restricting member. For this reason, the exhaust passage can be narrowed in the circumferential direction with a simple configuration without any significant design change.
この場合、前記エジェクタの前記流出口は、前記排気ストラットの周方向における幅が最大となる位置に設けられることが好ましい。 In this case, it is preferable that the outlet of the ejector is provided at a position where the circumferential width of the exhaust strut is maximized.
この構成によれば、排気流路が周方向において最も絞られる部分に、つまり、排気ガスの流速が最も速い部分に、エジェクタの流出口を設けることができる。このため、タービンの仕事と排気部の冷却とを、より効率良く行うことができる。 According to this configuration, the outlet of the ejector can be provided in a portion where the exhaust flow path is most restricted in the circumferential direction, that is, in a portion where the exhaust gas flow velocity is the fastest. For this reason, the work of the turbine and the cooling of the exhaust part can be performed more efficiently.
この場合、前記排気部は、排気内筒部材と、前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、をさらに備え、前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、前記流路絞り部材は、前記排気流路の径方向における流路面積を絞る、前記上流側排気外筒部材の下流側端部及び前記上流側排気外筒部材の下流側端部に対向する前記排気内筒部材の少なくとも一方であることが好ましい。 In this case, the exhaust part further includes an exhaust inner cylinder member and an exhaust outer cylinder member provided on a radially outer side of the exhaust inner cylinder member, and the exhaust passage includes the exhaust inner cylinder member and the exhaust gas The exhaust outer cylinder member is formed between the upstream exhaust outer cylinder member provided on the upstream side and the downstream exhaust outer cylinder member provided on the downstream side in the exhaust gas flow direction. And the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member and the upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member partially overlap, and the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is It is located radially inward with respect to the upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member, and the ejector includes a downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member and a downstream exhaust outer cylinder member. An upstream end, and an opening at the downstream end of the upstream exhaust outer tubular member is the The flow path restricting member serves as an outlet, and the downstream end portion of the upstream exhaust outer cylinder member and the downstream side of the upstream exhaust outer cylinder member restrict the flow area in the radial direction of the exhaust flow path. It is preferable that the exhaust inner cylinder member be opposed to the end portion.
この構成によれば、上流側排気外筒部材の下流側端部及び排気内筒部材の少なくとも一方を、排気流路の径方向において流路面積が狭くなるように絞ることで、上流側排気外筒部材の下流側端部及び排気内筒部材の少なくとも一方を流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路を径方向に絞ることができる。 According to this configuration, at least one of the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member and the exhaust inner cylinder member is narrowed so that the flow passage area becomes narrow in the radial direction of the exhaust flow passage, thereby At least one of the downstream end of the tubular member and the exhaust inner tubular member can be used as a flow path restricting member. For this reason, the exhaust passage can be narrowed in the radial direction with a simple configuration without any significant design change.
この場合、前記流路絞り部材は、前記排気流路の全周に亘って、流路面積を絞っていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the flow passage restricting member restricts the flow passage area over the entire circumference of the exhaust flow passage.
この構成によれば、排気流路の全周に亘って、径方向における流路面積を絞って静圧低下領域を形成できることから、全周から外気を吸い込むことができる。 According to this configuration, since the static pressure reduction region can be formed by reducing the flow area in the radial direction over the entire circumference of the exhaust flow path, the outside air can be sucked from the entire circumference.
この場合、前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における所定の部位において、流路面積を絞っていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the flow passage restricting member restricts the flow passage area at a predetermined portion in the circumferential direction of the exhaust flow passage.
この構成によれば、所定の部位において、径方向における流路面積を絞って静圧低下領域を形成できることから、所定の部位から外気を吸い込むことができる。このとき、所定の部位としては、例えば、排気ガスの流れを阻害し難い部位、または排気ガスを良好に案内可能な部位等がある。 According to this configuration, since the static pressure reduction region can be formed by narrowing the flow path area in the radial direction at a predetermined portion, outside air can be sucked from the predetermined portion. At this time, the predetermined part includes, for example, a part that does not obstruct the flow of exhaust gas, or a part that can guide the exhaust gas well.
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1は、実施例1に係るガスタービンエンジンの排気部の概略構成図である。図2は、図1のA−A’断面図である。実施例1に係るガスタービンエンジン(ガスタービン)1は、航空機用のガスタービンエンジンである。図1に示すように、ガスタービンエンジン1は、回転軸となるロータ5と、タービン10と、排気部20とを備えている。ここで、図示は省略したが、ロータ5の軸方向において、タービン10の反対側には、圧縮機及び燃焼器が設けられている。なお、実施例1では、航空機用のガスタービンエンジンに適用して説明するが、排気部20を有するガスタービンであれば、いずれであってもよい。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust portion of a gas turbine engine according to a first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1. A gas turbine engine (gas turbine) 1 according to the first embodiment is a gas turbine engine for an aircraft. As shown in FIG. 1, the gas turbine engine 1 includes a
圧縮機は、外部から空気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を燃焼器へ向けて供給する。燃焼器は、燃料を噴射し、噴射した燃料と圧縮された空気とを混合させると共に燃焼させ、燃焼ガス(主流ガス)を発生させる。発生した燃焼ガスは、タービン10に流入する。
The compressor sucks air from the outside, compresses the sucked air, and supplies the compressed air toward the combustor. The combustor injects fuel, mixes the injected fuel and compressed air, and burns the fuel to generate combustion gas (mainstream gas). The generated combustion gas flows into the
タービン10は、複数の静翼11と、複数の動翼12と、複数のディスクプレート13とを有している。複数のディスクプレート13は、複数の動翼12に応じて設けられ、ロータ5に固定されると共に、各動翼12が連結される。そして、複数の静翼11と複数の動翼12とは交互に配設されている。
The
上記のようなガスタービンエンジン1は、圧縮機により、空気が圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器により、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン10を構成する複数の静翼11と複数の動翼12とを通過することでロータ5を回転駆動させる。一方、ロータ5を回転駆動させた後の燃焼ガスである排気ガスGは、排気部20から大気に放出される。
The gas turbine engine 1 as described above is compressed into high-temperature and high-pressure compressed air when compressed by a compressor, and combusts when a predetermined fuel is supplied to the compressed air by a combustor. . The high-temperature and high-pressure combustion gas generated by the combustor passes through the plurality of
次に、排気部20周りの構成について詳細に説明する。排気部20は、筒状の排気内筒部材21と、排気内筒部材21の径方向外側に設けられる筒状の排気外筒部材22とを有している。また、排気部20は、排気内筒部材21と排気外筒部材22とを接続する排気ストラット23を有している。排気内筒部材21と排気外筒部材22との間は、タービン10から排出された排気ガスGが流通する排気流路31となっている。また、排気部20は、排気流路31に接続されるエジェクタ24を有している。
Next, the configuration around the
排気内筒部材21は、排気ガスGの流れ方向の上流側(図示左側)の端部が、タービン10に接続されている。排気内筒部材21の上流側の端部は、径方向において、動翼12の基端側とディスクプレート13とが接続される部位に位置している。排気内筒部材21は、上流側端部から下流側端部にかけて所定の径となるように形成されている。
The exhaust
排気外筒部材22は、排気ガスGの流れ方向の上流側(図示左側)の端部が、タービン10に接続されている。排気外筒部材22の上流側の端部は、径方向において、動翼12の先端側に位置している。排気外筒部材22は、上流側端部から下流側端部にかけて径方向が大きくなるように形成されている。排気外筒部材22は、上流側排気外筒部材22aと、下流側排気外筒部材22bとを有している。
The exhaust outer cylinder member 22 is connected to the
上流側排気外筒部材22aは、タービン10の下流側に設けられ、且つ下流側排気外筒部材22bの上流側に設けられている。上流側排気外筒部材22aは、その下流側の端部の径が、下流側排気外筒部材22bの上流側の端部の径よりも小さな径となっており、下流側排気外筒部材22bの内側に配置されている。換言すれば、下流側排気外筒部材22bは、その上流側の端部の径が、上流側排気外筒部材22aの下流側の端部の径よりも大きな径となっており、上流側排気外筒部材22aの外側に配置されている。
The upstream side exhaust
上流側排気外筒部材22aと下流側排気外筒部材22bとは、その一部が径方向において重複している。具体的に、上流側排気外筒部材22aの下流側の端部22a1と、下流側排気外筒部材22bの上流側の端部22b1とは、径方向において重複しており、2重管の構成となっている。なお、後述するが、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1と、下流側排気外筒部材22bの上流側端部22b1とが、エジェクタ24の一部を構成している。
The upstream exhaust
排気ストラット23は、排気内筒部材21と下流側排気外筒部材22bとを連結する部材であり、所定の間隔を空けて周方向に複数設けられている。図2に示すように、各排気ストラット23は、径方向に直交する面で切った断面が翼形状となっており、排気ガスGを上流側から下流側へ案内している。排気ストラット23は、周方向における長さ(幅)が最大となる最大幅Lが、軸方向における上流側端部と中央部との間に位置している。
The exhaust struts 23 are members that connect the exhaust
エジェクタ24は、排気流路31における排気ガスGの流通によるエジェクタ効果により、外気Aを排気流路31に取り込んでいる。エジェクタ24は、上記したように、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1と、下流側排気外筒部材22bの上流側端部22b1とを含んで構成されている。エジェクタ24は、下流側排気外筒部材22bの上流端における開口が外気Aの流入口24bとなっており、周方向に亘って形成されている。また、エジェクタ24は、上流側排気外筒部材22aの下流端における開口が外気Aの流出口24aとなっており、周方向に亘って形成されている。なお、図示では省略したが、エジェクタ24の流入口24bには、所定の間隔を空けてスリットが周方向に複数形成された、環状のスリット板を配置してもよい。
The
また、エジェクタ24は、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1が、排気ガスGの流れ方向において、排気ストラット23と重複して設けられている。具体的に、上流側排気外筒部材22aの下流端は、排気ガスGの流れ方向において、排気ストラット23の最大幅Lの部位に位置している。このとき、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、排気ストラット23と重複する部位が、排気ストラット23の翼形状と相補的な形状となるように切り欠いて形成されている。このため、エジェクタ24の流出口24aは、排気流路31が周方向において最も絞られる位置に形成される。よって、排気ストラット23は、周方向に排気流路31の流路面積を絞る流路絞り部材として機能する。
In the
続いて、エジェクタ24における外気Aの取り込みについて説明する。タービン10から排出された排気ガスGは、排気内筒部材21と上流側排気外筒部材22aとの間の排気流路31を流通する。排気流路31を流通する排気ガスGは、排気ストラット23に流入する。ここで、排気流路31は、排気ストラット23が設けられていることから、周方向における排気流路31の流路面積が絞られることになる。排気ストラット23により排気流路31の流路面積が絞られると、排気ストラット23を通過する排気ガスGの流速は、排気ストラット23に流入する前の流速に比して速くなる。特に、周方向において排気流路31の流路面積が最も絞られる、排気ストラット23の最大幅Lの部位において、排気ガスGの流速が最も速くなる。このため、排気ストラット23の軸方向を前後方向としたときの排気ストラット23の側面及び側面の周辺には、排気ストラット23の上流側及び下流側における静圧に比して低い静圧低下領域Eが形成される。
Next, the intake of outside air A by the
そして、エジェクタ24の流出口24aは、排気ストラット23の最大幅Lの部位に位置していることから、静圧低下領域Eに位置することになる。このため、エジェクタ24は、静圧が低い領域においてエジェクタ効果による外気Aの取り込みが可能になることから、流出口24aが排気ストラット23の上流側に設けられる場合に比して、より多くの外気Aを取り込むことが可能となる。エジェクタ24を介して排気流路31に取り込まれた外気Aは、排気流路31を流通する排気ガスGと混合しながら下流側へ向けて送られることで、排気ガスGを冷却する。
And since the
以上のように、実施例1の構成によれば、排気ストラット23により排気流路31に静圧低下領域Eを形成することができる。そして、この静圧低下領域Eに、エジェクタ24の流出口24aを設けることで、エジェクタ24の流出口24aから多くの外気Aを取り込むことができる。このとき、静圧低下領域Eにおいて外気Aを取り込んでいることから、排気流路31の圧力の上昇は抑制される。これにより、排気流路31の圧力の上昇を抑制しつつ、外気Aの取り込み量を多くすることができるため、タービン10で取り出す仕事量を低下させることなく、排気ガスGが流通する排気部20を好適に冷却することができる。換言すれば、静圧低下領域Eにエジェクタ24の流出口24aを設け、外気Aの取り込み量を排気部20を冷却可能な所定の取り込み量に抑制することで、外気Aが取り込まれた排気流路31の圧力(静圧)を低下させることができる。これにより、外気Aの取り込み量を所定の取り込み量にしつつ、排気流路31の圧力を低下させることができるため、排気ガスGが流通する排気部20を冷却しつつ、タービン10で取り出す仕事量を向上させることができる。以上から、タービン10で取り出す仕事量と排気部20の冷却とを効率よく行うことができる。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, the static pressure reduction region E can be formed in the
また、実施例1の構成によれば、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1を、排気ガスGの流れ方向において排気ストラット23と重複して設けることで、排気ストラット23を、流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路31を周方向に絞ることができる。
Further, according to the configuration of the first embodiment, the downstream end portion 22a1 of the upstream side exhaust
また、実施例1の構成によれば、エジェクタ24の流出口24aを、排気ストラット23の最大幅Lとなる位置に設けることができるため、排気流路31が周方向において最も絞られる部分に、つまり、排気ガスGの流速が最も速い部分に、エジェクタ24の流出口24aを設けることができる。このため、タービン10で取り出す仕事量と排気部20の冷却とを、より効率良く行うことができる。
Further, according to the configuration of the first embodiment, since the
なお、実施例1では、上流側排気外筒部材22aの下流端を、排気ガスGの流れ方向において排気ストラット23の最大幅Lとなる部位に位置させることで、エジェクタ24の流出口24aを、排気ストラット23の最大幅Lとなる位置に形成した。しかしながら、上流側排気外筒部材22aの下流端は、排気ストラット23に重複すれば、いずれの位置であってもよい。
In the first embodiment, the downstream end of the upstream side exhaust
また、実施例1では、排気ストラット23を流路絞り部材として機能させたが、この構成に限定されない。つまり、周方向において排気流路31の流路面積を絞る部材(例えば、マンホール)であれば、排気ストラット23とは異なる別部材を排気流路31に設けてもよい。
Moreover, in Example 1, although the
次に、図3を参照して、実施例2に係るガスタービンエンジン50について説明する。図3は、実施例2に係るガスタービンエンジンの排気部の概略構成図である。なお、実施例2では、実施例1と重複する記載を避けるべく、実施例1と異なる部分についてのみ説明する。実施例1では、排気ストラット23を流路絞り部材として機能させたが、実施例2では、上流側排気外筒部材22aを流路絞り部材として機能させている。以下、実施例2に係るガスタービンエンジン50の排気部20について説明する。
Next, a gas turbine engine 50 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an exhaust portion of the gas turbine engine according to the second embodiment. In the second embodiment, only parts different from the first embodiment will be described in order to avoid the description overlapping with the first embodiment. In the first embodiment, the
図3に示すように、排気部20において、上流側排気外筒部材22aは、その下流側端部22a1が、径方向において排気流路31の流路面積を絞るような形状となっている。具体的に、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、排気内筒部材21へ向けて湾曲した形状となっている。つまり、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、その上流側において、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1と排気内筒部材21との径方向における距離が、短くなるように湾曲させられる。また、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、その下流側において、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1と排気内筒部材21との径方向における距離が、排気ガスGの流れ方向に延在するように上流側に比して僅かに長くなっている。つまり、下流側端部22a1は、その上流側と下流側との間に、排気内筒部材21との径方向における距離が短くなる部位を有する。よって、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、周方向に排気流路31の流路面積を絞る流路絞り部材として機能する。
As shown in FIG. 3, in the
ここで、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、排気流路31の全周に亘って、流路面積を絞っていてもよい。また、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1は、排気流路31の周方向における所定の部位(局所的な部位)において、流路面積を絞っていてもよい。
Here, the
以上のように、実施例2の構成によれば、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1を、排気流路31の径方向において流路面積が狭くなるように絞ることで、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1を流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路31を径方向に絞ることができる。
As described above, according to the configuration of the second embodiment, the downstream end 22a1 of the upstream exhaust
また、実施例2の構成によれば、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1により、排気流路31の全周に亘って、流路面積を絞った場合、排気流路31の全周に亘って静圧低下領域Eを形成できることから、全周から多くの外気Aを取り込むことができる。
Further, according to the configuration of the second embodiment, when the flow passage area is reduced over the entire circumference of the
また、実施例2の構成によれば、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1により、排気流路31の周方向における所定の部位(局所的な部位)において、流路面積を絞った場合、排気流路31の所定の部位に静圧低下領域Eを形成できることから、所定の部位から多くの外気Aを取り込むことができる。このとき、所定の部位としては、排気ガスGの流れを阻害し難い部位、または排気ガスGを良好に案内可能な部位等がある。具体的に、周方向に設けられた複数の排気ストラット23の位置を考慮して、例えば、流れ方向から見て排気ストラット23同士の間に位置する部位、または排気ストラット23と重なる位置の部位において、排気流路31の流路面積を絞ってもよい。
Further, according to the configuration of the second embodiment, the flow path area is reduced at a predetermined site (local site) in the circumferential direction of the
なお、実施例2では、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1を、排気流路31の径方向において流路面積が狭くなるように絞ったが、この構成に限定されない。例えば、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1を絞らずに、排気内筒部材21を排気流路31の径方向において流路面積が狭くなるように絞ってもよい。また、上流側排気外筒部材22aの下流側端部22a1、及び排気内筒部材21の両方を、排気流路31の径方向において流路面積が狭くなるように絞ってもよい。つまり、排気流路31の径方向において流路面積を狭くすることで、排気流路31に静圧低下領域Eを形成できれば、いずれの構成であってもよい。
In the second embodiment, the downstream end 22a1 of the upstream exhaust
1 ガスタービンエンジン
5 ロータ
10 タービン
11 静翼
12 動翼
13 ディスクプレート
20 排気部
21 排気内筒部材
22 排気外筒部材
22a 上流側排気外筒部材
22b 下流側排気外筒部材
23 排気ストラット
24 エジェクタ
24a 流出口
24b 流入口
31 排気流路
50 ガスタービンエンジン
G 排気ガス
A 外気
L 最大幅
E 静圧低下領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記排気部は、
前記排気ガスが流通する排気流路と、
前記排気流路に外気を導入し、流出口が前記排気流路に接続されるエジェクタと、
前記排気流路の少なくとも一部の流路面積を絞って、前記排気ガスを増速させることで、静圧低下領域を形成する流路絞り部材と、を有し、
前記エジェクタの前記流出口は、前記静圧低下領域に設けられていることを特徴とするガスタービン。 In a gas turbine including an exhaust part through which exhaust gas discharged from a turbine flows,
The exhaust part is
An exhaust passage through which the exhaust gas flows;
An ejector for introducing outside air into the exhaust flow path, and an outlet connected to the exhaust flow path;
A flow passage restricting member that forms a static pressure lowering region by squeezing at least a part of the flow passage area of the exhaust flow passage to increase the exhaust gas speed,
The gas turbine according to claim 1, wherein the outlet of the ejector is provided in the static pressure reduction region.
排気内筒部材と、
前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、
前記排気内筒部材と前記排気外筒部材とを連結する排気ストラットと、をさらに備え、
前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、
前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、
前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流側端部が、前記排気ガスの流れ方向において前記排気ストラットと重複して設けられると共に、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、
前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における流路面積を絞る前記排気ストラットであることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン。 The exhaust part is
An exhaust inner cylinder member;
An exhaust outer cylinder member provided on a radially outer side of the exhaust inner cylinder member;
An exhaust strut connecting the exhaust inner cylinder member and the exhaust outer cylinder member, and
The exhaust passage is formed between the exhaust inner cylinder member and the exhaust outer cylinder member,
The exhaust outer cylinder member has an upstream exhaust outer cylinder member provided on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, and a downstream exhaust outer cylinder member provided on the downstream side, and the upstream exhaust outer cylinder The downstream end of the member and the upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member partially overlap, and the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is upstream of the downstream exhaust outer cylinder member Located radially inward of the end,
The ejector includes a downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member and an upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member, and the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is The exhaust gas strut is provided so as to overlap with the exhaust strut in the flow direction of the exhaust gas, and an opening at the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member serves as the outlet.
2. The gas turbine according to claim 1, wherein the flow passage restricting member is the exhaust strut that restricts a flow passage area in a circumferential direction of the exhaust flow passage.
排気内筒部材と、
前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、をさらに備え、
前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、
前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、
前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、
前記流路絞り部材は、前記排気流路の径方向における流路面積を絞る、前記上流側排気外筒部材の下流側端部及び前記上流側排気外筒部材の下流側端部に対向する前記排気内筒部材の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン。 The exhaust part is
An exhaust inner cylinder member;
An exhaust outer cylinder member provided on a radially outer side of the exhaust inner cylinder member, and
The exhaust passage is formed between the exhaust inner cylinder member and the exhaust outer cylinder member,
The exhaust outer cylinder member has an upstream exhaust outer cylinder member provided on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, and a downstream exhaust outer cylinder member provided on the downstream side, and the upstream exhaust outer cylinder The downstream end of the member and the upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member partially overlap, and the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is upstream of the downstream exhaust outer cylinder member Located radially inward of the end,
The ejector includes a downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member and an upstream end of the downstream exhaust outer cylinder member, and an opening at the downstream end of the upstream exhaust outer cylinder member is formed. The outlet,
The flow passage restricting member restricts the flow passage area in the radial direction of the exhaust flow passage and faces the downstream end of the upstream exhaust outer tubular member and the downstream end of the upstream exhaust outer tubular member. The gas turbine according to claim 1, wherein the gas turbine is at least one of an exhaust inner cylinder member.
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