壓縮機及燃氣輪機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備以軸線為中心旋轉的轉子和包圍該轉子的外殼的壓縮機及具備該壓縮機的燃氣輪機。本申請主張基于2013年10月17日申請于日本的日本專利申請2013-216689號的優(yōu)先權，并將其內容援用于本說明書中。
【背景技術】
[0002]眾所周知，有一種設置于燃氣輪機等，且具備以軸線為中心旋轉的轉子和從外周側包圍該轉子的外殼，以壓縮空氣等流體的壓縮機。該壓縮機采用用于將壓縮的流體的一部分引到外部的抽氣結構。
[0003]專利文獻1中記載有，配合抽氣配管(bleed port)的配置、形狀而在周向上改變設置在抽氣結構中的泄放槽與抽氣室(bleed cavity)之間的聯(lián)絡流路(bleed passage)截面的形狀的抽氣結構。
[0004]抽氣結構中，由于上述抽氣配管的配置及被抽出的流體具有隨著轉子的旋轉而朝向周向的回轉成分，因此流體的流量在與設置有抽氣配管的位置相對應的聯(lián)絡流路的周向位置增大。利用CFD(Computat1nal Fluid Dynamics，計算流體力學)進行分析之后確認至IJ，該流體的流量增大時，主流路內的周向流量分布的不均勻性變大。
[0005]出于這種不均勻的流量分布，會產(chǎn)生脈動而引起在配置于泄放槽下游的動葉片的前端附近失速，且在整個壓縮空氣的流動中引發(fā)電涌。
[0006]可能會因這種失速及電涌而導致壓縮機的運轉效率下降。
[0007]尤其，出于減輕重量等目的而減少抽氣配管的個數(shù)的情況下，流量的不均勻性會變得更大，而使電涌余量變小，且使得發(fā)生電涌的可能性變高。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:美國專利第8388308號說明書

【發(fā)明內容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]專利文獻1的聯(lián)絡流路中，如上述通過在周向上改變聯(lián)絡流路截面的形狀來實現(xiàn)周向流量分布的均勻化。然而，該聯(lián)絡流路的截面形狀形成為使流路寬度在上述聯(lián)絡流路的中途位置時而變窄時而變寬的非常復雜的形狀。因此，導致制造成本增大。
[0013]本發(fā)明提供一種既能夠抑制成本，又能夠實現(xiàn)在抽出來自主流路的流體的槽附近的主流路內的流體流量的均勻化且通過增大電涌余量來提高運轉效率的壓縮機及具備該壓縮機的燃氣輪機。
[0014]用于解決課題的方法
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，壓縮機具備:轉子，以軸線為中心旋轉；轉子外殼，從外周側包圍所述轉子，且在與所述轉子之間劃定形成流體的主流路；抽氣室外殼，設置于所述轉子外殼的外周側，且經(jīng)由沿所述軸線的周向延伸而形成槽來劃定形成與所述主流路連通的抽氣室；及配管，從外周側與所述抽氣室外殼連接，且在內側形成有將所述抽氣室內的所述流體引到外部的抽氣流路。在形成有朝向所述主流路的開口部的所述槽內，在與設置有所述配管的位置相對應的所述開口部的周向位置形成有所述開口部的開口面積局部大于另一周向位置的大開口部。
[0016]根據(jù)這種壓縮機，在槽的開口部形成有大開口部，因此在該部分能夠將欲從槽朝向配管的抽氣流路流通的流體的流量抑制得較小。因此，在與設置有配管的位置相對應的開口部的周向位置中的槽的開口部附近的主流路內，能夠抑制由轉子的旋轉引起的流體流量的增大。并且，大開口部形成于槽中朝向主流路的開口部。因此，能夠形成在容易從轉子外殼的內周側接近的位置，且能夠輕松地制造。
[0017]并且，所述槽中，可以在與設置有所述配管的位置相對應的所述開口部的周向位置且所述開口部的周向位置中的所述轉子的旋轉方向的第一側形成有所述大開口部。
[0018]與設置有配管的位置相對應的開口部的周向位置中，在轉子的旋轉方向的第一偵牝因受到轉子的旋轉的影響而欲從槽朝向配管的抽氣流路流通的流體的流量增大。因此，通過在與設置有配管的位置相對應的開口部的周向位置中的轉子的旋轉方向的第一側形成大開口部，由此使得大開口部形成在流體的流量增大的位置。因此，能夠更為有效地實現(xiàn)槽的開口部附近的流體流量的周向分布的均勻化。
[0019]此外，所述槽也可以以所述開口面積隨著從所述大開口部朝向所述轉子的旋轉方向第一側而逐漸減少的方式形成。
[0020]在設置有配管的開口部的周向位置上，欲從槽經(jīng)由抽氣室而朝向配管的抽氣流路流通的流體的流量變得最大。并且，隨著從設置有配管的開口部中的所述周向位置朝向旋轉方向的第一側，欲朝向抽氣流路流通的流體的流量逐漸變小。因此，為了配合這種流量分布，通過使槽的開口面積隨著從大開口部朝向所述旋轉方向的第一側而減少，由此能夠更為有效地實現(xiàn)槽的開口部附近的流體流量的周向分布的均勻化。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第二方式，燃氣輪機具備:所述壓縮機，通過所述轉子的旋轉而壓縮作為所述流體的空氣；燃燒器，在通過所述壓縮機壓縮的壓縮空氣中燃燒燃料以生成燃燒氣體；及渦輪，通過來自所述燃燒器的所述燃燒氣體來驅動。
[0022]根據(jù)這種燃氣輪機，通過具備上述壓縮機，能夠抑制在與設置有配管的位置相對應的開口部的周向位置的槽的開口部附近的主流路內因轉子的旋轉而引起的流體流量的增大。并且，大開口部形成于槽中朝向主流路的開口部。因此，能夠形成在容易從轉子外殼的內周側接近的位置，且能夠輕松地進行制造。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)上述壓縮機及燃氣輪機，通過在槽的開口部形成大開口部，既能夠抑制成本，又能夠在槽附近的主流路內實現(xiàn)流體流量的周向分布的均勻化且通過增大電涌余量來提高運轉效率。
【附圖說明】
[0025]圖1為具備本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓縮機的燃氣輪機的概略側視圖。
[0026]圖2為本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓縮機的主要部分剖視圖。
[0027]圖3為從徑向內側觀察本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓縮機的槽附近的圖，且表示圖2的III向視圖。
[0028]圖4為在假定槽的開口部的開口面積在周向上恒定情況下從徑向內側觀察壓縮機的槽附近的圖，且表示從與圖2的III向視相同的位置觀察的向視圖。并且，以顏色的深淺來表示槽的開口部附近的空氣的流量分布的分析結果。
[0029]圖5為從徑向內側觀察本發(fā)明的第二實施方式所涉及的壓縮機的主流路及槽的圖，且表示從與圖2的III向視相同的位置觀察的向視圖。
【具體實施方式】
[0030]〔第一實施方式〕
[0031]以下，對本發(fā)明的第一實施方式所涉及的軸流式壓縮機1進行說明。
[0032]首先，對具備壓縮機1的燃氣輪機200進行說明。
[0033]如圖1所示，燃氣輪機200具備通過壓縮外部空氣A0來生成壓縮空氣A的壓縮機1、將從燃料供給源獲得供給的燃料F混合到壓縮空氣A中并進行燃燒以生成燃燒氣體G的多個燃燒器202及通過燃燒氣體G驅動的渦輪203。另外，以下，將壓縮空氣A作為空氣A。
[0034]渦輪203具有以旋轉軸線Ar為中心旋轉的渦輪轉子204和覆蓋該渦輪轉子204的筒狀外殼205。在渦輪轉子204與渦輪外殼205之間劃定形成有主流路206。
[0035]渦輪轉子204與后述壓縮機1內的轉子2連結，且與該轉子2 —起以旋轉軸線Ar為中心旋轉。
[0036]以下，將旋轉軸線Ar的延伸方向作為軸向Da。并且，將以旋轉軸線Ar為基準的徑向作為徑向Dr。在該徑向Dr上，將遠離旋轉軸線Ar的方向作為徑向Dr的外側。在該徑向Dr上，將靠近旋轉軸線Ar的方向作為徑向Dr的內側。此外，將以旋轉軸線Ar為基準的周向作為周向Dc。
[0037]并且，在本實施方式中，將轉子2的旋轉方向作為旋轉方向R。如同圖3所示，旋轉方向R中，將旋轉方向的近前側作為第一側R1，將旋轉方向的里側作為第二側R2。
[0038]多個燃燒器202以旋轉軸線Ar為中心，在周向Dc上彼此以等間隔固定在渦輪外殼5o
[0039]接著，對壓縮機1進行說明。
[0040]如圖2所示，壓縮機1具備以旋轉軸線Ar為中心旋轉的轉子2和覆蓋該轉子2的筒狀的轉子外殼3。
[0041]在轉子外殼3與轉子2之間劃定形成供壓縮空氣A流動的環(huán)狀的主流路4。并且，轉子外殼3具有在內周側的面向軸向Da隔著間隔設置的多個靜葉片層9。
[0042]各靜葉片層9具有多個靜葉片10。這些多個靜葉片10通過以旋轉軸線Ar為中心，在周向Dc上彼此隔著間隔環(huán)狀排列而構成一個靜葉片層9。各靜葉片10從轉子外殼3的內周側的面朝向徑向Dr的內側延伸。
[0043]轉子2具有在軸向Da上延伸的轉子主體5及固定于該轉子主體5的外周且在軸向Da上隔著間隔設置的多個動葉片層7。
[0044]轉子主體5為以旋轉軸線Ar為中心的軸狀的部件，且在軸向Da上延伸。
[0045]各動葉片層7具有多個動葉片8。這些多個動葉片8通過以旋轉軸線Ar為中心且在周向Dc上彼此隔著間隔環(huán)狀排列而構成一個動葉片層7。各動葉片8從轉子主體5的外周朝向徑向Dr的外側延伸。動葉片層7配置于靜葉片層9的下游側，由此這些動葉片層7與靜葉片層9以交替排列的方式設置。
[0046]如此，本實施方式中，壓縮機1為向主流路4輸入外部空氣A0，并通過多個靜葉片層9及多個動葉片層7逐級將其壓縮來生成壓縮空氣A的多級式軸流式壓縮機。
[0047]壓縮機1還具備設置于轉子外殼3的外周側的抽氣室外殼6和連接于抽氣室外殼6的多個抽氣配管15。
[0048]抽氣室外殼6以旋轉軸線Ar為中心環(huán)狀形成，以便從轉子外殼3朝向徑向Dr的外側突出。抽氣室外殼6在與轉子外殼3之間劃