轴流压缩机、以及具备轴流压缩机的燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在旋转轴方向上利用具有一定的角度的叶轮榫头固定动叶的轴流压缩机、以及具备轴流压缩机的燃气轮机，特别是，涉及在动叶的旋转轴方向上通过设置为具有一定的角度的叶轮榫头固定动叶的结构的轴流压缩机、以及具备轴流压缩机、将从该轴流压缩机供给的压缩空气与燃料混合并燃烧从而生成高温的燃烧气体的燃烧器、和通过从该燃烧器导入的燃烧气体产生旋转动力的涡轮的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机大体上包括轴流压缩机、燃烧器以及涡轮。
[0003]其中，轴流压缩机将从大气吸入的空气作为工作流体进行隔热压缩，燃烧器通过向从轴流压缩机供给的压缩空气混合燃料并进行燃烧而生成高温高压的气体，在从涡轮燃烧器导入的燃烧气体膨胀时产生旋转动力。并且，来自涡轮的排气向大气中放出。
[0004]然而，对于轴流压缩机的动叶，为了高维护性并减少振动响应应力，从而确保高结构阻尼，大多将与设置在叶轮的外周侧的榫头的槽嵌合的动叶榫头配备在动叶的内周侧，并固定于叶轮榫头。
[0005]在这样的嵌合结构中，需要注意作用于叶轮榫头以及动叶榫头的应力。
[0006]作为榫头结构中不得不担心的损伤方式之一，有疲劳损伤。作为疲劳损伤的例子，一般会出现因反复作用有过大的应力而使得微小的裂缝从金属表面等产生、生长，最后导致断裂的现象。
[0007]针对该损伤有效的应对方法是减少所作用的应力，优选通过减少形状变更、热负荷等而减少离心应力、热应力。
[0008]作为榫头部的应力减少对策，在日本特开2008-69781号公报所记载的技术中，提出了如下结构:在榫头平台与榫头压力面的交叉部，形成有具有多部分轮廓形状的叶片榫头用的根切圆角(undercut fillet)半径。
[0009]在该日本特开2008-69781号公报所记载的技术中，出于减少动叶侧的应力的目的，提出了在榫头部设置圆角的结构。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2008-69781号公报
[0013]然而，近年来，随着轴流压缩机的性能提高，提高每个单级的负荷的叶型设计逐渐成为主流，需要进一步减少作用于榫头结构的应力。
[0014]然而，日本特开2008-69781号公报所记载的现有技术并不以降低叶轮榫头的应力作为目的，需要新的榫头结构。
[0015]另外，伴随着每个单级的负荷增大，对于叶轮榫头的配设方向的角度，存在相对于旋转轴方向的角度增加的趋势，对于各榫头，从与设置在圆锥或圆筒状的叶轮外周面上的叶轮榫头的槽嵌合的动叶作用的负荷的非对称性(从动叶作用的负荷沿与动叶旋转方向相同的正向作用的力和沿与动叶旋转方向相反的反转方向作用的力的非对称性)在工作流体的流动方向的上游侧以及下游侧均具有增大的趋势。
[0016]因此，作用于叶轮榫头的局部应力在动叶旋转方向的正向与反转方向上形成为非对称而产生不平衡，成为产生高应力的重要因素。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于提供一种轴流压缩机以及具备该轴流压缩机的燃气轮机，该轴流压缩机具备动叶榫头，通过减少该动叶榫头向叶轮榫头进行的单侧碰撞，从而在动叶旋转方向的正向与反转方向上实现形成为非对称的负荷的均衡化，减少作用于动叶的高应力。
[0018]用于解决课题的手段
[0019]本发明的轴流压缩机具备将从大气吸入的空气压缩作为工作流体的动叶以及静叶、固定所述动叶的叶轮以及固定所述静叶的外壳，所述轴流压缩机的特征在于，具备:叶轮榫头，其以相对于轴流压缩机的旋转轴具有一定的角度的方式被加工在所述叶轮的外周面；以及动叶榫头，其被加工在通过与该叶轮榫头嵌合而固定的所述动叶的内周侧，在成为所述动叶榫头的上游侧以及下游侧的至少一侧的动叶榫头上，形成有将所述动叶榫头的一部分切割成面状而成的切割面。
[0020]本发明的燃气轮机的特征在于，使用所述的轴流压缩机，作为将从大气吸入的空气压缩而形成压缩空气的轴流压缩机，所述燃气轮机具备将从该轴流压缩机供给的压缩空气与燃料混合并燃烧而生成高温的燃烧气体的燃烧器、以及被由该燃烧器生成的高温的燃烧气体驱动而产生旋转动力的涡轮从而构成燃气轮机。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明，能够实现具备如下动叶榫头的轴流压缩机以及具备该轴流压缩机的燃气轮机，该动叶榫头通过减少朝向叶轮榫头的单侧碰撞而实现在动叶旋转方向的正向与反转方向上形成为非对称的负荷的均衡化，降低作用于动叶的高应力。
【附图说明】
[0023]图1是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例1的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成平面状，图1的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0024]图2是示出将本发明的实施例1的具备动叶榫头的压缩机动叶装入压缩机叶轮的叶轮榫头后的结构的轴流压缩机的局部图。
[0025]图3是示出如下结构的燃气轮机的概要图，该燃气轮机包括本发明的实施例1的具有具备动叶榫头的压缩机动叶的轴流压缩机、燃烧器、涡轮。
[0026]图4是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例2的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成平面状，图4的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0027]图5是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例3的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成平面状，图5的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0028]图6是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例4的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凹面状，图6的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0029]图7是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例5的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凸面状，图7的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0030]图8是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例6的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凹面状，图8的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0031]图9是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例7的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凸面状，图9的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0032]图10是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例8的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凹面状，图10的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0033]图11是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例9的轴流压缩机的动叶进行固定，且用多个平面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凸面状，图11的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0034]图12是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例10的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为将由平面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成平面状，图12的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0035]图13是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例11的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凹面状，图13的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0036]图14是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例12的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凸面状，图14的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0037]图15是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例13的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凹面状，图15的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0038]图16是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例14的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧切割成凸面状，图16的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0039]图17是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例15的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成球面状的凹面状，图17的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0040]图18是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例16的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凸面状，图18的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0041]图19是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例17的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凹面状，图19的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0042]图20是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例18的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凹面状，图20的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0043]图21是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例19的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凹面状，图21的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0044]图22是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例20的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凸面状，图22的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0045]图23是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例21的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用平面对由平面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧进行切害J，图23的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0046]图24是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例22的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凹面状，图24的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0047]图25是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例23的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凸面状，图25的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0048]图26是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例24的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凹面状，图26的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0049]图27是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例25的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由平面构成的动叶榫头倾斜面的下游侧切割成凸面状，图27的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0050]图28是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例26的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成凹面状，图28的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0051]图29是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例27的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成凸面状，图29的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0052]图30是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例28的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用球面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成凹面状，图30的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0053]图31是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例29的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用曲面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成凸面状，图31的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶榫头时的局部图。
[0054]图32是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例30的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成凹面状，图32的下方所记载的图是从上方俯视观察本实施例的动叶禪头时的局部图。
[0055]图33是示出动叶榫头的局部图，该动叶榫头对配备于本发明的实施例31的轴流压缩机的动叶进行固定，且构成为用多个平面将由曲面构成的动叶榫头倾斜面的上游侧与下游侧这两侧切割成凸面状，图33的下方