压缩机及燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具备以轴线为中心旋转的转子和包围该转子的外壳的压缩机及具备该压缩机的燃气轮机。本申请主张基于2013年10月17日申请于日本的日本专利申请2013-216689号的优先权，并将其内容援用于本说明书中。
【背景技术】
[0002]众所周知，有一种设置于燃气轮机等，且具备以轴线为中心旋转的转子和从外周侧包围该转子的外壳，以压缩空气等流体的压缩机。该压缩机采用用于将压缩的流体的一部分引到外部的抽气结构。
[0003]专利文献1中记载有，配合抽气配管(bleed port)的配置、形状而在周向上改变设置在抽气结构中的泄放槽与抽气室(bleed cavity)之间的联络流路(bleed passage)截面的形状的抽气结构。
[0004]抽气结构中，由于上述抽气配管的配置及被抽出的流体具有随着转子的旋转而朝向周向的回转成分，因此流体的流量在与设置有抽气配管的位置相对应的联络流路的周向位置增大。利用CFD(Computat1nal Fluid Dynamics，计算流体力学)进行分析之后确认至IJ，该流体的流量增大时，主流路内的周向流量分布的不均匀性变大。
[0005]出于这种不均匀的流量分布，会产生脉动而引起在配置于泄放槽下游的动叶片的前端附近失速，且在整个压缩空气的流动中引发电涌。
[0006]可能会因这种失速及电涌而导致压缩机的运转效率下降。
[0007]尤其，出于减轻重量等目的而减少抽气配管的个数的情况下，流量的不均匀性会变得更大，而使电涌余量变小，且使得发生电涌的可能性变高。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:美国专利第8388308号说明书
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]专利文献1的联络流路中，如上述通过在周向上改变联络流路截面的形状来实现周向流量分布的均匀化。然而，该联络流路的截面形状形成为使流路宽度在上述联络流路的中途位置时而变窄时而变宽的非常复杂的形状。因此，导致制造成本增大。
[0013]本发明提供一种既能够抑制成本，又能够实现在抽出来自主流路的流体的槽附近的主流路内的流体流量的均匀化且通过增大电涌余量来提高运转效率的压缩机及具备该压缩机的燃气轮机。
[0014]用于解决课题的方法
[0015]根据本发明的第一方式，压缩机具备:转子，以轴线为中心旋转；转子外壳，从外周侧包围所述转子，且在与所述转子之间划定形成流体的主流路；抽气室外壳，设置于所述转子外壳的外周侧，且经由沿所述轴线的周向延伸而形成槽来划定形成与所述主流路连通的抽气室；及配管，从外周侧与所述抽气室外壳连接，且在内侧形成有将所述抽气室内的所述流体引到外部的抽气流路。在形成有朝向所述主流路的开口部的所述槽内，在与设置有所述配管的位置相对应的所述开口部的周向位置形成有所述开口部的开口面积局部大于另一周向位置的大开口部。
[0016]根据这种压缩机，在槽的开口部形成有大开口部，因此在该部分能够将欲从槽朝向配管的抽气流路流通的流体的流量抑制得较小。因此，在与设置有配管的位置相对应的开口部的周向位置中的槽的开口部附近的主流路内，能够抑制由转子的旋转引起的流体流量的增大。并且，大开口部形成于槽中朝向主流路的开口部。因此，能够形成在容易从转子外壳的内周侧接近的位置，且能够轻松地制造。
[0017]并且，所述槽中，可以在与设置有所述配管的位置相对应的所述开口部的周向位置且所述开口部的周向位置中的所述转子的旋转方向的第一侧形成有所述大开口部。
[0018]与设置有配管的位置相对应的开口部的周向位置中，在转子的旋转方向的第一侦牝因受到转子的旋转的影响而欲从槽朝向配管的抽气流路流通的流体的流量增大。因此，通过在与设置有配管的位置相对应的开口部的周向位置中的转子的旋转方向的第一侧形成大开口部，由此使得大开口部形成在流体的流量增大的位置。因此，能够更为有效地实现槽的开口部附近的流体流量的周向分布的均匀化。
[0019]此外，所述槽也可以以所述开口面积随着从所述大开口部朝向所述转子的旋转方向第一侧而逐渐减少的方式形成。
[0020]在设置有配管的开口部的周向位置上，欲从槽经由抽气室而朝向配管的抽气流路流通的流体的流量变得最大。并且，随着从设置有配管的开口部中的所述周向位置朝向旋转方向的第一侧，欲朝向抽气流路流通的流体的流量逐渐变小。因此，为了配合这种流量分布，通过使槽的开口面积随着从大开口部朝向所述旋转方向的第一侧而减少，由此能够更为有效地实现槽的开口部附近的流体流量的周向分布的均匀化。
[0021]根据本发明的第二方式，燃气轮机具备:所述压缩机，通过所述转子的旋转而压缩作为所述流体的空气；燃烧器，在通过所述压缩机压缩的压缩空气中燃烧燃料以生成燃烧气体；及涡轮，通过来自所述燃烧器的所述燃烧气体来驱动。
[0022]根据这种燃气轮机，通过具备上述压缩机，能够抑制在与设置有配管的位置相对应的开口部的周向位置的槽的开口部附近的主流路内因转子的旋转而引起的流体流量的增大。并且，大开口部形成于槽中朝向主流路的开口部。因此，能够形成在容易从转子外壳的内周侧接近的位置，且能够轻松地进行制造。
[0023]发明效果
[0024]根据上述压缩机及燃气轮机，通过在槽的开口部形成大开口部，既能够抑制成本，又能够在槽附近的主流路内实现流体流量的周向分布的均匀化且通过增大电涌余量来提高运转效率。
【附图说明】
[0025]图1为具备本发明的第一实施方式所涉及的压缩机的燃气轮机的概略侧视图。
[0026]图2为本发明的第一实施方式所涉及的压缩机的主要部分剖视图。
[0027]图3为从径向内侧观察本发明的第一实施方式所涉及的压缩机的槽附近的图，且表示图2的III向视图。
[0028]图4为在假定槽的开口部的开口面积在周向上恒定情况下从径向内侧观察压缩机的槽附近的图，且表示从与图2的III向视相同的位置观察的向视图。并且，以颜色的深浅来表示槽的开口部附近的空气的流量分布的分析结果。
[0029]图5为从径向内侧观察本发明的第二实施方式所涉及的压缩机的主流路及槽的图，且表示从与图2的III向视相同的位置观察的向视图。
【具体实施方式】
[0030]〔第一实施方式〕
[0031]以下，对本发明的第一实施方式所涉及的轴流式压缩机1进行说明。
[0032]首先，对具备压缩机1的燃气轮机200进行说明。
[0033]如图1所示，燃气轮机200具备通过压缩外部空气A0来生成压缩空气A的压缩机1、将从燃料供给源获得供给的燃料F混合到压缩空气A中并进行燃烧以生成燃烧气体G的多个燃烧器202及通过燃烧气体G驱动的涡轮203。另外，以下，将压缩空气A作为空气A。
[0034]涡轮203具有以旋转轴线Ar为中心旋转的涡轮转子204和覆盖该涡轮转子204的筒状外壳205。在涡轮转子204与涡轮外壳205之间划定形成有主流路206。
[0035]涡轮转子204与后述压缩机1内的转子2连结，且与该转子2 —起以旋转轴线Ar为中心旋转。
[0036]以下，将旋转轴线Ar的延伸方向作为轴向Da。并且，将以旋转轴线Ar为基准的径向作为径向Dr。在该径向Dr上，将远离旋转轴线Ar的方向作为径向Dr的外侧。在该径向Dr上，将靠近旋转轴线Ar的方向作为径向Dr的内侧。此外，将以旋转轴线Ar为基准的周向作为周向Dc。
[0037]并且，在本实施方式中，将转子2的旋转方向作为旋转方向R。如同图3所示，旋转方向R中，将旋转方向的近前侧作为第一侧R1，将旋转方向的里侧作为第二侧R2。
[0038]多个燃烧器202以旋转轴线Ar为中心，在周向Dc上彼此以等间隔固定在涡轮外壳5o
[0039]接着，对压缩机1进行说明。
[0040]如图2所示，压缩机1具备以旋转轴线Ar为中心旋转的转子2和覆盖该转子2的筒状的转子外壳3。
[0041]在转子外壳3与转子2之间划定形成供压缩空气A流动的环状的主流路4。并且，转子外壳3具有在内周侧的面向轴向Da隔着间隔设置的多个静叶片层9。
[0042]各静叶片层9具有多个静叶片10。这些多个静叶片10通过以旋转轴线Ar为中心，在周向Dc上彼此隔着间隔环状排列而构成一个静叶片层9。各静叶片10从转子外壳3的内周侧的面朝向径向Dr的内侧延伸。
[0043]转子2具有在轴向Da上延伸的转子主体5及固定于该转子主体5的外周且在轴向Da上隔着间隔设置的多个动叶片层7。
[0044]转子主体5为以旋转轴线Ar为中心的轴状的部件，且在轴向Da上延伸。
[0045]各动叶片层7具有多个动叶片8。这些多个动叶片8通过以旋转轴线Ar为中心且在周向Dc上彼此隔着间隔环状排列而构成一个动叶片层7。各动叶片8从转子主体5的外周朝向径向Dr的外侧延伸。动叶片层7配置于静叶片层9的下游侧，由此这些动叶片层7与静叶片层9以交替排列的方式设置。
[0046]如此，本实施方式中，压缩机1为向主流路4输入外部空气A0，并通过多个静叶片层9及多个动叶片层7逐级将其压缩来生成压缩空气A的多级式轴流式压缩机。
[0047]压缩机1还具备设置于转子外壳3的外周侧的抽气室外壳6和连接于抽气室外壳6的多个抽气配管15。
[0048]抽气室外壳6以旋转轴线Ar为中心环状形成，以便从转子外壳3朝向径向Dr的外侧突出。抽气室外壳6在与转子外壳3之间划