[发明专利]压缩机以及燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备以轴线为中心进行旋转的转子与包围该转子的外壳的压缩机、以及具备该压缩机的燃气轮机。

本申请基于2013年10月17日申请的日本特愿2013-216484号而要求优先权，并将其内容援引于本发明中。

背景技术

作为旋转机械的一种，存在具备以轴线为中心进行旋转而将空气等气体压缩的转子、以及包围该转子的外壳的压缩机。该压缩机采用用于将被转子压缩后的气体的一部分向外部引导的抽气结构。

例如，在以下的专利文献1中，公开了采用这样的抽气结构的压缩机。在该压缩机的外壳上，形成有与空气(压缩空气)的主流路连通的抽气室、以及将该抽气室内的空气向外部引导的配管。抽气室是以转子为中心的环状的空间。另外，配管以转子为基准朝向径向外侧从抽气室延伸。

在采用抽气结构的压缩机中，从主流路向抽气室的内部抽出的空气形成随着转子的旋转而沿周向回旋的气流。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-180749号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，发明人们通过利用CFD(Computational Fluid Dynamics，数值流体力学)的分析，发现在抽气室的内部的配管的附近空气的周向的流量不均匀。具体而言，在抽气室的内部的相对于配管靠转子的旋转方向的前方侧的位置，发现了空气的局部的质量流量增加的趋势。

在因空气的流量的不均匀性而产生脉动时，在连接抽气室与主流路的连接通路的下游配置的动叶片的前端附近会产生失速。由此，压缩空气的气流整体会产生喘振。而且，因该失速以及喘振会导致压缩机的运转效率下降。

特别是，在出于减轻重量等的目的而减少配管的数量的情况下，抽出的压缩空气的流量的不均匀性变大，因此喘振的可能性提高。即，喘振裕度变小。

该发明的目的在于提供一种能够降低抽气喷嘴附近的流体的流量的不均匀性从而能够抑制压缩机的运转效率的降低的压缩机。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方式，压缩机具备：转子，其以轴线为中心进行旋转；转子外壳，其从外周侧包围所述转子，在所述转子外壳与所述转子之间形成有主流路；抽气室外壳，其设置于所述转子外壳的外周侧，在所述抽气室外壳与所述转子外壳之间形成有与所述主流路连通的抽气室；以及抽气喷嘴，其从外周侧与所述抽气室外壳连接，将所述抽气室内的流体向外部引导，与相对于设有所述抽气喷嘴的位置靠所述转子的旋转方向的后方侧的间隔比相对于设有所述抽气喷嘴的位置靠所述转子的旋转方向的前方侧的间隔大，所述间隔为所述抽气室外壳与所述转子外壳的径向的间隔。

根据上述结构，与在相对于抽气喷嘴靠转子的旋转方向前方侧流体的流量减少相对应地减小流路面积，并且，与在旋转方向后方侧流体的流量增大相对应地增大流路面积。由此，能够降低抽气喷嘴附近的流体的流量的不均匀性，从而能够抑制在动叶片的前端附近产生的失速。通过抑制失速，还能够抑制流体的流动整体产生的喘振，从而能够抑制压缩机的运转效率的降低。

另外，通过降低因抽气喷嘴因此的流体的不均匀性，能够减少抽气喷嘴的数量，从而能够降低压缩机的重量以及制造成本。

可以构成为，所述抽气室外壳与所述转子外壳的径向的间隔中的、相对于所述抽气喷嘴靠旋转方向的后方侧的所述间隔形成为，随着朝向所述转子的旋转方向的后方侧而逐渐增大。

根据上述结构，形成为与逐渐增大的流体的流量对应的形状，从而能够进一步提高流体的流量的均匀性。

可以构成为，所述抽气室外壳与所述转子外壳的径向的间隔中的、相对于所述抽气喷嘴靠旋转方向的前方侧的所述间隔形成为，随着朝向所述转子的旋转方向的前方侧而逐渐减小。

根据上述结构，形成为与逐渐减少的流体的流量对应的形状，从而能够进一步提高流体的流量的均匀性。

可以构成为，所述抽气喷嘴的内周面与所述抽气室的径向的外侧面通过呈朝向流体的流路侧凸出的凸形状的平滑的曲面连接。

根据上述结构，能够抑制在抽气室内流动的空气的剥离，从能够将流体顺畅地导入抽气喷嘴。

用于实现上述目的的发明的一方式的燃气轮机具备：以上的任一个压缩机，其形成通过所述转子旋转而将作为所述流体的空气压缩的压缩机；燃烧器，其使燃料在通过所述压缩机压缩后的压缩空气中燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮，其由来自所述燃烧器的所述燃烧气体驱动。

发明效果