[发明专利]流体机械

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于2010年9月13日申请的日本专利申请No.2010-204824以及2011年7月25日申请的日本专利申请No.2011-162187并且要求它们的权益；这些申请的全部内容通过参考结合于此。

技术领域

这里描述的实施例总体上涉及流体机械比如轴流式(Francis)涡轮机以及轴流式泵涡轮机。

背景技术

作为流体机械，例如，具有比如水力涡轮机、泵等类型。例如，流体机械比如轴流式涡轮机具有旋转部分和固定部分，因此出现作为工作流体一部分的泄漏流流过其间的间隙。泄漏流没有与流体机械内的原动机(prime mover)执行能量交换，并且泄漏损耗根据泄漏流的流速产生。因此，为了将泄漏流的流速降低为尽可能小，由最小间隙形成的密封结构用于流体机械的入口和出口的附近。

除了仅由最小化间隙构造的结构以外，这个密封结构包括如下结构，即，通道通过在构成密封部分的固定部分和旋转部分之间的间隙的一部分处从例如固定部分的密封表面上形成矩形、锯齿形或螺纹形的突起而变窄的结构，以及密封部分形成为具有多级的结构。

水力涡轮机比如轴流式涡轮使用包含泥沙的江水作为工作流体。因此，例如，通道通过由固定部分的密封表面形成突起而变窄的常规密封结构经受由于包含泥沙的江水造成突起的顶端被磨损，引起密封部分损坏的可能性，并且工作流体(江水)的泄漏流的流速增大。

附图说明

图1是示出第一实施例的水力涡轮机的一部分的经向横截面视图。

图2是示出提供至第一实施例的水力涡轮机的密封结构的经向横截面视图。

图3是以放大形式示出提供至第一实施例的水力涡轮机的密封结构的槽部分的经向横截面视图。

图4是以放大形式示出提供至第一实施例的水力涡轮机的密封结构的另一形状的槽部分的经向横截面视图。

图5是以放大形式示出提供至第二实施例的水力涡轮机的密封结构的槽部分的经向横截面视图。

图6是以放大形式示出提供至第二实施例的水力涡轮机的密封结构的另一形状的槽部分的经向横截面视图。

图7是形成于第三实施例的水力涡轮机的密封衬垫的表面上的槽如从轮缘侧面看到的平面展开图。

图8是示出提供至第四实施例的水力涡轮机的密封结构的经向横截面视图。

图9是示出图8的横截面A-A的一部分的视图。

图10是示出提供至第五实施例的水力涡轮机的密封结构的槽部分的一部分的水平横截面视图。

图11是以放大形式示出具有常规槽的密封部分的槽部分的经向横截面视图。

图12是示出通过流动的数值分析确定的损耗的视图。

图13是示出本实施例的密封部分的槽部分中的流动的状态的视图。

图14是示出常规水力涡轮机的密封部分的槽部分中的流动的状态的视图。

图15是以放大形式示出根据本实施例的密封部分的经向横截面视图。

图16是以放大形式示出常规水力涡轮机的密封部分的经向横截面视图。

图17是示出测量泄漏流的流量系数的结果的视图。

具体实施方式

在一个实施例中，由环形微间隙形成的密封部分设置于设置有多个叶片以及圆周地布置于叶片的一端处的环形元件的旋转部分与布置为与环形元件相对的固定部分之间。具有n角形状(n＝3或更大)的横截面形状的槽部分圆周地形成于环形元件的壁部分或构成密封部分的固定部分上。并且，形成于槽部分的在壁部分的壁表面的延长线上的侧面Wo与槽部分的相对于泄漏流的流动方向在最上游侧上的侧面WU之间的角θ在垂直于形成槽部分的槽形成方向的横截面中是15°或更大并且40°或更小。

本发明的实施例在下面参照附图描述。

(第一实施例)

图1是示出第一实施例的水力涡轮机10的一部分的经向横截面视图。作为用作流体机械的水力涡轮机10的示例，在下面描述轴流式(Francis-type)涡轮机。以下实施例中同样的部件部分由相同的参考标号指示，并且重复的描述将被省略或简化。

如图1中所示，轴流式转轮(Francis-type runner)12连接至水力涡轮机10的主轴11的底端。未示出的发电机连接至主轴11的顶部。转轮12包括以预定间隔圆周地布置的多个转轮叶片13、从转轮叶片的一侧固定转轮叶片13的盘状轮周14、以及用作环形元件以从转轮叶片的另一侧固定转轮叶片13的轮缘(runner band)15。并且，轮周14连接至主轴11。