[发明专利]涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及例如发电设备、化工设备、燃气设备、钢铁厂、船舶等所使用的涡轮机。本申请基于2010年2月25日在日本申请的日本特愿2010-040920号申请主张优选权，在此引用其内容。

背景技术

目前，作为蒸汽涡轮机的一种，公知的有多级具备壳体、旋转自如地设置于壳体的内部的轴体（转子）、固定配置于壳体的内周部的定子叶片、在该定子叶片的下游侧放射状设置于轴体的转子叶片的蒸汽涡轮机。这种蒸汽涡轮机中，在冲击式涡轮机的情况下，通过定子叶片将蒸汽的压力能转变为速度能，通过转子叶片将该速度能转变为旋转能（机械能）。另外，在反向动力式涡轮机的情况下，也在转子叶片内将压力能转变为速度能，由喷出蒸汽的反向动力，将速度能转变为旋转能（机械能）。

在这种蒸汽涡轮机中，多数情况是在转子叶片的前端部和包围转子叶片形成蒸汽流路的壳体之间形成有径向的间隙，并且在定子叶片的前端部和轴体之间也形成有径向的间隙。

但是，在下游侧通过转子叶片前端部的间隙的泄漏蒸汽对转子叶片不施加旋转力。另外，在下游侧通过定子叶片前端部的间隙的泄漏蒸汽不能通过定子叶片将压力能转变为速度能。因此，几乎对下游转子叶片不施加旋转力。因此，为了提高蒸汽涡轮机的性能，需要减少通过上述间隙的泄漏蒸汽量。

在此，提案有下述的构造，在转子叶片的前端部设置有高度从轴向上游侧朝向下游侧逐渐增加的台阶部，且在壳体内设置有相对于台阶部具有间隙的密封凸片（例如，参照专利文献1）。

根据上述构成，流过密封凸片的间隙的泄漏流体与形成台阶部的台阶面的端缘部（边缘部）碰撞，流动阻力增大。因此，减少通过壳体与转子叶片的前端部之间的间隙的泄漏流量。

专利文献1:（日本）特开2006-291967号公报

但是，为了进一步实现蒸汽涡轮机的低成本化、高性能化，考虑例如减少定子叶片和转子叶片的级数，使每一级的负荷增大的构造。在这样的构造中，每一级的压力比增大。因此，通过密封凸片的泄漏流量增大，蒸汽涡轮机的性能会降低。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而创立的，其目的在于，提供进一步降低泄漏流量的高性能的涡轮机。

为了解决上述问题，本发明的涡轮机具备叶片；构造体，其以包围所述叶片的周围的方式形成，并相对于所述叶片相对旋转，在所述构造体的与所述叶片的前端对应的位置形成有确保与所述叶片的前端之间的间隙的环状槽，而且，在所述叶片的前端，朝向所述环状槽的底面立设至少一个密封凸片，在所述密封凸片的前端与所述环状槽的底面之间形成有径向的微小间隙，其中，在将所述密封凸片中的配置于所述叶片的上游端侧的上游端侧密封凸片与所述叶片的上游端之间的轴向距离设为L，将所述叶片的上游端与所述环状槽的上游侧的内侧面之间的轴向距离设为Bu时，所述上游端侧密封凸片以满足式（1）即、L/Bu≤0.1的方式进行配置。

根据上述构成，在本发明的涡轮机中，通过叶片的主流的流体的一部分碰撞叶片。而且，流入环状槽内的流体形成沿从上游端侧密封凸片的前端朝向环状槽的底面的方向（向下流动，朝向径向内侧的流动）旋转的第一主涡流。通过第一主涡流得到通过形成于密封凸片的前端与环状槽的底面之间的微小间隙的流体的缩流效果。因此，减少泄漏流量。

在此，上游端侧密封凸片以满足式（1）的方式配置，由此，形成在上游端侧密封凸片的前端与环状槽的底面之间的微小间隙可靠地产生从上游端侧密封凸片的前端朝向环状槽的底面的流动的第一主涡流。

在不满足式（1）的位置配置上游端侧密封凸片时，第一主涡流的一部分分离，沿第一主涡流的旋转方向的相反方向旋转的分离涡流形成于第一主涡流与上游端侧密封凸片之间。因此，在上游端侧密封凸片的前端与环状槽的底面之间的微小间隙产生从环状槽的底面朝向上游端侧密封凸片的基端侧的流动（向上流动，朝向径向外侧的流动）。而且，可能不会得到通过微小间隙的流体的缩流效果。

在本发明的涡轮机中，所述上游端侧密封凸片以与所述叶片的上游端为同一面的方式进行配置。

根据上述构成，第一主涡流被更高效地利用，在上游端侧密封凸片的前端与环状槽的底面之间的微小间隙产生从上游端侧密封凸片的前端朝向环状槽的底面的流动。因此，能更可靠地得到通过微小间隙的流体的缩流效果。

在本发明的涡轮机中，在所述环状槽内，在与所述叶片的上游端对应的位置形成有小环状槽。