[发明专利]轴流式流体机械

说明书

技术领域

本发明涉及轴流式涡轮等的轴流式流体机械，特别是，涉及具有动翼列的外周部的罩以及收纳该罩的外壳的内周面的凹部的轴流式流体机械。

背景技术

作为轴流式流体机械之一的轴流式涡轮(详细而言，例如蒸气涡轮、燃气轮机等)一般具备外壳、能够旋转地设置于该外壳内的转子、设置于外壳的内周侧的静翼列、以及设置于转子的外周侧且对于静翼列配置于转子轴方向下游侧的动翼列。而且，工作流体(详细而言，例如蒸气、气体等)按照静翼列、动翼列的顺序流动，工作流体的内部能量转换为转子的旋转能量。即，工作流体作用于动翼使转子旋转。

在轴流式涡轮中，有在动翼列的外周部连接有环状的罩(护罩)，收纳该罩的环状的凹部设置于外壳的内周面的轴流式涡轮。在这样的构造中，在罩的外周面和与该罩的外周面对置的凹部的底面之间形成有间隙流路，在罩的上游侧侧面和与该罩的上游侧侧面对置的凹部的上游侧侧面之间形成有间隙入口流路，在罩的下游侧侧面和与该罩的下游侧侧面对置的凹部的下游侧侧面之间形成有间隙出口流路。而且，虽然工作流体的大部分在主流路流动作用于动翼，但是工作流体的一部分可能从主流路漏出按照间隙入口流路、间隙流路、间隙出口流路的顺序流动而不作用于动翼，对于转子的旋转无用。为了抑制该泄漏流来提高涡轮效率，一般在间隙流路设置曲路密封。

但是，从吸收由于热膨胀、推力负载造成的部件的变形、位移等的观点来看，曲路密封的密封间隔(详细而言，凸片和与凸片对置的部分的间隔)有限制。因此，即使在间隙流路设置曲路密封的情况下，也产生从主流路向间隙流路的泄漏流，发生由于该泄漏流引起的不稳定振动。使用图10说明引起该不稳定振动的流体力分量。

图10是示意性地表示形成于旋转体100的外周面101(相当于上述的罩的外周面)和静止体102的内周面103(相当于上述的凹部的底面)之间的间隙流路104的旋转体径方向的剖视图。在该图10中，旋转体100由于例如制造上的公差、重力、或者旋转中的振动等的理由，对于静止体102，不在图中虚线所示的同心位置，而在图中实线所示的偏心位置。因此，间隙流路104的宽度尺寸H在周方向上变得不均匀。另外，在间隙流路104有来自主流路的泄漏流(旋转体轴方向的流动)，并且，伴随图中箭头E所示的旋转体100的旋转产生旋转流(周方向的流动)。而且，通过上述的间隙流路104的宽度尺寸H的偏差和旋转流，在间隙流路102在周方向上产生不均匀的压力分布P。该压力分布P作用于旋转体100的力能够分解成与偏心方向相反方向(图10中上方向)的力Fx和与偏心方向垂直的方向(图10中右方向)的力Fy(以下，称为不稳定流体力)。而且，不稳定流体力Fy产生旋转体100的振摆回转，在该不稳定流体力Fy比旋转体100的衰减力大的情况下，发生旋转体100的不稳定振动。特别是，在轴流式涡轮中，工作流体的旋转流分量由于静翼列增加，具有该旋转流分量的工作流体的一部分流入间隙流路，所以不稳定流体力Fy变大。

因此，例如，着眼于流入间隙流路的流体的旋转流分量对不稳定流体力造成较大的影响，提出了减少该旋转流分量的技术(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的现有技术中，在形成间隙入口流路的凹部的上游侧侧面(隔板的侧面)，沿周方向分离地设置多个导叶或者多个槽。

现有专利文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－104952号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述现有技术中存在如以下那样的课题。即，在上述现有技术中，为了减少流入间隙流路的流体的旋转流分量，而在形成间隙入口流路的凹部的上游侧侧面沿周方向分离地设置多个导叶或者多个槽。因此，如果不充分考虑导叶或者槽的配置、形状、以及个数，则无法充分减少流入间隙流路的流体的旋转流分量，无法有效减少不稳定流体力。若详细说明，则例如若流体的旋转流分量通过多个导叶减少而压力上升，则可能抑制向导叶的流入，避开导叶来流入间隙流路。在这样的情况下，无法充分减少旋转流分量，无法有效地减少不稳定流体力。另外，导叶或者槽沿周方向分离地设置，所以可能通过其配置、形状使流产生混乱，反而使不稳定流体力增加。另外，为了充分得到旋转流分量的减少效果需要设置许多的导叶，构造的复杂化无可避免。

本发明的目的在于，提供能够有效地减少由于泄漏流引起的不稳定流体力，能够抑制不稳定振动的轴流式流体机械。

解决课题的方案