[发明专利]轴流式涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及在发电设备等中使用的燃气轮机、蒸汽轮机等轴流式涡轮机。

背景技术

在发电设备等中使用的燃气轮机、蒸汽轮机根据其工作流体的流动方向而大致分为如下三种：流体沿涡轮机的旋转轴向流动的轴流式涡轮机；流体以从旋转轴斜向地扩散的方式流动的斜流式涡轮机；流体沿旋转径向流动的径流式涡轮机。其中，尤其轴流式涡轮机适用于中、大容量的发电设备，一般在大型的火力发电站的蒸汽轮机等中广泛地采用。

然而，近几年，从经济性提高和环境负荷减少的观点来看，要求发电设备的发电效率的更进一步的提高，从而对于涡轮机的高性能化成为重要的课题。作为支配涡轮机性能的要因，可以举出级损失、排气损失、机械损失等，但尤其认为减少级损失对于性能提高是最有效的。该级损失的方式各种各样，但大致分为：(1)由叶片形状其本身引起的叶片式损失；(2)由在叶片间流路横穿的流动引起的二次流动损失；(3)因工作流体向叶片间流路外泄漏而产生的泄漏损失等。其中，(3)的泄漏损失包括：(a)作为泄漏流动而在主流以外的路径流动、从而不能有效利用蒸汽所具有的能量的旁通损失；(b)从主流偏离的泄漏流动再次向主流流入时产生的混合损失；以及(c)因再流入的泄漏流动与下游叶片组干涉而产生的干涉损失。因此，为了减少这些泄漏损失，减少泄漏流动量并且使泄漏流动不损失地向主流返回变得重要。

对于这样的课题，专利文献1中，提出了在动叶片的叶片端的泄漏流动流路部设置引导泄漏流动的引导板的技术。利用该引导板，使泄漏流动的流出方向与从上述动叶片流出的主流方向一致，从而能够减少泄漏流动与主流合流时的混合损失。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2011-106474号公报

然而，专利文献1中未公开涡轮机的运转状态与引导板的关系，因涡轮机的运转状态而有无法充分发挥引导板对泄漏流动的转向的效果的可能性。尤其，在涡轮机的运转状态变化、主流的朝向改变的情况下，设置引导板的最佳朝向发生变化，从而由于设置有引导板，而产生泄漏流动的朝向和主流的朝向的不匹配，进而认为有相反地助长混合损失的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供如下高效率且高性能的轴流式涡轮机，即、与涡轮机的运转状态一致地使泄漏流动的流出方向与主流的朝向一致，从而能够减少泄漏流动与主流合流时的混合损失。

为了克服上述的课题，本发明的轴流式涡轮机具有：涡轮机转子，其被支承为能够旋转；涡轮机动叶片，其固定于涡轮机转子；围带，其设于涡轮机动叶片的前端；隔板外环，其与围带空开间隙地对置；径向密封凸片，其在围带与隔板外环的间隙内，以从隔板外环沿涡轮机转子的径向突出的方式设置；轴向密封凸片，其在围带与隔板外环的间隙内，以从隔板外环沿涡轮机转子的旋转轴向突出的方式设置；多个肋，其在围带与隔板外环的间隙内，以被隔板外环和轴向密封凸片夹持的方式设置且从隔板外环朝向围带沿涡轮机转子的径向以及旋转轴向延长；以及引导板，其沿轴向密封凸片和隔板外环的与涡轮机转子对置的面延伸且沿涡轮机转子的旋转径向延长地设置。

发明的效果如下。

根据本发明，能够提供如下高效率且高性能的轴流式涡轮机，即、与涡轮机的运转状态一致地使泄漏流动的流出方向与主流的朝向一致，从而能够减少泄漏流动与主流合流时的混合损失。

除上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明变得清楚。

附图说明

图1是示意地表示本发明的一个实施例的蒸汽轮机的一部分的剖视图。

图2是示意地表示本发明的一个实施例的蒸汽轮机的一部分的剖视图。

图3是示意地表示本发明的一个实施例的叶片前端侧中的叶片间以及泄漏流动的状况的图。

图4是示意地表示本发明的一个实施例的叶片前端侧的泄漏流动的状况的剖视图。

图5是示意地表示本发明的一个实施例的叶片前端侧的叶片间以及泄漏流动的状况的图。

图6是示意地表示本发明的一个实施例的涡轮机动叶片前端下游侧的空腔内的泄漏流动的状况的图。

图7是表示本发明的一个实施例的主流与泄漏流动的偏移角对混合损失产生的影响的图。

图8是表示本发明的一个实施例的泄漏流动对涡轮机动叶片下游的绝对流出角的在叶片的径向分布产生的影响的图。

图9是表示本发明的一个实施例的泄漏流动对涡轮机动叶片下游的动叶片损失系数的在叶片的径向分布产生的影响的图。

图10是示意地表示本发明的一个实施例的蒸汽轮机的一部分的剖视图。