CN108603412B

CN108603412B - 旋转机械

Info

Publication number: CN108603412B
Application number: CN201780011001.8A
Authority: CN
Inventors: 桑村祥弘; 小西英治; 西川丰治; 西本慎; 上原秀和
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2021-02-23
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: KR102105262B1; JP2017145813A; US20190048734A1; WO2017142077A1; DE112017000900T5; US11187097B2; KR20180100670A; CN108603412A

Abstract

本发明的旋转机械具备具有静止侧周面(13)的静止体和具有与静止侧周面(13)相对的旋转侧周面(54)的旋转体，静止侧周面(13)和旋转侧周面(54)中的一方具有上游侧周面(54A)、下游侧周面(54B)、向后梯级面(53)，旋转机械还具备与上游侧周面(54A)之间形成微小间隙(H1)的上游侧密封翅片(5A)和与下游侧周面(54B)之间形成微小间隙(H2)的下游侧密封翅片(5B)，向后梯级面(53)具有随着朝向另一方而朝向下游侧(Da2)延伸并与上游侧周面(54A)连接的引导面(55)。

Description

旋转机械

技术领域

本发明涉及具备静止体和旋转体的旋转机械。

本申请关于在2016年2月19日向日本提出申请的特愿2016-030236号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

众所周知，作为旋转机械即蒸汽轮机的一种，已知有具备壳体、轴体(转子)、多个静叶、多个动叶的结构，该轴体(转子)旋转自如地设置在壳体的内部，该多个静叶固定配置在壳体的内周部，该多个动叶在所述多个静叶的下游侧呈放射状地设置于轴体。

在这样的蒸汽轮机中的冲动式汽轮机的情况下，通过静叶将蒸汽(流体)的压力能量转换成速度能量，通过动叶将该速度能量转换成旋转能量(机械能量)。另外，在反动式汽轮机的情况下，在动叶内也将压力能量转换成速度能量，并通过蒸汽喷出的反作用力转换成旋转能量(机械能量)。

在这种蒸汽轮机中，通常在动叶的前端部与围绕动叶而形成蒸汽的流路的壳体之间形成有径向的间隙，而且，在静叶的前端部与轴体之间也形成有径向的间隙。然而，在动叶前端部与壳体的间隙中向下游侧通过的漏泄蒸汽对于动叶不施加旋转力。而且，在静叶前端部与轴体的间隙中向下游侧通过的漏泄蒸汽的压力能量未被静叶转换成速度能量，因此对于下游侧的动叶几乎不施加旋转力。因此，为了提高蒸汽轮机的性能，减少在间隙中通过的漏泄蒸汽的流量(漏泄流量)是很重要的。

以往，例如专利文献1那样提出了如下结构的涡轮：在动叶的前端部设置高度从轴线方向上游侧朝向下游侧逐渐升高的多个梯级部，在壳体设置朝向各梯级部延伸出的多个密封翅片，在各梯级部与各密封翅片的前端之间形成有微小间隙。

在该涡轮中，从上游侧进入间隙的流体与梯级部的阶梯面发生碰撞，由此在阶梯面的上游侧产生主涡，在阶梯面的下游侧(微小间隙的上游侧附近)产生剥离涡。并且，通过在微小间隙的上游侧附近产生的剥离涡，能实现穿过微小间隙的泄漏流的减少化。即，能实现在动叶的前端部与壳体的间隙中通过的漏泄流体的流量的减少化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-080452号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，对于蒸汽轮机的性能提高的愿望强烈，因此要求漏泄流量的进一步减少化。

本发明的目的在于提供一种能够进一步减少漏泄流体的流量的旋转机械。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方案，旋转机械具备：静止体，其具有沿轴线的周向延伸的静止侧周面；及旋转体，其绕所述轴线旋转且具有与所述静止侧周面相对的旋转侧周面，所述静止侧周面和所述旋转侧周面中的一方具有：上游侧周面，其沿所述轴线方向延伸；下游侧周面，其位于所述上游侧周面中的流体的下游侧且沿所述轴线方向延伸，并且，与所述上游侧周面相比，该下游侧周面从所述静止侧周面和所述旋转侧周面中的另一方后退；及向后梯级面，其将所述上游侧周面与所述下游侧周面连接并朝向所述下游侧，所述旋转机械还具备：上游侧密封翅片，其从所述另一方朝向所述上游侧周面延伸，并与所述上游侧周面之间形成微小间隙；及下游侧密封翅片，其从所述另一方朝向所述下游侧周面延伸，并与所述下游侧周面之间形成微小间隙，所述向后梯级面具有随着朝向所述另一方而朝向所述下游侧延伸并与所述上游侧周面连接的引导面。

根据这样的结构，通过在下游侧密封翅片的上游侧配置向后梯级面，能够在下游侧密封翅片的上游侧形成剥离涡。该剥离涡在下游侧密封翅片的上游侧产生速度矢量朝向一方侧的流动，因此能够发挥减少穿过微小间隙的泄漏流的缩流效果。

另外，通过向后梯级面具有引导面，能够增强在下游侧密封翅片与向后梯级面之间形成的剥离涡。由此，能够进一步强化由剥离涡产生的在微小间隙中通过的流体的缩流效果，能够进一步减少漏泄流体的流量。

根据本发明的第二方案，在上述第一方案的旋转机械中，优选所述上游侧密封翅片及所述下游侧密封翅片以随着朝向所述一方侧而朝向所述上游侧的方式倾斜。

根据这样的结构，从上游侧密封翅片与上游侧周面之间流入到下游侧的流体与下游侧密封翅片发生碰撞时，在上游侧密封翅片与下游侧密封翅片之间的腔室形成的主涡能够更顺畅地形成。由此，能够增强主涡，进而，能够增强剥离涡。

根据本发明的第三方案，在上述第一或第二方案的旋转机械中，优选将所述向后梯级面与所述下游侧周面平滑地连接。

根据这样的结构，能够增强在下游侧密封翅片与向后梯级面之间形成的剥离涡。

根据本发明的第四方案，在上述第一至第三方案的任一方案的旋转机械中，优选具有将所述上游侧密封翅片及所述下游侧密封翅片与所述另一方平滑地连接的翅片弧状部。

根据这样的结构，能够增强在上游侧密封翅片与下游侧密封翅片之间的腔室形成的主涡，进而，能够增强剥离涡。

根据本发明的第五方案，旋转机械具备：静止体，其具有沿轴线的周向延伸的静止侧周面；及旋转体，其绕所述轴线旋转且具有与所述静止侧周面相对的旋转侧周面，所述静止侧周面和所述旋转侧周面中的一方具有：上游侧周面，其沿所述轴线方向延伸；中央周面，其位于所述上游侧周面中的工作流体的下游侧且沿所述轴线方向延伸，并且，与所述上游侧周面相比，该中央周面向所述静止侧周面和所述旋转侧周面中的另一方突出；下游侧周面，其位于所述中央周面的下游侧且沿所述轴线方向延伸，并且，与所述中央周面相比，该下游侧周面从所述另一方后退；及向前梯级面，其将所述上游侧周面与所述中央周面连接并朝向所述上游侧，所述旋转机械还具备：上游侧密封翅片，其从所述另一方朝向所述上游侧周面延伸，并与所述上游侧周面之间形成微小间隙；中央密封翅片，其从所述另一方朝向所述中央周面延伸，并与所述中央周面之间形成微小间隙；及下游侧密封翅片，其从所述另一方朝向所述下游侧周面延伸，并与所述下游侧周面之间形成微小间隙，所述向前梯级面具有随着朝向所述另一方而朝向所述下游侧倾斜并与所述中央周面连接的引导面，所述上游侧密封翅片、所述中央密封翅片与所述下游侧密封翅片以随着朝向所述一方侧而朝向上游侧的方式倾斜。

根据这样的结构，能够在各个密封翅片的上游侧形成剥离涡。该剥离涡在各个密封翅片的上游侧产生速度矢量朝向一方侧的流动，因此能够发挥减少穿过微小间隙的泄漏流的缩流效果。

另外，通过引导面及密封翅片倾斜形成，从而主涡以沿着密封翅片的方式形成。由此，能够增强主涡，进而，能够增强剥离涡。

发明效果

根据本发明，通过在下游侧密封翅片的上游侧配置向后梯级面，能够在下游侧密封翅片的上游侧形成剥离涡。该剥离涡在下游侧密封翅片的上游侧产生速度矢量朝向一方侧的流动，因此能够发挥减少穿过微小间隙的泄漏流的缩流效果。

另外，通过向后梯级面具有引导面而能够增强在下游侧密封翅片与向后梯级面之间形成的剥离涡。由此，能够进一步强化由剥离涡产生的在微小间隙中通过的流体的缩流效果，能够进一步减少漏泄流体的流量。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的蒸汽轮机的概略结构剖视图。

图2是表示本发明的第一实施方式的图，是表示图1的主要部分I的放大剖视图。

图3是表示本发明的第一实施方式的图，是表示图2的密封结构的放大剖视图。

图4是本发明的第一实施方式的蒸汽轮机的作用说明图。

图5是表示本发明的第一实施方式的密封结构的变形例的放大剖视图。

图6是表示本发明的第二实施方式的密封结构的放大剖视图。

图7是表示本发明的第三实施方式的密封结构的放大剖视图。

图8是本发明的第三实施方式的蒸汽轮机的作用说明图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下，关于本发明的第一实施方式的旋转机械即蒸汽轮机，参照附图进行详细说明。

如图1所示，本实施方式的蒸汽轮机1大致具备：作为静止体的壳体10；在壳体10的内方设置成绕轴线旋转自如、将动力向未图示的发电机等机械传递的作为旋转体的旋转轴30；保持于壳体10的静叶40；设置于旋转轴30的动叶50；将旋转轴30支承为能够绕轴旋转的轴承部60。

需要说明的是，在以下的说明中，将旋转轴30的轴线A延伸的方向设为轴线方向Da。而且，将与轴线A正交的方向设为径向Dr，将在该径向Dr上远离轴线A的一侧称为径向外侧，将在该径向Dr上接近轴线A的一侧称为径向内侧。而且，在轴线方向Da上，将图1的左侧称为上游侧Dal，将图1的右侧称为下游侧Da2。

作为流体的蒸汽S经由与未图示的蒸汽供给源连接的蒸汽供给管20，从形成于壳体10的主流入口21导入，从与蒸汽轮机1的下游侧连接的蒸汽排出管22排出。

壳体10的内部空间被气密地密封，并作为蒸汽S的流路。在壳体10的内壁面牢固地固定有供旋转轴30插通的环状的分隔板外圈11。

轴承部60具备轴颈轴承装置61及推力轴承装置62，将旋转轴30支承为旋转自如。

静叶40从壳体10朝向内周侧延伸，构成以围绕旋转轴30的方式呈放射状地配置多个的环状静叶组，分别保持于上述的分隔板外圈11。

由多个静叶40构成的环状静叶组沿轴线方向Da空出间隔地形成多个，将蒸汽S的压力能量转换成速度能量后使其向在下游侧相邻的动叶50流入。

动叶50牢固地安装于旋转轴30的旋转轴主体31的外周部，在各个环状静叶组的下游侧呈放射状地配置多个而构成环状动叶组。

环状静叶组和环状动叶组设为一组一级。最终级的动叶50的前端部与在旋转轴30的周向(以下，简称为周向)上相邻的动叶50的前端部彼此连结，被称为护罩51。

如图2所示，成为动叶50的前端部的护罩51与壳体10的分隔板外圈11之间空出径向Dr的间隙而相对配置。并且，在护罩51与壳体10的分隔板外圈11之间设有密封结构2A。密封结构2A是用于将作为静止体的分隔板外圈11与作为旋转体的护罩51之间密封的结构。以下，关于密封结构2A的构成要素进行详细说明。

护罩51具有与分隔板外圈11相对的外周面54(旋转侧周面)。在护罩51的朝向径向外侧的外周面54上，以随着朝向下游侧而直径减小的方式设有多个阶梯。

本实施方式的护罩51通过设置两个阶梯而具有沿轴线方向Da排列的三个梯级部52。梯级部52具有配置于最上游侧的第一梯级部52A、配置于最下游侧的第三梯级部52C、配置于第一梯级部52A与第三梯级部52C之间的第二梯级部52B。

三个梯级部52的外径设定为随着从轴线方向Da的上游侧朝向下游侧而逐渐减小。

相邻的梯级部52由作为阶梯的向后梯级面53连接。向后梯级面53朝向轴线方向Da的下游侧。在第一梯级部52A与第二梯级部52B之间形成有第一向后梯级面53A，在第二梯级部52B与第三梯级部52C之间形成有第二向后梯级面53B。第一向后梯级面53A与第二向后梯级面53B的从周向观察的截面形状大致相同。

在分隔板外圈11的与护罩51对应的部位形成有沿周向延伸的环状槽12。环状槽12从分隔板外圈11的内周面向径向外侧凹陷。护罩51进入环状槽12内。

在以与三个梯级部52相对的方式朝向径向内侧的环状槽12的底部，沿轴线方向Da排列形成有三个环状凹部13(静止侧周面)。三个环状凹部13从上游侧Da1朝向下游侧Da2通过阶梯而逐渐缩径。

在位于沿轴线方向Da相邻的两个环状凹部13的交界的各个壳体侧端缘部14设有朝向护罩51而向径向内侧延伸出的密封翅片5。壳体侧端缘部14及密封翅片5的轴线方向Da位置设定为与各个梯级部52的外周面54相对。

三个密封翅片5沿轴线方向Da空出间隔地排列，以与三个梯级部52一一对应的方式设置。三个密封翅片5沿轴线方向Da等间隔地排列。以下，将朝向第一梯级部52A的外周面54A延伸的密封翅片5称为第一密封翅片5A(上游侧密封翅片)，将朝向第二梯级部52B的外周面54B延伸的密封翅片5称为第二密封翅片5B(下游侧密封翅片)，将朝向第三梯级部52C的外周面54C延伸的密封翅片5称为第三密封翅片5C。

在各个梯级部52的外周面54与各个密封翅片5的前端之间形成有径向Dr的微小间隙H。微小间隙H的各尺寸在考虑了壳体10或动叶50的热伸长量、动叶50的离心伸长量等的基础上，在避免两者接触的安全的范围内，设定为最小的值。在本实施方式中，三个微小间隙H1、H2、H3的尺寸设定为相同。

在此，使用第一梯级部52A、第二梯级部52B及第一向后梯级面53A，说明本实施方式的密封结构2A。

如图3所示，第一梯级部52A具有沿轴线方向Da延伸的外周面54A(以下，称为上游侧周面54A)。第二梯级部52B具有沿轴线方向Da延伸的外周面54B(以下，称为下游侧周面54B)。下游侧周面54B位于上游侧周面54A的下游侧，比上游侧周面54A和环状凹部13在径向Dr上后退。换言之，下游侧周面54B位于比上游侧周面54A靠径向内侧的位置。

上游侧周面54A及下游侧周面54B呈与轴线A同轴的圆筒形状。

向后梯级面53具有随着朝向径向外侧(环状凹部13)而朝向下游侧Da2延伸并与上游侧周面54A连接的引导面55。即，引导面55未形成为与轴线A正交，而形成为朝向下游侧Da2逐渐扩径的锥状。换言之，向后梯级面53以向后梯级面53的径向外侧比径向内侧位于下游侧Da2的方式倾斜。

在引导面55的从周向观察的截面形状中，引导面55相对于与轴线A正交的平面的角度α1优选为0°＜α1≤30°。

向后梯级面53具有将向后梯级面53与下游侧周面54B平滑地连接的弧状部56。弧状部56的表面的从周向观察的截面形状为圆弧状。在第一梯级部52A的高度(上游侧周面54A与下游侧周面54B之间的径向Dr的距离)为S1的情况下，弧状部的表面的曲率半径R优选设为○○。

第二密封翅片5B与上游侧周面54A的下端部(引导面55的径向外侧的端部)之间的距离为L，第二密封翅片5B与下游侧周面54B之间的微小间隙的尺寸为H2时，第一梯级部52A和第二密封翅片5B以满足以下的式(1)的方式形成。

1.5≤L/H2≤5.0…(1)

即，距离L设定为微小间隙H2的1.5倍至5.0倍左右。最优选为L/H2＝2.0，本实施方式的密封结构2A设为L/H2＝2.0。

说明蒸汽轮机1的动作。

首先，蒸汽S从未图示的锅炉等蒸汽S供给源经由蒸汽供给管20向壳体10的内部空间流入。

流入到壳体10的内部空间的蒸汽S依次通过各级的环状静叶组和环状动叶组。此时，压力能量由静叶40转换成速度能量，经由静叶40的蒸汽S中的大部分流入构成同一级的动叶50间，由动叶50将蒸汽S的速度能量/压力能量转换成旋转能量，向旋转轴30施加旋转。另一方面，蒸汽S中的一部分(例如，几％)成为从静叶40流出之后流入到环状槽内(动叶50的护罩51与壳体10的分隔板外圈11的间隙)的所谓的漏泄蒸汽。

如图4所示，流入到环状槽12内的蒸汽S中的、从第一密封翅片5A与上游侧周面54A之间向下游侧Da2流入的蒸汽S以与第二密封翅片5B碰撞而返回上游侧Dal的方式流动。由此，在腔室C1(与相邻的密封翅片5间的空间)产生沿第一旋转方向旋转的主涡MV1。

此时，在上游侧周面54A与向后梯级面53(引导面55)的角部(边缘)，一部分的流动被从主涡MV1剥离，由此在向后梯级面53与第二密封翅片5B之间的空间产生与主涡MV1相反的沿第二旋转方向旋转的剥离涡SV1。

剥离涡SV1位于下游侧周面54B与第二密封翅片5B之间的微小间隙H2的上游侧附近。特别是剥离涡SV1中的朝向径向内侧的下降流在微小间隙H2的跟前产生，因此通过剥离涡SV1能得到减少从腔室C1通过微小间隙H2向下游侧Da2流入的泄漏流的缩流效果。

向后梯级面53具有随着朝向径向外侧而朝向下游侧Da2延伸并与上游侧周面54A连接的引导面55，由此能够增强在第二密封翅片5B与向后梯级面53之间形成的剥离涡SV1。由此，能够进一步强化由剥离涡SV1产生的在微小间隙H2通过的蒸汽S的缩流效果。

另外，距离L设定为微小间隙H2的2倍左右，由此，如果假定剥离涡SV1形成正圆，则剥离涡SV1的直径成为微小间隙H2的2倍，在其外周与第二密封翅片5B相接时，剥离涡SV1的下降流中的朝向径向内侧的速度分量的最大位置与第二密封翅片5B的前端一致。这种情况下，下降流在微小间隙H2的跟前更良好地通过，因此可认为对于泄漏流的缩流效果变得最大。

根据上述实施方式，通过在密封翅片5的上游侧配置向后梯级面53而能够在密封翅片5的上游侧形成剥离涡SV1。该剥离涡SV1在密封翅片5的上游侧产生速度矢量朝向径向内侧的下降流，因此能够发挥减少穿过微小间隙H的泄漏流的缩流效果。

另外，向后梯级面53具有随着朝向径向外侧而朝向下游侧延伸并与上游侧周面54A连接的引导面55，由此能够增强在引导面55的下游侧的密封翅片5与向后梯级面53之间形成的剥离涡SV1。由此，能够进一步强化由剥离涡SV1产生的在微小间隙H中通过的漏泄蒸汽的缩流效果，进一步减少漏泄蒸汽的流量。

另外，通过具有将向后梯级面53与下游侧周面54B平滑地连接的弧状部56，能够增强在密封翅片5与向后梯级面53之间形成的剥离涡SV1。

需要说明的是，在上述的实施方式中，在向后梯级面53与下游侧周面54B之间设置截面圆弧形状的弧状部56，但是并不局限于此。例如，也可以如图5所示的变形例那样，不设置弧状部而将向后梯级面53与下游侧周面54B以成为锐角的方式连接。

另外，也可以如图5所示的变形例那样在密封翅片5与环状凹部13的连接部设置将密封翅片5的主面与环状凹部13平滑地连接的圆弧状的弧状部57。通过在密封翅片5与环状凹部13的连接部设置圆弧状的弧状部57，能够增强在腔室生成的主涡MV1。

另外，在上述的实施方式中，说明了在分隔板外圈11的与护罩51对应的部位形成环状槽12，且将该环状槽12以与三个梯级部52对应的方式由通过阶梯而逐渐缩径的三个环状凹部13构成的情况。然而，并不局限于此，可以将环状槽12整体形成为大致相同直径。

〔第二实施方式〕

以下，关于本发明的第二实施方式的密封结构2B，参照附图进行详细说明。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对于同样的部分省略其说明。

如图6所示，本实施方式的密封结构2B的密封翅片6以随着朝向径向内侧(护罩51)而朝向上游侧Da1的方式倾斜。即，密封翅片6的主面未形成为与轴线A正交而形成为朝向下游侧Da2逐渐扩径的锥状。换言之，密封翅片6以密封翅片6的径向外侧比径向内侧位于下游侧的方式倾斜。

第一密封翅片6A的相对于与轴线A正交的平面的角度设为β1，引导面55的相对于与轴线A正交的平面的角度设为α2，第二密封翅片6B的相对于与轴线A正交的平面的角度设为β2时，本实施方式的密封结构2B以满足以下的式(2)、式(3)及式(4)的方式形成。

10°≤β1≤25°…(2)

10°≤β2≤25°…(3)

0°＜α2≤β2+30°…(4)

根据上述实施方式，通过密封翅片6的倾斜，在从第一密封翅片6A与上游侧周面54A之间的微小间隙H1流入到下游侧Da2的蒸汽与第二密封翅片6B发生碰撞时，能够更顺畅地形成主涡MV2。由此，能够增强主涡MV2，进而，能够增强剥离涡SV2。

需要说明的是，在本实施方式的密封结构2B中，在密封翅片6与环状凹部13的连接部设有将密封翅片5的主面与环状凹部13平滑地连接的圆弧状的弧状部57，但也可以不设置弧状部地将密封翅片6与环状凹部13连接。

〔第三实施方式〕

以下，关于本发明的第三实施方式的密封结构2C，参照附图进行详细说明。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，关于同样的部分省略其说明。

如图7所示，本实施方式的密封结构2C的护罩51具备轴线方向Da上的中央部分突出而形成为梯级状的中央梯级部72。具体而言，护罩51C的径向外侧的面具有基面74和比基面74向径向外侧突出的中央梯级面75(中央周面)。

以下，将比中央梯级部72靠上游侧的基面74称为第一基面74A，将比中央梯级部72靠下游侧的基面74称为第二基面74B。

在环状凹部13设有朝向护罩51C沿径向Dr延伸出的三个密封翅片7。密封翅片7分别朝向护罩51C，从环状凹部13向径向内侧延伸出，并沿周向延伸。

具体而言，最上游侧的第一密封翅片7A朝向第一基面74A突出。在第一密封翅片7A的下游侧配置的第二密封翅片7B朝向中央梯级面75突出。在第二密封翅片7B的下游侧配置的第三密封翅片7C朝向第二基面74B突出。第二密封翅片7B以径向Dr的长度比第一密封翅片7A及第三密封翅片7C短的方式形成。

另外，密封翅片7以随着朝向径向内侧(护罩51)而朝向上游侧的方式倾斜。密封翅片7与护罩51C之间沿径向Dr形成有微小间隙H。

即，在本实施方式的分隔板外圈11与护罩51C之间设有梯级型的作为迷宫密封的密封结构2C。

第一基面74A与中央梯级面75由向前梯级面73连接。向前梯级面73朝向轴线方向Da的上游侧Da1。

中央梯级面75与第二基面74B由向后梯级面76连接。向后梯级面76朝向轴线方向Da的下游侧Da2。

向前梯级面73具有随着朝向径向外侧(环状凹部13)而朝向下游侧倾斜并与中央梯级面75连接的引导面77。

可以设置将向前梯级面73与第一基面74A平滑地连接的弧状部。

第二密封翅片7B的相对于与轴线A正交的平面的角度设为β3，引导面77的相对于与轴线A正交的平面的角度设为α3，第三密封翅片7C的相对于与轴线A正交的平面的角度设为β4时，本实施方式的密封结构2C以满足以下的式(5)、式(6)及式(7)的方式形成。

10°≤β3≤25°…(5)

10°≤β4≤25°…(6)

0°＜α3≤β3+30°…(7)

距第一基面74A的中央梯级面75的径向Dr的高度(中央梯级部72相对于基面74的突出量)设为S1，中央梯级面75与环状凹部13之间的径向Dr的距离(在护罩51C与分隔板外圈11之间形成的腔室的径向Dr的尺寸)设为D时，密封结构2C以满足以下的式(8)的方式形成。

1.5×H1≤S1≤D…(8)

即，距离S1设定为微小间隙H1的1.5倍以上，并设定为距离D以下。

接下来，说明本实施方式的密封结构2C的作用。

如图8所示，从第一密封翅片7A与第一基面74A之间的微小间隙H1流入的蒸汽S与向前梯级面73发生碰撞，由此在腔室C1产生主涡MV3。

此时，在引导面77与中央梯级面75的角部，一部分的流动从主涡MV3剥离，由此产生剥离涡SV3。与第一实施方式的剥离涡SV1同样，剥离涡SV3减少通过微小间隙H2向下游侧Da2流入的泄漏流。

另外，从微小间隙H2流入到下游侧Da2的蒸汽S与第三密封翅片7C发生碰撞，由此在腔室C2产生主涡MV4。此时，在中央梯级面75与向后梯级面76的角部，一部分的流动被从主涡MV4剥离，由此产生剥离涡SV4。

根据上述实施方式，向前梯级面73的引导面77倾斜形成，由此剥离涡SV3形成得更小。由此，能够进一步强化由剥离涡SV3产生的缩流效果。而且，主涡MV3以沿着密封翅片7的方式形成，由此能够增强主涡MV3。通过主涡MV3的增强而能够增强剥离涡SV3。

另外，距第一基面74A的中央梯级面75的高度S1设定为微小间隙H1的1.5倍以上，由此能够减少从微小间隙H1向微小间隙H2漏出的蒸汽S。

另外，通过将腔室的径向Dr的宽度D设定为距第一基面74A的中央梯级面75的高度S1以上，能够增大在第二密封翅片7B与第三密封翅片7C之间的第二腔室C2形成的主涡MV4。由此，能够提高微小间隙H2的下游侧的压力，能够减少从微小间隙H2漏出的蒸汽S。

需要说明的是，本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，包括对上述的实施方式施加了各种变更的结构。

例如，在上述的实施方式中，说明了将密封翅片设置三个，并由此将腔室形成两个的情况。然而，并不局限于此，密封翅片或与之对应的腔室的个数任意，可以为一个，也可以为三个或四个以上。

另外，在上述的实施方式中，在最终级的动叶50、静叶40应用了本发明，但是也可以在其他级的动叶50、静叶40应用本发明。

此外，在上述的实施方式中，说明了在护罩51形成梯级部并在分隔板外圈11设有密封翅片的情况。然而，并不局限于此，也可以在护罩51设置密封翅片并在分隔板外圈11设置梯级部。

另外，可以在静叶40的前端部形成梯级部，并在旋转轴30设置密封翅片。而且，可以在静叶40的前端部设置密封翅片，并在旋转轴30形成梯级部。

另外，在上述的实施方式中，将本发明应用于凝汽式的蒸汽轮机，但是在其他的型式的蒸汽轮机、例如二级抽汽式汽轮机、抽汽式汽轮机、混汽式汽轮机等汽轮机型式中也可以应用本发明。

另外，在上述的实施方式中，将本发明应用于蒸汽轮机，但是在燃气轮机中也可以应用本发明，此外，在具有旋转叶片的全部的结构中都可以应用本发明。

另外，也可以将密封结构应用于未设置旋转叶片的部位。例如，在壳体与旋转轴之间的间隙可以应用本发明的密封结构。

产业上的可利用性

附图标记说明

1 蒸汽轮机

2A、2B、2C 密封结构

5、6、7 密封翅片

5A、6A、7A 第一密封翅片

5B、6B、7B 第二密封翅片

5C、6C、7C 第三密封翅片

10 壳体

11 分隔板外圈

12 环状槽

13 环状凹部

14 壳体侧端缘部

20 蒸汽供给管

21 主流入口

22 蒸汽排出管

30 旋转轴

31 旋转轴主体

40 静叶

50 动叶

51 护罩

52 梯级部

52A 第一梯级部

52B 第二梯级部

52C 第三梯级部

53 向后梯级面

54 外周面

54A 上游侧周面

54B 下游侧周面

55 引导面

56 弧状部

57 翅片弧状部

60 轴承部

61 轴颈轴承装置

62 推力轴承装置

72 中央梯级部

73 向前梯级面

74 基面

75 中央梯级面

76 向后梯级面

A 轴线

C 腔室

Da 轴线方向

Dr 径向

H 微小间隙

S 蒸汽

Claims

1.一种旋转机械，其具备：

静止体，其具有沿轴线的周向延伸的静止侧周面；及

旋转体，其绕所述轴线旋转且具有与所述静止侧周面相对的旋转侧周面，

所述静止侧周面和所述旋转侧周面中的一方具有：

上游侧周面，其沿所述轴线方向延伸；

下游侧周面，其位于所述上游侧周面中的流体的下游侧且沿所述轴线方向延伸，并且，与所述上游侧周面相比，该下游侧周面从所述静止侧周面和所述旋转侧周面中的另一方后退；及

向后梯级面，其将所述上游侧周面与所述下游侧周面连接并朝向所述下游侧，

所述旋转机械还具备：

上游侧密封翅片，其从所述另一方朝向所述上游侧周面延伸，并与所述上游侧周面之间形成微小间隙；及

下游侧密封翅片，其从所述另一方朝向所述下游侧周面延伸，并与所述下游侧周面之间形成微小间隙，

所述向后梯级面具有随着朝向所述另一方而朝向所述下游侧延伸并与所述上游侧周面连接的引导面，

所述上游侧密封翅片及所述下游侧密封翅片以随着朝向所述一方侧而朝向所述上游侧的方式倾斜，

所述上游侧周面、所述下游侧周面与所述向后梯级面设于所述旋转侧周面，

在所述旋转侧周面，通过以所述旋转侧周面的直径随着朝向所述下游侧而减小的方式设置的至少两个阶梯而设置包含所述上游侧周面及所述下游侧周面在内的至少三个梯级部，

各密封翅片以与各梯级部一一对应的方式设置。

2.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

将相邻的两个所述密封翅片中的、配置于所述上游侧的所述密封翅片相对于与所述轴线正交的平面的角度设为β1，配置于所述下游侧的所述密封翅片相对于与所述轴线正交的平面的角度设为β2，所述引导面的相对于与所述轴线正交的平面的角度设为α2时，各密封翅片及所述引导面以满足以下的式子的方式形成，

10°≤β1≤25°…(2)

10°≤β2≤25°…(3)

0°＜α2≤β2+30°…(4)。

3.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述旋转机械具有将所述向后梯级面与所述下游侧周面平滑地连接的弧状部。

4.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述旋转机械具有将所述上游侧密封翅片及所述下游侧密封翅片与所述另一方平滑地连接的翅片弧状部。

5.根据权利要求2所述的旋转机械，其中，

所述静止侧周面以与通过所述向后梯级面设置的阶梯对应的方式从上游侧朝向下游侧逐渐缩径。

6.根据权利要求2所述的旋转机械，其中，

在所述静止体的内壁面的与所述旋转体对应的部位形成有沿周向延伸、且从所述静止体的内壁面朝向径向外侧凹陷的环状槽，

所述旋转体进入所述环状槽内。

7.一种旋转机械，其具备：

静止体，其具有沿轴线的周向延伸的静止侧周面；及

所述旋转侧周面具有：

上游侧周面，其沿所述轴线方向延伸；

中央周面，其位于所述上游侧周面中的工作流体的下游侧且沿所述轴线方向延伸，并且，与所述上游侧周面相比，该中央周面向所述静止侧周面这一侧突出；

下游侧周面，其位于所述中央周面的下游侧且沿所述轴线方向延伸，并且，与所述中央周面相比，该下游侧周面从所述静止侧周面这一侧后退；及

向前梯级面，其将所述上游侧周面与所述中央周面连接并朝向所述上游侧，

所述旋转机械还具备：

上游侧密封翅片，其从所述静止侧周面朝向所述上游侧周面延伸，并与所述上游侧周面之间形成微小间隙；

中央密封翅片，其从所述静止侧周面朝向所述中央周面延伸，并与所述中央周面之间形成微小间隙；及

下游侧密封翅片，其从所述静止侧周面朝向所述下游侧周面延伸，并与所述下游侧周面之间形成微小间隙，

所述向前梯级面具有随着朝向所述静止侧周面而朝向所述下游侧倾斜并与所述中央周面连接的引导面，

所述上游侧密封翅片、所述中央密封翅片与所述下游侧密封翅片以随着朝向所述旋转侧周面而朝向上游侧的方式倾斜。