CN110291274A - 轴流旋转机械、动叶构件 - Google Patents

Abstract

蒸汽轮机具备旋转轴(1)、具有平台(43)及动叶主体(40)的动叶(4)、外壳(2)、具有静叶主体(70)及静叶护罩(71)的静叶(7)、以及从平台(43)朝向中心轴方向(Da)上游侧突出的突出部(45A)。突出部(45A)在朝向径向内侧的一侧具有引导面(45f)，引导面(45f)在从平台(43)侧的基端部(45s)至中心轴方向(Da)上游侧的前端部(45t)的范围内，逐渐向径向内侧弯曲。

Description

轴流旋转机械、动叶构件

技术领域

本发明涉及轴流旋转机械、动叶构件。

本申请基于2017年2月17日提出申请的特愿2017-027928号而主张优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

在蒸汽轮机、燃气轮机等轴流旋转机械中，已知有如下一种轴流旋转机械，该轴流旋转机械具备：外壳；旋转轴，其旋转自如地设置于外壳的内部；静叶，其固定配置于外壳的内周部；以及动叶，其在该静叶的下游侧呈放射状地设置于旋转轴。

在例如蒸汽轮机的情况下，通过静叶将将蒸汽的压力能量转换为速度能量，并通过动叶将该速度能量转换为旋转能量(机械能量)。另外，也存在在动叶内将压力能量转换为速度能量、并通过蒸汽喷出的反动力而转换为旋转能量(机械能量)的情况。

在这种旋转机械中，在静叶的前端部与旋转轴之间形成有径向的缝隙。有时蒸汽等工作流体通过该缝隙(泄漏)。通过静叶的前端部与旋转轴之间的缝隙的工作流体无助于静叶将压力能量转换为速度能量，基本上不对下游侧的动叶赋予旋转力。因此，为了提高旋转机械的性能，减少通过所述缝隙的泄漏蒸汽的量是重要的。

作为用于减少工作流体的泄漏量的技术，例如，在专利文献1中公开了如下结构：在与静叶轮毂护罩在轴线方向上对置的动叶轮毂上设置朝向上游侧突出的抑制板。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-146977号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述专利文献1所记载的结构中，在抑制板的上游侧的前端部与静叶轮毂护罩之间形成有轴线方向的缝隙。因此，产生通过该抑制板的前端部与静叶轮毂护罩之间的缝隙的工作流体的泄漏。此外，通过了抑制板的前端部与静叶轮毂护罩之间的缝隙的工作流体的漏流，在因旋转轴的旋转产生的离心力的作用下从旋转轴的径向内侧朝向外侧，并与沿轴线方向流动的工作流体的主流以交叉的方式合流。这样，已知的是，在工作流体的主流与工作流体的漏流交叉地碰撞、混合的情况下，发生被称作混合损失的能量损失。混合损失的增加有时妨碍轴流旋转机械的效率提高。

本发明的目的在于，提供一种能够减少工作流体的主流与工作流体的漏流的混合损失、从而实现轴流旋转机械的性能提高的轴流旋转机械、动叶构件。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题，采用以下的手段。

在本发明的第一方式中，轴流旋转机械具备：旋转轴，其绕着中心轴旋转；动叶，其具有设置于所述旋转轴的径向外侧的平台、以及设置为从所述平台朝向径向外侧延伸的动叶主体；筒状的外壳，其配置于所述旋转轴以及所述动叶的径向外侧，供工作流体在所述外壳的径向内侧沿着所述中心轴方向从上游侧朝向下游侧流动；静叶，其相对于所述动叶而设置于所述中心轴方向上游侧，且具有设置为从所述外壳朝向径向内侧延伸的静叶主体、以及设置于所述静叶主体的径向内侧的静叶护罩；以及突出部，其从所述平台朝向所述中心轴方向上游侧突出。所述突出部在朝向径向内侧的一侧具有引导面，所述引导面在从所述平台侧的基端部至所述中心轴方向上游侧的前端部的范围内，逐渐向径向内侧倾斜或弯曲。

根据上述那样的结构，通过静叶护罩与动叶的平台之间的缝隙(空腔)并从径向内侧朝向外侧的工作流体的漏流与突出部的形成于径向内侧的引导面碰触。引导面在从平台侧的基端部至上游侧的前端部的范围内向径向内侧倾斜或弯曲，因此，工作流体的漏流在该引导面的作用下以向径向内侧返回的方式生成涡流。通过这样生成涡流，从而从径向内侧朝向外侧的工作流体的漏流散逸。由此，从静叶护罩与动叶的平台之间的缝隙向径向外侧流出的工作流体的漏流势头变弱。其结果是，在外壳的内侧，工作流体的漏流与沿着中心轴方向交替地经过静叶主体和动叶主体的工作流体的主流合流时的混合损失减少。

在本发明的第二方式中，在上述第一方式的基础上，也可以是，所述轴流旋转机械还具备朝向所述中心轴方向上游侧凹陷的护罩凹部，所述护罩凹部形成于所述静叶护罩，并与所述突出部在所述中心轴方向上对置。

根据上述那样的结构，从径向内侧朝向外侧而流经静叶护罩与动叶的平台之间的缝隙的工作流体的漏流的一部分沿着突出部的引导面而向与突出部对置的护罩凹部流入。工作流体的漏流通过向护罩凹部流入，从而其势头进一步变弱。其结果是，工作流体的漏流与工作流体的主流合流时的混合损失进一步减少。

在本发明的第三方式中，在上述第二方式的基础上，也可以是，所述护罩凹部的位于所述径向外侧的外侧周壁面从所述中心轴方向上游侧朝向下游侧而逐渐向径向外侧倾斜或弯曲。

根据上述那样的结构，流入护罩凹部的工作流体的漏流沿着护罩凹部的外侧周壁面，从中心轴方向上游侧朝向下游侧而逐渐被向径向外侧引导。由此，工作流体的漏流与工作流体的主流交叉的角度变得比直角小。其结果是，工作流体的漏流与工作流体的主流合流时的混合损失进一步减少。

在本发明的第四方式中，在上述第二或第三方式的基础上，也可以是，所述突出部在朝向径向外侧的一侧还具有外周侧引导面，所述外周侧引导面从所述中心轴方向上游侧朝向下游侧而逐渐向径向外侧倾斜或弯曲。

根据上述那样的结构，从护罩凹部向下游侧流出的工作流体的漏流以沿着突出部的外周侧引导面的方式流动，从而该工作流体的漏流从中心轴方向上游侧朝向下游侧而逐渐被向径向外侧引导。由此，使工作流体的漏流与工作流体的主流交叉的角度变小，工作流体的漏流与工作流体的主流合流时的混合损失进一步减少。

根据本发明的第五方式，在上述第二至第四方式的基础上，也可以是，在所述旋转轴以及所述动叶相对于所述静叶沿所述中心轴方向进行了相对位移时，所述突出部的至少一部分能够插入所述护罩凹部内。

根据上述那样的结构，在因工作流体的热量而旋转轴及动叶与静叶相比在中心轴方向上更大程度地热延伸了的情况下，突出部的至少一部分插入护罩凹部内，从而能够避免突出部与静叶护罩发生干涉。

根据本发明的第六方式，在上述第五方式的基础上，也可以是，所述突出部从所述平台沿着所述中心轴方向突出的突出尺寸为所述护罩凹部沿着所述中心轴方向凹陷的凹陷尺寸以下。

根据上述那样的结构，即使突出部整体插入护罩凹部内，也能够抑制突出部与护罩凹部发生干涉。

根据本发明的第七方式，在上述第一至第六方式的基础上，也可以是，所述轴流旋转机械还具备内周侧突出部，所述内周侧突出部形成于比所述突出部靠径向内侧处，并从所述静叶护罩向所述中心轴方向下游侧突出。

根据上述那样的结构，通过静叶护罩与动叶的平台之间的缝隙并从径向内侧朝向外侧的工作流体的漏流与比突出部靠径向内侧处的内周侧突出部碰触。由此，从径向内侧朝向外侧的工作流体的漏流进一步散逸。其结果是，工作流体的漏流与工作流体的主流合流时的混合损失进一步减少。

根据本发明的第八方式，在上述第七方式的基础上，也可以是，所述轴流旋转机械还具备朝向所述中心轴方向下游侧凹陷的平台凹部，所述平台凹部形成于所述平台，并与所述内周侧突出部在所述中心轴方向上对置。

根据上述那样的结构，碰触于内周侧突出部的工作流体的漏流的一部分向与内周侧突出部对置的平台凹部流入。工作流体的漏流通过向平台凹部流入，从而其势头进一步变弱。其结果是，工作流体的漏流与工作流体的主流合流时的混合损失进一步减少。

根据本发明的第九方式，动叶构件具备：平台，其设置于旋转轴的径向外侧；动叶主体，其设置为从所述平台朝向径向外侧延伸；以及突出部，其从所述平台朝向所述旋转轴的中心轴方向上游侧突出。所述突出部在朝向径向内侧的一侧具有引导面，所述引导面在从所述平台侧的基端部至沿着所述中心轴方向离开的前端部的范围内，逐渐向径向内侧倾斜或弯曲。

根据上述那样的结构，通过将上述结构的动叶构件组装于轴流旋转机械，从而能够减弱从静叶护罩与动叶的平台之间的缝隙向径向外侧流出的工作流体的漏流的势头。其结果是，在外壳的内侧，能够减少工作流体的漏流与沿着中心轴方向交替地经过静叶主体和动叶主体的工作流体的主流合流时的混合损失。

发明效果

根据本发明的轴流旋转机械、动叶构件，能够减少工作流体的主流与工作流体的漏流的混合损失，从而实现轴流旋转机械的性能提高。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的蒸汽轮机的结构的示意图。

图2是本发明的第一实施方式的蒸汽轮机的主要部位放大图。

图3是本发明的第二实施方式的蒸汽轮机的主要部位放大图。

图4是本发明的第二实施方式的变形例的蒸汽轮机的主要部位放大图。

图5是本发明的第三实施方式的蒸汽轮机的主要部位放大图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一实施方式的轴流旋转机械、动叶构件进行说明。

(第一实施方式)

图1是示出本发明的实施方式的蒸汽轮机的结构的示意图。图2是本发明的第一实施方式的蒸汽轮机的主要部位放大图。

如图1所示，本实施方式的蒸汽轮机(轴流旋转机械)100具备旋转轴1、外壳2、包括多个动叶4的动叶段3、以及包括多个静叶7的静叶段6。

旋转轴1呈沿着中心轴Ac延伸的圆柱状。旋转轴1的沿着中心轴Ac的中心轴方向Da的两端部由轴承装置5支承为绕着中心轴Ac旋转自如。轴承装置5具有在旋转轴1的中心轴方向Da两侧各设置有一个的径向轴承5A、以及仅在旋转轴1的中心轴方向Da的第一侧设置的推力轴承5B。径向轴承5A支承旋转轴1向径向Dr施加的负载。推力轴承5B支承旋转轴1向中心轴方向Da施加的负载。

外壳2呈沿中心轴方向Da延伸的筒状。外壳2从外周侧将旋转轴1覆盖。

外壳2具备吸气口10和排气口11。吸气口10形成于外壳2的中心轴方向Da的第一侧，用于从外部向外壳2内取入蒸汽(工作流体)。排气口11形成于外壳2的中心轴方向Da的第二侧，用于将通过了外壳2内部的蒸汽向外部排出。

在以下的说明中，将从排气口11观察时吸气口10所在的一侧称作上游侧，将从吸气口10观察时排气口11所在的一侧称作下游侧。

动叶段3在旋转轴1的外周面1S上从中心轴方向Da的第一侧朝向第二侧隔开间隔地设置有多段。各动叶段3在旋转轴1的外周面1S上具有以在绕着中心轴Ac的周向上隔开间隔的方式排列的多个动叶(动叶构件)4。

如图2所示，动叶4具有动叶主体40、动叶护罩41、以及设置于旋转轴1的外周面1S的平台43。

虽未进行详细图示，但动叶主体40形成为从平台43朝向径向外侧延伸。动叶主体40具有从径向Dr观察时呈翼型的剖面。

动叶护罩41设置于动叶主体40的径向外侧的端部。动叶护罩41的中心轴方向Da上的尺寸设定得比该中心轴方向Da上的动叶主体40的尺寸大。

在外壳2的内周侧且在径向Dr上与动叶护罩41对置的区域形成有动叶收容凹部20，该动叶收容凹部20用于收容动叶护罩41。动叶收容凹部20呈从外壳2的内周面2S朝向径向Dr外侧凹陷、且在绕着中心轴Ac的周向上连续的槽状。

在动叶收容凹部20设置有多个(2个)动叶侧翅片42。这些动叶侧翅片42呈朝向径向Dr内侧延伸的薄板状。在动叶侧翅片42的前端部与动叶收容凹部20之间形成有在径向Dr上扩展的缝隙(间隙)。

如图1所示，静叶段6在外壳2的内周面沿着中心轴方向Da隔开间隔地设置有多段。各静叶段6配置于各动叶段3的上游侧。各静叶段6具有以在绕着中心轴Ac的周向上隔开间隔的方式排列的多个静叶7。

如图2所示，静叶7具备静叶主体70和静叶护罩71。

静叶主体70以从外壳2的内周面2S朝向径向Dr内侧延伸的方式设置。静叶主体70具有从径向Dr观察时呈翼型的剖面。

静叶护罩71安装于静叶主体70的径向Dr内侧的端部。

在本实施方式中，静叶主体70和动叶主体40的径向Dr尺寸设为彼此相同。换言之，在从中心轴方向Da观察的情况下，静叶主体70与动叶主体40以彼此重叠的方式排列。

在旋转轴1的朝向径向Dr外侧的外周面1S上，在各动叶段3的上游侧形成有槽状的静叶收容凹部8，该静叶收容凹部8从旋转轴1的外周面1S朝向径向Dr内侧凹陷，且在绕着中心轴Ac的周向上连续。在该实施方式中，静叶收容凹部8以中心轴方向Da下游侧的底面83A位于比上游侧的底面83B靠径向Dr的内侧的位置的方式形成。

各静叶7的静叶护罩71收容于静叶收容凹部8内。

在静叶护罩71形成有多个(2个)静叶侧翅片72。这些静叶侧翅片72均呈从静叶护罩71朝向径向Dr内侧延伸的薄板状。静叶护罩71以及静叶侧翅片72以减少旋转轴1与静叶7之间的蒸汽的泄露为目的而设置。2个静叶侧翅片72之中位于中心轴方向Da上游侧的静叶侧翅片72与底面83B对置，位于下游侧的静叶侧翅片72与底面83A对置。这些静叶侧翅片72与底面83A、83B均在径向Dr上隔开规定的缝隙而对置。

上述那样的蒸汽轮机100还具备突出部45A和护罩凹部75A。

突出部45A形成于平台43的上游侧端面43a的径向Dr中间部。上游侧端面43a形成为朝向中心轴方向Da的上游侧且与中心轴方向Da正交。突出部45A形成为从平台43的上游侧端面43a朝向中心轴方向Da上游侧突出。

在该实施方式中，突出部45A在朝向径向Dr内侧的一侧具有引导面45f。引导面45f在从平台43的上游侧端面43a侧的基端部45s至向中心轴方向Da上游侧离开的前端部45t的整个区域的范围内以恒定的曲率逐渐向径向Dr内侧弯曲而形成。另外，在该实施方式中，突出部45A中的朝向径向Dr外侧的外侧面45h形成为与上游侧端面43a正交而与中心轴方向Da平行。

护罩凹部75A形成于静叶护罩71的下游侧端面71a。下游侧端面71a形成为朝向中心轴方向Da的下游侧而与中心轴方向Da正交，且在中心轴方向Da上与平台43的上游侧端面43a隔开缝隙而对置。

护罩凹部75A以从下游侧端面71a朝向中心轴方向Da上游侧凹陷的方式形成于与突出部45A在中心轴方向Da上对置的位置。在该实施方式中，护罩凹部75A形成为，径向Dr内侧的内侧周壁面75a和径向Dr外侧的外侧周壁面75b分别与中心轴方向Da平行。护罩凹部75A中的中心轴方向Da上游侧的上游壁面75c形成为与中心轴方向Da正交。

另外，内侧周壁面75a与静叶护罩71的朝向径向Dr的内侧的表面之间的径向Dr上的壁厚尺寸h1，比外侧周壁面75b与静叶护罩71的朝向径向Dr的外侧的表面之间的径向Dr上的壁厚尺寸h2大。

该护罩凹部75A的内侧周壁面75a形成于比突出部45A的引导面45f更靠径向Dr内侧处。护罩凹部75A的外侧周壁面75b形成于比突出部45A的外侧面45h更靠径向Dr外侧处。

在此，外壳2、静叶7、旋转轴1、动叶4等在蒸汽轮机100的工作期间有时因从蒸汽传递的热量而沿中心轴方向Da热延伸。此外，在外壳2及静叶7与旋转轴1及动叶4之间，有时中心轴方向Da上的热延伸量不同。

关于护罩凹部75A，在旋转轴1以及动叶4因上述热延伸量的不同而相对于静叶7沿中心轴方向Da进行了相对位移时，突出部45A的至少一部分能够插入护罩凹部75A内。

此外，突出部45A从平台43沿着中心轴方向Da突出的突出尺寸L1成为护罩凹部75A沿着中心轴方向Da凹陷的凹陷尺寸L2以下。由此，在旋转轴1以及动叶4相对于静叶7沿中心轴方向Da进行了相对位移时，突出部45A的整体能够插入护罩凹部75A内。

参照图1对如上述那样构成的蒸汽轮机100的动作进行说明。在运转蒸汽轮机100时，首先，从锅炉等蒸汽供给源(省略图示)供给的高温高压的蒸汽通过吸气口10而被导入外壳2的内部。导入至外壳2内的蒸汽依次碰撞于动叶4(动叶段3)以及静叶7(静叶段6)。由此，旋转轴1得到旋转能量而绕着中心轴Ac旋转。

旋转轴1的旋转运动由连结于轴端的发电机等(省略图示)取出。以上的循环连续地重复。

从上游侧流来的蒸汽交替地经过静叶7和动叶4而朝向下游侧流动，从而形成主流FM。该主流FM以上述那样的方式依次碰撞于静叶7和动叶4而被整流，并且对动叶4赋予能量。

另一方面，从上游侧流来的蒸汽中的除主流FM以外的成分朝向上述的静叶收容凹部8内流动，从而形成漏泄流(漏流)FL。该漏泄流FL的大部分被设置于静叶护罩71的静叶侧翅片72阻止。然而，由于在静叶侧翅片72与静叶收容凹部8的底面83A、83B之间形成有间隙，因此，漏泄流FL的一部分成分通过间隙而向下游侧的、静叶护罩71的下游侧端面71a与平台43的上游侧端面43a之间的空间Vc流入。

流入空间Vc内的漏泄流FL在沿着平台43的上游侧端面43a向径向Dr外侧流通之后，与突出部45A的引导面45f碰撞。碰撞于引导面45f的漏泄流FL沿着引导面45f改变朝向，在从中心轴方向Da的下游侧去向上游侧的同时逐渐被向径向Dr内侧引导。由此，漏泄流FL在空间Vc内形成涡流T。

此外，该涡流T的一部分成分从涡流T分离而向中心轴方向Da的上游侧流动，并向与突出部45A对置地形成的护罩凹部75A流入。漏泄流FL若向护罩凹部75A流入，则在内侧周壁面75a侧去向中心轴方向Da上游侧之后，与上游壁面75c、外侧周壁面75b碰触，从而将朝向从径向Dr外侧改变为中心轴方向Da下游侧，并向中心轴方向Da下游侧流出。

从护罩凹部75A向中心轴方向Da下游侧流出了的漏泄流FL从空间Vc向径向Dr外侧流出而与主流FM合流，并向中心轴方向Da下游侧流动。

根据上述那样的蒸汽轮机100以及动叶4，从平台43朝向中心轴方向Da上游侧突出的突出部45A在朝向径向Dr内侧的一侧具有引导面45f。该引导面45f在从基端部45s至前端部45t的范围内向径向Dr内侧弯曲。由此，通过静叶护罩71与动叶4的平台43之间的缝隙并从径向Dr内侧朝向外侧流动的漏泄流FL与引导面45f碰触，从而生成涡流T。通过生成涡流T，从而从径向Dr内侧朝向外侧的漏泄流FL的流动散逸。由此，从静叶护罩71与动叶4的平台43之间的缝隙向径向Dr外侧流出的漏泄流FL的势头变弱。其结果是，在外壳2的内侧，漏泄流FL与沿着中心轴方向Da交替地经过静叶主体70和动叶主体40的蒸汽的主流FM合流时的混合损失减少。

另外，在静叶护罩71上的与突出部45A在中心轴方向Da上对置的位置形成有护罩凹部75A。根据上述那样的结构，漏泄流FL的一部分流入与突出部45A对置的护罩凹部75A。漏泄流FL通过流入护罩凹部75A从而其势头进一步变弱。其结果是，漏泄流FL与蒸汽的主流FM合流时的混合损失进一步减少。

这样，通过使漏泄流FL与蒸汽的主流FM合流时的混合损失进一步减少，从而能够实现蒸汽轮机100的性能提高。

另外，在因蒸汽的热量而旋转轴1及动叶4与静叶7相比在中心轴方向Da上更大程度地热延伸了的情况下，突出部45A的至少一部分能够插入护罩凹部75A内。由此，能够抑制突出部45A与静叶护罩71发生干涉。

此外，突出部45A从平台43突出的突出尺寸L1为护罩凹部75A沿着中心轴方向Da凹陷的凹陷尺寸L2以下，因此，例如即使动叶4与静叶7进行了突出部45A整体插入护罩凹部75A内的程度的相对位移，也能够抑制突出部45A与护罩凹部75A发生干涉。

(第二实施方式)

接下来，对本发明的轴流旋转机械、动叶构件的第二实施方式进行说明。在以下说明的第二实施方式中，仅突出部45B的结构与第一实施方式不同，因此，对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略重复说明。

图3是本发明的第二实施方式的蒸汽轮机的主要部位放大图。

如图3所示，该实施方式中的蒸汽轮机100还具备突出部45B和护罩凹部75B。

突出部45B形成于平台43的上游侧端面43a的径向Dr中间部。突出部45B形成为从平台43的上游侧端面43a朝向中心轴方向Da上游侧突出。

在该实施方式中，突出部45B在朝向径向Dr内侧的一侧具有引导面45f。引导面45f形成为，从平台43的上游侧端面43a的基端部45s朝向中心轴方向Da上游侧的前端部45t而以恒定的曲率逐渐向径向Dr内侧弯曲。

另外，在该实施方式中，突出部45B在朝向径向Dr外侧的一侧具有外周侧引导面45g，该外周侧引导面45g从中心轴方向Da上游侧朝向下游侧而逐渐向径向Dr外侧倾斜或弯曲。

护罩凹部75B形成于静叶护罩71的下游侧端面71a。护罩凹部75B以朝向中心轴方向Da上游侧凹陷的方式形成于该下游侧端面71a中的与突出部45B在中心轴方向Da上对置的位置。

在该实施方式中，护罩凹部75B的径向Dr内侧的内侧周壁面75a形成为与中心轴Ac平行。护罩凹部75B中的中心轴方向Da上游侧的上游壁面75d形成为与中心轴方向Da正交。护罩凹部75B中的位于径向Dr外侧的外侧周壁面75f从中心轴方向Da上游侧朝向下游侧而逐渐向径向Dr外侧弯曲。该外侧周壁面75f优选以与突出部45B的外周侧引导面45g大致相同的曲率半径形成。

关于护罩凹部75B，在旋转轴1以及动叶4相对于静叶7沿中心轴方向Da进行了相对位移时，突出部45B的至少一部分能够插入护罩凹部75B内。此外，突出部45B从平台43沿着中心轴方向Da突出的突出尺寸L1成为护罩凹部75B沿着中心轴方向Da凹陷的凹陷尺寸L2以下。由此，在旋转轴1以及动叶4相对于静叶7沿中心轴方向Da进行了相对位移时，突出部45B的整体能够插入护罩凹部75B内。

在上述那样的构成中，从上游侧流来的蒸汽交替地经过静叶7和动叶4而朝向下游侧流动，从而形成主流FM。

另一方面，从上游侧流来的蒸汽中的除主流FM以外的成分朝向上述的静叶收容凹部8内流动，从而形成漏泄流FL。漏泄流FL的一部分成分向静叶护罩71的下游侧端面71a与平台43的上游侧端面43a之间的空间Vc流入。

流入空间Vc内的漏泄流FL在沿着平台43的上游侧端面43a向径向Dr外侧流通之后，与突出部45B的引导面45f碰撞。碰撞于引导面45f的漏泄流FL沿着引导面45f改变朝向，在从中心轴方向Da的下游侧去向上游侧的同时逐渐被向径向Dr内侧引导。由此，漏泄流FL在空间Vc内形成涡流T。

此外，该涡流T的一部分成分从涡流T分离而向中心轴方向Da的上游侧流动，并向与突出部45B对置地形成的护罩凹部75B流入。漏泄流FL若向护罩凹部75B流入，则在内侧周壁面75a侧去向中心轴方向Da上游侧之后，与上游壁面75d、外侧周壁面75f碰触，从而将朝向从径向Dr外侧改变为中心轴方向Da下游侧，并向中心轴方向Da下游侧流出。

从护罩凹部75B向中心轴方向Da下游侧流出了的漏泄流FL沿着突出部45B的外周侧引导面45g而朝向中心轴方向Da下游侧被向径向Dr外侧引导，从空间Vc向径向Dr外侧流出而与主流FM合流。

根据上述那样的蒸汽轮机100以及动叶4，与上述第一实施方式同样地，漏泄流FL碰触于引导面45f而生成涡流T，从而从径向Dr内侧朝向外侧的漏泄流FL的流动散逸。由此，从静叶护罩71与动叶4的平台43之间的缝隙向径向Dr外侧流出的漏泄流FL的势头变弱。另外，漏泄流FL通过流入护罩凹部75B从而其势头进一步变弱。

这样，在外壳2的内侧，漏泄流FL与沿着中心轴方向Da交替地经过静叶主体70和动叶主体40的蒸汽的主流FM合流时的混合损失减少。其结果是，能够实现蒸汽轮机100的性能提高。

另外，护罩凹部75B的外侧周壁面75f和突出部45B的外周侧引导面45g分别从中心轴方向Da上游侧朝向下游侧而向径向Dr外侧弯曲。由此，漏泄流FL沿着护罩凹部75B的外侧周壁面75f、突出部45B的外周侧引导面45g，从中心轴方向Da上游侧朝向下游侧而逐渐被向径向Dr外侧引导。由此，漏泄流FL与蒸汽的主流FM交叉的角度变得比直角小。其结果是，漏泄流FL与蒸汽的主流FM合流时的混合损失进一步减少。

(第二实施方式的变形例)

图4是本发明的第二实施方式的变形例的蒸汽轮机的主要部位放大图。

如该图4所示，也可以是，突出部45B的外周侧引导面45g整体位于比平台43的朝向径向Dr的外侧的表面43d靠径向Dr的内侧处。

(第三实施方式)

接下来，对本发明的轴流旋转机械、动叶构件的第三实施方式进行说明。在以下说明的第三实施方式中，与第一、第二实施方式不同之处仅在于具备内周侧突出部78、平台凹部48的结构，因此，对与第一、第二实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略重复说明。

图5是本发明的第三实施方式的蒸汽轮机的主要部位放大图。

如图5所示，该实施方式中的蒸汽轮机100除了在上述第二实施方式中示出的突出部45B和平台凹部48之外，还具备内周侧突出部78和平台凹部48。

内周侧突出部78形成于比突出部45B靠径向Dr内侧处。内周侧突出部78从静叶护罩71的下游侧端面71a向中心轴方向Da下游侧突出。

在该实施方式中，内周侧突出部78在朝向径向Dr内侧的一侧具有引导面78f。引导面78f形成为，从静叶护罩71的下游侧端面71a朝向中心轴方向Da下游侧而以恒定的曲率逐渐向径向Dr内侧弯曲。另外，在该实施方式中，内周侧突出部78在朝向径向Dr外侧的一侧具有外周侧引导面78g，该外周侧引导面78g从中心轴方向Da下游侧朝向上游侧而向径向Dr外侧弯曲。

另外，平台凹部48形成于平台43中的与内周侧突出部78在中心轴方向Da上对置的位置。平台凹部48形成为，相对于平台43的上游侧端面43a朝向中心轴方向Da下游侧凹陷。

在该实施方式中，平台凹部48的径向Dr内侧的内周壁面48a形成为与中心轴Ac平行。平台凹部48的位于径向Dr外侧的外侧周壁面48f从中心轴方向Da下游侧朝向上游侧而向径向Dr外侧弯曲。该外侧周壁面48f优选以与内周侧突出部78的外周侧引导面78g大致相同的曲率半径形成。

关于平台凹部48，在旋转轴1以及动叶4相对于静叶7沿中心轴方向Da进行了相对位移时，内周侧突出部78的至少一部分能够插入平台凹部48内。此外，在旋转轴1以及动叶4相对于静叶7沿中心轴方向Da进行了相对位移时，内周侧突出部78整体能够插入平台凹部48内。

在上述那样的结构中，流入空间Vc内的漏泄流FL在向径向Dr外侧流通之后，与内周侧突出部78的引导面78f碰撞而改变朝向，形成涡流T2。

此外，该涡流T2的一部分成分从涡流T2分离而向在中心轴方向Da的下游侧与内周侧突出部78对置的平台凹部48流入。漏泄流FL若向平台凹部48流入，则在内周壁面48a侧去向中心轴方向Da下游侧之后，与外侧周壁面48f碰触，从而将朝向依次从径向Dr外侧向中心轴方向Da上游侧改变，并向中心轴方向Da上游侧流出。

与上述第二实施方式同样地，从平台凹部48向中心轴方向Da上游侧流出了的漏泄流FL依次经过突出部45B、护罩凹部75B，从空间Vc向径向Dr外侧流出而与主流FM合流。

根据上述那样的蒸汽轮机100以及动叶4，漏泄流FL在比突出部45B靠径向Dr内侧处与内周侧突出部78碰触，并向平台凹部48流入。由此，从径向Dr内侧朝向外侧的漏泄流FL的流动进一步散逸。

这样，通过在空间Vc中从径向Dr内侧朝向外侧而设置多段内周侧突出部78及平台凹部48、突出部45B及护罩凹部75B，从而漏泄流FL与蒸汽的主流FM合流时的混合损失更进一步减少。其结果是，能够实现蒸汽轮机100的性能提高。

需要说明的是，本发明并非限定于上述的各实施方式，还包括在不脱离本发明的主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变更而得到的方式。即，利用实施方式所列举的具体的形状、结构等只不过是一例，能够适当进行变更。

例如，将引导面45f、78f、外周侧引导面45g、78g、外侧周壁面48f、75f设为了弯曲面，但这些面也可以是平面状的倾斜面。

另外，在上述各实施方式及其变形例中，基于将蒸汽轮机100用作了轴流旋转机械的例子进行了说明。然而，轴流旋转机械的形态并不限定于蒸汽轮机100，也可以将燃气轮机、飞机用的喷射发动机等其他装置用作轴流旋转机械。

另外，蒸汽轮机100中的动叶段3以及静叶段6的数量、翅片的数量等并不被上述实施方式所限定，也可以根据设计、规格来适当决定。

另外，各实施方式的结构可以适当组合。

工业实用性

根据上述的轴流旋转机械、动叶构件，能够减少工作流体的主流与工作流体的漏流的混合损失，从而实现性能提高。

附图标记说明

1 旋转轴

1S 外周面

2 外壳

2S 内周面

3 动叶段

4 动叶(动叶构件)

5 轴承装置

5A 径向轴承

5B 推力轴承

6 静叶段

7 静叶

8 静叶收容凹部

10 吸气口

11 排气口

20 动叶收容凹部

40 动叶主体

41 动叶护罩

42 动叶侧翅片

43 平台

43a 上游侧端面

43d 表面

45A、45B 突出部

45f 引导面

45g 外周侧引导面

45h 外侧面

48 平台凹部

48a 内周壁面

48f 外侧周壁面

70静叶主体

71 静叶护罩

71a 下游侧端面

72 静叶侧翅片

75A、75B 护罩凹部

75a 内侧周壁面

75b 外侧周壁面

75c、75d 上游壁面

75f 外侧周壁面

78 内周侧突出部

78f 引导面

78g 外周侧引导面

83A、83B 底面

100 蒸汽轮机(轴流旋转机械)

Ac 中心轴

Da 中心轴方向

Dr 径向

FL 漏泄流

FM 主流

T、T2 涡流

Vc 空间

Claims (9)

1.一种轴流旋转机械，其中，

所述轴流旋转机械具备：

旋转轴，其绕着中心轴旋转；

动叶，其具有设置于所述旋转轴的径向外侧的平台、以及设置为从所述平台朝向径向外侧延伸的动叶主体；

筒状的外壳，其配置于所述旋转轴以及所述动叶的径向外侧，供工作流体在所述外壳的径向内侧沿着所述中心轴方向从上游侧朝向下游侧流动；

静叶，其相对于所述动叶而设置于所述中心轴方向上游侧，且具有设置为从所述外壳朝向径向内侧延伸的静叶主体、以及设置于所述静叶主体的径向内侧的静叶护罩；以及

突出部，其从所述平台朝向所述中心轴方向上游侧突出，

所述突出部在朝向径向内侧的一侧具有引导面，所述引导面在从所述平台侧的基端部至所述中心轴方向上游侧的前端部的范围内，从所述平台朝向所述中心轴方向上游侧而逐渐向径向内侧倾斜或弯曲。

2.根据权利要求1所述的轴流旋转机械，其中，

所述轴流旋转机械还具备朝向所述中心轴方向上游侧凹陷的护罩凹部，所述护罩凹部形成于所述静叶护罩，并与所述突出部在所述中心轴方向上对置。

3.根据权利要求2所述的轴流旋转机械，其中，

所述护罩凹部的位于所述径向外侧的外侧周壁面从所述中心轴方向上游侧朝向下游侧而逐渐向径向外侧倾斜或弯曲。

4.根据权利要求2或3所述的轴流旋转机械，其中，

所述突出部在朝向径向外侧的一侧还具有外周侧引导面，所述外周侧引导面从所述中心轴方向上游侧朝向下游侧而逐渐向径向外侧倾斜或弯曲。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的轴流旋转机械，其中，

在所述旋转轴以及所述动叶相对于所述静叶沿所述中心轴方向进行了相对位移时，所述突出部的至少一部分能够插入所述护罩凹部内。

6.根据权利要求5所述的轴流旋转机械，其中，

所述突出部从所述平台沿着所述中心轴方向突出的突出尺寸为所述护罩凹部沿着所述中心轴方向凹陷的凹陷尺寸以下。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的轴流旋转机械，其中，

所述轴流旋转机械还具备内周侧突出部，所述内周侧突出部形成于比所述突出部靠径向内侧处，并从所述静叶护罩向所述中心轴方向下游侧突出。

8.根据权利要求7所述的轴流旋转机械，其中，

所述轴流旋转机械还具备朝向所述中心轴方向下游侧凹陷的平台凹部，所述平台凹部形成于所述平台，并与所述内周侧突出部在所述中心轴方向上对置。

9.一种动叶构件，其中，

所述动叶构件具备：

平台，其设置于旋转轴的径向外侧；

动叶主体，其设置为从所述平台朝向径向外侧延伸；以及

突出部，其从所述平台朝向所述旋转轴的中心轴方向上游侧突出，

所述突出部在朝向径向内侧的一侧具有引导面，所述引导面在从所述平台侧的基端部至沿着所述中心轴方向离开的前端部的范围内，逐渐向径向内侧倾斜或弯曲。