CN110325714A - 蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机 - Google Patents

蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机 Download PDF

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Abstract

蒸汽涡轮机的排气室包括壳体和设置在壳体内的承载锥形体，壳体包含凹部，该凹部在承载锥形体的下游端的径向外侧设置在至少一部分的周向范围内，并且相对于承载锥形体的下游端向轴向的下游侧凹陷。

Description

蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机
技术领域
本发明涉及蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机。
背景技术
来自蒸汽涡轮机的涡轮机汽缸的蒸汽通常经由排气室从蒸汽涡轮机排出。在排气室内，由于蒸汽流的性状、内部构造物的形状等而产生流体损失，因此提出了用于减少排气室中的流体损失的结构。
例如，在专利文献1中记载了一种蒸汽涡轮机，其在形成排气室的扩散流路的导流件设置有偏向构件而在扩散流路内对叶顶流(tip flow)赋予旋转，减少叶顶流与蒸汽主流混合时的损失。
另外，在专利文献2中记载了一种蒸汽涡轮机低压排气室，其将与蒸汽引导件一起形成排气流路的承载锥形体的一部分形成为向转子侧弯曲的形状，通过扩大排气流路面积而使通过排气流路的蒸气的流动顺畅。
另外，在专利文献3中记载了一种蒸汽涡轮机的排气装置，其从排气室向下方排出蒸汽，并且使排气室中由外周侧的导流件和内周侧的承载锥形体形成的蒸汽的流路形成为下侧部位比上侧部位长。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-220125号公报
专利文献2：日本特开2006-83801号公报
专利文献3：日本特开平11-200814号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1～3所记载的蒸汽涡轮机或低压排气室、排气装置中，通过设置在排气室内的偏向构件或承载锥形体的形状、由导流件和承载锥形体(bearing cone)形成的蒸汽的流路的形状，可期待排气室内的流体损失的减少。
然而，期待用于减少蒸汽涡轮机的排气室内的流体损失的进一步的措施。特别是在低负荷运转时，与通常运转时相比，存在排气室内的流体损失变大的问题。
鉴于上述情况，本发明的至少一个实施方式的目的在于，提供能够减少排气室内的流体损失的蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机。
用于解决课题的技术方案
(1)本发明的至少一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室包括：壳体；以及承载锥形体，设置在所述壳体内，所述壳体包括凹部，该凹部在所述承载锥形体的下游端的径向外侧设置在至少一部分的周向范围内，并且相对于所述承载锥形体的下游端向轴向的下游侧凹陷。
根据上述(1)的结构，具备包括凹部的壳体的蒸汽涡轮机的排气室即使在例如低负荷运行时那样的蒸汽向导流件侧偏流而在承载锥形体侧产生逆流的情况下，由于通过凹部引导逆流，所以也能够抑制逆流向承载锥形体所处的上游侧流动，由此能够减少包含逆流的循环流进行循环的循环区域从承载锥形体的下游端向上游侧扩张。因此，能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离，并且能够抑制排气室内的有效排气面积变小，因此能够提高排气室内的蒸汽的压力恢复量。因此，能够减少排气室内的流体损失，能够提高蒸汽涡轮机的效率。
(2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构中，所述凹部包含第一凹部，该第一凹部具有：径向壁面，相对于所述承载锥形体的下游端位于所述轴向的下游侧，并沿径向延伸；以及轴向壁面，一端部与所述径向壁面的径向内侧端部连接，并且从所述一端部朝向另一端部而在与所述径向交叉的方向上延伸。
根据上述(2)的结构，第一凹部具有：径向壁面，在承载锥形体的下游端的轴向的下游侧沿径向延伸；以及轴向壁面，一端部与径向壁面的径向内侧端部连接，并且从一端部朝向另一端部而在与径向交叉的方向上延伸。这样的轴向壁面能够将沿径向壁面向上游侧流动的逆流引导为不直接流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(3)在一些实施方式中，在上述(2)的结构中，所述轴向壁面设置为沿着所述轴向。
根据上述(3)的结构，轴向壁面设置为沿着轴向，因此能够将沿径向壁面向上游侧流动的逆流引导为不直接流向上游侧，由此能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(4)在一些实施方式中，在上述(2)的结构中，所述轴向壁面的所述一端部配置在比所述另一端部靠所述径向的内侧处。
根据上述(4)的结构，轴向壁面的与径向壁面的径向内侧端部连接的一端部配置在比另一端部靠径向的内侧处，因此与设置为沿着轴向的情况相比，能够更效率地将沿径向壁面向上游侧流动的逆流引导为不流向上游侧，由此能够更效率地抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(5)在一些实施方式中，在上述(1)的结构中，所述凹部包含第二凹部，该第二凹部具有相对于所述承载锥形体的下游端位于所述轴向的下游侧并呈弯曲形状的弯曲壁面。
根据上述(5)的结构，第二凹部在承载锥形体的下游端的轴向的下游侧具有呈弯曲形状的弯曲壁面。第二凹部的弯曲壁面能够将沿弯曲壁面流动的逆流引导为不流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(6)在一些实施方式中，在上述(1)～(5)的结构中，所述凹部设置在将所述蒸汽涡轮机的排气室内的蒸汽排出的排气室出口的相反侧。
根据上述(6)的结构，凹部设置在将蒸汽涡轮机的排气室的蒸汽排出的排气室出口的相反侧。在此，设置将排气室的蒸汽排出的排气室出口的一侧与壳体的外周壁面所处的相反侧不同，由于蒸汽不需要与壳体的外周壁面碰撞而折返，所以不易产生蒸汽在承载锥形体侧的剥离。因此，通过在壳体的外周壁面所处的相反侧设置凹部，在该相反侧与壳体的外周壁面碰撞而折返的逆流被凹部引导。因此，能够抑制逆流向承载锥形体所处的上游侧流动的情况，由此能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(7)在一些实施方式中，在上述(1)～(6)的结构中，所述蒸汽涡轮机的排气室还包括第一循环流引导件，该第一循环流引导件从所述凹部的内周部向所述径向的外侧延伸。
根据上述(7)的结构，第一循环流引导件能够将沿凹部流动的逆流引导为不流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(8)在一些实施方式中，在上述(1)～(7)的结构中，所述蒸汽涡轮机的排气室还包括第二循环流引导件，该第二循环流引导件从所述凹部的外周部向所述径向的内侧延伸。
根据上述(8)的结构，第二循环流引导件能够将沿凹部流动的逆流引导为进行循环，因此能够抑制逆流流向上游侧的情况，由此能够抑制蒸汽在承载锥形体侧的剥离。
(9)本发明的至少一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机包括：上述(1)至(8)中任一项所述的蒸汽涡轮机的排气室；动叶片，设置在所述蒸汽涡轮机的排气室的上游侧；以及静叶片，设置在所述蒸汽涡轮机的排气室的上游侧。
根据上述(9)的结构，蒸汽涡轮机包括具有上述(1)～(8)中任一项所述的结构的蒸汽涡轮机的排气室，因此能够减少排气室内的流体损失，由此能够提高蒸汽涡轮机的效率。
(10)在一些实施方式中，在上述(9)的结构中，所述蒸汽涡轮机还包括冷凝器，该冷凝器用于冷凝从所述蒸汽涡轮机的排气室排出的排气，所述承载锥形体的下游端在所述轴向上的位置与所述冷凝器的壁面一致。
根据上述(10)的结构，由于承载锥形体的下游端在轴向上的位置与冷凝器的壁面一致，因此以沿着设置排气室出口的一侧的承载锥形体的方式向下游侧流动的蒸汽(排气)直接被引导到用于冷凝蒸汽的冷凝器内。因此，能够减少排气室内的流体损失，由此能够提高蒸汽涡轮机的效率。
发明效果
根据本发明的至少一个实施方式，提供了能够减少排气室内的流体损失的蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的沿轴向的概略剖视图。
图2为本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图。
图3为图2所示的A-A线向视的概略剖视图。
图4为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图。
图5为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图，且为用于说明第二凹部的图。
图6为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图，且为用于说明第一循环流引导件、第二循环流引导件和第一壁面的图。
图7为用于说明本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的图，且为表示从外侧观察壳体的状态下的概略立体图。
图8为比较例的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图。
图9为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图，且为用于说明不包括第一壁面的壳体的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一些实施方式进行说明。但是，作为实施方式所记载的或在附图中所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只不过是单纯的说明例，并不旨在将本发明的范围限定于此。
例如，“在某个方向上”、“沿某个方向”、“平行”、“正交”、“同心”或”同轴“等表示相对或绝对的配置的表现不仅严格表示这种配置，而且还表示以可获得相同的功能的程度的角度或距离相对地发生了位移的状态。
例如，“同一”、“相等”和“均匀”等表示事物为一样的状态的表现不仅表示严格一样的状态，而且还表示存在公差或存在可获得相同功能的程度的差异的状态。
例如，四边形、圆筒形等表示形状的表现不仅表示几何学上严格意义的四边形、圆筒形等形状，而且还表示在可获得相同效果的范围内包括凹凸部或倒角部等的形状。
另一方面，“包括”、“含有”、“具备”、“包含”或“具有”一个构成要素的表现并不是排除其他构成要素的存在的排他性表现。
首先，对一些实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的整体结构进行说明。
图1为本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的沿轴向的概略剖视图。如图1所示，蒸汽涡轮机1包括：由轴承部6支承为旋转自如的转子2；安装于转子2的多级动叶片8；收容转子2及动叶片8的内侧壳体10；以及以与动叶片8对置的方式安装于内侧壳体10的多级静叶片9。另外，在内侧壳体10的外侧设置有外侧壳体12。在这样的蒸汽涡轮机1中，当蒸汽从蒸汽入口3导入到内侧壳体10时，蒸汽在通过静叶片9时膨胀并增速，对动叶片8做功而使转子2旋转。
另外，蒸汽涡轮机1包括排气室14。如图1所示，排气室14位于动叶片8及静叶片9的下游侧。在内侧壳体10内通过了动叶片8和静叶片9的蒸汽(蒸汽流Fs)从排气室入口11流入排气室14，通过排气室14的内部而从设置在排气室14的下方侧的排气室出口13排出到蒸汽涡轮机1的外部。在一些实施方式中，在排气室14的下方设置有冷凝器27(参见图6)。在这种情况下，在蒸汽涡轮机1中对动叶片8完成了做功的蒸汽从排气室14经由排气室出口13流入冷凝器27。
下面，参照图1～图7，对一些实施方式所涉及的排气室14的结构进行更具体的说明。在此，图2为本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图。图3为图2所示的A-A线向视的概略剖视图。图4为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图。图5为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图，且为用于说明第二凹部的图。图6为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图，且为用于说明第一循环流引导件、第二循环流引导件和第一壁面的图。图7为用于说明本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的图，且为表示从外侧观察壳体的状态下的概略立体图。
如图1至图6所示，一些实施方式所涉及的排气室14包括：壳体20；在壳体20内设置成覆盖轴承部6的承载锥形体16；以及在壳体20内设置在承载锥形体16的外周侧的导流件19。另外，如图1所示，排气室14的壳体20也可以形成蒸汽涡轮机1的外侧壳体12的至少一部分。另外，如图2等所示，承载锥形体16及导流件19的中心轴也可以与转子2的中心轴存在于同一直线上。
承载锥形体16的下游端Pb与壳体20的内壁面连接。更详细而言，如图1、图2、图4～图6所示，壳体20包括：相对于承载锥形体16及导流件19位于径向(图2中的上下方向)的外侧，并沿轴向(图2中的左右方向)延伸的外周壁面20a；以及沿径向延伸的第一壁面21(内侧径向壁面)。如图2、图4～图6所示，第一壁面21相对于承载锥形体16至少有一部分位于径向的外侧，长度中途部与承载锥形体16的下游端Pb连接。另外，如图4～图7所示，第一壁面21形成有用于使转子2插通的贯通孔21a。另外，如图1所示，第一壁面21的位于径向内侧的一端部也可以与承载锥形体16的下游端Pb连接。
排气室14在下方侧具有排气室出口13。从排气室入口11流入到排气室14的蒸汽经由排气室出口13从蒸汽涡轮机1排出。另外，如图3所示，对于排气室14，与设置排气室出口13的下侧隔着水平线H而位于相反侧的上侧的、壳体20的外周壁面20a在沿着水平线H延伸的方向的剖面内形成为半环状。在此，水平线H为与穿过转子2的中心轴O的轴线正交且沿水平方向(图3中的左右方向)延伸的直线。
在壳体20的内部，通过承载锥形体16和导流件19形成了环状的扩散通路18(蒸汽流路)。扩散通路18与蒸汽涡轮机1的最终级叶片出口17连通，并且具有剖面积逐渐变大的形状。并且，当通过蒸汽涡轮机1的最终级的动叶片8A的高速的蒸汽流Fs经由最终级叶片出口17流入扩散器通道18时，蒸汽流Fs被减速，其动能转换为压力(静压恢复)。
如图1、图2、图4～图7所示，一些实施方式中的壳体20还包括凹部22，该凹部22在第一壁面21的径向外侧设置在至少一部分的周向范围内，并且相对于第一壁面21向轴向的下游侧凹陷。即，凹部22在承载锥形体16的下游端Pb的径向外侧设置在至少一部分的周向范围内，并且相对于下游端Pb向轴向的下游侧凹陷。
在此，图8为比较例的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图。在图8中，对于与图1～图7所示的几个实施方式具有同一标号的构件，省略其说明。
图8所示的比较例的排气室29包括壳体30、承载锥形体16和导流件19。并且，壳体30构成为不包含上述的凹部22。即，如图8所示，壳体30包括：相对于承载锥形体16及导流件19位于径向(该图中的上下方向)的外侧，并沿轴向(该图中的左右方向)延伸的外周壁面20a；以及沿径向延伸的第一壁面31。第一壁面31相对于承载锥形体16至少有一部分位于径向的外侧，长度中途部与承载锥形体16的下游端Pb连接。并且，第一壁面31的径向外侧端部与外周壁面30a的位于轴向的下游侧的一端部碰在一起而一体地连接。
本发明的发明人们发现，在包括上述壳体30的比较例的排气室29中，在蒸汽流Fs向导流件19侧偏流的情况下，在承载锥形体16侧产生剥离，排气室29内的流体损失变大。在此，蒸汽涡轮机1设计成在通常运转时蒸汽从最终级叶片出口17沿轴向流动。与此相对，在低负荷运转时，动叶片8的转速与通常运转时相同，但蒸汽的流出速度比通常运转时小。因此，在低负荷运转时从最终级叶片出口17流出的蒸汽由于旋转分量相对于轴向分量的比例变大，所以向导流件19侧偏流。
作为蒸汽流Fs在承载锥形体16侧产生剥离的原因，如图8所示，可列举出向导流件19侧偏流的蒸汽流Fs的一部分与外周壁面30a碰撞而折返，成为沿着第一壁面31及位于第一壁面31的上游侧的承载锥形体16而流向上游侧的逆流Fc。排气室29内的逆流Fc在承载锥形体16的中游侧附近被蒸汽流Fs向下游侧推回，因此在承载锥形体16侧循环，形成图8所示的循环区域Ac。并且，形成在排气室29内的循环区域Ac从承载锥形体16的下游端Pb向上游侧扩张，因此在承载锥形体16侧产生剥离，并且排气室29内的有效排气面积变小。因此，排气室29内的流体损失变大。
因此，本发明的发明人们想到，在壳体20形成上述凹部22，通过使凹部22将逆流Fc引导为不向承载锥形体16所处的上游侧流动，由此抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在一些实施方式中，如图1～图7所示，排气室14包括上述壳体20和上述承载锥形体16。并且，如图1、图2、图4～图7所示，壳体20包括上述凹部22。
根据上述结构，具备包括凹部22的壳体20的蒸汽涡轮机1的排气室14即使在例如低负荷运行时那样，蒸汽向导流件19侧偏流而在承载锥形体16侧产生逆流Fc的情况下，由于通过凹部22引导逆流Fc，所以也能够抑制逆流Fc向承载锥形体16所处的上游侧流动的情况，由此能够减少包含逆流Fc的循环流进行循环的循环区域Ac从承载锥形体16的下游端Pb向上游侧扩张的情况。因此，能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离，并且能够抑制排气室14内的有效排气面积变小的情况，因此能够提高排气室14内的蒸汽的压力恢复量。因此，能够减少排气室14内的流体损失，从而能够提高蒸汽涡轮机1的效率。
在一些实施方式中，如图1、图2、图4、图6和图7所示，凹部22包含第一凹部23。如图2、图4、图6、图7所示，第一凹部23具有：相对于第一壁面21位于轴向的下游侧，并沿着与第一壁面21平行的方向延伸的第二壁面23a(径向壁面)；以及一端部与第二壁面23a的径向内侧端部连接，并且另一端部与第一壁面21的径向外侧端部连接的第三壁面23b(轴向壁面)。即，第二壁面23a相对于承载锥形体16的下游端Pb位于轴向的下游侧，并沿径向延伸，第三壁面23b从一端部朝向另一端部而在与径向交叉的方向上延伸。
并且，如图2、图4、图6、图7所示，第一凹部23还具有一端部与第二壁面23a的径向外侧端部连接，并且另一端部与壳体20的外周壁面20a的一端部连接的第四壁面23c。在一些实施方式中，如图2、图4和图6所示，第四壁面23c的另一端部在沿着轴向的剖面内与外周壁表面20a的一端部以呈直线状连续的方式连接。另外，在其他的一些实施方式中，如图7所示，第四壁面23c的另一端部与外周壁面20a的一端部之间以具有台阶的方式连接。另外，在图2、图4、图6中，为了便于说明，将外周壁面20a与第四壁面23c之间用双点划线划分，但外周壁面20a与第四壁面23c也可以一体地设置。
根据上述结构，第一凹部23具有：第二壁面23a，在承载锥形体16的下游端Pb的轴向的下游侧沿径向延伸；以及第三壁面23b，一端部与第二壁面23a的径向内侧端部连接，并且从一端部朝向另一端部而在与径向交叉的方向上延伸。这样的第三壁面23b能够将沿第二壁面23a向上游侧流动的逆流Fc引导为不直接流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在一些实施方式中，如图1、图2、图6和图7所示，第三壁面23b设置为沿着轴向。
更详细而言，如图2、图6所示，第三壁面23b在沿轴向的剖面内形成为以相对于第二壁面23a成直角的方式从第二壁面23a的径向内侧端部弯折。
根据上述结构，第三壁面23b设置为沿着轴向，因此能够将沿第二壁面23a向上游侧流动的逆流Fc引导为不直接流向上游侧，由此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
另外，在其他的一些实施方式中，如图4所示，第三壁面23b的一端部配置在比另一端部靠径向内侧处。
更详细而言，如图4所示，第三壁面23b在沿轴向的剖面内形成为以相对于第二壁面23a成锐角的方式从第二壁面23a的径向内侧端部弯折。
根据上述结构，第三壁面23b的与第二壁面23a的径向内侧端部连接的一端部配置在比另一端部靠径向的内侧处，因此与设置为沿着第一壁面21的轴向的情况相比，能够更效率地将沿第二壁面23a向上游侧流动的逆流Fc引导为不流向上游侧，由此能够更效率地抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在一些实施方式中，如图5所示，凹部22包含第二凹部24。如图5所示，第二凹部24具有相对于第一壁面21位于轴向的下游侧并呈弯曲形状的弯曲壁面24a。
更详细而言，在一些实施方式中，如图5所示，第二凹部24在沿轴向的剖面内，位于弯曲壁面24a的内周部侧的下端部与第一壁面21的径向外侧端部以正交的方式连接，并且位于弯曲壁面24a的外周部侧的上端部与外周壁面20a的一端部以呈直线状连续的方式连接。另外，在图5中，为了便于说明，将外周壁面20a与弯曲壁面24a之间用双点划线划分，但外周壁面20a与弯曲壁面24a也可以一体地设置。另外，在其他的一些实施方式中，第二凹部24具有弯曲壁面24a，该弯曲壁面24a在一部分具有弯曲形状。并且，第二凹部24除了包含弯曲壁面24a之外，还包含上述的与第一壁面21连接的第三壁面23b、上述的与外周壁面20a连接的第四壁面23c，弯曲壁面24a与第三壁面23b、第四壁面23c连接。
根据上述结构，第二凹部24在第一壁面21的轴向的下游侧具有呈弯曲形状的弯曲壁面24a。第二凹部24的弯曲壁面24a能够将沿着弯曲壁面24a流动的逆流Fc引导为不流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在一些实施方式中，如图6和图7所示，凹部22设置在将排气室14内的蒸汽排出的排气室出口13的相反侧。
更详细而言，如图1、图2、图4和图5所示，上述的一些实施方式中的凹部22形成为环状，但如图6、图7所示，本实施方式中的凹部22形成为设置在一部分的周向范围内的圆弧状(在图7中为半环状)，仅设置在将排出室14内的蒸汽排出的排气室出口13的相反侧。另外，在一些实施方式中，如图7所示，凹部22形成为随着从圆弧状的端部(该图中的下端)朝向中央部(该图中的上端)，凹部22的深度尺寸变大。第一凹部23的深度尺寸由第三壁面23b及第四壁面23c的长度尺寸决定。因此，第一凹部23的第三壁面23b及第四壁面23c的长度尺寸形成为随着从圆弧状端部朝向中央部而变大。
根据上述结构，凹部22设置在将排气室14的蒸汽排出的排气室出口13的相反侧。在此，设置有将排气室14的蒸汽排出的排气室出口13的一侧与壳体20的外周壁面20所处的相反侧不同，由于蒸汽不需要与壳体20的外周壁面20a碰撞而折返，所以不易产生蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。因此，通过在壳体20的外周壁面20a所处的相反侧设置凹部22，在该相反侧与壳体20的外周壁面20a碰撞而折返的逆流Fc被凹部22引导。因此，能够抑制逆流Fc向承载锥形体16所处的上游侧流动的情况，由此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在一些实施方式中，如图6所示，排气室14还包括从凹部22的内周部向径向的外侧延伸的第一循环流引导件25。
如图6所示，第一循环流引导件25的一端部与位于第一凹部23的内周部的第三壁面23b连接，并且另一端部向径向的外侧(该图中的上侧)延伸。并且，第一循环流引导件25设置成相对于第一壁面21倾斜。另外，第一循环流引导件25也可以使一端部与第二凹部24的内周部连接，还可以使一端部连接于第一壁面21的径向外侧端部附近。
根据上述结构，第一循环流引导件25能够将沿凹部22流动的逆流Fc引导为不流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在一些实施方式中，如图6所示，排气室14还包括从凹部22的外周部向径向的内侧延伸的第二循环流引导件26。
如图6所示，第二循环流引导件26的一端部与位于第一凹部23的外周部的第四壁面23c连接，并且另一端部向径向的内侧(该图中的下侧)延伸。并且，第二循环流引导件26设置成相对于第一壁面21倾斜。另外，第二循环流引导件26也可以使一端部与第二凹部24的外周部连接，还可以使一端部连接于外周壁面20a的连接于凹部22的一端部侧附近。
根据上述结构，第二循环流引导件26能够将沿凹部22流动的逆流Fc引导为进行循环，因此能够抑制逆流Fc流向上游侧的情况，由此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
在其他的一些实施方式中，蒸汽涡轮1包括排气室14，该排气室14具有上述的各个实施方式(参照图1至7)中的任一个所述的结构。另外，如图1、图2、图4～图6所示，蒸汽涡轮机1包括：设置在排气室14的上游侧的动叶片8；以及同样设置在排气室14的上游侧的静叶片9。
根据上述结构，蒸汽涡轮机1包括具有上述各实施方式(参照图1～图7)中的任一个所述的结构的排气室14，因此能够减少排气室14内的流体损失，由此能够提高蒸汽涡轮机1的效率。
在一些实施方式中，如图6所示，蒸汽涡轮机1还包括用于冷凝从排气室14排出的排气的冷凝器27。并且，排气室14的第一壁面21与冷凝器27的壁面一致。即，承载锥形体16的下游端Pb在轴向上的位置与冷凝器27的壁面一致。
如图6所示，冷凝器27具有：沿轴向延伸的多个冷却管27a；以及在冷却管27a的长度中途相互隔开间隔地配置并支承多个冷却管27a的支承构件27b。并且，冷凝器27通过多个冷却管27a对从排气室14排出的排气进行冷凝。
根据上述结构，由于承载锥形体16的下游端Pb在轴向上的位置与冷凝器27的壁面一致，因此以沿着设置有排气室出口13的一侧的承载锥形体16的方式向下游侧流动的蒸汽(排气)直接被引导到用于冷凝蒸汽的冷凝器27内。因此，能够减少排气室14内的流体损失，由此能够提高蒸汽涡轮机1的效率。
在上述的一些实施方式中，壳体20包含第一壁面21和凹部22，但仅包含凹部22，就具有与上述效果同样的效果。
图9为本发明的另一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机的排气室的沿轴向的概略剖视图，且为用于说明不包括第一壁面的壳体的图。如图9所示，壳体40在不包含上述第一壁面21这一点上与壳体20不同。以下，对与排气室14的各结构相同的结构标注同一标号并省略说明，以壳体40的特征性结构为中心进行说明。
在一些实施方式中，如图9所示，壳体40包括凹部41，该凹部41在承载锥形体16的下游端Pb的径向外侧设置在至少一部分的周向范围内，并且相对于下游端Pb向轴向的下游侧凹陷。在图9所示的实施方式中，壳体40还包含：上述的承载锥形体16；以及外周壁面40a，相对于承载锥形体16和导流件19位于径向(图9中的上下方向)的外侧，并沿轴向(图9中的左右方向)延伸。另外，壳体40也可以与壳体20同样地形成蒸汽涡轮机1的外侧壳体12的至少一部分。
根据上述结构，具备包括凹部41的壳体40的蒸汽涡轮机的1排气室14即使在例如低负荷运行时那样蒸汽向导流件19侧偏流而在承载锥形体16侧产生逆流Fc的情况下，由于通过凹部41引导逆流Fc，所以也能够抑制逆流Fc向承载锥形体16所处的上游侧流动的情况，由此能够减少包含逆流Fc的循环流进行循环的循环区域Ac从承载锥形体16的下游端Fb向上游侧扩张的情况。因此，能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离，并且能够抑制排气室14内的有效排气面积变小的情况，因此能够提高排气室14内的蒸汽的压力恢复量。因此，能够减少排气室14内的流体损失，从而能够提高蒸汽涡轮机1的效率。
在一些实施方式中，如图9所示，凹部41具有：相对于承载锥形体16的下游端Pb位于轴向的下游侧，并沿径向延伸的第二壁面41a(径向壁面)；以及一端部与第二壁面41a的径向内侧端部连接，并且从一端部朝向另一端部而在与径向交叉的方向上延伸的第三壁面41b(轴向壁面)。在图9所示的实施方式中，第三壁面41b沿轴向延伸，但在其他实施方式中，第三壁面41b也可以沿着相对于轴向倾斜的方向延伸，第三壁面41b的一端部位于比另一端部靠径向的外侧或内侧处。另外，在图9所示的实施方式中，凹部41的径向内侧端部，即第三壁面41b的另一端部与承载锥形体16的下游端Pb连接。
在图9所示的实施方式中，凹部41形成为环状。并且，凹部41还具有设置在一部分的周向范围内的第四壁面41c。第四壁面41c设置在将排气室14内的蒸汽排出的排气室出口13的相反侧，一端部与第二壁面41a的径向外侧端部连接，并且另一端部与壳体40的外周壁面40a的一端部连接。另外，在图9中，为了便于说明，将外周壁面40a与第四壁面41c之间用双点划线划分，但外周壁面40a与第四壁面41c也可以一体地设置。
另外，图9所示的实施方式中的第二壁面41a在轴向上的位置也可以与冷凝器27的壁面(参照图6)一致。更详细而言，例如在图2、图4所示的实施方式中，在设置有排气室出口13的一侧，第二壁面23a的与第四壁面23c的一端部连接的部分成为径向外侧端部。即，不向比与第四壁面23c连接的部分靠排气室出口13侧处延伸。取而代之，与第四壁面23c的另一端部连接的第一壁面21向比与第四壁面23c连接的部分靠排气室出口13侧处延伸。与此相对，在图9所示的实施方式中，在设置有排气室出口13的一侧，第二壁面41a不像图2、图4所示那样与第四壁面23c连接，而是朝向排气室出口13侧延伸。并且，第二壁面41a的径向外侧端部与冷凝器27的壁面的一端部(径向内侧端部)以呈直线状连续的方式连接。第二壁面41a与冷凝器27的壁面之间没有台阶，成为齐平。
根据上述结构，凹部41具有：第二壁面41a，在承载锥形体16的下游端Pb的轴向的下游侧沿径向延伸；以及第三壁面41b，一端部与第二壁面41a的径向内侧端部连接，并且从一端部朝向另一端部而在与径向交叉的方向上延伸。这样的第三壁面41b能够将沿第二壁面41a向上游侧流动的逆流Fc引导为不直接流向上游侧，因此能够抑制蒸汽在承载锥形体16侧的剥离。
本发明并不限定于上述的实施方式，也包含对上述实施方式加以变形的方式、适当组合这些方式的方式。
标号说明
1 蒸汽涡轮机
2 转子
3 蒸汽入口
6 轴承部
8 动叶片
8A 最终级动叶片
9 静叶片
10 内侧壳体
11 排气室入口
12 外侧壳体
13 排气室出口
14 排气室
16 承载锥形体
17 最终级叶片出口
18 扩散通路
19 导流件
20 壳体
20A 外周壁面
21 第一壁面
22 凹部
23 第一凹部
23a 第二壁面
23b 第三壁面
23c 第四壁面
24 第二凹部
24a 弯曲壁面
25 第一循环流引导件
26 第二循环流引导件
27 冷凝器
27a 冷却管
27b 支承构件
29 排气室
30 壳体
30a 外周壁面
31 第一壁面
40 壳体
40a 外周壁面
41 凹部
41a 第二壁面
41b 第三壁面
41c 第四壁面
Ac 循环区域
Fc 逆流
Fs 蒸汽流
H 水平线
O 中心轴
Pb 承载锥形体的下游端。

Claims (10)

1.一种蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，包括：
壳体；以及
承载锥形体，设置在所述壳体内，
所述壳体包括凹部，该凹部在所述承载锥形体的下游端的径向外侧设置在至少一部分的周向范围内，并且相对于所述承载锥形体的下游端向轴向的下游侧凹陷。
2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述凹部包含第一凹部，该第一凹部具有：
径向壁面，相对于所述承载锥形体的下游端位于所述轴向的下游侧，并沿径向延伸；以及
轴向壁面，一端部与所述径向壁面的径向内侧端部连接，并且从所述一端部朝向另一端部而在与所述径向交叉的方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述轴向壁面设置为沿着所述轴向。
4.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述轴向壁面的所述一端部配置在比所述另一端部靠所述径向的内侧处。
5.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述凹部包含第二凹部，该第二凹部具有相对于所述承载锥形体的下游端位于所述轴向的下游侧并呈弯曲形状的弯曲壁面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述凹部设置在将所述蒸汽涡轮机的排气室内的蒸汽排出的排气室出口的相反侧。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述蒸汽涡轮机的排气室还包括第一循环流引导件，该第一循环流引导件从所述凹部的内周部向所述径向的外侧延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的蒸汽涡轮机的排气室，其特征在于，
所述蒸汽涡轮机的排气室还包括第二循环流引导件，该第二循环流引导件从所述凹部的外周部向所述径向的内侧延伸。
9.一种蒸汽涡轮机，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任一项所述的蒸汽涡轮机的排气室；
动叶片，设置在所述蒸汽涡轮机的排气室的上游侧；以及
静叶片，设置在所述蒸汽涡轮机的排气室的上游侧。
10.根据权利要求9所述的蒸汽涡轮机，其特征在于，
所述蒸汽涡轮机还包括冷凝器，该冷凝器用于冷凝从所述蒸汽涡轮机的排气室排出的排气，
所述承载锥形体的下游端在所述轴向上的位置与所述冷凝器的壁面一致。
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