CN110662885A - 轴流旋转机械 - Google Patents

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Abstract

轴流旋转机械具备转子(20)、多个静叶(42)、介质流变更构件(60)。静叶(42)具有内侧护罩(44)、一个以上的密封翅片(49)。在转子轴(21)形成有朝向径向内侧(Dri)凹陷且供内侧护罩(44)及密封翅片(49)非接触地进入的环状槽(22)。从内侧护罩(44)中的最靠轴线下游侧(Dad)的端(58)至下游侧槽侧面(25)为止的距离为距离(L)。从最下游密封翅片(49d)至介质流变更面(61)为止的距离(Lf)在轴线下游侧(Dad)为距离(L)以下。

Description

轴流旋转机械
技术领域
本发明涉及具备通过工作介质进行旋转的转子和将该转子的外周侧覆盖的外壳的轴流旋转机械。
本申请基于在2017年6月12日向日本提出申请的特愿2017-115364号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
作为轴流旋转机械的一种的蒸汽轮机具备以轴线为中心进行旋转的转子、将转子的外周侧覆盖的外壳、在外壳的内侧设置的多个静叶。转子具有以轴线为中心在轴线延伸的轴线方向上长的转子轴和固定于转子轴的多个动叶。动叶具有呈翼形的翼体、平台。平台固定于转子轴。而且，静叶具有呈翼形的翼体、内侧护罩。在转子轴，朝向相对于轴线的径向内侧凹陷而以轴线为中心形成有环状的环状槽。静叶的内侧护罩非接触地进入该环状槽内。在外壳内，多个动叶的各翼体及多个静叶的各翼体存在的空间是以轴线为中心的环状的空间。该环状的空间形成供蒸汽流动的蒸汽主流路。
在以上那样的结构的蒸汽轮机中，流入到外壳内的蒸汽在通过蒸汽主流路的过程中，其一部分作为泄漏蒸汽从腔室入口向环状槽内流入。该泄漏蒸汽经过内侧护罩与环状槽的槽底面之间从腔室出口返回蒸汽主流路。需要说明的是，腔室入口是环状槽的开口中的比内侧护罩靠轴线上游侧的部分。而且，腔室出口是环状槽的开口中的比内侧护罩靠轴线下游侧的部分。通过内侧护罩与环状槽的槽底面之间并朝向腔室出口的泄漏蒸汽包含径向的流速分量。该泄漏蒸汽中的沿环状槽的下游侧槽侧面的泄漏蒸汽的流动与从该下游侧槽侧面向轴线上游侧分离的泄漏蒸汽的流动相比径向的流速分量大。蒸汽主流路中的主蒸汽朝向轴线下游侧。从径向内侧朝向径向外侧的泄漏蒸汽流入在蒸汽主流路中向径向下游侧流动的主蒸汽流之中。其结果是，在比主蒸汽与泄漏蒸汽的混合部分靠下游侧处，产生复杂的流动的二次流。
当在蒸汽主流路中产生二次流时，蒸汽轮机的效率下降。因此，在以下的专利文献1中，为了抑制二次流损失而设置从环状槽的槽底面向径向外侧延伸的翅片。该翅片在轴线方向上，配置于内侧护罩与环状槽的下游侧侧面之间的位置。在专利文献1记载的技术中，通过该翅片的存在，来抑制沿环状槽的下游侧侧面的泄漏蒸汽的流动中的径向的流速分量，由此抑制二次流损失。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：欧洲专利申请公开第2292897号说明书
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
在轴流旋转机械业界中，希望轴流旋转机械的效率的进一步的提高。
因此，本发明目的在于提供一种能够进一步抑制二次流损失而进一步提高轴流旋转机械的效率的技术。
用于解决课题的方案
用于实现所述目的的发明的第一形态的轴流旋转机械具备：转子，以轴线为中心旋转；外壳，覆盖所述转子的外周侧；多个静叶，设置于所述外壳的内侧，并沿着相对于所述轴线的周向排列；及介质流变更构件，具有沿着相对于所述轴线的径向延伸的介质流变更面。所述外壳具有：将工作介质向内部引导的介质入口；位于比所述介质入口靠所述轴线延伸的轴线方向上的下游侧即轴线下游侧处的介质出口。所述转子具有：以所述轴线为中心且在所述轴线延伸的轴线方向上长的转子轴；沿所述周向排列而固定于所述转子轴的多个动叶。多个所述静叶及多个所述动叶都在所述轴线方向上配置于所述介质入口与所述介质出口之间。多个所述动叶配置于比多个所述静叶靠所述轴线下游侧处。多个所述静叶都具有：沿所述径向延伸而形成翼形的翼体；在所述翼体的相对于所述轴线的径向内侧设置的内侧护罩；在所述内侧护罩的所述径向内侧设置的一个以上的密封翅片。在所述转子轴形成有环状槽，该环状槽朝向所述径向内侧凹陷，以所述轴线为中心形成环状，供所述内侧护罩及一个以上的所述密封翅片非接触地进入。所述环状槽具有：朝向相对于所述轴线的径向外侧的槽底面；从所述槽底面的所述轴线下游侧的端朝向所述径向外侧扩展的下游侧槽侧面。所述介质流变更面在所述轴线方向上朝向与所述轴线下游侧相反一侧的轴线上游侧，且从所述槽底面朝向所述径向外侧扩展。从所述内侧护罩中的最靠所述轴线下游侧的端至所述下游侧槽侧面为止的所述轴线方向的距离为距离L。所述介质流变更面配置于比所述下游侧槽侧面靠所述轴线上游侧处。从一个以上的所述密封翅片中的最靠所述轴线下游侧的最下游密封翅片至所述介质流变更面为止的轴线方向的距离Lf在所述轴线下游侧为所述距离L以下。
在轴流旋转机械中，在介质主流路中流动的主介质的一部分作为泄漏介质从环状槽的开口中的比内侧护罩靠轴线上游侧的腔室入口向环状槽内流入。该泄漏介质在内侧护罩与环状槽的槽底面之间朝向轴线下游侧流动。通过了内侧护罩与环状槽的槽底面之间的泄漏介质在内侧护罩的下游侧端面与环状槽的下游侧槽侧面之间主要向径向外侧流动。并且，该泄漏介质从环状槽的开口中的比内侧护罩靠轴线下游侧的腔室出口返回介质主流路内。
该泄漏介质混入于在介质主流路中向轴线下游侧流动的主介质的流动中。其结果是，在比主介质与泄漏介质的混合部分靠下游侧处产生复杂的流动的二次流。当在介质主流路中产生二次流时，轴流旋转机械的效率下降。
通过内侧护罩与环状槽的槽底面之间并向轴线下游侧流动的泄漏介质假设与环状槽的下游侧槽侧面接触时，该泄漏介质主要沿下游侧槽侧面大致向径向外侧流动。因此，向轴线下游侧流动的泄漏介质假设与环状槽的下游侧槽侧面接触时，在内侧护罩的下游侧端面与环状槽的下游侧槽侧面之间流动的泄漏介质中的沿下游侧槽侧面向径向外侧流动的泄漏介质与在从下游侧槽侧面向轴线上游侧分离的位置向径向外侧流动的泄漏介质相比径向的流速分量增大。
在本形态的轴流旋转机械中，通过了一个以上的密封翅片中的最下游密封翅片的径向内侧的端与环状槽的槽底面之间的泄漏介质主要沿槽底面向轴线下游侧流动。该泄漏介质与存在于比下游侧槽侧面靠轴线上游侧的介质流变更面接触。当该泄漏介质与介质流变更面接触时，主要沿介质流变更面大致向径向外侧流动。该泄漏介质然后在内侧护罩的下游侧端面与环状槽的下游侧槽侧面之间主要向径向外侧流动。并且，该泄漏介质经由腔室出口，返回介质主流路内。
在本形态的轴流旋转机械中，将一个以上的密封翅片设置于内侧护罩，因此如前所述，通过了最下游密封翅片的径向内侧的端与环状槽的槽底面之间的泄漏介质的流动主要成为沿槽底面的流动。因此，能够使通过了内侧护罩的密封面与环状槽的槽底面之间的泄漏介质的大多数与介质流变更面接触。由此，在本形态的轴流旋转机械中，能够增多沿该介质流变更面大致向径向外侧流动的泄漏介质的流量。
而且，在本形态的轴流旋转机械中，从最下游密封翅片至介质流变更面为止的轴线方向的距离为从内侧护罩中的最靠轴线下游侧的端至下游侧槽侧面为止的轴线方向的距离L以下，因此在比下游侧槽侧面靠轴线上游侧的位置，能够将主要的泄漏介质的流动改变为径向外侧的流动。
由此，在本形态的轴流旋转机械中，沿下游侧槽侧面向径向外侧流动的泄漏介质的流量减少，而且该泄漏介质的径向的流速也减小。另一方面，在本形态的轴流旋转机械中，在从下游侧槽侧面向轴线上游侧分离的位置向径向外侧流动的泄漏介质的流量增多，而且该泄漏介质的径向的流速也增大。即，在本形态的轴流旋转机械中，腔室出口处的泄漏介质的与径向的流动相关的流速分布被均匀化，径向的最大流速也减小。
因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够抑制二次流损失，因此能够提高轴流旋转机械的效率。此外，在本形态的轴流旋转机械中，由于在内侧护罩设置一个以上的密封翅片，因此能够抑制泄漏介质的流量，从该观点出发，也能够提高轴流旋转机械的效率。
用于实现所述目的的发明的第二形态的轴流旋转机械以所述第一形态的轴流旋转机械为基础，其中，所述内侧护罩具有朝向所述轴线下游侧而与所述下游侧槽侧面相对的下游侧端面。在该情况下，所述下游侧端面包括随着朝向所述径向外侧而逐渐朝向所述轴线下游侧的倾斜面。
在本形态的轴流旋转机械中，在环状槽内，在内侧护罩与环状槽的下游侧槽侧面之间向径向外侧流动的泄漏介质的一部分与倾斜面接触，沿该倾斜面流动。沿该倾斜面流动的泄漏介质随着朝向径向外侧而逐渐朝向轴线下游侧。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够减小该泄漏介质的流速分量中的径向的流速分量。
用于实现所述目的的发明的第三形态的轴流旋转机械以所述第二形态的轴流旋转机械为基础，其中，从所述介质流变更面的所述径向外侧的端在相对于所述介质流变更面为170°的方向上存在所述倾斜面。
介质流变更面的径向外侧的端的位置处的泄漏介质的流动方向成为相对于介质流变更面的角度为大致170°的方向。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够使沿介质流变更面向径向外侧流动的泄漏介质的大多数沿倾斜面流动。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够提高倾斜面的效果。
用于实现所述目的的发明的第四形态的轴流旋转机械具备：转子，以轴线为中心旋转；外壳，覆盖所述转子的外周侧；多个静叶，设置于所述外壳的内侧，并沿着相对于所述轴线的周向排列；及介质流变更构件，具有沿着相对于所述轴线的径向延伸的介质流变更面。所述外壳具有：将工作介质向内部引导的介质入口；位于比所述介质入口靠所述轴线延伸的轴线方向上的下游侧即轴线下游侧处的介质出口。所述转子具有：以所述轴线为中心且在所述轴线延伸的轴线方向上长的转子轴；沿所述周向排列而固定于所述转子轴的多个动叶。多个所述静叶及多个所述动叶都在所述轴线方向上配置于所述介质入口与所述介质出口之间。多个所述动叶配置于比多个所述静叶靠所述轴线下游侧处。多个所述静叶都具有：沿所述径向延伸而形成翼形的翼体；在所述翼体的相对于所述轴线的径向内侧设置的内侧护罩；在所述内侧护罩的所述径向内侧设置的一个以上的密封翅片。在所述转子轴形成有环状槽，该环状槽朝向所述径向内侧凹陷，以所述轴线为中心形成环状，供所述内侧护罩及一个以上的所述密封翅片非接触地进入。所述环状槽具有：朝向相对于所述轴线的径向外侧的槽底面；从所述槽底面的所述轴线下游侧的端朝向所述径向外侧扩展的下游侧槽侧面。所述介质流变更面在所述轴线方向上朝向与所述轴线下游侧相反一侧的轴线上游侧，且从所述槽底面朝向所述径向外侧扩展。所述内侧护罩具有朝向所述轴线下游侧而与所述下游侧槽侧面相对的下游侧端面。所述下游侧端面包括随着朝向所述径向外侧而逐渐朝向所述轴线下游侧的倾斜面。所述介质流变更面位于比所述下游侧槽侧面靠所述轴线上游侧且比一个以上的所述密封翅片中的最靠所述轴线下游侧的最下游密封翅片靠所述轴线下游侧处。从所述介质流变更面的所述径向外侧的端在相对于所述介质流变更面为170°的方向上存在所述倾斜面。
在本形态的轴流旋转机械中，也与第一形态的轴流旋转机械同样，具有介质流变更构件，且一个以上的密封翅片设置于内侧护罩，因此与第一形态同样，能够抑制二次流损失，能够提高轴流旋转机械的效率。此外，在本形态的轴流旋转机械中，也在内侧护罩设置有一个以上的密封翅片，因此能够抑制泄漏介质的流量，从该观点出发，也能够提高轴流旋转机械的效率。
此外，在本形态的轴流旋转机械中，在环状槽内，在内侧护罩与环状槽的下游侧槽侧面之间向径向外侧流动的泄漏介质的一部分与倾斜面接触，沿该倾斜面流动。沿该倾斜面流动的泄漏介质随着朝向径向外侧而逐渐朝向轴线下游侧。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够减小该泄漏介质的流速分量中的径向的流速分量。
介质流变更面的径向外侧的端的位置处的泄漏介质的流动方向成为相对于介质流变更面的角度为大致170°的方向。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够使沿介质流变更面向径向外侧流动的泄漏介质的大多数沿倾斜面流动。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够提高倾斜面产生的效果。
用于实现所述目的的发明的第五形态的轴流旋转机械以所述第二形态至所述第四形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，所述内侧护罩具有：在所述径向外侧设有所述翼体的护罩主体；固定于所述护罩主体的所述径向内侧，且在径向内侧设有一个以上的所述密封翅片的密封环。在该情况下。所述密封环具有所述倾斜面。
用于实现所述目的的发明的第六形态的轴流旋转机械以所述第二形态至所述第四形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，所述内侧护罩具有朝向所述径向外侧并形成有所述翼体的气体通路面。在该情况下，所述倾斜面至少存在于从所述内侧护罩的所述气体通路面朝向所述径向内侧直至所述内侧护罩的所述径向的厚度的一半的距离的位置为止的范围内。
在本形态的轴流旋转机械中，在环状槽内，能够使在内侧护罩与环状槽的下游侧槽侧面之间向径向外侧流动的泄漏介质的一部分在径向上接近腔室出口的位置处沿着倾斜面。由此，在本形态的轴流旋转机械中，能够减小腔室出口处的泄漏介质的流速分量中的径向的流速分量。
用于实现所述目的的发明的第七形态的轴流旋转机械以所述第六形态的轴流旋转机械为基础，其中，所述倾斜面的所述径向内侧的端位于从所述内侧护罩的所述气体通路面朝向所述径向内侧直至所述内侧护罩的所述径向的厚度的一半的距离的位置为止的范围内。
倾斜面的径向内侧的端的位置在轴线方向上，由于与最下游密封翅片的位置关系而有时会受到限制。在该情况下，使该端位于径向外侧的情况下，倾斜面的倾斜方向接近轴线方向的朝向。当倾斜面的倾斜方向接近轴线方向的朝向时，沿该倾斜面流动的泄漏介质的流速分量中的径向的流速分量减小。由此，在本形态的轴流旋转机械中，与使该端的位置位于径向内侧的情况相比，能够减小腔室出口处的泄漏介质的径向的流速分量。
用于实现所述目的的发明的第八形态的轴流旋转机械以所述第二形态至所述第七形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，所述介质流变更面在所述轴线方向上位于所述倾斜面存在的区域内。
在本形态的轴流旋转机械中，从最下游密封翅片至介质流变更面为止的轴线方向的距离Lf缩短。因此，能够使沿介质流变更面向径向外侧流动的泄漏介质的轴线方向的位置更靠轴线上游侧。此外，在本形态的轴流旋转机械中，能够将沿介质流变更面向径向外侧流动的泄漏介质的大多数向倾斜面引导。因此，腔室出口处的泄漏介质的与径向的流动相关的流速分布更加均匀化，径向的最大流速也减小。
用于实现所述目的的发明的第九形态的轴流旋转机械以所述第二形态至所述第八形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，从所述槽底面至所述介质流变更面的所述径向外侧的端为止的所述径向的距离即变更面高度比从所述槽底面至所述倾斜面的所述径向内侧的端为止的所述径向的距离即倾斜面高度低。
即使由于外壳与转子的热膨胀差而固定于外壳的静叶相对于转子相对移动，也需要避免内侧护罩的下游侧端面与介质流变更构件的接触。
在本形态的轴流旋转机械中，倾斜面的径向内侧的端位于比内侧护罩在的最靠轴线下游侧的端靠轴线上游侧处。因此，从介质流变更面至倾斜面的径向内侧的端为止的轴线方向的距离比从介质流变更面至内侧护罩中的最靠轴线下游侧的端为止的轴线方向的距离长。由此，在本形态的轴流旋转机械中，即使由于外壳与转子的热膨胀差而静叶相对于转子相对移动，也能够避免内侧护罩的下游侧端面与介质流变更构件的接触。
应用于实现所述目的的发明的第十形态的轴流旋转机械以所述第二形态至所述第九形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，从所述倾斜面朝向所述径向外侧并朝向所述轴线下游侧的假想延长线与所述下游侧槽侧面不相交。
在本形态的轴流旋转机械中，能够减少沿倾斜面流动的泄漏介质与下游侧槽侧面接触的量。
用于实现所述目的的第十一形态的轴流旋转机械以所述第一形态至所述第十形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，从所述介质流变更面的所述径向外侧的端至所述内侧护罩为止的最短距离为所述距离L以下。
将介质流变更面的径向外侧的端与距该端为最短距离的位置的内侧护罩的部分之间设为腔室内下游侧流路的入口，将该腔室下游侧流路的出口设为腔室出口。在本形态的轴流旋转机械中，从介质流变更面的径向外侧的端至内侧护罩为止的最短距离为距离L以下。由此，本形态的轴流旋转机械的腔室内下游侧流路是出口的开口面积相对于入口的开口面积大的扩展流路。而且，在本形态的轴流旋转机械中，腔室内下游侧流路的出口位于比腔室内下游侧流路的入口靠轴线下游侧处。因此，在本形态的轴流旋转机械中，能够增大从腔室内下游侧流路的出口即腔室出口流出的泄漏介质的速度分量中的轴线方向分量，减少径向分量。
用于实现所述目的的第十二形态的轴流旋转机械以所述第一形态至所述第十一形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，所述距离Lf为所述距离L的0.5倍以上的距离。
在本形态的轴流旋转机械中，即使由于外壳与转子的热膨胀差而静叶相对于转子相对移动，也能够避免内侧护罩的下游侧端面与介质流变更构件的接触。
用于实现所述目的的发明的第十三形态的轴流旋转机械以所述第一形态至所述第十二形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，从所述槽底面至所述介质流变更面的所述径向外侧的端为止的所述径向的距离即变更面高度为从所述槽底面至所述内侧护罩的所述径向内侧的端为止的径向的距离即密封面高度以下。
在本形态的轴流旋转机械中，即使由于外壳与转子的热膨胀差而静叶相对于转子相对移动，也能够更可靠地避免内侧护罩的下游侧端面与介质流变更构件的接触。
用于实现所述目的的发明的第十四形态的轴流旋转机械以所述第一形态至所述第十二形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，从所述槽底面至所述介质流变更面的所述径向外侧的端为止的所述径向的距离即变更面高度为一个以上的所述密封翅片的所述径向的长度即翅片高度以下。
在本形态的轴流旋转机械中，即使由于外壳与转子的热膨胀差而静叶相对于转子相对移动，也能够更可靠地避免内侧护罩的下游侧端面与介质流变更构件的接触。
在此，以所述第一形态至所述第十四形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，所述外壳为蒸汽轮机外壳，所述蒸汽轮机外壳可以具有：将作为所述工作介质的蒸汽向内部引导的作为所述介质入口的蒸汽入口；作为所述介质出口的蒸汽出口。即，所述轴流旋转机械可以为蒸汽轮机。
另外，以所述第一形态至所述第十四形态中的任一轴流旋转机械为基础，其中，所述外壳为燃气轮机外壳，所述燃气轮机外壳可以具有：将作为所述工作介质的燃烧气体向内部引导的作为所述介质入口的燃烧气体入口；作为所述介质出口的燃烧气体出口。即，所述轴流旋转机械可以为燃气轮机。
发明效果
在本发明的一形态的轴流旋转机械中，能够抑制二次流损失，提高轴流旋转机械的效率。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的轴流旋转机械的整体剖视图。
图2是本发明的第一实施方式的轴流旋转机械的主要部分剖视图。
图3是本发明的第一实施方式的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图4是比较例的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图5是本发明的第二实施方式的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图6是本发明的第三实施方式的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图7是本发明的第四实施方式的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图8是本发明的第五实施方式的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图9是本发明的变形例的包含介质流变更构件的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图10是本发明的第一变形例的包含倾斜面的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图11是本发明的第二变形例的包含倾斜面的轴流旋转机械的内侧环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
图12是本发明的变形例的轴流旋转机械的整体剖视图。
图13是本发明的变形例的轴流旋转机械的主要部分剖视图。
图14是本发明的变形例的轴流旋转机械的环状槽及内侧护罩周边的剖视图。
具体实施方式
以下，关于本发明的轴流旋转机械的各种实施方式及各种变形例，参照附图进行详细说明。
“第一实施方式”
关于本发明的轴流旋转机械的第一实施方式，参照图1～图4进行说明。
第一实施方式的轴流旋转机械为蒸汽轮机。如图1所示，该蒸汽轮机具备以轴线Ar为中心旋转的转子20、将转子20的外周侧覆盖的蒸汽轮机外壳10、固定于蒸汽轮机外壳10的多个静叶列41。需要说明的是，以下，将轴线Ar延伸的方向称为轴线方向Da，将以该轴线Ar为中心的周向简称为周向Dc，将与轴线Ar垂直的方向称为径向Dr。此外，在该径向Dr上将接近轴线Ar的一侧称为径向内侧Dri，将其相反侧称为径向外侧Dro。
蒸汽轮机外壳10具有蒸汽从外部流入的流入部11、主干部12、将蒸汽向外部排气的排气部15。需要说明的是，以下，将蒸汽轮机外壳简称为外壳。在流入部11形成有将作为工作介质的蒸汽向内部引导的蒸汽入口(介质入口)11i。主干部12以轴线Ar为中心呈大致筒状。在排气部15形成有将蒸汽向外部排气的蒸汽出口(介质出口)15o。流入部11、主干部12、排气部15按此顺序沿轴线方向Da排列。需要说明的是，以下，在轴线方向Da上，相对于排气部15将流入部11存在的一侧称为轴线上游侧Dau，将其相反侧称为轴线下游侧Dad。
转子20具有：以轴线Ar为中心沿轴线方向Da延伸的转子轴21；安装于该转子轴21的多个动叶列31。多个动叶列31沿轴线方向Da排列，配置于筒状的主干部12的径向内侧Dri。各动叶列31都由沿周向Dc排列的多个动叶32构成。
多个静叶列41沿轴线方向Da排列。各静叶列41配置于多个动叶列31中的任一动叶列31的轴线上游侧Dau。各静叶列41都由沿周向Dc排列的多个静叶42构成。各静叶42都配置于筒状的主干部12的径向内侧Dri，并固定于该主干部12。
转子轴21的轴线上游侧Dau的端从外壳10内向轴线上游侧Dau突出。而且，转子轴21的轴线下游侧Dad的端从外壳10内向轴线下游侧Dad突出。在外壳10的流入部11，在转子轴21向外部贯通的部分设有上游侧轴封16u。而且，在外壳10的排气部15，在转子轴21向外部贯通的部分设有下游侧轴封16d。在转子轴21中，比上游侧轴封16u靠轴线上游侧Dau的部分由上游侧轴承17u支承。而且，在转子轴21中，比下游侧轴封16d靠轴线下游侧Dad的部分由下游侧轴承17d支承。转子20由上游侧轴承17u及下游侧轴承支承为能够以轴线Ar为中心旋转。
如图2所示，动叶32具有呈翼形且沿径向Dr延伸的翼体33和在翼体33的径向外侧Dro设置的外侧护罩34。翼体33固定于转子轴21。外侧护罩34的径向内侧Dri的面形成气体通路面35。需要说明的是，在此例示的动叶32具有外侧护罩34，但是有时也省略该外侧护罩34。
在外壳10的主干部12中，在径向Dr上与动叶32的外侧护罩34相对的部分形成有外侧环状槽13。该外侧环状槽13向径向外侧Dro凹陷，以轴线Ar为中心呈环状。动叶32的外侧护罩34配置于该外侧环状槽13内。在外侧环状槽13的槽底面设有从该槽底面向径向内侧Dri延伸的多个密封翅片14。动叶32的外侧护罩34以与该外侧环状槽13及多个密封翅片14不接触的状态配置于该外侧环状槽13内。
静叶42具有：呈翼形且沿径向Dr延伸的翼体43；在翼体43的径向内侧Dri设置的内侧护罩44；在内侧护罩44的径向内侧Dri设置的多个密封翅片49。内侧护罩44具有护罩主体45、在该护罩主体45的径向内侧Dri固定的密封环46。如前所述，该静叶42配置于筒状的主干部12的径向内侧Dri，并固定于该主干部12。在密封环46的径向内侧Dri设有从该密封环46向径向内侧Dri延伸的多个密封翅片49。多个密封翅片49沿轴线方向Da排列。
在转子轴21中，在径向Dr上与静叶42的内侧护罩44相对的部分形成有内侧环状槽22。该内侧环状槽(以下，简称为环状槽)22向径向内侧Dri凹陷，以轴线Ar为中心呈环状。内侧护罩44及多个密封翅片49以与该环状槽22不接触的状态配置于该环状槽22内。该环状槽22的开口中的比内侧护罩44靠轴线上游侧Dau的部分成为腔室入口26。而且，该环状槽22的开口中的比内侧护罩44靠轴线下游侧Dad的部分成为腔室出口27。
环状槽22具有：朝向径向外侧Dro的槽底面23；从槽底面23的轴线上游侧Dau的端朝向径向外侧Dro扩展的上游侧槽侧面24；从槽底面23的轴线下游侧Dad的端朝向径向外侧Dro扩展的下游侧槽侧面25。上游侧槽侧面24与下游侧槽侧面25在轴线方向Da上相互相对。
本实施方式的蒸汽轮机还具备介质流变更构件60。该介质流变更构件60呈板状，其一部分埋入于转子轴21，其余的部分从转子轴21向径向外侧Dro突出。该介质流变更构件60具有介质流变更面61。介质流变更面61朝向轴线上游侧Dau，且从槽底面23朝向径向外侧Dro扩展。该介质流变更面61位于比环状槽22的下游侧槽侧面25靠轴线上游侧Dau且比多个密封翅片49中的最靠轴线下游侧Dad的最下游密封翅片49d靠轴线下游侧Dad处。
内侧护罩44具有：朝向轴线上游侧Dau与上游侧槽侧面24相对的上游侧端面51；朝向轴线下游侧Dad与下游侧槽侧面25相对的下游侧端面52；朝向径向外侧Dro的气体通路面56；朝向径向内侧Dri的密封面57。上游侧端面51与下游侧端面52在轴线方向Da上为背对的关系。在气体通路面56上形成有翼体43。气体通路面56与密封面57在径向Dr上为背对的关系。下游侧端面52包括：与下游侧槽侧面25实质上平行的平行面53；相对于下游侧槽侧面25倾斜的倾斜面54。平行面53形成下游侧端面52中的径向外侧Dro的面。倾斜面54是随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad的面。该倾斜面54形成下游侧端面52中的径向内侧Dri的面。该倾斜面54遍及内侧护罩44的护罩主体45和该内侧护罩44的密封环46地形成。
多个动叶32的各翼体33、及多个静叶42的各翼体43存在的空间是以轴线Ar为中心呈环状的空间。该环状的空间形成作为工作介质的蒸汽流动的介质主流路18。该介质主流路18由静叶42的内侧护罩44的气体通路面56、外壳10的内周面中的在径向Dr上与该内侧护罩44相对的部分、转子轴21的外周面内且将固定有动叶32的部分、动叶32的外侧护罩34的气体通路面35来划定。
接下来，使用图3，说明介质流变更面61的轴线方向Da的位置、径向Dr的高度。
在此，将从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离称为距离L。在该情况下，从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf为距离L以下且距离(0.5×L)以上。即，距离L与距离Lf的关系如以下那样。
0.5×L≤Lf≤L
其中，在本实施方式中，介质流变更面61位于比内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58靠轴线下游侧Dad处。
另外，从槽底面23至介质流变更面61的径向外侧Dro的端62的径向Dr的距离即变更面高度Hc与其他的高度等的关系如以下那样。
Hg<(Hg+Hh)＝Hp<Hc
Hg：从槽底面23至密封翅片49的径向内侧Dri的端的径向Dr的距离即密封间隙
Hf：密封翅片49的径向Dr的长度即翅片高度
Hp：从槽底面23至内侧护罩44的密封面57的径向Dr的距离即密封面高度
接下来，在说明本实施方式的蒸汽轮机的效果之前，参照图4，说明比较例的蒸汽轮机。
比较例的蒸汽轮机也与本实施方式的蒸汽轮机同样地具有转子20和多个静叶42x。转子20与本实施方式的转子20完全相同。静叶42x也与本实施方式的静叶42同样地具有翼体43、内侧护罩44x、多个密封翅片49。内侧护罩44x与本实施方式的内侧护罩44同样地具有上游侧端面51、下游侧端面52x、气体通路面56、密封面57。但是，该下游侧端面52x不包含本实施方式的倾斜面54。即，该下游侧端面52x是其整体与下游侧槽侧面25实质上平行的平行面。而且，比较例的蒸汽轮机不具有本实施方式的蒸汽轮机的介质流变更构件60。
在比较例的蒸汽轮机中，在介质主流路18中流动的主蒸汽Sm的一部分作为泄漏蒸汽Sl从腔室入口26向环状槽22内流入。该泄漏蒸汽Sl在内侧护罩44x的密封面57与环状槽22的槽底面23之间朝向轴线下游侧Dad流动。但是，在内侧护罩44x的密封面57与环状槽22的槽底面23之间存在多个密封翅片49，因此能抑制通过内侧护罩44x的密封面57与环状槽22的槽底面23之间的泄漏蒸汽Sl的流量。通过了多个密封翅片49的泄漏蒸汽Sl在内侧护罩44x的下游侧端面52x与环状槽22的下游侧槽侧面25之间主要向径向外侧Dro流动。并且，该泄漏蒸汽Sl从腔室出口27返回介质主流路18内。
该泄漏蒸汽Sl混入在介质主流路18中向轴线下游侧Dad流动的主蒸汽Sm的流动之中。其结果是，在比主蒸汽Sm与泄漏蒸汽Sl的混合部分靠下游侧处产生复杂的流动的二次流Ss。如果在介质主流路18中产生二次流Ss，则蒸汽轮机的效率下降。
通过了多个密封翅片49中的最下游密封翅片49d的径向内侧Dri的端与环状槽22的槽底面23之间的泄漏蒸汽Sl主要沿槽底面23向轴线下游侧Dad流动。该泄漏蒸汽Sl当与下游侧槽侧面25接触时，主要沿下游侧槽侧面25大致向径向外侧Dro流动。因此，在内侧护罩44x的下游侧端面52x与环状槽22的下游侧槽侧面25之间流动的泄漏蒸汽Sl中，沿下游侧槽侧面25向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl与在从下游侧槽侧面25向轴线上游侧Dau分离的位置向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl相比，径向Dr的流速分量增大。即，腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布如图4中的双点划线所示。如该流速分布所示，在轴线方向Da上接近下游侧槽侧面25的位置处的径向Dr的流速极大。而且，在比较例中，随着从流速值最大的位置向轴线上游侧Dau的位置偏离而径向Dr的流速急剧减小。
接下来，关于本实施方式的蒸汽轮机的效果，参照图3进行说明。
在本实施方式的蒸汽轮机中，也与比较例的蒸汽轮机同样，在介质主流路18中流动的主蒸汽Sm的一部分作为泄漏蒸汽Sl从腔室入口26向环状槽22内流入。该泄漏蒸汽Sl在内侧护罩44的密封面57与环状槽22的槽底面23之间朝向轴线下游侧Dad流动。在本实施方式中，也是在内侧护罩44的密封面57与环状槽22的槽底面23之间存在有多个密封翅片49，因此能抑制通过内侧护罩44的密封面57与环状槽22的槽底面23之间的泄漏蒸汽Sl的流量。
通过了多个密封翅片49中的最下游密封翅片49d的径向内侧Dri的端与环状槽22的槽底面23之间的泄漏蒸汽Sl主要沿槽底面23向轴线下游侧Dad流动。以上为止的泄漏蒸汽Sl的流动与比较例的蒸汽轮机中的泄漏蒸汽Sl的流动相同。
通过最下游密封翅片49d的径向内侧Dri的端与环状槽22的槽底面23之间并沿槽底面23向轴线下游侧Dad流动的泄漏蒸汽Sl与存在于比下游侧槽侧面25靠轴线上游侧Dau处的介质流变更面61接触。该泄漏蒸汽Sl当与介质流变更面61接触时，主要沿介质流变更面61大致向径向外侧Dro流动。
该泄漏蒸汽Sl然后在内侧护罩44的下游侧端面52与环状槽22的下游侧槽侧面25之间主要向径向外侧Dro流动。并且，该泄漏蒸汽Sl经由腔室出口27返回介质主流路18内。
在本实施方式中，由于将多个密封翅片49设置于内侧护罩44，因此如前所述，通过了最下游密封翅片49d的径向内侧Dri的端与环状槽22的槽底面23之间的泄漏蒸汽Sl的流动主要成为沿槽底面23的流动。因此，能够使通过了内侧护罩44的密封面57与环状槽22的槽底面23之间的泄漏蒸汽Sl的大多数与介质流变更面61接触。由此，在本实施方式中，能够增多沿该介质流变更面61大致向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的流量。
而且，在本实施方式中，如前所述，从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf为从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L以下，因此在比下游侧槽侧面25靠轴线上游侧Dau的位置处，能够将主要的泄漏蒸汽Sl的流动改变为径向外侧Dro的流动。
由此，在本实施方式中，与比较例相比，沿下游侧槽侧面25向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的流量减少，而且该泄漏蒸汽Sl的径向Dr的流速也减小。另一方面，在本实施方式中，与比较例相比，在从下游侧槽侧面25向轴线上游侧Dau分离的位置向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的流量增多，而且该泄漏蒸汽Sl的径向Dr的流速也增大。即，在本实施方式中，腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布与比较例相比被均匀化，径向Dr的最大流速也减小。
此外，在本实施方式中，在内侧护罩44形成有在比较例中未形成的倾斜面54。因此，沿介质流变更面61大致向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的至少一部分与倾斜面54接触，沿着该倾斜面54流动。如前所述，倾斜面54是随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad的面。由此，沿倾斜面54流动的泄漏蒸汽Sl随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad。因此，该泄漏蒸汽Sl的流速分量中的径向Dr的流速分量与比较例相比减小。即，在本实施方式中，通过倾斜面54，与比较例相比能够减小腔室出口27的泄漏蒸汽Sl的径向Dr的流速分量。
以上，在本实施方式中，由于介质流变更面61及倾斜面54的存在，腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布如图3中的双点划线所示与比较例相比被均匀化，径向Dr的最大流速也减小。
运动量与速度的平方成比例，因此腔室出口27处的流速分布被均匀化，径向Dr的最大流速越小，则越能够抑制在比主蒸汽Sm与泄漏蒸汽Sl的混合位置靠轴线下游侧Dad处形成的二次流Ss的生长。因此，在本实施方式中，与比较例相比能够抑制二次流Ss的生长，能够抑制二次流损失。
在本实施方式中，如以上所述，能够抑制二次流损失，因此能够提高蒸汽轮机的效率。此外，在本实施方式中，由于在内侧护罩44设置多个密封翅片49，因此能够抑制泄漏蒸汽Sl的流量，从该观点出发，能够提高蒸汽轮机的效率。
然而，变更面高度Hc高且介质流变更面61越接近内侧护罩44的下游侧端面52，则越能够实现腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布的均匀化。另一方面，即使由于外壳10与转子20的热膨胀差而固定于外壳10的静叶42相对于转子20相对移动，也需要避免内侧护罩44的下游侧端面52与介质流变更构件60的接触。
在此，从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L设定为，即使由于外壳10与转子20的热膨胀差而固定于外壳10的静叶42相对于转子20相对地向轴线下游侧Dad移动最大限度，静叶42的内侧护罩44与转子20的下游侧槽侧面25也不会接触的尺寸。
在本实施方式中，虽然从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf比距离L短，但是在内侧护罩44的下游侧端面52中的径向内侧Dri的部分形成有倾斜面54，因此比内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58靠内侧护罩44的下游侧端面52中的径向内侧Dri的部分向轴线上游侧Dau逃散。而且，在本实施方式中，从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf为距离(0.5×L)以上。因此，在本实施方式中，即使由于外壳10与转子20的热膨胀差而静叶42相对于转子20相对移动，也能够避免内侧护罩44的下游侧端面52与介质流变更构件60的接触。
需要说明的是，在本实施方式中，内侧护罩44的下游侧端面52包含倾斜面54，但也可以不包含该倾斜面54。在该情况下，能够抑制内侧护罩44的制作成本，另一方面，无法得到倾斜面54产生的效果。由此，在内侧护罩44的下游侧端面52不包含倾斜面54的情况下，虽然通过设置于内侧护罩44的多个密封翅片49及介质流变更构件60，能够实现腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布的均匀化，但是与本实施方式相比，流速分布的均匀化效果小。
“第二实施方式”
关于本发明的轴流旋转机械的第二实施方式，参照图5进行说明。
本实施方式的轴流旋转机械也与第一实施方式同样为蒸汽轮机。本实施方式的蒸汽轮机变更了第一实施方式的蒸汽轮机的倾斜面54的角度等，其他的结构与第一实施方式的蒸汽轮机的结构基本上相同。
本实施方式的内侧护罩44a的下游侧端面52a也与第一实施方式的下游侧端面52同样包括与下游侧槽侧面25实质上平行的平行面53a、相对于下游侧槽侧面25倾斜的倾斜面54a。平行面53a形成下游侧端面52a中的径向外侧Dro的面。倾斜面54a是随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad的面。该倾斜面54a形成下游侧端面52a中的径向内侧Dri的面。该倾斜面54a遍及内侧护罩44a的护罩主体45a和该内侧护罩44a的密封环46a地形成。
与本实施方式的倾斜面54a相关的假想延长线即从该倾斜面54a朝向径向外侧Dro且朝向轴线下游侧Dad的假想延长线lv与下游侧槽侧面25不相交。换言之，该假想延长线lv与从下游侧槽侧面25向径向外侧Dro延伸的假想延长线相交。
另外，在本实施方式中，从介质流变更面61的径向外侧Dro的端62至内侧护罩44a的最短距离Ls为从内侧护罩44a中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L以下。即，距离L与距离Ls的关系如以下那样。
Ls≤L
需要说明的是，本实施方式中的距离L、距离Lf、变更面高度Hc、密封间隙Hg、翅片高度Hf、密封面高度Hp都与第一实施方式的对应尺寸相同。
在本实施方式中，也如前所述，沿介质流变更面61大致向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的至少一部分与倾斜面54a接触，沿该倾斜面54a流动。沿该倾斜面54a流动的泄漏蒸汽Sl随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad。
假设，与倾斜面相关的假想延长线lv与下游侧槽侧面25相交。在该情况下，沿倾斜面流动的泄漏蒸汽Sl的一部分与下游侧槽侧面25接触。当泄漏蒸汽Sl的一部分与下游侧槽侧面25接触时，该泄漏蒸汽Sl沿着下游侧槽侧面25向径向外侧Dro流动。因此，在该情况下，径向Dr上的腔室出口27的位置且轴线方向Da上接近下游侧槽侧面25的位置处的沿径向Dr流动的泄漏蒸汽Sl的流速增大，并且该泄漏蒸汽Sl的流量增多。由此，在该情况下，倾斜面的效果下降。因此，如本实施方式那样，优选使倾斜面54a的假想延长线lv与下游侧槽侧面25不相交而提高该倾斜面54a的效果。
在此，将介质流变更面61的径向外侧Dro的端62与距该端62处于最短距离Ls的位置的内侧护罩44a的部分59之间设为腔室内下游侧流路的入口。此外，将该腔室下游侧流路的出口称为腔室出口27。在本实施方式中，如前所述，从介质流变更面61的径向外侧Dro的端62至内侧护罩44a的最短距离Ls为距离L以下。由此，本实施方式的腔室内下游侧流路是出口的开口面积比入口的开口面积大的扩展流路。而且，在本实施方式中，腔室内下游侧流路的出口位于比腔室内下游侧流路的入口靠轴线下游侧Dad处。因此，在本实施方式中，能够增大从腔室内下游侧流路的出口，即腔室出口27流出的泄漏蒸汽Sl的速度分量中的轴线方向Da分量，减少径向Dr分量。由此，在本实施方式中，能够抑制在比主蒸汽Sm与泄漏蒸汽Sl的混合位置靠轴线下游侧Dad处形成的二次流Ss的生长。
“第三实施方式”
关于本发明的轴流旋转机械的第三实施方式，参照图6进行说明。
本实施方式的轴流旋转机械与以上的实施方式同样为蒸汽轮机。本实施方式的蒸汽轮机变更了第一实施方式的蒸汽轮机的倾斜面54的位置，其他的结构与第一实施方式的蒸汽轮机的结构基本相同。
本实施方式的内侧护罩44b的下游侧端面52b也与第一实施方式的下游侧端面52同样，包括与下游侧槽侧面25实质上平行的平行面53b和相对于下游侧槽侧面25倾斜的倾斜面54b。本实施方式的平行面53b与以上的各实施方式不同，形成下游侧端面52b中的径向内侧Dri的面。倾斜面54b是随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad的面。本实施方式的倾斜面54b形成下游侧端面52中的径向外侧Dro的面。由此，该倾斜面54b存在于从气体通路面56至该气体通路面56与密封面57之间的距离的一半的位置，换言之，内侧护罩44的厚度的一半的位置Ph为止的范围内。而且，如前所述，本实施方式的倾斜面54b形成下游侧端面52b中的径向外侧Dro的面，因此与第二实施方式同样，从该倾斜面54b延长的假想延长线与下游侧槽侧面25不相交。而且，本实施方式的倾斜面54b从介质流变更面61的径向外侧Dro的端62相对于介质流变更面61而存在于170°的方向。
在本实施方式中，也与以上的各实施方式同样，从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L与从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf的关系如以下那样。
0.5×L≤Lf≤L
另外，在本实施方式中，也与第二实施方式同样，从介质流变更面61的径向外侧Dro的端62至内侧护罩44b的最短距离Ls与前述距离L的关系如以下那样。
Ls≤L
另外，本实施方式的变更面高度Hc、密封间隙Hg、翅片高度Hf、密封面高度Hp都与第一实施方式的对应尺寸相同。在本实施方式中，从槽底面23至倾斜面54的径向内侧Dri的端的径向Dr的距离即倾斜面高度Hs比变更面高度Hc高。
在本实施方式中，在环状槽22内，能够使在内侧护罩44b与下游侧槽侧面25之间向径向外侧流动的泄漏蒸汽Sl的一部分在径向Dr上接近腔室出口27的位置沿着倾斜面54b。由此，在本实施方式中，能够减小腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的流速分量中的径向Dr的流速分量。由此，在本实施方式中，与第一及第二实施方式相比，能够实现腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布的均匀化。
介质流变更面61的径向外侧Dro的端62的位置处的泄漏蒸汽Sl的流动方向成为相对于介质流变更面61的角度α为大致170°的方向。即，泄漏蒸汽Sl当与介质流变更面61接触时，向径向外侧Dro流动并稍稍向轴线上游侧Dau流动。需要说明的是，该170°是基于计算机的流动解析的结果得到的角度。在本实施方式中，如前所述，在从介质流变更面61的径向外侧Dro的端62相对于介质流变更面61为170°的方向存在倾斜面54b。因此，在本实施方式中，能够使沿着介质流变更面61大致向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的大多数朝向倾斜面54b。由此，通过倾斜面54b存在于从介质流变更面61的径向外侧Dro的端62相对于介质流变更面61为170°的方向，能够提高该倾斜面54b的效果。
此外，在本实施方式中，虽然从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf比距离L短，但是介质流变更面61的高度Hc比倾斜面高度Hs低，而且存在于比倾斜面54b靠径向内侧Dri处的平行面53b向比内侧护罩44b中的最靠轴线下游侧Dad的端58靠轴线上游侧Dau处逃散。因此，在本实施方式中，即使由于外壳10与转子20的热膨胀差而静叶42相对于转子20相对移动，也能够避免内侧护罩44的下游侧端面52b与介质流变更构件60的接触。
“第四实施方式”
关于本发明的轴流旋转机械的第四实施方式，参照图7进行说明。
本实施方式的轴流旋转机械也与以上的实施方式同样为蒸汽轮机。本实施方式的蒸汽轮机变更了第三实施方式的蒸汽轮机的介质流变更面61的位置，其他的结构与第三实施方式的蒸汽轮机的结构基本相同。
在本实施方式中，使从最下游密封翅片49d至介质流变更构件60a的介质流变更面61a的轴线方向Da的距离Lf比第三实施方式的该距离短，在轴线方向Da上，使介质流变更面61a位于倾斜面54b存在的区域内。需要说明的是，在本实施方式中，也是从最下游密封翅片49d至介质流变更面61a的轴线方向Da的距离Lf比从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L短。
这样，通过缩短从最下游密封翅片49d至介质流变更面61a的轴线方向Da的距离Lf，能够使沿介质流变更面61a向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的轴线方向Da的位置比以上的各实施方式位于轴线上游侧Dau。此外，在本实施方式中，能够将沿介质流变更面61a向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的大多数向倾斜面54b引导。因此，在本实施方式中，腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的与径向Dr的流动相关的流速分布比以上的各实施方式被均匀化，径向Dr的最大流速也减小。
但是，如果缩短从最下游密封翅片49d至介质流变更面61a的轴线方向Da的距离Lf，则在由于外壳与转子20的热膨胀差而静叶42相对于转子20进行了相对移动的情况下，内侧护罩44的下游侧端面52与介质流变更构件60a的接触的可能性升高。因此，变更面高度Hc设为密封面高度Hp以下，优选设为翅片高度Hf以下。
需要说明的是，本实施方式是第三实施方式的变形例，但是在第一及第二实施方式中，也与本实施方式同样，在轴线方向Da上，可以使介质流变更面61位于倾斜面存在的区域内。
另外，以上的各实施方式及以下说明的第五实施方式的变更面高度Hc也可以设为密封面高度Hp以下或翅片高度Hf以下。
“第五实施方式”
关于本发明的轴流旋转机械的第五实施方式，参照图8进行说明。
本实施方式的轴流旋转机械也与以上的实施方式同样为蒸汽轮机。本实施方式的蒸汽轮机也变更了第三实施方式的蒸汽轮机的介质流变更面61的位置，其他的结构与第三实施方式的蒸汽轮机的结构基本相同。
在以上的各实施方式中，从最下游密封翅片49d至介质流变更面61的轴线方向Da的距离Lf为从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L以下。另一方面，在本实施方式中，从最下游密封翅片49d至介质流变更构件60b的介质流变更面61b的轴线方向Da的距离Lf比从内侧护罩44中的最靠轴线下游侧Dad的端58至下游侧槽侧面25的轴线方向Da的距离L大。
然而，在本实施方式中，与第三实施方式同样，从介质流变更面61b的径向外侧Dro的端62b在相对于介质流变更面61b为170°的方向上存在倾斜面54b。因此，在本实施方式中，也是沿介质流变更面61b大致向径向外侧Dro流动的泄漏蒸汽Sl的至少一部分与倾斜面54接触，能够使该泄漏蒸汽Sl成为沿倾斜面54的流动。
由此，在本实施方式中，也与第三实施方式同样，能够得到倾斜面54的效果。
“介质流变更构件的变形例”
以上的各实施方式的介质流变更构件是呈板状并将其一部分埋入于转子轴21的构件。即，以上的各实施方式的介质流变更构件是与转子轴21独立的构件。
然而，在由转子轴原料加工转子轴21的过程中，可以由该转子轴原料一起加工转子轴21和介质流变更构件。即，如图9所示，介质流变更构件60c可以与转子轴21之间没有接合部分而与转子轴21为一体。而且，本变形例的介质流变更构件60c的截面呈块状，其径向内侧Dri的面63与下游侧槽侧面25直接相连。然而，与转子轴21一体的介质流变更构件60c没有截面为块状的必要性，也没有其径向内侧Dri的面与下游侧槽侧面25相连的必要性。因此，与转子轴21一体的介质流变更构件60c可以与以上的各实施方式的介质流变更构件60、60a、60b同样为板状。
如以上所述，介质流变更构件的介质流变更面的高度及轴线方向Da的位置至关重要，与转子轴21的连接关系、介质流变更构件的轴线方向Da的厚度等可以适当变更。
“倾斜面的变形例”
以上的各实施方式的倾斜面仅存在于内侧护罩的下游侧端面中的一部分。
然而，也可以如图10所示，内侧护罩44c的下游侧端面52c全部为倾斜面。
另外，如图11所示，内侧护罩44d的倾斜面54d的径向外侧Dro的端55可以不与内侧护罩44d的气体通路面56的轴线下游侧Dad的端58直接相连。
需要说明的是，倾斜面的径向内侧Dri的端的位置在轴线方向Da上，根据与最下游密封翅片49d的位置关系而有时受到限制。在该情况下，将图10与图11进行比较可知，使该端位于径向外侧Dro的情况下，倾斜面的倾斜方向接近轴线方向Da的朝向。当倾斜面54的倾斜方向接近轴线方向Da的朝向时，沿该倾斜面流动的泄漏蒸汽Sl的流速分量中的径向Dr的流速分量减小。由此，使该端的位置位于径向外侧Dro与使该端的位置位于径向内侧Dri的情况相比，能够减小腔室出口27处的泄漏蒸汽Sl的径向Dr的流速分量，能够抑制二次流Ss的生长。根据以上的情况，倾斜面的径向内侧Dri的端的位置优选处于从内侧护罩的气体通路面56朝向径向内侧Dri直至内侧护罩的径向Dr的厚度的一半的距离的位置Ph为止的范围内。
另外，倾斜面可以不为平面，可以为曲面。在该情况下，倾斜面优选为随着朝向径向外侧Dro而逐渐向轴线下游侧Dad位移的量增多的曲面。
“轴流旋转机械的变形例”
以上的各实施方式及以上的各变形例都以作为轴流旋转机械的一种的蒸汽轮机为例。然而，轴流旋转机械不限定为蒸汽轮机。例如，轴流旋转机械可以为燃气轮机。因此，以下，作为轴流旋转机械的变形例，关于轴流旋转机械为燃气轮机的情况，使用图12～图14进行说明。
如图12所示，本变形例的燃气轮机100具备对空气A进行压缩的压缩机170、在由压缩机170压缩后的空气中使燃料F燃烧而生成燃烧气体的燃烧器180、由燃烧气体来驱动的涡轮101、中间外壳105。
压缩机170具有：以轴线Ar为中心旋转的压缩机转子171；将压缩机转子171覆盖的压缩机外壳178；多个静叶列174。需要说明的是，在本变形例中，也是将轴线Ar延伸的方向称为轴线方向Da，将以该轴线Ar为中心的周向简称为周向Dc，将与轴线Ar垂直的方向称为径向Dr。在该径向Dr上将接近轴线Ar的一侧称为径向内侧Dri，将其相反侧称为径向外侧Dro。此外，将轴线方向Da的一侧称为轴线上游侧Dau，将另一侧称为轴线下游侧Dad。
压缩机转子171具有：以其轴线Ar为中心而沿轴线方向Da延伸的转子轴172；安装于该转子轴172的多个动叶列173。多个动叶列173沿轴线方向Da排列。各动叶列173都由沿周向Dc排列的多个动叶构成。在多个动叶列173的各轴线下游侧Dad配置有多个静叶列174中的任一静叶列174。各静叶列174设置在压缩机外壳178的内侧。各静叶列174都由沿周向Dc排列的多个静叶构成。转子轴172的径向外周侧Dro与压缩机外壳178的径向内周侧Dri之间，且轴线方向Da上配置有静叶列174及动叶列173的区域的环状的空间成为空气流动且被压缩的空气压缩流路179。
如图13所示，燃烧器180具有：将高温高压的燃烧气体G向涡轮101内传送的燃烧筒(或尾筒)181；将燃料F与由压缩机170压缩后的空气一起向该燃烧筒181内喷射的燃料喷射器182。在燃料喷射器182连接有燃料F流动的燃料管线185。在该燃料管线185设有燃料调节阀186。
如图12及图13所示，涡轮101配置于压缩机170的轴线下游侧Dad。该涡轮101具有：以轴线Ar为中心旋转的涡轮转子120；将涡轮转子120覆盖的涡轮外壳110；多个静叶列141。
如图12所示，压缩机转子171与涡轮转子120位于同一轴线Ar上而相互连结从而构成燃气轮机转子102。在该燃气轮机转子102连接例如发电机189的转子。中间外壳105配置在压缩机外壳178与涡轮外壳110之间。压缩机外壳178、中间外壳105、涡轮外壳110相互连结而构成燃气轮机外壳103。燃烧器180安装于中间外壳105。
如图12及图13所示，涡轮外壳110具有：将作为工作介质的燃烧气体G向内部引导的燃烧气体入口(介质入口)111；将燃烧气体G向外部排气的燃烧气体出口(介质出口)115。在燃烧气体入口111连接有燃烧器180的燃烧筒181。燃烧气体出口115相对于燃烧气体入口111而位于轴线下游侧Dad。
涡轮转子120具有：以轴线Ar为中心沿轴线方向Da延伸的转子轴121；安装于该转子轴121的多个动叶列131。多个动叶列131沿轴线方向Da排列，配置于涡轮外壳110的径向内侧Dri。各动叶列131都由沿周向Dc排列的多个动叶132构成。
多个静叶列141沿轴线方向Da排列。各静叶列141配置于多个动叶列131中的任一动叶列31的轴线上游侧Dau。各静叶列141都由沿周向Dc排列的多个静叶142构成。各静叶142都配置于涡轮外壳110的径向内侧Dri，并固定于该涡轮外壳110。
动叶132具有呈翼形且沿径向Dr延伸的翼体133。翼体133固定于转子轴121。
如图13及图14所示，静叶142具有：呈翼形并沿径向Dr延伸的翼体143；在翼体143的径向内侧Dri设置的内侧护罩144；在内侧护罩144的径向内侧Dri设置的多个密封翅片149。内侧护罩144具有：护罩主体145；在该护罩主体145的径向内侧Dri固定的密封环146。如前所述，该静叶142配置于涡轮外壳110的径向内侧Dri，固定于该涡轮外壳110。在密封环146的径向内侧Dri设有从该密封环146向径向内侧Dri延伸的多个密封翅片149。多个密封翅片149沿轴线方向Da排列。
在转子轴121中，在径向Dr上与静叶142的内侧护罩144相对的部分形成有环状槽122。该环状槽122向径向内侧Dri凹陷，以轴线Ar为中心呈环状。内侧护罩144及多个密封翅片149以与该环状槽122不接触的状态配置于该环状槽122内。该环状槽122的开口中的比内侧护罩144靠轴线上游侧Dau的部分成为腔室入口126。而且，该环状槽122的开口中的比内侧护罩144靠轴线下游侧Dad的部分成为腔室出口127。
环状槽122具有：朝向径向外侧Dro的槽底面123；从槽底面123的轴线上游侧Dau的端朝向径向外侧Dro扩展的上游侧槽侧面124；从槽底面123的轴线下游侧Dad的端朝向径向外侧Dro扩展的下游侧槽侧面125。上游侧槽侧面124与下游侧槽侧面125在轴线方向Da上相互相对。
本变形例的燃气轮机还具备介质流变更构件160。该介质流变更构件160呈板状，其一部分埋入于转子轴121，其余的部分从转子轴121向径向外侧Dro突出。该介质流变更构件160具有介质流变更面161。介质流变更面161朝向轴线上游侧Dau，且从槽底面123朝向径向外侧Dro扩展。该介质流变更面161位于比环状槽122的下游侧槽侧面125靠轴线上游侧Dau且比多个密封翅片149中的最靠轴线下游侧Dad的最下游密封翅片149d靠轴线下游侧Dad处。
内侧护罩144具有：朝向轴线上游侧Dau而与上游侧槽侧面124相对的上游侧端面151；朝向轴线下游侧Dad而与下游侧槽侧面125相对的下游侧端面152；朝向径向外侧Dro的气体通路面156；朝向径向内侧Dri的密封面157。上游侧端面151与下游侧端面152在轴线方向Da上为背对的关系。在气体通路面156上形成有翼体143。气体通路面156与密封面157在径向Dr上为背对的关系。下游侧端面152包括相对于下游侧槽侧面25倾斜的倾斜面154。倾斜面154是随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线下游侧Dad的面。该倾斜面154形成下游侧端面152中的径向内侧Dri的面。该倾斜面154遍及内侧护罩144的护罩主体145和该内侧护罩144的密封环146地形成。
多个动叶132的各翼体133、及多个静叶142的各翼体143存在的空间是以轴线Ar为中心呈环状的空间。该环状的空间形成作为工作介质的燃烧气体G流动的介质主流路118。该介质主流路118由静叶142的内侧护罩144的气体通路面156、涡轮外壳110的内周面中的在径向Dr上与该内侧护罩144相对的部分、转子轴121的外周面内且固定有动叶132的部分、涡轮外壳110的内周面中的在径向Dr上与该动叶132相对的部分来划定。
以上说明的本变形例的燃气轮机100的介质流变更构件160的配置、该介质流变更构件160的各种尺寸、内侧护罩144的倾斜面154的角度、位置等与先前说明的第一实施方式至第五实施方式、以及各变形例中的任一个同样。
这样，如果将先前说明的各实施方式及各变形例的结构适用于燃气轮机100，则与先前说明的蒸汽轮机的例子同样，在环状槽122内沿下游侧槽侧面125向径向外侧Dro流动的泄漏燃烧气体Gl的流量减少，而且该泄漏燃烧气体Gl的径向Dr的流速也减小。由此，在本变形例中，也与先前说明的蒸汽轮机的例子同样，能够抑制比在介质主流路118中向轴线下游侧Dad流动的主燃烧气体Gm与从环状槽122内向介质主流路118内流入的泄漏燃烧气体Gl的混合位置靠轴线下游侧Dad形成的二次流的生长，能够抑制二次流损失。
由此，在本变形例中，也如以上所述，能够抑制二次流损失，因此能够提高燃气轮机的效率。
产业上的可利用性
在本发明的一形态的轴流旋转机械中，能够抑制二次流损失而提高轴流旋转机械的效率。
符号说明
10：蒸汽轮机外壳(或外壳)
11：流入部
11i：蒸汽入口(介质入口)
12：主干部
13：外侧环状槽
14：密封翅片
15：排气部
15o：蒸汽出口(介质出口)
16u：上游侧轴封
16d：下游侧轴封
17u：上游侧轴承
17d：下游侧轴承
18：介质主流路
20：转子
21：转子轴
22：内侧环状槽(或简称为环状槽)
23：槽底面
24：上游侧槽侧面
25：下游侧槽侧面
26：腔室入口
27：腔室出口
31：动叶列
32：动叶
33：翼体
34：外侧护罩
35：气体通路面
41：静叶列
42：静叶
43：翼体
44、44a、44b、44c、44d：内侧护罩
45、45b：护罩主体
46、46a：密封环
49：密封翅片
49d：最下游密封翅片
51：上游侧端面
52、52a、52b、52c、52d：下游侧端面
53、53a、53b：平行面
54、54a、54b、54d：倾斜面
55：(倾斜面中的径向外侧的)端
56：气体通路面
57：密封面
58：(内侧护罩中的最靠轴线下游侧的)端
60、60a、60b、60c：介质流变更构件
61、61a、61b：介质流变更面
62、62b：(介质流变更面的径向外侧的)端
100：燃气轮机
101：涡轮
102：燃气轮机转子
103：燃气轮机外壳
105：中间外壳
110：涡轮外壳
111：燃烧气体入口(介质入口)
114：密封翅片
115：燃烧气体出口(介质出口)
118：介质主流路
120：涡轮转子
121：转子轴
122：环状槽
123：槽底面
124：上游侧槽侧面
125：下游侧槽侧面
126：腔室入口
127：腔室出口
131：动叶列
132：动叶
133：翼体
141：静叶列
142：静叶
143：翼体
144：内侧护罩
145：护罩主体
146：密封环
149：密封翅片
149d：最下游密封翅片
151：上游侧端面
152：下游侧端面
154：倾斜面
156：气体通路面
157：密封面
160：介质流变更构件
161：介质流变更面
189：发电机
170：压缩机
171：压缩机转子
172：转子轴
173：动叶列
174：静叶列
178：压缩机外壳
179：空气压缩流路
180：燃烧器
181：燃烧筒(或尾筒)
182：燃料喷射器
185：燃料管线
186：燃料调节阀
A：空气
F：燃料
G：燃烧气体
Gl：泄漏燃烧气体
Gm：主燃烧气体
Sm：主蒸汽
Sl：泄漏蒸汽
Ss：二次流
Da：轴线方向
Dau：轴线上游侧
Dad：轴线下游侧
Dc：周向
Dr：径向
Dri：径向内侧
Dro：径向外侧

Claims (16)

1.一种轴流旋转机械，其中，具备：
转子，以轴线为中心旋转；
外壳，覆盖所述转子的外周侧；
多个静叶，设置于所述外壳的内侧，并沿着相对于所述轴线的周向排列；及
介质流变更构件，具有沿着相对于所述轴线的径向延伸的介质流变更面，
所述外壳具有：将工作介质向内部引导的介质入口；位于比所述介质入口靠所述轴线延伸的轴线方向上的下游侧即轴线下游侧处的介质出口，
所述转子具有：以所述轴线为中心且在所述轴线延伸的轴线方向上长的转子轴；沿所述周向排列而固定于所述转子轴的多个动叶，
多个所述静叶及多个所述动叶都在所述轴线方向上配置于所述介质入口与所述介质出口之间，多个所述动叶配置于比多个所述静叶靠所述轴线下游侧处，
多个所述静叶都具有：沿所述径向延伸而形成翼形的翼体；在所述翼体的相对于所述轴线的径向内侧设置的内侧护罩；在所述内侧护罩的所述径向内侧设置的一个以上的密封翅片，
在所述转子轴形成有环状槽，该环状槽朝向所述径向内侧凹陷，以所述轴线为中心形成环状，所述内侧护罩及一个以上的所述密封翅片非接触地进入该环状槽，
所述环状槽具有：朝向相对于所述轴线的径向外侧的槽底面；从所述槽底面的所述轴线下游侧的端朝向所述径向外侧扩展的下游侧槽侧面，
所述介质流变更面在所述轴线方向上朝向与所述轴线下游侧相反一侧的轴线上游侧，且从所述槽底面朝向所述径向外侧扩展，
从所述内侧护罩中的最靠所述轴线下游侧的端至所述下游侧槽侧面为止的所述轴线方向的距离为距离L，
所述介质流变更面配置于比所述下游侧槽侧面靠所述轴线上游侧处，
从一个以上的所述密封翅片中的最靠所述轴线下游侧的最下游密封翅片至所述介质流变更面为止的所述轴线方向的距离Lf在所述轴线下游侧为所述距离L以下。
2.根据权利要求1所述的轴流旋转机械，其中，
所述内侧护罩具有朝向所述轴线下游侧而与所述下游侧槽侧面相对的下游侧端面，
所述下游侧端面包括随着朝向所述径向外侧而逐渐朝向所述轴线下游侧的倾斜面。
3.根据权利要求2所述的轴流旋转机械，其中，
从所述介质流变更面的所述径向外侧的端在相对于所述介质流变更面为170°的方向上存在所述倾斜面。
4.一种轴流旋转机械，具备：
转子，以轴线为中心旋转；
外壳，覆盖所述转子的外周侧；
多个静叶，设置于所述外壳的内侧，并沿着相对于所述轴线的周向排列；及
介质流变更构件，具有沿着相对于所述轴线的径向延伸的介质流变更面，
所述外壳具有：将工作介质向内部引导的介质入口；位于比所述介质入口靠所述轴线延伸的轴线方向上的下游侧即轴线下游侧处的介质出口，
所述转子具有：以所述轴线为中心且在所述轴线延伸的轴线方向上长的转子轴；沿所述周向排列而固定于所述转子轴的多个动叶，
多个所述静叶及多个所述动叶都在所述轴线方向上配置于所述介质入口与所述介质出口之间，多个所述动叶配置于比多个所述静叶靠所述轴线下游侧处，
多个所述静叶都具有：沿所述径向延伸而形成翼形的翼体；在所述翼体的相对于所述轴线的径向内侧设置的内侧护罩；在所述内侧护罩的所述径向内侧设置的一个以上的密封翅片，
在所述转子轴形成有环状槽，该环状槽朝向所述径向内侧凹陷，以所述轴线为中心形成环状，所述内侧护罩及一个以上的所述密封翅片非接触地进入该环状槽，
所述环状槽具有：朝向相对于所述轴线的径向外侧的槽底面；从所述槽底面的所述轴线下游侧的端朝向所述径向外侧扩展的下游侧槽侧面，
所述介质流变更面在所述轴线方向上朝向与所述轴线下游侧相反一侧的轴线上游侧，且从所述槽底面朝向所述径向外侧扩展，
所述内侧护罩具有朝向所述轴线下游侧而与所述下游侧槽侧面相对的下游侧端面，
所述下游侧端面包括随着朝向所述径向外侧而逐渐朝向所述轴线下游侧的倾斜面，
所述介质流变更面位于比所述下游侧槽侧面靠所述轴线上游侧且比一个以上的所述密封翅片中的最靠所述轴线下游侧的最下游密封翅片靠所述轴线下游侧处，
从所述介质流变更面的所述径向外侧的端在相对于所述介质流变更面为170°的方向上存在所述倾斜面。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述内侧护罩具有：在所述径向外侧设有所述翼体的护罩主体；固定于所述护罩主体的所述径向内侧且在径向内侧设有一个以上的所述密封翅片的密封环，
所述密封环具有所述倾斜面。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述内侧护罩具有朝向所述径向外侧并形成有所述翼体的气体通路面，
所述倾斜面至少存在于从所述内侧护罩的所述气体通路面朝向所述径向内侧直至所述内侧护罩的所述径向的厚度的一半的距离的位置为止的范围内。
7.根据权利要求6所述的轴流旋转机械，其中，
所述倾斜面的所述径向内侧的端位于从所述内侧护罩的所述气体通路面朝向所述径向内侧直至所述内侧护罩的所述径向的厚度的一半的距离的位置为止的范围内。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述介质流变更面在所述轴线方向上位于所述倾斜面存在的区域内。
9.根据权利要求2～8中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
从所述槽底面至所述介质流变更面的所述径向外侧的端为止的所述径向的距离即变更面高度比从所述槽底面至所述倾斜面的所述径向内侧的端为止的所述径向的距离即倾斜面高度低。
10.根据权利要求2～9中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
从所述倾斜面朝向所述径向外侧并朝向所述轴线下游侧的假想延长线与所述下游侧槽侧面不相交。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
从所述介质流变更面的所述径向外侧的端至所述内侧护罩为止的最短距离为所述距离L以下。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述距离Lf为所述距离L的0.5倍以上的距离。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
从所述槽底面至所述介质流变更面的所述径向外侧的端为止的所述径向的距离即变更面高度为从所述槽底面至所述内侧护罩的所述径向内侧的端为止的径向的距离即密封面高度以下。
14.根据权利要求1～12中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
从所述槽底面至所述介质流变更面的所述径向外侧的端为止的所述径向的距离即变更面高度为一个以上的所述密封翅片的所述径向的长度即翅片高度以下。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述外壳为蒸汽轮机外壳，
所述蒸汽轮机外壳具有：将作为所述工作介质的蒸汽向内部引导的作为所述介质入口的蒸汽入口；作为所述介质出口的蒸汽出口。
16.根据权利要求1～14中任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述外壳为燃气轮机外壳，
所述燃气轮机外壳具有：将作为所述工作介质的燃烧气体向内部引导的作为所述介质入口的燃烧气体入口；作为所述介质出口的燃烧气体出口。
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