CN111417767A - 排气室及蒸汽涡轮 - Google Patents

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Abstract

排气室(Ec)具备内侧壳体(21)、外侧壳体(30)及扩压器(26)。内侧壳体(21)从径向外侧包围转子，且在与转子之间形成供流体沿轴线方向(Da)流动的第一空间(21s)。扩压器(26)具备轴承内圈(29)，该轴承内圈(29)呈以与形成第一空间(21s)的转子轴的外周面连续的方式延伸至轴线下游侧(Dad)的筒状，且随着朝向轴线下游侧(Dad)而逐渐扩径。轴承内圈(29)的轴线下游侧(Dad)的端缘(29a)呈与轴线(Ar)正交的方向上的第二侧(Dan)的第二内圈端部(29ab)与轴线(Ar)之间的距离(R2an)大于第一侧(Dex)的第一内圈端部(29aa)与轴线(Ar)之间的距离(R2ex)的椭圆形。

Description

排气室及蒸汽涡轮
技术领域
本发明涉及一种排气室及蒸汽涡轮。
本申请主张关于2017年12月28日于日本申请的日本专利申请2017-253815号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
在涡轮、压缩机等旋转机械中，通常在最终段转动叶片的下游侧具备用于恢复工作流体的压力的扩压器。在这种扩压器中，例如由于布局的原因等，将沿着转子轴的轴线排放的工作流体形成为朝向以转子轴为中心的径向外侧变更方向。这种扩压器有时因变更排气的方向而排气损失增加。
在专利文献1、专利文献2中提出了一种技术，该技术中，为了减少从蒸汽涡轮的最终段转动叶片至冷凝器的排气损失，在外机室的排气侧和非排气侧不对称地形成扩压器的轴承内圈形状。
在专利文献3中提出了一种在外机室的排气侧和非排气侧不对称地形成扩压器的导流板的技术。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-083801号公报
专利文献2：日本特开2004-150357号公报
专利文献3：日本特开平11-200814号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，即使如专利文献1至专利文献3那样减少排气损失，也有可能在非排气侧的轴承内圈附近发生回流、或者在排气侧的导流板发生剥离而发生压力损失。
本发明是鉴于上述情况而完成的，且提供一种能够减少压力损失而提高性能的排气室及蒸汽涡轮。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，采用以下结构。
根据本发明的第一方式，排气室具备内侧壳体、外侧壳体及扩压器。内侧壳体从以转子轴的轴线为中心的径向外侧包围转子，且在与所述转子之间形成供流体沿所述轴线延伸的方向流动的第一空间。外侧壳体包围所述转子及所述内侧壳体，并且在与所述内侧壳体之间形成排气流过所述第一空间的流体的第二空间，在与所述轴线正交的方向的第一侧具有出口。扩压器配置于所述内侧壳体的下游侧并形成与所述第一空间连通的扩压器空间，随着朝向所述下游侧而朝向径向外侧，使所述第一空间和所述第二空间连通。扩压器具备轴承内圈，所述轴承内圈呈以与形成所述第一空间的所述转子轴的外周面连续的方式延伸至轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径。轴承内圈的所述下游侧的端缘呈与所述轴线正交的方向上的与所述第一侧相反的一侧的第二侧的第二内圈端部与所述轴线之间的距离大于第一侧的第一内圈端部与所述轴线之间的距离的椭圆形。
该第一方式中的轴承内圈的下游侧的端缘中，与轴线正交的方向上的与第一侧相反的一侧的第二侧的第二内圈端部与轴线之间的距离大于第一侧的第一内圈端部与轴线之间的距离。由此，例如，在第一内圈端部和第二内圈端部在轴线方向上配置于同一位置、或者第二内圈端部配置于比第一内圈端部更靠轴线方向上的上游侧处的情况下，与第一侧相比，轴承内圈相对于轴线的角度在第二侧上较大。因此，在第二侧的扩压器空间中能够将轴承内圈形成为沿着流体的流动。另一方面，在第二内圈端部位于比第一内圈端部更靠轴线方向上的下游侧处的情况下，能够延长第二侧的扩压器空间的长度。因此，能够消除发生回流的区域。因此，能够减少压力损失而提高性能。
根据本发明的第二方式，第一方式所涉及的扩压器可以具备导流板，所述导流板呈从所述内侧壳体的下游侧的端缘延伸至所述轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，所述导流板可以具备：第一导向部，形成于比所述轴线更靠第一侧处；及第二导向部，形成于比所述轴线更靠第二侧处。在包含所述轴线的截面观察时，所述第二导向部的位于最靠第二侧处的第二侧导向端部与所述轴线的径向上的距离可以大于在轴线方向与所述第二侧导向端部在同一位置上的所述第一导向部与所述轴线的径向上的距离。所述第二侧导向端部中的切线与所述轴线形成的角度可以大于在轴线方向上与所述第二侧导向端部在同一位置上的所述第一导向部的切线与所述轴线形成的角度。
通过如此构成，能够抑制扩压器空间的第二侧的流路截面面积小于第一侧的流路截面面积。因此，能够在扩压器的出口扩大有效的流路面积作为扩压器空间，而提高扩压器的压力恢复性能。
根据本发明的第三方式，第一方式所涉及的扩压器可以具备导流板，所述导流板呈从所述内侧壳体的下游侧的端缘延伸至所述轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，所述导流板可以具备：第一导向部，形成于比所述轴线更靠第一侧处；及第二导向部，形成于比所述轴线更靠第二侧处。在包含轴线的截面观察时，所述第二导向部的切线与所述轴线形成的角度可以大于在所述轴线方向上与所述第二导向部的切线在同一位置上的所述第一导向部的切线与所述轴线形成的角度。
通过如此构成，能够抑制扩压器空间的第二侧的流路截面面积小于第一侧的流路截面面积。因此，能够在扩压器的出口扩大有效的流路面积作为扩压器空间，而提高扩压器的压力恢复性能。
根据本发明的第四方式，第二或第三方式所涉及的第一侧的第一内圈端部可以位于比所述第二侧的第二内圈端部更靠所述轴线方向的下游侧处。
在第一侧的扩压器空间中，从内侧壳体的内侧的第一空间排放的流体的流动朝向轴线方向，因此不容易在轴承内圈侧发生剥离。因此，通过使第一侧的第一内圈端部位于比第二侧的第二内圈端部更靠轴线方向的下游侧处，能够扩大有效的流路截面面积作为第一侧的扩压器空间。
根据本发明的第五方式，第一方式所涉及的扩压器可以具备导流板，所述导流板呈从所述内侧壳体的下游侧的端缘延伸至所述轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，所述导流板可以具备：第一导向部，形成于比所述轴线更靠第一侧处；及第二导向部，形成于比所述轴线更靠第二侧处。所述第二内圈端部可以配置于比所述第一内圈端部更靠轴线方向的下游侧处。而且，第一方式所涉及的第二导向部的轴线方向的长度可以比所述第一导向部的轴线方向的长度长。
通过如此构成，能够分别延长第二侧的轴承内圈的长度和导流板的长度，因此能够延长第二侧的扩压器空间的长度。因此，能够抑制在轴承内圈侧发生回流，而提高扩压器的压力恢复性能。
根据本发明的第六方式，第一方式所涉及的轴承内圈中自所述轴线的距离最大的端部可以配置于比以所述轴线为中心的周向上的最靠第二侧的位置更靠所述转子轴的旋转方向上的前方移位的位置上。
通过如此构成，例如，在包含回转成分的流动从转子的最终段转动叶片流入扩压器中的情况下，能够将轴承内圈中自轴线的距离最大的端部配置于最容易产生回流区域的位置上。因此，能够有效地减少扩压器中的压力损失。
根据本发明的第七方式，蒸汽涡轮具备第一至第六方式中任一个方式所涉及的排气室。
通过如此构成，能够提高蒸汽涡轮的效率。
发明效果
根据上述排气室及蒸汽涡轮，能够减少压力损失而提高性能。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的蒸汽涡轮的概略结构的图。
图2是本发明的第一实施方式中的排气室的放大图。
图3是表示本发明的第一实施方式中的从轴线方向观察的轴承内圈和导流板的外形的图。
图4是本发明的第二实施方式中的相当于图2的图。
图5是本发明的第二实施方式中的相当于图3的图。
图6是本发明的第二实施方式的第一变形例中的相当于图2的图。
图7是本发明的第二实施方式的第一变形例中的相当于图3的图。
图8是本发明的第二实施方式的第二变形例中的相当于图2的图。
图9是本发明的第二实施方式的第二变形例中的相当于图3的图。
图10是本发明的第三实施方式中的相当于图2的图。
图11是本发明的第三实施方式中的相当于图3的图。
图12是本发明的第四实施方式中的相当于图2的图。
图13是本发明的第四实施方式中的相当于图3的图。
具体实施方式
接着，根据附图，对本发明的实施方式中的排气室及蒸汽涡轮进行说明。
“第1实施方式”
图1是表示本发明的第一实施方式中的蒸汽涡轮的概略结构的图。
如图1所示，该第一实施方式的蒸汽涡轮ST为双向排气型蒸汽涡轮。该蒸汽涡轮ST具备第一蒸汽涡轮部10a和第二蒸汽涡轮部10b。第一蒸汽涡轮部10a及第二蒸汽涡轮部10b均具备：涡轮转子(转子)11，以轴线Ar为中心进行旋转；壳体20，覆盖涡轮转子11；多个固定叶片排17，固定于壳体20；及蒸汽流入管19。在以下说明中，将以轴线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。而且，将径向Dr上的轴线Ar侧称为径向内侧Dri，且将与其相反的一侧称为径向外侧Dro。
第一蒸汽涡轮部10a和第二蒸汽涡轮部10b共享蒸汽流入管19。除了该蒸汽流入管19以外，第一蒸汽涡轮部10a以该蒸汽流入管19为基准配置于轴线方向Da的一方侧。除了该蒸汽流入管19以外，第二蒸汽涡轮部10b以该蒸汽流入管19为基准配置于轴线方向Da的另一方侧。在此，第一蒸汽涡轮部10a的结构与第二蒸汽涡轮部10b的结构基本上相同。因此，在以下说明中，主要对第一蒸汽涡轮部10a进行说明，并省略第二蒸汽涡轮部10b的说明。在第一蒸汽涡轮部10a中，将轴线方向Da的蒸汽流入管19侧称为轴线上游侧Dau，且将与其相反的一侧称为轴线下游侧Dad。
涡轮转子11具有：转子轴12，以轴线Ar为中心沿着轴线方向Da延伸；及多个转动叶片排13，安装于该转子轴12。涡轮转子11被轴承18支承为能够以轴线Ar为中心进行旋转。多个转动叶片排13沿着轴线方向Da排列。多个转动叶片排13均由沿着周向Dc排列的多个转动叶片构成。第一蒸汽涡轮部10a的涡轮转子11和第二蒸汽涡轮部10b的涡轮转子11位于同一轴线Ar上而相互连结，并以轴线Ar为中心一体旋转。
壳体20具有内侧壳体21和排气壳体25。
在内侧壳体21与转子轴12之间形成呈以轴线Ar为中心的环状的第一空间21s。从蒸汽流入管19流入的蒸汽(流体)在轴线方向Da上(更具体而言，朝向轴线下游侧Dad)流过该第一空间21s。涡轮转子11的多个转动叶片排13配置于该第一空间21s内。多个固定叶片排17沿着轴线方向Da排列且配置于该第一空间21s内。多个固定叶片排17的每一个配置于多个转动叶片排13中的任一个转动叶片排13的轴线上游侧Dau。多个固定叶片排17固定于内侧壳体21。
排气壳体25具有扩压器26和外侧壳体30。
外侧壳体30包围涡轮转子11及内侧壳体21，并且在与内侧壳体21之间形成排放流过第一空间21s的蒸汽的第二空间30s。该第二空间30s与扩压器26连通，且在扩压器26的外周侧沿着周向Dc扩展。该外侧壳体30将从扩压器空间26s流入第二空间30s的蒸汽引导至排气口31。
外侧壳体30在与轴线Ar正交的方向的第一侧(图1中为下侧)具有排气口(出口)31。在该实施方式中例示的外侧壳体30向铅垂下方向开口。该实施方式的蒸汽涡轮ST为所谓的下排气型凝水式蒸汽涡轮，使蒸汽还原为水的冷凝器(未图示)与排气口31连接。该实施方式中的外侧壳体30分别具备下游侧端板32、上游侧端板34及侧周板36。
下游侧端板32从轴承内圈29的径向外侧Dro的边缘扩展到径向外侧Dro，划定第二空间30s的轴线下游侧Dad的边缘。
上游侧端板34配置于比扩压器26更靠轴线上游侧Dau处。该上游侧端板34从内侧壳体21的外周面21o扩展到径向外侧Dro，划定第二空间30s的轴线上游侧Dau的边缘。
侧周板36与下游侧端板32及上游侧端板34连接，并在轴线方向Da上扩展且以轴线Ar为中心在周向Dc上扩展，划定第二空间30s的径向外侧Dro的边缘。
扩压器26配置于内侧壳体21的轴线下游侧Dad，并使第一空间21s和第二空间30s连通。该扩压器26形成随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧的环状的扩压器空间26s。从涡轮转子11的最终转动叶片排13a朝向轴线下游侧Dad流出的蒸汽流入扩压器空间26s内。在此，最终转动叶片排13a是指第一蒸汽涡轮部10a所具备的多个转动叶片排13中配置于最靠轴线下游侧Dad处的转动叶片排13。
扩压器26具有：导流板(或者，还称为蒸汽导向器、外侧扩压器)27，划定扩压器空间26s的径向外侧Dro的边缘；及轴承内圈(或者，还称为内侧扩压器)29，划定扩压器空间26s的径向内侧Dri的边缘。
轴承内圈29形成为以与形成第一空间21s的转子轴12的外周面12a连续的方式延伸至轴线下游侧Dad的筒状。轴承内圈29中，与轴线Ar垂直的截面呈环状，且随着朝向轴线下游侧Dad而朝向径向外侧Dro逐渐扩径。轴承内圈29的端缘29a与外侧壳体30的下游侧端板32连接。
导流板27呈从内侧壳体21的轴线下游侧Dad的端缘朝向轴线下游侧Dad延伸的筒状。导流板27中，与轴线Ar垂直的截面呈环状，且随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐扩径。该实施方式中的导流板27与内侧壳体21连接。
本发明中的排气室Ec由内侧壳体21、外侧壳体30及扩压器26构成。
图2是本发明的第一实施方式中的排气室的放大图。图3是表示本发明的第一实施方式中的从轴线方向观察的轴承内圈和导流板的外形的图。
在此，如图2所示，排气口31仅配置于与轴线Ar正交的方向中的一方侧(第一侧)，由此排气室Ec在周向Dc上成为不对称形状，在周向上产生压力分布。并且，如图2所示，在与配置有排气口31的侧相反的一侧(第二侧)，从第一空间21s排放的蒸汽的流动朝向径向外侧Dro且流量分布(图2中，在扩压器26内部由双点划线及箭头表示)偏置于导流板27侧。在以下说明中，将相较于轴线Ar与形成有排气口31的轴线Ar正交的方向的第一侧称为排气侧Dex，且将夹着轴线Ar而与该排气口31相反的一侧称为非排气侧Dan(第二实施方式以后也相同)。
该第一实施方式中的导流板27中，基于包含轴线Ar的虚拟平面的截面(以下，称为包含轴线Ar的截面)的形状形成为朝轴线Ar侧凸出的曲面状。
而且，该第一实施方式中，导流板27的包含轴线Ar的截面中的导流板27的表面长度形成为排气侧Dex比非排气侧Dan长。由此，端缘27a中的切线(图2中，由划线表示)与轴线Ar形成的角度在排气侧Dex大致成为90度，相对于此，在非排气侧Dan成为比排气侧Dex小的角度。
轴线方向Da上的排气侧Dex的端缘27a的位置配置于比非排气侧Dan的端缘27a的位置更靠轴线下游侧Dad处。并且，导流板27的端缘27a中位于最靠排气侧Dex处的排气侧导向端部27aa与轴线Ar之间的距离R1ex比位于最靠非排气侧Dan处的非排气侧导向端部27ab与轴线Ar之间的距离R1an长。
如图3所示，该第一实施方式中的导流板27的端缘27a相较于轴线Ar在非排气侧Dan的一半处形成为半圆形，相较于轴线Ar在排气侧Dex的一半处，非排气侧Dan的一半的半圆的半径(图3中，由双点划线表示的位置)相比在排气侧Dex较长。即，从轴线方向Da观察时，导流板27的端缘27a从非排气侧Dan朝向排气侧ex成为长的椭圆形。另外，对从轴线方向Da观察时，导流板27的端缘27a形成为椭圆形，在排气侧Dex和非排气侧Dan不对称地形成的情况进行了说明。但是，从轴线方向Da观察时，导流板27的端缘27a可以形成为圆形。并且，导流板27可以在排气侧Dex和非排气侧Dan对称地形成。
如图2所示，在包含轴线Ar的截面中，轴承内圈29形成为朝轴线Ar侧凸出的曲面状。该轴承内圈29的端缘29a的轴线方向Da的位置在整个周向Dc上成为同一位置。从轴线方向Da观察时，轴承内圈29的轴线下游侧Dad的端缘29a呈与轴线Ar正交的方向(即，以轴线Ar为中心的直径方向)上的、非排气侧Dan的第二内圈端部29ab与轴线Ar之间的距离R2an大于排气侧Dex的第一内圈端部29aa与轴线Ar之间的距离R2ex的椭圆形。
在轴线方向Da的同一位置上，关于轴承内圈29的轴线上游侧Dau的端缘29b附近的切线(图2中，由划线表示)与轴线Ar的角度，非排气侧Dan大于排气侧Dex。具体而言，轴线上游侧Dau的端缘29b中排气侧Dex的端部29ba中的切线与轴线Ar的角度θe成为θe≥0。并且，轴线上游侧Dau的端缘29b中非排气侧Dan的端部29bb中的切线与轴线Ar的角度θa成为θa＞θe≥0。另外，以下，切线与轴线Ar的角度简称为切线的角度。
关于轴承内圈29的端缘29a中的切线(图2中，由划线表示)的角度，非排气侧Dan的第二内圈端部29ab中的切线的角度θoa大于排气侧Dex的第一内圈端部29aa中的切线的角度θoe(θoa＞θoe)。图2中，角度θoa、θoe分别示为相对于与轴线Ar平行的虚拟线(图2中，由划线表示)的角度(第二实施方式以后也相同)。
在此，在图2的非排气侧Dan(图2中为上侧)，比轴承内圈29更靠轴线下游侧Dad处所示的双点划线表示在以轴线Ar为中心的周向Dc的整周上采用了排气侧Dex上的轴承内圈29的形状的情况(比较例)。即，在上述的第一实施方式中，非排气侧Dan上的轴承内圈29的位置与比较例相比向轴线上游侧Dau移动。
根据上述的第一实施方式，轴承内圈的轴线下游侧Dad的端缘29a中，非排气侧Dan的第二内圈端部29ab与轴线Ar之间的距离R2an大于排气侧Dex的第一内圈端部29aa与轴线Ar之间的距离R2ex。由此，例如，在第一内圈端部29aa和第二内圈端部29ab在轴线方向Da上配置于同一位置上的情况下，关于轴承内圈29的切线与轴线Ar的角度，非排气侧Dan的切线的角度θa大于排气侧Dex的切线的角度θe。因此，在非排气侧Dan侧的扩压器空间26s中能够将轴承内圈29形成为沿着蒸汽的流动。因此，能够消除在非排气侧Dan发生回流的区域。其结果，能够减少扩压器26中的压力损失来提高性能。
“第二实施方式”
接着，根据附图，对本发明的第二实施方式进行说明。该第二实施方式的非排气侧Dan上的导流板的形状及排气侧Dex上的导流板的形状与上述的第一实施方式不同。因此，对于与上述的第一实施方式相同的部分标注相同符号进行说明，并且省略重复说明。
图4是本发明的第二实施方式中的相当于图2的图。图5是本发明的第二实施方式的第一变形例中的相当于图3的图。
如图4、图5所示，与上述的第一实施方式同样地，该第二实施方式中的第一蒸汽涡轮部210a的壳体220具有内侧壳体21和排气壳体225。排气壳体225具有扩压器226和外侧壳体30。
扩压器226配置于内侧壳体21的轴线下游侧Dad，并使第一空间21s和第二空间30s连通。该扩压器226形成随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧的环状的扩压器空间226s。从涡轮转子11的最终转动叶片排13a朝向轴线下游侧Dad流出的蒸汽流入扩压器空间226s内。
扩压器226具有：导流板227，划定扩压器空间226s的径向外侧Dro的边缘；及轴承内圈29，划定扩压器空间226s的径向内侧Dri的边缘。另外，关于轴承内圈29，为与第一实施方式相同的结构，因此省略详细说明。
导流板227呈从内侧壳体21的轴线下游侧Dad的端缘朝向轴线下游侧Dad延伸的筒状。导流板227中，与轴线Ar垂直的截面呈环状，且随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐扩径。该第二实施方式中的导流板227与内侧壳体21连接。在此，为了容易连接(或组装)导流板227和内侧壳体21，有时在导流板227与内侧壳体21之间，存在与导流板227一体形成的、沿着轴线方向Da延伸的圆筒状的部分。该圆筒状的部分不作为扩压器226而发挥作用，因此不包含在导流板227中(各实施方式及各变形例也相同)。
与第一实施方式同样地，该第二实施方式中的导流板227中，包含轴线Ar的截面形状形成为朝轴线Ar侧凸出的曲面状。而且，该第二实施方式中，导流板27的包含轴线Ar的截面中的导流板27的表面长度形成为排气侧Dex比非排气侧Dan长。由此，端缘227a中的切线(图4中，由划线表示)的角度在排气侧Dex大致成为90度，相对于此，在非排气侧Dan成为比排气侧Dex小的角度(θsa)。
导流板227相较于轴线Ar在排气侧Dex具备第一导向部227A，且相较于轴线Ar在非排气侧Dan具备第二导向部227B。这些第一导向部227A和第二导向部227B呈不对称形状。
轴线方向Da上的排气侧Dex的端缘227a的位置配置于比非排气侧Dan的端缘227a的位置更靠轴线下游侧Dad处。并且，导流板27的端缘227a中位于最靠排气侧Dex处的排气侧导向端部227aa与轴线Ar的距离R1ex大于位于最靠非排气侧Dan处的非排气侧导向端部227ab与轴线Ar的径向Dr上的距离Rfa(＝R1an)。
如图5所示，该第二实施方式中的导流板227的端缘227a形成为与轴线Ar与端缘227a之间最短的距离相比在非排气侧Dan长且在排气侧Dex也长的椭圆形。第一导向部227A中的椭圆的长径方向的长度R1ex形成为比第二导向部227B的椭圆的长径方向的长度R1an长。
位于最靠非排气侧Dan处的非排气侧导向端部227ab与轴线Ar的径向Dr上的距离Rfa(＝R1an)大于在轴线方向Da上和非排气侧导向端部227ab在同一位置上的第一导向部227A与轴线Ar的径向Dr上的距离Rfe(Rfa＞Rfe)。并且，在轴线方向Da上和非排气侧导向端部227ab在同一位置上的第一导向部227A中的切线的角度θse小于非排气侧导向端部227ab中的切线的角度θsa(θse<θsa)。换句话说，非排气侧导向端部227ab中的切线的角度θsa大于在轴线方向Da上和非排气侧导向端部227ab在同一位置上的第一导向部227A中的切线的角度θse。
在此，图4中，由双点划线表示在非排气侧Dan以与第一实施方式的导流板27相同的角度形成第二导向部227B的情况的比较例。即，如上所述，通过形成第二导向部227B，第二导向部227B的轴线方向Da的尺寸比第一导向部227A的轴线方向Da的尺寸短。而且，与比较例相比，能够将第二导向部227B的非排气侧导向端部227ab的位置配置于轴线上游侧Dau且径向外侧Dro。另外，图4中在第一导向部227A的轴线上游侧Dau由双点划线表示的是上述的第一实施方式中的导流板27的配置。
如此，关于轴线方向Da的同一位置上的切线的角度，第一导向部227A的切线的角度小于第一导向部227A与第二导向部227B的边界位置K(参考图5)上的导流板227的切线的角度(未图示)。
因此，根据该第二实施方式，与第二导向部227B相比，第一导向部227A延伸至轴线下游侧Dad，并且沿着蒸汽的流动，因此在排气侧Dex的扩压器空间226s中，能够抑制在第一导向部227A侧发生剥离。
(第二实施方式的第一变形例)
接着，根据附图，对本发明的第二实施方式的第一变形例进行说明。对于与上述的第二实施方式相同的部分标注相同符号进行说明，并且省略重复说明。
图6是本发明的第二实施方式的第一变形例中的相当于图2的图。图7是本发明的第二实施方式的第一变形例中的相当于图3的图。
如图6、图7所示，与上述的第二实施方式同样地，该第二实施方式的第一变形例中的第一蒸汽涡轮部210a的壳体220X具有内侧壳体21和排气壳体225。排气壳体225具有扩压器226和外侧壳体30。
扩压器226配置于内侧壳体21的轴线下游侧Dad，并使第一空间21s和第二空间30s连通。该扩压器226形成随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧的环状的扩压器空间226s。从涡轮转子11的最终转动叶片排13a朝向轴线下游侧Dad流出的蒸汽流入扩压器空间226s内。
扩压器226具有：导流板227，划定扩压器空间226s的径向外侧Dro的边缘；及轴承内圈29，划定扩压器空间226s的径向内侧Dri的边缘。
导流板227呈从内侧壳体21的轴线下游侧Dad的端缘朝向轴线下游侧Dad延伸的筒状。导流板227中，与轴线Ar垂直的截面呈环状，且随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐扩径。该第二实施方式中的导流板227与内侧壳体21连接。
与第一实施方式、第二实施方式同样地，该第二实施方式的第一变形例中的导流板227中，包含轴线Ar的截面形状形成为朝轴线Ar侧凸出的曲面状。而且，该第二实施方式中，导流板27的包含轴线Ar的截面中的导流板27的表面长度形成为排气侧Dex比非排气侧Dan长。由此，端缘227a中的切线(图6中，由划线表示)的角度在排气侧Dex大致成为90度，相对于此，在非排气侧Dan成为比排气侧Dex小的角度。
导流板227相较于轴线Ar在排气侧Dex具备第一导向部227AX，且相较于轴线Ar在非排气侧Dan具备第二导向部227B。这些第一导向部227AX和第二导向部227B呈不对称形状。
轴线方向Da上的排气侧Dex的端缘227a的位置配置于比非排气侧Dan的端缘227a的位置更靠轴线下游侧Dad处。并且，导流板227的端缘227a中位于最靠排气侧Dex处的排气侧导向端部227aa与轴线Ar的距离R1ex大于位于最靠非排气侧Dan处的非排气侧导向端部227ab与轴线Ar的径向Dr上的距离R1an。
如图7所示，该第二实施方式中的导流板227的端缘227a形成为与轴线Ar与端缘227a之间最短的距离相比在非排气侧Dan长且在排气侧Dex也长的椭圆形。第一导向部227AX中的椭圆的长径方向的长度Roe形成为比第二导向部227B的椭圆的长径方向的长度Roa长。
如图6所示，在包含轴线Ar的截面中，关于轴线方向Da的同一位置上的导流板227的切线(图6中，由划线表示)的角度，非排气侧Dan大于排气侧Dex。具体而言，在轴线方向Da的同一位置上，第一导向部227AX的切线的角度θfe为0度以上且小于第二导向部227B的切线的角度θfa(θfa＞θfe≥0)。在此，图6中，由双点划线表示在非排气侧Dan以与第一导向部227AX相同的角度θfe形成第二导向部227B的情况的比较例。即，如上所述，通过形成第二导向部227B，第二导向部227B的轴线方向Da的尺寸比第一导向部227AX的轴线方向Da的尺寸短。而且，与设为角度θfe的比较例相比，能够将第二导向部227B的非排气侧导向端部227ab的位置配置于轴线上游侧Dau且径向外侧Dro。
另外，关于轴承内圈29，为与第一实施方式、第二实施方式相同的结构，因此省略详细说明。
因此，根据上述的第二实施方式的第一变形例，能够抑制扩压器空间226s的非排气侧Dan的流路截面面积小于排气侧Dex的流路截面面积。因此，能够在扩压器226的出口扩大有效的流路面积作为扩压器空间226s，而提高扩压器226的压力恢复性能。
(第二实施方式的第二变形例)
图8是本发明的第二实施方式的第二变形例中的相当于图2的图。图9是本发明的第二实施方式的第二变形例中的相当于图3的图。
在上述的第二实施方式的第一变形例中，与第二实施方式的第一导向部227A相比，将第一导向部227AX形成为延伸至轴线下游侧Dad。与该第一变形例的导流板227同样地，例如，如图8、图9所示的第二变形例那样，与第二实施方式的排气侧Dex上的轴承内圈29(图8中，由双点划线表示)相比，可以将排气侧Dex上的轴承内圈229X形成为延伸至轴线下游侧Dad。
换句话说，轴承内圈229X的排气侧Dex的第一内圈端部229aa可以配置于比非排气侧Dan的第二内圈端部229ab更靠轴线下游侧Dau处。另外，例示了该第二变形例中的第一内圈端部229aa的径向Dr上的位置与第一实施方式、第二实施方式中的第一内圈端部29aa的径向Dr的位置相同的情况，但是可以是比该位置靠近轴线Ar的侧。
因此，根据第二实施方式的第二变形例，在扩压器226的排气侧Dex，与第一变形例相比，能够将扩压器226的有效的流路面积扩大到轴线下游侧Dad。因此，能够提高扩压器26的性能。
(第三实施方式)
接着，根据附图，对本发明的第三实施方式进行说明。该第三实施方式的非排气侧Dan上的导流板及轴承内圈的形状与上述的第二实施方式不同。因此，对于与上述的第二实施方式相同的部分标注相同符号进行说明，并且省略重复说明。
图10是本发明的第三实施方式中的相当于图2的图。图11是本发明的第三实施方式中的相当于图3的图。
如图10、图11所示，与上述的第二实施方式同样地，该第三实施方式中的第一蒸汽涡轮部310a的壳体320具有内侧壳体21和排气壳体325。而且，排气壳体325具有扩压器326和外侧壳体30。
扩压器326配置于内侧壳体21的下游侧，并使第一空间21s和第二空间30s连通。该扩压器326形成随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧的环状的扩压器空间326s。从涡轮转子11的最终转动叶片排13a朝向轴线下游侧Dad流出的蒸汽流入扩压器空间326s内。
扩压器326具有：导流板327，划定扩压器空间326s的径向外侧Dro的边缘；及轴承内圈329，划定扩压器空间326s的径向内侧Dri的边缘。
与第二实施方式的导流板227同样地，导流板327呈从内侧壳体21的轴线下游侧Dad的端缘朝向轴线下游侧Dad延伸的筒状。导流板327中，与轴线Ar垂直的截面呈环状，且随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐扩径。与第二实施方式同样地，该第三实施方式中的导流板327也与内侧壳体21连接。
与第二实施方式同样地，该第三实施方式中的导流板327中，包含轴线Ar的截面形状形成为朝轴线Ar侧凸出的曲面状。而且，该第三实施方式中，导流板327的包含轴线Ar的截面中的圆弧的长度形成为排气侧Dex比非排气侧Dan长。由此，端缘327a中的切线(图10中，由划线表示)的角度在排气侧Dex大致成为90度，相对于此，在非排气侧Dan成为比排气侧Dex小的角度。
导流板327相较于轴线Ar在排气侧Dex具备第一导向部327A，且相较于轴线Ar在非排气侧Dan具备第二导向部327B。这些第一导向部327A和第二导向部327B呈不对称形状。
轴线方向Da上的排气侧Dex的端缘327a的位置配置于比非排气侧Dan的端缘327a的位置更靠轴线上游侧Dau处。并且，导流板27的端缘327a中位于最靠排气侧Dex处的排气侧导向端部327aa与轴线Ar的径向Dr上的距离R1ex比位于最靠非排气侧Dan处的非排气侧导向端部327ab与轴线Ar的径向Dr上的距离R1an长(R1ex＞R1an)。
如图11所示，从轴线方向Da观察时，该第三实施方式中的导流板327的端缘327a形成为在排气侧Dex及非排气侧Dan长的椭圆形。第一导向部327A的长径方向的长度R1ex形成为比第二导向部327B的长径方向的长度R1an长(R1ex＞R1an)。换句话说，如图10所示，非排气侧Dan的非排气侧导向端部327ab与轴线Ar之间的距离R1an比导流板327的排气侧Dex的排气侧导向端部327aa与轴线Ar之间的距离R1ex短。并且，在图10所示的包含轴线Ar的截面中，轴线方向Da的同一位置上的第一导向部327A的切线的斜率θfe与第二导向部327B的切线的斜率θfa的关系成为θfe＞θfa≥0。
在图10所示的包含轴线Ar的截面中，关于导流板327的轴线方向Da的长度，第二导向部327B的长度Lfa比第一导向部327A的长度Lfe长(Lfa＞Lfe)。更具体而言，导流板327的轴线方向Da的长度形成为随着从排气侧Dex朝向非排气侧Dan而逐渐变长。图10中，由双点划线表示在非排气侧Dan以与第一导向部327A相同的角度θfe形成第二导向部327B的情况的比较例。
轴承内圈329在包含轴线Ar的截面中形成为朝轴线Ar侧凸出的曲面状。轴承内圈329的轴线下游侧Dad的端缘329a呈与轴线Ar正交的方向(即，以轴线Ar为中心的直径方向)上的非排气侧Dan的第二内圈端部329ab与轴线Ar之间的距离R2an大于排气侧Dex的第一内圈端部329aa与轴线Ar之间的距离R2ex的椭圆形。
在包含轴线Ar的截面中，在轴线方向Da的同一位置上，关于轴承内圈329的轴线上游侧Dau的端缘329b附近的切线与轴线Ar的角度，排气侧Dex和非排气侧Dan相同。换句话说，排气侧Dex的端部329bb中的轴承内圈329的切线的角度θe和非排气侧Dan的端部329ba中的轴承内圈329的切线的角度θa相同。更具体而言，切线的角度θa，θe成为θa＝θe≥0。
在轴线方向Da上，与排气侧Dex的轴承内圈329相比，非排气侧Dan的轴承内圈329延伸至轴线下游侧Dad。换句话说，轴线方向Da上的非排气侧Dan的轴承内圈329的长度La比排气侧Dex的轴承内圈329长度Le长(La＞Le)。另外，轴承内圈329的轴线方向Da的长度在排气侧Dex和非排气侧Dan不同，由此非排气侧Dan的第二内圈端部329ab中的切线的角度θoa大于排气侧Dex的第一内圈端部329aa中的切线的角度θoe(θoa＞θoe)。
因此，根据上述的第三实施方式，能够分别延长非排气侧Dan上的轴承内圈329的长度和导流板327的长度。因此，能够延长非排气侧Dan上的扩压器空间326s的长度。其结果，能够抑制在轴承内圈329侧的蒸汽的流动中发生回流，而提高扩压器326中的压力恢复性能。另一方面，在有可能配置冷凝器(未图示)等的排气口31侧，排气室Ec的轴线方向Da的尺寸未增加，因此能够抑制对冷凝器等的配置自由度造成影响。
(第四实施方式)
接着，根据附图，对本发明的第四实施方式进行说明。该第四实施方式的以轴线为中心的导流板与上述的第一实施方式不同。因此，对于与上述的第一实施方式相同的部分标注相同符号进行说明，并且省略重复说明。
图12是本发明的第四实施方式中的相当于图2的图。图13是本发明的第四实施方式中的相当于图3的图。
如图12所示，与上述的第一实施方式同样地，该第四实施方式中的第一蒸汽涡轮部410a的壳体420具有内侧壳体21和排气壳体425。而且，排气壳体425具有扩压器426和外侧壳体30。
扩压器426配置于内侧壳体21的轴线下游侧Dad，并使第一空间21s和第二空间30s连通。该扩压器426形成随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧的环状的扩压器空间426s。从涡轮转子11的最终转动叶片排13a朝向轴线下游侧Dad流出的蒸汽流入扩压器空间426s内。
扩压器426具有：导流板27，划定扩压器空间426s的径向外侧Dro的边缘；及轴承内圈429，划定扩压器空间426s的径向内侧Dri的边缘。另外，关于导流板27，为与第一实施方式的导流板27相同的结构，因此在此省略详细说明。
轴承内圈429的周向Dc上的角度与第一实施方式的轴承内圈29不同。从轴线方向Da观察时，该轴承内圈429的轴线下游侧Dad的端缘429a呈椭圆形。
如图13所示，轴承内圈429的端缘429a中自轴线Ar的距离变得最大的非排气侧Dan的第二内圈端部429ab配置于比轴承内圈429的端缘429a中最靠非排气侧Dan的边缘部429ac的位置(换句话说，在以轴线Ar为中心的周向Dc上距离排气口31最远的位置)更靠沿转子轴12的旋转方向前方移位的位置上。换句话说，在以第一实施方式的第二内圈端部29ab的位置(图13中，由单点划线表示的直线上的位置)为基准的情况下，第二内圈端部429ab的位置比第二内圈端部29ab的位置更靠沿周向Dc向转子轴12的旋转方向前方移位。
进而，换句话说，从轴线方向Da观察时，相对于导流板27的排气侧导向端部27aa、非排气侧导向端部27ab及作为通过轴线Ar的直线的虚拟线27f，第一内圈端部429aa、第二内圈端部429ab及通过轴线Ar的虚拟线429f配置于沿转子轴12的旋转方向前方移位的位置上。另外，作为周向Dc上的基准位置，使用通过导流板27的排气侧导向端部27aa和非排气侧导向端部27ab的虚拟线27f进行了说明，但是例如，也可以在以轴线Ar为中心的任意的虚拟圆(正圆)中，将分别通过最靠排气侧Dex的排气侧端部T1、最靠非排气侧Dan的非排气侧端部T2及轴线Ar的直线设为虚拟线27f。
在此，虚拟线27f与虚拟线429f形成的角度θr小于45度且大于0度。而且，角度θr可以小于30度，还能够设为小于20度。该角度θr例如可以根据从第一空间21s排放的蒸汽的流动中所包含的回转成分来确定。
因此，根据第四实施方式，在包含回转成分的蒸汽的流动从涡轮转子11的最终转动叶片排13a流入扩压器426的情况下，能够将轴承内圈429中自轴线Ar的距离最大的第二内圈端部429ab配置于最容易产生回流区域的位置上。因此，能够有效地减少扩压器426中的压力损失。
本发明并不限于上述的各实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内能够进行设计变更。
例如，在上述的各实施方式中，将蒸汽涡轮的排气室作为一例进行了说明，但是例如还能够应用于燃气涡轮、涡轮机械等的排气室。
产业上的可利用性
根据本发明所涉及的排气室及蒸汽涡轮，能够减少压力损失而提高性能。
符号说明
10a、210a、310a、410a-第一蒸汽涡轮部，10b-第二蒸汽涡轮部，11-转子，11-涡轮转子，12-转子轴，12a-外周面，13-转动叶片排，13a-最终转动叶片排，17-固定叶片排，18-轴承，19-蒸汽流入管，20、220、320、420-壳体，21-内侧壳体，21o-外周面，21s-第一空间，25、225、325、425-排气壳体，26、226、326、426-扩压器，26s、226s、326s、426s-扩压器空间，27、227、327-导流板，27a、227a、327a-端缘，27aa、227aa、327aa-排气侧导向端部，27ab、227ab、327ab-非排气侧导向端部，27f-虚拟线，29、229、229X、329、429-轴承内圈，29a、329a、429a-端缘，29aa、229aa、329aa、429aa-第一内圈端部，29ab、229ab、329ab、429ab-第二内圈端部，29b、329b-端缘，29ba、329ba-端部，29bb、329bb-端部，30-外侧壳体，30s-第二空间，31-排气口，32-下游侧端板，34-上游侧端板，36-侧周板，227A、227AX、327A-第一导向部，227B、327B-第二导向部，429ac-边缘部，429f-虚拟线，Ec-排气室，ST-蒸汽涡轮。

Claims (7)

1.一种排气室，其具备：
内侧壳体，从以转子轴的轴线为中心的径向外侧包围转子，且在与所述转子之间形成供流体沿所述轴线延伸的方向流动的第一空间；
外侧壳体，包围所述转子及所述内侧壳体，并且在与所述内侧壳体之间形成排放流过所述第一空间的流体的第二空间，在与所述轴线正交的方向的第一侧具有出口；及
扩压器，配置于所述内侧壳体的下游侧并形成与所述第一空间连通的扩压器空间，随着朝向所述下游侧而朝向径向外侧，使所述第一空间和所述第二空间连通，
所述扩压器具备轴承内圈，所述轴承内圈呈以与形成所述第一空间的所述转子轴的外周面连续的方式延伸至轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，
所述轴承内圈的所述下游侧的端缘呈与所述轴线正交的方向上的与所述第一侧相反的一侧的第二侧的第二内圈端部与所述轴线之间的距离大于第一侧的第一内圈端部与所述轴线之间的距离的椭圆形。
2.根据权利要求1所述的排气室，其中，
所述扩压器具备导流板，所述导流板呈从所述内侧壳体的下游侧的端缘延伸至所述轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，
所述导流板具备：第一导向部，形成于比所述轴线更靠第一侧处；及第二导向部，形成于比所述轴线更靠第二侧处，
在包含所述轴线的截面观察时，所述第二导向部的位于最靠第二侧处的第二侧导向端部与所述轴线的径向上的距离大于在轴线方向与所述第二侧导向端部在同一位置上的所述第一导向部与所述轴线的径向上的距离，
所述第二侧导向端部中的切线与所述轴线形成的角度大于在轴线方向上与所述第二侧导向端部在同一位置上的所述第一导向部的切线与所述轴线形成的角度。
3.根据权利要求1所述的排气室，其中，
所述扩压器具备导流板，所述导流板呈从所述内侧壳体的下游侧的端缘延伸至所述轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，
所述导流板具备：第一导向部，形成于比所述轴线更靠第一侧处；及第二导向部，形成于比所述轴线更靠第二侧处，
在包含所述轴线的截面观察时，所述第二导向部的切线与所述轴线形成的角度大于在所述轴线方向上与所述第二导向部的切线在同一位置上的所述第一导向部的切线与所述轴线形成的角度。
4.根据权利要求2或3所述的排气室，其中，
所述第一侧的第一内圈端部位于比所述第二侧的第二内圈端部更靠所述轴线方向的下游侧处。
5.根据权利要求1所述的排气室，其中，
所述扩压器具备导流板，所述导流板呈从所述内侧壳体的下游侧的端缘延伸至所述轴线方向的下游侧的筒状，且随着朝向所述轴线方向的下游侧而逐渐扩径，
所述导流板具备：第一导向部，形成于比所述轴线更靠第一侧处；及第二导向部，形成于比所述轴线更靠第二侧处，
所述第二内圈端部配置于比所述第一内圈端部更靠轴线方向的下游侧处，
所述第二导向部的轴线方向的长度比所述第一导向部的轴线方向的长度长。
6.根据权利要求1所述的排气室，其中，
所述轴承内圈中自所述轴线的距离最大的端部配置于比以所述轴线为中心的周向上的最靠第二侧的位置更靠所述转子轴的旋转方向上的前方移位的位置上。
7.一种蒸汽涡轮，其具备权利要求1至6中任一项所述的排气室。
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