CN115003898B - 涡轮机 - Google Patents

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Abstract

涡轮机具备：转子，其具有能够绕轴线旋转的旋转轴及设置于旋转轴的外周面的动叶栅；机室，其从外周侧覆盖转子，并且具有随着朝向轴线方向的下游侧而向径向外侧延伸的机室内周面；以及内周构件主体，其从内周侧覆盖机室内周面，从而在该内周构件主体与机室内周面之间，在上游侧形成抽气口，在下游侧形成喷出口，抽气口及喷出口呈以轴线为中心的环状，喷出口的流路截面积设定为比抽气口的流路截面积小。

Description

涡轮机
技术领域
本公开涉及涡轮机。
本申请针对2020年1月31日申请的日本特愿2020-015615号主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
包括蒸汽轮机、燃气轮机在内的涡轮机具备：转子，其具有绕轴线旋转的旋转轴及设置于该旋转轴的外周面的动叶栅；筒状的机室，其从外周侧覆盖该转子；以及静叶栅，其设置于机室的内周面。例如在蒸汽轮机中，通过向机室内供给高压的蒸汽，从而经由动叶对转子施加旋转力。在燃气轮机中，通过从燃烧器供给的高温高压的燃烧气体，对转子施加旋转力。
如专利文献1所记载的那样，在机室内，随着朝向下游侧而流体的压力降低，因此该机室的内周面通常随着朝向下游侧而向径向外侧扩径。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-69308号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在此，若随着朝向下游侧而使机室的内周面在径向上过度地扩大，则流体的流动无法完全追随该内周面的扩大而产生剥离。这样的剥离会导致损失，有可能对涡轮机的性能造成影响。为了提高涡轮机的输出，优选机室内周面向径向的扩大，但由于需要避免因剥离引起的性能降低，因此以往的机室的内周面向径向的扩大受到制约。
本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供一种涡轮机，其抑制因随着朝向下游侧而内周面在径向上大幅扩大所导致的剥离，从而降低由剥离引起的损失，进一步提高性能。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本公开所涉及的涡轮机具备：转子，其具有能够绕轴线旋转的旋转轴、及设置于所述旋转轴的外周面的动叶栅；机室，其从外周侧覆盖所述转子，并且具有随着朝向所述轴线方向的下游侧而向径向外侧延伸的机室内周面；以及内周构件主体，其从内周侧覆盖所述机室内周面，从而在所述内周构件主体与所述机室内周面之间，在上游侧形成抽气口，在下游侧形成喷出口，所述抽气口以及所述喷出口呈以所述轴线为中心的环状，所述喷出口的流路截面积设定为比所述抽气口的流路截面积小。
发明效果
根据本公开，能够提供一种通过降低损失而进一步提高了性能的涡轮机。
附图说明
图1是表示本公开的第一实施方式的蒸汽轮机的结构的剖视图。
图2是本公开的第一实施方式的蒸汽轮机的主要部分放大剖视图。
图3是表示本公开的第一实施方式的蒸汽轮机的变形例的主要部分放大剖视图。
图4是表示本公开的第一实施方式的支承部的变形例的图，且是从径向观察支承部的图。
图5是表示本公开的第一实施方式的支承部的变形例的主要部分放大剖视图。
图6是本公开的第二实施方式的轴流式涡轮机的主要部分放大剖视图。
图7是本公开的第三实施方式的轴流式涡轮机的主要部分放大剖视图。
图8是本公开的第四实施方式的轴流式涡轮机的主要部分放大剖视图。
图9是本公开的第五实施方式的轴流式涡轮机的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
(蒸汽轮机的结构)
以下，作为本公开的第一实施方式的涡轮机的一例，参照图1和图2对蒸汽轮机100进行说明。蒸汽轮机100具备转子1、机室2以及内周构件40(参照图2)。
转子1具有沿着轴线O延伸的柱状的旋转轴11、以及设置于该旋转轴11的外周面的多个动叶栅12。旋转轴11能够绕轴线O旋转。动叶栅12在旋转轴11的外周面上具有沿针对轴线O而言的周向排列的多个动叶。在旋转轴11上，该动叶栅12沿轴线O方向隔开间隔地排列有多列。
机室2具有内机室21以及排气壳体22。内机室21从外周侧覆盖上述的转子1，从而在该内机室21与转子1的外周面之间形成主流路Pm。内机室21具有以轴线O为中心的筒状的内机室主体21H、固定于内机室主体21H的内周侧的多个静叶保持环21R、以及设置于静叶保持环21R的更内周侧的静叶栅23。
静叶保持环21R在轴线O方向上的多个动叶栅12各自的一侧、即在流体的流动方向上的上游侧各设置有1个。各个静叶保持环21R呈以轴线O为中心的环状。静叶保持环21R的内周面21S(机室内周面)随着从轴线O方向一侧朝向另一侧而朝向径向外侧延伸。静叶栅23具有从该静叶保持环21R的内周面21S朝向径向内侧延伸的多个静叶。即，在上述的主流路Pm内，从轴线O方向一侧到另一侧，静叶栅23与动叶栅12交替地排列。
在内机室21的轴线O方向一侧的端部设置有供从外部的蒸汽供给源引导的高温高压的蒸汽流入的供给管2E。在供给管2E的延长线上安装有未图示的开闭阀、调整阀。从该供给管2E引导至内机室21的内部的蒸汽在主流路Pm中流通的中途与上述的静叶栅23以及动叶栅12交替地碰撞。需要说明的是，在之后的说明中，有时将轴线O方向上的蒸汽流过来的一侧称为上游侧，将蒸汽流去的一侧称为下游侧。另外，有时将多个动叶栅12中的配置于最下游侧的动叶栅12称为最终级动叶栅12D。需要说明的是，包括该最终级动叶栅12D在内，在所有动叶栅12的前端设置有护罩12S。
在内机室21的下游侧连接有排气壳体22。排气壳体22形成用于将从主流路Pm排出的蒸汽朝向外部的设备(冷凝器等)引导的流路(排气流路Pe)。具体而言，排气壳体22具有圆锥滚子轴承外圈(bearing cone)22A、从外周侧覆盖该圆锥滚子轴承外圈22A的外机室22B、以及流动引导件50。圆锥滚子轴承外圈22A呈随着从上游侧朝向下游侧而朝向径向外侧延伸的圆锥形状。外机室22B呈从下游侧及径向外侧覆盖圆锥滚子轴承外圈22A的有底筒状。流入到排气流路Pe的蒸汽在沿着圆锥滚子轴承外圈22A朝向下游侧流动之后，向朝向径向外侧的方向转向，进而沿着外机室22B的内表面向上游侧流动。
(流动引导件的结构)
流动引导件50是为了将上述那样的蒸汽的流动在排气流路Pe中顺畅地引导而设置的。流动引导件50呈从内机室主体21H的下游侧的端缘进一步朝向下游侧延伸的筒状。更详细而言，该流动引导件50呈随着朝向下游侧而逐渐扩径的漏斗状。需要说明的是，流动引导件50的内周面50S与上述的静叶保持环21R的内周面连续，从而一起形成上述的内周面21S(机室内周面)的一部分。
在此，如上所述，从与最终级动叶栅12D对应的静叶保持环21R的内周面21S(机室内周面)到流动引导件50的内周面50S的区域急剧地扩径。若该扩径过度，则流体的流动无法完全追随该内周面21S，产生流动的剥离。若产生这样的剥离，则成为损失，对蒸汽轮机100的性能造成影响。
因此，在本实施方式中，如图2所示，在与最终级动叶栅12D对应的静叶保持环21R的内周面21S形成有空腔C，并且设置有覆盖该空腔C的内周构件40。
(内周构件的结构)
空腔C是在内周面21S中的与最终级动叶栅12D对置的部分形成的凹部。空腔C从内周面21S朝向径向外侧凹陷，并且呈以轴线O为中心的环状。空腔C内的径向外侧的面为空腔内周面C1，上游侧的面为空腔上游面C2。作为一例，空腔内周面C1是以轴线O为中心的圆筒面状。需要说明的是，空腔内周面C1也可以采用径向的尺寸在轴线O方向上变化的形状。空腔上游面C2在针对轴线O而言的径向上扩展。
内周构件40具有支承部30以及内周构件主体40H。支承部30从空腔内周面C1朝向径向内侧延伸。在空腔内周面C1上沿周向隔开间隔地排列有多个支承部30。支承部30的径向内侧的端部与内周构件主体40H的外周面(后述的流路形成面40T)连接。
内周构件主体40H呈以轴线O为中心的筒状。内周构件主体40H的外周面成为流路形成面40T。流路形成面40T与空腔内周面C1在径向上隔开间隔地对置。流路形成面40T随着朝向下游侧而逐渐朝向径向外侧弯曲。内周构件主体40H的内周面成为引导面40S。引导面40S面向上述的主流路Pm。引导面40S与流路形成面40T同样地随着朝向下游侧而逐渐朝向径向外侧弯曲。
内周构件主体40H的上游侧的端缘P1与空腔上游面C2在轴线O方向上隔开间隙地对置。该间隙为使空腔C内与主流路Pm连通的抽气口E1。即，主流路Pm内的蒸汽的一部分通过该抽气口E1流入空腔C内。另一方面，内周构件主体40H的下游侧的端缘P2相对于与空腔C的下游侧连接的流动引导件50的内周面50S(21S)隔开间隙地对置。该间隙为喷出口E2。流入空腔C内的蒸汽从该喷出口E2朝向下游侧作为喷射流Fj被吹出。
在此，喷出口E2的流路截面积设定为比抽气口E1的流路截面积小。即，内周构件主体40H的下游侧的端缘P2与流动引导件50的内周面之间的分离距离设定为比上游侧的端缘P1与空腔上游面C2之间的分离距离小。另外，内周构件主体40H的下游侧的端缘P2在轴线O方向上位于比流动引导件50的起点Pc(即，流动引导件50的上游侧的端缘)更靠下游侧的位置。并且，在包含轴线O的剖视图中，内周构件主体40H的喷出口E2侧的端缘P2处的切线Lc随着朝向下游侧而逐渐向远离轴线O的方向延伸。由此，上述的喷射流Fj以随着朝向下游侧而向径向外侧扩展的方式被吹出。
(作用效果)
接着，对本实施方式的蒸汽轮机100的动作进行说明。在使蒸汽轮机100运转时，首先将由外部的蒸汽供给源(锅炉等)生成的高温高压的蒸汽通过供给管2E向机室2的内部(主流路Pm)引导。在主流路Pm中朝向下游侧流通的中途，该蒸汽被静叶栅23引导并与动叶栅12碰撞。由此，转子1绕轴线O旋转。转子1的旋转能量从轴端取出，用于发电机等外部设备的驱动。通过了主流路Pm的蒸汽通过上述的排气流路Pe被输送至其他设备(作为一例为冷凝器)。
在此，从与最终级动叶栅12D对应的静叶保持环21R的内周面21S(机室内周面)的下游端开始的、流动引导件50的内周面为了压力恢复而急剧地扩径。若该扩径过度，则有时流体的流动无法完全追随该内周面而产生流动的剥离。这样的剥离导致损失，有可能对蒸汽轮机100的性能造成影响。
然而，如图2所示，在本实施方式中，在机室2内部流动的蒸汽的一部分从主流Fm分支而作为分支流Fd通过抽气口E1流入空腔C内。喷出口E2的流路截面积使得流入到空腔C内的蒸汽作为喷射流Fj从喷出口E2朝向下游侧吹出。由此，沿着内周构件主体40H的内周面(引导面40S)的流动(扩径流Fg)由于附壁效应被从该喷出口E2吹出的喷射流Fj吸引。因此，在内周构件主体40H的下游侧，能够抑制蒸汽从内周面21S剥离。另外，在上述结构中，抽气口E1以及喷出口E2呈以轴线O为中心的环状，因此能够在机室2内部的整周上抑制上述那样的剥离的产生。并且，根据上述结构，喷出口E2的流路截面积设定为比抽气口E1的流路截面积小。由此，空腔内的压力与最终级动叶栅12D的上游侧的主流的压力大致相等，与通过了最终级动叶栅的喷出口E2附近的扩径流Fg的压力的差压变大。另外，内周构件主体40H的外周面直至端缘P2为止随着朝向下游侧而逐渐朝向径向外侧弯曲，与空腔内周面C1之间的间隙越靠下游侧越窄，因此随着朝向喷出口E2而在空腔C内流动的蒸汽的流速上升。其结果是，能够使从喷出口E2吹出的蒸汽(喷射流Fj)的流速高于在空腔C外流动的蒸汽的流速。因此，能够进一步降低在空腔C的下游侧产生流动的剥离的可能性。
并且，根据上述结构，内周构件主体40H的喷出口E2侧的端缘P2处的切线Lc随着朝向下游侧而向远离轴线O的方向延伸，因此在该内周构件主体40H的下游侧，能够使从喷出口E2吹出的流动沿着内周面21S。即，能够使喷射流Fj向径向外侧扩散并向下游侧流动。由此，促进附壁效应的显现，能够使流动进一步靠向内周面21S侧。即，能够进一步抑制流动的剥离。
根据上述结构，内周构件主体40H的喷出口E2侧的端缘P2位于比流动引导件50的起点Pc靠下游侧的位置。即，内周构件主体40H中的更宽的范围从内周侧被流动引导件50覆盖。在此，流动的剥离容易在比流动引导件50的起点Pc靠下游侧的区域产生。根据上述结构，能够增大使从喷出口E2吹出的流动进一步追随内周面21S的效果(附壁效应)。其结果是，能够进一步降低产生流动的剥离的可能性。另外，由于像这样避免了剥离的产生，因此能够采用能够进行更大的压力恢复的形状的流动引导件50。
另外，根据上述结构，通过在空腔内周面C1上沿周向排列有多个的支承部30，能够在空腔C的内周侧稳定地支承内周构件主体40H。
以上，对本公开的第一实施方式进行了说明。需要说明的是，能够在不脱离本公开的主旨的范围内对上述的结构实施各种变更、修改。
(第一变形例)
例如，如图3所示，也可以采用内周构件主体40H的下游侧的端缘P2’位于比流动引导件50的起点Pc’靠上游侧的位置的结构。通过像这样构成，即使从流动引导件50的起点Pc’立即增大内径的扩大率，也不容易产生剥离，能够使排气室在轴线O方向和径向上都小型化，还能够实现蒸汽轮机100整体的小型化。
(第二变形例)
并且，作为支承部30的变形例，也能够采用图4以及图5所示的结构。在该图的例子中，支承部30B以随着朝向下游侧而朝向转子1的旋转方向Dr的后方侧的方式弯曲。即，这些支承部30B朝向旋转方向Dr的前方侧凸出。另外，支承部30B设置在空腔C内的偏向喷出口E2侧的位置。
在此，在流入空腔C内的流动中包含随着转子1的旋转而沿该旋转方向Dr回旋的回旋流成分。在上述结构中，利用支承部30B降低该回旋流成分，在支承部30B的下游侧，流动所包含的轴线O方向分量变多。由此，能够进一步促进从喷出口E2吹出的流动所带来的附壁效应。因此，能够使流动进一步追随内周面21S。其结果是，能够进一步降低产生流动的剥离的可能性。
并且，根据上述结构，支承部30B设置于偏向喷出口E2侧的位置，因此能够稳定地控制从喷出口E2吹出的流动的方向。另一方面，在支承部30B设置于偏向抽气口E1侧的位置的情况下，在到达喷出口E2之前，在空腔C内产生由支承部30B自身引起的流动的紊乱，有可能无法在喷出口E2的下游侧稳定地显现附壁效应。根据上述结构，能够降低这样的可能性。
(第二实施方式)
接着，参照图6对本公开的第二实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。如该图所示，在本实施方式中，代替通过上述的排气室变更排气方向的蒸汽轮机100，对沿轴线O方向排气的轴流式涡轮机200应用空腔C及内周构件40。沿轴线O方向排气的轴流式涡轮机200不限于蒸汽轮机，也包括燃气轮机。轴流式涡轮机200在最终级动叶栅12D’的下游侧代替上述的排气室而具备具有内径侧壁面D1的扩散器D。在本实施方式中，也在涡轮机壳体70的内周面70S(机室内周面)中的与最终级动叶栅12D’对置的部分形成有空腔C’。并且，该空腔C’被内周构件主体40H’从径向内侧覆盖。内周构件主体40H’通过支承部30’固定于空腔C’的内周面。另外，在最终级动叶栅12D’的下游侧设置有支承扩散器D的内径侧壁面D1的支柱60。
根据上述结构，能够抑制通过最终级动叶栅12D’而流入扩散器D的流动的剥离，因此与以往相比能够增大扩散器D的截面积的扩大率。因此，能够缩短扩散器D的轴线O方向上的尺寸。即，能够缩短轴流式涡轮机200的全长，实现小型化。
以上，对本公开的第二实施方式进行了说明。需要说明的是，能够在不脱离本公开的主旨的范围内对上述的结构实施各种变更、修改。
(第三实施方式)
接着，参照图7对本公开的第三实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。在本实施方式中，在轴流式涡轮机200的涡轮机壳体70中的与中间级动叶栅80对应的区域形成有在上述各实施方式中说明过的空腔C’。空腔C’被内周构件主体40H’从径向内侧覆盖。内周构件主体40H’通过支承部30’固定于空腔C’的内周面。另外，在中间级动叶栅80的上游侧以及下游侧分别经由静叶保持环(未图示)设置有中间级静叶栅90A、90B。另外，在中间级动叶栅80的前端设置有护罩80S。
根据上述结构，通过降低通过中间级动叶栅80的流动的剥离，能够进一步提高作为涡轮机的轴流式涡轮机200的性能。另外，由于能够抑制在该中间级动叶栅80的下游侧产生剥离，因此能够增大机室内径的扩大率。反过来说，与位于比该中间级动叶栅80靠下游侧的其他动叶栅的叶片高度相比，能够将该中间级动叶栅80的叶片高度抑制得较小。即，与具有相同直径的最终级动叶栅的以往的轴流式涡轮机相比，能够将涡轮机的轴长构成得较短，从而能够使轴流式涡轮机小型化。
以上，对本公开的第三实施方式进行了说明。需要说明的是，能够在不脱离本公开的主旨的范围内对上述的结构实施各种变更、修改。
(第四实施方式)
接着，参照图8对本公开的第四实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。在本实施方式中，在第一实施方式中说明过的蒸汽轮机100的基础上，在机室内周面21S未形成上述的空腔C。机室内周面21S随着从上游侧朝向下游侧而整体逐渐扩径。需要说明的是，机室内周面21S中的与最终级动叶栅12D对置的部分与轴线O平行地延伸。需要说明的是，为了设置翅片密封，也可以采用将该部分形成为阶梯状的结构。
并且，在机室内周面21S中的比最终级动叶栅12D靠下游侧的位置设置有内周构件40b。内周构件40b具有内周构件主体40H、以及在机室内周面21S上支承该内周构件主体40H的支承部30。内周构件主体40H沿着机室内周面21S延伸。即，内周构件主体40H随着从上游侧朝向下游侧而从径向内侧朝向外侧延伸。支承部30将机室内周面21S与内周构件主体40H的外周面连接。需要说明的是，作为支承部30的方式，能够采用在上述的第一实施方式、第一实施方式的第二变形例中说明过的结构。
根据上述结构，在机室2内部流动的流体的一部分通过抽气口E1流入内周构件主体40H与机室内周面21S之间的空间。流入该空间的流体从喷出口E2朝向下游侧吹出。通过该流动，沿着内周构件主体40H的内周面的流动由于附壁效应而被从该喷出口E2吹出的流动吸引。因此，在内周构件主体40H的下游侧，能够降低流体从机室内周面21S剥离的可能性。另外，在上述结构中，不通过空腔C等捕捉在机室2内部流动的流体，而能够通过内周构件主体40H直接对其进行引导。由此，能够避免在流体流入空腔C时产生的损失，并且能够抑制流动的剥离。
以上，对本公开的第四实施方式进行了说明。需要说明的是，能够在不脱离本公开的主旨的范围内对上述的结构实施各种变更、修改。
(第五实施方式)
接着，参照图9对本公开的第五实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。在本实施方式中，在轴流式涡轮机200的涡轮机壳体70中的与中间级动叶栅80对应的区域设置有在上述各实施方式中说明过的内周构件40c。另外，在本实施方式中，在涡轮机壳体70的内周面70S(机室内周面)未形成上述的空腔C’。即，内周面70S随着从上游侧朝向下游侧而整体逐渐扩径。需要说明的是，内周面70S中的与中间级动叶栅80对置的部分与轴线O平行地延伸。需要说明的是，为了设置翅片密封，也可以采用将该部分形成为阶梯状的结构。另外，在中间级动叶栅80的上游侧以及下游侧分别经由静叶保持环(未图示)设置有中间级静叶栅90A、90B。
内周构件40c设置于内周面70S中的中间级动叶栅80的下游侧。内周构件40c具有内周构件主体40H以及支承部30。内周构件主体40H沿着内周面70S延伸。即，内周构件主体40H随着从上游侧朝向下游侧而从径向内侧朝向外侧延伸。支承部30将机室内周面21S与内周构件主体40H的外周面连接。需要说明的是，作为支承部30的方式，能够采用在上述的第一实施方式、第一实施方式的第二变形例中说明过的结构。
根据上述结构，通过降低通过中间级动叶栅80的流动的剥离，能够进一步提高作为涡轮机的轴流式涡轮机200的性能。另外，由于能够抑制在该中间级动叶栅80的下游侧产生剥离，因此能够增大机室内径的扩大率。反过来说，与位于比该中间级动叶栅80靠下游侧的其他动叶栅的叶片高度相比，能够将该中间级动叶栅80的叶片高度抑制得较小。即，与具有相同直径的最终级动叶栅的以往的轴流式涡轮机相比，能够将涡轮机的轴长构成得较短，从而能够使轴流式涡轮机小型化。
另外，在上述结构中，不通过空腔C等捕捉在涡轮机壳体70的内部流动的流体，而能够通过内周构件主体40H直接对其进行引导。由此，能够避免在流体流入空腔C时产生的损失，并且能够抑制流动的剥离。
以上，对本公开的第五实施方式进行了说明。需要说明的是，能够在不脱离本公开的主旨的范围内对上述的结构实施各种变更、修改。
(附记)
各实施方式所记载的涡轮机例如如以下那样掌握。
(1)第一方案的涡轮机100具备：转子1，其具有能够绕轴线O旋转的旋转轴11、及设置于所述旋转轴11的外周面的动叶栅12；机室2，其从外周侧覆盖所述转子1，并且具有随着朝向所述轴线O方向的下游侧而向径向外侧延伸的机室内周面21S；以及内周构件主体40H，其从内周侧覆盖所述机室内周面21S，从而在所述内周构件主体40H与所述机室内周面21S之间，在上游侧形成抽气口E1，在下游侧形成喷出口E2，关于所述喷出口E2，所述抽气口E1以及所述喷出口E2呈以所述轴线O为中心的环状，所述喷出口E2的流路截面积设定为比所述抽气口E1的流路截面积小。
根据上述结构，在机室2内部流动的流体的一部分通过抽气口E1流入内周构件主体40H与机室内周面21S之间的空间。流入该空间的流体从喷出口E2朝向下游侧作为喷射流吹出。通过该流动，沿着内周构件主体40H的内周面的流动由于附壁效应被从该喷出口E2吹出的流动吸引。因此，在内周构件主体40H的下游侧，能够降低流体从机室内周面21S剥离的可能性。另外，在上述结构中，抽气口E1以及喷出口E2呈以轴线O为中心的环状，因此能够在机室2内部的整周上抑制上述那样的剥离的产生。并且，根据上述结构，喷出口E2的流路截面积设定为比抽气口的流路截面积小。由此，从抽气口E1朝向喷出口E2的流体的流速上升。其结果是，能够使从喷出口E2吹出的流体的流速比在内周构件主体40H的内周侧流动的流体的流速高。因此，能够进一步降低在内周构件主体40H的下游侧产生流动的剥离的可能性。
(2)在第二方案的涡轮机100中，在所述机室内周面21S形成有空腔C，所述空腔C形成于所述机室内周面21S的与所述动叶栅12对置的部分并向径向外侧凹陷，并且呈以所述轴线O为中心的环状，所述内周构件主体40H设置为从内周侧覆盖所述空腔C。
根据上述结构，在机室2内部流动的流体的一部分通过抽气口E1而流入空腔C内。流入空腔C内的流体从喷出口E2向下游侧吹出。由此，沿着内周构件主体40H的内周面的流动由于附壁效应被从该喷出口E2吹出的流动吸引。因此，在内周构件主体40H的下游侧，能够降低流体从机室内周面21S剥离的可能性。另外，在上述结构中，抽气口E1以及喷出口E2呈以轴线O为中心的环状，因此能够在机室2内部的整周上抑制上述那样的剥离的产生。并且，根据上述结构，喷出口E2的流路截面积设定为比抽气口的流路截面积小。由此，随着从抽气口E1朝向喷出口E2而在空腔C内流动的流体的流速上升。其结果是，能够使从喷出口E2吹出的流体的流速高于在空腔C外流动的流体的流速。因此，能够进一步降低在空腔C的下游侧产生流动的剥离的可能性。
(3)在第三方案的涡轮机100中，所述机室内周面21S随着从上游侧朝向下游侧而逐渐扩径，所述内周构件主体40H沿着所述机室内周面21S延伸。
根据上述结构，在机室2内部流动的流体的一部分成为泄漏流而在动叶栅12的前端与机室内周面21S之间通过后，通过抽气口E1流入内周构件主体40H与机室内周面21S之间的空间。流入该空间的流体从喷出口E2朝向下游侧吹出。通过该流动，沿着内周构件主体40H的内周面的流动由于附壁效应被从该喷出口E2吹出的流动吸引。即，不仅使泄漏流返回到主流，而且为了显现附壁效应而将其有效地活用。因此，在内周构件主体40H的下游侧，能够降低流体从机室内周面21S剥离的可能性。
(4)在第四方案的涡轮机100中，在包含所述轴线O的剖视观察下，所述内周构件主体40H的所述喷出口E2侧的端缘P2处的切线Lc随着朝向下游侧而向远离所述轴线O的方向延伸。
根据上述结构，内周构件主体40H的喷出口E2侧的端缘P2处的切线Lc随着朝向下游侧而向远离轴线O的方向延伸，因此在该内周构件主体40H的下游侧，能够使从喷出口E2吹出的流动沿着机室内周面21S。由此，促进附壁效应的显现，能够将流动进一步向机室内周面21S侧拉近。即，能够进一步降低产生流动的剥离的可能性。
(5)第五方案的涡轮机100还具有支承部30，所述支承部30通过将所述内周构件主体40H的外周面与所述机室内周面21S连接来支承所述内周构件主体40H。
根据上述结构，能够利用支承部30将内周构件主体40H稳定地支承在机室内周面21S上。
(6)在第六方案的涡轮机100中，所述支承部30B随着从上游侧朝向下游侧而朝向所述旋转轴11的旋转方向Dr后方侧弯曲。
根据上述结构，支承部30B随着朝向下游侧而向旋转方向Dr后方侧弯曲。在此，在流入所述内周构件主体40H的外周面与所述机室内周面21S之间的流动中，包含随着旋转轴11的旋转而沿该旋转方向Dr回旋的回旋流成分。在上述结构中，利用支承部30B降低该回旋流成分，在支承部30B的下游侧，流动所包含的轴线O方向分量变多。由此，能够进一步促进从喷出口E2吹出的流动所产生的附壁效应。因此，能够使流动进一步追随机室内周面21S。其结果是，能够进一步降低产生流动的剥离的可能性。
(7)在第七方案的涡轮机100中，所述支承部30B设置于所述内周构件主体40H中的偏向所述喷出口E2侧的位置。
根据上述结构，支承部30B设置于偏向喷出口E2侧的位置，因此能够稳定地控制从喷出口E2吹出的流动的方向。另一方面，在支承部30B设置于偏向抽气口E1侧的位置的情况下，在到达喷出口E2之前产生流动的紊乱，有可能无法在喷出口E2的下游侧稳定地显现附壁效应。根据上述结构，能够降低这样的可能性。
(8)在第八方案的涡轮机100中，所述动叶栅12是蒸汽轮机100的最终级动叶栅12D，所述机室内周面21S包括设置于所述最终级动叶栅12D的下游侧的流动引导件50的内周面。
根据上述结构，通过降低流动的剥离，能够缩短流动引导件50的轴线O方向上的尺寸。其结果是，能够削减装置整体的占有面积，或者降低制造成本。
(9)在第九方案的涡轮机中，从针对所述轴线O而言的径向观察时，所述内周构件主体40H的所述喷出口E2侧的端缘P2位于比所述流动引导件50的起点Pc靠下游侧的位置。
根据上述结构，内周构件主体的喷出口E2侧的端缘P2位于比流动引导件50的起点Pc靠下游侧的位置。由此，能够使从喷出口E2吹出的流动进一步追随机室内周面21S。其结果是，能够进一步降低产生流动的剥离的可能性。
(10)在第十方案的涡轮机200中，所述动叶栅是轴流式涡轮机200的中间级动叶栅80。
根据上述结构，通过降低通过中间级动叶栅80的流动的剥离，能够进一步提高作为涡轮机的轴流式涡轮机200的性能。另外，能够将位于比该中间级动叶栅80靠上游侧的其他动叶栅的叶片高度抑制得较小。其结果是，能够使涡轮机200小型化。
(11)在第十一方式的涡轮机200中，所述动叶栅是轴流式涡轮机200的最终级动叶栅12D’。
根据上述结构，通过降低通过最终级动叶栅12D’的流动的剥离，能够进一步提高作为涡轮机的轴流式涡轮机200的性能。另外，能够将位于比该最终级动叶栅12D’靠上游侧的其他动叶栅的叶片高度抑制得较小。其结果是，能够使涡轮机200小型化。
产业上的可利用性
根据本公开，能够提供一种通过降低损失而进一步提高了性能的涡轮机。
附图标记说明
100...蒸汽轮机(涡轮机)；
200...轴流式涡轮机(涡轮机)；
1...转子；
2...机室；
2E...供给管；
11...旋转轴；
12...动叶栅；
12D、12D’...最终级动叶栅；
21...内机室；
21H...内机室主体；
21R...静叶保持环；
21S...内周面(机室内周面)；
22...排气壳体；
22A...圆锥滚子轴承外圈；
22B...外机室；
30、30B、30’...支承部；
40、40’、40b、40c...内周构件；
40H、40H’...内周构件主体；
40S...引导面；
40T...流路形成面；
50...流动引导件；
50S...流动引导件的内周面；
60...支柱；
70...涡轮机壳体；
80...中间级动叶栅；
90A、90B...中间级静叶栅；
C、C’...空腔；
C1...空腔内周面；
C2...空腔上游面；
Dr...旋转方向；
O...轴线；
P1、P2...端缘；
Pc...流动引导件的起点。

Claims (9)

1.一种涡轮机，其中，
所述涡轮机具备：
转子，其具有能够绕轴线旋转的旋转轴、及沿所述轴线方向隔开间隔地设置于所述旋转轴的外周面的多个动叶栅；
机室，其从外周侧覆盖所述转子，并且具有随着朝向所述轴线方向的下游侧而向径向外侧延伸的机室内周面；以及
内周构件主体，其从内周侧覆盖所述机室内周面，从而在所述内周构件主体与所述机室内周面之间，在上游侧形成抽气口，在下游侧形成喷出口，
所述内周构件主体与所述多个动叶栅中的最靠所述下游侧的最终级动叶栅的至少一部分在相对于所述轴线的径向上对置，
所述抽气口位于比所述最终级动叶栅的所述下游侧的端部靠所述上游侧的位置，
所述喷出口位于比所述最终级动叶栅靠下游侧的位置，
所述抽气口以及所述喷出口呈以所述轴线为中心的环状，
所述喷出口的流路截面积设定为比所述抽气口的流路截面积小。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，
在所述机室内周面形成有空腔，所述空腔形成于所述机室内周面的与所述动叶栅对置的部分并向径向外侧凹陷，并且呈以所述轴线为中心的环状，
所述内周构件主体设置为从内周侧覆盖所述空腔。
3.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，
所述机室内周面随着从上游侧朝向下游侧而逐渐扩径，
所述内周构件主体沿着所述机室内周面延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机，其中，
在包含所述轴线的剖视观察下，所述内周构件主体的所述喷出口侧的端缘处的切线随着朝向下游侧而向远离所述轴线的方向延伸。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机，其中，
所述涡轮机还具有支承部，所述支承部通过将所述内周构件主体的外周面与所述机室内周面连接来支承所述内周构件主体。
6.根据权利要求5所述的涡轮机，其中，
所述支承部随着从上游侧朝向下游侧而朝向所述旋转轴的旋转方向后方侧弯曲。
7.根据权利要求5所述的涡轮机，其中，
所述支承部设置于所述内周构件主体中的偏向所述喷出口侧的位置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机，其中，
所述机室内周面包括设置于所述最终级动叶栅的下游侧的流动引导件的内周面。
9.根据权利要求8所述的涡轮机，其中，
从针对所述轴线而言的径向观察时，所述内周构件主体的所述喷出口侧的端缘位于比所述流动引导件的起点靠下游侧的位置。
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