DE112013001636B4

DE112013001636B4 - Turbine

Info

Publication number: DE112013001636B4
Application number: DE112013001636.2T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Heavy Industrie Matsumoto Kazuyuki; c/o Mitsubishi Heavy Industri Kuwamura Yoshihiro; c/o Mitsubishi Heavy Industrie Oyama Hiroharu; c/o Mitsubishi Heavy Industri Tanaka Yoshinori
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2033-02-02
Also published as: KR101711267B1; KR20140127328A; DE112013001636T5; CN104204419A; US9410432B2; CN104204419B; WO2013140867A1; JP5916458B2; US20130251534A1; JP2013199860A

Abstract

Mehrere Abstufungsteile (52A-52D), die Stufenoberflächen (53A-53D) haben, die zu einer in einer Drehaxialrichtung eines Strukturelements (10) vorgelagerten Seite zeigen, sind in einem Spitzenabschnitt eines Blatts (50) vorgesehen, und Abdichtrippen (124A-124D), die sich zu einer Umfangsoberfläche (54A-54D) jedes der Abstufungsteile hin erstrecken und die kleine Lücken (H1-H4) zwischen der Abdichtrippe und der Umfangsoberfläche entsprechend jedem der Abstufungsteile bilden, sind in dem Strukturelement vorgesehen. Auch sind die Längen (L1-L4) von der kleinen Lücke zur Stufenoberfläche auf der vorgelagerten Seite entlang der Drehaxialrichtung des Strukturelements so gewählt, dass eine von den Abstufungsteilen auf der nachgelagerten Seite kleiner ist als die von dem anderen der Abstufungsteile auf der vorgelagerten Seite.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine, die zum Beispiel in Kraftwerken, Chemiefabriken, Gaswerken, Eisenhütten und Schiffen verwendet wird. Die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-067893 wird beansprucht.
Stand der Technik
Als eine Dampfturbine aus dem Stand der Technik ist eine solche bekannt, die mit einem Gehäuse, einem Wellenkörper (Rotor), der innerhalb des Gehäuses so eingebaut ist, dass er drehbar ist, mehreren Turbinenschaufeln, die angeordnet sind, indem sie an einem inneren Umfangsabschnitt des Gehäuses befestigt sind, und mehreren Turbinenblättern versehen ist, die radial an dem Wellenkörper an der nachgelagerten Seite der mehreren Turbinenschaufeln eingebaut sind. Bei diesen Dampfturbinen wandelt eine Impulsturbine Druckenergie von Dampf (Fluid) in eine Geschwindigkeitsenergie durch die Turbinenschaufeln um und wandelt auch die Geschwindigkeitsenergie in Drehenergie (mechanische Energie) durch die Turbinenblätter um. Ferner wird in einer Reaktionsturbine eine Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie auch innerhalb der Turbinenblätter umgewandelt und die Geschwindigkeitsenergie wird in Drehenergie (mechanische Energie) durch eine Gegenkraft umgewandelt, die durch das Ausstoßen des Dampfes erzielt wird.
Bei den oben genannten Arten an Dampfturbinen ist normalerweise eine Lücke in der Radialrichtung zwischen dem Spitzenabschnitt eines Turbinenblatts und einem Gehäuse gebildet, welches das Turbinenblatt so umgibt, dass es einen Flusskanal für den Dampf bildet. Eine Lücke wird auch in der Radialrichtung zwischen dem Spitzenabschnitt einer Turbinenschaufel und einem Wellenkörper gebildet. Jedoch übt ein Leckdampf, der zu der nachgelagerten Seite durch die Lücke zwischen dem Spitzenabschnitt des Turbinenblattes und dem Gehäuse hindurchtritt, kein Drehmoment auf das Turbinenblatt aus. Ferner wird bei Leckdampf, der zu der nachgelagerten Seite durch die Lücke zwischen dem Spitzenabschnitt der Turbinenschaufel und dem Wellenkörper hindurchtritt, dessen Druckenergie nicht durch die Turbinenschaufel in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt. Somit wird ein Drehmoment nur geringfügig auf die Turbinenschaufel auf der nachgelagerten Seite ausgeübt. Daher ist es, um die Leistung einer Dampfturbine zu verbessern, wichtig, die Flussrate des Leckdampfs (Menge an Leckdampf) zu reduzieren, der durch die Lücke hindurchtritt.
Als ein Beispiel aus dem Stand der Technik stellt zum Beispiel die JP 2011 - 080 452 A (siehe 6) eine Struktur vor, in der mehrere Abstufungsteile in dem Spitzenabschnitt des Turbinenblatts so vorgesehen sind, dass deren Höhe allmählich von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite in einer Axialrichtung höher wird, dass mehrere Abdichtrippen, die sich zu jedem der Abstufungsteile hin erstrecken, in dem Gehäuse vorgesehen sind und dass eine kleine Lücke zwischen jedem der Abstufungsteile und der Spitze jeder der Abdichtrippen ausgebildet ist.
In der Turbine trifft ein Fluid, welches von der vorgelagerten Seite in die Lücke eingetreten ist, auf eine Stufenoberfläche eines Abstufungsteils auf, wodurch ein Hauptwirbel auf der vorgelagerten Seite der Stufenoberfläche erzeugt wird und wobei ein Trennwirbel auf der nachgelagerten Seite (benachbart zu der vorgelagerten Seite der kleinen Lücke) der Stufenoberfläche erzeugt wird. Anschließend wird die Verringerung des Leckflusses, der durch die kleine Lücke hindurchtritt, durch den Trennwirbel erzielt, der benachbart zu der vorgelagerten Seite der kleinen Lücke erzeugt wird. Anders gesagt wird eine Verringerung der Flussrate (Menge an Leckdampf) des Leckfluids, das durch eine Lücke zwischen einem Spitzenabschnitt eines Turbinenblatts und einem Gehäuse hindurchtritt, erzielt.
Die JP 2008-223660 A beschreibt einen Rotor mit einer Wellenabdichtung, bei der Dichtrippen mit geringem Abstand gegen eine auf der Welle aufgebrachte, abrasive Schicht positioniert sind. Bei der Verwendung von Stufenoberflächen sind die Abstände zwischen den Dichtrippen und den Stufenoberflächen jeweils gleich.
Die JP 2002-228014 A offenbart eine Labyrinthdichtung mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Dichtrippen und den Stufenoberflächen.
Darstellung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Jedoch wird in der Turbine, die mit mehrere Abstufungsteilen und Abdichtrippen wie oben beschrieben versehen ist, der Druck (statischer Druck) oder die Dichte des Fluids in der Lücke zwischen der Spitze des Turbinenblatts und dem Gehäuse von der in der Axialrichtung vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite verringert. Dadurch ist die Flussgeschwindigkeit des Fluids, das durch die kleine Lücke auf der nachgelagerten Seite hindurchtritt, schneller als diejenige des Fluids, das durch die kleine Lücke auf der vorgelagerten Seite hindurchtritt.
Daher ist die Geschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) des Hauptwirbels, der in dem Abstufungsteil erzeugt wird, das auf der nachgelagerten Seite positioniert ist, schneller als die Geschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) des Hauptwirbels, der in dem Abstufungsteil erzeugt wird, das auf der vorgelagerten Seite positioniert ist. Insbesondere ist in dem Hauptwirbel näher an der nachgelagerten Seite dessen Flussgeschwindigkeit, die in der Radialrichtung entlang der Stufenoberfläche fließt, vergrößert. Dadurch ist die Form des Trennwirbels, der in dem Abstufungsteil näher an der nachgelagerten Seite erzeugt wird, in der Radialrichtung stärker länglich. Wenn die Form des Trennwirbels länglich der nachgelagerten Seite positioniert ist, schneller als die Geschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) des Hauptwirbels, der in dem Abstufungsteil erzeugt wird, das auf der vorgelagerten Seite positioniert ist. Insbesondere ist in dem Hauptwirbel näher an der nachgelagerten Seite dessen Flussgeschwindigkeit, die in der Radialrichtung entlang der Stufenoberfläche fließt, vergrößert. Dadurch ist die Form des Trennwirbels, der in dem Abstufungsteil näher an der nachgelagerten Seite erzeugt wird, in der Radialrichtung stärker länglich. Wenn die Form des Trennwirbels länglich ist, ist in dem Trennwirbel die Maximalposition einer Geschwindigkeitskomponente des Flusses, der in der Radialrichtung von der Spitze der Abdichtrippe zu dem Abstufungsteil fließt, von der Spitze der Abdichtrippe zu einer Basisendseite von dieser wegbewegt (in der Radialrichtung weg von der kleinen Lücke). Daher wird die Kontraktionsflusswirkung des Reduzierens des Leckflusses, der durch die kleine Lücke auf der nachgelagerten Seite des Trennwirbels hindurchtritt, verringert. Auch wird der Effekt der Verringerung des statischen Drucks verringert. Daher hat die Turbine nach dem Stand der Technik ein Problem, dass die Verringerung in der Menge an Leckdampf begrenzt ist.
Lösung des Problems
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Turbine bereitzustellen, die in der Lage ist, die Menge an Leckdampf weiter zu verringern.
Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält eine Turbine ein Blattelement und ein Strukturelement, das nahe an dem Blattelement angeordnet ist, sodass eine Lücke zwischen einem Spitzenabschnitt des Blattelements und dem Strukturelement vorgesehen ist oder dass ein Fluid durch die Lücke hindurchtritt. Das Blattelement oder das Strukturelement kann sich bezüglich des anderen drehen. Die Spitze des Blattelements oder ein Teil des Strukturelements, der dem Spitzenabschnitt des Blattelements gegenüberliegt, ist mit Abstufungsteilen versehen, die Stufenoberflächen haben, die in einer Drehaxialrichtung des Strukturelements der vorgelagerten Seite gegenüberliegen und die zum jeweils anderen unter der Spitze des Blattelements und des Teils des Strukturelements hervorstehen, wobei die Abstufungsteile in der Drehaxialrichtung ausgerichtet sind. Das jeweils andere unter der Spitze des Blattelements und dem Teil des Strukturelements ist mit Abdichtrippen versehen, die zu der Umfangsoberfläche der Abstufungsteile hervorstehen und die kleine Lücken zwischen den Abdichtrippen und den Umfangsoberflächen entsprechend den Abstufungsteilen ausbilden. Ein erster Abstand zwischen einer ersten der Abdichtrippen und der Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe in der Drehaxialrichtung ist länger als ein zweiter Abstand zwischen einer zweiten der Abdichtrippen benachbart zu der ersten Abdichtrippe und der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe, wobei die Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe auf der nachgelagerten Seite bezüglich der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe angeordnet ist.
Bei der oben beschriebenen Turbine trifft ein Fluid, das von der vorgelagerten Seite in die Lücke hineingeflossen ist, auf die Stufenoberfläche jedes Abstufungsteils auf, wodurch ein Hauptwirbel auf der vorgelagerten Seite der Stufenoberfläche gebildet wird, ähnlich wie im Stand der Technik. Ferner wird an einer Ecksektion (Kante) zwischen der Stufenoberfläche und der Umfangsoberfläche jedes Abstufungsteils ein Teil des Flusses von dem Hauptwirbel abgetrennt. Dadurch wird ein Trennwirbel, der sich in einer entgegengesetzten Richtung zu dem Hauptwirbel dreht, auf einer Umfangsoberfläche jedes Abstufungsteils erzeugt, welches auf der nachgelagerten Seite zu dessen Stufenoberfläche positioniert ist. Dieser Trennwirbel führt zu einem Herabfluss, der von einer Spitze der Abdichtrippe zu der Umfangsoberfläche des Abstufungsteils fließt, wodurch der Trennwirbel einen Kontraktionsflusseffekt gegen das Fluid aufweist, das durch die kleine Lücke zwischen der Spitze der Abdichtrippe und dem Abstufungsteil hindurchtritt.
Ferner zeigt der Durchmesser des Trennwirbels, der so erzielt ist, eine Tendenz dazu, dass er proportional zum Abstand von der Stufenoberfläche des abgebstuften Teils zu der kleinen Lücke auf dessen nachgelagerter Seite ist. Anders gesagt ist je kleiner der Abstand, desto kleiner der Durchmesser des Trennwirbels. Daher ist es bei der oben beschriebenen Turbine möglich, selbst wenn die Geschwindigkeit des Flusses, der an der Ecksektion zwischen der Stufenoberfläche und der Umfangsoberfläche des Abstufungsteils auf der nachgelagerten Seite abgetrennt wird, schneller ist als diejenige des Flusses, der von dem Hauptwirbel an der Ecksektion zwischen der Stufenoberfläche und der Umfangsoberfläche des Abstufungsteils auf der nachgelagerten Seite abgetrennt wird, den Durchmesser des Trennwirbels auf der nachgelagerten Seite zu verringern.
Der Durchmesser des Trennwirbels auf der nachgelagerten Seite wird wie oben beschrieben verringert, wodurch es möglich ist, bei dem Trennwirbel auf der nachgelagerten Seite die Maximalposition einer Geschwindigkeitskomponente des Flusses in der Radialrichtung von der Spitze der Abdichtrippe zur nachgelagerten Seite des Abstufungsteils vorgelagerten Seite nahe an die Spitze der Abdichtrippe zu setzen. Es ist daher möglich, den Herabfluss aufgrund des Trennwirbels auf der nachgelagerten Seite zu verstärken. Es ist daher möglich, das Leckfluid zu verringern, welches durch die kleine Lücke hindurchtritt, die auf der nachgelagerten Seite des Trennwirbels positioniert ist. Anders gesagt ist es möglich, den Kontraktionsflusseffekt zu verbessern.
Zusätzlich wird der Durchmesser des Trennwirbels auf der nachgelagerten Seite verringert, wodurch es möglich wird, den statischen Druck in dem Trennwirbel zu verringern. Es ist daher möglich, eine Druckdifferenz zwischen der vorgelagerten Seite und der nachgelagerten Seite der kleinen Lücke zu verringern, die auf der nachgelagerten Seite des Trennwirbels positioniert ist. Anders gesagt ist es entsprechend der Verringerung in der Druckdifferenz möglich, den Verringerungseffekt im statischen Druck zu verbessern, welcher dazu führt, dass der Leckfluss, der durch die kleine Lücke hindurchtritt, die auf der nachgelagerten Seite positioniert ist, verringert wird.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird bei der Turbine weiter bevorzugt, dass der Abstand von den Abdichtrippen zu den Abstufungsteilen so eingestellt ist, dass einer, der den Abstufungsteilen entspricht, die nahe an der nachgelagerten Seite positioniert ist, kürzer ist als der andere.
Bei der oben beschriebenen Turbine wird der Trennwirbel näher an der nachgelagerten Seite weiter im Durchmesser verringert. Daher ist es in der kleinen Lücke, die näher an der nachgelagerten Seite ist, möglich, den Kontraktionsflusseffekt effizient zu verbessern und den Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des Trennwirbels, der oben beschrieben wurde, effektiv zu verbessern.
Ferner wird bei der oben beschriebenen Turbine eine geneigte Oberfläche, die von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite geneigt ist, auf wenigstens der Stufenoberfläche, die der ersten Abdichtrippe entspricht, die auf der nachgelagerten Seite bezüglich der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe angeordnet ist, ausgebildet, wobei die geneigte Oberfläche mit der Umfangsoberfläche in Verbindung steht.
Gemäß der Konfiguration wird bei dem Hauptwirbel, der auf der vorgelagerten Seite der Stufenoberfläche in dem Abstufungsteil auf der nachgelagerten Seite erzeugt wird, die Richtung des Flusses, der an der Ecksektion zwischen der Stufenoberfläche und der Umfangsoberfläche des Abstufungsteils auf der nachgelagerten Seite abgetrennt wird, durch die geneigte Oberfläche zu der nachgelagerten Seite in einer Axialrichtung bezüglich der Radialrichtung geneigt. Es ist dadurch möglich, den Durchmesser des Trennwirbels, der auf der Umfangsoberfläche des Abstufungsteils auf der nachgelagerten Seite erzeugt wird, weiter zu verringern.
Daher ist es möglich, den Kontraktionsflusseffekt und den Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des oben beschriebenen Trennwirbels weiter zu verbessern.
Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind in der Turbine geneigte Oberflächen auf den Stufenoberflächen entsprechend der ersten und zweiten Abdichtrippen ausgebildet, und die Neigungswinkel sind so gewählt, dass ein erster Neigungswinkel der Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe geringer ist als ein zweiter Neigungswinkel der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe.
Gemäß der Konfiguration ist es möglich, den Durchmesser der Trennwirbel, die auf den Umfangsoberflächen der Stufenoberflächen der zwei benachbarten Abstufungsteile erzeugt werden, zu verringern. Ferner ist es, da der Neigungswinkel der geneigten Oberfläche, die auf dem Abstufungsteil auf der nachgelagerten Seite gebildet ist, größer ist als derjenige des Abstufungsteils auf der vorgelagerten Seite, möglich, eine Tendenz des Verringerns des Durchmessers des Trennwirbels, der auf der Umfangsoberfläche des Abstufungsteils auf der nachgelagerten Seite erzeugt wird, dass dieser kleiner ist als derjenige des Abstufungsteils auf der vorgelagerten Seite, zu verstärken. Es ist daher möglich, den Kontraktionsflusseffekt und den Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des oben beschriebenen Trennwirbels weiter zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch bei der Turbine, die mit mehreren Abstufungsteilen und Abdichtrippen versehen ist, möglich, den Kontraktionsflusseffekt und den Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des Trennwirbels, der in dem Abstufungsteil erzeugt wird, das auf den nachgelagerten Seite positioniert ist, zu verbessern. Dadurch kann die Verringerung in der Menge an Leckdampf, der durch die Lücke zwischen der Spitze des Blattelements (Blatts) und dem Strukturelement hindurchtritt, weiter verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht der Konfiguration, die eine Dampfturbine nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Zeichnung, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine vergrößerte Schnittansicht zeigt, die einen Hauptteil I in 1 zeigt.
3 ist eine Zeichnung, die Betriebe der Dampfturbine nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4A ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Größenverhältnis L/H eines Abstands L zu einer kleinen Lücke H und einem Flussratenkoeffizienten Cd von Dampf zeigt, der durch die kleine Lücke H in der Konfiguration hindurchtritt, die in 2 gezeigt ist.
4B ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Größenverhältnis L/H eines Abstands L zu einer kleinen Lücke H und einem Flussratenkoeffizienten Cd von Dampf zeigt, der durch die kleine Lücke H in der Konfiguration hindurchtritt, die in 2 gezeigt ist.
4C ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Größenverhältnis L/H eines Abstands L zu einer kleinen Lücke H und einem Flussratenkoeffizienten Cd von Dampf zeigt, der durch die kleine Lücke H in der Konfiguration hindurchtritt, die in 2 gezeigt ist.
5 ist eine Zeichnung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine vergrößerte Schnittansicht zeigt, welche den Hauptteil I in 1 zeigt.
6 ist eine Zeichnung, welche Betriebe der Dampfturbine nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4C beschrieben.
Wie in 1 zeigt wird eine Dampfturbine 1 nach der Ausführungsform schematisch dadurch gebildet, dass sie ein Gehäuse (Strukturelement) 10, ein Regulierungsventil 20, um die Menge und den Druck von Dampf (Fluid) S, der in das Gehäuse 10 fließt, zu regulieren, einen Wellenkörper (Rotor) 30, der innerhalb des Gehäuses 10 so vorgesehen ist, dass er sich frei drehen kann und dass er eine Leistung an eine Maschine wie zum Beispiel einen Generator (nicht dargestellt) übertragen kann, Turbinenschaufeln 40, die in dem Gehäuse 10 gehalten werden, Turbinenblätter (Blätter) 50, die an dem Wellenkörper 30 vorgesehen sind, und einen Lagerabschnitt 60 aufweist, der den Wellenkörper 30 so lagert, dass er um eine Achse drehbar ist.
Das Gehäuse 10 ist so ausgebildet, dass ein Innenraum von diesem hermetisch abgedichtet ist. Das Gehäuse 10 weist einen Hauptkörperabschnitt 11, der einen Flusskanal des Dampfes S bildet, und einen ringförmigen äußeren Mantelring 12 auf, der sicher auf einer inneren Wandoberfläche des Hauptkörperabschnitts 11 befestigt ist.
Mehrere Regulierungsventile 20 sind innerhalb des Hauptkörperabschnitts 11 des Gehäuses 10 eingebaut. Jedes der Regulierventile 20 weist eine Regulierventilkammer 21, in die Dampf S von einem Boiler (nicht dargestellt) fließt, einen Ventilkörper 22, einen Ventilsitz 23 und eine Dampfkammer 24 auf. Bei dem Regulierungsventil 20 wird dessen Ventilkörper 22 von dem Ventilsitz 23 wegbewegt, wodurch ein Dampfflusskanal geöffnet wird. Anschließend fließt der Dampf S in den Innenraum des Gehäuses 10 über die Dampfkammer 24 hinein.
Der Wellenkörper 30 weist einen Wellenhauptkörper 31 und mehrere Scheiben 23 auf, die sich in der Radialrichtung nach außen von einem äußeren Umfang des Wellenhauptkörpers 31 erstrecken. Der Wellenkörper 30 überträgt eine Drehenergie auf eine Maschine wie zum Beispiel einen Generator (nicht dargestellt).
Ferner weist der Lagerabschnitt 60 einen Radiallagerteil 61 und einen Gegendrucklagerteil 62 auf und lagert den Wellenkörper 30, der in den Hauptkörperabschnitt 11 des Gehäuses 10 so eingesetzt ist, dass er in der äußeren Seite des Hauptkörperabschnitts 11 drehbar ist.
Mehrere Turbinenschaufeln 40 sind in einem radialen Muster so angeordnet, dass sie den Wellenkörper 30 umgeben. Die mehreren Turbinenschaufeln 40, die so angeordnet sind, bilden Gruppen aus ringförmigen Turbinenschaufeln. Auch werden die Turbinenschaufeln 40 einzeln im äußeren Mantelring 12 gehalten. Anders gesagt erstreckt sich jede der Turbinenschaufeln 40 in der Radialrichtung nach innen von dem äußeren Mantelring 12.
Nabenabdeckungen 41 sind an der Spitze der Turbinenschaufeln 40 in deren Erstreckungsrichtung ausgebildet. Die Nabenabdeckungen 41 sind ringförmig ausgebildet, sodass sie die mehreren Turbinenschaufeln verbinden, welche die gleiche Gruppe aus ringförmigen Turbinenschaufeln bilden. Der Wellenkörper 30 ist in die Nabenabdeckungen 41 eingesetzt. Auch ist die Nabenabdeckung 41 so vorgesehen, dass ein Abstand bezüglich des Wellenkörpers 30 in der Radialrichtung beibehalten wird.
Zusätzlich sind sechs Gruppen aus ringförmigen Turbinenschaufeln, die durch mehrere Turbinenschaufeln 40 gebildet werden, so ausgebildet, dass sie voneinander in der Drehaxialrichtung des Gehäuses 10 und des Wellenkörpers 30 (im Folgenden als Axialrichtung bezeichnet) beabstandet sind. Die Gruppen aus ringförmigen Turbinenschaufeln wandeln die Druckenergie des Dampfs S in Geschwindigkeitsenergie um, wobei sie den Dampf S zu der Seite der Turbinenblätter 50 leiten, die auf der in der Axialrichtung nachgelagerten Seite benachbart zueinander sind.
Die Turbinenblätter 50 sind sicher auf einem äußeren Umfangsabschnitt der Scheibe 32, die den Wellenkörper 30 bildet, vorgesehen und erstrecken sich in Radialrichtung von dem Wellenkörper 30 nach außen. Auf der nachgelagerten Seite jeder ringförmigen Turbinenschaufelgruppe sind eine große Anzahl an Turbinenblätter in einem radialen Muster angeordnet und bilden Gruppen aus ringförmigen Turbinen.
Eine Stufe ist mit einer Gruppe aus ringförmigen Turbinenschaufeln und einer Gruppe aus ringförmigen Turbinenblättern ausgebildet. Das heißt die Dampfturbine 1 ist in sechs Stufen konfiguriert. Ein Deckband 51, welches sich in der Umfangsrichtung erstreckt, ist auf einer Spitze der Turbinenschaufel 50 ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt, ist das Deckband 51, das auf der Spitze des Turbinenblatts 50 ausgebildet ist, so angeordnet, dass es dem äußeren Mantelring 12 oder dem Gehäuse 10 mit einem Abstand in der Radialrichtung gegenüberliegt. Auf dem Deckband 51 sind vier Abstufungsteile 52 (52A bis 52D), die jeweils Stufenoberfläche 53 (53A bis 53D) aufweisen und die zu dem äußeren Mantelring 12 vorstehen, entlang der Axialrichtung des Wellenkörpers 30 ausgebildet.
Die Vorstehhöhen der vier Abstufungsteile 52A bis 52D, das heißt die Höhe von der Turbine 50 zu den äußeren Umfangsoberflächen (Umfangsoberflächen) 54A bis 54D (54) der Abstufungsteile 52A bis 52D sind so gewählt, dass sie allmählich von der vorgelagerten Seite zu der nachgelagerten Seite in der Wellenrichtung höher werden. Daher ist die Stufenoberfläche 53 von jedem der Abstufungsteile 52 so ausgebildet, dass sie zu der vorgelagerten Seite in der Axialrichtung zeigt. Ferner ist in der Ausführungsform die Stufenoberfläche 53 jedes der Abstufungsteile 52 in der Radialrichtung parallel. Auch sind die vier Stufenoberflächen 53A bis 53D alle von der Höhe her gleich. Ferner ist in der Ausführungsform die äußere Umfangsoberfläche 54 von jedem der Abstufungsteile 52 in der Axialrichtung parallel.
Jedoch ist in dem äußeren Mantelring 12 eine ringförmige Nut 121, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, in dem Bereich entsprechend dem Deckband 51 ausgebildet. In der Ausführungsform ist eine ringförmige Nut 121 auf einer inneren Umfangsoberfläche des äußeren Mantelrings 12 so ausgebildet, dass sie in der Radialrichtung nach außen zurückgesetzt ist. Das Deckband 51 ist so vorgesehen, dass es in die Ringnut 121 aufgenommen ist.
Auch sind in einem Grundabschnitt der Ringnut 121, der in der Radialrichtung nach innen gerichtet ist, fünf ringförmige ausgenommene Abschnitte 122 (122A bis 122E) entlang der Axialrichtung ausgebildet, sodass sie den vier Abstufungsteilen 52A bis 52D gegenüberliegen. Ferner sind von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite die Durchmesser der vier ringförmigen ausgenommenen Abschnitte 122A bis 122D, die auf der in der Axialrichtung vorgelagerten Seite positioniert sind, allmählich durch die Stufen vergrößert. Jedoch ist der Durchmesser des ringförmigen zurückgesetzten Abschnitts 122E, der auf der am weitesten nachgelagerten Seite positioniert ist, kleiner als derjenige des ringförmigen zurückgesetzten Abschnitts 122D auf der vierten Stufe, der an der vorgelagerten Seite benachbart ist.
Ferner sind Abdichtrippen 124 (124A bis 124D), die sich in der Radialrichtung zu dem Deckband 51 hin nach innen erstrecken, jeweils in Endkantenabschnitten (Kantenabschnitten) 123 (123A bis 123D) vorgesehen, die an der Grenze zwischen zwei ringförmigen ausgenommenen Abschnitten 122 und 122 positioniert sind, die in der Axialrichtung benachbart sind. Die Position der Endkantenabschnitte 123 und der Abdichtrippen 124 ist so gewählt, dass sie der äußeren Umfangsoberfläche 54 jedes der Abstufungsteile 52 gegenüberliegen. Insbesondere sind die vier Abdichtrippen 124A bis 124D so angeordnet, dass sie voneinander in der Axialrichtung beabstandet sind, und sie sind so vorgesehen, dass sie den vier Abstufungsteilen 52A bis 52D eins zu eins entsprechen. Auch sind in der Ausführungsform die vier Abdichtrippen 124A bis 125D mit den gleichen Abständen in der Axialrichtung angeordnet.
Ferner sind die drei Abdichtrippen 124A bis 124C, die auf der vorgelagerten Seite positioniert sind, so vorgesehen, dass eine Oberfläche jeder Abdichtrippe 124, die der nachgelagerten Seite gegenüberliegt, und innere Oberflächen 125 (125B bis 125D) auf der vorgelagerten Seite der ringförmigen ausgenommenen Abschnitte 122 (122B bis 122D), die jeweils auf der nachgelagerten Seite der Abdichtrippen 124 positioniert sind, die gleiche Ebene bilden. Jedoch ist die Abdichtrippe 124D (vierte Abdichtrippe 124D), die auf der am weitesten nachgelagerten Seite positioniert ist, so vorgesehen, dass eine Oberfläche der Abdichtrippe 124D, die zur vorgelagerten Seite zeigt, und eine innere Oberfläche 125E auf einer nachgelagerten Seite zum ringförmigen ausgenommenen Abschnitt 122D, der auf der vorgelagerten Seite zur vierten Abdichtrippe 124D positioniert ist, die gleiche Ebene bilden.
Ferner ist jede der kleinen Lücken H (H1 bis H4) zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 54 jedes Abstufungsteils 52 und der Spitze jeder Abdichtrippe 124 in der Radialrichtung ausgebildet. Jede der kleinen Lücken H ist auf einen Minimalwert innerhalb eines Sicherheitsbereichs eingestellt, in dem das Gehäuse 10 nicht in Kontakt mit den Turbinenblättern 50 ist, unter Berücksichtigung eines Betrags der thermischen Ausdehnung des Gehäuses 10 oder des Turbinenblatts 50, eines zentrifugalen Ausdehnungsbetrags des Turbinenblatts 50 oder ähnlichem. In der Ausführungsform sind die vier kleinen Lücken H1 bis H4 alle von der Größe her gleich.
Ferner ist in der Ausführungsform entlang der Axialrichtung ein Abstand L (die Länge L der äußeren Umfangsoberfläche 54 jedes Abstufungsteils 52, insbesondere ein Abstand von jeder kleinen Lücke H zur Stufenoberfläche 53 auf der vorgelagerten Seite) von jeder kleinen Lücke H (jeder Abdichtrippe 124) zu der Stufenoberfläche 53 des Abstufungsteils 52, das auf der nachgelagerten Seite positioniert ist, als ein kleinerer Wert in dem Abstufungsteil 52, das näher an der nachgelagerten Seite positioniert ist, im Vergleich zu den anderen gewählt.
Das heißt eine Beziehung zwischen einem Abstand L1 (erster Abstand L1) von einer ersten kleinen Lücke H1 auf der äußeren Umfangsoberfläche 54A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe, der auf der am weitesten vorgelagerten Seite positioniert ist, zur Stufenoberfläche 53A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe, einem Abstand L2 (zweiter Abstand L2) von einer zweiten kleinen Lücke H2 auf der äußeren Umfangsoberfläche 54B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe zur Stufenoberfläche 53B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe, einem Abstand L3 (dritter Abstand L3) von einer dritten kleinen Lücke H3 auf der äußeren Umfangsoberfläche 54C des Abstufungsteils 53C der dritten Stufe zur Stufenoberfläche 53C des Abstufungsteils 52C der dritten Stufe und einem Abstand L4 (vierter Abstand L4) von einer vierten kleinen Lücke H4 auf der äußeren Umfangsoberfläche 54D des Abstufungsteils 52D der vierten Stufe zu der Stufenoberfläche 53D des Abstufungsteils 53D der vierten Stufe in der Axialrichtung erfüllt folgende Formel (1) . $L1 > L 2 > L 3 > L 4$
Anders gesagt ist in der Ausführungsform ein Größenverhältnis L/H des Abstands L zu der kleinen Lücke H so gewählt, dass das Größenverhältnis L/H des Abstufungsteils 52, das näher an der nachgelagerten Seite positioniert ist, kleiner ist als das jeweils andere.
Zusätzlich sind die Abdichtrippen 124 wie oben beschrieben vorgesehen, wobei vier Hohlräume C (C1 bis C4) zwischen den Deckbändern 51 und dem äußeren Mantelring 12 so ausgebildet sind, dass sie in der Axialrichtung angeordnet sind. Jeder Hohlraum C ist zwischen der Abdichtrippe 124 entsprechend dem Stufenteil 52 und einer Trennwand gegenüber der Abdichtrippe 124 auf der in der Axialrichtung vorgelagerten Seite ausgebildet.
Insbesondere wird ein erster Hohlraum C1, der auf der am weitesten vorgelagerten Seite in der Axialrichtung ausgebildet ist, zwischen der ersten Abdichtrippe 124A entsprechend dem Abstufungsteil 52A der ersten Stufe und der inneren Oberfläche 125A auf der vorgelagerten Seite des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122A der ersten Stufe ausgebildet, welcher der ersten Abdichtrippe 124A auf der in der Axialrichtung vorgelagerten Seite gegenüberliegt.
Ferner ist ein zweiter Hohlraum C2 benachbart dem ersten Hohlraum C1 auf der nachgelagerten Seite zwischen der zweiten Abdichtrippe 124B entsprechend dem Abstufungsteil 52B der zweiten Stufe und der ersten Abdichtrippe 124A gegenüber der zweiten Abdichtrippe 124B auf der in der Axialrichtung vorgelagerten Seite und der inneren Oberfläche 125B auf der vorgelagerten Seite des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122B der zweiten Stufe ausgebildet.
Weiter zusätzlich ist ähnlich zu dem zweiten Hohlraum C2 ein dritter Hohlraum C3 benachbart zu dem zweiten Hohlraum C2 auf der nachgelagerten Seite zwischen der dritten Abdichtrippe 124C entsprechend dem Abstufungsteil 52C der dritten Stufe und der zweiten Abdichtrippe 124B und der inneren Oberfläche 124C auf der vorgelagerten Seite des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122C der dritten Stufe ausgebildet.
Zusätzlich ist ein vierter Hohlraum C4 benachbart zu dem dritten Hohlraum C3 zwischen der dritten Abdichtrippe 124D entsprechend dem Abstufungsteil 52D der vierten Stufe und der inneren Oberfläche 125E auf der nachgelagerten Seite des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122D der vierten Stufe und der dritten Abdichtrippe 124C gegenüber der Abdichtrippe 124D auf der vorgelagerten Seite in der Axialrichtung und der inneren Oberfläche 125D auf der vorgelagerten Seite des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122D der vierten Stufe vorgesehen.
Zusätzlich ist nach der Ausführungsform in jedem der Hohlräume C ein Eckabschnitt zwischen einer Grundoberfläche (Oberfläche, die in der Radialrichtung nach innen zeigt) jedes ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122C und der inneren Oberfläche 125 jedes ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122 oder jeder Abdichtrippe 124 abgerundet ausgebildet. Dadurch kann die Grundoberfläche jedes ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122 und die innere Oberfläche 125 des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122 ohne Übergang fortgeführt werden. Auch werden die untere Oberfläche jedes ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122 und die Oberfläche der Abdichtrippe 124 auf der vorgelagerten oder nachgelagerten Seite in der Axialrichtung ohne Übergang fortgeführt. Da der Eckabschnitt des Hohlraums C wie oben beschrieben abgerundet ausgebildet ist, kommt dessen Außenform nahe an die Form des Hauptwirbels MV, der in dem Hohlraum C erzeugt wird, heran, wie dies unten beschrieben ist. Dadurch wird es möglich, Energieverluste des Hauptwirbels MV in dem Eckabschnitt des Hohlraums C zu vermeiden (siehe 3).
Ferner ist in der Ausführungsform jeder Teil der vier Hohlräume C1 bis C4 mit der gleichen Größe gewählt worden, mit Ausnahme des Abstands L, wie oben beschrieben wurde. Zum Beispiel sind die Axialrichtungsabstände (Axialrichtungsbreiten (W1 bis W4) der Hohlräume C) von den Abdichtrippen 124 zur Trennwand gegenüber der Abdichtrippen 124 auf der vorgelagerten Seite in der Axialrichtung, oder aber die Radialrichtungsabstände (Radialrichtungsabstände D (D1 bis D4) der Hohlräume) von den unteren Oberflächen der ringförmigen ausgenommenen Abschnitte 122 zu unteren Enden (innere Enden in der Radialrichtung) der Stufenoberflächen 53 der Abstufungsteile 52 in den vier Hohlräumen C1 bis C4 mit den gleichen Größen gewählt worden. Zusätzlich wird bevorzugt, dass ein Verhältnis D/W (Größenverhältnis D/W in dem Hohlraum) des Radialrichtungsabstands D zur Axialrichtungsbreite W in jedem Hohlraum auf ungefähr 1,0 gesetzt wird, sodass die Größe des Trennwirbels SV, der in dem Hohlraum C erzeugt wird, kleiner ist als diejenige des Hauptwirbels MV, der in dem gleichen Hohlraum C erzeugt wird, wie dies unten beschrieben wird (siehe 3).
Im Folgenden wird der Betrieb der Dampfturbine 1, die wie oben beschrieben ausgestaltet ist, beschrieben.
Zunächst fließt, wenn das Regulierungsventil 20 (siehe 1) offen ist, Dampf S von einem Boiler (nicht dargestellt) in den Innenraum des Gehäuses 10.
Der Dampf S, der in den Innenraum des Gehäuses 10 fließt, tritt nach und nach durch die Gruppe aus ringförmigen Turbinenschaufeln und die Gruppe aus ringförmigen Turbinenblättern in jeder Stufe hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wandeln die Turbinenschaufeln 40 Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie um, und dann fließt im Wesentlichen der gesamte Dampf S, der durch die Turbinenschaufeln 40 hindurchgeflossen ist, in die Turbinenblätter 50, welche die gleiche Stufe bilden. Anschließend wandeln die Turbinenblätter 50 die Geschwindigkeitsenergie des Dampfs S in Drehenergie um, wodurch ein Drehmoment auf den Wellenkörper 30 ausgeübt wird. Währenddessen fließt ein Teil des Dampfs S (zum Beispiel mehrere Prozent) von den Turbinenschaufeln 40 in die Ringnut 121 (Abstand zwischen dem Deckband 51 des Turbinenblatts 30 und dem äußeren Mantelring 12 des Gehäuses 10) hinein, wie dies in 3 gezeigt ist. Das heißt ein Teil des Dampfs S wird Leckdampf.
In diesem Fall trifft der Dampf S, der in die Ringnut 121 hineinfließt, auf die Stufenoberfläche 53A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe auf, sobald er in den ersten Hohlraum C1 hineinfließt, wodurch der Dampf S so fließt, dass er zur vorgelagerten Seite zurückkehrt. Dadurch wird ein Hauptwirbel MV1, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht (erste Drehrichtung), im ersten Hohlraum C1 erzeugt.
Zu diesem Zeitpunkt wird insbesondere an der Ecksektion (Kante) zwischen der Stufenoberfläche 53A und der äußeren Umfangsoberfläche 54A im Abstufungsteil 52A der ersten Stufe ein Teil des Flusses von dem Hauptwirbel MV1 abgetrennt. Daher wird ein Trennwirbel SV1, der sich im Uhrzeigersinn (zweite Drehrichtung) dreht, die die entgegengesetzte Richtung zu derjenigen des Hauptwirbels MV1 ist, auf der äußeren Umfangsoberfläche 54A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe erzeugt.
Der Trennwirbel SV1 ist auf der vorgelagerten Seite benachbart zu der ersten kleinen Lücke H1 zwischen dem Abstufungsteil 52A der ersten Stufe und der ersten Abdichtrippe 124A positioniert. Insbesondere wird bei dem Trennwirbel SV1 ein Herabfluss, der in der Radialrichtung nach innen fließt, an der Position unmittelbar vor der ersten Stufenoberfläche H1 erzeugt. Dadurch weist der Trennwirbel SV1 einen Kontraktionsflusseffekt auf, der den Leckfluss verringert, der von dem ersten Hohlraum C1 in den zweiten Hohlraum C2 auf der nachgelagerten Seite durch die erste kleine Lücke H1 fließt.
Anschließend trifft, wenn der Dampf S von dem ersten Hohlraum C1 in den zweiten Hohlraum C2 durch die erste Stufenoberfläche H1 fließt, der Dampf S auf die Stufenoberfläche 53B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe auf, wodurch er so fließt, dass er zur vorgelagerten Seite zurückkehrt. Dadurch wird ein Hauptwirbel MV2, der sich in der ersten Drehrichtung dreht, nämlich in der gleichen Richtung wie der Hauptwirbel M1, der in dem ersten Hohlraum C1 erzeugt wird, im zweiten Hohlraum C2 erzeugt.
Zusätzlich wird an der Ecksektion zwischen der Stufenoberfläche 53B und der äußeren Umfangsoberfläche 54B im Abstufungsteil 52B der zweiten Stufe ein Teil des Flusses vom Hauptwirbel MV2 abgetrennt. Dadurch wird ein Trennwirbel SV2, der sich in der umgekehrten Richtung zu dem Hauptwirbel MV2 (zweite Drehrichtung) dreht, auf der äußeren Umfangsoberfläche 54B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe erzeugt.
Anschließend trifft, wenn der Dampf S durch die zweite kleine Lücke H2 hindurchtritt und in den dritten Hohlraum C3 hineinfließt, ähnlich zu dem Fall bei den ersten und zweiten Hohlräumen C1 und C2, der Dampf S auf die Stufenoberfläche 53C des Abstufungsteils 52C der dritten Stufe auf, wodurch er so fließt, dass er zu der vorgelagerten Seite zurückkehrt. Dadurch wird ein Hauptwirbel MV3, der sich in der ersten Drehrichtung dreht, im dritten Hohlraum C3 erzeugt. Auch wird ein Trennwirbel SV3, der sich in der zweiten Drehrichtung dreht, auf der äußeren Umfangsoberfläche 54C des dritten Abstufungsteils 52C erzeugt.
Ebenso wie oben beschrieben trifft, wenn der Dampf S, der durch die dritte kleine Lücke H3 hindurchtritt und in den vierten Hohlraum C4 hineinfließt, der Dampf S auf die Stufenoberfläche 53D des Abstufungsteils 52D der vierten Stufe auf, wodurch ein Hauptwirbel MV4, der sich in der ersten Drehrichtung dreht, im vierten Hohlraum C4 erzeugt wird. Auch wird ein Trennwirbel SV4, der sich in der zweiten Drehrichtung dreht, auf der äußeren Umfangsoberfläche 54D des vierten Abstufungsteils 54D erzeugt.
Somit wird, ähnlich wie im Stand der Technik, der Druck (statischer Druck) oder die Dichte des Dampfs S in der Lücke zwischen dem Deckband 51 und dem äußeren Mantelring 12 von der vorgelagerten Seite zu der in der Axialrichtung nachgelagerten Seite verringert. Somit wird, wenn man sich zu der nachgelagerten Seite hin voranbewegt, die Flussgeschwindigkeit des Dampfs S, welcher von jeder der kleinen Lücken H (H1 bis H3) in jeden der Hohlräume C (C2 bis C4) auf der nachgelagerten Seite fließt, oder die Geschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) der Hauptwirbel MV (MV2 bis MV4), die in den Hohlräumen C (C2 bis C4) erzeugt wird, auf der nachgelagerten Seite größer. Insbesondere ist in den Hauptwirbeln MV (MV2 bis MV4), die näher an der nachgelagerten Seite sind, die Flussgeschwindigkeit, die in der Radialrichtung entlang der Stufenoberfläche 53 nach außen fließt, größer. Daher gibt es eine Möglichkeit, dass die Durchmesser der Trennwirbel SV (Trennwirbel SV2 bis SV4 zum Beispiel), die auf der äußeren Umfangsoberfläche 54 jedes Abstufungsteils 52 auf der nachgelagerten Seite gebildet werden, größer sein können als diejenige des Trennwirbels SV (Trennwirbel SV1 zum Beispiel), der auf der äußeren Umfangsoberfläche 54 des Abstufungsteils 52 auf der vorgelagerten Seite erzeugt wird.
Jedoch sind in der Ausführungsform entlang der Axialrichtung die Abstände L (L1 bis L4) von den kleinen Lücken H zu den Stufenoberflächen 53 auf der vorgelagerten Seite so gewählt, dass sie die oben beschriebene Formel (1) erfüllen. Es ist daher möglich, die Durchmesser der Trennwirbel SV2 bis SV4 auf der nachgelagerten Seite zu verringern, da je kleiner der Abstand L (Größenverhältnis L/H) ist, desto kleiner ist auch der Durchmesser des Trennwirbels SV, der auf der äußeren Umfangsoberfläche 54 des Abstufungsteils 52 erzeugt wird.
Daher ist es bei der Dampfturbine 1 nach dieser Ausführungsform möglich, die Durchmesser der Trennwirbel SV2 bis SV4 auf der nachgelagerten Seite zu verringern. Daher kann bei den Trennwirbeln SV2 bis SV4 auf der nachgelagerten Seite die Maximalposition einer Geschwindigkeitskomponente des Flusses, der in der Radialrichtung nach innen von der Spitzenseite jeder der Abdichtrippen 124B bis 124D zu jeder der äußeren Umfangsoberflächen 54B bis 54D der Abstufungsteile 52B bis 52D fließt, näher an die Spitze jeder der Abdichtrippen 124B bis 124D bewegt werden. Daher ist es bei jedem der Trennwirbel SV2 bis SV4 auf der nachgelagerten Seite möglich, den Herabfluss zu verstärken, der unmittelbar vor jeder der kleinen Lücken H2 bis H4 erzeugt wird. Es ist daher möglich, den Leckfluss des Dampfes S zu verringern, der durch jede der kleinen Lücken H2 bis H4 hindurchtritt. Anders gesagt ist es möglich, den Kontraktionsflusseffekt zu verbessern.
Ferner ist es, da die Durchmesser der Trennwirbel SV2 bis SV4 auf der nachgelagerten Seite verringert sind, möglich, die statischen Drücke in den Trennwirbeln SV2 bis SV4 zu verringern. Es ist dadurch möglich, die Druckdifferenz zwischen der vorgelagerten Seite und der nachgelagerten Seite jeder der kleinen Lücken H2 bis H4 zu verringern, die auf der nachgelagerten Seite der Trennwirbel SV2 bis SV4 positioniert sind. Zum Beispiel wird der Durchmesser des Trennwirbels SV3 in dem dritten Hohlraum C3 verringert, wodurch die Differenz im statischen Druck zwischen dem statischen Druck in dem dritten Hohlraum C3 auf der vorgelagerten Seite und dem statischen Druck in dem vierten Hohlraum C4 auf der nachgelagerten Seite verringert werden kann. Daher ist es entsprechend der Verringerung in der Druckdifferenz möglich, den Reduktionseffekt im statischen Druck zu verbessern, was dazu führt, dass der Leckfluss, der durch die kleinen Lücken H2 bis H4 hindurchtritt, die auf der nachgelagerten Seite positioniert sind, verringert wird.
Insbesondere sind in der Ausführungsform die Abstände L (L1 bis L4) so gewählt, dass sie die Formel (1), die oben beschrieben wurde, erfüllen. Daher wird der Trennwirbel SV näher an der nachgelagerten Seite weiter im Durchmesser verringert. Als ein Ergebnis kann bei der kleinen Lücke H näher an der nachgelagerten Seite der Kontraktionsflusseffekt und der Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des Trennwirbels SV, der oben beschrieben wurde, effizienter verbessert werden.
Demgemäß ist es bei der Dampfturbine 1 nach der Ausführungsform möglich, die Menge an Leckdampf, der durch die Lücke zwischen dem Deckband 51 des Turbinenblatts 50 und dem äußeren Mantelring 12 des Gehäuses 10 hindurchtritt, zu verringern.
Ferner werden wie in 4A bis 4C gezeigt, die oben beschriebenen Effekte durch Simulationen bestätigt, die durch den Erfinder vorgenommen wurden.
Jeder der Graphen der 4A bis 4C zeigt das Ergebnis der Simulation, die bezüglich einer Beziehung zwischen, bei dem gleichen Abstufungsteil 52, dem Größenverhältnis L/H und dem Flussratenkoeffizienten Cd des Dampfs S vorgenommen wurde, der durch die kleine Lücke H fließt, bezüglich der zweiten kleine Lücke H2 (Abstufungsteil 52B der zweiten Stufe), der dritten kleinen Lücke H3 (Abstufungsteil 52C der dritten Stufe) und der vierten kleinen Lücke H4 (Abstufungsteil 52D der vierten Stufe). In diesem Graph ist, je kleiner der Flussratenkoeffizient Cd, desto kleiner die Flussrate des Dampfs S, der durch die kleine Lücke H fließt.
Nach diesem Graph ist in jeder der kleinen Lücken H2 bis H4 der Optimalwert des Größenverhältnisses L/H, um den Flussratenkoeffizienten Cd zu minimieren, vorhanden. Insbesondere ist der Optimalwert des Größenverhältnisses L/H in der zweiten kleinen Lücke H2 3,0 (siehe 4A), und der Optimalwert des Größenverhältnisses L/H in der dritten kleinen Lücke H3 ist 2,5 (siehe 4B). Auch ist der Optimalwert des Größenverhältnisses L/H in der vierten kleinen Lücke H4 2,2 (siehe 4C). Das heißt die kleine Lücke H, die weiter unten positioniert ist, ist klein beim Optimalwert des Größenverhältnisses L/H, um den Flussratenkoffizienten Cd zu minimieren. Anders gesagt wird dessen optimaler Abstand L kürzer.
Zusätzlich sind in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, fünf ringförmige ausgenommene Abschnitt 122A bis 122E (insbesondere die vier ringförmigen ausgenommenen Abschnitte 122A bis 122D auf der vorgelagerten Seite) entsprechend den vier Abstufungsteilen 52A bis 52D auf dem äußeren Mantelring 12 so ausgebildet, dass die Größen der vier Hohlräume C nicht von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite kleiner werden. Daher ist es, selbst wenn der Abstand L des Hohlraums C (zum Beispiel dritter Hohlraum C3 oder vierter Hohlraum C4) insbesondere auf der nachgelagerten Seite nicht genau und präzise gewählt ist, möglich, die Größe des Trennwirbels SV, der in dem Hohlraum C erzeugt wird, kleiner zu wählen als die Größe des Hauptwirbels MV, der in dem gleichen Hohlraum C erzeugt wird.
Ferner ist in der ersten Ausführungsform die Stufenoberfläche 53 jedes der Abstufungsteile 52 in der Radialrichtung parallel. Das heißt die Stufenoberflächen 53 der ersten Ausführungsform sind nicht geneigt, wie sie in dem Fall einer zweiten Ausführungsform geneigt sind. Es ist daher einfach möglich, die Größe des Deckbands 51 in der Radialrichtung zu verringern.
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
Beim Vergleich mit der Dampfturbine 1 der ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform einen Unterschied nur dahingehend auf, dass sich die Form jedes Abstufungsteils 52 von derjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet, und die anderen Ausgestaltungen sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform werden die gleichen Bezugsziffern und -zeichen für die gleichen Bestandteile verwendet wie diese des ersten Elements, und eine Beschreibung dieser wird ausgelassen.
Wie in 5 gezeigt sind geneigte Oberflächen 56 (56A bis 56D), die von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite geneigt sind, jeweils auf den Stufenoberflächen 53 (53A bis 53G) der Abstufungsteile 52 (52A bis 52D) so ausgebildet, dass sie mit jeder der äußeren Umfangsoberflächen 54 (54A bis 54D) der gleichen Abstufungsteile 52 kontinuierlich sind.
Ferner werden bei den vier geneigten Oberflächen 56A bis 56D die Neigungswinkel θ1 bis θ4 bezüglich der Radialrichtung von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite größer.
Das heißt bei den vier Abstufungsteilen 52 (52A bis 52D) erfüllen der Neigungswinkel θ1 der geneigten Oberfläche 56A, die auf der Stufenoberfläche 53A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe, das auf der am meisten vorgelagerten Seite positioniert ist, der Neigungswinkel θ2 der geneigten Oberfläche 56B, die auf der Stufenoberfläche 53B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe ausgebildet ist, der Neigungswinkel θ3 der geneigten Oberfläche 56C der auf der Stufenoberfläche 53C des Abstufungsteils 52C der dritten Stufe ausgebildet ist und der Neigungswinkel θ4 der geneigten Oberfläche 56D, die auf der Stufenoberfläche 53D des Abstufungsteils 52D der vierten Stufe ausgebildet ist, die folgende Formel (2). $θ 1 < θ 2 < θ 3 < θ 4$
Ferner ist in dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel jede der geneigten Oberflächen 56 auf jeder der Stufenoberflächen 53 ausgebildet. Jedoch kann, ohne darauf beschränkt zu sein, die geneigte Oberfläche auch zum Beispiel nur auf einem oberen Endteil (äußerer Endteil in der Radialrichtung) der Stufenoberfläche 53 kontinuierlich zu der äußeren Umfangsoberfläche 54 auf dem gleichen Abstufungsteil ausgebildet sein, und ein unterer Endteil (innerer Endteil in der Radialrichtung) der Stufenoberfläche 53 kann parallel zur Radialrichtung sein.
In der Dampfturbine der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, werden, wie in 6 gezeigt, wenn der Dampf S in die Ringnut 121 hineinfließt, jeder der Hauptwirbel MV (MV1 bis MV4), die sich in der ersten Drehrichtung drehen, und jeder der Trennwirbel SV (SV1 bis SV4), die sich in der zweiten Drehrichtung drehen, in jedem der Hohlräume C (C1 bis C4) erzeugt, ähnlich zu dem Fall der ersten Ausführungsform.
Daher ist es bei der Dampfturbine 1 nach der zweiten Ausführungsform möglich, den gleichen Effekt wie in der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Ferner ist in der zweiten Ausführungsform die geneigte Oberfläche 56 auf der Stufenoberfläche 53 jedes Abstufungsteils 52 ausgebildet. Dadurch wird bei dem Hauptwirbel MV, der in jedem Hohlraum C erzeugt wird, die Richtung des Flusses, der an der Ecksektion zwischen der Stufenoberfläche 53 und der äußeren Umfangsoberfläche 54 jedes Abstufungsteils 52 abgetrennt wird, durch die geneigte Oberfläche 56 in der Axialrichtung zur nachgelagerten Seite bezüglich der Radialrichtung geneigt. Demgemäß ist es möglich, den Durchmesser des Trennwirbels SV, der auf der äußeren Umfangsoberfläche 54 jedes Abstufungsteils 52 erzeugt wird, zu reduzieren.
Ferner sind in der Ausführungsform die Neigungswinkel θ2 bis θ4 der geneigten Oberflächen 56B bis 56D, die auf den Abstufungsteilen 52B bis 52D auf der nachgelagerten Seite ausgebildet sind, größer als der Neigungswinkel θ1 der geneigten Oberfläche 56A, der auf dem Abstufungsteil 52A auf der vorgelagerten Seite ausgebildet ist. Es ist daher möglich, die Tendenz zu verstärken, dass die Durchmesser der Trennwirbel SV2 bis SV4, die auf den äußeren Umfangsoberflächen 54B bis 54D der Abstufungsteile 52B bis 52D der nachgelagerten Seite erzeugt werden, kleiner reduziert werden als der Durchmesser des Trennwirbels SV1, der auf der äußeren Umfangsoberfläche 54A des Abstufungsteils 52A auf der vorgelagerten Seite erzeugt wird.
Es ist daher möglich, den Kontraktionsflusseffekt und den Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund der Trennwirbel SV2 bis SV4 auf der nachgelagerten Seite zu verbessern.
Insbesondere ist in der zweiten Ausführungsform, da die Neigungswinkel θ1 bis θ4 so gewählt sind, dass sie die Formel (2), die oben beschrieben wurde, erfüllen, der Trennwirbel SV näher an der nachgelagerten Seite weiter im Durchmesser verringert. Als ein Ergebnis kann in der kleinen Lücke H näher an der nachgelagerten Seite der Kontraktionsflusseffekt und der Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des Trennwirbels SV wie oben beschriebenen viel effizienter verbessert werden.
Ferner ist es nach der Dampfturbine 1 der zweiten Ausführungsform möglich, die Menge an Leckdampf weiter zu verringern, der durch die Lücke zwischen dem Deckband 51 des Turbinenblatts 50 und dem äußeren Mantelring 12 des Gehäuses 10 hindurchtritt, als in dem Fall der ersten Ausführungsform.
Zusätzlich ist in der zweiten Ausführungsform jede geneigte Oberfläche 56 in einer linearen Querschnittsform mit einem konstanten Neigungswinkel ausgebildet. Jedoch kann, ohne darauf beschränkt zu sein, jede geneigte Oberfläche 56 in einer kreisförmigen Querschnittsform ausgebildet sein, von der sich der Neigungswinkel bezüglich der Radialrichtung verändert, wenn man sich zum Beispiel näher an die äußere Umfangsoberfläche 54 jedes Abstufungsteils 52 annähert. Auch kann jede der geneigten Oberflächen 56 in einer passend kombinierten Form mit einem Teil, das mit einem linearen Querschnitt ausgebildet ist, und einem Teil, das mit einem kreisförmigen Querschnitt geformt ist, ausgebildet sein.
Ferner wird, wie oben beschrieben, wenn ein Teil oder die gesamte geneigte Oberfläche 56 mit einer kreisförmigen Querschnittsform ausgebildet ist, der Fluss des Hauptwirbels SV entlang der Stufenoberfläche 53 übergangslos. Es ist daher möglich, Energieverluste des Hauptwirbels MV zu unterdrücken.
Zusätzlich kann in einer solchen Konfiguration, in der die geneigte Oberfläche 56 einen mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgestalteten Teil aufweist, wenn mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgestaltete Teil kontinuierlich mit der äußeren Umfangsoberfläche 54 ist, ein Relativwinkel zwischen der Radialrichtung und dem mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgestalteten Teil in der Ecksektion zwischen dem mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildeten Teil und der äußeren Umfangsoberfläche 54 als ein Neigungswinkel der geneigten Oberfläche 56 bezüglich der Radialrichtung gewählt werden. Auch kann, wenn der mit einem linearen Querschnitt ausgebildete Teil der geneigten Oberfläche 56 kontinuierlich zu der äußeren Umfangsoberfläche 54 ist, ähnlich zu dem Fall der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, ein Relativwinkel zwischen der Radialrichtung und dem mit einem linearen Querschnitt ausgebildeten Teil als ein Neigungswinkel der geneigten Oberfläche 56 bezüglich der Radialrichtung gewählt werden.
Zusätzlich ist, wenn ein Teil oder die gesamte geneigte Oberfläche 56 in einer kreisförmigen Querschnittsform ausgebildet ist, die kreisförmige Querschnittsform, deren Neigungswinkel bezüglich der Radialrichtung allmählich abnimmt, bevorzugt gegenüber der kreisförmigen Querschnittsform, deren Neigungswinkel allmählich zunimmt, vom Standpunkt des Verhinderns, dass ein Fluid entlang der geneigten Oberfläche 56 fließt.
Ferner sind die Neigungswinkel der vier geneigten Oberflächen 56A bis 56D nicht auf Werte der zweiten Ausführungsform beschränkt, die Formel (2) erfüllen. In wenigstens zwei benachbarten Abstufungsteilen 52 und 52 können die Neigungswinkel der geneigten Oberflächen 56 so gewählt werden, dass der von einem der Abstufungsteile 52 auf der vorgelagerten Seite größer ist als derjenige des anderen des Abstufungsteils 52 auf der nachgelagerten Seite.
Zum Beispiel kann, wenn der Neigungswinkel θ3 (dritter Neigungswinkel θ3) der geneigten Oberfläche 56C des Abstufungsteils 52C der dritten Stufe kleiner gewählt ist als der Neigungswinkel θ2 (zweiter Neigungswinkel θ2) der geneigten Oberfläche 56B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe, der zweite Neigungswinkel θ2 größer oder gleich dem ersten Neigungswinkel θ1 der geneigten Oberfläche 56A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe gewählt werden, oder der vierte Neigungswinkel θ4 der geneigten Oberfläche 56D des Abstufungsteils 52D der vierten Stufe kann größer oder gleich dem dritten Neigungswinkel θ3 gewählt werden.
Ferner sind in der zweiten Ausführungsform die geneigten Oberfläche 56 auf allen Stufenoberflächen 53 ausgebildet. Jedoch kann in zwei benachbarten Abstufungsteilen 52 und 52 die geneigte Oberfläche 56 auf wenigstens der Stufenoberfläche 53 des Abstufungsteils 52 auf der nachgelagerten Seite ausgebildet sein.
Zum Beispiel kann die geneigte Oberfläche 56C nur auf der Stufenoberfläche 53C des Abstufungsteils 52C der dritten Stufe ausgebildet sein, und die geneigten Oberflächen 56C müssen nicht auf den Stufenoberflächen 53A, 53B und 53D der anderen Abstufungsteile 52A, 52B und 52D ausgebildet sein. Auch können zum Beispiel die geneigten Oberflächen 56A und 56C nur auf den Stufenoberflächen 53A und 53C der Abstufungsteile 52A und 52C der ersten Stufe und der zweiten Stufe ausgebildet sein, und die geneigten Oberflächen 56B und 56D müssen nicht auch auf den Stufenoberflächen 53B und 53D der Abstufungsteile 52B und 52D der zweiten Stufe und der vierten Stufe ausgebildet werden.
Obwohl die Details der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, beschränkt, und verschiedene Modifikationen können an den Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der technischen Idee der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel wird bevorzugt, dass die Größen der vier kleinen Lücken H1 bis H4 auf die gleichen Minimalwerte wie auch in den oben beschriebenen Ausführungsformen gesetzt werden, es ist jedoch auch möglich, Größen zu wählen, die sich voneinander unterscheiden. Zusätzlich ist es in diesem Fall möglich, dass die vier Abstände L1 bis L4 so gewählt sind, dass die Größenverhältnisse L/H der Abstände L zu den kleinen Lücken H von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite hin kleiner werden.
Weiterhin können die Abstände L von jeder der kleinen Lücken H (jeder Abdichtrippe 124) zu der Stufenoberfläche 53 des Abstufungsteils 52, das auf der vorgelagerten Seite von dieser in der Axialrichtung positioniert ist, nicht auf die Werte beschränkt sein, welche Formel (1) erfüllen, die oben beschrieben wurde. In wenigstens zwei benachbarten Abstufungsteilen 52 und 52 können die Abstände L so gewählt sein, dass eines der Abstufungsteile auf der nachgelagerten Seite kürzer ist als das andere der Abstufungsteile 52 auf der vorgelagerten Seite.
Insbesondere kann zum Beispiel, wenn der dritte Abstand L3 von der dritten kleinen Lücke H3 zur Stufenoberfläche 53C des Abstufungsteils 52C der dritten Stufe so gewählt ist, dass er kürzer ist als der zweite Abstand L2 von der zweiten kleinen Lücke H2 zur Stufenoberfläche 53B des Abstufungsteils 52B der zweiten Stufe, der zweite Abstand L2 so gewählt sein, dass er größer oder gleich ist als der erste Abstand L1 von der ersten kleinen Lücke H1 zur Stufenoberfläche 53A des Abstufungsteils 52A der ersten Stufe, oder der vierte Abstand L4 von der vierten kleinen Lücke H4 zur Stufenoberfläche 53D des Abstufungsteils 52D der vierten Stufe kann größer oder gleich als der dritte Abstand L3 gewählt werden.
Ferner sind in den Ausführungsformen die Höhen der vier Stufenoberflächen 53A bis 53D gleich gewählt, sie können jedoch auch verschieden gewählt sein.
Auch sind in den Ausführungsformen die vier Abdichtrippen 124A bis 124D mit den gleichen Abständen in der Axialrichtung angeordnet, es ist jedoch auch möglich, dass diese nicht mit den gleichen Abständen angeordnet sind.
Ferner ist in den Ausführungsformen ein Teil des Eckabschnitts jedes Hohlraums C abgerundet ausgebildet. Jedoch können auch andere Eckabschnitte abgerundet ausgebildet sein, oder der Eckabschnitt muss auch nicht abgerundet ausgebildet sein.
Zusätzlich sind in den Ausführungsformen die vier ringförmigen ausgenommenen Abschnitte 122A bis 122D, deren Durchmesser allmählich durch Stufen verbreitert wird, und der ringförmige ausgenommene Abschnitt 122E der fünften Stufe, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des ringförmigen ausgenommenen Abschnitts 122D der vierten Stufe, jeweils in den Grundabschnitten der ringförmigen Nuten 121 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, ohne darauf beschränkt zu sein, die Durchmesser der Grundabschnitte der ringförmigen Nuten 121 mit einem im Wesentlichen gleichen Wert zu wählen. In diesem Fall werden die Größen der vier Hohlräume C1 bis C4 von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite kleiner.
Auch ist in den Ausführungsformen jeder Teil der vier Hohlräume C1 bis C4 mit der gleichen Größe gewählt, mit der Ausnahme des Abstands L, aber es ist auch möglich, dass diese nicht auf den gleichen Wert gesetzt sind.
Weiter sind in den Ausführungsformen die vier Abstufungsteile 52 auf dem Deckband 51 ausgebildet, wodurch die vier Hohlräume C ausgebildet sind, die diesen entsprechen. Jedoch können wenigstens mehrere Abstufungsteile und Hohlräume C, die diesen entsprechen, vorgesehen sein, wie beispielsweise 3, 5 oder mehr.
Ferner sind die Abdichtrippen 124 und die ringförmigen ausgenommenen Abschnitte 122 auf dem äußeren Mantelring 12 des Gehäuses 10 ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, dass diese nicht auf dem äußerem Mantelring 12 ausgebildet sind, sondern zum Beispiel direkt auf dem Hauptkörperabschnitt 11 des Gehäuses 10.
Ferner sind in der Ausführungsform die mehreren Abstufungsteile 52 auf dem Deckband 51 ausgebildet, und die Abdichtrippen 124 sind auf dem Gehäuse 10 vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, die mehreren Abstufungsteile 52 auf dem Gehäuse 10 vorzusehen und die Abdichtrippen 124 zum Beispiel auf dem Deckband 51 vorzusehen.
Ferner ist die Konfiguration, die den Kontraktionsflusseffekt und den Verringerungseffekt im statischen Druck erzielt, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, nicht auf die Konfiguration beschränkt, dass diese in der Lücke zwischen dem Deckband 51, welches die Spitze des Turbinenblatts 50 bildet, und dem Gehäuse 10 ausgebildet werden und kann auch in der Lücke zwischen der Nabenabdeckung 41, welche die Spitze der Turbinenschaufel 40 bildet und dem Wellenkörper 30 ausgebildet werden. Anders gesagt, kann die Turbinenschaufel 40 als „Blattelement (Blatt)“ der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und der Wellenkörper 30 kann als ein „Strukturelement“ der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die gleichen Vorteile wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen zu erzielen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde die Erfindung auf eine Kondensationsdampfturbine angewandt, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten an Dampfturbinen angewandt werden, wie zum Beispiel eine zweistufige Entnahmeturbine, eine Entnahmeturbine und eine Zweidruckturbine.
Ferner wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung auf eine Dampfturbine angewandt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf eine Gasturbine anwendbar. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf alle Maschinen mit sich drehenden Blättern anwendbar.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, selbst in einer Turbine, die mit mehreren Abstufungsteilen und Abdichtrippen versehen ist, möglich, den Kontraktionsflusseffekt und den Verringerungseffekt im statischen Druck aufgrund des Trennwirbels zu verbessern, der in dem Abstufungsteil erzeugt wird, das auf der nachgelagerten Seite positioniert ist. Daher kann die Verringerung in der Menge an Leckdampf, der durch die Lücke zwischen der Spitze des Blatts und dem Strukturelement hindurchtritt, weiter verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1:: Dampfturbine (Turbine)
10:: Gehäuse (Strukturelement)
11:: Hauptkörperabschnitt
12:: äußerer Mantelring
30:: Wellenkörper
40:: Turbinenschaufel
41:: Nabenabdeckung
50:: Turbinenblatt (Blatt)
51:: Deckband
52, 52A, 52B, 52C, 52D:: Abstufungsteil
53, 53A, 53B, 53C, 53D:: Stufenoberfläche
54, 54A, 54B, 54C, 54D:: äußere Umfangsoberfläche
56, 56A, 56B, 56C, 56D:: geneigte Oberfläche
121:: Ringnut
124, 124A, 124B, 124C, 124D:: Abdichtrippe
C, C1, C2, C3, C4:: Hohlraum
H, H1, H2, H3, H4:: kleine Lücke
L, L1, L2, L3, L4:: Abstand
S:: Dampf (Fluid)
θ1, θ2, θ3, θ4:: Neigungswinkel

Claims

Turbine mit: einem Blattelement; und einem Strukturelement, das nahe an dem Blattelement angeordnet ist, sodass eine Lücke zwischen einem Spitzenabschnitt des Blattelements und dem Strukturelement vorgesehen ist, und wobei ein Fluid durch die Lücke hindurchtritt, wobei das Blattelement oder das Strukturelement in der Lage ist, sich bezüglich des jeweils anderen zu drehen, wobei eines unter der Spitze des Blattelements und einem Teil des Strukturelements, der dem Spitzenabschnitt des Blattelements gegenüberliegt, mit Abstufungsteilen versehen ist, die Stufenoberflächen aufweisen, die zur in einer Drehaxialrichtung des Strukturelements vorgelagerten Seite zeigen und zu dem jeweils anderen unter der Spitze des Blattelements und dem Teil des Strukturelements vorstehen, wobei die Abstufungsteile in der Drehaxialrichtung ausgerichtet sind, wobei das jeweils andere unter der Spitze des Blattelements und der Spitze des Strukturelements mit Abdichtrippen versehen ist, die sich zu der äußeren Umfangsoberfläche der Abstufungsteile hin erstrecken und die kleine Lücken zwischen den Abdichtrippen und den Umfangsoberflächen bilden, die den Abstufungsteilen entsprechen, und ein erster Abstand zwischen einer ersten der Abdichtrippen und der Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe in der Drehaxialrichtung länger ist als ein zweiter Abstand zwischen einer zweiten Abdichtrippe benachbart zu der ersten Abdichtrippe und der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe, wobei die Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe auf der nachgelagerten Seite bezüglich der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe angeordnet ist.
Turbine nach Anspruch 1, bei der die Abstände von den Abdichtrippen zu den Abstufungsteilen so gewählt sind, dass eines entsprechend den Abstufungsteilen, das näher an der nachgelagerten Seite positioniert ist, kürzer ist als der andere.
Turbine nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine geneigte Oberfläche, die von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite geneigt ist, auf wenigstens der Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe ausgebildet ist, die an der nachgelagerten Seite bezüglich der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe angeordnet ist, wobei die geneigte Oberfläche mit der Umfangsoberfläche in Verbindung steht.
Turbine nach Anspruch 3, bei der geneigte Oberflächen auf den Stufenoberflächen entsprechend der ersten und zweiten Abdichtrippe ausgebildet sind, und die Neigungswinkel so gewählt sind, dass ein erster Neigungswinkel der Stufenoberfläche entsprechend der ersten Abdichtrippe kleiner ist als ein zweiter Neigungswinkel der Stufenoberfläche entsprechend der zweiten Abdichtrippe.