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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine.
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Es wird die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-156732 beansprucht, eingereicht am 15. August 2017, auf die in diesem Dokument in ihrer Gesamtheit verwiesen wird.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Eine Dampfturbine umfasst ein Austrittsgehäuse, das Dampf nach außen führt, der aus einem letzten Rotorschaufelreihe eines Turbinenrotors ausströmt. Das Austrittsgehäuse umfasst einen Diffusor und ein Außengehäuse. Der Diffusor weist eine Ringform in Bezug auf eine Achse auf und bildet einen Diffusorraum, der allmählich hin zu einer radialen Außenseite reicht, wobei der Diffusorraum hin zu einer axial nachgelagerten Seite reicht. Der Diffusor weist einen Außendiffusor (Dampfführung oder Strömungsführung), der einen radialen Außenrand des Diffusorraums definiert, und einen Innendiffusor (oder Lagerkegel) auf, der einen radialen Innenrand des Diffusorraums definiert. Der Dampf, der aus dem letzten Rotorschaufelreihe des Turbinenrotors ausgeströmt ist, strömt in den Diffusorraum ein. Das Außengehäuse steht in Verbindung mit dem Diffusor und bildet einen Austrittsraum, der den vom Diffusorraum eingeströmten Dampf derart nach außen führt, dass sich eine Außenperipherie des Diffusors in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse ausbreitet.
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Als ein spezifisches Beispiel der Dampfturbine, die die Ausgestaltung aufweist, ist eine Dampfturbine bekannt, die nachfolgend in Patentdokument 1 beschrieben ist. In Patentdokument 1 ist ein Diffusor gebildet, der Folgendes umfasst: einen Kegel, der auf einer radialen Innenseite angeordnet ist, und eine Führung, die auf einer Außenperipherieseite des Kegels angeordnet ist. Ein Außengehäuse ist auf einer nachgelagerten Seite des Diffusors vorgesehen. Abgeführter Dampf von dem Diffusor trifft auf das Außengehäuse und wird dabei derart gedreht, dass er in einer Richtung, die der Hauptströmung des Dampfs entgegengesetzt ist, weiterströmt.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentdokument
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Patentdokument 1: Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2011-220125
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Technische Aufgabe
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Hier erstreckt sich die Führung in einer Richtung, die eine Strömungsrichtung des abgeführten Dampfs schneidet. Entsprechend wird eine Zirkulationsströmung in einer Region auf einer Außenperipherieseite (Rückseite) der Führung gebildet. Durch die Bildung der Zirkulationsströmung wird eine Kanalfläche zum Austreten von Gas vermindert und damit auch eine Druckrückgewinnungsmenge des Dampfs im Inneren des Diffusors vermindert. Das heißt, in der Dampfturbine, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, kann ein Austrittsverlust zunehmen.
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Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Dampfturbine bereitzustellen, die in der Lage ist, den Austrittsverlust zu vermindern.
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Lösung der Aufgabe
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dampfturbine bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Rotor, der durch dem Rotor zugeführten Dampf um eine Achse rotierbar ist und der ausgestaltet ist, den Dampf von einer Seite in einer axialen Richtung austreten zu lassen; ein Innengehäuse, das den Rotor von einer Außenperipherieseite umgibt; ein Außengehäuse, das den Rotor und das Innengehäuse umgibt und eine Austrittskammer zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse definiert, wobei der Dampf zu der Austrittskammer ausgestoßen wird; und eine Strömungsführung, die eine Röhrenform aufweist, die die Achse umgibt, und die auf einem Endabschnitt des Innengehäuses in der axialen Richtung in der Austrittskammer derart montiert ist, dass sie den vom Rotor abgeführten Dampf führt, wobei die Strömungsführung Folgendes umfasst: eine Innenperipherieoberfläche, die derart gebildet ist, dass deren Durchmesser vergrößert ist, wobei die Innenperipherieoberfläche weiter von dem Innengehäuse zu einer Seite in der axialen Richtung getrennt wird, eine Außenperipherieoberfläche, die derart gebildet ist, dass deren Durchmesser vergrößert ist, wobei die Außenperipherieoberfläche weiter von dem Innengehäuse zu der einen Seite in der axialen Richtung getrennt wird, und eine Drehoberfläche, die mit der Außenperipherieoberfläche verbunden ist und die derart gebildet ist, dass sie ein Fluid dreht, das entlang der Außenperipherieoberfläche hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung strömt.
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Gemäß dieser Ausgestaltung wird das Fluid, das entlang der Außenperipherieoberfläche strömt, von der Drehoberfläche gedreht, und daher strömt das Fluid von der einen Seite hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung. Entsprechend ist es möglich, eine Größe in einer Region einer Zirkulationsströmung in der Nachbarschaft der Drehoberfläche zu vermindern.
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Gemäß einem zweiten Aspekt kann sich die Drehoberfläche von der einen Seite zu der anderen Seite in der axialen Richtung erstrecken, wobei die Drehoberfläche von einer radialen Innenseite hin zu einer radialen Außenseite in Bezug auf die Achse reicht.
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Gemäß dieser Ausgestaltung wird das Fluid, das entlang der Außenperipherieoberfläche strömt, von der Drehoberfläche gedreht, und daher strömt das Fluid von der einen Seite hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung. Entsprechend ist es möglich, die Größe in der Region der Zirkulationsströmung in der Nachbarschaft der Drehoberfläche zu vermindern.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann die Dampfturbine überdies einen festen Abschnitt umfassen, der in einer Region zwischen der Drehoberfläche und der Innenperipherieoberfläche derart gebildet ist, dass die Region mit dem festen Abschnitt gefüllt ist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Strömungsführung, die den festen Abschnitt umfasst, einfach und kostengünstig hergestellt werden, da sie einstückig gebildet werden kann.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Innenperipherieoberfläche in einer Querschnittsansicht, die die Achse umfasst, einen Krümmungsradius aufweisen, der kleiner ist, als der der Drehoberfläche, und ein Außenperipherie-Endrand der Drehoberfläche kann einen Außenperipherie-Endrand der Innenperipherieoberfläche schneiden.
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Gemäß dieser Ausgestaltung können eine Strömungsrichtung des Fluids, das entlang der Innenperipherieoberfläche strömt, und eine Strömungsrichtung des Fluids, das entlang der Drehoberfläche strömt, so eingerichtet werden, dass sie im Wesentlichen einander gleich sind. Dadurch kann ein Mischverlust des Fluids, das entlang der Innenperipherieoberfläche strömt, und des Fluids, das entlang der Drehoberfläche strömt, vermindert werden.
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Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Dampfturbine überdies eine Vielzahl von ersten Gleichrichtungsrippen umfassen, die auf der Drehoberfläche gebildet sind und sich in einer radialen Richtung der Achse erstrecken.
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Hier ist eine Umfangskomponente der Achse, die mit einer Rotation des Rotors einhergeht, in einer Strömungsrichtung des Fluids umfasst, das von einem Diffusor abgeführt wird. Gemäß der Ausgestaltung sind die ersten Gleichrichtungsrippen auf der Drehoberfläche gebildet. Daher können die Umfangskomponente des Fluids, das vom dem Diffusor abgeführt wird, und eine Umfangskomponente der Zirkulationsströmung, die entlang der Drehoberfläche strömt, so eingerichtet werden, dass sie im Wesentlichen einander gleich sind. Entsprechend kann eine Störung zwischen dem Fluid, das von dem Diffusor abgeführt wird, und der Zirkulationsströmung vermindert werden, und es ist möglich, einen Mischverlust zu vermindern.
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Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Dampfturbine überdies eine Vielzahl von zweiten Gleichrichtungsrippen umfassen, die auf der Innenperipherieoberfläche gebildet sind und sich in einer radialen Richtung der Achse erstrecken.
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Gemäß der Ausgestaltung können, da die zweiten Gleichrichtungsrippen auf der Innenperipherieoberfläche gebildet sind, die Strömung entlang der Innenperipherieoberfläche und die Zirkulationsströmung entlang der Drehoberfläche so eingerichtet werden, dass sie einander näher sind. Daher kann die Störung zwischen dem Fluid, das von dem Diffusor abgeführt wird, und der Zirkulationsströmung weiter vermindert werden, und daher es ist möglich, den Mischverlust zu vermindern.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Dampfturbine bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Austrittsverlust zu vermindern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht einer Dampfturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts der Dampfturbine in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts einer Dampfturbine, die ein Abwandlungsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts einer Dampfturbine in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts einer Dampfturbine in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts einer Dampfturbine in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 6.
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BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform einer Dampfturbine gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Dampfturbine ST der ersten Ausführungsform ist eine Dampfturbine mit gegabeltem Austritt. Das heißt, wie in 1 gezeigt, umfasst die Dampfturbine ST eine erste Dampfturbinensektion 10a und eine zweite Dampfturbinensektion 10b. Jede, die erste Dampfturbinensektion 10a und die zweite Dampfturbinensektion 10b, umfasst einen Turbinenrotor 11 (Rotor 11), der um eine Achse Ar rotiert, ein Gehäuse 20, das den Turbinenrotor 11 abdeckt, eine Vielzahl von Statorschaufelgittern 17, die an dem Gehäuse 20 fixiert sind, und eine Dampfeinströmleitung 19. Nachfolgend wird eine Umfangsrichtung, die sich mittig auf der Achse Ar befindet, einfach als eine Umfangsrichtung Dc bezeichnet, und eine Richtung, die senkrecht zu der Achse Ar ist, wird als eine radiale Richtung Dr bezeichnet. Überdies ist in dieser radialen Richtung Dr eine Seite, die sich näher an der Achse Ar befindet, eine radiale Innenseite Dri, und eine Seite, die sich gegenüber der radialen Innenseite Dri befindet, ist eine radiale Außenseite Dro.
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Die erste Dampfturbinensektion 10a und die zweite Dampfturbinensektion 10b teilen die Dampfeinströmleitung 19. In der ersten Dampfturbinensektion 10a sind Teile, die die Dampfeinströmleitung 19 ausschließen, auf einer Seite in der axialen Richtung Da basierend auf der Dampfeinströmleitung 19 angeordnet. In der zweiten Dampfturbinensektion 10b sind Teile, die die Dampfeinströmleitung 19 ausschließen, auf der anderen Seite in der axialen Richtung Da basierend auf der Dampfeinströmleitung 19 angeordnet. In jeder der Dampfturbinensektionen 10a, 10b wird in der oben beschriebenen axialen Richtung Da eine Seite der Dampfeinströmleitung 19 als eine axial vorgelagerte Seite Dau bezeichnet, und eine Seite, die sich gegenüber der axial vorgelagerten Seite Dau befindet, wird als axial nachgelagerte Seite Dad bezeichnet.
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Eine Ausgestaltung der ersten Dampfturbinensektion 10a und eine Ausgestaltung der zweiten Dampfturbinensektion 10b sind im Wesentlichen einander gleich. Entsprechend wird nachfolgend vor allem die erste Dampfturbinensektion 10a beschrieben.
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Der Turbinenrotor 11 umfasst eine Rotorwelle 12, die sich in der axialen Richtung Da um die Achse Ar erstreckt, und eine Vielzahl von Rotorschaufelgittern 13, die an der Rotorwelle 12 befestigt sind. Der Turbinenrotor 11 ist mithilfe von Lagern 18 so gelagert, dass er rotierbar um die Achse Ar ist. Die Vielzahl von Rotorschaufelgittern 13 ist in der axialen Richtung Da angebracht. Jedes Rotorschaufelgitter 13 umfasst eine Vielzahl von Rotorschaufeln, die in der Umfangsrichtung Dc angebracht sind. Der Turbinenrotor 11 der ersten Dampfturbinensektion 10a und der Turbinenrotor 11 der zweiten Dampfturbinensektion 10b befinden sich auf der gleichen Achse Ar, sodass sie miteinander verbunden sind, und rotieren einstückig um die Achse Ar.
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Das Gehäuse 20 umfasst ein Innengehäuse 21 und ein Austrittsgehäuse 25. Das Innengehäuse 21 bildet einen im Wesentlichen konischen Raum um die Achse Ar. Die Vielzahl von Rotorschaufelgittern 13 des Turbinenrotors 11 ist in diesem konischen Raum angeordnet. Die Vielzahl von Statorschaufelgittern 17 ist in der axialen Richtung Da angebracht und in dem konischen Raum angeordnet. Jedes der Vielzahl von Statorschaufelgittern 17 ist auf der axial vorgelagerten Seite Dau von einem beliebigen der Vielzahl von Rotorschaufelgittern 13 angebracht. Die Vielzahl von Statorschaufelgittern 17 ist an dem Innengehäuse 21 fixiert.
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Das Austrittsgehäuse 25 weist einen Diffusor 26 und ein Außengehäuse 30 auf. Der Diffusor 26 weist eine Ringform in Bezug auf die Achse Ar auf und bildet einen Diffusorraum 26s, der allmählich hin zu der radialen Außenseite reicht, wobei der Diffusorraum 26s hin zu der axial nachgelagerten Seite Dad reicht. Dampf, der aus einem letzten Rotorschaufelgitter 13a des Turbinenrotors 11 ausgeströmt ist, strömt in den Diffusorraum 26s ein. Das letzte Rotorschaufelgitter 13a ist das Rotorschaufelgitter 13, das auf der axial am weitesten nachgelagerten Seite Dad aus der Vielzahl von Rotorschaufelgittern 13 angeordnet ist. Der Diffusor 26 weist einen Außendiffusor 27 (Strömungsführung 27), der einen Rand auf der radialen Außenseite Dro des Diffusorraums 26s definiert, und einen Innendiffusor 29 (Lagerkegel 29) auf, der einen Rand auf der radialen Innenseite Dri des Diffusorraums 26s definiert. Der Außendiffusor 27 weist einen ringförmigen Querschnitt senkrecht zu der Achse Ar auf und breitet sich allmählich hin zu der radialen Außenseite Dro aus, wobei der Außendiffusor 27 hin zu der axial nachgelagerten Seite Dad reicht. Der Innendiffusor 29 weist außerdem einen ringförmigen Querschnitt senkrecht zu der Achse Ar auf und breitet sich allmählich hin zu der radialen Außenseite Dro aus, wobei der Innendiffusor 29 hin zu der axial nachgelagerten Seite Dad reicht. Der Innendiffusor 29 ist mit dem Außengehäuse 30 verbunden.
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Das Außengehäuse 30 weist eine Austrittsöffnung 31 auf. Die Austrittsöffnung 31 öffnet sich in einer vertikalen Abwärtsrichtung von der Innenseite hin zu der radialen Außenseite Dro. Ein Kondensator (nicht gezeigt) zum Kondensieren des Dampfs zu Wasser ist mit der Austrittsöffnung 31 verbunden. Das heißt, die Dampfturbine ST der ersten Ausführungsform ist eine Kondensationsturbine mit abwärtsgerichtetem Austritt. Das Außengehäuse 30 bildet einen Austrittsraum 30s (Austrittskammer 30s), der in Verbindung mit dem Diffusor 26 steht. Der Austrittsraum 30s ist derart gebildet, dass sich eine Außenperipherie des Diffusors 26 in der Umfangsrichtung Dc in Bezug auf die Achse Ar ausbreitet, und daher der vom Diffusorraum 26c eingeströmte Dampf zu der Austrittsöffnung 31 geführt wird.
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Als nächstes wird eine detaillierte Ausgestaltung des Außendiffusors 27 in der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 2 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, ist eine Oberfläche des Außendiffusors 27, die der radialen Außenseite Dro zugewandt ist, eine Außenperipherieoberfläche 27A. Zusätzlich ist eine Oberfläche des Außendiffusors 27, die der radialen Innenseite Dri zugewandt ist, eine Innenperipherieoberfläche 27B. Eine Länge (das heißt, eine Dicke des Außendiffusors 27) zwischen der Außenperipherieoberfläche 27Aund der Innenperipherieoberfläche 27B ist über die gesamten Erstreckungsregion des Außendiffusors 27 konstant.
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Ein Drehabschnitt R ist auf der Außenperipherieoberfläche 27A des Außendiffusors 27 gebildet. Der Drehabschnitt R steht von einem Abschnitt der Außenperipherieoberfläche 27A des Außendiffusors 27 hervor, der sich nahe an einer Seite in der axialen Richtung Da befindet, und erstreckt sich derart, dass er eine Richtung, in der sich der Außendiffusor 27 erstreckt, schneidet. Genauer gesagt, erstreckt sich der Drehabschnitt R von der Außenperipherieoberfläche 27A des Außendiffusors 27 hin zu der anderen Seite von der einen Seite in der axialen Richtung Da hin zu der radialen Außenseite Dro. Das heißt, beide Oberflächen des Drehabschnitts R sind jeweils den beiden Seiten in der axialen Richtung Da zugewandt. Bei beiden Oberflächen des Drehabschnitts R ist die Oberfläche auf der anderen Seite in der axialen Richtung Da eine Drehoberfläche RA. Die Drehoberfläche RA ist in einer gekrümmten Form hin zu der einen Seite in der axialen Richtung Da ausgespart. Auch wenn die Details später beschrieben werden, ist die Drehoberfläche RA wirksam zum Drehen eines Fluids (Dampf), das entlang der Außenperipherieoberfläche 27A des Außendiffusors 27 hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung Da strömt.
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Nachfolgend wird ein Verhalten des Dampfs in dem Diffusorraum 26s mit nochmaligem Bezug auf 2 beschrieben. Der Dampf, der aus dem letzten Rotorschaufelgitter 13a des Turbinenrotors 11 ausgeströmt ist, strömt in den Diffusorraum 26s ein. Ein Druck des Dampfs, der in den Diffusorraum 26s eingeströmt ist, wird durch eine Aktion des Diffusors 26 zurückgewonnen, und der Dampf trifft auf eine Innenoberfläche des Austrittsgehäuses 25. Eine Strömungsrichtung des Dampfs wird entsprechend geändert. Genauer gesagt, strömt der Dampf, der den Diffusorraum 26s durchquert hat, von der radialen Innenseite Dri hin zu der radialen Außenseite Dro und strömt anschließend von der einen Seite (axial nachgelagerte Seite Dad) hin zu der anderen Seite (axial vorgelagerte Seite Dau) in der axialen Richtung Da.
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Wie mit einem durchgezogenen Linienpfeil in 2 gezeigt, bildet ein Abschnitt des Dampfs, der von der einen Seite hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung Da strömt, die Zirkulationsströmung F in dem Austrittsraum 30s. Die Zirkulationsströmung F wird in einer Region auf der anderen Seite in der axialen Richtung Da von der Drehoberfläche RA des Drehabschnitts R gebildet. Die Zirkulationsströmung F dreht sich in einer Richtung von der Außenperipherieoberfläche 27A des Außendiffusors 27 hin zu der Drehoberfläche RA. In dem Dampf, der in den Austrittsraum 30s eingeströmt ist, wird eine Komponente, die die Zirkulationsströmung F ausschließt, aus der Austrittsöffnung 31 nach außen abgeführt.
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Hier in der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Außendiffusor 27 den Drehabschnitt R (Drehoberfläche RA). Entsprechend kann eine Region, in der die Zirkulationsströmung F gebildet ist, nur zu der anderen Seite in der axialen Richtung Da von der Drehoberfläche RA begrenzt sein. Genauer gesagt, wird der Dampf, der entlang der Außenperipherieoberfläche 27A strömt, von der Drehoberfläche RA gedreht, und daher strömt der Dampf von einer Seite hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung Da. Entsprechend ist es möglich, eine Größe der Zirkulationsströmung F in der Nachbarschaft der Drehoberfläche RA zu vermindern.
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In einem Fall, in dem der Drehabschnitt R nicht in dem Außendiffusor 27 vorgesehen ist, entwickelt sich die Zirkulationsströmung F hin zu der einen Seite in der axialen Richtung Da von einer Position, in der der Drehabschnitt R vorgesehen ist (gestrichelter Linienpfeil F' in 2). In einem Fall, in dem die Zirkulationsströmung F' sich entwickelt, ist ein Austrittsbereich begrenzt, und die Strömung des Dampfs hin zu der Austrittsöffnung 31 ist begrenzt. Entsprechend nimmt ein Austrittsverlust der Dampfturbine ST zu. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der Drehabschnitt R (Drehoberfläche RA) vorgesehen. Daher ist die Entwicklung der Zirkulationsströmung F begrenzt, und es ist möglich, den Austrittsverlust der Dampfturbine ST zu vermindern.
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Im Vorstehenden ist die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. Die oben beschriebene Ausgestaltung ist ein Beispiel, und es können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen an der Ausgestaltung vorgenommen werden. Beispielsweise ist es möglich, wie in 3 gezeigt, eine Ausgestaltung, in der der Drehabschnitt R auf einem Endabschnitt des Außendiffusors 27 in der axialen Richtung Da gebildet ist, derart anzunehmen, dass er in den Außendiffusor 27 übergeht. In einem Fall, in dem die Ausgestaltung angenommen wird, kann der Außendiffusor 27 einfach erhalten werden, indem ein Plattenmaterial, das den Außendiffusor 27 bildet, gebogen wird, um den Drehabschnitt R zu bilden. Das heißt, ein Herstellungsverfahren kann vereinfacht, Kosten können vermindert und eine Lieferzeit kann verkürzt werden. Überdies kann das Verfahren auch auf die existierende Dampfturbine ST in einfacher Weise angewandt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen sind den gleichen Ausgestaltungen wie denen der ersten Ausführungsform zugewiesen, und daher wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen. Wie in 4 gezeigt, ist ein fester Abschnitt P in einer Region (eine Region zwischen der Drehoberfläche RA und der Innenperipherieoberfläche 27B) zwischen dem Drehabschnitt R und dem Außendiffusor 27 gebildet, um die Region zu füllen. Das heißt, der Drehabschnitt R weist eine einstückige Blockform in Bezug auf den Außendiffusor 27 auf. Eine Oberfläche auf der anderen Seite des festen Abschnitts P in der axialen Richtung Da ist eine Drehoberfläche RA. Eine Endfläche auf der Außenperipherieseite des festen Abschnitts P ist flach.
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Entsprechend dieser Ausgestaltung ist die Drehoberfläche RA ähnlich zu der ersten Ausführungsform vorgesehen. Daher kann die Region, in der die Zirkulationsströmung F gebildet ist, nur zu der anderen Seite in der axialen Richtung Da von der Drehoberfläche RA begrenzt sein. Genauer gesagt, wird der Dampf, der entlang der Außenperipherieoberfläche 27A strömt, von der Drehoberfläche RA gedreht, und daher strömt der Dampf von einer Seite hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung Da. Das heißt, eine Strömungsrichtung des Dampfs, der von der Drehoberfläche RA gedreht wird, und eine Strömungsrichtung des Dampfs, der auf das Austrittsgehäuse 25 trifft, nachdem er aus dem Diffusorraum 26s abgeführt worden ist, können so eingerichtet werden, dass sie im Wesentlichen einander gleich sind. Entsprechend ist es möglich, die Größe der Zirkulationsströmung F in der Nachbarschaft der Drehoberfläche RA zu vermindern. Darüber hinaus kann, da der feste Abschnitt P vorgesehen ist, der Drehabschnitt R einstückig mit dem Außendiffusor 27 als ein Element gebildet werden. Entsprechend kann das Herstellungsverfahren ebenfalls vereinfacht werden.
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Im Vorstehenden ist die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben. Die oben beschriebene Ausgestaltung ist ein Beispiel, und es können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen an der Ausgestaltung vorgenommen werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen sind den gleichen Ausgestaltungen wie denen der jeweiligen Ausführungsformen zugewiesen, und daher wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen. Wie in 5 gezeigt, weist die Innenperipherieoberfläche 27B einen Krümmungsradius auf, der kleiner ist als der der Drehoberfläche RA in einer Querschnittsansicht, die die Achse Ar umfasst. Mit anderen Worten schwillt die Innenperipherieoberfläche 27B hin zu einer Seite der axialen Richtung Da an. Die Innenperipherieoberfläche 27B erstreckt sich im Wesentlichen bogenförmig von einem Endabschnitt des Außendiffusors 27. Ein Außenperipherie-Endrand der Innenperipherieoberfläche 27B schneidet einen Außenperipherie-Endrand der Drehoberfläche RA. Das heißt, die Innenperipherieoberfläche 27B und die Drehoberfläche RA erstrecken sich im Wesentlichen in der gleichen Richtung in den Außenperipherie-Endrand.
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Gemäß dieser Ausgestaltung können eine Strömungsrichtung des Dampfs, der entlang der Innenperipherieoberfläche 27B strömt, und eine Strömungsrichtung des Dampfs, der entlang der Drehoberfläche RA strömt, so eingerichtet werden, dass sie im Außenperipherie-Endrand im Wesentlichen einander gleich sind. Dadurch kann ein Mischverlust des Fluids, das entlang der Innenperipherieoberfläche 27B strömt, und des Fluids, das entlang der Drehoberfläche RA strömt, vermindert werden. Daher kann eine Störung zwischen der Zirkulationsströmung F und der Strömung des Dampfs, der entlang der Drehoberfläche RA strömt, vermindert werden, und es ist möglich, den Austrittsverlust der Dampfturbine ST weiter zu vermindern.
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Im Vorstehenden ist die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5 beschrieben. Die oben beschriebene Ausgestaltung ist ein Beispiel, und es können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen an der Ausgestaltung vorgenommen werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen sind den gleichen Ausgestaltungen wie denen der jeweiligen Ausführungsformen zugewiesen, und daher wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen. Wie in 6 und 7 gezeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform Gleichrichtungsrippen auf jeder, der Drehoberfläche RA und der Innenperipherieoberfläche 27B, gebildet, die in der dritten Ausführungsform beschrieben sind.
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Eine Vielzahl von ersten Gleichrichtungsrippen F1, die sich in der radialen Richtung Dr erstrecken, sind auf der Drehoberfläche RA in Intervallen in der Umfangsrichtung Dc gebildet. Die ersten Gleichrichtungsrippen F1 sind derart auf der Drehoberfläche RA errichtet, sodass sie senkrecht zu der Drehoberfläche RA sind. Eine Stehlänge (Stehlänge von der Drehoberfläche RA der ersten Gleichrichtungsrippe F1) von jeder ersten Gleichrichtungsrippe F1 nimmt allmählich von der radialen Innenseite Dri nach außen hin zu. Die erste Gleichrichtungsrippe F1 erstreckt sich von einem Endabschnitt des Außendiffusors 27 in der axialen Richtung Da zu dem Außenperipherieende des Drehabschnitts R.
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Eine Vielzahl von zweiten Gleichrichtungsrippen F2, die sich in der radialen Richtung Dr erstrecken, sind in Intervallen in der Umfangsrichtung Dc in einer Region auf einer Seite der Innenperipherieoberfläche 27B in der axialen Richtung Da vorgesehen. Die zweiten Gleichrichtungsrippen F2 sind derart auf der Innenperipherieoberfläche 27B errichtet, sodass sie senkrecht auf der Innenperipherieoberfläche 27B sind. Eine Stehlänge von jeder zweiten Gleichrichtungsrippe F2 nimmt allmählich von der radialen Innenseite Dri hin zu der radialen Außenseite Dro zu. Die zweite Gleichrichtungsrippe F2 ist nur in einer Teilregion vorgesehen, die den Außenperipherie-Endabschnitt der Innenperipherieoberfläche 27B umfasst. Genauer gesagt ist die zweite Gleichrichtungsrippe F2 nur in einer Region der Innenperipherieoberfläche 27B vorgesehen, die der radialen Außenseite Dro zugewandt ist. Überdies unterscheidet sich in der vorliegenden Ausführungsform eine Position, an der die zweite Gleichrichtungsrippe F2 auf der Innenperipherieoberfläche 27B vorgesehen ist, von der Position der ersten Gleichrichtungsrippe F1 auf der Drehoberfläche RA.
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Wie in 7 gezeigt, sind die ersten Gleichrichtungsrippen F1 und die zweiten Gleichrichtungsrippen F2, in der axialen Richtung Da gesehen, abwechselnd in der Umfangsrichtung Dc angebracht. Jede erste Gleichrichtungsrippe F1 und jede zweite Gleichrichtungsrippe F2 weisen einen Neigungswinkel in Bezug auf die radiale Richtung Dr auf. Überdies nimmt der Neigungswinkel in Bezug auf die radiale Richtung Dr zu, wobei die erste Gleichrichtungsrippe F1 (oder die zweite Gleichrichtungsrippe F2) an einer Position vorgesehen ist, die von einer vertikalen Richtung getrennt ist.
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Hier ist eine Umfangskomponente, die mit der Rotation des Turbinenrotors 11 einhergeht, in der Strömungsrichtung des Dampfs umfasst, der aus dem Diffusorraum 26s abgeführt wird. Gemäß der Ausgestaltung sind die ersten Gleichrichtungsrippen F1 auf der Drehoberfläche RA vorgesehen. Daher können die Umfangskomponente des Dampfs, der aus dem Diffusorraum 26s abgeführt wird, und die Umfangskomponente der Zirkulationsströmung, die entlang der Drehoberfläche RA strömt, so eingerichtet werden, dass sie im Wesentlichen einander gleich sind. Entsprechend kann eine Störung zwischen dem Dampf, der aus dem Diffusorraum 26s abgeführt wird, und der Zirkulationsströmung vermindert werden, und es ist möglich, einen Mischverlust zu vermindern. Daher ist es möglich, den Austrittsverlust der Dampfturbine ST weiter zu vermindern.
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Darüber hinaus sind gemäß der Ausgestaltung die ersten Gleichrichtungsrippen F1 und die zweiten Gleichrichtungsrippen F2 in jeder der beiden Oberflächen (Drehoberfläche RA und Innenperipherieoberfläche 27B) des Außendiffusors 27 vorgesehen. Entsprechend können die Strömung entlang der Innenperipherieoberfläche 27B und die Zirkulationsströmung entlang der Drehoberfläche RA so eingerichtet werden, dass sie einander näher sind. Daher kann die Störung zwischen dem Dampf, der aus dem Diffusorraum 26s abgeführt wird, und der Zirkulationsströmung weiter vermindert werden.
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Im Vorstehenden ist die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 beschrieben. Die oben beschriebene Ausgestaltung ist ein Beispiel, und es können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen an der Ausgestaltung vorgenommen werden. Zum Beispiel können die erste Gleichrichtungsrippe F1 und die zweite Gleichrichtungsrippe F2 an der jeweiligen gleichen Position in der Umfangsrichtung Dc vorgesehen sein. Überdies können sich Erstreckungsrichtungen der ersten Gleichrichtungsrippe F1 und der zweiten Gleichrichtungsrippe F2 gegenseitig schneiden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Gemäß der Dampfturbine ist es möglich, den Austrittsverlust zu vermindern.
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Bezugszeichenliste
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- 10a:
- erste Dampfturbinensektion
- 10b:
- zweite Dampfturbinensektion
- 11:
- Turbinenrotor
- 12:
- Rotorwelle
- 13:
- Rotorschaufelgitter
- 13a:
- letztes Rotorschaufelgitter
- 17:
- Statorschaufelgitter
- 18:
- Lager
- 19:
- Dampfeinströmleitung
- 20:
- Gehäuse
- 21:
- Innengehäuse
- 25:
- Austrittsgehäuse
- 26:
- Diffusor
- 26s:
- Diffusorraum
- 27:
- Außendiffusor (Strömungsführung)
- 27A:
- Außenperipherieoberfläche
- 27B:
- Innenperipherieoberfläche
- 29:
- Innendiffusor
- 30:
- Außengehäuse
- 30s:
- Austrittsraum
- 31:
- Austrittsöffnung
- F1:
- erste Gleichrichtungsrippe
- F2:
- zweite Gleichrichtungsrippe
- R:
- Drehabschnitt
- RA:
- Drehoberfläche
- ST:
- Dampfturbine
- Ar:
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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