-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Dampfturbine.
-
Stand der Technik
-
Eine Dampfturbine weist mehrere Reihen von Kompressionsstufen in einem Gehäuse auf. Dampf, der von einer Stromaufwärtsseite zu einer Stromabwärtsseite durch die mehreren Reihen von Kompressionsstufen in dem Gehäuse strömt, expandiert, wenn der Dampf zu der Stromabwärtsseite hin strömt, was eine Abnahme von Druck und Temperatur davon verursacht. Insbesondere nimmt in einigen Fällen die Feuchtigkeit des Dampfes in der Nähe einer letzten Kompressionsstufenreihe zu, was bewirkt, dass Feuchtigkeit in dem Dampf zu Flüssigkeitströpfchen wird. Eine Zunahme von Feuchtigkeit des Dampfes führt zu einer Abnahme von Wirkungsgrad der Dampfturbine. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem die Feuchtigkeit in dem Dampf zu Flüssigkeitströpfchen wird, sogenannte Erosion verursacht werden, bei der die von einer Statorschaufel gestreuten Flüssigkeitströpfchen eine letzte Rotorschaufelreihe korrodieren.
-
In Bezug darauf ist beispielsweise in PTL 1 eine Konfiguration offenbart, bei der eine Innenumfangsfläche eines in einem Gehäuse vorgesehenen Membranaußenrings mit einem Saugabschnitt zur Rückgewinnung von Flüssigkeitströpfchen (Wassertröpfchen oder einem Wasserfilm) aus der Innenumfangsfläche des Membranaußenrings versehen ist. Bei dieser Konfiguration kommuniziert der Saugabschnitt mit einem hohlen Abschnitt, der in dem Membranaußenring von einer Saugseite einer Statorschaufel zu einer Druckseite einer benachbarten Statorschaufel hin gebildet ist. Gemäß einer solchen Konfiguration werden Flüssigkeitströpfchen, die an einer Schaufelfläche einer Statorschaufel in einer letzten Statorschaufelreihe oder an einer Innenwandfläche des Membranaußenrings haften, durch den Saugabschnitt angesaugt, so dass die Flüssigkeitströpfchen daran gehindert werden, eine Spitze einer Rotorschaufel auf einer Stromabwärtsseite zu erreichen, und ein Auftreten von Erosion wird weniger wahrscheinlich gemacht.
-
Zitatliste
-
Patentliteratur
-
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2019-35384 Zusammenfassung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Es ist jedoch immer bevorzugt, dass das Auftreten von Erosion effektiver unterdrückt wird.
-
Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon besteht darin, eine Dampfturbine bereitzustellen, mit der es möglich ist, ein Auftreten von Erosion effektiver zu unterdrücken.
-
Lösung für das Problem
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung zum Lösen des oben beschriebenen Problems wird eine Dampfturbine bereitgestellt, die umfasst: eine Rotorwelle, die sich um eine Achse dreht; mehrere Rotorschaufelreihen, die in Abständen in einer Axialrichtung entlang der Achse angeordnet sind, wobei die Rotorschaufelreihen an einem Abschnitt der Rotorwelle befestigt sind, der sich auf einer Außenseite in einer Radialrichtung befindet; ein Gehäuse, das so angeordnet ist, dass es die Rotorwelle und die mehreren Rotorschaufelreihen abdeckt; und Statorschaufelreihen, die in der Axialrichtung in Abständen angeordnet sind und die jeweils auf einer ersten Seite in der Axialrichtung in Bezug auf die mehreren Rotorschaufelreihen angeordnet sind, wobei die Statorschaufelreihen an einem Abschnitt des Gehäuses befestigt sind, der sich auf einer Innenseite in der Radialrichtung befindet. Die Statorschaufelreihe enthält mehrere Statorschaufeln, die in einer Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind und von denen sich jede in der Radialrichtung erstreckt, einen Außenring, der eine ringförmige Form aufweist und der in der Radialrichtung näher an der Außenseite als die mehreren Statorschaufeln angeordnet ist, einen Innenring, der eine ringförmige Form aufweist und der in der Radialrichtung näher an einer Innenseite als die mehreren Statorschaufeln angeordnet ist, einen konkaven Abschnitt, der an einer Ring-Innenumfangsfläche gebildet ist, die der Innenseite in der Radialrichtung bei dem Außenring zugewandt ist, und der in der Radialrichtung zwischen Statorschaufeln, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, zu der Außenseite hin vertieft ist, und einen Abgabeabschnitt, der in dem konkaven Abschnitt offen ist und durch den in dem konkaven Abschnitt akkumulierte Flüssigkeitströpfchen nach außen abgegeben werden.
-
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
-
Gemäß der Dampfturbine der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Auftreten von Erosion effektiver zu unterdrücken.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Dampfturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine letzte Statorschaufelreihe und eine letzte Rotorschaufelreihe der Dampfturbine bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt der letzten Statorschaufelreihe bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 4 ist eine Ansicht, die die Querschnittsform einer Statorschaufel darstellt, die die letzte Statorschaufelreihe bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bildet.
- 5 ist eine Querschnittsansicht, die die letzte Statorschaufelreihe bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in einer Axialrichtung gesehen, zeigt, und ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A-A in 2, entlang Pfeilen gesehen.
- 6 ist eine Ansicht, die einen Außenring der letzten Statorschaufelreihe bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, von einer Innenseite in einer Radialrichtung aus gesehen, zeigt, und ist eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B in 2, entlang Pfeilen gesehen.
- 7 ist eine Ansicht, die einen Außenring einer letzten Statorschaufelreihe bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, von einer Innenseite in einer Radialrichtung aus gesehen, zeigt.
- 8 ist eine Querschnittsansicht, die die letzte Statorschaufelreihe bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in einer Axialrichtung gesehen, zeigt.
- 9 ist eine Querschnittsansicht, die eine letzte Statorschaufelreihe bei einem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in einer Axialrichtung gesehen, zeigt.
- 10 ist eine Ansicht, die einen Außenring einer letzten Statorschaufelreihe bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, von einer Innenseite in einer Radialrichtung aus gesehen, zeigt.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
<Erste Ausführungsform>
-
(Konfiguration von Dampfturbine)
-
Wie in 1 gezeigt, enthält eine Dampfturbine 1A der vorliegenden Ausführungsform einen Rotor 20, der sich um eine Achse O dreht, und ein Gehäuse 10.
-
Es ist anzumerken, dass bei der folgenden Beschreibung der Einfachheit halber eine Richtung, in der sich die Achse O erstreckt, einfach als eine Axialrichtung Da bezeichnet wird, eine Radialrichtung eines Wellenkernabschnitts 22 (der später beschrieben wird), die auf der Achse O basiert, einfach als eine Radialrichtung Dr bezeichnet wird und eine Umfangsrichtung des Wellenkernabschnitts 22, die sich um die Achse O erstreckt, einfach als eine Umfangsrichtung Dc bezeichnet wird.
-
(Konfiguration von Rotor)
-
Der Rotor 20 enthält eine Rotorwelle 21 und Rotorschaufelreihen 31.
-
Die Rotorwelle 21 ist so angeordnet, dass sie um die Achse O drehbar ist. Die Rotorwelle 21 enthält den Wellenkernabschnitt 22 und mehrere Scheibenabschnitte 23. Der Wellenkernabschnitt 22 weist eine Säulenform um die Achse O auf und erstreckt sich in der Axialrichtung Da. Die mehreren Scheibenabschnitte 23 sind in Abständen in der Axialrichtung Da angeordnet. Jeder der Scheibenabschnitte 23 ist so angeordnet, dass er sich von dem Wellenkernabschnitt 22 zu einer Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr erstreckt.
-
(Konfiguration von Rotorschaufelreihe)
-
Die Rotorschaufelreihen 31 sind an einem Abschnitt der Rotorwelle 21 befestigt, der sich auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr befindet. Die Rotorschaufelreihen 31 sind an Außenumfängen der Scheibenabschnitte 23 angebracht, die Außenumfangsabschnitte der Rotorwelle 21 sind. Mehrere der Rotorschaufelreihen 31 sind in Abständen entlang der Axialrichtung Da der Rotorwelle 21 angeordnet. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform sind beispielsweise vier Rotorschaufelreihen 31 angeordnet. Daher sind in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform als die Rotorschaufelreihen 31 eine erste bis vierte Stufe der Rotorschaufelreihen 31 angeordnet.
-
Wie in 2 gezeigt, enthält jede der Rotorschaufelreihen 31 mehrere Rotorschaufeln 32, die in der Umfangsrichtung Dc angeordnet sind, eine Abdeckung 34 und eine Plattform 35. Jede der Rotorschaufeln 32 erstreckt sich in der Radialrichtung Dr. Die Abdeckung 34 ist in der Radialrichtung Dr näher an der Außenseite Dro als die Rotorschaufeln 32 angeordnet. Die Plattform 35 ist in der Radialrichtung Dr näher an einer Innenseite Dri als die Rotorschaufeln 32 angeordnet. Dampf S strömt durch einen ringförmigen Raum zwischen der Abdeckung 34 und der Plattform 35 an den Rotorschaufeln 32.
-
(Konfiguration von Gehäuse)
-
Wie in 1 gezeigt, ist das Gehäuse 10 so gebildet, dass es den Rotor 20 abdeckt. Statorschaufelreihen 41 sind an einem Abschnitt des Gehäuses 10 befestigt, der sich auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr befindet. Mehrere der Statorschaufelreihen 41 sind in Abständen entlang der Axialrichtung Da angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl an Statorschaufelreihen 41 vier, was gleich der Anzahl der Rotorschaufelreihen 31 ist. Die Statorschaufelreihen 41 sind so angeordnet, dass sie jeweils benachbart zu den mehreren Rotorschaufelreihen 31 sind, während sie sich auf einer ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da befinden. Die erste Seite Dau in der Axialrichtung Da ist eine Stromaufwärtsseite in einer Richtung, in der der Dampf S in dem Gehäuse 10 strömt. Das heißt, der Dampf S strömt von der ersten Seite Dau zu einer zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da innerhalb des Gehäuses 10.
-
(Konfiguration von Statorschaufelreihe)
-
Wie in 2 und 3 gezeigt, enthält jede der Statorschaufelreihen 41 hauptsächlich Statorschaufeln 42, einen Außenring 43 und einen Innenring 44. Mehrere der Statorschaufeln 42 sind in Abständen in der Umfangsrichtung Dc angeordnet. Der Außenring 43 weist eine ringförmige Form auf und ist in der Radialrichtung Dr näher an der Außenseite Dro als die mehreren Statorschaufeln 42 angeordnet. Der Innenring 44 weist eine ringförmige Form auf und ist in der Radialrichtung Dr näher an der Innenseite Dri als die mehreren Statorschaufeln 42 angeordnet. Der Dampf S strömt in einem ringförmigen Raum zwischen dem Außenring 43 und dem Innenring 44.
-
(Konfiguration von Statorschaufel)
-
Ein inneres Ende 42s jeder der Statorschaufeln 42, das sich auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr befindet, ist an dem Innenring 44 befestigt. Ein äußeres Ende 42t jeder der Statorschaufeln 42, das sich auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr befindet, ist an dem Außenring 43 befestigt.
-
Wie in 4 gezeigt, weist die Statorschaufel 42 in einer Querschnittsansicht eine Schaufelquerschnittsform, in der Radialrichtung Dr gesehen (einer Richtung senkrecht zu der Papieroberfläche von 4), über einen Bereich von einem Kantenabschnitt 48 von erster Seite zu einem Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite auf, wobei sich der Kantenabschnitt 48 von erster Seite auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da befindet und der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite auf der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da befindet. Die Statorschaufel 42 enthält eine Druckfläche 42a, die einer Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc zugewandt ist, und eine Saugfläche 42b, die der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc zugewandt ist. Die Statorschaufel 42 ist durch ein Druckseitenelement 45 und ein Saugseitenelement 46 gebildet. Das Druckseitenelement 45 bildet die Druckfläche 42a der Statorschaufel 42. Das Druckseitenelement 45 ist so gebildet, dass es in einer konkaven Form so gekrümmt ist, dass das Druckseitenelement 45 in der Umfangsrichtung Dc zu der anderen Seite Dc2 hin vertieft ist. Das Saugseitenelement 46 bildet die Saugfläche 42b der Statorschaufel 42. Das Saugseitenelement 46 ist so gebildet, dass es in einer konvexen Form so gekrümmt ist, dass das Saugseitenelement 46 in der Umfangsrichtung Dc zu der anderen Seite Dc2 hin vorsteht. Das Druckseitenelement 45 und das Saugseitenelement 46 werden jeweils durch Biegen einer metallplattenartigen Komponente in eine vorbestimmte Form erhalten. Die Statorschaufel 42 wird durch Kombinieren des Druckseitenelements 45 und des Saugseitenelements 46 miteinander und Schweißen des Druckseitenelements 45 und des Saugseitenelements 46 gebildet. Dementsprechend ist ein Hohlraumabschnitt 47 innerhalb der Statorschaufel 42, das heißt zwischen dem Druckseitenelement 45 und dem Saugseitenelement 46, gebildet.
-
Wie in 2 gezeigt, kann beispielsweise der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 einen konvexen Abschnitt 49a von zweiter Seite, einen konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite und einen Schaufelendenerstreckungsabschnitt 49c enthalten.
-
Der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite ist auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr in Bezug auf eine Zwischenposition 42m zwischen dem äußeren Ende 42t und dem inneren Ende 42s der Statorschaufel 42 gebildet. Der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite ist so gebildet, dass er in einer konvexen Form so gekrümmt ist, dass der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite in der Axialrichtung Da zu der zweiten Seite Dad hin vorsteht. Weiter insbesondere ist der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite so gebildet, dass er so gekrümmt ist, dass der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite so vorsteht, dass er in der Axialrichtung Da näher an der zweiten Seite Dad als das innere Ende 42s und die Zwischenposition 42m ist.
-
Beispielsweise kann die Zwischenposition 42m die Mitte eines Raums zwischen beiden Enden des Kantenabschnitts 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 in der Radialrichtung Dr sein.
-
Der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite ist auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr in Bezug auf die Zwischenposition 42m durchgehend gebildet. Der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite ist so gebildet, dass er vertieft und in der Axialrichtung Da zu der ersten Seite Dau hin gekrümmt ist. Der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite ist so gebildet, dass er in einer konkaven Form so gekrümmt ist, dass der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite so vertieft ist, dass er in der Axialrichtung Da näher an der ersten Seite Dau als die Zwischenposition 42m und das äußere Ende 42t ist.
-
Der Schaufelendenerstreckungsabschnitt 49c ist auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr in Bezug auf den konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite durchgehend gebildet. Der Schaufelendenerstreckungsabschnitt 49c erstreckt sich so, dass er von dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite zu der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da vorsteht und ist mit dem Außenring 43 verbunden.
-
Dementsprechend weist der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite eine S-artige Form, in der Umfangsrichtung Dc gesehen, auf.
-
Beispielsweise kann der Kantenabschnitt 48 von erster Seite der Statorschaufel 42 einen konkaven Abschnitt 48a von erster Seite und einen konvexen Abschnitt 48b von erster Seite enthalten und kann in einer S-artigen Form gebildet sein.
-
Beispielsweise kann der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite über einen Bereich von dem äußeren Ende 42t zu dem inneren Ende 42s der Statorschaufel 42 eine S-artige Form aufweisen.
-
Der konkave Abschnitt 48a von erster Seite ist an einem Abschnitt der Statorschaufel 42 gebildet, der sich auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr befindet. Der konkave Abschnitt 48a von erster Seite ist so gebildet, dass er in einer konkaven Form so gekrümmt ist, dass der konkave Abschnitt 48a von erster Seite in der Axialrichtung Da zu der zweiten Seite Dad hin vertieft ist.
-
Der konvexe Abschnitt 48b von erster Seite ist auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr in Bezug auf den konkaven Abschnitt 48a von erster Seite durchgehend gebildet. Der konvexe Abschnitt 48b von erster Seite ist so gebildet, dass er in einer konvexen Form so gekrümmt ist, dass der konvexe Abschnitt 48b von erster Seite in der Axialrichtung Da zu der ersten Seite Dau hin vorsteht.
-
Beispielsweise enthält die Statorschaufel 42 ein Kommunikationsloch 50. In der Radialrichtung Dr ist das Kommunikationsloch 50 an einer Position gebildet, die in der Radialrichtung Dr näher an der Außenseite Dro als die Zwischenposition 42m liegt. Das Kommunikationsloch 50 ist so gebildet, dass eine Außenfläche des Druckseitenelements 45 der Statorschaufel 42 und der Hohlraumabschnitt 47 miteinander kommunizieren. Beispielsweise kann das Kommunikationsloch 50 ein Schlitz sein, der sich durchgehend in der Radialrichtung Dr erstreckt. Beispielsweise kann das Kommunikationsloch 50 anstelle eines Schlitzes ein oder mehrere Löcher sein, durch die die Außenfläche des Druckseitenelements 45 der Statorschaufel 42 und der Hohlraumabschnitt 47 miteinander kommunizieren. Beispielsweise kann in der Radialrichtung Dr das Kommunikationsloch 50 nur an einer Position gebildet sein, die näher an der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr als die Zwischenposition 42m ist, wobei sich die Position auf der Außenfläche des Druckseitenelements 45 der Statorschaufel 42 befindet. Beispielsweise kann das Kommunikationsloch 50 nur an einer Position gebildet sein, die näher an dem Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite als der Kantenabschnitt 48 von erster Seite liegt, wobei sich die Position auf der Außenfläche des Druckseitenelements 45 der Statorschaufel 42 befindet.
-
(Konfiguration von Außenring)
-
Wie in 5 und 6 gezeigt, sind ein konkaver Abschnitt 61, ein konvexer Abschnitt 62 und ein Abgabeabschnitt 71 an dem Außenring 43 gebildet.
-
Der konkave Abschnitt 61 ist an einer Ring-Innenumfangsfläche 43f des Außenrings 43 gebildet, wobei die Ring-Innenumfangsfläche 43f der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr zugewandt ist. Der konkave Abschnitt 61 ist zwischen den Statorschaufeln 42 gebildet, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind. Der konkave Abschnitt 61 ist auf einer Seite nahe der Saugfläche 42b von einer von zwei Statorschaufeln 42 gebildet, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist, wobei die zwei Statorschaufeln 42 in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind. Der konkave Abschnitt 61 ist in einer konkaven Form gebildet, die in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin vertieft ist.
-
Beispielsweise kann sich der konkave Abschnitt 61 in der Axialrichtung Da erstrecken.
-
Beispielsweise kann sich der konkave Abschnitt 61 in einer Richtung erstrecken, die sich entlang der Ring-Innenumfangsfläche 43f und entlang der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42 erstreckt.
-
Der konvexe Abschnitt 62 ist in Bezug auf den konkaven Abschnitt 61 auf einer Seite nahe der Druckfläche 42a von einer von zwei Statorschaufeln 42 gebildet, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist, wobei die zwei Statorschaufeln 42 in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind. Der konvexe Abschnitt 62 ist in einer konvexen Form gebildet, die in der Radialrichtung Dr zu der Innenseite Dri hin vorsteht.
-
Beispielsweise kann sich der konvexe Abschnitt 62 in der Axialrichtung Da erstrecken.
-
Beispielsweise kann sich der konvexe Abschnitt 62 in einer Richtung erstrecken, die sich entlang der Ring-Innenumfangsfläche 43f und entlang der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42 erstreckt.
-
Der konvexe Abschnitt 62 kann beispielsweise leicht auf der Ring-Innenumfangsfläche 43f des Außenrings 43 durch Schweißüberlagerung gebildet werden.
-
Der Abgabeabschnitt 71 ist in dem konkaven Abschnitt 61 gebildet. Der Abgabeabschnitt 71 ist ein Schlitz oder ein oder mehrere Löcher, die in dem konkaven Abschnitt 61 offen sind. Ein Schlitz oder ein Loch, das den Abgabeabschnitt 71 bildet, ist mit einem Kondensator oder dergleichen verbunden, der außerhalb der Dampfturbine 1A angeordnet ist. Durch den Abgabeabschnitt 71 werden Flüssigkeitströpfchen, die in den konkaven Abschnitt 61 strömen, oder ein durch Flüssigkeitströpfchen gebildeter Flüssigkeitsfilm (die Flüssigkeitströpfchen oder der Flüssigkeitsfilm können als ein Abfluss bezeichnet werden) zu dem Kondensator auf der Außenseite abgegeben.
-
(Betrieb und Effekt)
-
Gemäß der Dampfturbine 1A, wie oben beschrieben, ist der konkave Abschnitt 61, der in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin vertieft ist, auf der Ring-Innenumfangsfläche 43f des Außenrings 43 an einer Position zwischen den Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, gebildet. Dementsprechend werden Flüssigkeitströpfchen, die von der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da innerhalb des Gehäuses 10 strömen und die an der Ring-Innenumfangsfläche 43f des Außenrings 43 haften, in dem konkaven Abschnitt 61 gesammelt, wobei die Flüssigkeitströpfchen in dem Dampf S enthalten sind. Die gesammelten Flüssigkeitströpfchen werden durch den Abgabeabschnitt 71 nach außen abgegeben. Daher kann die Menge an Flüssigkeitströpfchen, die die Rotorschaufelreihe 31 erreichen, die sich in der Axialrichtung Da auf der zweiten Seite Dad befindet, unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
In der Dampfturbine 1A, wie oben beschrieben, kommt ein Strom des Dampfes S in der Statorschaufelreihe 41 in Kontakt mit der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist. Daher ist zwischen zwei Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, ein Druck auf einer Seite nahe der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positionierten ist, hoch, und ein Druck auf einer Seite nahe der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, ist niedrig. In Bezug darauf ist der konkave Abschnitt 61 auf der Seite nahe der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42 gebildet, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist, so dass die Größe eines Strömungsweges des Dampfes S zwischen den Innenring 44 und den Außenring 43 in der Radialrichtung Dr an einem Abschnitt, an dem der konkave Abschnitt 61 gebildet ist, erhöht ist. Das heißt, die Querschnittsfläche des Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und dem Außenring 43 wird an dem Abschnitt vergrößert, an dem der konkave Abschnitt 61 gebildet ist. Infolgedessen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes S verringert und der Druck des Dampfes S wird an dem Abschnitt erhöht, in dem der konkave Abschnitt 61 gebildet ist. Dementsprechend wird zwischen zwei Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, ein Druck auf einer Seite nahe der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc positionierten ist, erhöht, und somit wird eine Druckdifferenz in der Umfangsrichtung Dc zwischen der Statorschaufel 42 auf der einen Seite Dc1 und der Statorschaufel 42 auf der anderen Seite Dc2, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, klein gemacht. Infolgedessen kann ein Querstrom Fb (siehe 6), der ein Strom des in der Umfangsrichtung Dc strömenden Dampfes S ist und durch eine Druckdifferenz zwischen in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbarten Statorschaufeln 42 verursacht wird, unterdrückt werden. Daher wird das durch den Querstrom Fb verursachte Aufwirbeln der Flüssigkeitströpfchen verbessert, und die Menge der Flüssigkeitströpfchen, die die Rotorschaufelreihe 31 auf der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da erreichen, kann unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
Die Dampfturbine 1A, wie oben beschrieben, enthält den konvexen Abschnitt 62, der auf der Seite nahe der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42 gebildet ist, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist. An dem Abschnitt, an dem der konvexe Abschnitt 62 gebildet ist, wird die Größe des Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und dem Außenring 43 in der Radialrichtung Dr verringert. Das heißt, die Querschnittsfläche des Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und dem Außenring 43 wird an dem Abschnitt verringert, an dem der konvexe Abschnitt 62 gebildet ist. Infolgedessen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes S erhöht und der Druck des Dampfes S wird an dem Abschnitt verringert, in dem der konvexe Abschnitt 62 gebildet ist. Dementsprechend wird zwischen zwei Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, ein Druck auf einer Seite nahe der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positionierten ist, verringert, und somit wird eine Druckdifferenz in der Umfangsrichtung Dc zwischen der Statorschaufel 42 auf der einen Seite Dc1 und der Statorschaufel 42 auf der anderen Seite Dc2, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, kleiner gemacht (ausgeglichen). Infolgedessen kann der Querstrom Fb, der ein Strom des in der Umfangsrichtung Dc strömenden Dampfes S ist und durch eine Druckdifferenz zwischen in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbarten Statorschaufeln 42 verursacht wird, weiter unterdrückt werden. Daher wird das durch den Querstrom Fb verursachte Aufwirbeln der Flüssigkeitströpfchen verbessert, und die Menge der Flüssigkeitströpfchen, die die Rotorschaufelreihe 31 auf der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da erreichen, kann unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
In der Dampfturbine 1A, wie oben beschrieben, ist der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite des Kantenabschnitts 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 in der Axialrichtung Da zu der ersten Seite Dau hin vertieft. Daher wird ein Abstand S1 zwischen dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite und der Rotorschaufel 32 einer letzten Rotorschaufelreihe 31F in der Axialrichtung Da groß gemacht. Dementsprechend strömen aufgrund des Effekts einer Zentrifugalkraft, die durch einen aus der Statorschaufel 42 ausströmenden Wirbelstrom verursacht wird, Flüssigkeitströpfchen von der Statorschaufel 42 zu der zweiten Seite in der Axialrichtung Da und strömen in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro über einen Dampfstrom, der durch virtuelle Linien L1 in 2 dargestellt ist. Daher kann die Menge an Flüssigkeitströpfchen, die einen Endabschnitt 32a der Rotorschaufel 32 erreicht, der sich auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da befindet, unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
Darüber hinaus steht der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite des Kantenabschnitts 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 zu der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da hin, vor. Daher kann ein Abstand S2 zwischen dem konvexen Abschnitt 49a von zweiter Seite und der letzten Rotorschaufelreihe 31F im Vergleich zu dem Abstand S1 an dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite klein gemacht werden. Infolgedessen kann eine Abnahme von Turbinenleistung unterdrückt werden. Da der Abstand S2 zwischen dem konvexen Abschnitt 49a von zweiter Seite und der Rotorschaufel 32 der letzten Rotorschaufelreihe 31F klein gemacht wird, kann darüber hinaus eine Zunahme von Lagerspanne unterdrückt werden, und eine Abnahme von Wellenschwingungszuverlässigkeit kann unterdrückt werden. Da der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr gebildet ist, ist darüber hinaus die Umfangsgeschwindigkeit eines Stroms des Dampfes S im Vergleich zu der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr klein, und somit ist es nicht wahrscheinlich, dass Erosion auftritt. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion effektiver unterdrückt werden.
-
Die Dampfturbine 1A, wie oben beschrieben, enthält ferner den Schaufelendenerstreckungsabschnitt 49c, der auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr in Bezug auf den konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite durchgehend gebildet ist und der sich zu der zweiten Seite Dad hin in der Axialrichtung Da erstreckt.
-
Dementsprechend können aufgrund des Effekts einer Zentrifugalkraft, die durch einen aus der Statorschaufel 42 ausströmenden Wirbelstrom verursacht wird, Flüssigkeitströpfchen, die in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin strömen, daran gehindert werden, sich an dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite anzusammeln. Daher werden die Flüssigkeitströpfchen leichtgängig von dem Schaufelendenerstreckungsabschnitt 49c zu dem Außenring 43 geführt. Da die Flüssigkeitströpfchen auf diese Weise zu dem Außenring 43 geführt werden, kann die Menge an Flüssigkeitströpfchen, die den Endabschnitt 32a der Rotorschaufel 32 auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da erreichen, effektiver unterdrückt werden.
-
Gemäß der Dampfturbine 1A, wie oben beschrieben, enthält der Kantenabschnitt 48 von erster Seite den konkaven Abschnitt 48a von erster Seite und den konvexen Abschnitt 48b von erster Seite und weist eine S-artige Form auf.
-
Dementsprechend wird verhindert, dass die Schaufelflächenlänge der Statorschaufel 42 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Kantenabschnitt 48 von erster Seite und der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite in der Axialrichtung Da verbunden sind, lokal groß ist im Vergleich zu einem Fall, in dem der Kantenabschnitt 48 von erster Seite der Statorschaufel 42 in einer linearen Form gebildet ist, die sich entlang der Radialrichtung Dr erstreckt. Insbesondere können die Länge eines Strömungsweges von dem konkaven Abschnitt 48a von erster Seite zu dem konvexen Abschnitt 49a von zweiter Seite und die Länge eines Strömungsweges von dem konvexen Abschnitt 48b von erster Seite zu dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite entlang der axialen Richtung Da daran gehindert werden, sich signifikant voneinander zu unterscheiden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich ein zwischen den Flüssigkeitströpfchen und einer Oberfläche der Statorschaufel 42 erzeugter Reibungsverlust in Teilen in der Radialrichtung Dr signifikant unterscheidet.
-
Darüber hinaus kann in der Dampfturbine 1A mindestens ein Teil von Flüssigkeitströpfchen an dem Hohlraumabschnitt 47 in der Statorschaufel 42 durch das Kommunikationsloch 50 zurückgewonnen werden. Dementsprechend kann die Menge an Flüssigkeitströpfchen, die den Endabschnitt 32a der Rotorschaufel 32 erreichen, der sich auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da befindet, effektiver unterdrückt werden. Daher ist es möglich, einen Effekt signifikanter zu erzielen, bei dem es möglich ist, das Auftreten von Erosion effektiv zu unterdrücken, während eine Abnahme von Turbinenleistung und eine Abnahme von Wellenschwingungszuverlässigkeit unterdrückt wird.
-
Darüber hinaus ist in der Dampfturbine 1A das Kommunikationsloch 50 näher an der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr als die Zwischenposition 42m gebildet. Daher kann die Verarbeitungsfläche des Kommunikationslochs 50 reduziert werden.
-
Darüber hinaus ist in der Dampfturbine 1A das Kommunikationsloch 50 näher an der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr als die Zwischenposition 42m gebildet. Daher kann der Hohlraumabschnitt 47 der Statorschaufel 42 in Bezug auf die Position des Kommunikationslochs 50 klein gemacht werden. Daher werden Flüssigkeitströpfchen in dem Hohlraumabschnitt 47 leicht abgegeben.
-
Darüber hinaus ist in der Dampfturbine 1A das Kommunikationsloch 50 nur an einer Position gebildet, die näher an dem Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite als der Kantenabschnitt 48 von erster Seite liegt, wobei sich die Position auf der Außenfläche des Druckseitenelement 45 der Statorschaufel 42 befindet. Daher kann der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 eine Wärmeblockierungsstruktur aufweisen.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Dampfturbine gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Dampfturbine bei der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Dampfturbine der ersten Ausführungsform nur darin, dass eine erste Nut 63 in dem konkaven Abschnitt 61 vorgesehen ist. Daher werden bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform die gleichen Teile wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben, und eine wiederholende Beschreibung wird weggelassen. Das heißt, die Beschreibung der Konfiguration jedes Teils der Dampfturbine, die die gleiche Konfiguration wie die bei der ersten Ausführungsform aufweist, wird weggelassen.
-
Wie in 7 und 8 gezeigt, enthält ein Außenring 43B einer Dampfturbine 1B der vorliegenden Ausführungsform den konkaven Abschnitt 61, den konvexen Abschnitt 62, die erste Nut 63 und den Abgabeabschnitt 71.
-
In dem konkaven Abschnitt 61 ist die erste Nut 63 gebildet. Die erste Nut 63 ist so gebildet, dass sie in der Radialrichtung Dr von dem konkaven Abschnitt 61 zu der Außenseite Dro hin ausgespart ist. Die erste Nut 63 erstreckt sich in der Axialrichtung Da. Die erste Nut 63 erstreckt sich so, dass sie eine Richtung schneidet, die die Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, und die Saugfläche 42b der Statorschaufel 42, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, verbindet.
-
Beispielsweise kann sich die erste Nut 63 in einer Richtung erstrecken, die sich entlang der Ring-Innenumfangsfläche 43f und entlang der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42 erstreckt.
-
Beispielsweise kann sich die erste Nut 63 in einer Richtung erstrecken, in der sich der konkave Abschnitt 61 erstreckt.
-
Der Abgabeabschnitt 71 ist in der ersten Nut 63 gebildet. Der Abgabeabschnitt 71 ist ein Schlitz oder ein Loch, das in der ersten Nut 63 offen ist. Der Abgabeabschnitt 71 ist mit einem Kondensator oder dergleichen verbunden, der außerhalb der Dampfturbine 1B angeordnet ist. Durch den Abgabeabschnitt 71 werden Flüssigkeitströpfchen, die von der Innenseite des konkaven Abschnitts 61 in die erste Nut 63 strömen, oder ein durch Flüssigkeitströpfchen gebildeter Flüssigkeitsfilm zu dem Kondensator auf der Außenseite abgegeben.
-
(Betrieb und Effekt)
-
Gemäß der Dampfturbine 1B, wie oben beschrieben, kann das Auftreten von Erosion, wie bei der ersten Ausführungsform, effektiver unterdrückt werden.
-
Darüber hinaus können in der Dampfturbine 1B Flüssigkeitströpfchen, die in den konkaven Abschnitt 61 eintreten, effizient über die erste Nut 63 zurückgewonnen und durch den Abgabeabschnitt 71 nach außen abgegeben werden.
-
Darüber hinaus erstreckt sich gemäß der Dampfturbine 1B, wie oben beschrieben, die erste Nut 63 in der Axialrichtung Da. Dementsprechend können Flüssigkeitströpfchen, die von dem Querstrom Fb in der Umfangsrichtung Dc entlang der Ring-Innenumfangsfläche 43f bewegt werden, effizient an der ersten Nut 63 gesammelt werden, wobei der Querstrom Fb durch eine Druckdifferenz zwischen Statorschaufeln 42, die zueinander benachbart in der Umfangsrichtung Dc sind, verursacht wird.
-
(Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform)
-
Wie in 9 gezeigt, kann die Statorschaufelreihe 41 der Dampfturbine 1B, wie oben beschrieben, aus mehreren Statorschaufelreihensegmenten 41S bestehen, in die die Statorschaufelreihe 41 in der Umfangsrichtung Dc unterteilt ist. Jedes der Statorschaufelreihensegmente 41S enthält integral ein Ringsegment 43S, das eines von mehreren Segmenten ist, in die der Außenring 43 in der Umfangsrichtung Dc unterteilt ist, ein Innenringsegment 44S, das eines von mehreren Segmenten ist, in die der Innenring 44 in der Umfangsrichtung Dc unterteilt ist, und die Statorschaufel 42. Die Statorschaufelreihensegmente 41S werden miteinander gebondet, indem sie veranlasst werden, in der Umfangsrichtung Dc aneinander anzustoßen.
-
Bei einer solchen Konfiguration sind der Abgabeabschnitt 71 und die erste Nut 63 an einer Verbindung zwischen den Ringsegmenten 43S gebildet, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind. In diesem Fall ist eine Kerbe 43k an jeweils einem der Ringsegmente 43S, das auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, und dem anderen der Ringsegmente 43S, das auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, gebildet. Der Abgabeabschnitt 71 und die erste Nut 63 werden gebildet, wenn die Kerben 43k der Ringsegmente 43S zueinander benachbart in der Umfangsrichtung Dc aneinanderstoßen.
-
Da der Abgabeabschnitt 71 und die erste Nut 63 an der Verbindung zwischen den Ringsegmenten 43S, wie oben beschrieben, gebildet sind, können der Abgabeabschnitt 71 oder die erste Nut 63 leicht gebildet werden, wenn die Ringsegmente 43S zu dem Montagezeitpunkt der Statorschaufelreihe 41 miteinander verbunden werden.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Dampfturbine gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Dampfturbine bei der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Dampfturbine der zweiten Ausführungsform nur darin, dass eine zweite Nut 65 und ein zweiter Abgabeabschnitt 73 vorgesehen sind. Daher werden bei der Beschreibung der dritten Ausführungsform die gleichen Teile wie die der zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben, und eine wiederholende Beschreibung wird weggelassen. Das heißt, die Beschreibung wird sich auf Unterschiede zwischen der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform konzentrieren, und die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie die bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wird weggelassen.
-
Wie in 10 gezeigt, enthält ein Außenring 43C einer Dampfturbine 1C der vorliegenden Ausführungsform den konkaven Abschnitt 61, den konvexen Abschnitt 62, die erste Nut 63, den Abgabeabschnitt 71, die zweite Nut 65 und den zweiten Abgabeabschnitt 73.
-
Die zweite Nut 65 ist auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da in Bezug auf die mehreren Statorschaufeln 42, die die Statorschaufelreihe 41 an der Ring-Innenumfangsfläche 43f bilden, gebildet. Die zweite Nut 65 erstreckt sich durchgehend in der Umfangsrichtung Dc. Die zweite Nut 65 ist so gebildet, dass sie in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin ausgespart ist.
-
Der zweite Abgabeabschnitt 73 ist in der zweiten Nut 65 offen. Der zweite Abgabeabschnitt 73 ist ein Schlitz oder ein Loch, das in der zweiten Nut 65 offen ist. Der zweite Abgabeabschnitt 73 ist mit einem Kondensator oder dergleichen verbunden, der außerhalb der Dampfturbine 1C angeordnet ist. Durch den zweiten Abgabeabschnitt 73 werden Flüssigkeitströpfchen, die in die zweite Nut 65 strömen, oder ein durch Flüssigkeitströpfchen gebildeter Flüssigkeitsfilm zu dem Kondensator auf der Außenseite abgegeben.
-
(Betrieb und Effekt)
-
Gemäß der Dampfturbine 1C, wie oben beschrieben, kann das Auftreten von Erosion, wie bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, effektiver unterdrückt werden.
-
Darüber hinaus können in der Dampfturbine 1C in dem Dampf S enthaltene Flüssigkeitströpfchen an der zweiten Nut 65 gesammelt und durch den zweiten Abgabeabschnitt 73 nach außen abgegeben werden, wobei die zweite Nut 65 auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da in Bezug auf die Statorschaufeln 42 der Statorschaufelreihe 41, gebildet ist. Dementsprechend ist es möglich, die Menge an Flüssigkeitströpfchen zu reduzieren, die eine Position erreichen, die in der Axialrichtung Da näher an der zweiten Seite Dad als die zweite Nut 65 liegt.
-
(Andere Ausführungsformen)
-
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und die Konstruktion geändert werden kann, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
-
Beispielsweise sind bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite und der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite des Kantenabschnitts 49 von zweiter Seite so gebildet, dass sie gekrümmt sind. Die spezifischen Formen davon sind jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise können der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite und der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite mit einer konstanten Krümmung gekrümmt sein, und die Krümmungen des konvexen Abschnitts 49a von zweiter Seite und des konkaven Abschnitts 49b von zweiter Seite können sich teilweise voneinander unterscheiden.
-
Darüber hinaus ist, obwohl der Kantenabschnitt 48 von erster Seite und der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite jeweils eine S-artige Form aufweisen, die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Kantenabschnitt 48 von erster Seite und der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite können beispielsweise linear sein.
-
Darüber hinaus kann beispielsweise zusätzlich zu der Anzahl an Stufen der Rotorschaufelreihen 31 und der Statorschaufelreihen 41 die Konfiguration jedes Teils der Dampfturbinen 1A, 1B und 1C angemessen geändert werden.
-
<Anhang>
-
Die bei den Ausführungsformen beschriebenen Dampfturbinen 1A, 1B und 1C werden beispielsweise wie folgt verstanden.
-
(1) Die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C gemäß einem ersten Aspekt umfassen: die Rotorwelle 21, die sich um die Achse O dreht; die mehreren Rotorschaufelreihen 31, die in Abständen in der Axialrichtung Da entlang der Achse O angeordnet sind, wobei die Rotorschaufelreihen 31 an einem Abschnitt der Rotorwelle 21 befestigt sind, der sich auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr befindet; das Gehäuse 10, das so angeordnet ist, dass es die Rotorwelle 21 und die mehreren Rotorschaufelreihen 31 abdeckt; und die Statorschaufelreihen 41, die in Abständen in der Axialrichtung Da angeordnet sind und die jeweils auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da in Bezug auf die mehreren Rotorschaufelreihen 31 angeordnet sind, wobei die Statorschaufelreihen 41 an einem Abschnitt des Gehäuses 10 befestigt sind, der sich auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr befindet. Die Statorschaufelreihe 41 enthält die mehreren Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc in Abständen angeordnet sind und von denen sich jede in der Radialrichtung Dr erstreckt, die Außenringe 43, 43B und 43C, die eine ringförmige Form aufweisen und die in der Radialrichtung Dr näher an der Außenseite Dro als die mehreren Statorschaufeln 42 angeordnet sind, den Innenring 44, der eine ringförmige Form aufweist und der in der Radialrichtung Dr näher an der Innenseite Dri als die mehreren Statorschaufeln 42 angeordnet ist, den konkaven Abschnitt 61, der an der Ring-Innenumfangsfläche 43f gebildet ist, die der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr bei den Außenringen 43, 43B und 43C zugewandt ist, und der in der Radialrichtung Dr zwischen Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, zu der Außenseite Dro hin vertieft ist, und den Abgabeabschnitt 71, der in dem konkaven Abschnitt 61 offen ist und durch den in dem konkaven Abschnitt 61 akkumulierte Flüssigkeitströpfchen nach außen abgegeben werden.
-
Beispiele des Abgabeabschnitts 71 enthalten einen Schlitz und ein Loch.
-
In dem Fall der Dampfturbinen 1A, 1B und 1C ist der konkave Abschnitt 61, der in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin vertieft ist, auf der Ring-Innenumfangsfläche 43f der Außenringe 43, 43B und 43C an einer Position zwischen den Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, gebildet. Dementsprechend werden Flüssigkeitströpfchen, die von der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da innerhalb des Gehäuses 10 strömen und an der Ring-Innenumfangsfläche 43f der Außenringe 43, 43B und 43C haften, in dem konkaven Abschnitt 61 gesammelt, wobei die Flüssigkeitströpfchen in dem Dampf S enthalten sind. Die gesammelten Flüssigkeitströpfchen werden durch den Abgabeabschnitt 71 nach außen abgegeben. Daher kann die Menge an Flüssigkeitströpfchen, die die Rotorschaufelreihe 31 erreichen, die sich in der Axialrichtung Da auf der zweiten Seite Dad befindet, unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
(2) Die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C gemäß einem zweiten Aspekt sind die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C von (1), wobei die Statorschaufel 42 die Druckfläche 42a, die so gebildet ist, dass sie der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc zugewandt ist, und die so gebildet ist, dass sie in einer konkaven Form gekrümmt ist, und die Saugfläche 42b, die so gebildet ist, dass sie der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc zugewandt ist, und die so gebildet ist, dass sie in einer konvexen Form gekrümmt ist, enthält und der konkave Abschnitt 61 auf einer Seite nahe der Saugfläche 42b von einer von zwei Statorschaufeln 42 gebildet ist, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist, wobei die zwei Statorschaufeln 42 in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind.
-
Bei einer solchen Konfiguration kommt ein Strom des Dampfes S in der Statorschaufelreihe 41 in Kontakt mit der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist. Daher ist zwischen zwei Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, ein Druck auf einer Seite nahe der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positionierten ist, hoch, und ein Druck auf einer Seite nahe der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, ist niedrig. In Bezug darauf ist der konkave Abschnitt 61 auf der Seite nahe der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42 gebildet, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist, so dass die Größe eines Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und den Außenringen 43, 43B und 43C in der Radialrichtung Dr an einem Abschnitt, an dem der konkave Abschnitt 61 gebildet ist, vergrößert ist. Das heißt, die Querschnittsfläche des Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und den Außenringen 43, 43B und 43C ist an dem Abschnitt vergrößert, an dem der konkave Abschnitt 61 gebildet ist. Infolgedessen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes S verringert und der Druck des Dampfes S wird an dem Abschnitt erhöht, in dem der konkave Abschnitt 61 gebildet ist. Dementsprechend wird zwischen zwei Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, ein Druck auf einer Seite nahe der Saugfläche 42b der Statorschaufel 42, die auf der einen Seite Dc1 in der Umfangsrichtung Dc positionierten ist, erhöht, und somit wird eine Druckdifferenz in der Umfangsrichtung Dc zwischen der Statorschaufel 42 auf der einen Seite Dc1 und der Statorschaufel 42 auf der anderen Seite Dc2, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, klein gemacht. Infolgedessen kann der Querstrom Fb, der ein Strom des in der Umfangsrichtung Dc strömenden Dampfes S ist und durch eine Druckdifferenz zwischen in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbarten Statorschaufeln 42 verursacht wird, weiter unterdrückt werden. Daher wird das durch den Querstrom Fb verursachte Aufwirbeln der Flüssigkeitströpfchen verbessert, und die Menge der Flüssigkeitströpfchen, die die Rotorschaufelreihe 31 auf der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da erreichen, kann unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
(3) Die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C gemäß einem dritten Aspekt sind die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C von (1) oder (2), die ferner den konvexen Abschnitt 62 umfassen, der in Radialrichtung Dr zu der Innenseite Dri hin vorsteht und der in Bezug auf den konkaven Abschnitt 61 auf einer Seite nahe der Druckfläche 42a von einer der zwei Statorschaufeln 42 gebildet ist, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist, wobei die zwei Statorschaufeln 42 in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind.
-
Gemäß einer solchen Konfiguration wird die Größe des Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und den Außenringen 43, 43B und 43C in der Radialrichtung Dr an dem Abschnitt verringert, in dem der konvexe Abschnitt 62 in einem Fall gebildet ist, in dem der konvexe Abschnitt 62 auf der Seite nahe der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42 gebildet ist, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc angeordnet ist. Das heißt, die Querschnittsfläche des Strömungsweges des Dampfes S zwischen dem Innenring 44 und den Außenringen 43, 43B und 43C wird an dem Abschnitt verringert, in dem der konvexe Abschnitt 62 gebildet ist. Infolgedessen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes S erhöht und der Druck des Dampfes S wird an dem Abschnitt verringert, in dem der konvexe Abschnitt 62 gebildet ist. Dementsprechend wird zwischen zwei Statorschaufeln 42, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, ein Druck auf einer Seite nahe der Druckfläche 42a der Statorschaufel 42, die auf der anderen Seite Dc2 in der Umfangsrichtung Dc positioniert ist, verringert, und somit wird eine Druckdifferenz in der Umfangsrichtung Dc zwischen der Statorschaufel 42 auf der einen Seite Dc1 und der Statorschaufel 42 auf der anderen Seite Dc2, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind, kleiner gemacht. Infolgedessen kann der Querstrom Fb, der ein Strom des in der Umfangsrichtung Dc strömenden Dampfes S ist und durch eine Druckdifferenz zwischen in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbarten Statorschaufeln 42 verursacht wird, weiter unterdrückt werden. Daher wird das durch den Querstrom Fb verursachte Aufwirbeln der Flüssigkeitströpfchen verbessert, und die Menge der Flüssigkeitströpfchen, die die Rotorschaufelreihe 31 auf der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da erreichen, kann unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
(4) Die Dampfturbinen 1B und 1C gemäß einem vierten Aspekt sind die Dampfturbinen 1B und 1C von einem von (1) bis (3), wobei die erste Nut 63, die in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin ausgespart ist, in dem konkaven Abschnitt 61 gebildet ist und der Abgabeabschnitt 71 in der ersten Nut 63 offen ist.
-
Dementsprechend können Flüssigkeitströpfchen, die in den konkaven Abschnitt 61 eintreten, effizient über die erste Nut 63 zurückgewonnen und durch den Abgabeabschnitt 71 nach außen abgegeben werden.
-
(5) Die Dampfturbinen 1B und 1C gemäß einem fünften Aspekt sind die Dampfturbinen 1B und 1C von (4), wobei sich die erste Nut 63 in der Axialrichtung Da erstreckt.
-
Dementsprechend können Flüssigkeitströpfchen, die von dem Querstrom Fb in der Umfangsrichtung Dc entlang der Ring-Innenumfangsfläche 43f bewegt werden, effizient an der ersten Nut 63 gesammelt werden, wobei der Querstrom Fb durch eine Druckdifferenz zwischen Statorschaufeln 42, die zueinander benachbart in der Umfangsrichtung Dc sind, verursacht wird.
-
(6) Die Dampfturbine 1B gemäß einem sechsten Aspekt ist die Dampfturbine 1B von (4) oder (5), wobei der Außenring 43C aus den mehreren Ringsegmenten 43S besteht, in die der Außenring 43C in der Umfangsrichtung Dc unterteilt ist, und die erste Nut 63 an einer Verbindung zwischen den Ringsegmenten 43S gebildet ist, die in der Umfangsrichtung Dc zueinander benachbart sind.
-
Da die erste Nut 63 an der Verbindung zwischen den Ringsegmenten 43S, wie oben beschrieben, gebildet ist, kann die erste Nut 63 leicht gebildet werden, wenn die Ringsegmente 43S zum Montagezeitpunkt der Statorschaufelreihe 41 miteinander verbunden werden.
-
(7) Die Dampfturbine 1C gemäß einem siebten Aspekt ist die Dampfturbine 1C von einem von (1) bis (6), die ferner die zweite Nut 65, die auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da in Bezug auf die Statorschaufel 42 an der Ring-Innenumfangsfläche 43f gebildet ist und die in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro hin ausgespart ist, und den zweiten Abgabeabschnitt 73, der in der zweiten Nut 65 offen ist und durch den Flüssigkeitströpfchen, die in die zweite Nut 65 eintreten, nach außen abgegeben werden, umfasst.
-
Dementsprechend können in dem Dampf S enthaltene Flüssigkeitströpfchen an der zweiten Nut 65 gesammelt und durch den zweiten Abgabeabschnitt 73 nach außen abgegeben werden, wobei die zweite Nut 65 auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da in Bezug auf den Statorschaufeln 42 der Statorschaufelreihe 41, gebildet ist. Dementsprechend ist es möglich, die Menge an Flüssigkeitströpfchen zu reduzieren, die eine Position erreichen, die in der Axialrichtung Da näher an der zweiten Seite Dad als die zweite Nut 65 liegt.
-
(8) Die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C gemäß einem achten Aspekt sind die Dampfturbinen 1A, 1B und 1C von einem von (1) bis (7), wobei an einer letzten Statorschaufelreihe 41F, die so angeordnet ist, dass sie der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da unter den mehreren Statorschaufelreihen 41 am nächsten liegt, der Kantenabschnitt 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42, der sich auf der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da befindet, ein S-artige Form aufweist, die den konvexen Abschnitt 49a von zweiter Seite, der auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr in Bezug auf die Zwischenposition 42m zwischen dem äußeren Ende 42t der Statorschaufel 42 auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr und dem inneren Ende 42s der Statorschaufel 42 auf der Innenseite Dri in der Radialrichtung Dr gebildet ist und der vorsteht, während er in der Axialrichtung Da zu der zweiten Seite Dad hin gekrümmt ist, und den konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite, der auf der Außenseite Dro in der Radialrichtung Dr in Bezug auf die Zwischenposition 42m gebildet ist und der vertieft ist, während er in der Axialrichtung Da zu der ersten Seite Dau hin gekrümmt ist, enthält.
-
Dementsprechend ist der konkave Abschnitt 49b von zweiter Seite des Kantenabschnitts 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 in der Axialrichtung Da zu der ersten Seite Dau hin vertieft. Daher wird ein Abstand S1 zwischen dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite und der Rotorschaufel 32 einer letzten Rotorschaufelreihe 31F in der Axialrichtung Da groß gemacht. Dementsprechend strömen aufgrund des Effekts einer Zentrifugalkraft, die durch einen aus der Statorschaufel 42 ausströmenden Wirbelstrom verursacht wird, Flüssigkeitströpfchen von der Statorschaufel 42 zu der zweiten Seite in der Axialrichtung Da und strömen in der Radialrichtung Dr zu der Außenseite Dro über einen Dampfstrom. Daher kann die Menge an Flüssigkeitströpfchen, die einen Endabschnitt 32a der Rotorschaufel 32 erreicht, der sich auf der ersten Seite Dau in der Axialrichtung Da befindet, unterdrückt werden. Infolgedessen kann das Auftreten von Erosion weniger wahrscheinlich gemacht werden.
-
Darüber hinaus steht der konvexe Abschnitt 49a von zweiter Seite des Kantenabschnitts 49 von zweiter Seite der Statorschaufel 42 zu der zweiten Seite Dad in der Axialrichtung Da hin, vor. Daher kann ein Abstand S2 zwischen dem konvexen Abschnitt 49a von zweiter Seite und den Rotorschaufeln 32 der letzten Reihe im Vergleich zu dem Abstand S1 an dem konkaven Abschnitt 49b von zweiter Seite klein gemacht werden. Infolgedessen kann eine Abnahme von Turbinenleistung unterdrückt werden. Darüber hinaus kann eine Zunahme von Lagerspanne unterdrückt werden, und eine Abnahme von Wellenschwingungszuverlässigkeit kann unterdrückt werden.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Gemäß der oben beschriebenen Dampfturbine kann ein Auftreten von Erosion effektiver unterdrückt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1A, 1B, 1C
- Dampfturbine
- 10
- Gehäuse
- 20
- Rotor
- 21
- Rotorwelle
- 22
- Wellenkernabschnitt
- 23
- Scheibenabschnitte
- 31
- Rotorschaufelreihen
- 31F
- letzte Rotorschaufelreihe
- 32
- Rotorschaufel
- 32a
- Endabschnitt
- 34
- Abdeckung
- 35
- Plattform
- 41
- Statorschaufelreihe
- 41F
- letzte Statorschaufelreihe
- 41S
- Statorschaufelreihensegment
- 42
- Statorschaufel
- 42a
- Druckfläche
- 42b
- Saugfläche
- 42m
- Zwischenposition
- 42s
- inneres Ende
- 42t
- äußeres Ende
- 43, 43B, 43C
- Außenring
- 43S
- Ringsegment
- 43f
- Ring-Innenumfangsfläche
- 43k
- Kerbe
- 44
- Innenring
- 44S
- Innenringsegment
- 45
- Druckseitenelement
- 46
- Saugseitenelement
- 47
- Hohlraumabschnitt
- 48
- Kantenabschnitt von erster Seite
- 48a
- konkaver Abschnitt von erster Seite
- 48b
- konvexer Abschnitt von erster Seite
- 49
- Kantenabschnitt von zweiter Seite
- 49a
- konvexer Abschnitt von zweiter Seite
- 49b
- konkaver Abschnitt von zweiter Seite
- 49c
- Schaufelendenerstreckungsabschnitt
- 50
- Kommunikationsloch
- 61
- konkaver Abschnitt
- 62
- konvexer Abschnitt
- 63
- erste Nut
- 65
- zweite Nut
- 71
- Abgabeabschnitt
- 73
- zweiter Abgabeabschnitt
- Da
- Axialrichtung
- Dad
- zweite Seite
- Dau
- erste Seite
- Dc
- Umfangsrichtung
- Dc1
- eine Seite
- Dc2
- die andere Seite
- Dr
- Radialrichtung
- Dri
- Innenseite
- Dro
- Außenseite
- Fb
- Querstrom
- L1
- virtuelle Linie
- O
- Achse
- S
- Dampf
