DE112021003086T5

DE112021003086T5 - Dampfturbinenabdampfkammer und Dampfturbine

Info

Publication number: DE112021003086T5
Application number: DE112021003086.8T
Authority: DE
Inventors: Nao Taniguchi; Ryo Takata; Soichiro TABATA
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2023-04-20
Also published as: JP2022033468A; US20230258104A1; WO2022039107A1; JP7433166B2; CN115698472A; KR20230028519A

Abstract

Eine Dampfturbinenabdampfkammer zum Führen von Dampf nach dem Durchgang durch eine Rotorschaufel einer Endstufe einer Dampfturbine zur Außenseite der Dampfturbine beinhaltet: ein Gehäuse; einen Lagerkegel; und eine Strömungsführung. Eine innere Oberfläche des Gehäuses beinhaltet eine innere Umfangsoberfläche, die sich entlang einer axialen Richtung des Rotors an einer radial äußeren Seite der Strömungsführung erstreckt, und eine Seitenwandoberfläche, die die innere Umfangsoberfläche und den Lagerkegel verbindet. Ein erster abstehender Abschnitt ist an der Seitenwandoberfläche entlang der Umfangsrichtung oberhalb einer horizontalen Ebene, die eine Rotationsachse des Rotors beinhaltet, ausgebildet, wobei der erste abstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Rotors nach außen absteht. Der erste abstehende Abschnitt ist an einer Außenseite, in der radialen Richtung, eines stromabwärtigen Endes einer inneren Umfangsoberfläche der Strömungsführung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung positioniert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Dampfturbinenabdampfkammer und eine Dampfturbine.
Die vorliegende Offenbarung beansprucht Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020 - 137367 , die am 17. August 2020 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
In einem Abdampfströmungsdurchlass einer Dampfturbinenabdampfkammer nimmt, wenn ein Dampfstrom entlang eines Lagerkegels in einem Diffusorströmungsdurchlass, der zwischen dem Lagerkegel und einer Strömungsführung ausgebildet ist, rückwärts strömt, die effektive Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses (die Strömungsdurchgangsfläche des Dampfes, der zum Auslass strömt, ohne zum Rotor im Diffusorströmungsdurchlass zurück zu strömen) ab und der Druckverlust nimmt zu, was zu einer Leistungsverschlechterung der Dampfturbinenabdampfkammer führen kann.
Patentdokument 1 offenbart das Bereitstellen einer Struktur (Leitplatte), die von der Oberfläche der Wand der Dampfturbinenabdampfkammer in radialer Richtung nach innen absteht, um eine Rückströmung des Dampfstroms entlang des Lagerkegels zu unterdrücken.
Zitationsliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: US6419448B
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Zu lösende Aufgaben
Als Ergebnis umfangreicher Forschung durch die Erfinder wurde festgestellt, dass ein vertikaler Wirbel, der vom oberen Teil der Dampfturbinenabdampfkammer abfällt, die Erzeugung einer Rückströmung im Dampfstrom entlang des Lagerkegels innerhalb des Diffusorströmungsdurchlasses zwischen dem Lagerkegel und der Strömungsführung verursachen kann. Daher wird es als kritisch angesehen, das Eindringen des Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zu unterdrücken, um die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern.
Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Struktur zum Unterdrücken einer Rückströmung ist es schwierig, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass wirksam zu unterdrücken, und somit ist die Wirkung zum Unterdrücken eines Anstiegs des Druckverlustes im Diffusorströmungsdurchlass begrenzt.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, eine Dampfturbinenabdampfkammer und eine Dampfturbine bereitzustellen, die fähig sind, einen Anstieg des Druckverlustes im Diffusorströmungsdurchlass zwischen dem Lagerkegel und der Strömungsführung zu unterdrücken.
Lösung der Aufgaben
Um das obige Ziel zu erreichen, beinhaltet eine Dampfturbinenabdampfkammer zum Führen von Dampf nach dem Durchgang durch eine Rotorschaufel einer Endstufe einer Dampfturbine zur Außenseite der Dampfturbine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung: ein Gehäuse; einen Lagerkegel, der entlang einer Umfangsrichtung eines Rotors der Dampfturbine innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine Strömungsführung, die entlang der Umfangsrichtung an einer radial äußeren Seite des Lagerkegels innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Strömungsführung einen Diffusorströmungsdurchlass zwischen der Strömungsführung und dem Lagerkegel bildet. Eine innere Oberfläche des Gehäuses beinhaltet eine innere Umfangsoberfläche, die sich entlang einer axialen Richtung des Rotors an einer radial äußeren Seite der Strömungsführung erstreckt, und eine Seitenwandoberfläche, die die innere Umfangsoberfläche und den Lagerkegel verbindet, wobei ein erster abstehender Abschnitt an der Seitenwandoberfläche entlang der Umfangsrichtung oberhalb einer horizontalen Ebene, die eine Rotationsachse des Rotors beinhaltet, ausgebildet ist, der erste vorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Rotors nach außen vorsteht, und der erste vorstehende Abschnitt an einer Außenseite in der radialen Richtung eines stromabwärtigen Endes einer inneren Umfangsoberfläche der Strömungsführung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung positioniert ist.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind eine Dampfturbinenabdampfkammer und eine Dampfturbine bereitgestellt, die fähig sind, einen Anstieg des Druckverlusts im Diffusorströmungsdurchlass zwischen dem Lagerkegel und der Strömungsführung zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt einer Dampfturbine 2 gemäß einer Ausführungsform in axialer Richtung zeigt.
2 ist eine Darstellung zur Beschreibung der vorteilhaften Wirkung oder dergleichen eines abstehenden Abschnitts 26.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Position θ in der Umfangsrichtung und der Länge L des abstehenden Abschnitts 26 zeigt (ein Beispiel der Verteilung der Länge L des abstehenden Abschnitts 26 in der Umfangsrichtung).
4 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Definition der Position θ in der Umfangsrichtung.
5 ist eine Darstellung zur Beschreibung des Abstands R, des Abstands „r“ und der Strömungsdurchlassbreite W.
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Position θ in der Umfangsrichtung und dem Abstand „r“ zwischen dem Fußende 26a des abstehenden Abschnitts 26 und der Drehachse C zeigt (ein Beispiel der Verteilung des Abstands „r“ in der Umfangsrichtung).
7 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel für die Anordnung der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) zeigt.
8 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel der Anordnung der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E und 26F) zeigt.
9 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt einer Abdampfkammer 8 einer Dampfturbine 2 gemäß einer anderen Ausführungsform in axialer Richtung zeigt.
10 ist eine Darstellung zur Beschreibung der vorteilhaften Wirkung der in 9 dargestellten Konfiguration.
11 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt einer Dampfturbine 2 gemäß einer anderen Ausführungsform in axialer Richtung zeigt.
12 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Form des abstehenden Abschnitts 26 zeigt.
13 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Form des abstehenden Abschnitts 26 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass die Abmessungen, Materialien, Formen, relativen Positionen und dergleichen der in den Ausführungsformen beschriebenen Komponenten, sofern sie nicht besonders gekennzeichnet sind, nur zur Veranschaulichung dienen und nicht dazu vorgesehen sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
So ist beispielsweise ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so zu verstehen, dass er nur die Anordnung im strengen Wortsinn bezeichnet, sondern auch einen Zustand beinhaltet, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ versetzt ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
So ist beispielsweise ein Ausdruck für einen gleichen Zustand wie „gleich“, „gleich groß“ und „gleichmäßig“ nicht so auszulegen, dass er nur den Zustand angibt, in dem das Merkmal strikt gleich ist, sondern auch einen Zustand beinhaltet, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, mit dem dennoch die gleiche Funktion erreicht werden kann.
Ferner ist beispielsweise ein Ausdruck für eine Form wie eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form nicht nur als die geometrisch strenge Form zu verstehen, sondern beinhaltet auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs, in dem die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
Andererseits sind Ausdrücke wie „umfassen“, „beinhalten“, „haben“, „enthalten“ und „bilden“ nicht so zu verstehen, dass sie andere Bestandteile ausschließen.
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt einer Dampfturbine 2 gemäß einer Ausführungsform in axialer Richtung zeigt. Die dargestellte Dampfturbine 2 ist eine axial durchströmte Turbine. Die Dampfturbine 2 beinhaltet einen Rotor 4 (Turbinenrotor) und eine Abdampfkammer 8 (Dampfturbinenabdampfkammer) zum Führen von Dampf, der die Rotorschaufel 6 (Turbinenrotorschaufel) der Endstufe des Rotors 4 passiert hat, aus der Dampfturbine 2 heraus.
Der Dampf strömt nach dem Passieren der Rotorschaufel 6 der Endstufe vom Abdampfkammereinlass 7 in die Abdampfkammer 8, durchquert das Innere der Abdampfkammer 8 und wird dann über einen Abdampfkammerauslass 9, der an der Unterseite der Abdampfkammer 8 angeordnet ist, aus der Dampfturbine 2 abgeleitet. Unterhalb der Abdampfkammer 8 ist ein Kondensator 27 angeordnet, und der Dampf strömt nach Verrichtung der Arbeit an der Rotorschaufel 6 in der Dampfturbine 2 von der Abdampfkammer 8 über den Abdampfkammerauslass 9 in den Kondensator 27.
Im Folgenden wird die axiale Richtung des Rotors 4 lediglich als „axiale Richtung“, die radiale Richtung des Rotors 4 lediglich als „radiale Richtung“ und die Umfangsrichtung des Rotors 4 lediglich als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Außerdem wird die Strömungsrichtung des Dampfes stromaufwärts und stromabwärts nur als „stromaufwärts“ bzw. „stromabwärts“ bezeichnet.
Die Abdampfkammer 8 beinhaltet ein Gehäuse 10, einen Lagerkegel 12 und eine Strömungsführung 14.
Das Gehäuse 10 ist dazu ausgestaltet, einen Teil des Rotors 4 aufzunehmen, und die innere Oberfläche 16 des Gehäuses 10 beinhaltet eine innere Umfangsoberfläche 18, eine Seitenwandoberfläche 20 und einen abstehenden Abschnitt 26 (Strukturkörper).
Die innere Umfangsoberfläche 18 erstreckt sich entlang der axialen Richtung und der Umfangsrichtung an der radial äußeren Seite der Strömungsführung 14 oberhalb der horizontalen Ebene, die die Drehachse C des Rotors 4 beinhaltet (d.h. im oberen Halbschnitt 8u der Abdampfkammer 8). Darüber hinaus hat die innere Umfangsoberfläche 18 eine halbkreisförmige Querschnittsform, betrachtet in einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung, oberhalb der horizontalen Ebene, die die Rotationsachse C beinhaltet.
Die Seitenwandfläche 20 beinhaltet eine Seitenwandfläche 20, die sich entlang der radialen Richtung erstreckt, sodass sie die innere Umfangsoberfläche 18 und ein stromabwärtiges Ende 12a des Lagerkegels 12 verbindet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Seitenwandoberfläche 20 entlang einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung ausgebildet.
Der Lagerkegel 12 umgibt ein Lager 13, das den Rotor 4 drehbar lagert. Der Lagerkegel 12 ist im Inneren des Gehäuses 10 in Umfangsrichtung ringförmig ausgebildet. Sowohl der Innendurchmesser als auch der Außendurchmesser des Lagerkegels 12 vergrößert sich in axialer Richtung zur stromabwärtigen Seite hin.
Die Strömungsführung 14 ist entlang der Umfangsrichtung an der radial äußeren Seite des Lagerkegels 12 innerhalb des Gehäuses 10 ausgebildet. Die Strömungsführung 14 bildet zwischen der Strömungsführung 14 und dem Lagerkegel 12 einen ringförmigen Diffusorströmungskanal 22 aus. Sowohl der Innendurchmesser als auch der Außendurchmesser der Strömungsführung 14 vergrößert sich in axialer Richtung zur stromabwärtigen Seite hin. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Strömungsleitplatte 15, die sich vom stromabwärtigen Ende 28a in radialer Richtung nach außen erstreckt, mit dem stromabwärtigen Ende 28a der Strömungsführung 14 in Bezug auf den Dampfstrom in axialer Richtung verbunden, und die Strömungsleitplatte 15 ist entlang einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung ausgebildet.
Darüber hinaus ist innerhalb der Abdampfkammer 8 auf der dem Diffusorströmungsdurchlass 22 gegenüberliegenden Seite ein radial außenliegender Raum 24 über die Strömungsführung 14 ausgebildet. Der radial außenliegende Raum 24 befindet sich an der radial außenliegenden Seite der Strömungsführung 14.
Der Diffusorströmungsdurchlass 22 hat eine Form, deren Strömungsdurchlassquerschnittsfläche in axialer Richtung zur stromabwärts gelegenen Seite hin graduell zunimmt, und wenn der Dampfstrom mit hoher Geschwindigkeit durch die Rotorschaufel 6 der Endstufe und dann in den Diffusorströmungsdurchlass 22 strömt, wird die Geschwindigkeit des Dampfstroms verringert und die kinetische Energie des Dampfes in Druck umgewandelt (statische Druckrückgewinnung).
Der abstehende Abschnitt 26 ist so angeordnet, dass er in radialer Richtung von der Seitenwandoberfläche 20 oberhalb der horizontalen Ebene, die die Rotationsachse C beinhaltet, nach außen absteht (d.h. im oberen Halbabschnitt 8u der Abdampfkammer 8). Der abstehende Abschnitt 26 steht in radialer Richtung mit Abstand von der Oberfläche der Seitenwand 20 nach außen ab. Der abstehende Abschnitt 26 ist nicht unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet, die die Rotationsachse C einschließt. Der abstehende Abschnitt 26 ist entlang der Umfangsrichtung ausgebildet und an der Außenseite in radialer Richtung des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 in zumindest einem Teilbereich der Umfangsrichtung angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann der abstehende Abschnitt 26 vollständig an der Außenseite in radialer Richtung des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 angeordnet sein.
Bei der obigen Konfiguration, wie in 2 gezeigt, wird ein vertikaler Wirbel Fv, der vom oberen Teil (in der Nähe der inneren Umfangsoberfläche 18) der Abdampfkammer 8 abfällt, von dem abstehenden Abschnitt 26 aufgenommen, so dass es möglich ist, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass 22 zwischen der Strömungsführung 14 und dem Lagerkegel 12 zu unterdrücken. Somit kann eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses 22 (Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses 22, in der der Dampf in radialer Richtung nach außen strömt) verhindert werden.
Darüber hinaus ist der abstehende Abschnitt 26 zumindest in einem Teilbereich der Umfangsrichtung an der in radialer Richtung äußeren Seite des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 angeordnet, so dass eine Beeinträchtigung des Dampfstroms des Diffusorströmungsdurchlasses 22 durch den abstehenden Abschnitt 26 selbst unterdrückt werden kann und es möglich ist, eine Erhöhung des Druckverlustes innerhalb des Diffusorströmungsdurchlasses 22 zu verhindern.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Position θ in der Umfangsrichtung und der Länge L des abstehenden Abschnitts 26 zeigt (ein Beispiel der Verteilung der Länge L des abstehenden Abschnitts 26 in der Umfangsrichtung). Die Länge L des abstehenden Abschnitts 26 bezieht sich auf die Länge zwischen dem Fußende 26a und der Spitze 26b des abstehenden Abschnitts 26, wie in 2 gezeigt. Darüber hinaus sind in der vorliegenden Beschreibung, wie in 4 gezeigt, in Bezug auf die Position θ in der Umfangsrichtung die Richtungen, die durch die horizontale Linie H orthogonal zur Drehachse C angegeben sind, als Null Grad und 180 Grad definiert, und die Position vertikal über der Drehachse C ist als 90 Grad definiert. Jede Konfiguration der Abdampfkammer 8 hat eine symmetrische Form, die in der vertikalen Ebene zentriert ist, die die Drehachse C beinhaltet, und jede der beiden Richtungen, die durch die horizontale Linie orthogonal zur Drehachse C vorgegeben sind, kann als Null Grad definiert werden.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 3 gezeigt, kann die Länge L des abstehenden Abschnitts 26 in Abhängigkeit von der Position in Umfangsrichtung variieren. In dem in 3 gezeigten Beispiel nimmt die Länge L des abstehenden Abschnitts 26 entlang der Umfangsrichtung nach oben hin ab, zumindest in einem Teilbereich der Umfangsrichtung. In dem in 3 gezeigten Beispiel nimmt die Länge L des abstehenden Abschnitts 26 in dem Bereich zwischen null und 180 Grad in der Umfangsrichtung mit dem Abstand zur 90-Grad-Position entlang der Umfangsrichtung graduell ab.
Die innere Umfangsoberfläche 18 des Gehäuses 10 hat eine im Wesentlichen halbkreisförmige Querschnittsform in einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung, oberhalb der horizontalen Ebene, die die Rotationsachse C des Rotors 4 beinhaltet. Genauer gesagt nimmt der Abstand R zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18 und der Rotationsachse C (siehe 5) mit dem Abstand in Richtung der 90-Grad-Position in Umfangsrichtung ab. Außerdem nimmt der Abstand zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18 und dem stromabwärtigen Ende 28a mit dem Abstand zur 90-Grad-Position in Umfangsrichtung ab. Wenn also hypothetisch die Länge L des abstehenden Abschnitts 26 in der Umfangsrichtung gleichmäßig ist, wird die Strömungsdurchgangsbreite W (siehe 5) zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18 und dem Spitzenabschnitt 26b des abstehenden Abschnitts 26 im Vergleich zu anderen Positionen in der Umfangsrichtung im oberen Abschnitt der Abdampfkammer 8 (in der Nähe der 90-Grad-Position in der Umfangsrichtung) kleiner, und der obige Effekt der Bereitstellung des abstehenden Abschnitts 26 kann begrenzt werden.
Da die Länge L des abstehenden Abschnitts 26 zur Oberseite hin entlang der Umfangsrichtung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung reduziert ist, ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Strömungsdurchgangsbreite W zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18 und dem Spitzenabschnitt 26b des abstehenden Abschnitts 26 in der Umfangsrichtung zu vermeiden und den oben beschriebenen vertikalen Wirbel in Richtung des Zwischenraums zwischen dem abstehenden Abschnitt 26 und der Seitenwandoberfläche 20 wirksam anzuziehen. Somit ist es möglich, eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses 22 wirksam zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 6 gezeigt, kann der Abstand „r“ zwischen dem Fußende 26a des abstehenden Abschnitts 26 und der Drehachse C in Abhängigkeit von der Position θ in der Umfangsrichtung variieren. In der in 6 gezeigten Ausführungsform nimmt der Abstand „r“ zwischen dem Fußende 26a des abstehenden Abschnitts 26 und der Drehachse C in Richtung der Oberseite entlang der Umfangsrichtung in zumindest einem Teilbereich der Umfangsrichtung ab. In der in 6 gezeigten Ausführungsform nimmt der Abstand „r“ mit dem Abstand zur 90-Grad-Position entlang der Umfangsrichtung im Bereich zwischen Null und 180 Grad in der Umfangsrichtung graduell ab.
Dementsprechend ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Strömungsdurchgangsbreite W zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18 und dem Spitzenabschnitt 26b des abstehenden Abschnitts 26 in Umfangsrichtung zu verhindern und den oben beschriebenen vertikalen Wirbel in Richtung des Zwischenraums zwischen dem abstehenden Abschnitt 26 und der Seitenwandoberfläche 20 wirksam anzuziehen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses 22 wirksam zu unterdrücken.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 7 gezeigt, kann eine Mehrzahl von abstehenden Abschnitten 26 (26A bis 26D) an der Oberfläche der Seitenwand 20 des Gehäuses 10 angeordnet sein.
In dem in 7 gezeigten Beispiel ist die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) an der Seitenwandoberfläche 20 oberhalb der horizontalen Ebene angeordnet, die die Rotationsachse C des Rotors 4 beinhaltet (die horizontale Ebene beinhaltet die Null-Grad-Position und die 180-Grad-Position). Die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) beinhaltet vier abstehende Abschnitte 26A bis 26D, die in Umfangsrichtung in Intervallen angeordnet sind. Die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) sind in einem Teilbereich (Unterbereich) des Bereichs zwischen null und 180 Grad in Umfangsrichtung angeordnet, in dem der vertikale Wirbel dominant ist. Von der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) sind die abstehenden Abschnitte 26B, 26C an höheren Positionen angeordnet als die abstehenden Abschnitte 26A, 26D. Der abstehende Abschnitt 26B ist zwischen dem abstehenden Abschnitt 26A und der 90-Grad-Position angeordnet, und der abstehende Abschnitt 26C ist zwischen dem abstehenden Abschnitt 26D und der 90-Grad-Position angeordnet.
Jeder der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) ist entlang der Umfangsrichtung ausgebildet und steht, wie in 1 gezeigt, in radialer Richtung nach außen ab. Jeder der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) steht in der radialen Richtung mit Abstand von der Seitenwandoberfläche 20 nach außen vor. Darüber hinaus ist, wie in 1 gezeigt, jeder der vorstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) in radialer Richtung an der Außenseite des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 zumindest in einem Teilbereich der Umfangsrichtung positioniert. In einigen Ausführungsformen kann die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) vollständig an der in radialer Richtung äußeren Seite des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 positioniert sein.
Wie in 7 gezeigt, ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass 22 zu unterdrücken und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern, indem die abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) nur in einem Teilbereich, in dem der vertikale Wirbel dominant ist, d.h. im Bereich zwischen null und 180 Grad, vorhanden sind, während ein Anstieg des Druckverlustes, der von den abstehenden Abschnitten 26 hervorgerufen wird, unterdrückt wird, verglichen mit einem Fall, in dem die abstehenden Abschnitte 26 über den gesamten Bereich zwischen null und 180 Grad vorgesehen sind. Da außerdem der abstehende Abschnitt 26 in eine Mehrzahl von abstehenden Abschnitten 26 (26A bis 26D) unterteilt ist, ist es möglich, jeden abstehenden Abschnitt 26 an der Seitenwandoberfläche 20 einfach durch Schweißen oder dergleichen zu befestigen, verglichen mit einem Fall, in dem der abstehende Abschnitt 26 über den gesamten Bereich zwischen Null und 180 Grad vorgesehen ist.
In dem in 7 gezeigten Beispiel ist zumindest ein Teil der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26A bis 26D) in einem Bereich zwischen 30 und 150 Grad in Umfangsrichtung angeordnet. Darüber hinaus sind von den vier abstehenden Abschnitten 26 (26A bis 26D) zwei abstehende Abschnitte 26 (26B, 26C) innerhalb des Bereichs zwischen 30 und 150 Grad angeordnet. Indem zumindest ein Teil der abstehenden Abschnitte 26 im Bereich zwischen 30 und 150 Grad angeordnet ist, ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass 22 zu unterdrücken und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen kann die Länge L zwischen dem Fußende 26a und dem Spitzenabschnitt 26b (siehe 2) innerhalb der Mehrzahl von abstehenden Abschnitten 26 (26A bis 26D), die in 7 gezeigt sind, unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die Länge L der abstehenden Abschnitte 26B, 26C, die an einer höheren Position als die abstehenden Abschnitte 26A, 26D positioniert sind, größer sein als die Länge der abstehenden Abschnitte 26A, 26D.
Der Einfluss des vertikalen Wirbels ist im oberen Teil der Abdampfkammer 8 (nahe der oben beschriebenen 90-Grad-Position) größer als in der horizontalen Position (nahe der oben beschriebenen Null-Grad- und 180-Grad-Position). Wenn also die Länge L der abstehenden Abschnitte 26B, 26C, die an einer relativ hohen Position positioniert sind, größer ist als die Länge L der abstehenden Abschnitte 26A, 26D, die an einer relativ niedrigen Position positioniert sind, ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass 22 wirksam zu unterdrücken und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 8 gezeigt, kann eine Mehrzahl von abstehenden Abschnitten 26 (26E, 26F) an der Oberfläche der Seitenwand 20 des Gehäuses 10 angeordnet sein.
In dem in 8 gezeigten Beispiel ist die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) an der Seitenwandoberfläche 20 oberhalb der horizontalen Ebene angeordnet, die die Drehachse C des Rotors 4 beinhaltet (die horizontale Ebene beinhaltet die Null-Grad-Position und die 180-Grad-Position). Die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) beinhaltet zwei abstehende Abschnitte 26E, 26F, die in der Umfangsrichtung in Intervallen angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform beinhaltet die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) einen abstehenden Abschnitt 26E und einen abstehenden Abschnitt 26F, der gegenüber dem abstehenden Abschnitt 26E in der vertikalen Ebene, die die Drehachse C beinhaltet, angeordnet ist. Der abstehende Abschnitt E ist über den Bereich zwischen null Grad und im Wesentlichen 90 Grad in Umfangsrichtung ausgebildet, und der abstehende Abschnitt 26F ist über den Bereich zwischen im Wesentlichen 90 Grad und 180 Grad ausgebildet.
Jeder der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) ist entlang der Umfangsrichtung ausgebildet und steht, wie in 1 gezeigt, in radialer Richtung nach außen ab. Jeder der Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) steht in der radialen Richtung mit Abstand von der Seitenwandoberfläche 20 nach außen ab. Darüber hinaus ist, wie in 1 gezeigt, jeder der vorstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) an einer Position an der Außenseite in der radialen Richtung des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 in zumindest einem Teilbereich der Umfangsrichtung positioniert. In einigen Ausführungsformen kann die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) vollständig an einer Position an der Außenseite in der radialen Richtung des stromabwärtigen Endes 28a der inneren Umfangsoberfläche 28 der Strömungsführung 14 positioniert sein.
In dem in 8 gezeigten Beispiel ist am oberen Ende 26f jedes der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) ein Vertiefungsabschnitt 30 ausgebildet, der in radialer Richtung nach innen vertieft ist. Der Vertiefungsabschnitt 30 jedes der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) ist an einem Endabschnitt in Umfangsrichtung jedes der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) ausgebildet, und der Vertiefungsabschnitt 30 des abstehenden Abschnitts 26E und der Vertiefungsabschnitt 30 des abstehenden Abschnitts 26F sind an gegenüberliegenden Positionen ausgebildet.
Am oberen Ende 26u jedes der abstehenden Abschnitte 26 (26E, 26F) neigt die Strömungsdurchgangsbreite W (siehe 5) zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18 und dem Spitzenabschnitt 26b des abstehenden Abschnitts 26 dazu, schmal zu werden. Durch die Bereitstellung des Vertiefungsabschnitts 30, wie oben beschrieben, ist es daher möglich, die Strömungsdurchgangsbreite W zu gewährleisten und den vertikalen Wirbel in den Zwischenraum zwischen dem abstehenden Abschnitt 26 und der Oberfläche der Seitenwand 20 zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass 22 zu unterdrücken und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern. Da außerdem der abstehende Abschnitt 26 in eine Mehrzahl von abstehenden Abschnitten 26 (26E, 26F) unterteilt ist, kann jeder abstehende Abschnitt 26 einfach durch Schweißen an der Seitenwandoberfläche 20 befestigt werden.
In einigen Ausführungsformen, wie sie beispielsweise in 9 gezeigt sind, kann an der äußeren Umfangsoberfläche 33 des Lagerkegels 12 eine in radialer Richtung nach innen vertiefte Kavität 32 ausgebildet sein. In der in 9 gezeigten Ausführungsform ist die Kavität 32 über den gesamten Bereich in Umfangsrichtung an der Position des stromabwärtigen Endes 12a des Lagerkegels 12 ausgebildet, so dass sie eine Ringform aufweist. Gleichwohl kann in einer anderen Ausführungsform die Kavität 32 nur in einem Teilbereich in Umfangsrichtung und beispielsweise nur oberhalb der horizontalen Ebene, die die Drehachse C (die obere Hälfte des Lagerkegels 12) beinhaltet, angeordnet sein.
Bei der in 9 gezeigten Konfiguration wird ein Teil des Dampfstroms Fs nach dem Aufprall auf die Seitenwandoberfläche 20 zu der in 10 gezeigten Kavität 32 geführt, und somit ist es möglich, eine Rückströmung des Dampfstroms entlang des Lagerkegels 12 zu unterdrücken und die Strömung zu unterdrücken, die eine zweidimensionale Trennung zum Zeitpunkt des nieder-Mach-Betriebs verursachen kann, und dadurch die nieder-Mach-seitige Leistung zu verbessern. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine dreidimensionale Abscheidung zum Zeitpunkt des hoch-Mach-Betriebs zu unterdrücken, indem der vertikale Wirbel Fv mit dem abstehenden Abschnitt 26 aufgenommen wird, und somit ist es möglich, eine hohe Robustheit hinsichtlich der Leistung gegenüber den Betriebsbedingungen zu realisieren.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 11 gezeigt, kann die Breite d1 in axialer Richtung des Öffnungsendes 32a der Kavität 32 kleiner sein als die Breite d2 in axialer Richtung der unteren Oberfläche 32b der Kavität 32. Die Kavität 32 ist über den gesamten Bereich in Umfangsrichtung ausgebildet, so dass sie eine Ringform aufweist.
Darüber hinaus beinhaltet die Kavität 32 in der in 11 gezeigten Ausführungsform einen Kavitätsabschnitt 34 in radialer Richtung, der sich vom Öffnungsende 32a der Kavität 32 in radialer Richtung nach innen erstreckt, und einen schrägen Kavitätsabschnitt 36, der sich an das radial innenliegende Ende 34a des Kavitätsabschnitts 34 in radialer Richtung in einem Querschnitt in axialer Richtung anschließt. Der schräge Kavitätsabschnitt 36 erstreckt sich in einer schrägen Richtung, die in Bezug auf die axiale Richtung schräg ist, so dass er sich der Innenseite in der radialen Richtung von dem radial innenliegenden Ende 34a des radial gerichteten Kavitätsabschnitts 34 in Richtung der Rotorschaufel 6 nähert. Außerdem ist die Position P1 der unteren Oberfläche 32b der Kavität 32, die der Rotorschaufel 6 am nächsten ist, in radialer Richtung an der Innenseite der Position P2 der unteren Oberfläche 32b positioniert, die am weitesten von der Rotorschaufel 6 entfernt ist.
In der in 11 gezeigten Konfiguration ist die Breite d1 in axialer Richtung des Öffnungsendes 32a der Kavität 32 kleiner als die Breite d2 in axialer Richtung der unteren Oberfläche 32b der Kavität 32, so dass es möglich ist, den Wiederaustritt von Dampf über die Kavität 32 zu unterdrücken, nachdem der Dampf in die Kavität 32 strömt, und den Effekt zur Unterdrückung der Abscheidung zu verstärken.
Darüber hinaus ist die Position P1 der unteren Oberfläche 32b der Kavität 32, die dem Rotorschaufel 6 am nächsten ist, in radialer Richtung an der Innenseite der Position P2 der unteren Oberfläche 32b positioniert, die am weitesten von der Rotorschaufel 6 entfernt ist, und somit ist es möglich, den Wiederaustritt von Dampf in Richtung der Rotorschaufel 6 zu unterdrücken, nachdem der Dampf in die Kavität 32 strömt, und den Effekt zur Unterdrückung der Trennung zu verstärken.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können umgesetzt werden.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 12 gezeigt, kann der Spitzenabschnitt 26c des abstehenden Abschnitts 26 in Richtung der Seitenwandoberfläche 20 gebogen sein. In der in 12 gezeigten Konfiguration beinhaltet der abstehende Abschnitt 26 einen schrägen Abschnitt 40, der sich in radialer Richtung mit Abstand von der Seitenwandoberfläche 20 in axialer Richtung nach außen erstreckt, und einen Spitzenabschnitt 26c, der sich von der Spitze des schrägen Abschnitts 40 an der Seite der Seitenwandoberfläche 20 entlang der axialen Richtung erstreckt.
Mit der obigen Konfiguration, wie in 12 gezeigt, ist es möglich, das Ausströmen des vertikalen Wirbels zur Hauptstromseite (der Seite des Diffusorströmungsdurchlasses 22) zu unterdrücken, nachdem der vertikale Wirbel in den Zwischenraum zwischen dem abstehenden Abschnitt 26 und der Seitenwandoberfläche 20 eingetreten ist. Der Spitzenabschnitt 26c des abstehenden Abschnitts 26 kann in Richtung der Seitenwandoberfläche 20 gebogen sein, wie in 12 gezeigt, oder er kann gleichmäßig in Richtung der Seitenwandoberfläche 20 gekrümmt sein.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 13 gezeigt, kann der Spitzenabschnitt 26c des abstehenden Abschnitts 26 in Richtung der Strömungsführung 14 gebogen sein. In der in 13 dazu ausgestalteten Konfiguration beinhaltet der abstehende Abschnitt 26 einen schrägen Abschnitt 40, der sich in der radialen Richtung mit Abstand von der Seitenwandoberfläche 20 in der axialen Richtung nach außen erstreckt, einen Abschnitt 42 in radialer Richtung, der sich von der Seite der Spitze des schrägen Abschnitts 40 entlang der radialen Richtung in Richtung der inneren Umfangsoberfläche 18 erstreckt, und einen Spitzenabschnitt 26c, der sich gekrümmt von der Seite der Spitze des Abschnitts 42 in radialer Richtung in Richtung der Strömungsführung 14 in axialer Richtung erstreckt.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration, bei der der Spitzenabschnitt 26c des abstehenden Abschnitts 26 in axialer Richtung zur Strömungsführung 14 hin gekrümmt ist, kollidiert der aus dem Diffusorströmungsdurchlass 22 ausströmende Dampfstrom Fg mit dem abstehenden Abschnitt 26 und wird in eine Richtung weg von der Oberfläche der Seitenwand 20 geführt, so dass es möglich ist, den Wiedereintritt des Dampfstroms Fg in den Diffusorströmungsdurchlass 22 zu verhindern. Somit kann ein Anstieg des Druckverlustes im Diffusorströmungsdurchlass 22 unterdrückt werden.
Die in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Inhalte können beispielsweise wie folgt verstanden werden.
(1) Eine Dampfturbinenabdampfkammer (z. B. die oben beschriebene Abdampfkammer 8) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Dampfturbinenabdampfkammer zum Führen von Dampf nach dem Passieren einer Rotorschaufel (z. B. der oben beschriebenen Rotorschaufel 6) einer Endstufe einer Dampfturbine (z. B. der oben beschriebenen Dampfturbine 2) nach außerhalb der Dampfturbine und beinhaltet: ein Gehäuse (z. B. das oben beschriebene Gehäuse 10); einen Lagerkegel (z. B., den oben beschriebenen Lagerkegel 12), der entlang einer Umfangsrichtung eines Rotors (z. B. des oben beschriebenen Rotors 4) der Dampfturbine innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine Strömungsführung (z. B. die oben beschriebene Strömungsführung 14), die entlang der Umfangsrichtung an einer radial äußeren Seite des Lagerkegels innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Strömungsführung einen Diffusorströmungsdurchlass (z. B. den oben beschriebenen Diffusorströmungsdurchlass 22) zwischen der Strömungsführung und dem Lagerkegel ausbildet. Eine innere Oberfläche des Gehäuses beinhaltet eine innere Umfangsoberfläche (z. B. die oben beschriebene innere Umfangsoberfläche 18), die sich entlang einer axialen Richtung des Rotors an einer radial äußeren Seite der Strömungsführung erstreckt, und eine Seitenwandoberfläche (z. B. die oben beschriebene Seitenwandoberfläche 20), die die innere Umfangsoberfläche und den Lagerkegel verbindet, ein erster abstehender Abschnitt (z. B., der oben beschriebene abstehende Abschnitt 26) ist an der Seitenwandoberfläche entlang der Umfangsrichtung oberhalb einer horizontalen Ebene, die eine Drehachse des Rotors enthält, ausgebildet, wobei der erste abstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Rotors nach außen absteht und der erste abstehende Abschnitt an einer Außenseite in der radialen Richtung eines stromabwärtigen Endes (z. B. das oben beschriebene stromabwärtige Ende 28a) einer inneren Umfangsoberfläche (z. B. die oben beschriebene innere Umfangsoberfläche 28) der Strömungsführung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung positioniert ist.
Bei der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (1) wird ein vertikaler Wirbel, der vom oberen Teil (in der Nähe der inneren Umfangsoberfläche) der Dampfturbinenabdampfkammer abfällt, von dem ersten abstehenden Abschnitt aufgenommen, und so ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zwischen der Strömungsführung und dem Lagerkegel zu verhindern. Dementsprechend kann eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses unterdrückt werden.
Darüber hinaus ist der erste abstehende Abschnitt zumindest in einem Teilbereich der Umfangsrichtung an der in radialer Richtung äußeren Seite des stromabwärtigen Endes der inneren Umfangsoberfläche des Diffusorströmungsdurchlasses angeordnet, so dass eine Beeinträchtigung der Dampfströmung des Diffusorströmungsdurchlasses durch den ersten abstehenden Abschnitt selbst verhindert werden kann und eine Erhöhung des Druckverlustes innerhalb des Diffusorströmungsdurchlasses verhindert werden kann.
(2) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß der obigen Beschreibung (1) ein Spitzenabschnitt (z.B. der oben beschriebene Spitzenabschnitt 26c) des ersten abstehenden Abschnitts in axialer Richtung zur Oberfläche der Seitenwand gebogen.
Mit der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (2) ist es möglich, das Ausströmen des vertikalen Wirbels zur Hauptstromseite nach dem Eintritt in den Zwischenraum zwischen dem ersten abstehenden Abschnitt und der Seitenwandoberfläche zu unterdrücken.
(3) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß der obigen Beschreibung (1) ein Spitzenabschnitt (z.B. der oben beschriebene Spitzenabschnitt 26c) des ersten abstehenden Abschnitts in Richtung der Strömungsführung in axialer Richtung gebogen.
Bei der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (3) prallt der aus dem Diffusorströmungsdurchlass austretende Dampfstrom, da der Spitzenabschnitt des ersten abstehenden Abschnitts in axialer Richtung zur Strömungsführung hin gekrümmt ist, auf den abstehenden Abschnitt und wird in eine Richtung weg von der Oberfläche der Seitenwand geführt, so dass es möglich ist, den Wiedereintritt des Dampfstroms in den Diffusorströmungsdurchlass zu verhindern. Somit kann ein Anstieg des Druckverlustes im Diffusorströmungsdurchlass unterdrückt werden.
(4) In einigen Ausführungsformen variiert in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (3) eine Länge (z.B. die oben beschriebene Länge L) von einem Fußende (z.B. das oben beschriebene Fußende 26a) zu einem Spitzenende (z.B. das oben beschriebene Spitzenende 26b) des ersten abstehenden Abschnitts in Abhängigkeit von einer Position in der Umfangsrichtung.
Bei der oben (4) beschriebenen Abdampfkammer einer Dampfturbine wird die Länge des ersten abstehenden Abschnitts entsprechend der Position in Umfangsrichtung eingestellt, und dadurch ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit des Strömungsdurchlasses zwischen der inneren Umfangsoberfläche und dem Spitzenende des ersten abstehenden Abschnitts in Umfangsrichtung zu verhindern und den oben beschriebenen vertikalen Wirbel in Richtung des Zwischenraums zwischen dem ersten abstehenden Abschnitt und der Seitenwandoberfläche wirksam anzuziehen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses wirksam zu verhindern.
(5) In einigen Ausführungsformen nimmt in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß obigem (4) die Länge des ersten abstehenden Abschnitts mit dem Abstand zu einer Oberseite entlang der Umfangsrichtung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung ab.
Mit der oben (5) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit des Strömungsdurchlasses zwischen der inneren Umfangsoberfläche und dem Spitzenende in Umfangsrichtung zu verhindern und den oben beschriebenen vertikalen Wirbel in Richtung des Zwischenraums zwischen dem ersten abstehenden Abschnitt und der Seitenwandoberfläche wirksam anzuziehen. Auf diese Weise kann eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses wirksam verhindert werden.
(6) In einigen Ausführungsformen variiert in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (5) ein Abstand (z.B. der oben beschriebene Abstand „r“) zwischen einem Fußende des ersten abstehenden Abschnitts und der Rotationsachse in Abhängigkeit von einer Position in der Umfangsrichtung.
Bei der oben (6) beschriebenen Abdampfkammer einer Dampfturbine ist es möglich, indem der Abstand zwischen dem Fußende des ersten abstehenden Abschnitts und der Rotationsachse entsprechend der Position in Umfangsrichtung eingestellt wird, die Ungleichmäßigkeit des Strömungsdurchgangs zwischen der inneren Umfangsoberfläche und dem Spitzenende des ersten abstehenden Abschnitts in Umfangsrichtung zu verhindern und den oben beschriebenen vertikalen Wirbel in Richtung des Zwischenraums zwischen dem abstehenden Abschnitt und der Seitenwandoberfläche wirksam anzuziehen. Auf diese Weise kann eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses wirksam verhindert werden.
(7) In einigen Ausführungsformen nimmt in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß dem Vorstehenden (6) der Abstand zwischen dem Fußende des ersten abstehenden Abschnitts und der Rotationsachse mit dem Abstand zu einer Oberseite entlang der Umfangsrichtung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung ab.
Mit der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (7) ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der Strömungsdurchgangsbreite zwischen der inneren Umfangsoberfläche und dem Spitzenende des ersten abstehenden Abschnitts in Umfangsrichtung zu verhindern und den oben beschriebenen vertikalen Wirbel in Richtung des Zwischenraums zwischen dem abstehenden Abschnitt und der Seitenwandoberfläche wirksam anzuziehen. Dementsprechend ist es möglich, eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses wirksam zu verhindern.
(8) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (7) der erste abstehende Abschnitt nur in einem Teilbereich zwischen null und 180 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet, wenn bezüglich einer Position in der Umfangsrichtung eine der Richtungen, die durch eine horizontale Linie orthogonal zur Drehachse angegeben sind, als null Grad definiert ist und eine Position senkrecht über der Drehachse als 90 Grad definiert ist.
Bei der oben (8) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zu verhindern und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern, indem der erste abstehende Abschnitt in einem Teilbereich, in dem der vertikale Wirbel dominant ist, im Bereich zwischen null und 180 Grad vorgesehen wird, während ein Anstieg des Druckverlustes, der durch den ersten abstehenden Abschnitt aufgebracht wird, im Vergleich zu einem Fall verhindert wird, in dem der abstehende Abschnitt über den gesamten Bereich zwischen null und 180 Grad vorgesehen ist.
(9) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß dem Vorstehenden (8) zumindest ein Teil des ersten abstehenden Abschnitts innerhalb eines Bereichs zwischen 30 und 150 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet.
Mit der oben (9) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zu verhindern und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern.
(10) In einigen Ausführungsformen weist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (9) die Seitenwandoberfläche eine Mehrzahl von abstehenden Abschnitten auf (z. B. die oben beschriebenen abstehenden Abschnitte 26A bis 26D oder die oben beschriebenen abstehenden Abschnitte 26E und 26F), die in der radialen Richtung an einer Position an einer Außenseite eines stromabwärtigen Endes einer inneren Umfangsoberfläche der Strömungsführung in einer radialen Richtung des Rotors über einer horizontalen Ebene, die die Rotationsachse des Rotors einschließt, nach außen abstehen, wobei die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte in der Umfangsrichtung in Intervallen angeordnet sind, und die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte den ersten abstehenden Abschnitt beinhaltet.
Bei der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (10) ist die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte in der Umfangsrichtung in Intervallen angeordnet, und somit ist es möglich, jeden abstehenden Abschnitt an der Seitenwandoberfläche durch Schweißen oder ähnliches leicht zu befestigen, verglichen mit einem Fall, in dem die jeweiligen abstehenden Abschnitte durchgehend in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Indem jeder abstehende Abschnitt an einer Stelle positioniert wird, an der der vertikale Wirbel dominant ist, ist es außerdem möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zu verhindern und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern, während ein Anstieg des Druckverlusts, der durch jeden abstehenden Abschnitt verursacht wird, verhindert wird.
(11) In einigen Ausführungsformen beinhaltet in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß der obigen Beschreibung (10) die Mehrzahl der vorstehenden Abschnitte einen zweiten vorstehenden Abschnitt (z. B. den oben beschriebenen vorstehenden Abschnitt 26B oder 26C), der an einer höheren Position als der erste vorstehende Abschnitt (z. B. der oben beschriebene vorstehende Abschnitt 26A oder 26D), und eine Länge (z. B. die oben beschriebene Länge L) von einem Fußende zu einem Spitzenende des zweiten vorstehenden Abschnitts ist länger als eine Länge (z.B. die oben beschriebene Länge L) von einem Fußende zu einem Spitzenende des ersten vorstehenden Abschnitts.
Bei der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (11) ist die Länge der abstehenden Abschnitte, die an einer relativ hohen Position positioniert sind, größer als die Länge der abstehenden Abschnitte, die an einer relativ niedrigen Position positioniert sind, und dadurch ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass wirksam zu verhindern und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern.
(12) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß dem Vorstehenden (10) ein Vertiefungsabschnitt (z. B. der oben beschriebene Vertiefungsabschnitt 30) an einem oberen Ende des ersten abstehenden Abschnitts ausgebildet.
Bei der oben (12) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer neigt die Strömungsdurchgangsbreite am oberen Ende des ersten abstehenden Abschnitts dazu, sich zwischen der inneren Umfangsoberfläche und dem Spitzenende des abstehenden Abschnitts zu verengen. Durch die Bereitstellung des oben beschriebenen Vertiefungsabschnitts ist es daher möglich, die Breite des Strömungsdurchgangs zu gewährleisten und den vertikalen Wirbel in den Zwischenraum zwischen dem ersten abstehenden Abschnitt und der Oberfläche der Seitenwand zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zu verhindern und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern.
(13) In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß dem Vorstehenden (12) einen zweiten abstehenden Abschnitt (z.B. den oben beschriebenen abstehenden Abschnitt 26F), der gegenüber dem ersten abstehenden Abschnitt (z.B. den oben beschriebenen abstehenden Abschnitt 26E) in einer vertikalen Ebene einschließlich der Rotationsachse angeordnet ist, und ein Vertiefungsabschnitt (z.B. der oben beschriebene Vertiefungsabschnitt 30) ist an einem oberen Ende des zweiten abstehenden Abschnitts ausgebildet.
Bei der oben (13) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer neigt die Strömungsdurchgangsbreite zwischen der inneren Umfangsoberfläche und dem Spitzenabschnitt jedes abstehenden Abschnitts am oberen Ende des ersten abstehenden Abschnitts und des zweiten abstehenden Abschnitts dazu, schmal zu werden. Durch die Bereitstellung des Vertiefungsabschnitts, wie oben beschrieben, ist es daher möglich, die Breite des Strömungsdurchlasses zu gewährleisten und den vertikalen Wirbel in den Zwischenraum zwischen dem abstehenden Abschnitt und der Oberfläche der Seitenwand zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, das Eindringen des vertikalen Wirbels in den Diffusorströmungsdurchlass zu verhindern und die Leistung der Abdampfkammer zu verbessern. Da der erste abstehende Abschnitt und der zweite abstehende Abschnitt einander gegenüberliegend in der vertikalen Ebene einschließlich der Drehachse angeordnet sind, ist es außerdem möglich, jeden abstehenden Abschnitt an der Oberfläche der Seitenwand einfach durch Schweißen zu befestigen.
(14) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (13) eine Kavität (z.B. die oben beschriebene Kavität 32) an einer äußeren Umfangsoberfläche (z.B. die oben beschriebene äußere Umfangsoberfläche 33) des Lagerkegels ausgebildet.
Bei der oben (14) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer wird ein Teil des Dampfstroms, der auf die Oberfläche der Seitenwand prallt, in die Kavität geführt, so dass es möglich ist, eine Rückströmung des Dampfstroms entlang des Lagerkegels zu verhindern und die Strömung zu unterbinden, die eine zweidimensionale Trennung zum Zeitpunkt des nieder-Mach-Betriebs verursachen kann, und dadurch die nieder-Mach-seitige Leistung zu verbessern. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine dreidimensionale Trennung zum Zeitpunkt des hoch-Mach-Betriebs aufgrund der Bereitstellung des abstehenden Abschnitts zu verhindern, und somit ist es möglich, eine hohe Robustheit hinsichtlich der Leistung gegenüber den Betriebsbedingungen zu realisieren.
(15) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß dem Vorstehenden (14) eine Breite (z.B. die oben beschriebene Breite d1) eines Öffnungsendes (z.B. des oben beschriebenen Öffnungsendes 32a) der Kavität in axialer Richtung kleiner als eine Breite (die oben beschriebene Breite d2) einer unteren Oberfläche (z.B. der oben beschriebenen unteren Oberfläche 32b) der Kavität in axialer Richtung.
Bei der oben beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer (15) ist die Breite des Öffnungsendes der Kavität in axialer Richtung kleiner als die Breite der unteren Oberfläche der Kavität in axialer Richtung, so dass es möglich ist, den Wiederaustritt von Dampf durch die Kavität nach dem Einströmen des Dampfes in die Kavität zu verhindern und den Effekt zur Verhinderung der Trennung zu verstärken.
(16) In einigen Ausführungsformen ist in der Dampfturbinenabdampfkammer gemäß (14) oder (15) eine Position (z.B. die oben beschriebene Position P1), die der Rotorschaufel an einer unteren Oberfläche der Kavität am nächsten liegt, an einer Innenseite in radialer Richtung einer Position (z.B. die oben beschriebene Position P2) positioniert, die von der Rotorschaufel an der unteren Oberfläche am weitesten entfernt ist.
Bei der oben (16) beschriebenen Dampfturbinenabdampfkammer ist die Position der unteren Oberfläche der Kavität, die der Rotorschaufel am nächsten ist, in radialer Richtung auf der Innenseite der Position der unteren Oberfläche, die am weitesten von der Rotorschaufel entfernt ist, positioniert, so dass es möglich ist, den Wiederaustritt von Dampf in Richtung der Rotorschaufel zu verhindern, nachdem der Dampf in die Kavität strömt, und den Effekt zur Verhinderung der Trennung zu verstärken.
(17) Eine Dampfturbine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: die Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (16); und den Rotor.
Bei der Dampfturbine gemäß (17) beinhaltet die Dampfturbine die Dampfturbinenabdampfkammer gemäß einem der Punkte (1) bis (16), und somit ist es möglich, einen Anstieg des Druckverlustes aufgrund einer Verringerung der effektiven Strömungsdurchgangsfläche des Diffusorströmungsdurchlasses zu verhindern und eine Leistungsverschlechterung der Abdampfkammer zu verhindern.
Bezugszeichenliste

2: Dampturbine
4: Rotor
6: Rotorschaufel
7: Abdampfkammereinlass
8: Abdampfkammer (Dampfturbinenabdampfkammer)
9: Abdampfkammerauslass
10: Gehäuse
12: Lagerkegel
12a: Stromabwärtiges Ende
13: Lager
14: Strömungsführung
15: Strömungsleitplatte
16: Innere Oberfläche
18: Innere Umfangsoberfläche
20: Seitenwandoberfläche
22: Diffusorströmungsdurchlass
24: Radial außenliegender Raum
26 (26A, 26B, 26C, 26D, 26E, 26F): abstehender Abschnitt (erster abstehender Abschnitt, zweiter abstehender Abschnitt)
26a: Fußende
26b: Spitze
26u: Oberes Ende
27: Kondensator
28: Innere Umfangsoberfläche
28a: Stromabwärtiges Ende
30: Vertiefungsabschnitt
32: Kavität
32a: Öffnungsende
32b: Untere Oberfläche
33: Äußere Umfangsoberfläche
34: radial ausgerichteter Kavitätsabschnitt
34a: Radial innenliegendes Ende
36: schräger Kavitätsabschnitt
40: schräger Abschnitt
42: radial ausgerichteter Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020 [0002]
JP 137367 [0002]
US 6419448 B [0005]

Claims

Dampfturbinenabdampfkammer zum Führen von Dampf nach dem Durchgang durch eine Rotorschaufel einer Endstufe einer Dampfturbine zur Außenseite der Dampfturbine, wobei die Dampfturbinenabdampfkammer umfasst: ein Gehäuse; einen Lagerkegel, der entlang einer Umfangsrichtung eines Rotors der Dampfturbine innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine Strömungsführung, die entlang der Umfangsrichtung an einer radial äußeren Seite des Lagerkegels innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Strömungsführung einen Diffusorströmungsdurchlass zwischen der Strömungsführung und dem Lagerkegel ausbildet, wobei eine innere Oberfläche des Gehäuses eine innere Umfangsoberfläche, die sich entlang einer axialen Richtung des Rotors an einer radial äußeren Seite der Strömungsführung erstreckt, und eine Seitenwandoberfläche, die die innere Umfangsoberfläche und den Lagerkegel verbindet, beinhaltet, wobei ein erster abstehender Abschnitt an der Seitenwandoberfläche entlang der Umfangsrichtung oberhalb einer horizontalen Ebene, die eine Rotationsachse des Rotors beinhaltet, ausgebildet ist, wobei der erste abstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Rotors nach außen absteht, und wobei der erste abstehende Abschnitt an einer Außenseite, in der radialen Richtung, eines stromabwärtigen Endes einer inneren Umfangsoberfläche der Strömungsführung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung positioniert ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 1, wobei eine Spitze des ersten abstehenden Abschnitts in Richtung der Oberfläche der Seitenwand in axialer Richtung gekrümmt ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 1, wobei ein Spitzenabschnitt des ersten abstehenden Abschnitts in Richtung der Strömungsführung in axialer Richtung gekrümmt ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Länge von einem Fußende zu einer Spitze des ersten abstehenden Abschnitts in Abhängigkeit von einer Position in der Umfangsrichtung variiert.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 4, wobei die Länge des ersten abstehenden Abschnitts mit dem Abstand zu einer oberen Seite entlang der Umfangsrichtung in mindestens einem Teilbereich in der Umfangsrichtung abnimmt.
Dampfturbinenabdampfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Abstand zwischen einem Fußende des ersten abstehenden Abschnitts und der Rotationsachse in Abhängigkeit von einer Position in der Umfangsrichtung variiert.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 6, wobei der Abstand zwischen dem Fußende des ersten abstehenden Abschnitts und der Rotationsachse mit dem Abstand zu einer oberen Seite entlang der Umfangsrichtung in zumindest einem Teilbereich in der Umfangsrichtung abnimmt.
Dampfturbinenabdampfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn bezüglich einer Position in der Umfangsrichtung eine der Richtungen, die durch eine horizontale Linie orthogonal zur Drehachse bestimmt sind, als Null Grad definiert ist und eine Position vertikal oberhalb der Drehachse als 90 Grad definiert ist, der erste abstehende Abschnitt nur in einem Teilbereich zwischen Null und 180 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 8, wobei zumindest ein Teil des ersten abstehenden Abschnitts innerhalb eines Bereichs zwischen 30 und 150 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Seitenwandoberfläche eine Mehrzahl von abstehenden Abschnitten aufweist, die in der radialen Richtung an einer Position an einer Außenseite eines stromabwärtigen Endes einer inneren Umfangsoberfläche der Strömungsführung in einer radialen Richtung des Rotors nach außen abstehen, oberhalb einer horizontalen Ebene, die die Rotationsachse des Rotors beinhaltet, wobei die Mehrzahl von abstehenden Abschnitten in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und wobei die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte den ersten abstehenden Abschnitt beinhaltet.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 10, wobei die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte einen zweiten abstehenden Abschnitt beinhaltet, der an einer höheren Position als der erste abstehende Abschnitt angeordnet ist, und wobei eine Länge von einem Fußende zu einer Spitze des zweiten abstehenden Abschnitts länger ist als eine Länge von einem Fußende zu einer Spitze des ersten abstehenden Abschnitts.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 10, wobei ein Vertiefungsabschnitt an einem oberen Ende des ersten abstehenden Abschnitts ausgebildet ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 12, wobei die Mehrzahl der abstehenden Abschnitte einen zweiten abstehenden Abschnitt beinhaltet, der gegenüber dem ersten abstehenden Abschnitt in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, die die Rotationsachse beinhaltet, und wobei ein Vertiefungsabschnitt an einem oberen Ende des zweiten abstehenden Abschnitts ausgebildet ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei an einer äußeren Umfangsoberfläche des Lagerkegels eine Kavität ausgebildet ist.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 14, wobei eine Breite eines Öffnungsendes der Kavität in der axialen Richtung kleiner ist als eine Breite einer unteren Oberfläche der Kavität in der axialen Richtung.
Dampfturbinenabdampfkammer nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Position, die der Rotorschaufel an einer unteren Oberfläche der Kavität am nächsten ist, an einer Innenseite, in radialer Richtung, einer Position positioniert ist, die von der Rotorschaufel an der unteren Oberfläche am weitesten entfernt ist.
Dampfturbine, umfassend: die Dampfturbinenabdampfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 16; und den Rotor.