JP2011012631A - Turbine - Google Patents

Turbine Download PDF

Info

Publication number
JP2011012631A
JP2011012631A JP2009159005A JP2009159005A JP2011012631A JP 2011012631 A JP2011012631 A JP 2011012631A JP 2009159005 A JP2009159005 A JP 2009159005A JP 2009159005 A JP2009159005 A JP 2009159005A JP 2011012631 A JP2011012631 A JP 2011012631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
upstream
tip
axial
annular body
stationary annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009159005A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Matsumoto
和幸 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2009159005A priority Critical patent/JP2011012631A/en
Publication of JP2011012631A publication Critical patent/JP2011012631A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/22Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance turbine small in the amount of fluid leaking to the downstream of rotor blades.SOLUTION: The turbine 1 includes a stationary annular body 11, a shaft rotatably provided inside the stationary annular body 11, the plurality of rotor blades radially provided on the shaft and having respective ends 51 facing the inner periphery 11b of the stationary annular body 11 via a radial clearance Gd, and seal fins 17 extending radially inward from the inner periphery 11b of the stationary annular body 11 and forming a minute clearance m with the ends 51 of the rotor blades. A vortex flow forming chamber R with a downstream side partitioned by the seal fin 17 is provided on an upstream side of the radial clearance Gd. The vortex flow forming chamber R has an inlet opening O through which fluid S on a main flow side flows in radially outward, and forms a vortex flow so that the fluid S reaching a downstream side flows radially inward along the seal fin 17.

Description

本発明は、例えば、発電プラント、化学プラント、ガスプラント、製鉄所、船舶等に用いられるタービンに関するものである。   The present invention relates to a turbine used in, for example, a power plant, a chemical plant, a gas plant, a steel mill, a ship, and the like.

周知のように、蒸気タービンの一種として、ケーシングと、ケーシングの内部に回転自在に設けられた軸体と、ケーシングの内周部に固定配置された複数の静翼と、これら複数の静翼の下流側において軸体に放射状に設けられた複数の動翼とを備えたものがある。このような蒸気タービンのうち衝動タービンの場合は、蒸気の圧力エネルギーを静翼によって速度エネルギーに変換し、この速度エネルギーを動翼によって回転エネルギー(機械エネルギー)に変換している。また、反動タービンの場合は、動翼内でも圧力エネルギーが、速度エネルギーに変換され、蒸気が噴出する反動力により回転エネルギー(機械エネルギー)に変換される。   As is well known, as a kind of steam turbine, a casing, a shaft body rotatably provided inside the casing, a plurality of stationary blades fixedly disposed on the inner peripheral portion of the casing, and a plurality of these stationary blades Some have a plurality of blades provided radially on the shaft body on the downstream side. In the case of an impulse turbine among such steam turbines, the pressure energy of steam is converted into velocity energy by a stationary blade, and this velocity energy is converted into rotational energy (mechanical energy) by the blade. In the case of a reaction turbine, pressure energy is also converted into velocity energy even in the rotor blade, and is converted into rotational energy (mechanical energy) by reaction force from which steam is ejected.

このような蒸気タービンは、動翼の先端部と、動翼を囲繞して蒸気の流路を形成するケーシングとに径方向隙間が形成されているのが通常であるが、この径方向隙間を下流側に通過する漏洩蒸気は、動翼に対して回転力を付与しない。このため、蒸気タービンの性能向上のためには、上記径方向隙間を通過する漏洩蒸気の量を低減することが重要となる。   In such a steam turbine, a radial gap is usually formed between the tip of the moving blade and a casing surrounding the moving blade to form a steam flow path. The leaked steam that passes downstream does not give a rotational force to the moving blade. For this reason, in order to improve the performance of the steam turbine, it is important to reduce the amount of leaked steam that passes through the radial gap.

下記特許文献1には、シールフィンの歯先の高圧流体側を動翼に対して直角に形成すると共に、低圧流体側を傾斜状に形成し、このシールフィンを軸方向に複数直列状に配設している。このような構成により、各シールフィンの間に蒸気の大きな渦流を発生させてエネルギーの消失を図ることにより、蒸気が径方向隙間を通過することを抑止している。   In Patent Document 1 below, the high pressure fluid side of the tip of the seal fin is formed at right angles to the rotor blade, and the low pressure fluid side is formed in an inclined shape, and a plurality of the seal fins are arranged in series in the axial direction. Has been established. With such a configuration, the steam is prevented from passing through the radial gap by generating a large vortex of steam between the seal fins so as to lose energy.

特開2005−180278号公報JP 2005-180278 A

しかしながら、従来の技術では、各シールフィンの間に発生する蒸気の大きな渦流が、下流側のシールフィンの歯先の径方向隙間に向かうように形成されるために、漏洩蒸気の量を十分に低減することができないという問題があった。   However, in the conventional technology, since a large vortex flow of steam generated between the seal fins is formed so as to be directed toward the radial gap of the tooth tip of the downstream seal fin, the amount of leaked steam is sufficiently reduced. There was a problem that it could not be reduced.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、漏洩流体が少なく、高性能なタービンを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-performance turbine with less leakage fluid.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るタービンは、静止環状体と、該静止環状体の内方において回転自在に設けられた軸体と、該軸体に放射状に複数設けられていると共に、それぞれの先端部が前記静止環状体の内周部に径方向隙間を介して対向する動翼と、前記静止環状体の内周部から径方向内方側に向かって延出して、前記動翼の先端部と微小隙間を形成するシールフィンとを備えたタービンであって、前記径方向隙間の上流側には、下流側が前記シールフィンに区画された渦流形成室が設けられ、該渦流形成室は、主流側の流体が径方向外方側に向けて流入する流入口を有し、前記下流側に到達した前記流体が前記シールフィンに沿って径方向内方側に向かうように渦流を形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
That is, the turbine according to the present invention includes a stationary annular body, a shaft body rotatably provided inside the stationary annular body, a plurality of radial bodies provided on the shaft body, and respective tip portions thereof. A moving blade that opposes the inner peripheral portion of the stationary annular body via a radial gap, and extends from the inner peripheral portion of the stationary annular body toward the radially inward side to form a minute amount with the tip of the moving blade. A turbine having a seal fin that forms a gap, and a vortex forming chamber having a downstream side partitioned by the seal fin is provided on the upstream side of the radial gap. An inflow port through which fluid flows in radially outward is formed, and a vortex is formed so that the fluid reaching the downstream side is directed radially inward along the seal fin. To do.

この構成によれば、渦流形成室が設けられ、該渦流形成室が、主流側の流体が径方向外方側に向けて流入する流入口を有し、下流側に到達した流体がシールフィンに沿って径方向内方側に向かうように渦流を形成する。すなわち、渦流形成室に流入した流体は、上流側において径方向外方側に向けて流れ、径方向外方側において下流側に向けて流れ、下流側においてシールフィンに沿って径方向内方側に向けて流れた後に、径方向内方側において上流側に向けて流れる渦流を形成する。これにより、渦流形成室に連通する微小隙間の上流側の圧力が低下するので、この微小隙間から下流側に流体が漏出し難くなる。
従って、渦流形成室から漏出する流体の量を少なくすることができ、動翼の先端部と静止環状体の内周部との径方向隙間を通過する漏洩流体の量を少なくすることができる。
よって、流体のエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することができ、高性能なタービンを提供することができる。
According to this configuration, the vortex flow forming chamber is provided, the vortex flow forming chamber has the inflow port through which the fluid on the main flow side flows toward the radially outer side, and the fluid that has reached the downstream side is supplied to the seal fin. A vortex is formed so as to be directed radially inward along. That is, the fluid flowing into the vortex forming chamber flows toward the radially outer side on the upstream side, flows toward the downstream side on the radially outer side, and radially inward along the seal fin on the downstream side. Then, a vortex flow that flows toward the upstream side is formed on the radially inward side. As a result, the pressure on the upstream side of the minute gap communicating with the vortex forming chamber is reduced, so that it is difficult for the fluid to leak downstream from the minute gap.
Accordingly, the amount of fluid leaking from the vortex forming chamber can be reduced, and the amount of leaked fluid passing through the radial gap between the tip of the moving blade and the inner peripheral portion of the stationary annular body can be reduced.
Therefore, the energy of the fluid can be efficiently converted into rotational energy, and a high-performance turbine can be provided.

また、前記静止環状体は、前記内周部に前記渦流形成室の径方向外方側を区画する外方区画部を備え、該外方区画部は、前記動翼の先端部に近接して前記径方向隙間を小さくしていることを特徴とする。
この構成によれば、渦流形成室の径方向外方側を区画する外方区画部を備え、該外方区画部が、動翼の先端部に近接しているので、渦流形成室のサイズが小さくなることにより、渦流が渦流形成室を形成する壁部と接触する距離が小さくなり、渦の回転速度が減衰する事なく、流入速度に近いまま渦流形成室の中に存在できるので、渦流が強くなる。これにより、渦流形成室に連通する微小隙間の上流側の圧力がさらに低下するので、この微小隙間から漏出する流体の量をさらに低減することができる。
Further, the stationary annular body includes an outer partition section that divides a radially outer side of the vortex forming chamber in the inner peripheral section, and the outer partition section is close to a tip portion of the moving blade. The radial gap is small.
According to this configuration, since the outer partition section that divides the radially outer side of the vortex flow forming chamber is provided and the outer partition section is close to the tip of the moving blade, the size of the vortex flow forming chamber is reduced. The smaller the distance that the vortex flow contacts with the wall forming the vortex flow chamber, the vortex rotation speed can be kept in the vortex flow chamber as it is close to the inflow velocity without being attenuated. Become stronger. As a result, the pressure on the upstream side of the minute gap communicating with the vortex forming chamber is further reduced, so that the amount of fluid leaking from the minute gap can be further reduced.

また、前記静止環状体は、前記動翼よりも上流側に形成されていると共に前記渦流形成室の上流側を区画する上流区画部を備え、該上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙が、前記流入口とされていることを特徴とする。
この構成によれば、渦流形成室の上流側を区画する上流区画部が動翼よりも上流側に形成されているので、運転中の遠心伸びにより動翼の先端部が相対的に径方向外方側へ変位したとしても、動翼の先端部が上流区画部に干渉することを抑止することができる。
また、上流区画部と動翼の先端部上流側との間隙が、渦流形成室の流入口とされているので、簡素な構成で渦流形成室を実現することができる。
The stationary annular body includes an upstream partition portion that is formed on the upstream side of the rotor blade and partitions the upstream side of the vortex forming chamber, and the upstream partition portion and the tip portion upstream of the rotor blade The gap is defined as the inflow port.
According to this configuration, since the upstream section that divides the upstream side of the vortex flow forming chamber is formed on the upstream side of the moving blade, the tip end portion of the moving blade is relatively radially out of position due to centrifugal elongation during operation. Even if it is displaced to the side, it is possible to prevent the tip of the moving blade from interfering with the upstream partition.
In addition, since the gap between the upstream section and the upstream side of the tip of the rotor blade is the inlet of the vortex forming chamber, the vortex forming chamber can be realized with a simple configuration.

また、前記上流区画部は、前記静止環状体の一部が小径に形成されてなることを特徴とする。
この構成によれば、上流区画部が、静止環状体の一部が小径に形成されてなるので、組み立て作業を簡略化することができる。
Further, the upstream partition portion is formed by forming a part of the stationary annular body with a small diameter.
According to this configuration, since the upstream partition portion is formed such that a part of the stationary annular body has a small diameter, the assembling work can be simplified.

また、前記上流区画部は、前記静止環状体に設けられたフィン部材であることを特徴とする。
この構成によれば、上流区画部が、静止環状体に設けられたフィン部材であるので、仮に、動翼の先端部が相対的に変位して動翼の先端部と上流区画部とが接触したとしても、動翼や静止環状体よりも強度や剛性に劣るが、はるかに安価で交換が容易なフィン部材を圧壊させて、動翼及び静止環状体の損傷を抑止することが可能となる。
Further, the upstream partition portion is a fin member provided on the stationary annular body.
According to this configuration, since the upstream partition is a fin member provided on the stationary annular body, the tip of the moving blade is relatively displaced and the tip of the moving blade and the upstream partition are in contact with each other. Even so, although it is inferior in strength and rigidity to the moving blades and stationary annular bodies, it is possible to suppress damage to the moving blades and stationary annular bodies by crushing the fin members that are much cheaper and easy to replace. .

また、前記上流区画部は、静止環状体から径方向内方に向けて延出する延出部と、この延出部の先端から軸方向に向けて延びる軸方向延在部を備え、軸方向に沿った断面形状がL字状となっていることを特徴とする。
この構成によれば、軸方向に沿った断面形状がL字状となっているので、動翼先端部と上流区画部とが接触しない範囲で、動翼先端部が相対的に上流側に変位して軸方向にオーバーラップした場合には、軸方向延在部と、動翼先端部とで流体の流路が形成されるので、流体が通過する際の圧力損失を大きくし、その下流側の径方向隙間に流入する流体の量を少なくすることができる。
Further, the upstream partition portion includes an extending portion extending radially inward from the stationary annular body, and an axial extending portion extending in the axial direction from the distal end of the extending portion. The cross-sectional shape along the line is L-shaped.
According to this configuration, since the cross-sectional shape along the axial direction is L-shaped, the tip of the moving blade is displaced relatively upstream in a range where the tip of the moving blade does not contact the upstream partition. In the case of overlapping in the axial direction, a fluid flow path is formed by the axially extending portion and the blade tip, so that the pressure loss when the fluid passes is increased and the downstream side thereof It is possible to reduce the amount of fluid flowing into the radial gap.

また、前記渦流形成室の軸方向寸法をB、前記上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙の軸方向寸法をΔBとした場合に、0.5B>ΔBの関係を有することを特徴とする。
この構成によれば、0.5B>ΔBの関係を有するので、渦流形成室に流入する流体の量と方向とを安定させて、渦流をより安定的に形成することができる。
Further, when the axial dimension of the vortex forming chamber is B and the axial dimension of the gap between the upstream partition and the tip of the rotor blade is ΔB, the relation of 0.5B> ΔB is satisfied. It is characterized by.
According to this configuration, since the relationship 0.5B> ΔB is established, the amount and direction of the fluid flowing into the vortex forming chamber can be stabilized, and the vortex can be formed more stably.

また、前記上流区画部は、前記動翼の先端部上流側よりも径方向外方に位置していることを特徴とする。
この構成によれば、上流区画部が、動翼の先端部上流側よりも径方向外方に位置しているので、熱伸びや圧力差により動翼の先端部が相対的に上流側に変位したとしても、動翼の先端部が上流区画部に干渉することを抑止することができる。
Further, the upstream partition portion is located radially outward from the upstream side of the tip end portion of the moving blade.
According to this configuration, since the upstream section is located radially outward from the upstream side of the tip of the rotor blade, the tip of the rotor blade is displaced relatively upstream due to thermal elongation or pressure difference. Even if it does, it can suppress that the front-end | tip part of a moving blade interferes with an upstream division part.

また、前記上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙の径方向寸法をΔH、前記上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙の軸方向寸法をΔBとした場合に、ΔH<ΔBの関係を有することを特徴とする。
この構成によれば、ΔH<ΔBの関係を有するので、渦流形成室に流入する流体の径方向の速度成分を大きくして渦流の向きを安定化させることができる。
When the radial dimension of the gap between the upstream section and the upstream end of the rotor blade is ΔH, and the axial dimension of the gap between the upstream section and the tip upstream of the rotor blade is ΔB Further, it has a relationship of ΔH <ΔB.
According to this configuration, since the relationship of ΔH <ΔB is satisfied, the velocity component in the radial direction of the fluid flowing into the vortex flow forming chamber can be increased to stabilize the vortex flow direction.

また、前記静止環状体は、前記内周部から径方向内方側に延びて、前記動翼の先端部端面と軸方向隙間を介して対向する対向面を有し、該対向面には、軸方向に窪んでいると共に周方向に延びる周溝が形成されており、前記動翼の先端部は、前記先端部端面から軸方向に向けて前記周溝に延出していると共に前記周溝の径方向における溝壁面と微小隙間を形成する軸方向シールフィンを備え、該周溝と前記軸方向シールフィンとが、シールユニットを構成していることを特徴とする。
この構成によれば、静止環状体が、動翼の先端部端面と軸方向隙間を介して対向する対向面を有し、この対向面に形成され、軸方向に窪んでいると共に周方向に延びる周溝と、この周溝の径方向における溝壁面と微小隙間を形成する軸方向シールフィンとが、シールユニットを構成しているので、主流から渦流形成室に流入する流体、言い換えれば、動翼の先端部と静止環状体の内周部との径方向隙間を通過して主流に合流する漏洩流体の量を少なくすることが可能となる。
また、熱伸びや圧力差により動翼の先端部が相対的に軸方向に変位したとしても、軸方向シールフィンが周溝内において変位するので、軸方向シールフィンと静止環状体とが干渉することを抑止することができる。
The stationary annular body has a facing surface that extends radially inward from the inner peripheral portion and faces the end surface of the tip of the moving blade via an axial gap, A circumferential groove that is recessed in the axial direction and extends in the circumferential direction is formed, and a tip portion of the moving blade extends from the end surface of the tip portion toward the axial direction in the circumferential groove and An axial seal fin that forms a minute gap with a groove wall surface in the radial direction is provided, and the circumferential groove and the axial seal fin constitute a seal unit.
According to this configuration, the stationary annular body has a facing surface that faces the end surface of the tip of the moving blade via the axial gap, is formed on the facing surface, is recessed in the axial direction, and extends in the circumferential direction. Since the circumferential groove and the axial seal fin that forms the minute gap and the groove wall surface in the radial direction of the circumferential groove constitute a seal unit, the fluid flowing from the main flow into the vortex forming chamber, in other words, the moving blade It is possible to reduce the amount of leaked fluid that passes through the radial gap between the front end portion and the inner peripheral portion of the stationary annular body and joins the main flow.
Even if the tip of the rotor blade is relatively displaced in the axial direction due to thermal expansion or pressure difference, the axial seal fin is displaced in the circumferential groove, so that the axial seal fin and the stationary annular body interfere with each other. Can be deterred.

また、前記シールユニットは、径方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、主流から渦流形成室に流入する流体、言い換えれば、動翼の先端部と静止環状体の内周部との径方向隙間を通過して主流に合流する漏洩流体をさらに少なくすることが可能となる。
In addition, a plurality of the seal units are provided at intervals in the radial direction.
According to this configuration, the fluid flowing from the main flow into the vortex forming chamber, in other words, the leakage fluid that passes through the radial gap between the tip of the rotor blade and the inner peripheral portion of the stationary annular body and merges with the main flow is further reduced. It becomes possible to do.

また、前記静止環状体の対向面は、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記周溝の窪み方向側に向かうように延在しており、前記先端部端面は、径方向外方から内方に向かって平坦状に延在しており、前記複数の軸方向シールフィンは、径方向内方側の軸方向シールフィンが径方向外方側の軸方向シールフィンよりも軸方向寸法が大きくされていることを特徴とする。
この構成によれば、静止環状体の対向面が、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記周溝の窪み方向側に向かうように延在しているので、例えば、静止環状体を半割れ等にすることで、組み立てや分解を容易に行うことが可能となる。
Further, the facing surface of the stationary annular body extends in the axial direction from the radially outer side toward the inner side so as to go toward the recess direction side of the circumferential groove, and the tip end surface has a diameter of The plurality of axial seal fins extend in a flat shape from the outer side in the direction, and the axial seal fin on the radially inner side is more than the axial seal fin on the radially outer side. The axial dimension is increased.
According to this configuration, since the facing surface of the stationary annular body extends from the radially outer side toward the inner side so as to extend toward the recess direction side of the circumferential groove in the axial direction, By making the annular body into half cracks, assembly and disassembly can be easily performed.

また、前記静止環状体の対向面は、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記周溝の窪み方向側に向かうように延在しており、前記先端部端面は、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記対向する対向面の周溝の窪み方向側に向かうように延在していることを特徴とする。
この構成によれば、静止環状体の対向面が、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記周溝の窪み方向側に向かうように延在しているので、例えば、静止環状体を半割れ等にすることで、組み立てや分解を容易に行うことが可能となる。
Further, the facing surface of the stationary annular body extends in the axial direction from the radially outer side toward the inner side so as to go toward the recess direction side of the circumferential groove, and the tip end surface has a diameter of It extends so that it may go to the hollow direction side of the circumferential groove of the opposing surface which opposes among axial directions as it goes inward from the direction outside.
According to this configuration, since the facing surface of the stationary annular body extends from the radially outer side toward the inner side so as to extend toward the recess direction side of the circumferential groove in the axial direction, By making the annular body into half cracks, assembly and disassembly can be easily performed.

本発明によれば、漏洩流体が少なく、高性能なタービンを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-performance turbine with less leakage fluid.

本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン1の概略構成断面図である。It is a schematic structure sectional view of steam turbine 1 concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン1の要部拡大断面図であり、図1における要部Iの拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 1 which concerns on 1st embodiment of this invention, and is an expanded sectional view of the principal part I in FIG. 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン1の要部拡大断面図であり、図2の一部拡大図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 1 which concerns on 1st embodiment of this invention, and is a partially expanded view of FIG. 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン1の作用説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the steam turbine 1 which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の変形例である蒸気タービン2の要部拡大断面図であり、第一実施形態に係る図2に相当する図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 2 which is a modification of 1st embodiment of this invention, and is a figure equivalent to FIG. 2 which concerns on 1st embodiment. 本発明の第一参考例に係る蒸気タービン3の要部拡大断面図であり、第一実施形態に係る図2に相当する図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 3 which concerns on the 1st reference example of this invention, and is a figure equivalent to FIG. 2 which concerns on 1st embodiment. 本発明の第二参考例に係る蒸気タービン4の要部拡大断面図であり、第一実施形態に係る図2に相当する図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 4 which concerns on the 2nd reference example of this invention, and is a figure equivalent to FIG. 2 which concerns on 1st embodiment. 本発明の第三参考例に係る蒸気タービン5の要部拡大断面図であり、第一実施形態に係る図2に相当する図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 5 which concerns on the 3rd reference example of this invention, and is a figure equivalent to FIG. 2 which concerns on 1st embodiment. 本発明の第二実施形態に係る蒸気タービン6の要部拡大断面図であり、第一実施形態に係る図2に相当する図である。It is a principal part expanded sectional view of the steam turbine 6 which concerns on 2nd embodiment of this invention, and is a figure equivalent to FIG. 2 which concerns on 1st embodiment. 本発明の第二実施形態に係る蒸気タービン6の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the steam turbine 6 which concerns on 2nd embodiment of this invention.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
(第一実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン1を示す概略構成断面図である。
蒸気タービン1は、ケーシング10と、ケーシング10に流入する蒸気Sの量と圧力を調整する調整弁20と、ケーシング10の内方に回転自在に設けられ、動力を図示しない発電機等の機械に伝達する軸体30と、ケーシング10に保持された静翼40と、軸体30に設けられた動翼50と、軸体30を軸回りに回転可能に支持する軸受部60とを主たる構成としている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a steam turbine 1 according to a first embodiment of the present invention.
The steam turbine 1 is provided in a casing 10, a regulating valve 20 that adjusts the amount and pressure of the steam S flowing into the casing 10, and an inward rotation of the casing 10. The main structure includes a shaft body 30 to be transmitted, a stationary blade 40 held in the casing 10, a moving blade 50 provided on the shaft body 30, and a bearing portion 60 that rotatably supports the shaft body 30 about its axis. Yes.

ケーシング10は、内部空間が気密に封止されていると共に、蒸気Sの流路とされている。このケーシング10の内壁面には、軸体30が挿通されたリング状の仕切板外輪(静止環状体)11が強固に固定されている。   The casing 10 has an internal space hermetically sealed and a flow path for the steam S. A ring-shaped partition plate outer ring (stationary annular body) 11 through which the shaft body 30 is inserted is firmly fixed to the inner wall surface of the casing 10.

調整弁20は、ケーシング10の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Sが流入する調整弁室21と、弁体22と、弁座23とを備えており、弁体22が弁座23から離れると蒸気流路が開いて、蒸気室24を介して蒸気Sがケーシング10の内部空間に流入するようになっている。   A plurality of regulating valves 20 are attached to the inside of the casing 10, and each includes a regulating valve chamber 21 into which steam S flows from a boiler (not shown), a valve body 22, and a valve seat 23. When the valve seat 23 is separated from the valve seat 23, the steam flow path is opened, and the steam S flows into the internal space of the casing 10 through the steam chamber 24.

軸体30は、軸本体31と、この軸本体31の外周から径方向全部に延出した複数のディスク32とを備えている。この軸体30は、回転エネルギーを図示しない発電機等の機械に伝達する。   The shaft body 30 includes a shaft body 31 and a plurality of disks 32 extending from the outer periphery of the shaft body 31 in the entire radial direction. The shaft body 30 transmits rotational energy to a machine such as a generator (not shown).

静翼40は、軸体30を囲繞するように放射状に多数配置されて環状静翼群を構成しており、それぞれ上述した仕切板外輪11に保持されている。これら静翼40の径方向における内方側は、軸体30が挿通されたリング状の仕切板内輪12等で連結されている。   A large number of the stationary blades 40 are arranged radially so as to surround the shaft body 30 to form an annular stationary blade group, and are respectively held by the partition plate outer ring 11 described above. The inner sides of the stationary blades 40 in the radial direction are connected by a ring-shaped partition plate inner ring 12 through which the shaft body 30 is inserted.

これら複数の静翼40からなる環状静翼群は、軸方向に間隔を空けて六つ形成されており、蒸気Sの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接する動翼50に流入させる。   The group of annular stator blades composed of the plurality of stator blades 40 is formed at intervals in the axial direction, and the pressure energy of the steam S is converted into velocity energy, and the moving blade 50 adjacent to the downstream side Let it flow.

動翼50は、軸体30が有するディスク32の外周部に強固に取り付けられている。この動翼50は、各環状静翼群の下流側において、放射状に多数配置されて環状動翼群を構成している。   The rotor blade 50 is firmly attached to the outer peripheral portion of the disk 32 included in the shaft body 30. A large number of the moving blades 50 are arranged radially on the downstream side of each annular stationary blade group to constitute the annular moving blade group.

これら環状静翼群と環状動翼群とは、一組一段とされている。すなわち、蒸気タービン1は、六段に構成されている。このうち、最終段における動翼50の先端部は、周方向に延びたシュラウド51とされている。   These annular stator blade groups and annular rotor blade groups are grouped into one stage. That is, the steam turbine 1 is configured in six stages. Among these, the front-end | tip part of the moving blade 50 in the last stage is made into the shroud 51 extended in the circumferential direction.

図2は、図1における要部Iを示す要部拡大断面図であり、図3は、図2の一部の拡大図である。
図2に示すように、シュラウド51は、軸方向における中央部分が突出してステップ状に形成されたステップ部52(52A〜52C)を備えている。このシュラウド51は、径方向において径方向隙間Gdを介して仕切板外輪11と対向している。
2 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the main part I in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG.
As shown in FIG. 2, the shroud 51 includes a step portion 52 (52 </ b> A to 52 </ b> C) formed in a step shape with a central portion protruding in the axial direction. The shroud 51 is opposed to the partition plate outer ring 11 via a radial gap Gd in the radial direction.

仕切板外輪11は、図2に示すように、内周に環状溝11aが形成されたものであり、この環状溝11aにシュラウド51が収容されている。
この環状溝11aの溝底(内周部)11bは、ステップ状に形成されている。具体的には、下流側において最も大きい内径となった底部13と、上流側において底部13に隣接する外方区画部14と、上流側において外方区画部14に隣接する上流区画部15とから構成されている。
As shown in FIG. 2, the partition plate outer ring 11 is formed with an annular groove 11a on the inner periphery, and a shroud 51 is accommodated in the annular groove 11a.
A groove bottom (inner peripheral portion) 11b of the annular groove 11a is formed in a step shape. Specifically, from the bottom 13 having the largest inner diameter on the downstream side, the outer partition 14 adjacent to the bottom 13 on the upstream side, and the upstream partition 15 adjacent to the outer partition 14 on the upstream side. It is configured.

底部13は、図2に示すように、溝底11bの最下流側に位置しており、ステップ部52Aの下流側及びステップ部52B,52Cと径方向隙間Gdを介して径方向に対向している。
ここで、図3に示すように、底部13とステップ部52Aとの径方向隙間Gdの径方向寸法は、Lとされている。
図2に示すように、この底部13には、シュラウド51に向けて径方向に延出する三つのシールフィン17(17A〜17C)が設けられている。これら三つのシールフィン17(17A〜17C)については、後述する。
As shown in FIG. 2, the bottom portion 13 is located on the most downstream side of the groove bottom 11b, and faces the downstream side of the step portion 52A and the step portions 52B and 52C in the radial direction via the radial gap Gd. Yes.
Here, as shown in FIG. 3, the radial dimension of the radial gap Gd between the bottom portion 13 and the step portion 52A is L.
As shown in FIG. 2, the bottom portion 13 is provided with three seal fins 17 (17 </ b> A to 17 </ b> C) extending in the radial direction toward the shroud 51. These three seal fins 17 (17A to 17C) will be described later.

外方区画部14は、図2に示すように、その内径が底部13の内径よりも小径に形成されており、底部13よりもステップ部52Aに近接している。すなわち、図3に示すように、この外方区画部14とステップ部52Aとの径方向隙間Gdの径方向寸法がHとされており、径方向寸法Lよりも小さくなっている。
また、図3に示すように、この外方区画部14は、底部13との間において径方向に延在する端面14aから軸方向寸法Bだけ上流側に向けて延在している。
As shown in FIG. 2, the outer partition portion 14 has an inner diameter that is smaller than the inner diameter of the bottom portion 13, and is closer to the step portion 52 </ b> A than the bottom portion 13. That is, as shown in FIG. 3, the radial dimension of the radial gap Gd between the outer partition 14 and the step part 52A is H, which is smaller than the radial dimension L.
Further, as shown in FIG. 3, the outer partition portion 14 extends toward the upstream side by an axial dimension B from an end surface 14 a extending in the radial direction between the outer partition portion 14 and the bottom portion 13.

上流区画部15は、図2に示すように、溝底11bの最上流側に位置している。この上流区画部15は、その内径が外方区画部14よりも小径に形成されている。また、この上流区画部15の内半径は、図3に示すように、回転中心軸からステップ部52Aまでの径方向寸法よりもΔHだけ大きくなっている。また、外方区画部14との間において径方向に延在する端面15aと、ステップ部52Aの上流側の端部52aとは、軸方向寸法ΔBだけ離間している。この軸方向寸法ΔBは、径方向寸法ΔHよりも大きく設定されている。   As shown in FIG. 2, the upstream partition 15 is located on the most upstream side of the groove bottom 11b. The upstream partition portion 15 has an inner diameter smaller than that of the outer partition portion 14. Further, as shown in FIG. 3, the inner radius of the upstream section 15 is larger by ΔH than the radial dimension from the rotation center axis to the step portion 52A. Further, the end surface 15a extending in the radial direction between the outer partition 14 and the upstream end 52a of the step portion 52A are separated from each other by the axial dimension ΔB. This axial dimension ΔB is set larger than the radial dimension ΔH.

シールフィン17(17A〜17C)は、図2に示すように、それぞれステップ部52(52A〜52C)に向けて、底部13から延出しており、周方向に延びている。
これらシールフィン17(17A〜17C)は、ステップ部52(52A〜52C)と微小隙間m(mA〜mC)を径方向に形成している。
また、シールフィン17Aは、端面14aに沿って径方向に延在しており、シールフィン17Bは、ステップ部52Bの軸方向における略中央の位置に向けて径方向に延在している。
As shown in FIG. 2, the seal fins 17 (17 </ b> A to 17 </ b> C) extend from the bottom portion 13 toward the step portions 52 (52 </ b> A to 52 </ b> C), respectively, and extend in the circumferential direction.
These seal fins 17 (17A to 17C) form step portions 52 (52A to 52C) and minute gaps m (mA to mC) in the radial direction.
Further, the seal fin 17A extends in the radial direction along the end surface 14a, and the seal fin 17B extends in the radial direction toward a substantially central position in the axial direction of the step portion 52B.

これら微小隙間m(mA〜mC)の各寸法は、ケーシング10や動翼50の熱伸び量や動翼50の遠心伸び量等を考慮した上で、シールフィン17(17A〜17C)と動翼50とが接触することがない安全な範囲内で、最小のものに設定されている。
同様に、上記の径方向寸法ΔH,軸方向寸法ΔBについても、仕切板外輪11と動翼50とが接触することがない安全な範囲内で、最小のものに設定されている。
Each dimension of these minute gaps m (mA to mC) takes into account the thermal elongation amount of the casing 10 and the moving blade 50, the centrifugal elongation amount of the moving blade 50, and the like, and the seal fin 17 (17A to 17C) and the moving blade. It is set to the minimum within a safe range in which 50 does not come into contact.
Similarly, the radial dimension ΔH and the axial dimension ΔB are also set to the minimum within a safe range where the partition plate outer ring 11 and the moving blade 50 do not come into contact with each other.

このような構成により、径方向隙間Gdの上流側には、その径方向内方側を区画するステップ部52Aと、その径方向外方側を区画する外方区画部14と、その上流側を区画する上流区画部15と、その下流側を区画するシールフィン17Aとで形成された渦流形成室Rが構成されている。この渦流形成室Rにおいては、ステップ部52Aと上流区画部15との間隙Oが蒸気Sの流入口として機能し、微小隙間mAが流出口として機能することとなる。   With such a configuration, on the upstream side of the radial gap Gd, the step portion 52A that partitions the radially inner side, the outer partition portion 14 that partitions the radially outer side, and the upstream side thereof. An eddy current forming chamber R formed by the upstream partition portion 15 that partitions and the seal fin 17A that partitions the downstream side thereof is configured. In this vortex forming chamber R, the gap O between the step part 52A and the upstream partition part 15 functions as an inlet of the steam S, and the minute gap mA functions as an outlet.

軸受部60は、ジャーナル軸受装置61及びスラスト軸受装置62を備えており、軸体30を回転自在に支持している。   The bearing portion 60 includes a journal bearing device 61 and a thrust bearing device 62, and supports the shaft body 30 in a freely rotatable manner.

次に、上記の構成からなる蒸気タービン1の動作について、図を用いて説明する。
まず、調整弁20(図1参照)を開状態とすると、図示しないボイラから蒸気Sがケーシング10の内部空間に流入する。
Next, operation | movement of the steam turbine 1 which consists of said structure is demonstrated using figures.
First, when the regulating valve 20 (see FIG. 1) is opened, the steam S flows into the internal space of the casing 10 from a boiler (not shown).

ケーシング10の内部空間に流入した蒸気Sは、各段における環状静翼群と環状動翼群とを順次通過する。この際には、圧力エネルギーが静翼40によって速度エネルギーに変換され、静翼40を経た蒸気Sが同一の段を構成する動翼50間に流入し、動翼50に回転力を付与する。すなわち、動翼50により蒸気Sの速度エネルギーが回転エネルギーに変換される。   The steam S flowing into the internal space of the casing 10 sequentially passes through the annular stator blade group and the annular rotor blade group in each stage. At this time, the pressure energy is converted into velocity energy by the stationary blade 40, and the steam S passing through the stationary blade 40 flows between the moving blades 50 constituting the same stage, and imparts rotational force to the moving blade 50. That is, the moving blade 50 converts the velocity energy of the steam S into rotational energy.

最終段に到達した蒸気Sは、最終段の静翼40を通過した後に、下流の動翼50間に流入し、動翼50に回転力を効率的に付与する。   The steam S that has reached the final stage passes through the stationary blade 40 at the final stage and then flows between the downstream moving blades 50 to efficiently apply a rotational force to the moving blades 50.

すなわち、図4に示すように、動翼50の前縁部に衝突した蒸気Sのうちの一部が径方向外方側に流れる。
この径方向外方側に流れた蒸気Sは、図4に示すように、環状溝11aに流入して渦流E1を形成する。この渦流E1は、その大部分が径方向外方側に向けて流れた後に、上流区画部15に沿って上流側に流れ、上流側において径方向内方に向かって環状溝11aから流出し、主流に合流する。
That is, as shown in FIG. 4, a part of the steam S colliding with the front edge portion of the moving blade 50 flows outward in the radial direction.
As shown in FIG. 4, the steam S that has flowed outward in the radial direction flows into the annular groove 11a and forms a vortex E1. The majority of the vortex E1 flows toward the radially outward side, then flows upstream along the upstream partition 15 and flows out of the annular groove 11a toward the radially inward upstream. Join the mainstream.

一方、この渦流E1のうちの一部の蒸気Sは、渦流形成室Rの上流側の径方向内方側に設けられた間隙(流入口)Oから渦流形成室Rに流入する。
この際、蒸気Sは、間隙Oの傾き(図3中、二点鎖線で図示する。)の略法線方向から渦流形成室Rに流入する。つまり、間隙Oの軸線方向寸法ΔB>径方向寸法ΔHとなっているために、蒸気Sは、軸方向の速度成分よりも径方向の速度成分が大きくなり、径方向外方側に向けて渦流形成室Rに流入する。
On the other hand, a part of the steam S in the vortex flow E1 flows into the vortex forming chamber R from a gap (inlet) O provided on the radially inner side upstream of the vortex forming chamber R.
At this time, the steam S flows into the vortex forming chamber R from a substantially normal direction of the inclination of the gap O (illustrated by a two-dot chain line in FIG. 3). That is, since the axial dimension ΔB> the radial dimension ΔH of the gap O, the steam S has a radial velocity component larger than the axial velocity component, and the vortex flows outward in the radial direction. It flows into the forming chamber R.

渦流形成室Rに流入した蒸気Sは、渦流E2を形成する。この渦流E2は、端面15aに沿って径方向外方に向けて流れた後に、外方区画部14に沿って下流側に向けて流れ、下流側においてシールフィン17Aに沿って径方向内方側に向けて流れ、径方向内方側のステップ部52Aに沿って上流側に向けて流れる。その後、再び端面15aに沿って径方向外方に向けて流れる。   The steam S that has flowed into the vortex forming chamber R forms a vortex E2. The vortex E2 flows radially outward along the end face 15a, then flows downstream along the outer partition 14, and radially inward along the seal fin 17A on the downstream side. And flows toward the upstream side along the step portion 52A on the radially inner side. Thereafter, it flows again radially outward along the end face 15a.

この際、外方区画部14が底部13よりもステップ部52Aに近接しているので、渦流形成室Rの径方向寸法HをLと等しくした場合と比較して、端面15a及びシールフィン17Aの径方向寸法が短くなり、これら端面15a及びシールフィン17Aに沿って流れる蒸気Sの運動エネルギーの減衰が小さくなり、渦流E2が強いものとなる。   At this time, since the outer partition portion 14 is closer to the step portion 52A than the bottom portion 13, the end face 15a and the seal fin 17A are compared with the case where the radial dimension H of the vortex forming chamber R is equal to L. The radial dimension becomes shorter, the attenuation of the kinetic energy of the steam S flowing along the end face 15a and the seal fin 17A becomes smaller, and the vortex E2 becomes stronger.

このような渦流E2により、渦流形成室Rが存在しない場合と比べて、微小隙間mAの上流側における圧力が大幅に低下する。このために、蒸気Sが、微小隙間mAから下流側に漏出し難くなる。
また、下流側においてシールフィン17Aに沿って径方向内方側に向けて流れる渦流E2によって、微小隙間mAを通過する蒸気Sの流れが縮流されることによっても、微小隙間mAから下流側に漏出し難くなる。
By such vortex E2, the pressure on the upstream side of the minute gap mA is greatly reduced as compared with the case where the vortex forming chamber R does not exist. For this reason, it becomes difficult for the steam S to leak from the minute gap mA to the downstream side.
In addition, the flow of the steam S passing through the minute gap mA is contracted by the vortex E2 flowing radially inward along the seal fin 17A on the downstream side, and the leakage from the minute gap mA to the downstream side. It becomes difficult to do.

僅かに微小隙間mAから漏出した蒸気Sは、シールフィン17Aとシールフィン17Bとの間の上流側において、渦流E3を形成する。この渦流E3は、ステップ部52Aに沿って下流側に向けて流れ、ステップ部52Aとステップ部52Bとの間において径方向に延在する端面52bに沿って径方向外方へと流れる。そして、底部13に沿って上流側に向けて流れた後に、シールフィン17Aに沿って径方向内方側に向けて流れる。   The steam S slightly leaking from the minute gap mA forms a vortex E3 on the upstream side between the seal fin 17A and the seal fin 17B. The vortex E3 flows toward the downstream side along the step portion 52A, and flows radially outward along the end surface 52b extending in the radial direction between the step portion 52A and the step portion 52B. And after flowing toward the upstream side along the bottom portion 13, it flows toward the radially inward side along the seal fin 17 </ b> A.

この渦流E3は、シールフィン17Aとシールフィン17Bとの間の下流側において、次のような渦流E4を誘起する。すなわち、渦流E3が底部13に衝突した際に、その一部が底部13に沿って下流側に流れる。そして、シールフィン17Bに到達した蒸気Sが、シールフィン17Bに沿って径方向内方に向けて流れ、ステップ部52Bに沿って上流側に向けて流れる。そして、端面52bから径方向外方に向けて流れる渦流E3の蒸気Sに巻き上げられるようにして、径方向外方に向けて流れる。   The vortex E3 induces the following vortex E4 on the downstream side between the seal fin 17A and the seal fin 17B. That is, when the vortex E3 collides with the bottom portion 13, a part thereof flows downstream along the bottom portion 13. Then, the steam S that has reached the seal fin 17B flows radially inward along the seal fin 17B, and flows upstream along the step portion 52B. And it winds up to the steam S of the eddy current E3 which flows toward radial direction outward from the end surface 52b, and flows toward radial direction outward.

このような渦流E4によって、蒸気Sの流出口として機能する微小隙間mBの上流側においても、シールフィン17Bの上流側に径方向内向きの流れが発生するため、微小隙間mBを通過する蒸気Sの流れが縮流される。このために、蒸気Sが、微小隙間mBから下流側に漏出し難くなる。   Due to the vortex E4, a flow inward in the radial direction is generated on the upstream side of the seal fin 17B even on the upstream side of the minute gap mB functioning as the outlet of the steam S. Therefore, the steam S passing through the minute gap mB is generated. The flow of is reduced. This makes it difficult for the steam S to leak downstream from the minute gap mB.

このように、蒸気Sが径方向隙間Gdを介して下流側に流出し難くなっており、径方向隙間Gdを流れて動翼50の下流側に漏洩する蒸気Sが極めて少量となる。つまり、動翼50間を迂回して径方向隙間Gdを介して下流側に流れる蒸気Sが減少し、動翼50間を流れる蒸気Sが増加するため、蒸気Sの速度エネルギーが効率よく動翼50に伝達されることとなる。   Thus, it is difficult for the steam S to flow out downstream via the radial gap Gd, and the amount of the steam S flowing through the radial gap Gd and leaking downstream of the rotor blade 50 is extremely small. In other words, the steam S that flows between the rotor blades 50 and flows downstream through the radial gap Gd decreases, and the steam S that flows between the rotor blades 50 increases, so that the velocity energy of the steam S is efficiently increased. 50 will be transmitted.

このようにして、回転エネルギーが軸体30を介して発電機等に良好に伝達されることとなる。
なお、仕事を終えた排気蒸気は、排気室19を通って図示しない復水器に送られる。
In this way, the rotational energy is satisfactorily transmitted to the generator or the like through the shaft body 30.
The exhaust steam that has finished work is sent to a condenser (not shown) through the exhaust chamber 19.

以上説明したように、本実施形態に係る蒸気タービン1によれば、渦流形成室Rが設けられ、渦流形成室Rが、主流側の蒸気Sが径方向外方側に向けて流入する流入口を有し、下流側に到達した蒸気Sがシールフィン17Aに沿って径方向内方側に向かうように渦流E2を形成する。すなわち、渦流形成室Rに流入した蒸気Sは、上流側において端面15aに沿って径方向外方側に向けて流れ、径方向外方側において外方区画部14に沿って下流側に流れ、下流側においてシールフィン17Aに沿って径方向内方側に向けて流れた後に、径方向内方側においてステップ部52Aに沿って上流側に向けて流れる。これにより、渦流形成室Rの下流側に連通する微小隙間mAの上流側の圧力が、渦流形成室Rを設けない場合と比べて大幅に低下すると共に、微小隙間mAを通過する蒸気Sの流れが縮流されるので、この微小隙間mAから下流側に蒸気Sが漏出し難くなる。
従って、渦流形成室Rから漏出する蒸気Sの量を少なくすることができ、シュラウド51と溝底11bとの径方向隙間Gdを通過する漏洩蒸気Sの量を少なくすることができる。
よって、蒸気Sのエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することができ、高性能な蒸気タービンを提供することができる。
As described above, according to the steam turbine 1 according to the present embodiment, the vortex forming chamber R is provided, and the vortex forming chamber R is an inlet through which the mainstream side steam S flows in the radially outward direction. The vortex E2 is formed so that the steam S that has reached the downstream side is directed radially inward along the seal fin 17A. That is, the steam S that has flowed into the vortex forming chamber R flows on the upstream side toward the radially outer side along the end face 15a, and flows on the radially outer side along the outer partitioning portion 14 on the downstream side, After flowing toward the radially inward side along the seal fin 17A on the downstream side, it flows toward the upstream side along the step portion 52A on the radially inward side. As a result, the pressure on the upstream side of the minute gap mA communicating with the downstream side of the vortex forming chamber R is significantly reduced as compared with the case where the vortex forming chamber R is not provided, and the flow of the steam S passing through the minute gap mA. Therefore, it is difficult for the steam S to leak downstream from the minute gap mA.
Therefore, the amount of the steam S leaking from the vortex forming chamber R can be reduced, and the amount of the leaked steam S passing through the radial gap Gd between the shroud 51 and the groove bottom 11b can be reduced.
Therefore, the energy of the steam S can be efficiently converted into rotational energy, and a high-performance steam turbine can be provided.

また、渦流形成室Rの径方向外方側を区画する外方区画部14を備え、外方区画部14が、底部13よりもステップ部52Aに近接しているので、渦流形成室Rの径方向の流路長さが短くなって径方向に流れる蒸気Sの運動エネルギーの減衰が小さくなるため、渦流E2が強くなる。これにより、渦流形成室Rに連通する微小隙間mAの上流側の圧力がさらに低下するので、この微小隙間mAから漏出する蒸気Sの量をさらに低減することができる。   Moreover, since the outer partition part 14 which divides the radial direction outer side of the vortex forming chamber R is provided, and the outer partition part 14 is closer to the step part 52A than the bottom part 13, the diameter of the vortex forming chamber R is Since the flow path length in the direction becomes shorter and the kinetic energy attenuation of the steam S flowing in the radial direction becomes smaller, the vortex E2 becomes stronger. As a result, the pressure on the upstream side of the minute gap mA communicating with the vortex forming chamber R further decreases, so that the amount of steam S leaking from the minute gap mA can be further reduced.

また、渦流形成室Rの上流側を区画する上流区画部15が動翼50よりも上流側に形成されているので、運転中の遠心伸びにより動翼50のステップ部52Aが相対的に径方向外方側へ変位したとしても、ステップ部52Aが上流区画部15に干渉することを抑止することができる。また、上流区画部15とステップ部52Aとの間隙Oが、渦流形成室Rの流入口とされているので、簡素な構成で渦流形成室Rを実現することができる。   In addition, since the upstream section 15 that partitions the upstream side of the vortex flow forming chamber R is formed on the upstream side of the moving blade 50, the step portion 52A of the moving blade 50 is relatively radial due to centrifugal elongation during operation. Even when displaced outward, the step portion 52A can be prevented from interfering with the upstream partition portion 15. Further, since the gap O between the upstream partition portion 15 and the step portion 52A is used as the inlet of the vortex forming chamber R, the vortex forming chamber R can be realized with a simple configuration.

また、上流区画部15が、仕切板外輪11の一部が小径に形成されてなるので、組み立て作業を簡略化することができる。   Moreover, since the upstream partition part 15 is formed with a part of the partition plate outer ring 11 having a small diameter, the assembling work can be simplified.

また、0.5B>ΔBの関係を有するので、渦流形成室Rに流入する蒸気Sの量と方向とを安定させて、渦流E2をより安定的に形成することができる。   Further, since the relationship 0.5B> ΔB is established, the amount and direction of the steam S flowing into the vortex forming chamber R can be stabilized, and the vortex E2 can be formed more stably.

また、上流区画部15が、動翼50のステップ部52Aよりも径方向外方に位置しているので、熱伸びや圧力差によりシュラウド51が相対的に上流側に変位したとしても、シュラウド51が上流区画部15に干渉することを抑止することができる。   Further, since the upstream partition portion 15 is located radially outward from the step portion 52A of the moving blade 50, even if the shroud 51 is displaced relatively upstream due to thermal elongation or pressure difference, the shroud 51 Can be prevented from interfering with the upstream partition section 15.

また、ΔH<ΔBの関係を有するので、渦流形成室Rに流入する蒸気Sの径方向の速度成分を大きくして、渦流の向きを安定化させることができる。   Moreover, since it has a relationship of ΔH <ΔB, the velocity component in the radial direction of the steam S flowing into the vortex forming chamber R can be increased, and the direction of the vortex can be stabilized.

なお、上述した構成では、外方区画部14及び上流区画部15を、仕切板外輪11の一部を小径に形成して構成したが、これら外方区画部14及び上流区画部15のうち少なくとも一方を、別部材を設けて構成してもよい。
また、渦流形成室Rの角隅部、より具体的には、端面15aと外方区画部14との間において周方向に延びる角隅部、及び、外方区画部14とシールフィン17Aとの間において周方向に延びる角隅部に丸みを付けて形成してもよい。このようにすることで、渦流E2が形成され易くなると共に、渦流E2がより強いものとなる。
In the above-described configuration, the outer partition portion 14 and the upstream partition portion 15 are configured by forming a part of the partition plate outer ring 11 to have a small diameter. However, at least of the outer partition portion 14 and the upstream partition portion 15. One may be configured by providing another member.
Further, the corners of the vortex forming chamber R, more specifically, the corners extending in the circumferential direction between the end surface 15a and the outer partition 14, and the outer partition 14 and the seal fin 17A The corners extending in the circumferential direction between them may be rounded. By doing so, the vortex E2 is easily formed and the vortex E2 becomes stronger.

また、上述した構成では、シュラウド51をステップ状に形成したが、平坦状に形成してもよい。   Moreover, in the structure mentioned above, although the shroud 51 was formed in step shape, you may form in flat shape.

図5は、蒸気タービン1の変形例である蒸気タービン2を示す要部拡大断面図であり、図2に相当する図である。この蒸気タービン2は、上述した蒸気タービン1と比較して、上流区画部の構成が相違している。なお、図5において、図1〜図4と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a steam turbine 2 which is a modification of the steam turbine 1, and corresponds to FIG. The steam turbine 2 is different from the steam turbine 1 described above in the configuration of the upstream partition portion. In FIG. 5, the same components as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

蒸気タービン2は、上流区画部15を備えずに、上流底部80と上流区画部81とを備えている。   The steam turbine 2 includes an upstream bottom portion 80 and an upstream partition portion 81 without including the upstream partition portion 15.

上流底部80は、仕切板外輪11の環状溝11aにおける溝底11bにおいて、下流側において外方区画部14に隣接していると共に、底部13と略同一の内径となっている。この上流底部80と外方区画部14との間には、径方向に端面14bが延在している。   The upstream bottom 80 is adjacent to the outer partition 14 on the downstream side in the groove bottom 11b of the annular groove 11a of the partition plate outer ring 11, and has an inner diameter substantially the same as that of the bottom 13. An end face 14 b extends in the radial direction between the upstream bottom 80 and the outer partition 14.

上流区画部81は、フィン部材からなっており、上流底部80又は外方区画部14に固定されたものである。この上流区画部81は、軸方向に沿った断面がL字状の断面となっており、上流底部80から端面14bに沿って径方向内方側に延出する径方向延出部81aと、径方向延出部81aの先端から上流側に向けて延在する軸方向延在部81bとを備えている。   The upstream partition 81 is made of a fin member and is fixed to the upstream bottom 80 or the outer partition 14. The upstream partition portion 81 has an L-shaped cross section along the axial direction, and a radially extending portion 81a extending radially inward from the upstream bottom portion 80 along the end surface 14b; An axially extending portion 81b extending from the tip of the radially extending portion 81a toward the upstream side.

このような構成により、径方向隙間Gdの上流側には、ステップ部52Aと外方区画部14と上流区画部81とシールフィン17Aとで区画された渦流形成室Rが構成されている。   With such a configuration, the vortex forming chamber R partitioned by the step portion 52A, the outer partition portion 14, the upstream partition portion 81, and the seal fin 17A is configured on the upstream side of the radial gap Gd.

この蒸気タービン2の構成においても、上述した蒸気タービン1の主要な効果と同様の効果を奏するほか、上流区画部81が、フィン部材であるので、仮に、シュラウド51が相対的に上流側に変位してシュラウド51と上流区画部81とが接触した場合には、フィン部材である上流区画部81が圧壊する。すなわち、シュラウド51を含む動翼50や仕切板外輪11よりも強度や剛性に劣るが、はるかに安価で交換が容易なフィン部材である上流区画部81が圧壊するので、動翼50及び仕切板外輪11の損傷を抑止することが可能となり、稼働復帰までの時間を短縮することが可能となる。   In the configuration of the steam turbine 2 as well, the same effects as the main effects of the steam turbine 1 described above are obtained, and since the upstream partition 81 is a fin member, the shroud 51 is displaced relatively upstream. And when the shroud 51 and the upstream division part 81 contact, the upstream division part 81 which is a fin member is crushed. That is, although the strength and rigidity are inferior to the moving blade 50 including the shroud 51 and the partition plate outer ring 11, the upstream partition 81, which is a fin member that is much cheaper and easy to replace, is crushed. It is possible to suppress damage to the outer ring 11, and it is possible to shorten the time to return to operation.

また、シュラウド51と上流区画部81とが接触しない範囲で、シュラウド51が相対的に上流側に変位して軸方向にオーバーラップした場合には、断面視L字状の上流区画部81の軸方向延在部81bとステップ部52Aとの間に蒸気Sの流路が形成され、これが径方向隙間Gdへの入口となる。この流路の径方向寸法は図3に示されるように僅かなΔHしかないため、蒸気Sが通過する際の圧力損失が大きくなり、その下流側の径方向隙間Gdに流入する漏洩蒸気Sの量を少なくすることができる。   In addition, when the shroud 51 is relatively displaced to the upstream side and overlaps in the axial direction in a range where the shroud 51 and the upstream partition portion 81 do not contact with each other, the axis of the upstream partition portion 81 having an L-shaped cross section is obtained. A flow path of the steam S is formed between the direction extending part 81b and the step part 52A, and this becomes an inlet to the radial gap Gd. Since the radial dimension of this flow path is only a slight ΔH as shown in FIG. 3, the pressure loss when the steam S passes increases, and the leaked steam S flowing into the downstream radial gap Gd of the steam S increases. The amount can be reduced.

(第一参考例)
図6は、本発明の第一参考例である蒸気タービン3を示す要部拡大断面図である。
なお、図6において、図1〜図5と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
(First reference example)
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a steam turbine 3 which is a first reference example of the present invention.
In FIG. 6, the same components as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図6に示すように、蒸気タービン3は、動翼50の先端部が平坦状に形成されたシュラウド100とされている。
このシュラウド100は、軸方向の上流側及び下流側において、それぞれ径方向に平坦状に延在する先端部端面100a,100bを有している。
As shown in FIG. 6, the steam turbine 3 is a shroud 100 in which the tip of a moving blade 50 is formed flat.
The shroud 100 has tip end surfaces 100a and 100b extending flat in the radial direction on the upstream and downstream sides in the axial direction.

先端部端面100aには、軸方向上流側に向けて延出する軸方向シールフィン101aが固定されている。
先端部端面100bには、軸方向下流側に向けて延出する軸方向シールフィン101bが固定されている。
これら軸方向シールフィン101a,101bは、それぞれ周方向に延びている。
An axial seal fin 101a extending toward the upstream side in the axial direction is fixed to the end face 100a of the distal end portion.
An axial seal fin 101b extending toward the downstream side in the axial direction is fixed to the end face 100b of the distal end.
These axial seal fins 101a and 101b each extend in the circumferential direction.

仕切板外輪110は、溝底110bが平坦状に形成された環状溝110aを有しており、この環状溝110aにシュラウド100を収容している。この溝底110aの上流端部及び下流端部には、それぞれ径方向内方に向けて平坦状に延在する対向面111a,111bを有している。
これら対向面111a,111bは、それぞれ先端部端面100a,100bと軸方向隙間Gpを介して対向している。
The partition plate outer ring 110 has an annular groove 110a in which a groove bottom 110b is formed in a flat shape, and the shroud 100 is accommodated in the annular groove 110a. The upstream end portion and the downstream end portion of the groove bottom 110a have opposing surfaces 111a and 111b extending flatly inward in the radial direction, respectively.
These facing surfaces 111a and 111b are opposed to the end surface 100a and 100b, respectively, via an axial gap Gp.

対向面111aには、軸方向上流側に窪んでいると共に、周方向に延びる周溝112aが形成されている。
対向面111bには、軸方向下流側に窪んでいると共に、周方向に延びる周溝112bが形成されている。
The facing surface 111a is formed with a circumferential groove 112a that is recessed in the axially upstream side and extends in the circumferential direction.
The opposing surface 111b is formed with a circumferential groove 112b that is recessed in the axially downstream side and extends in the circumferential direction.

周溝112aは、軸方向シールフィン101aの先端と近接している。周溝112aを区画する溝壁面113a,114aは、軸方向シールフィン101aの先端と微小隙間mを形成している。
周溝112bは、軸方向シールフィン101bの先端と近接している。周溝112bを区画する溝壁面113b,114bは、軸方向シールフィン101bの先端と微小隙間mを形成している。
The circumferential groove 112a is close to the tip of the axial seal fin 101a. The groove wall surfaces 113a and 114a that define the circumferential groove 112a form a minute gap m with the tip of the axial seal fin 101a.
The circumferential groove 112b is close to the tip of the axial seal fin 101b. The groove wall surfaces 113b and 114b that define the circumferential groove 112b form a minute gap m with the tip of the axial seal fin 101b.

これら周溝112a,112bは、その溝幅(径方向寸法)が軸方向シールフィン101a,101bの厚み(径方向)よりも大きく形成されている。また、軸方向寸法は、軸方向シールフィン101a,101bの熱伸びや軸方向の変位を許容できるものに設定されている。   These circumferential grooves 112a and 112b are formed such that the groove width (diameter dimension) is larger than the thickness (diameter direction) of the axial seal fins 101a and 101b. The axial dimension is set to allow the thermal expansion and axial displacement of the axial seal fins 101a and 101b.

このような構成により、周溝112aと軸方向シールフィン101aとは、シールユニットU1を構成している。
同様に、周溝112bと軸方向シールフィン101bとは、シールユニットU2を構成している。
With such a configuration, the circumferential groove 112a and the axial seal fin 101a constitute a seal unit U1.
Similarly, the circumferential groove 112b and the axial seal fin 101b constitute a seal unit U2.

この蒸気タービン3によれば、シールユニットU1を有し、蒸気Sが微小隙間mを通過し難くなっているので、主流側からの蒸気Sが径方向隙間Gdに流入することを抑止することができる。これにより、径方向隙間Gdを通過する漏洩蒸気Sの量を少なくすることができる。
また、シールユニットU2を有し、蒸気Sが微小隙間mを通過し難くなっているので、径方向隙間Gdから流出した漏洩蒸気Sが主流に合流することを抑止する。これにより、動翼50間を流れる蒸気Sが多くなる。
よって、蒸気Sのエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することができ、高性能なタービンとなる。
According to this steam turbine 3, since it has the seal unit U1 and the steam S is difficult to pass through the minute gap m, it is possible to prevent the steam S from the mainstream side from flowing into the radial gap Gd. it can. Thereby, the amount of the leaked steam S passing through the radial gap Gd can be reduced.
Moreover, since the seal unit U2 is provided and the steam S is difficult to pass through the minute gap m, the leaked steam S flowing out from the radial gap Gd is prevented from joining the main stream. Thereby, the steam S flowing between the moving blades 50 increases.
Therefore, the energy of the steam S can be efficiently converted into rotational energy, resulting in a high-performance turbine.

また、熱伸びや圧力差によりシュラウド100が相対的に軸方向に変位したとしても、軸方向シールフィン101a,101bが周溝112a,112b内に収容されるようにそれぞれ変位して、軸方向シールフィン101a,101bと仕切板外輪110との接触を防止することができる。   Further, even if the shroud 100 is relatively displaced in the axial direction due to thermal expansion or pressure difference, the axial seal fins 101a and 101b are displaced so as to be accommodated in the circumferential grooves 112a and 112b, respectively. Contact between the fins 101a and 101b and the partition plate outer ring 110 can be prevented.

(第二参考例)
図7は、本発明の第二参考例である蒸気タービン4を示す要部拡大断面図である。
なお、図7において、図1〜図6と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
この蒸気タービン4は、上流側にシールユニットU1が、下流側にシールユニットU2が径方向に四つずつ間隔を空けて設けられている。
(Second reference example)
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a steam turbine 4 which is a second reference example of the present invention.
In FIG. 7, the same components as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the steam turbine 4, a seal unit U <b> 1 is provided on the upstream side, and a seal unit U <b> 2 is provided on the downstream side at intervals of four in the radial direction.

蒸気タービン4によれば、シールユニットU1を四つ有するので、径方向隙間Gdに到達する蒸気Sの量をさらに少なくすることができる。
また、シールユニットU2を四つ有するので、径方向隙間Gdを通過して主流に合流する蒸気Sの量をさらに少なくすることができる。
よって、動翼50間を流れる蒸気Sの量がさらに多くなり、蒸気Sのエネルギーを、より効率よく回転エネルギーに変換することができ、更に高性能なタービンとなる。
According to the steam turbine 4, since the four seal units U1 are provided, the amount of the steam S reaching the radial gap Gd can be further reduced.
Further, since the four seal units U2 are provided, the amount of the steam S that passes through the radial gap Gd and joins the main stream can be further reduced.
Therefore, the amount of the steam S flowing between the rotor blades 50 is further increased, and the energy of the steam S can be more efficiently converted into rotational energy, resulting in a higher performance turbine.

(第三参考例)
図8は、本発明の第三参考例である蒸気タービン5を示す要部拡大断面図である。
なお、図8において、図1〜図7と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third reference example)
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a steam turbine 5 which is a third reference example of the present invention.
In FIG. 8, the same components as those in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

この蒸気タービン5は、蒸気タービン4と同様に、上流側及び下流側の軸方向隙間Gpにおいて、それぞれ四つのシールユニットを備えている。しかしながら、蒸気タービン4の構成と比較して、対向面と、軸方向シールフィンと、周溝の構成が相違している。   As with the steam turbine 4, the steam turbine 5 includes four seal units in the upstream and downstream axial gaps Gp. However, compared to the configuration of the steam turbine 4, the configuration of the facing surface, the axial seal fin, and the circumferential groove is different.

対向面111c,111dは、径方向外方から内方に向かうに従って、先端部端面100a,100bからそれぞれ漸次離間するように形成されている。言い換えれば、これら対向面111c,111dは、径方向外方から内方に向かうに従って、それぞれ周溝121a〜124a,121b〜124bの窪み方向側に向かうように延在している。つまり、これら対向面111c,111dは、法線方向が径方向内方に向いた内向きのテーパ状となっている。   The facing surfaces 111c and 111d are formed so as to be gradually separated from the end surface 100a and 100b, respectively, from the radially outer side toward the inner side. In other words, these facing surfaces 111c and 111d extend so as to go to the recess direction side of the circumferential grooves 121a to 124a and 121b to 124b, respectively, from the radially outer side toward the inner side. That is, the facing surfaces 111c and 111d are inwardly tapered with the normal direction directed radially inward.

先端部端面100a,100bには、それぞれ径方向外方側から内方側に向かうほど、軸方向寸法が大きくなる四つの軸方向シールフィン102a〜105a,102b〜105bがそれぞれ設けられている。   Four axial seal fins 102a to 105a and 102b to 105b are provided on the tip end faces 100a and 100b, respectively, with the axial dimension increasing from the radially outer side to the inner side.

対向面111cには、それぞれ径方向において軸方向シールフィン102a〜105aと同じ位置に形成された周溝121a〜124aが形成されている。
対向面111dには、それぞれ径方向において軸方向シールフィン102b〜105bと同じ位置に形成された周溝121b〜124bが形成されている。
On the facing surface 111c, circumferential grooves 121a to 124a are formed at the same positions as the axial seal fins 102a to 105a in the radial direction.
On the facing surface 111d, circumferential grooves 121b to 124b are formed at the same positions as the axial seal fins 102b to 105b in the radial direction.

軸方向シールフィン102a〜105aの先端は、それぞれ周溝121a〜124aの径方向外方側の溝壁面131a〜134aと微小隙間mを形成している。
このような構成により、軸方向シールフィン102a〜105aと、周溝121a〜124aとは、それぞれシールユニットU3〜U6を構成している。
The tips of the axial seal fins 102a to 105a form minute gaps m with the groove wall surfaces 131a to 134a on the radially outer side of the circumferential grooves 121a to 124a, respectively.
With such a configuration, the axial seal fins 102a to 105a and the circumferential grooves 121a to 124a constitute seal units U3 to U6, respectively.

軸方向シールフィン102b〜105b先端は、それぞれ周溝121b〜124bの径方向外方側の溝壁面131b〜134bと微小隙間mを形成している。
このような構成により、軸方向シールフィン102b〜105bと、周溝121b〜124bとは、それぞれシールユニットU7〜U10を構成している。
The tips of the axial seal fins 102b to 105b form minute gaps m with the groove wall surfaces 131b to 134b on the radially outer side of the circumferential grooves 121b to 124b, respectively.
With such a configuration, the axial seal fins 102b to 105b and the circumferential grooves 121b to 124b constitute seal units U7 to U10, respectively.

この蒸気タービン5によれば、仕切板外輪110の対向面111c,111dが、径方向外方から内方に向かうに従って、シュラウド100の先端部端面100a,100bから漸次離間するように形成されているので、例えば、仕切板外輪11を半割れ等にすることで、組み立てや分解を容易にすることが可能となる。   According to the steam turbine 5, the opposing surfaces 111 c and 111 d of the partition plate outer ring 110 are formed so as to be gradually separated from the tip end surfaces 100 a and 100 b of the shroud 100 as they go from the radially outer side to the inner side. Therefore, for example, by making the outer ring 11 of the partition plate half cracked, it becomes possible to facilitate assembly and disassembly.

なお、上述した構成では、先端部端面100a,100bを、径方向外方から内方に向かって平坦状に延在するように構成したが、これら先端部端面100a,100bを径方向外方から内方に向かうに従って、それぞれ周溝121a〜124a,121b〜124bの窪み方向側に向かうように延在させてもよい。すなわち、先端部端面100a,100bを法線方向が外向きとなったテーパ状に形成して、内向きのテーパ状となった対向面111c,111dと対向させてもよい。この際、先端部端面100a,100bと、対向面111c,111dとの傾きを同一の傾きで形成してもよいし、双方が接触しない範囲で異なる傾きで形成してもよい。   In the above-described configuration, the tip end surface 100a, 100b is configured to extend in a flat shape from radially outward to inward. However, the tip end surface 100a, 100b extends from the radially outer side. You may extend so that it may go to the hollow direction side of the circumferential grooves 121a-124a and 121b-124b, respectively, as it goes inward. That is, the tip end surface 100a, 100b may be formed in a tapered shape whose normal direction is outward, and may be opposed to the opposing surfaces 111c, 111d that are inwardly tapered. At this time, the inclinations of the end surface 100a, 100b and the facing surfaces 111c, 111d may be formed with the same inclination, or may be formed with different inclinations as long as they do not contact each other.

(第二実施形態)
図9は、本発明の第二実施形態に係る蒸気タービン6を示す概略構成断面図である。
なお、図9において、図1〜図8と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a steam turbine 6 according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 9, the same components as those in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

この蒸気タービン6は、蒸気タービン2の構成に、第三参考例のシールユニットU3〜U10の構成を採用したものである。
この構成によれば、シールユニットU3〜U6を有し、蒸気Sが微小隙間mを通過し難くなっているので、主流側からの蒸気Sが渦流形成室Rに流入することを抑止することができる。さらに、蒸気Sが渦流形成室Rに流入したとしても、渦流E2が形成されて渦流形成室Rに連通する微小隙間mAの上流側の圧力が低下するので、この微小隙間mAから下流側に蒸気Sが漏出し難くなる。そして、シールユニットU7〜U10を有し、蒸気Sが微小隙間mを通過し難くなっているので、径方向隙間Gdから流出した漏洩蒸気Sが主流に合流することを抑止する。これにより、動翼50間を流れる蒸気Sが多くなる。
よって、蒸気Sのエネルギーを効率よく回転エネルギーに変換することができ、高性能なタービンとなる。
The steam turbine 6 employs the configuration of the seal units U <b> 3 to U <b> 10 of the third reference example in the configuration of the steam turbine 2.
According to this configuration, the seal units U3 to U6 are provided, and the steam S is difficult to pass through the minute gap m, so that the steam S from the mainstream side can be prevented from flowing into the vortex forming chamber R. it can. Further, even if the steam S flows into the vortex forming chamber R, the pressure on the upstream side of the minute gap mA communicating with the vortex forming chamber R is reduced because the vortex E2 is formed. S becomes difficult to leak. And since it has the seal units U7-U10 and the steam S is difficult to pass through the minute gap m, the leaked steam S flowing out from the radial gap Gd is prevented from joining the main stream. Thereby, the steam S flowing between the moving blades 50 increases.
Therefore, the energy of the steam S can be efficiently converted into rotational energy, resulting in a high-performance turbine.

さらに、上流区画部81が、フィン部材であるので、仮に、シュラウド51と上流区画部81とが接触したとしても上流区画部81が圧壊する。これにより、動翼50及び仕切板外輪11の損傷を抑止することが可能となる。
また、シュラウド100が相対的に軸方向に変位したとしても、軸方向シールフィン102a〜105aが周溝121a〜124a内で、軸方向シールフィン102b〜105bが周溝121b〜124b内でそれぞれ変位して、軸方向シールフィン102a〜105aと仕切板外輪11(110)との接触を防止することができる。
従って、シュラウド51(100)の相対的に軸方向の変位による弊害を大幅に低減することができ、幅広い使用条件に対応することができる。
Furthermore, since the upstream partition 81 is a fin member, even if the shroud 51 and the upstream partition 81 contact each other, the upstream partition 81 is crushed. Thereby, it becomes possible to suppress damage to the moving blade 50 and the partition plate outer ring 11.
Even if the shroud 100 is relatively displaced in the axial direction, the axial seal fins 102a to 105a are displaced in the circumferential grooves 121a to 124a, and the axial seal fins 102b to 105b are displaced in the circumferential grooves 121b to 124b. Thus, contact between the axial seal fins 102a to 105a and the partition plate outer ring 11 (110) can be prevented.
Accordingly, it is possible to greatly reduce the adverse effects caused by the relative axial displacement of the shroud 51 (100), and to cope with a wide range of usage conditions.

なお、上述した構成では、シールユニットU3〜U6を上流側の軸方向隙間Gpに、シールユニットU7〜U10を下流側の軸方向隙間Gpに適用したが、一方の軸方向隙間Gpに適用してもよい。また、適用するシールユニットの数は、適宜増減させることが可能である。
また、上述した構成では、上流底部80は底部13と略同一の内径としたが、異なる内径としてもよく、あるいは、図11に示すように、外方区画部14と略同一の内径とした上流底部82としてもよい。
In the configuration described above, the seal units U3 to U6 are applied to the upstream axial gap Gp, and the seal units U7 to U10 are applied to the downstream axial gap Gp. Also good. Further, the number of seal units to be applied can be increased or decreased as appropriate.
In the configuration described above, the upstream bottom portion 80 has an inner diameter substantially the same as that of the bottom portion 13, but may have a different inner diameter. Alternatively, as shown in FIG. The bottom 82 may be used.

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、仕切板外輪11,110を静止環状体としたが、このような仕切板外輪11,110を設けずにケーシング10を静止環状体とする構成も考えられる。すなわち、この静止環状体は、動翼を囲繞すると共に、流路を流体が動翼間を通過するように規定するものであれば、どのような部材であってもよい。
Note that the operation procedure shown in the above-described embodiment, various shapes and combinations of the constituent members, and the like are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
For example, in the embodiment described above, the partition plate outer rings 11 and 110 are stationary annular bodies, but a configuration in which the casing 10 is a stationary annular body without providing such partition plate outer rings 11 and 110 is also conceivable. In other words, the stationary annular body may be any member as long as it surrounds the moving blade and defines the flow path so that the fluid passes between the moving blades.

また、上述した実施の形態では、最終段の動翼50に本発明を適用したが、他の段の動翼50に本発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the final stage moving blade 50, but the present invention may be applied to the other stage moving blade 50.

また、上述した実施の形態では、衝撃タービンに本発明を適用した場合について説明したが、反動タービンに本発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to an impact turbine has been described. However, the present invention may be applied to a reaction turbine.

また、上述した実施の形態では、復水式の蒸気タービンに本発明を適用したが、他の型式の蒸気タービン、例えば、二段抽気タービン、抽気タービン、混気タービン等のタービン型式に本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a condensing steam turbine. However, the present invention is applied to other types of steam turbines, for example, turbine types such as a two-stage extraction turbine, an extraction turbine, and an air-mixing turbine. Can be applied.

また、上述した実施の形態では、蒸気タービンに本発明を適用したが、ガスタービンに本発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the steam turbine. However, the present invention may be applied to a gas turbine.

1〜6…蒸気タービン(タービン)
11,110…仕切板外輪(静止環状体)
11a,110a…環状溝
11b,110b…溝底(内周部)
14…外方区画部
15,81…上流区画部
17(17A〜17C)…シールフィン
30…軸体
50…動翼
51,100…シュラウド
81a…径方向延出部
81b…軸方向延在部
100a,100b…端面
101a,101b,102a〜105a,102b〜105b…軸方向シールフィン
111a〜111d…対向面
112a,112b、121a〜124a,121b〜124b…周溝
113a,113b,114a,114b,131a〜134a,131b〜134b…溝壁面
B…軸方向寸法
E2…渦流
Gd…径方向隙間
Gp…軸方向隙間
L…径方向寸法
m(mA〜mC)…微小隙間
O…間隙(流入口)
R…渦流形成室
S…蒸気
U1〜U10…シールユニット
1-6 ... Steam turbine (turbine)
11, 110 ... partition plate outer ring (stationary annular body)
11a, 110a ... annular grooves 11b, 110b ... groove bottom (inner circumference)
14 ... Outer partition parts 15, 81 ... Upstream partition part 17 (17A-17C) ... Seal fin 30 ... Shaft body 50 ... Rotor blade 51, 100 ... Shroud 81a ... Radial extension part 81b ... Axial extension part 100a , 100b ... end faces 101a, 101b, 102a to 105a, 102b to 105b ... axial seal fins 111a to 111d ... opposing faces 112a, 112b, 121a to 124a, 121b to 124b ... circumferential grooves 113a, 113b, 114a, 114b, 131a ... 134a, 131b to 134b ... groove wall surface B ... axial dimension E2 ... vortex Gd ... radial gap Gp ... axial gap L ... radial dimension m (mA to mC) ... minute gap O ... gap (inlet)
R ... Eddy current forming chamber S ... Steam U1-U10 ... Seal unit

Claims (13)

静止環状体と、
該静止環状体の内方において回転自在に設けられた軸体と、
該軸体に放射状に複数設けられていると共に、それぞれの先端部が前記静止環状体の内周部に径方向隙間を介して対向する動翼と、
前記静止環状体の内周部から径方向内方側に向かって延出して、前記動翼の先端部と微小隙間を形成するシールフィンとを備えたタービンであって、
前記径方向隙間の上流側には、下流側が前記シールフィンに区画された渦流形成室が設けられ、
該渦流形成室は、主流側の流体が径方向外方側に向けて流入する流入口を有し、前記下流側に到達した前記流体が前記シールフィンに沿って径方向内方側に向かうように渦流を形成することを特徴とするタービン。
A stationary annulus,
A shaft provided rotatably inside the stationary annular body;
A plurality of radial blades are provided on the shaft body, and the tip of each tip is opposed to the inner peripheral portion of the stationary annular body via a radial gap;
A turbine comprising seal fins extending from the inner periphery of the stationary annular body toward the radially inward side to form a minute gap with the tip of the moving blade,
An upstream side of the radial clearance is provided with a vortex forming chamber whose downstream side is partitioned by the seal fin,
The vortex forming chamber has an inflow port through which the fluid on the main flow side flows toward the radially outward side, and the fluid that has reached the downstream side is directed toward the radially inward side along the seal fin. A turbine characterized in that a vortex is formed in the turbine.
前記静止環状体は、前記内周部に前記渦流形成室の径方向外方側を区画する外方区画部を備え、
該外方区画部は、前記動翼の先端部に近接して前記径方向隙間を小さくしていることを特徴とする請求項1に記載のタービン。
The stationary annular body includes an outer partition section that partitions the radially outer side of the vortex forming chamber on the inner peripheral section,
2. The turbine according to claim 1, wherein the outer partition portion is close to a tip end portion of the moving blade to reduce the radial clearance.
前記静止環状体は、前記動翼よりも上流側に形成されていると共に前記渦流形成室の上流側を区画する上流区画部を備え、
該上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙が、前記流入口とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載のタービン。
The stationary annular body includes an upstream section that is formed on the upstream side of the rotor blade and partitions the upstream side of the vortex forming chamber,
The turbine according to claim 1 or 2, wherein a gap between the upstream section and the upstream side of the tip of the rotor blade is the inflow port.
前記上流区画部は、前記静止環状体の一部が小径に形成されてなることを特徴とする請求項3に記載のタービン。   The turbine according to claim 3, wherein the upstream partition portion is formed such that a part of the stationary annular body has a small diameter. 前記上流区画部は、前記静止環状体に設けられたフィン部材であることを特徴とする請求項3に記載のタービン。   The turbine according to claim 3, wherein the upstream section is a fin member provided on the stationary annular body. 前記上流区画部は、静止環状体から径方向内方に向けて延出する延出部と、この延出部の先端から軸方向に向けて延びる軸方向延在部を備え、
軸方向に沿った断面形状がL字状となっていることを特徴とする請求項5に記載のタービン。
The upstream partition portion includes an extending portion extending radially inward from the stationary annular body, and an axial extending portion extending in the axial direction from the tip of the extending portion,
The turbine according to claim 5, wherein a cross-sectional shape along the axial direction is L-shaped.
前記渦流形成室の軸方向寸法をB、前記上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙の軸方向寸法をΔBとした場合に、0.5B>ΔBの関係を有することを特徴とする請求項3から6のうちいずれか一項に記載のタービン。   When the axial dimension of the vortex forming chamber is B and the axial dimension of the gap between the upstream section and the upstream side of the tip of the rotor blade is ΔB, there is a relationship of 0.5B> ΔB. The turbine according to any one of claims 3 to 6. 前記上流区画部は、前記動翼の先端部上流側よりも径方向外方に位置していることを特徴とする請求項3から7のうちいずれか一項に記載のタービン。   The turbine according to any one of claims 3 to 7, wherein the upstream partition portion is located radially outward from the upstream side of the tip end portion of the moving blade. 前記上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙の径方向寸法をΔH、前記上流区画部と前記動翼の先端部上流側との間隙の軸方向寸法をΔBとした場合に、ΔH<ΔBの関係を有することを特徴とする請求項8に記載のタービン。   When the radial dimension of the gap between the upstream section and the tip upstream side of the rotor blade is ΔH, and the axial dimension of the gap between the upstream partition and the tip upstream of the rotor blade is ΔB, The turbine according to claim 8, wherein a relationship of ΔH <ΔB is satisfied. 前記静止環状体は、前記内周部から径方向内方側に延びて、前記動翼の先端部端面と軸方向隙間を介して対向する対向面を有し、
該対向面には、軸方向に窪んでいると共に周方向に延びる周溝が形成されており、
前記動翼の先端部は、前記先端部端面から軸方向に向けて前記周溝に延出していると共に前記周溝の径方向における溝壁面と微小隙間を形成する軸方向シールフィンを備え、
該周溝と前記軸方向シールフィンとが、シールユニットを構成していることを特徴とする請求項1から9のうちいずれか一項に記載のタービン。
The stationary annular body has a facing surface that extends radially inward from the inner peripheral portion and faces the end surface of the tip of the moving blade via an axial gap,
The opposing surface is formed with a circumferential groove that is recessed in the axial direction and extends in the circumferential direction.
The tip of the rotor blade includes an axial seal fin that extends from the end face of the tip toward the circumferential groove in the axial direction and forms a minute gap with a groove wall surface in the radial direction of the circumferential groove,
The turbine according to claim 1, wherein the circumferential groove and the axial seal fin constitute a seal unit.
前記シールユニットは、径方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項10に記載のタービン。   The turbine according to claim 10, wherein a plurality of the seal units are provided at intervals in the radial direction. 前記静止環状体の対向面は、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記周溝の窪み方向側に向かうように延在しており、
前記先端部端面は、径方向外方から内方に向かって平坦状に延在しており、
前記複数の軸方向シールフィンは、径方向内方側の軸方向シールフィンが径方向外方側の軸方向シールフィンよりも軸方向寸法が大きくされていることを特徴とする請求項11に記載のタービン。
The facing surface of the stationary annular body extends from the radially outer side toward the inner side so as to go toward the hollow direction side of the circumferential groove in the axial direction.
The end surface of the distal end extends in a flat shape from the radially outer side to the inner side,
12. The axial seal fin on the radially inner side of the plurality of axial seal fins has an axial dimension larger than that of the axial seal fin on the radially outer side. Turbine.
前記静止環状体の対向面は、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記周溝の窪み方向側に向かうように延在しており、
前記先端部端面は、径方向外方から内方に向かうに従って、軸方向のうち前記対向する対向面の周溝の窪み方向側に向かうように延在していることを特徴とする請求項11に記載のタービン。
The facing surface of the stationary annular body extends from the radially outer side toward the inner side so as to go toward the hollow direction side of the circumferential groove in the axial direction.
The end surface of the tip end portion extends toward the indentation side of the circumferential groove of the opposing surface in the axial direction as it goes from the radially outer side to the inner side. The turbine described in 1.
JP2009159005A 2009-07-03 2009-07-03 Turbine Withdrawn JP2011012631A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009159005A JP2011012631A (en) 2009-07-03 2009-07-03 Turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009159005A JP2011012631A (en) 2009-07-03 2009-07-03 Turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011012631A true JP2011012631A (en) 2011-01-20

Family

ID=43591772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009159005A Withdrawn JP2011012631A (en) 2009-07-03 2009-07-03 Turbine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011012631A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013089139A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 三菱重工業株式会社 Turbine
WO2013140867A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 三菱重工業株式会社 Turbine
US20140154061A1 (en) * 2011-09-20 2014-06-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine
KR101852700B1 (en) * 2013-12-03 2018-04-26 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Seal structure and rotary machine
US11168576B2 (en) 2019-02-27 2021-11-09 Mitsubishi Power, Ltd. Axial flow turbine

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140154061A1 (en) * 2011-09-20 2014-06-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine
US10227885B2 (en) 2011-09-20 2019-03-12 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Turbine
EP2792852A4 (en) * 2011-12-13 2015-07-22 Mitsubishi Hitachi Power Sys Turbine
WO2013089139A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 三菱重工業株式会社 Turbine
JP2013124554A (en) * 2011-12-13 2013-06-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Turbine
CN104024581A (en) * 2011-12-13 2014-09-03 三菱日立电力系统株式会社 Turbine
US10006292B2 (en) 2011-12-13 2018-06-26 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Turbine
CN104024581B (en) * 2011-12-13 2016-04-13 三菱日立电力系统株式会社 Turbine
KR20140127328A (en) * 2012-03-23 2014-11-03 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Turbine
CN104204419A (en) * 2012-03-23 2014-12-10 三菱日立电力系统株式会社 Turbine
US9410432B2 (en) 2012-03-23 2016-08-09 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Turbine
KR101711267B1 (en) * 2012-03-23 2017-02-28 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Turbine
JP2013199860A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Turbine
WO2013140867A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 三菱重工業株式会社 Turbine
KR101852700B1 (en) * 2013-12-03 2018-04-26 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Seal structure and rotary machine
US10385714B2 (en) 2013-12-03 2019-08-20 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Seal structure and rotary machine
EP3078888B1 (en) * 2013-12-03 2020-08-05 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Seal structure and rotary machine
US11168576B2 (en) 2019-02-27 2021-11-09 Mitsubishi Power, Ltd. Axial flow turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101496530B1 (en) Turbine
KR101464910B1 (en) Turbine
JP5709447B2 (en) Turbine
WO2011043286A1 (en) Turbine
JP5916458B2 (en) Turbine
WO2015133313A1 (en) Seal structure and rotary machine
JP5725848B2 (en) Turbine
US10227885B2 (en) Turbine
JP2011012631A (en) Turbine
JP5517530B2 (en) Turbine
JP6712873B2 (en) Seal structure and turbo machine
EP2894377B1 (en) Turbo-engine
JP2017106544A (en) Seal structure and turbomachine
JP5783570B2 (en) Turbine
KR102290579B1 (en) rotor blades, rotor units and rotary machines
JP2010275957A (en) Turbine
JP5404187B2 (en) End wall member and gas turbine
JP6434780B2 (en) Rotor assembly for turbine, turbine, and moving blade
JP2017155626A (en) Seal structure and turbomachine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120904