JP2011012631A - Turbine - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
A groove bottom (inner peripheral portion) 11b of the
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
Here, as shown in FIG. 3, the radial dimension of the radial gap Gd between the
As shown in FIG. 2, the
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
Further, as shown in FIG. 3, the
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
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
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
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
Similarly, the radial dimension ΔH and the axial dimension ΔB are also set to the minimum within a safe range where the partition plate
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
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
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
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
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
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
As shown in FIG. 4, the steam S that has flowed outward in the radial direction flows into the
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
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
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
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
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
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
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
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
The exhaust steam that has finished work is sent to a condenser (not shown) through the
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
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
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
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
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
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
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
Further, the corners of the vortex forming chamber R, more specifically, the corners extending in the circumferential direction between the
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
The
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
An
These
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
These facing
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
The opposing
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
The
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
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
Similarly, the
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
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
(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
(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
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
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
On the facing
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
With such a configuration, the
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
With such a configuration, the
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
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
(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
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
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
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
Even if the
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
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
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
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 ...
14 ...
R ... Eddy current forming chamber S ... Steam U1-U10 ... Seal unit
Claims (13)
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.
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.
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.
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.
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.
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Cited By (5)
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 |
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Cited By (18)
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 |
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