JP2012137006A - Turbine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbine of high performance by efficiently reducing steam leakage.SOLUTION: A stepped part 52 having at least one stepped surface 53 facing the upstream side and projected to a partition plate outer ring 11 side is provided to a chip shroud 51. A seal fin 12 extending toward the stepped part 52 and forming a very small clearance H between the stepped part 52 and itself is provided to the partition plate outer ring 11. A plurality of grooves 71 guiding main eddies Y1 flowing in the direction including the circumferential component toward the axial direction are formed in the stepped surface 53A located on the uppermost upstream side of the stepped part 52.

Description

この発明は、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.

従来から、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(ロータ)と、ケーシングの内周部に固定配置された静翼と、この静翼の下流側において軸体に放射状に設けられた動翼とを複数段備えたものが知られている。この蒸気タービンは、作動方式の違いによって、衝動タービンと反動タービンとに大別される。   Conventionally, as a kind of steam turbine, a casing, a shaft body (rotor) rotatably provided inside the casing, a stationary blade fixedly disposed on an inner peripheral portion of the casing, and a downstream side of the stationary blade One having a plurality of stages of moving blades radially provided on a shaft body is known. This steam turbine is roughly classified into an impulse turbine and a reaction turbine depending on the operation method.

衝動タービンとは、蒸気から受ける衝撃力だけによって動翼が回転するものである。衝動タービンとは、静翼がノズル形状を有し、この静翼を通過した蒸気が動翼に噴射され、蒸気から受ける衝撃力だけによって動翼が回転するものである。
一方、反動タービンは、静翼の形状は動翼と同様であって、この静翼を通過した蒸気から受ける衝撃力と、動翼を通過する際に生じる蒸気の膨張に対する反動力とによって動翼が回転するものである。
An impulse turbine is one in which a moving blade rotates only by an impact force received from steam. In the impulse turbine, the stationary blade has a nozzle shape, and the steam that has passed through the stationary blade is injected to the moving blade, and the moving blade rotates only by the impact force received from the steam.
On the other hand, the reaction turbine has the same shape as the moving blade, and the moving blade is affected by the impact force received from the steam passing through the stationary blade and the reaction force against the expansion of the steam generated when passing through the moving blade. Is what rotates.

ところで、このような蒸気タービンでは、動翼の先端部とケーシングとの間に、径方向に所定幅の隙間が形成されており、また静翼の先端部と軸体との間にも、径方向に所定幅の隙間が形成されている。そして、軸体の軸線方向に流れる蒸気の一部が、これら動翼や静翼の先端部の隙間を通って下流側へリークする。   By the way, in such a steam turbine, a gap having a predetermined width is formed in the radial direction between the tip portion of the rotor blade and the casing, and also between the tip portion of the stationary blade and the shaft body. A gap having a predetermined width is formed in the direction. A part of the steam flowing in the axial direction of the shaft body leaks to the downstream side through the clearance between the tip portions of the rotor blades and the stationary blades.

ここで、動翼とケーシングとの間の隙間から下流側へリークする蒸気は、動翼に対して衝撃力も反動力も付与しないので、衝動タービンか反動タービンかによらず、動翼を回転させる駆動力としてほとんど寄与しない。また、静翼と軸体との間の隙間から下流側へリークする蒸気も、静翼を越えてもその速度が変化せずまた膨張も生じないため、衝動タービンか反動タービンかによらず、下流側の動翼を回転させるための駆動力としてほとんど寄与しない。従って、蒸気タービンの性能向上のためには、動翼や静翼の先端部の隙間における蒸気のリーク量を低減させることが重要となる。
このため、動翼や静翼の先端部の隙間から蒸気がリークすることを防止する手段として、シールフィンが従来用いられている。以下、例えば動翼の先端部にシールフィンを用いる場合について詳述する。
Here, the steam leaking downstream from the gap between the moving blade and the casing does not give impact force or reaction force to the moving blade, so that the driving blade is rotated regardless of whether it is an impulse turbine or a reaction turbine. Little contribution as power. In addition, the steam leaking downstream from the gap between the stationary blade and the shaft body does not change its speed and does not expand even if it exceeds the stationary blade, so regardless of whether it is an impulse turbine or a reaction turbine, It hardly contributes as a driving force for rotating the moving blade on the downstream side. Therefore, in order to improve the performance of the steam turbine, it is important to reduce the amount of steam leakage in the gap between the tip portions of the moving blades and the stationary blades.
For this reason, seal fins are conventionally used as a means for preventing steam from leaking from the gaps at the tips of the rotor blades and stationary blades. Hereinafter, for example, a case where a seal fin is used at the tip of the moving blade will be described in detail.

図14は、従来の蒸気タービンの要部拡大図である。
同図に示すように、蒸気タービン800のケーシング801には、動翼802の先端部であるシュラウドカバー803に向かって微小隙間H100を形成するようにシールフィン804が設けられている。このように構成することにより、動翼とケーシングとの間の隙間を最小限に抑え、蒸気のリークを抑えようとしている。
FIG. 14 is an enlarged view of a main part of a conventional steam turbine.
As shown in the figure, the casing 801 of the steam turbine 800 is provided with seal fins 804 so as to form a minute gap H100 toward the shroud cover 803 which is the tip of the moving blade 802. By configuring in this way, the gap between the moving blade and the casing is minimized, and an attempt is made to suppress steam leakage.

また、例えばシュラウドカバー803の上流側に、円周上に沿って三角形に切り落としたような凹凸部を形成する突起部805を設ける技術が開示されている。突起部805は隣りの動翼(不図示)との間に複数個設けられており、シュラウドカバー803に衝突する蒸気S100の渦損を発生させるようになっている。これにより、シールフィン804の先端に形成される微小隙間H100に流入する蒸気Sを押し戻す作用を生じさせ、蒸気漏洩を低減しようとしている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, for example, a technique is disclosed in which a protrusion 805 that forms a concavo-convex portion that is cut off in a triangle along the circumference is provided on the upstream side of the shroud cover 803. A plurality of protrusions 805 are provided between adjacent blades (not shown), and generate vortex loss of the steam S100 that collides with the shroud cover 803. Accordingly, an action of pushing back the steam S flowing into the minute gap H100 formed at the tip of the seal fin 804 is caused to reduce steam leakage (for example, refer to Patent Document 1).

特開2000−73702号公報JP 2000-73702 A

ところで、図14に示すように、シュラウドカバー803に衝突する蒸気は、上流側に戻るように主渦Y100を形成すると共に、シュラウドカバー803の端縁部(エッジ)において主渦Y100から一部の流れが剥離されて主渦Y100とは反対方向に回る剥離渦Y200が形成される。この剥離渦Y200はシールフィン804先端からシュラウドカバー803に向かうダウンフローを生じさせるので、剥離渦Y200を効率よく利用することで、蒸気漏洩をさらに低減することが可能になる。   By the way, as shown in FIG. 14, the steam that collides with the shroud cover 803 forms a main vortex Y100 so as to return to the upstream side, and a part of the main vortex Y100 at the edge (edge) of the shroud cover 803. The flow is separated, and a separation vortex Y200 that rotates in the opposite direction to the main vortex Y100 is formed. Since this separation vortex Y200 causes a downflow from the tip of the seal fin 804 toward the shroud cover 803, it is possible to further reduce steam leakage by efficiently using the separation vortex Y200.

しかしながら、上述の従来技術にあっては、シュラウドカバー803の上流側に、円周上に沿って三角形に切り落としたような凹凸部を形成する突起部805を設けているので、シュラウドカバー803の端縁部からシールフィン804に至る間の距離が一様とならず、剥離渦Y200の渦形状を安定させることが困難である。このため、効果的に蒸気漏洩を低減しにくいという課題がある。   However, in the above-described prior art, since the projection 805 that forms the uneven portion that is cut into a triangle along the circumference is provided on the upstream side of the shroud cover 803, the end of the shroud cover 803 is provided. The distance from the edge to the seal fin 804 is not uniform, and it is difficult to stabilize the vortex shape of the separation vortex Y200. For this reason, there is a problem that it is difficult to effectively reduce steam leakage.

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、蒸気漏洩をより効率よく低減し、高性能なタービンを提供するものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a high-performance turbine that reduces steam leakage more efficiently.

上記の課題を解決するために、本発明に係るタービンは、ブレードと、前記ブレードの先端部側に隙間を介して設けられると共に、前記ブレードに対して相対回転する構造体とを備えたタービンにおいて、前記ブレードの前記先端部には、上流側に面する少なくとも1つの段差面を有して前記構造体側に突出するステップ部が設けられ、前記構造体には、前記ステップ部に向かって延出し、このステップ部との間に微小隙間を形成するシールフィンが設けられ、前記シールフィンの上流側には、周方向成分を含む方向に向かって流れる主渦を軸方向に向かって案内する主渦案内手段が設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a turbine according to the present invention is a turbine including a blade and a structure that is provided on the tip end side of the blade via a gap and that rotates relative to the blade. The tip of the blade is provided with a step portion that has at least one step surface facing the upstream side and protrudes toward the structure body, and the structure body extends toward the step portion. A seal fin that forms a minute gap is provided between the step portion and a main vortex that guides the main vortex flowing in the direction including the circumferential component in the axial direction on the upstream side of the seal fin. Guide means are provided.

ここで、ブレードと構造体とを効率よく相対回転させるために、ブレードを通過しようとする蒸気の流れ方向は、強い周方向成分を含んでいる。このため、ステップ部の段差面に衝突した蒸気によって形成される主渦の流れ方向は、強い周方向成分を含んでいる。このような場合、主渦から一部の流れが剥離されて形成される剥離渦の流れ方向も強い周方向成分を含んでしまい、シールフィン先端からステップ部に向かって効率よくダウンフローを生じさせることができない。   Here, in order to efficiently rotate the blade and the structure relative to each other, the flow direction of the steam passing through the blade includes a strong circumferential component. For this reason, the flow direction of the main vortex formed by the steam colliding with the stepped surface of the step portion includes a strong circumferential component. In such a case, the flow direction of the separation vortex formed by separating a part of the flow from the main vortex also includes a strong circumferential component, and the downflow is efficiently generated from the seal fin tip toward the step portion. I can't.

しかしながら、本発明はシールフィンの上流側に、周方向成分を含む方向に向かって流れる主渦を軸方向に向かって案内する主渦案内手段が設けられているので、主渦の流れ方向における軸方向成分を大きく設定することができる。このため、剥離渦の流れ方向における軸方向成分も大きく設定することができ、剥離渦によるダウンフローを効率よく発生させることが可能になる。よって、微小隙間を通る蒸気漏洩を効率よく低減することができ、高性能なタービンを提供することができる。   However, since the present invention is provided with main vortex guiding means for guiding the main vortex flowing in the direction including the circumferential component in the axial direction on the upstream side of the seal fin, the shaft in the flow direction of the main vortex is provided. The direction component can be set large. For this reason, the axial component in the flow direction of the separation vortex can also be set large, and it becomes possible to efficiently generate a downflow due to the separation vortex. Therefore, it is possible to efficiently reduce the steam leakage through the minute gap and provide a high-performance turbine.

本発明に係るタービンは、前記主渦案内手段は、前記段差面のうちの少なくとも最上流側に位置する段差面に設けられ、周方向に沿って並列配置された複数の溝、および複数の羽根の何れか一方であって、前記複数の溝、および前記複数の羽根は、径方向に沿うように形成され、前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さは、径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように設定されており、かつ、径方向最外側において、前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さがゼロとなるように設定されていることを特徴とする。   In the turbine according to the present invention, the main vortex guide means is provided on a step surface located at least on the most upstream side of the step surfaces, and a plurality of grooves arranged in parallel along the circumferential direction, and a plurality of blades The plurality of grooves and the plurality of blades are formed along the radial direction, and the groove depth of the plurality of grooves and the blade height of the plurality of blades are Is set so as to gradually decrease toward the outside in the direction, and at the radially outermost side, the groove depth of the plurality of grooves and the blade height of the plurality of blades are set to be zero. It is characterized by being.

このように構成することで、簡素な構造で主渦の流れ方向における周方向成分を軸方向に向けさせることができる。
また、径方向最外側において、複数の溝の溝深さ、および複数の羽根の羽根高さがゼロとなるように設定されているので、段差面の端縁部からシールフィンに至る間の距離を一定にすることができる。このため、剥離渦の渦形状を安定させることができ、より効率よくダウンフローを発生させることが可能になる。
さらに、蒸気の周方向成分が、複数の溝や複数の羽根に衝突することによって回転力に変換され、ブレードと構造体とをさらに効率よく相対回転させることが可能になる。
よって、さらに高性能なタービンを提供することが可能になる。
With this configuration, the circumferential component in the flow direction of the main vortex can be directed in the axial direction with a simple structure.
Moreover, since the groove depth of the plurality of grooves and the blade height of the plurality of blades are set to be zero on the radially outermost side, the distance from the edge of the step surface to the seal fin Can be made constant. For this reason, the vortex shape of the separation vortex can be stabilized, and the downflow can be generated more efficiently.
Further, the circumferential component of the steam is converted into a rotational force by colliding with a plurality of grooves and a plurality of blades, and the blade and the structure can be relatively rotated relative to each other.
Therefore, it becomes possible to provide a higher performance turbine.

本発明に係るタービンは、前記主渦案内手段は、前記隙間の少なくとも最上流側に周方向に沿って並列配置された複数の案内板であることを特徴とする。   The turbine according to the present invention is characterized in that the main vortex guide means is a plurality of guide plates arranged in parallel along the circumferential direction at least on the most upstream side of the gap.

このように構成することで、案内板を利用して主渦の流れ方向における周方向成分を軸方向に向けさせることができる。また、主渦が案内板に衝突することにより渦流や乱流が発生し、主渦の圧力損失が増大して全圧を低下させることができる。
ここで、漏洩蒸気の流量は、漏洩蒸気の流量=係数×隙間の流路断面積×(上流側の蒸気の圧力−下流側の蒸気の圧力)で表される。すなわち、蒸気の全圧を低下させることにより、漏洩蒸気の流量を低下させることができる。このため、さらに高性能なタービンを提供することができる。
By comprising in this way, the circumferential direction component in the flow direction of the main vortex can be turned to an axial direction using a guide plate. Further, when the main vortex collides with the guide plate, a vortex or a turbulent flow is generated, and the pressure loss of the main vortex increases and the total pressure can be reduced.
Here, the flow rate of the leaked steam is represented by the flow rate of the leaked steam = coefficient × the cross-sectional area of the channel in the gap × (upstream steam pressure−downstream steam pressure). That is, the flow rate of the leaked steam can be reduced by reducing the total pressure of the steam. For this reason, a higher performance turbine can be provided.

本発明に係るタービンは、前記構造体には、前記ブレードの前記先端部に対応する位置に、前記隙間を確保する環状溝が形成されており、前記主渦案内手段は、前記環状溝の上流側の内側面に設けられ、周方向に沿って並列配置された複数の溝、および複数の羽根の何れか一方であって、前記複数の溝、および前記複数の羽根は、径方向に沿うように形成され、前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さは、径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように設定されており、かつ、径方向最外側において、前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さがゼロとなるように設定されていることを特徴とする。   In the turbine according to the present invention, an annular groove that secures the gap is formed in the structure at a position corresponding to the tip of the blade, and the main vortex guide means is located upstream of the annular groove. One of a plurality of grooves and a plurality of blades provided on the inner surface of the side and arranged in parallel along the circumferential direction, wherein the plurality of grooves and the plurality of blades are along the radial direction The groove depths of the plurality of grooves and the blade heights of the plurality of blades are set so as to gradually decrease toward the radially outer side, and at the radially outermost side, The groove depth of the plurality of blades and the blade heights of the plurality of blades are set to be zero.

このように構成することで、簡素な構造で主渦の流れ方向における周方向成分を軸方向に向けさせることができるので、安価でかつ高性能なタービンを提供することが可能になる。   With this configuration, the circumferential component in the flow direction of the main vortex can be directed in the axial direction with a simple structure, so that it is possible to provide an inexpensive and high-performance turbine.

本発明に係るタービンは、前記複数の溝、および前記複数の羽根は、径方向外側に向かうに従って前記主渦の周方向成分の方向とは反対側に傾斜していることを特徴とする。   The turbine according to the present invention is characterized in that the plurality of grooves and the plurality of blades are inclined to a side opposite to a direction of a circumferential component of the main vortex toward a radially outer side.

このように構成することで、主渦の流れ方向における軸方向成分をさらに大きく設定することができる。このため、剥離渦によるダウンフローをさらに効率よく発生させることが可能になり、高性能なタービンを提供することができる。   By comprising in this way, the axial direction component in the flow direction of the main vortex can be set larger. For this reason, it becomes possible to generate | occur | produce the downflow by peeling vortex more efficiently, and a high performance turbine can be provided.

本発明によれば、主渦の流れ方向における軸方向成分を大きく設定することができる。このため、剥離渦の流れ方向における軸方向成分も大きく設定することができ、剥離渦によるダウンフローを効率よく発生させることが可能になる。よって、微小隙間を通る蒸気漏洩を効率よく低減することができ、高性能なタービンを提供することができる。   According to the present invention, the axial component in the flow direction of the main vortex can be set large. For this reason, the axial component in the flow direction of the separation vortex can also be set large, and it becomes possible to efficiently generate a downflow due to the separation vortex. Therefore, it is possible to efficiently reduce the steam leakage through the minute gap and provide a high-performance turbine.

本発明の実施形態における蒸気タービンの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a steam turbine in an embodiment of the present invention. 図1における要部Iを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the principal part I in FIG. 図2のA矢視図である。FIG. 3 is a view as seen from an arrow A in FIG. 2. 本発明の第1実施形態における静翼と動翼との間の蒸気の挙動説明図である。It is behavior explanatory drawing of the steam between the stationary blade and moving blade in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における剥離渦の縮流効果についての説明図である。It is explanatory drawing about the contraction flow effect of the peeling vortex in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態におけるチップシュラウドの平面図である。It is a top view of the chip shroud in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態におけるチップシュラウドの上流側の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the upstream of the chip | tip shroud in 3rd Embodiment of this invention. 図7のB矢視図である。It is a B arrow line view of FIG. 本発明の第4実施形態におけるチップシュラウド周縁を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the chip | tip shroud periphery in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態におけるチップシュラウドの上流側の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the upstream of the chip | tip shroud in 5th Embodiment of this invention. 図10のC矢視図である。It is C arrow line view of FIG. 本発明の第6実施形態におけるチップシュラウドの上流側の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the upstream of the chip | tip shroud in 6th Embodiment of this invention. 図12のD矢視図である。It is D arrow line view of FIG. 従来の蒸気タービンの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the conventional steam turbine.

(第1実施形態)
(蒸気タービン)
次に、この発明の第1実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る蒸気タービンを示す概略構成図である。
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。
軸受部60は、ジャーナル軸受装置61およびスラスト軸受装置62を備えており、軸体30を回転可能に支持している。
(First embodiment)
(Steam turbine)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a steam turbine 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.
The bearing portion 60 includes a journal bearing device 61 and a thrust bearing device 62, and supports the shaft body 30 in a rotatable manner.

ケーシング10は、内部空間が気密に封止されているとともに、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 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の外周から回転軸径方向(以下、単に径方向という)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、不図示の発電機等の機械に回転エネルギーを伝達するようになっている。   The shaft body 30 includes a shaft main body 31 and a plurality of disks 32 extending from the outer periphery of the shaft main body 31 in the rotational axis radial direction (hereinafter simply referred to as the 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、それぞれ仕切板外輪11に保持されている。これら静翼40の径方向内側は、軸体30が挿通されたリング状のハブシュラウド41で連結され、その先端部が軸体30に対して径方向の隙間をあけて配設されている。
これら複数の静翼40からなる環状静翼群は、回転軸方向(以下、単に軸方向という)に間隔をあけて6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側に案内するようになっている。
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. The radially inner sides of these stationary blades 40 are connected by a ring-shaped hub shroud 41 through which the shaft body 30 is inserted, and the tip portions thereof are arranged with a radial gap with respect to the shaft body 30.
The annular stator blade group composed of the plurality of stator blades 40 is formed with six intervals in the rotation axis direction (hereinafter simply referred to as the axial direction), and converts the pressure energy of the steam S into velocity energy, Guide to the moving blade 50 side adjacent to the downstream side.

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、6段に構成されている。これら動翼50の先端部は、周方向に延びたチップシュラウド51とされている。
ここで、本実施形態では、軸体30、および仕切板外輪11が本発明における「構造体」となっている。また、静翼40、ハブシュラウド41、チップシュラウド51、および動翼50が本発明における「ブレード」となっている。そして、静翼40およびハブシュラウド41を「ブレード」とした場合は軸体30を「構造体」とし、一方、動翼50およびチップシュラウド51を「ブレード」とした場合は仕切板外輪11を「構造体」とする。なお、以下の説明においては、仕切板外輪11を「構造体」とし、動翼50を「ブレード」として説明する。
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. The tip portions of the rotor blades 50 are tip shrouds 51 extending in the circumferential direction.
Here, in this embodiment, the shaft body 30 and the partition plate outer ring 11 are “structures” in the present invention. Further, the stationary blade 40, the hub shroud 41, the tip shroud 51, and the moving blade 50 are “blades” in the present invention. When the stationary blade 40 and the hub shroud 41 are “blades”, the shaft body 30 is a “structure”. On the other hand, when the rotor blade 50 and the tip shroud 51 are “blades”, the partition plate outer ring 11 is “ Structure ”. In the following description, the partition plate outer ring 11 is described as a “structure”, and the moving blade 50 is described as a “blade”.

図2は、図1における要部Iを示す拡大断面図、図3は、図2のA矢視図である。
図2、図3に示すように、動翼50の先端部となるチップシュラウド51は、ケーシング10の径方向において仕切板外輪11と隙間Kを介して対向して配置されている。チップシュラウド51は、段差面53(53A〜53C)を有して仕切板外輪11側に突出する、ステップ部52(52A〜52C)を形成したものである。
2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part I in FIG. 1, and FIG.
As shown in FIGS. 2 and 3, the tip shroud 51, which is the tip of the moving blade 50, is arranged to face the partition plate outer ring 11 with a gap K in the radial direction of the casing 10. The tip shroud 51 has a stepped portion 52 (52A to 52C) that has a step surface 53 (53A to 53C) and protrudes toward the partition plate outer ring 11 side.

本実施形態では、チップシュラウド51は、3つのステップ部52(52A〜52C)を形成している。これら3つのステップ部52A〜52Cは、これらの上面152(152A〜152C)の動翼50からの突出高さが、軸体30の軸方向上流側(図2における左側)から下流側(図2における右側)に向かうに従って、漸次高くなるように配設されている。すなわち、ステップ部52A〜52Cは、段差を形成する段差面53(53A〜53C)が、軸方向上流側を向いた前向きに形成されている。   In the present embodiment, the chip shroud 51 forms three step portions 52 (52A to 52C). In these three step portions 52A to 52C, the projecting height of the upper surface 152 (152A to 152C) from the moving blade 50 is such that the axially upstream side (left side in FIG. 2) of the shaft body 30 is downstream (FIG. 2). It is arranged so as to become gradually higher toward the right side). That is, in the step portions 52A to 52C, the step surfaces 53 (53A to 53C) forming the steps are formed facing forward in the axial direction.

ここで、各段差面53(53A〜53C)のうち、最上流側に位置する段差面53Aには、周方向に沿って複数の溝71が並列配置されている。各溝71は、軸方向平面視で径方向に沿うようにスリット状に形成されている。また、各溝71は、軸方向断面略三角形状に形成されており、溝深さD1が径方向外側に向かうに従って、漸次浅くなるように設定されている。そして、各溝71は、この溝深さD1が1段目のステップ部52Aの上面152A近傍でゼロになるように設定されている。   Here, among the step surfaces 53 (53A to 53C), a plurality of grooves 71 are arranged in parallel along the circumferential direction on the step surface 53A located on the most upstream side. Each groove 71 is formed in a slit shape so as to be along the radial direction in an axial plan view. Moreover, each groove | channel 71 is formed in the axial direction cross-section substantially triangle shape, and is set so that it may become shallow gradually as the groove depth D1 goes to radial direction outer side. And each groove | channel 71 is set so that this groove depth D1 may become zero near the upper surface 152A of the step part 52A of the 1st step.

一方、仕切板外輪11には、チップシュラウド51に対応する部位に環状溝111が形成されている。そして、この環状溝の底面111aには、3つのシールフィン12(12A〜12C)が、各ステップ部52(52A〜52C)に1:1で対応するように径方向に突設されている。
各シールフィン12(12A〜12C)は、それぞれ対応するステップ部52(52A〜52C)との間に、微小隙間H(H1〜H3)を径方向に形成するように、下流側に向かうに従ってその長さが短くなるように形成されている。
On the other hand, the annular groove 111 is formed in the part corresponding to the chip shroud 51 in the partition plate outer ring 11. Then, on the bottom surface 111a of the annular groove, three seal fins 12 (12A to 12C) project in the radial direction so as to correspond to the respective step portions 52 (52A to 52C) 1: 1.
Each of the seal fins 12 (12A to 12C) has a small gap H (H1 to H3) between the corresponding step portions 52 (52A to 52C) in the radial direction so as to go downstream. The length is formed to be short.

ここで、微小隙間H(H1〜H3)の各寸法は、ケーシング10や動翼50の熱伸び量、動翼50の遠心伸び量等を考慮した上で、両者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。なお、本実施形態では、H1〜H3は全て同じ寸法となっている。ただし、必要に応じて、これらを適宜変更することが可能であることはいうまでもない。   Here, each dimension of the minute gap H (H1 to H3) is safe so that they do not come into contact with each other in consideration of 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. Within the range, it is set to the smallest one. In the present embodiment, H1 to H3 all have the same dimensions. However, it goes without saying that these can be changed as appropriate.

さらに、各シールフィン12(12A〜12C)は、それぞれ対応するステップ部52(52A〜52C)の段差面53(53A〜53C)よりも若干下流側に設けられている。すなわち、各段差面53(53A〜53C)の端縁部55(55A〜55C)と、対応するシールフィン12(12A〜12C)との間に、それぞれスペースSP(SP1〜SP3)が形成される。   Further, each seal fin 12 (12A to 12C) is provided slightly downstream from the step surface 53 (53A to 53C) of the corresponding step portion 52 (52A to 52C). That is, spaces SP (SP1 to SP3) are formed between the edge portions 55 (55A to 55C) of the step surfaces 53 (53A to 53C) and the corresponding seal fins 12 (12A to 12C), respectively. .

ここで、最上流側に位置する段差面53Aに形成されている各溝71は、この溝深さD1が1段目のステップ部52Aの上面152A近傍でゼロになるように設定されているので、段差面53Aの端縁部55Aとシールフィン12Aとの間の距離Lは、チップシュラウド51の全周で同一となる。すなわち、段差面53Aとシールフィン12Aとの間に形成されるスペースSP1は、周方向全体に亘って一様に形成される。   Here, each groove 71 formed on the step surface 53A located on the most upstream side is set so that the groove depth D1 becomes zero in the vicinity of the upper surface 152A of the first step portion 52A. The distance L between the edge portion 55A of the step surface 53A and the seal fin 12A is the same over the entire circumference of the tip shroud 51. That is, the space SP1 formed between the step surface 53A and the seal fin 12A is formed uniformly over the entire circumferential direction.

このような構成のもと、仕切板外輪11と、シールフィン12(12A〜12C)と、チップシュラウド51とによって、3つのキャビティC(C1〜C3)が形成される。
すなわち、3つのキャビティC(C1〜C3)のうち、最上流側に位置する第1のキャビティC1は、環状溝111の底面111aと、上流側の内側面111bと、第1のシールフィン12Aと、チップシュラウド51の1段目のステップ部52Aとにより囲まれて形成される。
Under such a configuration, the partition plate outer ring 11, the seal fins 12 (12A to 12C), and the chip shroud 51 form three cavities C (C1 to C3).
That is, among the three cavities C (C1 to C3), the first cavity C1 located on the most upstream side includes the bottom surface 111a of the annular groove 111, the upstream inner surface 111b, and the first seal fin 12A. The first step portion 52A of the chip shroud 51 is surrounded and formed.

また、第1のキャビティC1よりも後流側の第2のキャビティC2は、環状溝111の底面111aと、第1のシールフィン12A、および第2のシールフィン12Bと、チップシュラウド51の1段目のステップ部52A、および2段目のステップ部52Bとにより囲まれて形成される。
さらに、第2のキャビティC2よりも後流側の第3のキャビティC3は、環状溝111の底面111aと、第2のシールフィン12B、および第3のシールフィン12Cと、チップシュラウド51の2段目のステップ部52B、および3段目のステップ部52Cとにより囲まれて形成される。
The second cavity C2 on the downstream side of the first cavity C1 includes a bottom surface 111a of the annular groove 111, the first seal fin 12A, the second seal fin 12B, and the tip shroud 51. It is surrounded by the step part 52A of the eye and the step part 52B of the second stage.
Further, the third cavity C3 on the downstream side of the second cavity C2 includes a bottom surface 111a of the annular groove 111, a second seal fin 12B, a third seal fin 12C, and a tip shroud 51. It is surrounded by the step part 52B of the eye and the step part 52C of the third stage.

(蒸気タービンの動作)
次に、図1、図2、図4、図5に基づいて、蒸気タービン1の動作について説明する。
図4は、静翼と動翼との間の蒸気の挙動説明図である。
図1、図2、図4に示すように、調整弁20(図1参照)を開状態とすると、不図示のボイラから蒸気Sがケーシング10の内部空間に流入する。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のうちの大部分が同一の段を構成する動翼50間に流入し、動翼50により蒸気Sの速度・圧力エネルギーが回転エネルギーに変換されて、軸体30に回転が付与される。
(Operation of steam turbine)
Next, the operation of the steam turbine 1 will be described based on FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory view of the behavior of steam between the stationary blade and the moving blade.
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, when the regulating valve 20 (see FIG. 1) is opened, the steam S flows from the boiler (not shown) into the internal space of the casing 10. 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, pressure energy is converted into velocity energy by the stationary blade 40, and most of the steam S passing through the stationary blade 40 flows between the moving blades 50 constituting the same stage. The speed / pressure energy of S is converted into rotational energy, and rotation is applied to the shaft body 30.

すなわち、図4に詳示するように、静翼40から流出した蒸気Sの絶対流速Czは、強い周方向成分を含んでいる。つまり、動翼50の回転速度をVとし、動翼50からみた蒸気Sの相対流速をWとし、この相対流速Wの周方向に対する傾きをφとしたとき、この傾きφは、一般に
φ<90°
となる。このため、相対流速Wも周方向成分を含んでいる。
That is, as detailed in FIG. 4, the absolute flow velocity Cz of the steam S flowing out from the stationary blade 40 includes a strong circumferential component. That is, when the rotational speed of the moving blade 50 is V, the relative flow velocity of the steam S viewed from the moving blade 50 is W, and the inclination of the relative flow velocity W with respect to the circumferential direction is φ, the inclination φ is generally φ <90. °
It becomes. For this reason, the relative flow velocity W also includes a circumferential component.

このような流れをもつ蒸気Sのうちの一部(例えば、数%)は、静翼40から流出した後、環状溝111内に流入する、所謂漏洩蒸気となる。環状溝111内に流入した蒸気Sは、まず、第1のキャビティC1に流入し、1段目のステップ部52Aの段差面53Aに衝突し、上流側に戻るようにして例えば図2の紙面上にて反時計回りに回る主渦Y1を生じる。
このとき、段差面53Aには、複数の溝71が軸方向平面視で径方向に沿うように形成されているので、段差面53Aに衝突して形成される主渦Y1の流れ方向は、蒸気Sの相対流速Wよりも軸方向側に案内される。この結果、蒸気Sの相対流速W’が相対流速Wよりも軸方向に傾く(図4における破線参照)。
A part (for example, several percent) of the steam S having such a flow becomes so-called leaked steam that flows out from the stationary blade 40 and then flows into the annular groove 111. The steam S flowing into the annular groove 111 first flows into the first cavity C1, collides with the step surface 53A of the first step portion 52A, and returns to the upstream side, for example, on the paper surface of FIG. Produces a main vortex Y1 that rotates counterclockwise.
At this time, since the plurality of grooves 71 are formed on the step surface 53A along the radial direction in the plan view in the axial direction, the flow direction of the main vortex Y1 formed by colliding with the step surface 53A is steam. It is guided axially from the relative flow velocity W of S. As a result, the relative flow velocity W ′ of the steam S is inclined in the axial direction relative to the relative flow velocity W (see the broken line in FIG. 4).

このように、強い軸方向成分を含む主渦Y1は、段差面53Aの端縁部55Aにおいて、主渦Y1から一部の流れが剥離されることにより、この主渦Y1と反対方向、本例では図2の紙面上にて時計回りに回るように、剥離渦Y2が生じる。この剥離渦Y2は、第1のシールフィン12Aとチップシュラウド51との間の微小隙間H1における蒸気Sの漏れ流れを低減する、いわゆる縮流効果を発揮する。   As described above, the main vortex Y1 including a strong axial component is separated from the main vortex Y1 at the edge 55A of the step surface 53A, and the main vortex Y1 is opposite to the main vortex Y1. Then, a separation vortex Y2 is generated so as to rotate clockwise on the paper surface of FIG. The separation vortex Y2 exhibits a so-called contraction effect that reduces the leakage flow of the steam S in the minute gap H1 between the first seal fin 12A and the tip shroud 51.

より詳しく、図5に基づいて剥離渦Y2による縮流効果について説明する。
図5は、剥離渦の縮流効果について説明する図であって、図2における第1のシールフィンの先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。
同図に示すように、剥離渦Y2は、第1のシールフィン12Aとチップシュラウド51との間の微小隙間H1の直前位置で、径方向内向きの慣性力を有している。したがって、微小隙間H1を通って下流側へ漏れる蒸気Sは、剥離渦Y2の慣性力で押さえ込まれることにより、図5に1点鎖線で示すように径方向への幅が縮められる。このように、剥離渦Y2は、蒸気Sを径方向内向きに押し縮めることでその漏れ流れを低減させる効果、すなわち縮流効果を有している。
More specifically, the contraction effect by the separation vortex Y2 will be described based on FIG.
FIG. 5 is a view for explaining the contraction effect of the separation vortex, and is a partially enlarged cross-sectional view in which the periphery of the tip end portion of the first seal fin in FIG. 2 is enlarged.
As shown in the figure, the separation vortex Y2 has a radially inward inertial force immediately before the minute gap H1 between the first seal fin 12A and the tip shroud 51. Therefore, the steam S leaking downstream through the minute gap H1 is pressed down by the inertial force of the separation vortex Y2, so that the radial width is reduced as shown by the one-dot chain line in FIG. Thus, the separation vortex Y2 has an effect of reducing the leakage flow by compressing the steam S radially inward, that is, a contraction effect.

また、この縮流効果は、剥離渦Y2の慣性力が大きいほど、すなわち、剥離渦Y2の軸方向成分の流れが大きいほど、効果が大きくなる。ここで、剥離渦Y2を発生させる主渦Y1は、この流れ方向が段差面53Aに形成されている複数の溝71によって蒸気Sの相対流速Wよりも軸方向側に傾いている。この結果、剥離渦Y2の流れ方向も軸方向成分が強くなる。このため、剥離渦Y2による縮流効果は、段差面53Aに複数の溝71が形成されていない場合と比較して大きくなる。   In addition, this contraction effect becomes more effective as the inertial force of the separation vortex Y2 increases, that is, as the flow of the axial component of the separation vortex Y2 increases. Here, the main vortex Y1 that generates the separation vortex Y2 is inclined in the axial direction with respect to the relative flow velocity W of the steam S by the plurality of grooves 71 formed in the step surface 53A in the flow direction. As a result, the axial component of the flow direction of the separation vortex Y2 also becomes strong. For this reason, the contraction effect by the separation vortex Y2 is greater than that in the case where the plurality of grooves 71 are not formed on the step surface 53A.

さらに、各溝71は軸方向断面略三角形状に形成されており、その溝深さD1が1段目のステップ部52Aの上面152A近傍でゼロになるように設定されているので、段差面53Aとシールフィン12Aとの間に形成されるスペースSP1は、周方向全体に亘って一様に形成されている。このため、剥離渦Y2の形状を周方向全体に渡って一様に、かつ安定して形成することができる。   Further, each groove 71 is formed to have a substantially triangular cross section in the axial direction, and the groove depth D1 is set to be zero near the upper surface 152A of the first step portion 52A. The space SP1 formed between the seal fin 12A and the seal fin 12A is uniformly formed over the entire circumferential direction. For this reason, the shape of the peeling vortex Y2 can be formed uniformly and stably over the entire circumferential direction.

ここで、段差面53Aの端縁部55Aとシールフィン12Aとの間の距離Lは、
L/H1≒2・・・(1)
を満たすように設定されていることが望ましい。このように設定することで、剥離渦Y2のダウンフローにおける径方向内側に向く速度成分の最大位置が、シールフィン12Aの先端(内端縁)に一致しやすくなる。このような場合、ダウンフローが微小隙間H1の直前をより良好に通過するため、漏れ流れに対する縮流効果が最大になると考えられる。
Here, the distance L between the edge portion 55A of the step surface 53A and the seal fin 12A is:
L / H1≈2 (1)
It is desirable to set so as to satisfy. By setting in this way, the maximum position of the velocity component facing radially inward in the downflow of the separation vortex Y2 can easily coincide with the tip (inner edge) of the seal fin 12A. In such a case, since the downflow passes through the minute gap H1 more favorably, it is considered that the contraction effect on the leakage flow is maximized.

続いて、微小隙間H1を通過して蒸気Sは、第2のキャビティC2に流入し、2段目のステップ部52Bの段差面53Bに衝突し、上流側に戻るようにして例えば図2の紙面上にて反時計回りに回る主渦Y1を生じる。そして、二段目のステップ部52Bの端縁部55Bにおいて、主渦Y1から一部の流れが剥離されることにより、この主渦Y1と反対方向、本例では図3の紙面上にて時計回りに回るように、剥離渦Y2が生じる。この剥離渦Y2も、1段目のステップ部52Aに形成される剥離渦Y2と同様に、第2のシールフィン12Bとチップシュラウド51との間の微小隙間H2における蒸気Sの漏れ流れを低減させる、縮流効果を発揮する。   Subsequently, the vapor S passes through the minute gap H1 and flows into the second cavity C2, collides with the step surface 53B of the second step portion 52B, and returns to the upstream side, for example, as shown in FIG. This produces a main vortex Y1 that rotates counterclockwise above. Then, a part of the flow is separated from the main vortex Y1 at the end edge portion 55B of the second step portion 52B, so that the watch rotates in the direction opposite to the main vortex Y1, in this example on the paper surface of FIG. A peeling vortex Y2 is generated so as to turn around. The separation vortex Y2 also reduces the leakage flow of the steam S in the minute gap H2 between the second seal fin 12B and the tip shroud 51, similarly to the separation vortex Y2 formed in the first step portion 52A. Demonstrate the effect of contraction.

さらに、微小隙間H2を通過して蒸気Sは、第3のキャビティC3に流入し、3段目のステップ部52Cの段差面53Cに衝突し、上流側に戻るようにして例えば図3の紙面上にて反時計回りに回る主渦Y1を生じる。そして、3段目のステップ部52Cの端縁部55Cにおいて、主渦Y1から一部の流れが剥離されることにより、この主渦Y1と反対方向、本例では図3の紙面上にて時計回りに回るように、剥離渦Y2が生じる。この剥離渦Y2も、1段目のステップ部52Aに形成される剥離渦Y2と同様に、第3のシールフィン12Cとチップシュラウド51との間の微小隙間H3における蒸気Sの漏れ流れを低減させる、縮流効果を発揮する。   Further, the steam S passes through the minute gap H2 and flows into the third cavity C3, collides with the step surface 53C of the step portion 52C of the third step, and returns to the upstream side, for example, on the paper surface of FIG. Produces a main vortex Y1 that rotates counterclockwise. Then, a part of the flow is separated from the main vortex Y1 at the end edge portion 55C of the step portion 52C at the third stage, so that the watch rotates in the direction opposite to the main vortex Y1, in this example on the paper surface of FIG. A peeling vortex Y2 is generated so as to turn around. The separation vortex Y2 also reduces the leakage flow of the steam S in the minute gap H3 between the third seal fin 12C and the tip shroud 51, similarly to the separation vortex Y2 formed in the first step portion 52A. Demonstrate the effect of contraction.

(効果)
したがって、上述の第1実施形態によれば、チップシュラウド51のステップ部52に形成されている段差面53(53A〜53C)のうち、最上流側に位置する段差面53Aに複数の溝71を形成し、これら溝71によって周方向成分を含む方向に向かって流れる主渦Y1を軸方向に向かって案内することができ、主渦Y1の流れ方向における軸方向成分を大きく設定することができる。このため、剥離渦Y2の流れ方向における軸方向成分も大きく設定することができ、剥離渦Y2によるダウンフローを効率よく発生させることが可能になる。よって、簡素な構造で微小隙間H1を通る蒸気Sの漏れ流れを効率よく低減することができ、高性能な蒸気タービン1を提供することができる。
(effect)
Therefore, according to the first embodiment described above, among the step surfaces 53 (53A to 53C) formed in the step portion 52 of the chip shroud 51, the plurality of grooves 71 are formed on the step surface 53A located on the most upstream side. The main vortex Y1 that is formed and flows in the direction including the circumferential component can be guided in the axial direction by these grooves 71, and the axial component in the flow direction of the main vortex Y1 can be set large. For this reason, the axial component in the flow direction of the separation vortex Y2 can also be set large, and it is possible to efficiently generate a downflow due to the separation vortex Y2. Therefore, the leakage flow of the steam S passing through the minute gap H1 with a simple structure can be efficiently reduced, and the high-performance steam turbine 1 can be provided.

また、各溝71は、軸方向断面略三角形状に形成されており、その溝深さD1が1段目のステップ部52Aの上面152A近傍でゼロになるように設定されている。このため、剥離渦Y2の形状を周方向全体に渡って一様に、かつ安定して形成することができ、剥離渦Y2による蒸気Sの縮流効果をさらに大きくすることができる。
さらに、蒸気Sの周方向成分が、複数の溝71に衝突することによって回転力に変換され、軸体30をさらに効率よく回転させることが可能になる。
Each groove 71 is formed in a substantially triangular cross section in the axial direction, and the groove depth D1 is set to be zero near the upper surface 152A of the first step portion 52A. For this reason, the shape of the separation vortex Y2 can be formed uniformly and stably over the entire circumferential direction, and the effect of contraction of the steam S by the separation vortex Y2 can be further increased.
Furthermore, the circumferential component of the steam S is converted into a rotational force by colliding with the plurality of grooves 71, and the shaft body 30 can be rotated more efficiently.

(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を、図1、図4、図5を援用し、図6に基づいて説明する。なお、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
図6は、第2実施形態を説明するための説明図であって、図3(図2のA矢視図)に対応している。
(Second Embodiment)
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on FIG. 6, using FIG.1, FIG.4, FIG.5. The same aspects as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals (the same applies to the following embodiments).
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the second embodiment and corresponds to FIG. 3 (a view taken in the direction of arrow A in FIG. 2).

この第2実施形態において、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、動力を不図示の発電機等の機械に伝達する軸体(ロータ)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点、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、それぞれ仕切板外輪11に保持されている点、これら静翼40の径方向内側は、軸体30が挿通されたリング状のハブシュラウド41で連結されている点、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おり、その先端部は、周方向に延びたチップシュラウド51とされている点、環状静翼群と環状動翼群とは、一組一段とされている点、チップシュラウド51は、段差面53(53A〜53C)を有して仕切板外輪11側に突出する、ステップ部52(52A〜52C)を形成したものである点、仕切板外輪11には、チップシュラウド51に対応する部位に環状溝111が形成されており、この環状溝の底面111aに、3つのシールフィン12(12A〜12C)が、各ステップ部52(52A〜52C)に1:1で対応するように径方向に突設されている点等の基本的構成は、前述した第1実施形態と同様である(以下の実施形態についても同様)。   In the second embodiment, 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. A shaft body (rotor) 30 that transmits to a machine such as the generator shown in the figure, a stationary blade 40 held in the casing 10, a moving blade 50 provided on the shaft body 30, and the shaft body 30 can be rotated about its axis. The main part is the bearing part 60 that is supported by the rotor. The stator blades 40 are arranged radially so as to surround the shaft body 30 to form an annular stator blade group. The points that are held, the radially inner sides of these stationary blades 40 are connected by a ring-shaped hub shroud 41 through which the shaft body 30 is inserted, and the moving blades 50 are located downstream of each annular stationary blade group. A large number of radially arranged rings The blade group is configured, the tip of which is a tip shroud 51 extending in the circumferential direction, the annular stationary blade group and the annular moving blade group are one-stage, and the tip shroud 51 Is a step portion 52 (52A to 52C) which has a step surface 53 (53A to 53C) and protrudes toward the partition plate outer ring 11, and the partition plate outer ring 11 has a tip shroud 51 attached to it. An annular groove 111 is formed in a corresponding portion, and three seal fins 12 (12A to 12C) correspond to each step portion 52 (52A to 52C) 1: 1 on the bottom surface 111a of the annular groove. The basic configuration such as a point projecting in the radial direction is the same as that of the first embodiment described above (the same applies to the following embodiments).

ここで、第2実施形態と第1実施形態との相違点は、第2実施形態の1段目のステップ部52の段差面53Aに形成された複数の溝171の形状が第1実施形態の段差面53Aに形成されている溝71と異なる点にある。
より詳しくは、各溝171は、軸方向断面略三角形状に形成されており、溝深さが径方向外側に向かうに従って、漸次浅くなるように設定されている点では、前述の第1実施形態の溝71と同様であるが、各溝171が軸方向平面視で径方向に対して交差するように形成されている点が前述の第1実施形態の溝71と異なる。すなわち、各溝171は、径方向外側に向かうに従って、静翼40から流出した蒸気Sの周方向成分の方向とは反対側に向かって傾斜している。
Here, the difference between the second embodiment and the first embodiment is that the shape of the plurality of grooves 171 formed in the step surface 53A of the step part 52 of the first step of the second embodiment is different from that of the first embodiment. This is different from the groove 71 formed on the step surface 53A.
More specifically, each groove 171 is formed to have a substantially triangular cross section in the axial direction, and the first embodiment described above in that the groove depth is set so as to become gradually shallower toward the outer side in the radial direction. The grooves 71 are the same as the grooves 71 of the first embodiment except that the grooves 171 are formed so as to intersect the radial direction in plan view in the axial direction. That is, each groove 171 is inclined toward the side opposite to the direction of the circumferential component of the steam S flowing out from the stationary blade 40 as it goes radially outward.

各溝171の径方向に対する傾斜角度は、以下のように求める。
すなわち、静翼40から流出した蒸気Sの絶対流速Cz(図4参照)のうち、周方向成分をCθとし、チップシュラウド51の段差面53Aに衝突して主渦Y1を形成する蒸気S’の流速W(図5参照)において、流れ方向の周方向成分をWLθとし、動翼50の回転速度をV(図4参照)としたとき、各溝171の傾斜角度は、
θ=V+WLθ=0・・・(2)
を満たすように設定される。
The inclination angle with respect to the radial direction of each groove 171 is obtained as follows.
That is, of the absolute velocity Cz steam S flowing out from the stationary blade 40 (see FIG. 4), a circumferential component and C theta, steam S to form a Shuuzu Y1 collides with the step surface 53A of the tip shroud 51 ' in the flow rate W L (see FIG. 5), when the circumferential component of flow direction and W Erushita, the rotational speed of the blades 50 was set to V (see FIG. 4), the inclination angle of each groove 171,
C θ = V + W = 0 (2)
It is set to satisfy.

各溝171の傾斜角度を式(2)を満たすように設定することにより、前述の第1実施形態と同様の効果に加え、主渦Y1の流れ方向における軸方向成分をさらに確実に大きく設定することができる。このため、剥離渦Y2によるダウンフローをさらに効率よく発生させることが可能になり、さらに高性能な蒸気タービン1を提供することができる。   By setting the inclination angle of each groove 171 so as to satisfy the formula (2), in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the axial component in the flow direction of the main vortex Y1 is set to be more reliably set larger. be able to. For this reason, it becomes possible to generate the downflow due to the separation vortex Y2 more efficiently, and it is possible to provide the steam turbine 1 with higher performance.

なお、上述の第1実施形態では、チップシュラウド51の3つのステップ部52(52A〜52C)に形成されている段差面53(53A〜53C)のうち、最上流側に位置する段差面53Aに複数の溝71を形成した場合について説明した。さらに、第2実施形態では、段差面53Aに複数の溝171を形成した場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、2段目のステップ部52Bの段差面53Bや3段目のステップ部52Cの段差面53Cにも複数の溝71,171を形成してもよい。
In the first embodiment described above, among the step surfaces 53 (53A to 53C) formed on the three step portions 52 (52A to 52C) of the chip shroud 51, the step surface 53A located on the most upstream side is used. The case where the plurality of grooves 71 are formed has been described. Furthermore, in the second embodiment, the case where the plurality of grooves 171 are formed in the step surface 53A has been described.
However, the present invention is not limited to this, and a plurality of grooves 71 and 171 may also be formed on the step surface 53B of the second step portion 52B and the step surface 53C of the third step portion 52C.

(第3実施形態)
次に、この発明の第3実施形態を、図7、図8に基づいて説明する。
図7は、第3実施形態におけるチップシュラウドの上流側の概略構成図、図8は、図7のB矢視図である。
図7、図8に示すように、この第3実施形態と第1実施形態との相違点は、第1実施形態では1段目のステップ部52Aの段差面53Aに複数の溝71が形成されているのに対し、第3実施形態では1段目のステップ部52Aの段差面253Aに複数の羽根271が周方向に沿って並列配置されている点にある。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the upstream side of the chip shroud in the third embodiment, and FIG. 8 is a view as seen from the direction of arrow B in FIG.
As shown in FIGS. 7 and 8, the difference between the third embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, a plurality of grooves 71 are formed on the step surface 53A of the first step portion 52A. On the other hand, in the third embodiment, a plurality of blades 271 are arranged in parallel along the circumferential direction on the step surface 253A of the first step portion 52A.

羽根271は、軸方向平面視で径方向に沿うように、かつ軸方向上流側に向かって突出するように設けられている。また、羽根271は、この周方向断面の形状が径方向内側から径方向外側に向かうにしたがって漸次薄肉となるように形成され、かつ静翼40から流出した蒸気Sの周方向成分の方向とは反対側に向かって徐々に傾斜するように形成されている。羽根271の径方向内側端には、弧状面271aが形成されており、ここを通過する蒸気Sにかかる静圧が低くなるようになっている。   The blade | wing 271 is provided so that it may protrude toward an axial direction upstream side so that a radial direction may be followed by an axial plan view. Further, the blade 271 is formed such that the shape of the circumferential cross section gradually becomes thinner from the radially inner side to the radially outer side, and the direction of the circumferential component of the steam S flowing out from the stationary blade 40 is It is formed so as to be gradually inclined toward the opposite side. An arcuate surface 271a is formed at the radially inner end of the blade 271 so that the static pressure applied to the steam S passing therethrough is reduced.

さらに、羽根271は、軸方向断面略三角形状に形成されており、羽根高さT1が径方向外側に向かうに従って、漸次低くなるように設定されている。そして、羽根271は、この羽根高さT1が1段目のステップ部52Aの上面152A近傍でゼロになるように設定されている。すなわち、1段目のステップ部52Aの段差面253Aは、径方向外側に向かうに従って、徐々に軸方向上流側に向かうように傾斜している。   Further, the blades 271 are formed in a substantially triangular shape in the axial direction cross section, and are set so as to gradually decrease as the blade height T1 goes outward in the radial direction. The blade 271 is set such that the blade height T1 becomes zero in the vicinity of the upper surface 152A of the stepped portion 52A of the first stage. That is, the step surface 253A of the first step portion 52A is gradually inclined toward the upstream side in the axial direction toward the radially outer side.

したがって、上述の第3実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、蒸気タービン1の仕様に応じて段差面53Aに溝71を形成するか、段差面253Aに羽根271を設けるか選択することが可能になり、チップシュラウド51のバリエーションを拡げることができる。   Therefore, according to the above-described third embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment can be obtained. Further, it is possible to select whether the groove 71 is formed on the step surface 53A or the blade 271 is provided on the step surface 253A according to the specifications of the steam turbine 1, and the variations of the chip shroud 51 can be expanded.

なお、上述の第3実施形態では、チップシュラウド51の3つのステップ部52(52A〜52C)に形成されている段差面53(53A〜53C)のうち、最上流側に位置する段差面53Aに、複数の羽根271が周方向に沿って並列配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、2段目のステップ部52Bの段差面53Bや3段目のステップ部52Cの段差面53Cにも複数の羽根271を形成してもよい。   In the third embodiment described above, among the step surfaces 53 (53A to 53C) formed on the three step portions 52 (52A to 52C) of the chip shroud 51, the step surface 53A located on the most upstream side is used. The case where the plurality of blades 271 are arranged in parallel along the circumferential direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of blades 271 may be formed also on the step surface 53B of the second step portion 52B and the step surface 53C of the third step portion 52C.

(第4実施形態)
次に、この発明の第4実施形態を、図9に基づいて説明する。
図9は、第4実施形態におけるチップシュラウド周縁を示す概略構成図である。
図9に示すように、この第4実施形態と第1実施形態との相違点は、1段目のステップ部52の段差面53Aに形成された複数の溝371の形状にある。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing the periphery of the tip shroud in the fourth embodiment.
As shown in FIG. 9, the difference between the fourth embodiment and the first embodiment is the shape of a plurality of grooves 371 formed in the step surface 53A of the step portion 52 at the first step.

より詳しくは、各溝371の溝深さD2は、径方向外側に向かうに従って漸次浅くなるように設定され、この溝深さD2が1段目のステップ部52Aの上面152A近傍でゼロになるように設定されている点は、前述の第1実施形態の溝71と同様であるが、各溝371は軸方向断面が略三角形状になっていない。
すなわち、各溝371には、径方向外側に向かうに従って溝深さD2が浅くなるように第1弧状部371aが形成されている。さらに、各溝371の第1弧状部371aの先端には、上流側に向かって膨出するように第2弧状部371bが形成されている。
More specifically, the groove depth D2 of each groove 371 is set so as to become gradually shallower toward the outer side in the radial direction, and this groove depth D2 becomes zero near the upper surface 152A of the first step portion 52A. However, each groove 371 does not have a substantially triangular cross section in the axial direction.
That is, in each groove 371, the first arc-shaped portion 371a is formed so that the groove depth D2 becomes shallower toward the radially outer side. Further, a second arc-shaped portion 371b is formed at the tip of the first arc-shaped portion 371a of each groove 371 so as to bulge toward the upstream side.

このように、各溝371を形成することにより、各溝371の径方向外側における接線方向は、ほぼ段差面53Aの面方向と一致する。このため、チップシュラウド51の段差面53Aに衝突して主渦Y1を形成する蒸気S’は、端縁部55Aでの速度ベクトルがほぼ径方向に向き、剥離渦Y2の慣性力が大きくなる。
したがって、上述の第4実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様の効果に加え、剥離渦Y2によるダウンフローを大きくすることができる。このため、微小隙間H1を通る蒸気Sの漏れ流れをさらに効率よく低減することができ、さらに高性能な蒸気タービン1を提供することができる。
Thus, by forming each groove | channel 371, the tangent direction in the radial direction outer side of each groove | channel 371 substantially corresponds with the surface direction of the level | step difference surface 53A. For this reason, in the steam S ′ that collides with the stepped surface 53A of the chip shroud 51 to form the main vortex Y1, the velocity vector at the end edge portion 55A is directed substantially in the radial direction, and the inertial force of the separation vortex Y2 increases.
Therefore, according to the above-described fourth embodiment, in addition to the same effects as those of the above-described first embodiment, it is possible to increase the downflow due to the separation vortex Y2. For this reason, the leakage flow of the steam S passing through the minute gap H1 can be reduced more efficiently, and the steam turbine 1 with higher performance can be provided.

なお、上述の第4実施形態では、チップシュラウド51の3つのステップ部52(52A〜52C)に形成されている段差面53(53A〜53C)のうち、最上流側に位置する段差面53Aに複数の溝371を形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、2段目のステップ部52Bの段差面53Bや3段目のステップ部52Cの段差面53Cにも複数の溝371を形成してもよい。   In the above-described fourth embodiment, among the step surfaces 53 (53A to 53C) formed on the three step portions 52 (52A to 52C) of the chip shroud 51, the step surface 53A located on the most upstream side is used. The case where the plurality of grooves 371 are formed has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of grooves 371 may also be formed on the step surface 53B of the second step portion 52B and the step surface 53C of the third step portion 52C.

(第5実施形態)
次に、この発明の第5実施形態を、図10、図11に基づいて説明する。
図10は、第5実施形態におけるチップシュラウドの上流側の概略構成図、図11は、図10のC矢視図である。
図10、図11に示すように、この第5実施形態と第1実施形態との相違点は、第1実施形態のチップシュラウド51には、段差面53Aに複数の溝71が形成されているのに対し、第5実施形態では、チップシュラウド51に溝71が形成されておらず、3つのキャビティC(C1〜C3)のうち、最上流側に位置する第1のキャビティC1に、ターニングベーン471が設けられている点にある。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the upstream side of the chip shroud in the fifth embodiment, and FIG. 11 is a view taken in the direction of arrow C in FIG.
As shown in FIGS. 10 and 11, the difference between the fifth embodiment and the first embodiment is that the chip shroud 51 of the first embodiment has a plurality of grooves 71 on the step surface 53A. On the other hand, in the fifth embodiment, the groove 71 is not formed in the chip shroud 51, and the turning vane is provided in the first cavity C1 located on the most upstream side among the three cavities C (C1 to C3). 471 is provided.

ターニングベーン471は、複数の案内板472が周方向に沿って並列配置されたものである。各案内板472は、第1のキャビティC1の底面111a側に軸方向に長く形成されている。より具体的には、第1のシールフィン12Aから主渦Y1の流れ方向における周方向成分の方向とは反対側に向かって斜めに上流側に向かって延出するように形成されている(図11参照)。そして、各案内板472は、環状溝111の上流側の内側面111bまで延出しており、この内側面111bと、環状溝111の底面111aと、第1のシールフィン12Aとに接合されている。   The turning vane 471 includes a plurality of guide plates 472 arranged in parallel along the circumferential direction. Each guide plate 472 is formed long in the axial direction on the bottom surface 111a side of the first cavity C1. More specifically, it is formed so as to extend obliquely toward the upstream side from the first seal fin 12A toward the side opposite to the direction of the circumferential component in the flow direction of the main vortex Y1 (FIG. 11). Each guide plate 472 extends to the upstream inner surface 111b of the annular groove 111, and is joined to the inner surface 111b, the bottom surface 111a of the annular groove 111, and the first seal fin 12A. .

このような構成のもと、周方向に隣接する各案内板472間が、主渦Y1が流通する流路473に設定される。流路473は、主渦Y1をこの周方向成分を相殺するように案内することになる。このため、ターニングベーン471を設けない場合と比較して主渦Y1の軸方向成分が大きくなり、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することが可能になる。   Under such a configuration, a space between the guide plates 472 adjacent in the circumferential direction is set as a flow path 473 through which the main vortex Y1 flows. The flow path 473 guides the main vortex Y1 so as to cancel out this circumferential component. For this reason, compared with the case where the turning vane 471 is not provided, the axial component of the main vortex Y1 becomes large, and the same effect as in the first embodiment described above can be achieved.

なお、上述の第5実施形態では、ターニングベーン471を構成する複数の案内板472が第1のキャビティC1の底面111a側に軸方向に長く形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各案内板472における環状溝111の上流側の内側面111b側に、径方向内側に向かって舌片部474を延出形成し(図10における2点鎖線参照)、各案内板472を周方向平面視で略L字状に形成してもよい。
この場合、ターニングベーン471やチップシュラウド51等の熱伸び等を考慮し、舌片部474と動翼50とが接触しないように舌片部474を形成する。
In the above-described fifth embodiment, the case has been described in which the plurality of guide plates 472 constituting the turning vane 471 are formed long in the axial direction on the bottom surface 111a side of the first cavity C1. However, the present invention is not limited to this, and a tongue piece 474 is formed to extend radially inward on the inner surface 111b side on the upstream side of the annular groove 111 in each guide plate 472 (two-dot chain line in FIG. 10). Reference), each guide plate 472 may be formed in a substantially L shape in plan view in the circumferential direction.
In this case, the tongue piece 474 is formed so that the tongue piece 474 and the moving blade 50 do not come into contact with each other in consideration of thermal expansion of the turning vane 471 and the tip shroud 51.

また、上述の第5実施形態では、3つのキャビティC(C1〜C3)のうち、最上流側に位置する第1のキャビティC1に、ターニングベーン471を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、第2のキャビティC2や第3のキャビティC3にもターニングベーン471を設けてもよい。   In the fifth embodiment described above, the case where the turning vane 471 is provided in the first cavity C1 located on the most upstream side among the three cavities C (C1 to C3) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the turning vanes 471 may be provided also in the second cavity C2 and the third cavity C3.

(第6実施形態)
次に、この発明の第6実施形態を、図12、図13に基づいて説明する。
図12は、第6実施形態におけるチップシュラウドの上流側の概略構成図、図13は、図12のD矢視図である。
図12、図13に示すように、この第6実施形態と第1実施形態との相違点は、第1実施形態のチップシュラウド51には、段差面53Aに複数の溝71が形成されているのに対し、第6実施形態では、チップシュラウド51に代わって環状溝111の上流側の内側面111bに複数の羽根571が設けられている点にある。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the upstream side of the chip shroud in the sixth embodiment, and FIG. 13 is a view taken in the direction of arrow D in FIG.
As shown in FIGS. 12 and 13, the difference between the sixth embodiment and the first embodiment is that the chip shroud 51 of the first embodiment has a plurality of grooves 71 in the step surface 53A. On the other hand, in the sixth embodiment, a plurality of blades 571 are provided on the inner side surface 111 b on the upstream side of the annular groove 111 instead of the tip shroud 51.

羽根571は、軸方向平面視で径方向に沿うように、かつ軸方向下流側に向かって突出するように設けられている。また、羽根571は、径方向外側に向かうにしたがって段差面53Aに衝突して上流側に戻る主渦Y1の周方向成分の方向とは反対側に向かって徐々に傾斜するように形成されている。
さらに、羽根571は、軸方向断面略三角形状に形成されており、羽根高さT2が径方向外側に向かうに従って漸次低くなるように設定されており、最外側で羽根高さT2がゼロになるように形成されている。すなわち、環状溝111の上流側の内側面111bは、羽根571に対応する部位が径方向外側に向かうに従って徐々に下流側に向かうように形成している。
The blades 571 are provided so as to extend along the radial direction in a plan view in the axial direction and to protrude toward the downstream side in the axial direction. Further, the blades 571 are formed so as to gradually incline toward the side opposite to the direction of the circumferential component of the main vortex Y1 that collides with the stepped surface 53A and returns to the upstream side as it goes radially outward. .
Further, the blade 571 is formed in a substantially triangular shape in the axial cross section, and is set so that the blade height T2 gradually decreases toward the radially outer side, and the blade height T2 becomes zero at the outermost side. It is formed as follows. That is, the inner surface 111b on the upstream side of the annular groove 111 is formed so that the portion corresponding to the blade 571 gradually goes downstream as it goes radially outward.

このように形成した場合であっても、羽根571によって、周方向成分を含む方向に向かって流れる主渦Y1を軸方向に向かって案内することができるので、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、上述の第6実施形態では、環状溝111の上流側の内側面111bに複数の羽根571が設けられている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、羽根571に代わって複数の溝を形成してもよい。この場合、複数の溝を、軸方向断面略三角形状となるように形成することが望ましい。
Even in such a case, the main vortex Y1 flowing in the direction including the circumferential component can be guided in the axial direction by the blades 571. Therefore, the same as in the first embodiment described above. There is an effect.
In the sixth embodiment described above, the case where the plurality of blades 571 are provided on the inner surface 111b on the upstream side of the annular groove 111 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of grooves may be formed instead of the blades 571. In this case, it is desirable to form the plurality of grooves so as to have a substantially triangular cross section in the axial direction.

また、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、ケーシング10に設けられた仕切板外輪11を構造体とした。しかしながら、これに限られるものではなく、仕切板外輪11を設けずに、ケーシング10自体を直接本発明の構造体として、構成してもよい。すなわち、この構造体は、動翼50を囲繞するとともに、流体が動翼間を通過するように流路を規定するものであれば、どのような部材であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the partition plate outer ring 11 provided in the casing 10 is the structure. However, the present invention is not limited to this, and the casing 10 itself may be directly configured as the structure of the present invention without providing the partition plate outer ring 11. That is, this structure may be any member as long as it surrounds the moving blade 50 and defines a flow path so that fluid passes between the moving blades.

さらに、上述の実施形態では、チップシュラウド51にステップ部52を複数設け、これによってキャビティCも複数形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ステップ部52やこれに対応するキャビティCの数については任意であり、一つであっても、三つ、あるいは四つ以上であってもよい。
そして、シールフィン12とステップ部52とは必ずしも1:1で対応させる必要はなく、これらの数については任意に設計することができる。
また、上述の実施形態では、最終段の動翼50や静翼40に本発明を適用したが、他の段の動翼50や静翼40に本発明を適用してもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which a plurality of step portions 52 are provided in the chip shroud 51 and a plurality of cavities C are thereby formed. However, the present invention is not limited to this, and the number of step portions 52 and the number of cavities C corresponding thereto is arbitrary, and may be one, three, or four or more.
The seal fin 12 and the step part 52 do not necessarily have to correspond to each other at 1: 1, and these numbers can be arbitrarily designed.
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the moving blade 50 and the stationary blade 40 in the final stage. However, the present invention may be applied to the moving blade 50 and the stationary blade 40 in other stages.

さらに、上述の実施形態や変形例では、本発明に係る「ブレード」を動翼50とし、その先端部となるチップシュラウド51にステップ部52(52A〜52C)を形成するとともに、本発明に係る「構造体」を仕切板外輪11とし、ここにシールフィン12(12A〜12C)を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、本発明に係る「ブレード」を静翼40とし、その先端部にステップ部52を形成するとともに、本発明に係る「構造体」を軸体(ロータ)30として、ここにシールフィン12を設ける構成としてもよい。この場合もステップ部52に、上述の実施形態を採用することができる。   Furthermore, in the above-described embodiments and modifications, the “blade” according to the present invention is used as the moving blade 50, and the step portion 52 (52 </ b> A to 52 </ b> C) is formed in the tip shroud 51 as the tip portion, and the present invention is also related. The case where the “structure” is the partition plate outer ring 11 and the seal fins 12 (12A to 12C) are provided here has been described. However, the present invention is not limited to this, and the “blade” according to the present invention is used as the stationary blade 40, the step portion 52 is formed at the tip thereof, and the “structure” according to the present invention is the shaft body (rotor) 30. As an alternative, the seal fins 12 may be provided here. Also in this case, the above-described embodiment can be adopted for the step unit 52.

また、上述の実施形態では、本発明を復水式の蒸気タービンに適用したが、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もできる。
さらに、上述の実施形態では、本発明を蒸気タービン1に適用したが、ガスタービンにも本発明を適用することができ、さらには、回転翼のある全てのもの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. It can also be applied.
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the steam turbine 1, but the present invention can also be applied to a gas turbine, and furthermore, the present invention can be applied to all the rotor blades. it can.

1 蒸気タービン(タービン)
10 ケーシング
11 仕切板外輪(構造体)
12(12A〜12C) シールフィン
30 軸体(構造体)
40 静翼(ブレード)
41 ハブシュラウド
50 動翼(ブレード)
51 チップシュラウド
52(52A〜52C) ステップ部
53(53A〜53C) 段差面
71,171,371 溝
111 環状溝
111b 内側面
271,571 羽根
471 ターニングベーン
472 案内板
D1,D2 溝深さ
H,H1〜H3 微小隙間
K 隙間
T1,T2 羽根高さ
Y1 主渦
Y2 剥離渦
1 Steam turbine (turbine)
10 Casing 11 Partition outer ring (structure)
12 (12A-12C) Seal fin 30 Shaft body (structure)
40 Static blade (blade)
41 Hub Shroud 50 Blade (Blade)
51 Chip shroud 52 (52A to 52C) Step portion 53 (53A to 53C) Stepped surface 71, 171, 371 Groove 111 Annular groove 111b Inner side 271, 571 Blade 471 Turning vane 472 Guide plate D1, D2 Groove depth H, H1 ~ H3 Minute gap K Gap T1, T2 Blade height Y1 Main vortex Y2 Separation vortex

Claims (5)

ブレードと、
前記ブレードの先端部側に隙間を介して設けられると共に、前記ブレードに対して相対回転する構造体とを備えたタービンにおいて、
前記ブレードの前記先端部には、上流側に面する少なくとも1つの段差面を有して前記構造体側に突出するステップ部が設けられ、
前記構造体には、前記ステップ部に向かって延出し、このステップ部との間に微小隙間を形成するシールフィンが設けられ、
前記シールフィンの上流側には、周方向成分を含む方向に向かって流れる主渦を軸方向に向かって案内する主渦案内手段が設けられていることを特徴とするタービン。
The blade,
In a turbine provided with a structure that is provided on the tip side of the blade via a gap and that rotates relative to the blade,
The tip portion of the blade is provided with a step portion having at least one step surface facing the upstream side and projecting to the structure side,
The structure body is provided with seal fins extending toward the step portion and forming a minute gap between the step portion,
A turbine having a main vortex guide means for guiding a main vortex flowing in a direction including a circumferential component in an axial direction on an upstream side of the seal fin.
前記主渦案内手段は、前記段差面のうちの少なくとも最上流側に位置する段差面に設けられ、周方向に沿って並列配置された複数の溝、および複数の羽根の何れか一方であって、
前記複数の溝、および前記複数の羽根は、径方向に沿うように形成され、
前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さは、径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように設定されており、
かつ、径方向最外側において、前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さがゼロとなるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載のタービン。
The main vortex guide means is any one of a plurality of grooves and a plurality of blades provided on a step surface located at least on the most upstream side of the step surfaces and arranged in parallel along the circumferential direction. ,
The plurality of grooves and the plurality of blades are formed along the radial direction,
The groove depths of the plurality of grooves and the blade heights of the plurality of blades are set to gradually decrease toward the radially outer side,
The turbine according to claim 1, wherein a groove depth of the plurality of grooves and a blade height of the plurality of blades are set to be zero at a radially outermost side.
前記主渦案内手段は、前記隙間の少なくとも最上流側に周方向に沿って並列配置された複数の案内板であることを特徴とする請求項1に記載のタービン。   The turbine according to claim 1, wherein the main vortex guide means is a plurality of guide plates arranged in parallel along the circumferential direction at least on the most upstream side of the gap. 前記構造体には、前記ブレードの前記先端部に対応する位置に、前記隙間を確保する環状溝が形成されており、
前記主渦案内手段は、前記環状溝の上流側の内側面に設けられ、周方向に沿って並列配置された複数の溝、および複数の羽根の何れか一方であって、
前記複数の溝、および前記複数の羽根は、径方向に沿うように形成され、
前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さは、径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように設定されており、
かつ、径方向最外側において、前記複数の溝の溝深さ、および前記複数の羽根の羽根高さがゼロとなるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載のタービン。
In the structure, an annular groove that secures the gap is formed at a position corresponding to the tip of the blade,
The main vortex guide means is provided on the upstream inner surface of the annular groove, and is one of a plurality of grooves arranged in parallel along the circumferential direction, and a plurality of blades,
The plurality of grooves and the plurality of blades are formed along the radial direction,
The groove depths of the plurality of grooves and the blade heights of the plurality of blades are set to gradually decrease toward the radially outer side,
The turbine according to claim 1, wherein a groove depth of the plurality of grooves and a blade height of the plurality of blades are set to be zero at a radially outermost side.
前記複数の溝、および前記複数の羽根は、径方向外側に向かうに従って前記主渦の周方向成分の方向とは反対側に傾斜していることを特徴とする請求項2または請求項4に記載のタービン。   5. The plurality of grooves and the plurality of blades are inclined to a side opposite to a direction of a circumferential component of the main vortex as going outward in the radial direction. Turbine.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014066134A (en) * 2012-08-23 2014-04-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Rotary machine
WO2014115706A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-31 三菱重工業株式会社 Seal mechanism and rotating machine provided with seal mechanism
CN104736906A (en) * 2012-10-18 2015-06-24 三菱日立电力系统株式会社 Rotating machine
JP2016138483A (en) * 2015-01-27 2016-08-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Turbine
JP2017155626A (en) * 2016-02-29 2017-09-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Seal structure and turbomachine
JP2018105297A (en) * 2016-12-26 2018-07-05 富士電機株式会社 Turbine
WO2018230411A1 (en) * 2017-06-12 2018-12-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Axial flow rotating machine
KR20200104788A (en) 2019-02-27 2020-09-04 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Axial flow turbine
JP2021080880A (en) * 2019-11-19 2021-05-27 三菱重工業株式会社 Steam turbine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146201A (en) * 1979-05-04 1980-11-14 Hitachi Ltd Moving blade for turbine
JPS6123804A (en) * 1984-07-10 1986-02-01 Hitachi Ltd Turbine stage structure
JPH10311205A (en) * 1997-05-14 1998-11-24 Toshiba Corp Axial flow turbine
JPH11148308A (en) * 1997-09-19 1999-06-02 Asea Brown Boveri Ag Shroud band for axial-flow turbine
JP2008184974A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Toshiba Corp Seal device for fluid machine and steam turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146201A (en) * 1979-05-04 1980-11-14 Hitachi Ltd Moving blade for turbine
JPS6123804A (en) * 1984-07-10 1986-02-01 Hitachi Ltd Turbine stage structure
US4662820A (en) * 1984-07-10 1987-05-05 Hitachi, Ltd. Turbine stage structure
JPH10311205A (en) * 1997-05-14 1998-11-24 Toshiba Corp Axial flow turbine
JPH11148308A (en) * 1997-09-19 1999-06-02 Asea Brown Boveri Ag Shroud band for axial-flow turbine
JP2008184974A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Toshiba Corp Seal device for fluid machine and steam turbine

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014066134A (en) * 2012-08-23 2014-04-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Rotary machine
US9879786B2 (en) 2012-08-23 2018-01-30 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Rotary machine
CN104736906A (en) * 2012-10-18 2015-06-24 三菱日立电力系统株式会社 Rotating machine
EP2894377A4 (en) * 2012-10-18 2015-11-18 Mitsubishi Hitachi Power Sys Rotating machine
US9896952B2 (en) 2012-10-18 2018-02-20 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Rotating machine
WO2014115706A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-31 三菱重工業株式会社 Seal mechanism and rotating machine provided with seal mechanism
US10316680B2 (en) 2015-01-27 2019-06-11 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Turbine
JP2016138483A (en) * 2015-01-27 2016-08-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Turbine
WO2016121259A1 (en) * 2015-01-27 2016-08-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Turbine
CN107208493A (en) * 2015-01-27 2017-09-26 三菱日立电力系统株式会社 Turbine
CN107208493B (en) * 2015-01-27 2019-06-28 三菱日立电力系统株式会社 Turbine
JP2017155626A (en) * 2016-02-29 2017-09-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Seal structure and turbomachine
JP2018105297A (en) * 2016-12-26 2018-07-05 富士電機株式会社 Turbine
WO2018230411A1 (en) * 2017-06-12 2018-12-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Axial flow rotating machine
CN110662885A (en) * 2017-06-12 2020-01-07 三菱日立电力系统株式会社 Axial flow rotary machine
KR20200002988A (en) * 2017-06-12 2020-01-08 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Axial flow rolling machine
JPWO2018230411A1 (en) * 2017-06-12 2020-03-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Axial rotating machine
KR102262221B1 (en) 2017-06-12 2021-06-09 미츠비시 파워 가부시키가이샤 axial rotation machine
CN110662885B (en) * 2017-06-12 2022-04-01 三菱动力株式会社 Axial flow rotary machine
KR20200104788A (en) 2019-02-27 2020-09-04 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Axial flow turbine
US11168576B2 (en) 2019-02-27 2021-11-09 Mitsubishi Power, Ltd. Axial flow turbine
DE102019220257B4 (en) 2019-02-27 2024-04-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. AXIAL TURBINE WITH A COVER PLATE PROVIDED ON THE ROTOR BLADES WITH A SEALING ARRANGEMENT
JP2021080880A (en) * 2019-11-19 2021-05-27 三菱重工業株式会社 Steam turbine
JP7370226B2 (en) 2019-11-19 2023-10-27 三菱重工業株式会社 steam turbine

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