JP5618879B2 - Axial exhaust turbine - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、軸流排気タービンに関する。   Embodiments of the present invention relate to an axial exhaust turbine.

火力発電所などで用いられる蒸気タービンの熱効率の向上は、エネルギ資源の有効利用や、二酸化炭素(CO)排出量の削減につながる重要な課題となっている。 Improving the thermal efficiency of steam turbines used in thermal power plants and the like is an important issue that leads to effective use of energy resources and reduction of carbon dioxide (CO 2 ) emissions.

蒸気タービンの熱効率の向上は、与えられたエネルギを有効に機械仕事に変換することで達成することができ、そのためには様々な内部損失を低減することが必要である。   An improvement in the thermal efficiency of a steam turbine can be achieved by effectively converting the given energy into mechanical work, which requires reducing various internal losses.

蒸気タービンの内部損失には、翼の形状に起因するプロファイル損失、蒸気の二次流れ損失、蒸気の漏洩損失、蒸気の湿り損失などに基づくタービン翼列損失、蒸気弁やクロスオーバ管に代表される翼列以外の通路における通路部損失、タービン排気室によるタービン排気損失などがある。   The internal loss of a steam turbine is typified by a turbine blade row loss based on profile loss due to blade shape, steam secondary flow loss, steam leakage loss, steam wetting loss, steam valves, and crossover pipes. There are passage portion loss in passages other than the blade row, turbine exhaust loss due to the turbine exhaust chamber, and the like.

これら損失の中で、タービン排気損失は、全内部損失の10〜20%を占める大きな損失である。タービン排気損失は、最終段出口から復水器入口までの間で発生する損失であり、リービング損失、フード損失、ターンナップ損失などにさらに分類される。このうち、フード損失は、排気室内を通過する蒸気による圧力損失であり、蒸気の軸流速度、すなわち排気室を通過する体積流量に依存する。そのため、フード損失は、ディフューザを含めた排気室の形式、形状、サイズに依存する。   Among these losses, the turbine exhaust loss is a large loss that accounts for 10 to 20% of the total internal loss. The turbine exhaust loss is a loss that occurs between the final stage outlet and the condenser inlet, and is further classified into a leaving loss, a hood loss, a turn-up loss, and the like. Among these, the hood loss is a pressure loss due to the steam passing through the exhaust chamber, and depends on the axial flow velocity of the steam, that is, the volume flow rate passing through the exhaust chamber. Therefore, the hood loss depends on the type, shape, and size of the exhaust chamber including the diffuser.

一般に、圧力損失は、蒸気の流速の二乗に比例して大きくなるため、許容される範囲で排気室のサイズを大きくして蒸気の流速を低減することが効果的である。しかしながら、排気室のサイズを大きくする際、製造コストや建屋の配置スペースなどからの制約を受ける。フード損失を低減させるために排気室のサイズを大きくする際にも、このような制約を受ける。そのため、限られた排気室のサイズで、圧力損失の小さい形状とすることが重要となる。   In general, the pressure loss increases in proportion to the square of the steam flow velocity. Therefore, it is effective to reduce the steam flow velocity by increasing the size of the exhaust chamber within an allowable range. However, when the size of the exhaust chamber is increased, there are restrictions from the manufacturing cost and the layout space of the building. Such restrictions are also imposed when the size of the exhaust chamber is increased in order to reduce the hood loss. Therefore, it is important to have a shape with a small pressure loss with a limited exhaust chamber size.

復水器が蒸気タービンと同じ高さに配置される場合に使用される軸流排気タービンの低圧排気室では、最終のタービン段落の動翼を通過した蒸気は、内管および外管を有する環状の拡大流路であるディフューザで流速が減じられ、静圧を回復しながら、排気室から排気され、復水器に導かれる。   In the low-pressure exhaust chamber of an axial exhaust turbine used when the condenser is placed at the same height as the steam turbine, the steam that has passed through the rotor blades of the final turbine stage is an annulus having an inner pipe and an outer pipe. The flow velocity is reduced by the diffuser, which is an enlarged flow path of, and exhausted from the exhaust chamber while recovering the static pressure and led to the condenser.

排気室における圧力損失を低減するためには、ディフューザにおいて、蒸気の速度を十分に減じて静圧を回復する必要がある。そのためには、ディフューザの面積比(ディフューザ出口における流路断面積/最終のタービン段落出口における流路断面積)を極力大きくする必要がある。しかしながら、ディフューザにおける流路を急拡大流路とすると、蒸気の流れが剥離し、有効な静圧回復が妨げられる。そのため、ディフューザの拡大率や流路形状には、最適な条件が存在する。   In order to reduce the pressure loss in the exhaust chamber, it is necessary to sufficiently reduce the steam speed and restore the static pressure in the diffuser. For this purpose, it is necessary to increase the area ratio of the diffuser (the cross-sectional area at the diffuser outlet / the cross-sectional area at the final turbine stage outlet) as much as possible. However, if the flow path in the diffuser is a sudden expansion flow path, the flow of steam is separated, and effective static pressure recovery is prevented. Therefore, there are optimum conditions for the expansion ratio of the diffuser and the channel shape.

一般に、低圧排気室の内部の圧力は、運転状態において大気圧以下となる。そのため、大気圧との圧力差による流路構成部材の変形を防止するためや、軸流型排気室においてはタービンロータや軸受を保持するために、排気室の内部や外部にパイプやリブなどの内部構造物が設置されている。これらの内部構造物は、蒸気の流路中にも設置されるため、圧力損失を生ずる。そのため、内部構造物による圧力損失を低減するための検討がなされている。   Generally, the pressure inside the low-pressure exhaust chamber is equal to or lower than atmospheric pressure in the operating state. Therefore, in order to prevent the deformation of the flow path component due to the pressure difference from the atmospheric pressure, and to hold the turbine rotor and bearings in the axial exhaust chamber, pipes and ribs are installed inside and outside the exhaust chamber. Internal structures are installed. Since these internal structures are also installed in the steam flow path, pressure loss occurs. Therefore, studies have been made to reduce pressure loss due to internal structures.

特開2005−290985号公報JP-A-2005-290985

上記した内部構造物は、タービンロータ軸方向に垂直な鉛直方向や水平方向などに、対称または非対称に配置される。すなわち、タービンロータ軸方向に垂直な半径方向に、対称または非対称に配置される。排気室の流路断面では、内部構造物が密または疎に配置される領域が存在することもある。そのため、同じタービンロータ軸方向位置における流路断面において、蒸気の速度差、すなわち速度分布が生じる。これにより、流れ場に乱れを生じ、排気室において十分に圧力回復を行うことができない。   The internal structure described above is arranged symmetrically or asymmetrically in a vertical direction or a horizontal direction perpendicular to the turbine rotor axial direction. That is, they are arranged symmetrically or asymmetrically in the radial direction perpendicular to the turbine rotor axial direction. In the cross section of the flow path of the exhaust chamber, there may be a region where the internal structures are densely or sparsely arranged. Therefore, a steam speed difference, that is, a speed distribution occurs in the flow path cross section at the same position in the axial direction of the turbine rotor. As a result, the flow field is disturbed, and sufficient pressure recovery cannot be performed in the exhaust chamber.

本発明が解決しようとする課題は、排気室おける圧力損失を低減することができる軸流排気タービンを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an axial exhaust turbine capable of reducing pressure loss in an exhaust chamber.

実施形態の軸流排気タービンは、タービンロータの周囲にタービンロータ軸方向に配置される内壁部と、この内壁部の外周に配置される外壁部との間に、下流方向に流路断面積が徐々に増加するように形成された、作動流体をタービンロータ軸方向に排気する排気流路を有する排気室を備える。前記排気室内の前記作動流体が通過する前記排気流路には、内部構造物が存在する。そして、この軸流排気タービンでは、前記内部構造物が存在する部分から下流側において、前記外壁部の内径が、上半側と下半側とで異なる。 In the axial exhaust turbine of the embodiment, the flow path cross-sectional area is downstream between the inner wall portion arranged in the turbine rotor axial direction around the turbine rotor and the outer wall portion arranged on the outer periphery of the inner wall portion. An exhaust chamber having an exhaust passage configured to exhaust the working fluid in the axial direction of the turbine rotor is formed so as to gradually increase. An internal structure exists in the exhaust flow path through which the working fluid in the exhaust chamber passes. In this axial exhaust turbine, the inner diameter of the outer wall portion is different between the upper half side and the lower half side on the downstream side from the portion where the internal structure exists.

本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンの鉛直方向の子午断面を示す図である。It is a figure showing the meridional section of the perpendicular direction of the axial flow exhaust turbine of a 1st embodiment concerning the present invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室の鉛直方向の子午断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the meridional section of the vertical direction of the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンを示した図2のA−A断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the AA cross section of FIG. 2 which showed the axial-flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室を上方から見たときの平面図である。It is a top view when the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of the first embodiment according to the present invention is viewed from above. 内部構造物53により遮られる部分を除く上半側排気流路の流路断面積A1と、内部構造物53により遮られる部分を除く下半側排気流路の流路断面積A2との流路断面積差(A1−A2)を、流路断面積A1で除した値((A1−A2)/A1)と、性能低下率との関係を示す図である。The flow path cross-sectional area A1 of the upper half-side exhaust flow passage excluding the portion blocked by the internal structure 53 and the flow passage cross-sectional area A2 of the lower half-side exhaust flow flow passage excluding the portion blocked by the internal structure 53 It is a figure which shows the relationship between the value ((A1-A2) / A1) which divided the cross-sectional area difference (A1-A2) by flow-path cross-sectional area A1, and a performance fall rate. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室の所定の流路断面において、内部構造物が均等配置された一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example by which the internal structure was equally arrange | positioned in the predetermined flow-path cross section of the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室の所定の流路断面において、内部構造物が不均等配置された一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example in which the internal structure was unevenly arrange | positioned in the predetermined flow-path cross section of the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける他の構成の排気室の鉛直方向の子午断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the meridional section of the orthogonal | vertical direction of the exhaust chamber of the other structure in the axial flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける異なる排気室の形状を示した、図2のA−A断面に相当する断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section equivalent to the AA cross section of FIG. 2 which showed the shape of the different exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービンにおける異なる排気室の形状を示した、図2のA−A断面に相当する断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section equivalent to the AA cross section of FIG. 2 which showed the shape of the different exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室の水平方向の子午断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the meridional section of the horizontal direction of the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施の形態の軸流排気タービンが示された図11のB−B断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the BB cross section of FIG. 11 by which the axial-flow exhaust turbine of 2nd Embodiment which concerns on this invention was shown. 本発明に係る第3の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室の鉛直方向の子午断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the meridional section of the orthogonal | vertical direction of the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3の実施の形態の軸流排気タービンが示された図13のC−C断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the CC cross section of FIG. 13 by which the axial-flow exhaust turbine of 3rd Embodiment concerning this invention was shown. 本発明に係る第4の実施の形態の軸流排気タービンにおける排気室の水平方向の子午断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the meridional section of the horizontal direction of the exhaust chamber in the axial flow exhaust turbine of 4th Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第4の実施の形態の軸流排気タービンが示された図15のD−D断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the DD cross section of FIG. 15 by which the axial-flow exhaust turbine of 4th Embodiment which concerns on this invention was shown.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10の鉛直方向の子午断面を示す図である。なお、ここでは、軸流排気タービン10として、蒸気タービンを例示して説明する。また、以下において、同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a meridional section in a vertical direction of an axial exhaust turbine 10 according to a first embodiment of the present invention. Here, a steam turbine will be described as an example of the axial exhaust turbine 10. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified.

図1に示すように、軸流排気タービン10は、ケーシング20を備え、このケーシング20内には、動翼21が植設されたタービンロータ22が貫設されている。動翼21を周方向に複数植設されることで動翼翼列を構成し、この動翼翼列をタービンロータ軸方向に複数段備えている。タービンロータ22は、図示しないロータ軸受によって回転可能に支持されている。   As shown in FIG. 1, the axial exhaust turbine 10 includes a casing 20, and a turbine rotor 22 in which a moving blade 21 is implanted is provided in the casing 20. A plurality of rotor blades 21 are implanted in the circumferential direction to constitute a rotor blade cascade, and the rotor blade cascade is provided in a plurality of stages in the turbine rotor axial direction. The turbine rotor 22 is rotatably supported by a rotor bearing (not shown).

ケーシング20の内周には、タービンロータ軸方向に動翼21と交互になるように、ダイヤフラム23a、23bに支持されたノズル24が配設されている。ノズル24を周方向に複数植設されることでノズル翼列を構成し、ノズル翼列と直下流側に位置する動翼翼列とで一つのタービン段落を構成する。   A nozzle 24 supported by diaphragms 23a and 23b is disposed on the inner periphery of the casing 20 so as to alternate with the moving blades 21 in the turbine rotor axial direction. A plurality of nozzles 24 are implanted in the circumferential direction to form a nozzle blade row, and the nozzle blade row and the moving blade blade row located on the downstream side constitute one turbine stage.

タービンロータ22とケーシング20との間には、作動流体である蒸気の外部への漏洩を防止するために、グランドシール部25が設けられている。   A ground seal portion 25 is provided between the turbine rotor 22 and the casing 20 in order to prevent leakage of steam, which is a working fluid, to the outside.

軸流排気タービン10には、内部に蒸気を導入するための蒸気入口管26がケーシング20を貫通して設けられている。   In the axial exhaust turbine 10, a steam inlet pipe 26 for introducing steam into the inside is provided through the casing 20.

最終のタービン段落の下流側には、タービン段落において膨張仕事をした蒸気を排気するための排気室30が設けられている。この排気室30は、タービンロータ22の周囲にタービンロータ軸方向に配置される内壁部31と、この内壁部31の外周に配置される外壁部32との間に、下流方向に流路断面積が徐々に増加するように形成された、作動流体をタービンロータ軸方向に排気する排気流路33を備えている。この排気流路33は、いわゆるディフューザである。また、排気流路33は、断面が環状に形成されている。排気流路33の出口34は、図1に示すように、中央に内壁部31などがなく、外壁部32で覆われた、断面が円形の排気流路となる。   On the downstream side of the final turbine stage, there is provided an exhaust chamber 30 for exhausting steam that has expanded in the turbine stage. The exhaust chamber 30 has a flow passage cross-sectional area in the downstream direction between an inner wall portion 31 disposed in the turbine rotor axial direction around the turbine rotor 22 and an outer wall portion 32 disposed on the outer periphery of the inner wall portion 31. The exhaust passage 33 is formed to exhaust the working fluid in the axial direction of the turbine rotor. The exhaust passage 33 is a so-called diffuser. Further, the exhaust passage 33 is formed in an annular cross section. As shown in FIG. 1, the outlet 34 of the exhaust passage 33 is an exhaust passage having a circular cross section that is covered with the outer wall portion 32 without the inner wall portion 31 or the like at the center.

また、排気室30を構成する内壁部31および外壁部32は、上下に2つ割り構造で構成されている。ここでは、上方側を上半側と、下方側を下半側という。   Moreover, the inner wall part 31 and the outer wall part 32 which comprise the exhaust chamber 30 are comprised by the vertically divided structure. Here, the upper side is referred to as the upper half side, and the lower side is referred to as the lower half side.

なお、図示しないが、排気流路33の出口34には、例えば、軸流排気タービン10と同じ高さに配置された復水器(図示しない)が備えられる。また、図示しないが、内壁部31内には、タービンロータ22を回転可能に支持するロータ軸受、ロータ軸受を収納する軸受台、軸受台の周囲に設けられた軸受台カバーが設けられている。また、内壁部31内には、軸受台の内部に充満している空気やオイルミストの排気流路33側の漏出を防止するためにグランドラシール部(図示しない)が設けられている。   Although not shown, the outlet 34 of the exhaust passage 33 is provided with a condenser (not shown) arranged at the same height as the axial exhaust turbine 10, for example. Although not shown, a rotor bearing that rotatably supports the turbine rotor 22, a bearing base that houses the rotor bearing, and a bearing base cover that is provided around the bearing base are provided in the inner wall portion 31. In addition, a ground seal part (not shown) is provided in the inner wall part 31 in order to prevent leakage of air and oil mist filled in the bearing stand on the exhaust flow path 33 side.

排気流路33には、図1に示すように、例えば、グランドラシール部(図示しない)に蒸気を供給するための配管50、上記した軸受台(図示しない)の内部空間を大気側に開放するための均圧管51、内壁部31などを支持する支持部材52などからなる内部構造物53が存在する。   As shown in FIG. 1, for example, a pipe 50 for supplying steam to a ground seal part (not shown) and an internal space of the above-described bearing stand (not shown) are opened to the atmosphere side in the exhaust passage 33. There is an internal structure 53 including a pressure equalizing tube 51 for supporting the inner wall 31 and a support member 52 for supporting the inner wall portion 31 and the like.

ここで、軸流排気タービン10の動作について説明する。   Here, the operation of the axial exhaust turbine 10 will be described.

蒸気入口管26を経て軸流排気タービン10内に流入した蒸気は、各タービン段落のノズル24、動翼21を備える蒸気流路を膨張仕事をしながら通過し、タービンロータ22を回転させる。膨張仕事をした蒸気は、流速が減じられ、静圧を回復しながら、排気室30の排気流路33を通過し、復水器(図示しない)に導かれる。   The steam flowing into the axial exhaust turbine 10 through the steam inlet pipe 26 passes through the steam flow path including the nozzle 24 and the moving blade 21 of each turbine stage while performing expansion work, and rotates the turbine rotor 22. The steam that has expanded is reduced in flow velocity, passes through the exhaust passage 33 of the exhaust chamber 30 while recovering the static pressure, and is guided to a condenser (not shown).

次に、排気室30の構成について詳しく説明する。   Next, the configuration of the exhaust chamber 30 will be described in detail.

図2は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30の鉛直方向の子午断面を模式的に示す図である。図3は、図2のA−A断面を模式的に示す図である。なお、図2および図3では、一部の構成を省略して断面を示している。図4は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30を上方から見たときの平面図である。なお、図4では、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおける内壁のタービンロータ軸方向の形状を明確に示すため、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおける内壁の輪郭線のみを示している。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a meridional section in the vertical direction of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram schematically showing an AA cross section of FIG. 2. In FIGS. 2 and 3, a cross section is shown with a part of the configuration omitted. FIG. 4 is a plan view of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 according to the first embodiment of the present invention as viewed from above. In FIG. 4, in order to clearly show the shape of the inner wall of the upper half side outer wall part 32a and the lower half side outer wall part 32b in the turbine rotor axial direction, the inner wall of the upper half side outer wall part 32a and the lower half side outer wall part 32b is shown. Only the outline is shown.

図2および図3に示すように、内部構造物53は、排気室30の下半側の排気流路33に存在している。また、図3に示すように、内部構造物53が存在する、排気流路33におけるタービンロータ軸方向に垂直な断面において、この断面における、タービンロータの中心軸と交差する鉛直方向の中心線Lを対称軸として、左半側と右半側とに対称に内部構造物53が備えられている。ここで、左半側とは、上記断面において中心線Lよりも左側を示し、右半側とは、上記断面において中心線Lよりも右側を示す。   As shown in FIGS. 2 and 3, the internal structure 53 exists in the exhaust flow path 33 on the lower half side of the exhaust chamber 30. Further, as shown in FIG. 3, in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction in the exhaust flow path 33 where the internal structure 53 exists, the vertical center line L intersecting the central axis of the turbine rotor in this cross section. The internal structure 53 is provided symmetrically on the left half side and the right half side with respect to the axis of symmetry. Here, the left half side indicates the left side of the center line L in the cross section, and the right half side indicates the right side of the center line L in the cross section.

なお、ここでは、上半側の排気流路33に内部構造物53が存在しない一例を示しているが、例えば、上半側の排気流路33に内部構造物53が存在する場合もある。また、内部構造物53により遮られる流路断面積は、一般的に、上半側よりも下半側の方が大きいが、下半側よりも上半側の方が大きい構成としてもよい。ここで、上半側の排気流路33を、上半側排気流路33aといい、下半側の排気流路33を下半側排気流路33bという。   Here, an example in which the internal structure 53 does not exist in the upper half exhaust flow path 33 is shown. However, for example, the internal structure 53 may exist in the upper half exhaust flow path 33. In addition, the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is generally larger on the lower half side than on the upper half side, but may be configured such that the upper half side is larger than the lower half side. Here, the upper half side exhaust flow path 33 is referred to as an upper half side exhaust flow path 33a, and the lower half side exhaust flow path 33 is referred to as a lower half side exhaust flow path 33b.

上記したように、排気室30を構成する内壁部31および外壁部32は、上半側と下半側とに、上下に2つ割り構造で構成されている。ここで、上半側の内壁部31を上半側内壁部31a、下半側の内壁部31を下半側内壁部31bといい、上半側の外壁部32を上半側外壁部32a、下半側の外壁部32を下半側外壁部32bという。なお、上半側内壁部31aと下半側内壁部31b、上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとは、それぞれ例えばフランジ部(図示しない)を介してボルト締結などで固定される。   As described above, the inner wall portion 31 and the outer wall portion 32 constituting the exhaust chamber 30 are configured in a vertically split structure on the upper half side and the lower half side. Here, the inner wall portion 31 on the upper half side is referred to as the upper half side inner wall portion 31a, the inner wall portion 31 on the lower half side is referred to as the lower half side inner wall portion 31b, and the outer wall portion 32 on the upper half side is referred to as the upper half side outer wall portion 32a. The outer wall portion 32 on the lower half side is referred to as a lower half side outer wall portion 32b. The upper half side inner wall portion 31a and the lower half side inner wall portion 31b, and the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b are fixed by, for example, bolt fastening via a flange portion (not shown). .

ここでは、図3に示すように、上半側内壁部31aおよび下半側内壁部31bは、タービンロータ軸方向に垂直な断面における形状がそれぞれ半円形状になるように構成された一例を示している。なお、半円の中心は、タービンロータの中心軸上にある。   Here, as shown in FIG. 3, the upper half side inner wall portion 31a and the lower half side inner wall portion 31b show an example in which the shapes in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction are each semicircular. ing. The center of the semicircle is on the central axis of the turbine rotor.

上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bは、上記したように、タービンロータ軸方向に垂直な断面における形状が半円形状であるが、内部構造物53が存在する部分から下流側において、図2に示すように、上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとの形状が異なるように構成されている。   As described above, the upper half-side outer wall portion 32a and the lower half-side outer wall portion 32b have a semicircular shape in a cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction, but on the downstream side from the portion where the internal structure 53 exists. As shown in FIG. 2, the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b are configured to have different shapes.

具体的には、内部構造物53が存在する部分から下流側において、下半側外壁部32bの内径が上半側外壁部32aの内径よりも大きく構成されている。換言すると、タービンロータ軸方向位置を同じとする、タービンロータ軸方向に垂直な断面において、下半側外壁部32bの半円の半径が、上半側外壁部32aの半円の半径よりも大きく構成されている。なお、半円の中心は、タービンロータの中心軸上にある。   Specifically, the inner diameter of the lower half side outer wall portion 32b is configured to be larger than the inner diameter of the upper half side outer wall portion 32a on the downstream side from the portion where the internal structure 53 exists. In other words, the radius of the semicircle of the lower half side outer wall portion 32b is larger than the radius of the semicircle of the upper half side outer wall portion 32a in the cross section perpendicular to the turbine rotor axis direction, where the turbine rotor axial direction position is the same. It is configured. The center of the semicircle is on the central axis of the turbine rotor.

また、図4に示すように、排気流路33の出口34において上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおける内壁の輪郭線が一致しており、排気流路33の出口34では、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bの内径は等しくなるように構成されている。そのため、前述したように、排気流路33の出口34における流路断面の形状は円形となる。   As shown in FIG. 4, the contour lines of the inner walls of the upper half-side outer wall portion 32a and the lower half-side outer wall portion 32b coincide with each other at the outlet 34 of the exhaust passage 33, and at the outlet 34 of the exhaust passage 33, The inner diameters of the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b are configured to be equal. Therefore, as described above, the cross-sectional shape of the flow path at the outlet 34 of the exhaust flow path 33 is circular.

ここで、タービンロータ軸方向の、各上半側外壁部32aの流路断面および各下半側排気流路33bの流路断面に対しては、予め設計値として、内部構造物53により遮られる部分を除く設計流路断面積が設定されている。   Here, the flow path cross section of each upper half side outer wall portion 32a and the flow path cross section of each lower half side exhaust flow path 33b in the turbine rotor axial direction are blocked by the internal structure 53 in advance as design values. The design channel cross-sectional area excluding the part is set.

例えば、図3に示したように、下半側排気流路33bに内部構造物53が存在する場合には、下半側外壁部32bの半円の半径を大きくする際、設計流路断面積を維持できるように半径が設定される。また、例えば、上半側排気流路33aおよび下半側排気流路33bに内部構造物53が存在する場合には、下半側外壁部32bおよび下半側外壁部32bは、設計流路断面積を維持できるように半径が設定される。なお、タービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、内部構造物53により遮られる流路断面積を除く、上半側排気流路33aの流路断面積と下半側排気流路33bの流路断面積差は、所定の範囲内となることが好ましい。   For example, as shown in FIG. 3, when the internal structure 53 is present in the lower half side exhaust flow path 33b, when the radius of the semicircle of the lower half side outer wall portion 32b is increased, the design flow path sectional area is increased. The radius is set so that can be maintained. Further, for example, when the internal structure 53 exists in the upper half side exhaust flow path 33a and the lower half side exhaust flow path 33b, the lower half side outer wall part 32b and the lower half side outer wall part 32b The radius is set so that the area can be maintained. In addition, in the cross-section of the flow path having the same position in the axial direction of the turbine rotor, the cross-sectional area of the upper half side exhaust flow path 33a and the lower half side exhaust flow path 33b excluding the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 The flow path cross-sectional area difference is preferably within a predetermined range.

次に、この流路断面積差の所定の範囲などについて説明する。   Next, a predetermined range of the flow path cross-sectional area difference will be described.

内部構造物53が存在し、外壁部の形状が上半側と下半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合には、内部構造物53により遮られる部分を除く上半側排気流路33aの流路断面積A1と、内部構造物53により遮られる部分を除く下半側排気流路33bの流路断面積A2との流路断面積差(A1−A2)を、内部構造物53により遮られる部分を除く上半側排気流路33aの流路断面積A1で除した値((A1−A2)/A1)を0.1以下とすることが好ましい。また、((A1−A2)/A1)の値を0.05以下とすることがさらに好ましい。   (1) Flow blocked by the internal structure 53 in the cross-section of the flow path in which the internal structure 53 exists and the shape of the outer wall portion is the same in the turbine rotor axial direction of the portions where the upper half side and the lower half side are different. When the road cross-sectional area is larger on the lower half side than on the upper half side, the cross-sectional area A1 of the upper half-side exhaust flow path 33a excluding the portion blocked by the internal structure 53 and the internal structure 53 The difference in channel cross-sectional area (A1-A2) from the channel cross-sectional area A2 of the lower half-side exhaust channel 33b excluding the portion to be blocked is equal to that of the upper half-side exhaust channel 33a excluding the portion blocked by the internal structure 53. The value ((A1-A2) / A1) divided by the channel cross-sectional area A1 is preferably 0.1 or less. The value of ((A1-A2) / A1) is more preferably 0.05 or less.

また、内部構造物53が存在し、外壁部の形状が上半側と下半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合には、内部構造物53により遮られる部分を除く下半側排気流路33bの流路断面積A2と、内部構造物53により遮られる部分を除く上半側排気流路33aの流路断面積A1との流路断面積差(A2−A1)を、内部構造物53により遮られる部分を除く下半側排気流路33bの流路断面積A2で除した値((A2−A1)/A2)を0.1以下とすることが好ましい。また、((A2−A1)/A2)の値を0.05以下とすることがさらに好ましい。   Further, in the cross section of the flow path where the internal structure 53 is present and the positions of the outer wall portions in the upper half side and the lower half side are the same in the turbine rotor axial position, (2) If the flow path cross-sectional area is larger in the upper half side than in the lower half side, the flow path cross-sectional area A2 of the lower half side exhaust flow path 33b excluding the portion blocked by the internal structure 53, and the internal structure The lower half side exhaust flow path excluding the portion blocked by the internal structure 53 is represented by the difference in flow path cross-sectional area (A2-A1) from the flow passage cross sectional area A1 of the upper half side exhaust flow path 33a excluding the portion blocked by 53. It is preferable that the value ((A2-A1) / A2) divided by the channel cross-sectional area A2 of 33b be 0.1 or less. The value of ((A2-A1) / A2) is more preferably 0.05 or less.

なお、第1の実施の形態では、上半側排気流路33aに内部構造物53が存在しない一例を示しているため、上記した(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合に相当する。なお、前述したように、上半側の排気流路33に内部構造物53が存在し、内部構造物53により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい構成とすることもでき、この場合には、上記した(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合に相当する。   In the first embodiment, an example in which the internal structure 53 does not exist in the upper half side exhaust flow path 33a is shown. Therefore, (1) the cross-sectional area of the flow path blocked by the internal structure 53 described above is high. This corresponds to the case where the lower half is larger than the half. As described above, the internal structure 53 exists in the exhaust channel 33 on the upper half side, and the cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is larger on the upper half side than on the lower half side. In this case, (2) the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is equivalent to the case where the upper half side is larger than the lower half side.

上記したように、((A1−A2)/A1)や((A2−A1)/A2)の値が0.1以下となるように、上半側排気流路33aおよび下半側排気流路33bを設計することが好ましく、この好ましい理由について、((A1−A2)/A1)の値を0.1以下とすることが好ましい理由を例示して説明する。   As described above, the upper half side exhaust flow path 33a and the lower half side exhaust flow path are set so that the value of ((A1-A2) / A1) and ((A2-A1) / A2) is 0.1 or less. It is preferable to design 33b, and the reason why this is preferable will be described by exemplifying the reason why the value of ((A1-A2) / A1) is preferably 0.1 or less.

図5は、内部構造物53により遮られる部分を除く上半側排気流路33aの流路断面積A1と、内部構造物53により遮られる部分を除く下半側排気流路33bの流路断面積A2との流路断面積差(A1−A2)を、流路断面積A1で除した値((A1−A2)/A1)と、性能低下率との関係を示す図である。図6は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30の所定の流路断面において、内部構造物53が均等配置された一例を模式的に示す図である。図7は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30の所定の流路断面において、内部構造物53が不均等配置された一例を模式的に示す図である。   FIG. 5 shows the flow cross-sectional area A1 of the upper half side exhaust flow path 33a excluding the portion blocked by the internal structure 53, and the flow break of the lower half side exhaust flow path 33b excluding the portion blocked by the internal structure 53. It is a figure which shows the relationship between the value ((A1-A2) / A1) which divided | segmented the flow-path cross-sectional area difference (A1-A2) with area A2 by flow-path cross-sectional area A1, and a performance fall rate. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example in which the internal structures 53 are evenly arranged in a predetermined flow path cross section of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 according to the first embodiment of the present invention. . FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example in which the internal structures 53 are unevenly arranged in a predetermined flow path cross section of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 according to the first embodiment of the present invention. is there.

この関係は、CFD(Computational Fluid Dynamics)による数値解析により得られたものである。また、この関係は、所定の内部構造物53を想定し、この所定の内部構造物53を所定の流路断面において、周方向に様々に配置構成したときの結果をまとめたものである。   This relationship is obtained by numerical analysis by CFD (Computational Fluid Dynamics). In addition, this relationship is a summary of the results obtained when the predetermined internal structure 53 is assumed and the predetermined internal structure 53 is variously arranged and configured in the circumferential direction in a predetermined flow path cross section.

性能低下率は、次の式(1)により定義される。   The performance reduction rate is defined by the following equation (1).

性能低下率(%)=(基準静圧回復係数−内部構造物不均等配置時の静圧回復係数)/基準静圧回復係数×100 …式(1)   Performance degradation rate (%) = (Standard static pressure recovery coefficient−Static pressure recovery coefficient when the internal structure is unevenly arranged) / Reference static pressure recovery coefficient × 100 Equation (1)

ここで、基準静圧回復係数は、図6に示すように、内部構造物53を周方向に均等配置した場合の静圧回復係数である。内部構造物不均等配置時の静圧回復係数は、図7に示すように、内部構造物53を周方向に不均等に配置した場合の静圧回復係数である。   Here, the reference static pressure recovery coefficient is a static pressure recovery coefficient when the internal structures 53 are evenly arranged in the circumferential direction, as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the static pressure recovery coefficient when the internal structures are unevenly arranged is a static pressure recovery coefficient when the internal structures 53 are unevenly arranged in the circumferential direction.

図5に示すように、((A1−A2)/A1)の値の増加に伴って、性能低下率は上昇している。性能低下率を5.5%以下になるように構成することが好ましく、そのためには、((A1−A2)/A1)の値が0.1以下となるように構成するとよい。また、性能低下率を1.4%以下になるように構成することがさらに好ましく、そのためには、((A1−A2)/A1)の値を0.05以下となるように構成するとよい。   As shown in FIG. 5, with the increase in the value of ((A1-A2) / A1), the performance deterioration rate increases. It is preferable to configure the performance reduction rate to be 5.5% or less, and for that purpose, it is preferable to configure so that the value of ((A1-A2) / A1) is 0.1 or less. Further, it is more preferable to configure the performance reduction rate to be 1.4% or less, and for that purpose, it is preferable to configure the value of ((A1-A2) / A1) to be 0.05 or less.

なお、((A2−A1)/A2)の値についても、0.1以下とすることが好ましく、0.05以下とすることがさらに好ましい。   Note that the value of ((A2-A1) / A2) is also preferably 0.1 or less, and more preferably 0.05 or less.

このように、第1の実施の形態の軸流排気タービン10では、排気室30を構成する上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとにおけるタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を、内部構造物53が存在する部分から下流側において異なるように構成することができる。これによって、排気室30おける圧力損失を低減することができる。   As described above, in the axial exhaust turbine 10 of the first embodiment, the upper half-side outer wall portion 32a and the lower half-side outer wall portion 32b constituting the exhaust chamber 30 have shapes in a cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction. Further, it can be configured to be different on the downstream side from the portion where the internal structure 53 exists. Thereby, the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

また、第1の実施の形態の軸流排気タービン10では、(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合には、((A1−A2)/A1)の値を0.1以下に構成することで、流路断面積A1と、流路断面積A2との流路断面積差(A1−A2)を小さく構成することができる。また、(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合には、((A2−A1)/A2)の値を0.1以下に構成することで、流路断面積A2と、流路断面積A1との流路断面積差(A2−A1)を小さく構成することができる。   In the axial exhaust turbine 10 of the first embodiment, (1) when the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is larger on the lower half side than on the upper half side, ((A1 By configuring the value of -A2) / A1) to be 0.1 or less, it is possible to configure the flow path cross-sectional area difference (A1-A2) between the flow path cross-sectional area A1 and the flow path cross-sectional area A2. . Further, (2) when the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure 53 is larger on the upper half side than on the lower half side, the value of ((A2-A1) / A2) is set to 0.1 or less. By comprising, the flow-path cross-sectional area difference (A2-A1) of flow-path cross-sectional area A2 and flow-path cross-sectional area A1 can be comprised small.

そのため、排気流路33において内部構造物53により遮られる部分を有する場合でも、十分に静圧を回復することができる。また、上半側排気流路33aまたは下半側排気流路33bのいずれかが、内部構造物53により遮られる部分が多くなる場合においても、十分に静圧を回復することができる。これによって、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   Therefore, even when the exhaust passage 33 has a portion blocked by the internal structure 53, the static pressure can be sufficiently recovered. Further, even when either the upper half side exhaust flow path 33a or the lower half side exhaust flow path 33b is blocked by the internal structure 53, the static pressure can be sufficiently recovered. Thereby, the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

なお、内部構造物53が存在し始める位置(内部構造物53が存在する最上流側の位置)における、下半側外壁部32bの形状は、図2に示すような、下半側外壁部32bの内径が上半側外壁部32aの内径よりも急に大きくなるような構成に限られない。   In addition, the shape of the lower half side outer wall part 32b in the position where the internal structure 53 starts to exist (position on the most upstream side where the internal structure 53 exists) is as shown in FIG. The inner diameter is not limited to a configuration in which the inner diameter is suddenly larger than the inner diameter of the upper half side outer wall portion 32a.

図8は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10における他の構成の排気室30の鉛直方向の子午断面を模式的に示す図である。図8に示すように、内部構造物53が存在する部分から下流側において、下半側外壁部32bの内径が上半側外壁部32aの内径よりも徐々に大きくなるような構成としてもよい。この構成においても、上記した場合と同様の作用効果が得られ、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a meridional section in the vertical direction of the exhaust chamber 30 of another configuration in the axial exhaust turbine 10 of the first embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 8, it is good also as a structure that the internal diameter of the lower half side outer wall part 32b becomes larger gradually than the internal diameter of the upper half side outer wall part 32a in the downstream from the part in which the internal structure 53 exists. Even in this configuration, the same effects as those described above can be obtained, and the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

また、上記した実施の形態では、上記した((A1−A2)/A1)や((A2−A1)/A2)の値を0.1以下に構成するために、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bのタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状をそれぞれ半円形状とした一例を示したが、この構成に限られるものではない。   In the above-described embodiment, the upper half side outer wall portion 32a and the ((A1-A2) / A1) and ((A2-A1) / A2) values are set to 0.1 or less. Although an example in which the shape of the lower half side outer wall portion 32b in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction is a semicircular shape has been shown, it is not limited to this configuration.

図9および図10は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流排気タービン10における異なる排気室30の形状を示した、図2のA−A断面に相当する断面を模式的に示す図である。なお、図9および図10では、一部の構成を省略して断面を示している。   9 and 10 schematically show a cross section corresponding to the AA cross section of FIG. 2, showing the shape of the different exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 of the first embodiment according to the present invention. FIG. In FIGS. 9 and 10, a cross section is shown with a part of the configuration omitted.

図9に示すように、例えば、上半側外壁部32aのタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を楕円形としてもよい。このように構成することで、上半側外壁部32aの断面形状を楕円形として設計流路断面積を維持しつつ、上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとの結合部において、段差なく内周面を形成することができる。   As shown in FIG. 9, for example, the shape of the upper half side outer wall portion 32 a in a cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction may be an ellipse. By configuring in this way, while maintaining the design channel cross-sectional area as an elliptical cross-sectional shape of the upper half side outer wall portion 32a, in the joint portion of the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b, The inner peripheral surface can be formed without a step.

図10に示すように、例えば、上半側外壁部32aのタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を半円形状とし、下半側外壁部32bのタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を異なる半径を有する2種以上の円弧で構成してもよい。このように構成することで、下半側外壁部32bの設計流路断面積を維持しつつ、上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとの結合部において、段差なく内周面を形成することができる。   As shown in FIG. 10, for example, the shape of the upper half side outer wall portion 32a in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction is a semicircular shape, and the shape of the lower half side outer wall portion 32b in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction is You may comprise by 2 or more types of circular arcs which have a different radius. By configuring in this way, the inner peripheral surface of the coupling portion between the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b can be maintained without a step while maintaining the design flow path cross-sectional area of the lower half side outer wall portion 32b. Can be formed.

このように排気室30を構成した場合においても、上記した場合と同様の作用効果が得られ、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   Even in the case where the exhaust chamber 30 is configured in this way, the same operational effects as those described above can be obtained, and the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の軸流排気タービン10は、排気室30の構成以外は、第1の実施の形態の軸流排気タービン10の構成と同じであるため、ここでは、排気室30の構成について主に説明する。
(Second Embodiment)
Since the axial exhaust turbine 10 of the second embodiment is the same as the configuration of the axial exhaust turbine 10 of the first embodiment except for the configuration of the exhaust chamber 30, the configuration of the exhaust chamber 30 is here. Is mainly described.

図11は、本発明に係る第2の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30の水平方向の子午断面を模式的に示す図である。図12は、図11のB−B断面を模式的に示す図である。なお、図11および図12では、一部の構成を省略して断面を示している。   FIG. 11 is a diagram schematically showing a meridional section in the horizontal direction of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram schematically showing a BB cross section of FIG. 11. Note that in FIGS. 11 and 12, a part of the configuration is omitted and a cross section is shown.

図11および図12に示すように、内部構造物53は、排気室30の上半側排気流路33aおよび下半側排気流路33bに存在している。また、図12に示すように、内部構造物53が存在する、排気流路33におけるタービンロータ軸方向に垂直な断面において、鉛直方向の中心線Lと垂直に交わり、タービンロータの中心軸と交差する水平方向の中心線Mを対称軸として、上半側と下半側とに対称に内部構造物53が備えられている。   As shown in FIGS. 11 and 12, the internal structure 53 exists in the upper half side exhaust flow path 33 a and the lower half side exhaust flow path 33 b of the exhaust chamber 30. Further, as shown in FIG. 12, in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction in the exhaust flow path 33 where the internal structure 53 exists, it intersects perpendicularly with the vertical center line L and intersects with the turbine rotor central axis. An internal structure 53 is provided symmetrically on the upper half side and the lower half side with the horizontal center line M as the axis of symmetry.

なお、ここでは、中心線Lに沿って内部構造物53を有し、さらに右半側(図12の中心線Lよりも右側)に内部構造物53が存在しない一例を示しているが、中心線Lに沿って設けられた内部構造物53よりも右半側の排気流路に内部構造物53が存在する場合もある。ここで、図12において、排気流路33のうち、中心線Lよりも左側の排気流路33を左半側排気流路33cといい、中心線Lよりも右側の排気流路33を右半側排気流路33dという。   Here, an example in which the internal structure 53 is provided along the center line L and the internal structure 53 does not exist on the right half side (right side of the center line L in FIG. 12) is shown. There may be a case where the internal structure 53 exists in the exhaust passage on the right half side of the internal structure 53 provided along the line L. Here, in FIG. 12, the exhaust flow path 33 on the left side of the center line L among the exhaust flow paths 33 is referred to as a left half side exhaust flow path 33c, and the exhaust flow path 33 on the right side of the center line L is referred to as the right half. This is referred to as a side exhaust passage 33d.

前述したように、排気室30は、上下に2つ割り構造で構成され、上半側内壁部31aと下半側内壁部31b、上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとは、それぞれ例えばフランジ部(図示しない)を介してボルト締結などで固定される。上半側外壁部32aと下半側外壁部32bとが固定されることで、上記したように、中心線Lよりも左側に左半側排気流路33cが、中心線Lよりも右側に右半側排気流路33dが形成される。   As described above, the exhaust chamber 30 has a vertically split structure, and the upper half side inner wall portion 31a and the lower half side inner wall portion 31b, and the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b are: Each is fixed by, for example, bolt fastening through a flange portion (not shown). By fixing the upper half side outer wall part 32a and the lower half side outer wall part 32b, the left half side exhaust flow path 33c is located on the left side of the center line L and the right side of the center line L is located on the right side as described above. A half-side exhaust passage 33d is formed.

ここでは、図12に示すように、上半側内壁部31aおよび下半側内壁部31bは、タービンロータ軸方向に垂直な断面における形状が、異なる半径を有する2つの円弧で構成され、それぞれの左半側と右半側における形状が異なる一例を示している。なお、半円の中心は、タービンロータの中心軸上にある。   Here, as shown in FIG. 12, the upper half side inner wall portion 31a and the lower half side inner wall portion 31b are configured by two circular arcs having different radii in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction. An example in which the shapes on the left half side and the right half side are different is shown. The center of the semicircle is on the central axis of the turbine rotor.

上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおいて、上記したように、左半側と右半側の、タービンロータ軸方向に垂直な断面における形状は半円形状であるが、内部構造物53が存在する部分から下流側において、図11に示すように、左半側と右半側の形状が異なるように構成されている。   In the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b, as described above, the shapes of the left half side and the right half side in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction are semicircular. As shown in FIG. 11, the left half side and the right half side are configured to have different shapes on the downstream side from the portion where 53 is present.

具体的には、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおいて、内部構造物53が存在する部分から下流側で、左半側の内径が右半側の内径よりも大きく構成されている。換言すると、タービンロータ軸方向位置を同じとする、タービンロータ軸方向に垂直な断面において、左半側の半円の半径が、右半側の半円の半径よりも大きく構成されている。なお、半円の中心は、タービンロータの中心軸上にある。   Specifically, in the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b, the inner diameter of the left half side is configured to be larger than the inner diameter of the right half side downstream from the portion where the internal structure 53 exists. Yes. In other words, in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction where the turbine rotor axial position is the same, the radius of the left half circle is larger than the radius of the right half circle. The center of the semicircle is on the central axis of the turbine rotor.

なお、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおいて、排気流路33の出口34では、左半側および右半側の内径は等しくなるように構成されている。そのため、前述したように、排気流路33の出口34における流路断面は円形となる。   In addition, in the upper half side outer wall part 32a and the lower half side outer wall part 32b, at the outlet 34 of the exhaust flow path 33, the inner diameters of the left half side and the right half side are configured to be equal. Therefore, as described above, the cross section of the flow path at the outlet 34 of the exhaust flow path 33 is circular.

ここで、タービンロータ軸方向の、各左半側排気流路33cおよび各右半側排気流路33dの流路断面に対しては、予め設計値として、内部構造物53により遮られる部分を除く設計流路断面積が設定されている。   Here, with respect to the cross sections of the left half exhaust passages 33c and the right half exhaust passages 33d in the turbine rotor axial direction, portions that are blocked by the internal structure 53 are excluded as design values in advance. The design channel cross-sectional area is set.

例えば、図12に示したように、左半側排気流路33cおよび右半側排気流路33dに内部構造物53が存在する場合には、それぞれの設計流路断面積を維持できるように、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bにおいて、左半側および右半側の半径が設定される。なお、タービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、内部構造物53により遮られる流路断面積を除く、左半側排気流路33cおよび右半側排気流路33dの流路断面積差は、所定の範囲内となることが好ましい。   For example, as shown in FIG. 12, when the internal structure 53 is present in the left half side exhaust flow path 33c and the right half side exhaust flow path 33d, the respective design flow path cross-sectional areas can be maintained. In the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b, radii on the left half side and the right half side are set. The cross-sectional areas of the left half-side exhaust flow path 33c and the right half-side exhaust flow path 33d, excluding the flow-path cross-sectional area blocked by the internal structure 53, in the cross-section of the flow path having the same turbine rotor axial position. The difference is preferably within a predetermined range.

次に、この流路断面積差の所定の範囲などについて説明する。   Next, a predetermined range of the flow path cross-sectional area difference will be described.

内部構造物53が存在し、外壁部の形状が左半側と右半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合には、内部構造物53により遮られる部分を除く左半側排気流路33cの流路断面積A3と、内部構造物53により遮られる部分を除く右半側排気流路33dの流路断面積A4との流路断面積差(A3−A4)を、内部構造物53により遮られる部分を除く左半側排気流路33cの流路断面積A3で除した値((A3−A4)/A3)を0.1以下とすることが好ましい。また、((A3−A4)/A3)の値を0.05以下とすることがさらに好ましい。   (1) Flow blocked by the internal structure 53 in the cross-section of the flow path in which the internal structure 53 exists and the shape of the outer wall portion is the same in the turbine rotor axial position at different portions on the left half side and the right half side When the road cross-sectional area is larger on the right half side than on the left half side, the flow cross-sectional area A3 of the left half side exhaust flow path 33c excluding the portion blocked by the internal structure 53 and the internal structure 53 The difference in channel cross-sectional area (A3-A4) from the channel cross-sectional area A4 of the right half-side exhaust channel 33d excluding the portion to be blocked is equal to that of the left half-side exhaust channel 33c excluding the portion blocked by the internal structure 53. It is preferable that the value ((A3-A4) / A3) divided by the channel cross-sectional area A3 is 0.1 or less. The value of ((A3-A4) / A3) is more preferably 0.05 or less.

また、内部構造物53が存在し、外壁部の形状が左半側と右半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合には、内部構造物53により遮られる部分を除く右半側排気流路33dの流路断面積A4と、内部構造物53により遮られる部分を除く左半側排気流路33cの流路断面積A3との流路断面積差(A4−A3)を、内部構造物53により遮られる部分を除く右半側排気流路33dの流路断面積A4で除した値((A4−A3)/A4)を0.1以下とすることが好ましい。また、((A4−A3)/A4)の値を0.05以下とすることがさらに好ましい。   Further, in the cross section of the flow path where the internal structure 53 exists and the shape of the outer wall portion is the same in the turbine rotor axial direction at the portions where the left half side and the right half side are different, (2) If the flow path cross-sectional area is larger on the left half side than on the right half side, the cross-sectional area A4 of the right half side exhaust flow path 33d excluding the portion blocked by the internal structure 53, and the internal structure The right half side exhaust flow path excluding the portion blocked by the internal structure 53 is the difference in flow path cross-sectional area (A4-A3) from the flow path cross sectional area A3 of the left half side exhaust flow path 33c excluding the portion blocked by 53. The value ((A4-A3) / A4) divided by the channel cross-sectional area A4 of 33d is preferably 0.1 or less. The value of ((A4-A3) / A4) is more preferably 0.05 or less.

なお、第2の実施の形態では、内部構造物53により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きくなる一例を示しているため、上記した(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合に相当する。また、内部構造物53により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きくなる構成とすることもできる。この場合、上記した(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合に相当する。   In the second embodiment, an example in which the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure 53 is larger on the left half side than on the right half side is shown. Therefore, the above-described (2) internal structure This corresponds to the case where the cross-sectional area of the channel blocked by 53 is larger on the left half side than on the right half side. Moreover, it can also be set as the structure where the flow-path cross-sectional area interrupted | blocked by the internal structure 53 becomes larger on the right half side than the left half side. In this case, (1) the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is equivalent to the case where the right half side is larger than the left half side.

上記したように、((A3−A4)/A3)や((A4−A3)/A4)の値が0.1以下となるように、左半側排気流路33cおよび右半側排気流路33dを設計することが好ましい理由は、第1の実施の形態で示した((A1−A2)/A1)や((A2−A1)/A2)の値を0.1以下とすることが好ましい理由と同様である。また、((A3−A4)/A3)や((A4−A3)/A4)の値を0.05以下とすることがさらに好ましい理由も、第1の実施の形態で示した((A1−A2)/A1)や((A2−A1)/A2)の値を0.05以下とすることがさらに好ましい理由と同様である。   As described above, the left half exhaust passage 33c and the right half exhaust passage are set so that the values of ((A3-A4) / A3) and ((A4-A3) / A4) are 0.1 or less. The reason why it is preferable to design 33d is that the value of ((A1-A2) / A1) or ((A2-A1) / A2) shown in the first embodiment is preferably 0.1 or less. The reason is the same. The reason why it is more preferable to set the value of ((A3-A4) / A3) or ((A4-A3) / A4) to 0.05 or less is also shown in the first embodiment ((A1- The reason why the value of (A2) / A1) or ((A2-A1) / A2) is more preferably 0.05 or less is the same as the reason.

このように、第2の実施の形態の軸流排気タービン10では、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bの左半側と、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bの右半側とにおけるタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を、内部構造物53が存在する部分から下流側において異なるように構成することができる。これによって、排気室30おける圧力損失を低減することができる。   Thus, in the axial exhaust turbine 10 of the second embodiment, the left half side of the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b, and the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b. The shape in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction on the right half side of the turbine can be configured to be different from the portion where the internal structure 53 exists on the downstream side. Thereby, the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

また、第2の実施の形態の軸流排気タービン10では、(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合には、((A3−A4)/A3)の値を0.1以下に構成することで、流路断面積A3と、流路断面積A4との流路断面積差(A3−A4)を小さく構成することができる。また、(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合には、((A4−A3)/A4)の値を0.1以下に構成することで、流路断面積A4と、流路断面積A3との流路断面積差(A4−A3)を小さく構成することができる。   In the axial exhaust turbine 10 of the second embodiment, (1) when the cross-sectional area of the flow path blocked by the internal structure 53 is larger on the right half side than on the left half side, ((A3 By configuring the value of -A4) / A3) to be 0.1 or less, the flow path cross-sectional area difference (A3-A4) between the flow path cross-sectional area A3 and the flow path cross-sectional area A4 can be reduced. . Further, (2) when the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure 53 is larger on the left half side than on the right half side, the value of ((A4-A3) / A4) is set to 0.1 or less. By comprising, the flow-path cross-sectional area difference (A4-A3) of flow-path cross-sectional area A4 and flow-path cross-sectional area A3 can be comprised small.

そのため、排気流路33において内部構造物53により遮られる部分を有する場合でも、十分に静圧を回復することができる。また、左半側排気流路33cまたは右半側排気流路33dのいずれかが、内部構造物53により遮られる部分が多くなる場合においても、十分に静圧を回復することができる。これによって、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   Therefore, even when the exhaust passage 33 has a portion blocked by the internal structure 53, the static pressure can be sufficiently recovered. Further, even when either the left half-side exhaust flow path 33c or the right half-side exhaust flow path 33d is blocked by the internal structure 53, the static pressure can be sufficiently recovered. Thereby, the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

また、上記した実施の形態では、上記した((A3−A4)/A3)や((A4−A3)/A4)の値を0.1以下に構成するために、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bのタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状をそれぞれ半円形状とした一例を示したが、この構成に限られるものではない。   Further, in the above-described embodiment, in order to configure the value of ((A3-A4) / A3) and ((A4-A3) / A4) as 0.1 or less, the upper half side outer wall portion 32a and Although an example in which the shape of the lower half side outer wall portion 32b in the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction is a semicircular shape has been shown, it is not limited to this configuration.

例えば、図9に示した、第1の実施の形態における構成と同様の技術的思想から、例えば、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bの右半側のタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を、設計流路断面積を維持して楕円形とし、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bの内周面に段差を有さないように形成することができる。   For example, from the technical idea similar to the configuration in the first embodiment shown in FIG. 9, for example, perpendicular to the turbine rotor axial direction on the right half side of the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b. The shape in a simple cross section can be formed into an elliptical shape while maintaining the design flow path cross-sectional area so that there are no steps on the inner peripheral surfaces of the upper half side outer wall portion 32a and the lower half side outer wall portion 32b.

例えば、左半側排気流路33cにさらに内部構造物53を備える場合には、図9に示した、第1の実施の形態における構成と同様の技術的思想から、例えば、上半側外壁部32aおよび下半側外壁部32bの右半側のタービンロータ軸方向に垂直な断面における形状を、異なる半径を有する2種以上の円弧で構成してもよい。   For example, in the case where the left half exhaust passage 33c is further provided with the internal structure 53, from the technical idea similar to the configuration in the first embodiment shown in FIG. The shape of the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction on the right half side of 32a and the lower half side outer wall portion 32b may be constituted by two or more arcs having different radii.

このように排気室30を構成した場合においても、上記した場合と同様の作用効果が得られ、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   Even in the case where the exhaust chamber 30 is configured in this way, the same operational effects as those described above can be obtained, and the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

(第3の実施の形態)
第3の実施の形態の軸流排気タービン10は、上半側排気流路33aと下半側排気流路33bとにおける内部構造物53の配置位置をタービンロータ軸方向にずらして構成すること以外は、第1の実施の形態の軸流排気タービン10の構成と同じである。
(Third embodiment)
The axial flow exhaust turbine 10 of the third embodiment is configured by shifting the arrangement positions of the internal structures 53 in the upper half side exhaust flow path 33a and the lower half side exhaust flow path 33b in the turbine rotor axial direction. These are the same as the structure of the axial flow exhaust turbine 10 of 1st Embodiment.

図13は、本発明に係る第3の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30の鉛直方向の子午断面を模式的に示す図である。図14は、図13のC−C断面を模式的に示す図である。なお、図13および図14では、一部の構成を省略して断面を示している。   FIG. 13 is a diagram schematically showing a meridional section in the vertical direction of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 of the third embodiment according to the present invention. FIG. 14 is a diagram schematically showing a CC cross section of FIG. In FIGS. 13 and 14, a cross section is shown with a part of the configuration omitted.

なお、ここでは、第1の実施の形態における、上半側内壁部31aおよび下半側内壁部31bの、タービンロータ軸方向に垂直な断面形状がそれぞれ半円形状の場合を例示して説明する。   Here, the case where the cross-sectional shapes perpendicular to the turbine rotor axial direction of the upper half side inner wall portion 31a and the lower half side inner wall portion 31b in the first embodiment are respectively semicircular will be described as an example. .

第3の実施の形態の軸流排気タービン10では、内部構造物53が存在し、外壁部の形状が上半側と下半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合には、下半側排気流路33bにおける内部構造物53の設置位置が、上半側排気流路33aにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設けられる。   In the axial exhaust turbine 10 of the third embodiment, the internal structure 53 is present, and the flow path in which the positions of the outer wall portions of the turbine rotor are different in the upper half side and the lower half side in the same position in the axial direction of the turbine rotor. In the cross section, (1) when the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is larger on the lower half side than on the upper half side, the installation position of the internal structure 53 in the lower half side exhaust flow path 33b is The upper half exhaust passage 33a is provided on the downstream side of the installation position of the internal structure 53.

一方、内部構造物53が存在し、外壁部の形状が上半側と下半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合には、上半側排気流路33aにおける内部構造物53の設置位置が、下半側排気流路33bにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設けられる。   On the other hand, in the cross-section of the flow path where the internal structure 53 exists and the outer wall portion has the same position in the turbine rotor axial direction at different portions in the upper half side and the lower half side, (2) the inner structure 53 When the flow path cross-sectional area to be obtained is larger in the upper half side than in the lower half side, the installation position of the internal structure 53 in the upper half side exhaust flow path 33a is the internal structure in the lower half side exhaust flow path 33b. It is provided downstream of the installation position of 53.

ここでは、図14に示すように、内部構造物53により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合について例示しているため、図13に示すように、下半側排気流路33bにおける内部構造物53の設置位置を、上半側排気流路33aにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設けている。   Here, as shown in FIG. 14, the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is illustrated as being larger on the lower half side than on the upper half side. The installation position of the internal structure 53 in the half-side exhaust flow path 33b is provided downstream of the installation position of the internal structure 53 in the upper half-side exhaust flow path 33a.

なお、内部構造物53により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合については図示していないが、この場合には、上半側排気流路33aにおける内部構造物53の設置位置を、下半側排気流路33bにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設ける。   In addition, although the case where the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is larger in the upper half side than in the lower half side is not illustrated, in this case, the internal structure in the upper half side exhaust flow path 33a The installation position of the object 53 is provided downstream of the installation position of the internal structure 53 in the lower half side exhaust flow path 33b.

このように、上半側排気流路33aおよび下半側排気流路33bのうち、内部構造物53により遮られる流路断面積が大きい方における内部構造物53をより下流側に設けることで、流路断面積がより拡大した、より蒸気の流速の遅い位置に、内部構造物53を設けることができる。これにより、内部構造物53により遮られる流路断面積が大きい領域でも、十分に静圧を回復することができる。また、上半側排気流路33aおよび下半側排気流路33bにおける圧力損失と流速分布の均一化を図ることができる。これらのことから、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   In this way, by providing the internal structure 53 on the more downstream side of the upper half side exhaust flow path 33a and the lower half side exhaust flow path 33b that has a larger flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53, The internal structure 53 can be provided at a position where the flow path cross-sectional area is further increased and the flow velocity of the steam is slower. As a result, the static pressure can be sufficiently recovered even in the region where the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure 53 is large. Further, the pressure loss and flow velocity distribution in the upper half side exhaust flow path 33a and the lower half side exhaust flow path 33b can be made uniform. From these things, the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の軸流排気タービン10は、左半側排気流路33cと右半側排気流路33dとにおける内部構造物53の配置位置をタービンロータ軸方向にずらして構成すること以外は、第2の実施の形態の軸流排気タービン10の構成と同じである。
(Fourth embodiment)
The axial flow exhaust turbine 10 of the fourth embodiment is configured by shifting the arrangement positions of the internal structures 53 in the left half exhaust passage 33c and the right half exhaust passage 33d in the turbine rotor axial direction. These are the same as the structure of the axial flow exhaust turbine 10 of 2nd Embodiment.

図15は、本発明に係る第4の実施の形態の軸流排気タービン10における排気室30の水平方向の子午断面を模式的に示す図である。図16は、図15のD−D断面を模式的に示す図である。なお、図15および図16では、一部の構成を省略して断面を示している。   FIG. 15 is a diagram schematically showing a meridional section in the horizontal direction of the exhaust chamber 30 in the axial exhaust turbine 10 of the fourth embodiment according to the present invention. FIG. 16 is a diagram schematically showing a DD cross section of FIG. 15. In FIGS. 15 and 16, a cross section is shown with a part of the configuration omitted.

なお、ここでは、図16に示すような、内部構造物が存在する部分における、上半側内壁部31aおよび下半側内壁部31bの、タービンロータ軸方向に垂直な断面の形状が、異なる半径を有する2つの円弧で構成され、それぞれの左半側と右半側における形状が異なる場合を例示して説明する。   Here, as shown in FIG. 16, in the portion where the internal structure exists, the upper half side inner wall portion 31 a and the lower half side inner wall portion 31 b have different radii of cross-sectional shapes perpendicular to the turbine rotor axial direction. A case will be described by way of example in which the left half side and the right half side have different shapes.

第4の実施の形態の軸流排気タービン10では、内部構造物53が存在し、外壁部の形状が左半側と右半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(1)内部構造物53により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合には、右半側排気流路33dにおける内部構造物53の設置位置が、左半側排気流路33cにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設けられる。   In the axial exhaust turbine 10 of the fourth embodiment, the internal structure 53 is present, and the flow path in which the positions of the outer wall portions of the turbine rotor are different in the left half side and the right half side in the same position in the axial direction of the turbine rotor. In the cross section, (1) when the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure 53 is larger on the right half side than on the left half side, the installation position of the internal structure 53 in the right half side exhaust flow path 33d is The left half exhaust passage 33c is provided downstream of the installation position of the internal structure 53.

一方、内部構造物53が存在し、外壁部の形状が左半側と右半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置を同じとする流路断面において、(2)内部構造物53により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合には、左半側排気流路33cにおける内部構造物53の設置位置が、右半側排気流路33dにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設けられる。   On the other hand, in the cross-section of the flow path where the internal structure 53 exists and the outer wall has different shapes on the left half side and the right half side at the same position in the turbine rotor axial direction, (2) the inner structure 53 When the flow path cross-sectional area to be obtained is larger on the left half side than on the right half side, the installation position of the internal structure 53 in the left half side exhaust flow path 33c is the internal structure in the right half side exhaust flow path 33d. It is provided downstream of the installation position of 53.

ここでは、図16に示すように、内部構造物53により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合について例示しているため、図15に示すように、左半側排気流路33cにおける内部構造物53の設置位置を、右半側排気流路33dにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設けている。   Here, as shown in FIG. 16, the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53 is illustrated as being larger on the left half side than on the right half side. The installation position of the internal structure 53 in the half-side exhaust flow path 33c is provided downstream of the installation position of the internal structure 53 in the right half-side exhaust flow path 33d.

なお、内部構造物53により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合については図示していないが、この場合には、右半側排気流路33dにおける内部構造物53の設置位置を、左半側排気流路33cにおける内部構造物53の設置位置よりも下流側に設ける。   Although the case where the cross-sectional area of the flow path blocked by the internal structure 53 is larger on the right half side than on the left half side is not shown, in this case, the internal structure in the right half side exhaust flow path 33d The installation position of the object 53 is provided on the downstream side of the installation position of the internal structure 53 in the left half side exhaust passage 33c.

このように、左半側排気流路33cおよび右半側排気流路33dのうち、内部構造物53により遮られる流路断面積が大きい方における内部構造物53をより下流側に設けることで、流路断面積がより拡大した、より蒸気の流速の遅い位置に、内部構造物53を設けることができる。これにより、内部構造物53により遮られる流路断面積が大きい領域でも、十分に静圧を回復することができる。また、左半側排気流路33cおよび右半側排気流路33dにおける圧力損失と流速分布の均一化を図ることができる。これらのことから、排気室30における圧力損失を減少させることができる。   Thus, by providing the internal structure 53 on the more downstream side of the left half side exhaust flow path 33c and the right half side exhaust flow path 33d that has a larger flow path cross-sectional area blocked by the internal structure 53, The internal structure 53 can be provided at a position where the flow path cross-sectional area is further increased and the flow velocity of the steam is slower. As a result, the static pressure can be sufficiently recovered even in the region where the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure 53 is large. Further, the pressure loss and flow velocity distribution in the left half side exhaust flow path 33c and the right half side exhaust flow path 33d can be made uniform. From these things, the pressure loss in the exhaust chamber 30 can be reduced.

以上説明した実施形態によれば、排気室おける圧力損失を低減することが可能となる。   According to the embodiment described above, the pressure loss in the exhaust chamber can be reduced.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。なお、上記した実施形態では、軸流排気タービンとして蒸気タービンを例示して説明したが、例えば、ガスタービンの軸流排気室などにも適用することが可能である。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. In the above-described embodiment, the steam turbine is illustrated as an example of the axial flow exhaust turbine. However, for example, the present invention can also be applied to an axial flow exhaust chamber of a gas turbine.

10…軸流排気タービン、20…ケーシング、21…動翼、22…タービンロータ、23a,23b…ダイヤフラム、24…ノズル、25…グランドシール部、26…蒸気入口管、30…排気室、31…内壁部、31a…上半側内壁部、31b…下半側内壁部、32…外壁部、32a…上半側外壁部、32b…下半側外壁部、33…排気流路、33a…上半側排気流路、33b…下半側排気流路、33c…左半側排気流路、33d…右半側排気流路、34…出口、50…配管、51…均圧管、52…支持部材、53…内部構造物、L、M…中心線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Axial exhaust turbine, 20 ... Casing, 21 ... Moving blade, 22 ... Turbine rotor, 23a, 23b ... Diaphragm, 24 ... Nozzle, 25 ... Gland seal part, 26 ... Steam inlet pipe, 30 ... Exhaust chamber, 31 ... Inner wall part, 31a ... Upper half side inner wall part, 31b ... Lower half side inner wall part, 32 ... Outer wall part, 32a ... Upper half side outer wall part, 32b ... Lower half side outer wall part, 33 ... Exhaust flow path, 33a ... Upper half Side exhaust flow path, 33b ... Lower half side exhaust flow path, 33c ... Left half side exhaust flow path, 33d ... Right half side exhaust flow path, 34 ... Exit, 50 ... Piping, 51 ... Pressure equalizing pipe, 52 ... Support member, 53: Internal structure, L, M: Center line.

Claims (8)

タービンロータの周囲にタービンロータ軸方向に配置される内壁部と、この内壁部の外周に配置される外壁部との間に、下流方向に流路断面積が徐々に増加するように形成された、作動流体をタービンロータ軸方向に排気する排気流路を有する排気室を備え、前記排気室内の前記作動流体が通過する前記排気流路に内部構造物が存在する軸流排気タービンにおいて、
前記内部構造物が存在する部分から下流側において、前記外壁部の内径が、上半側と下半側とで異なることを特徴とする軸流排気タービン。
Between the inner wall portion arranged in the axial direction of the turbine rotor around the turbine rotor and the outer wall portion arranged on the outer periphery of the inner wall portion, the flow passage cross-sectional area is formed so as to gradually increase in the downstream direction. The axial flow exhaust turbine includes an exhaust chamber having an exhaust passage for exhausting the working fluid in the axial direction of the turbine rotor, and an internal structure exists in the exhaust passage through which the working fluid passes in the exhaust chamber.
An axial exhaust turbine characterized in that an inner diameter of the outer wall portion is different between an upper half side and a lower half side on a downstream side from a portion where the internal structure exists.
前記内部構造物が存在する、前記排気流路におけるタービンロータ軸方向に垂直な断面において、当該断面における鉛直方向の中心線を対称軸として、左半側と右半側とに対称に前記内部構造物が備えられていることを特徴とする請求項1記載の軸流排気タービン。   In the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction in the exhaust passage where the internal structure is present, the internal structure is symmetrically arranged on the left half side and the right half side with the vertical center line in the cross section as the axis of symmetry. The axial exhaust turbine according to claim 1, further comprising an object. 前記内部構造物が存在し、前記外壁部の形状が上半側と下半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置において、
(1)前記内部構造物により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合には、
前記内部構造物により遮られる部分を除く上半側の排気流路の流路断面積A1と、前記内部構造物により遮られる部分を除く下半側の排気流路の流路断面積A2との流路断面積差(A1−A2)を、前記流路断面積A1で除した値((A1−A2)/A1)が0.1以下であり、
(2)前記内部構造物により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合には、
前記内部構造物により遮られる部分を除く下半側の排気流路の流路断面積A2と、前記内部構造物により遮られる部分を除く上半側の排気流路の流路断面積A1との流路断面積差(A2−A1)を、前記流路断面積A2で除した値((A2−A1)/A2)が0.1以下であることを特徴とする請求項1または2記載の軸流排気タービン。
The internal structure is present, Oite the turbine rotor axial direction position location of different parts in the shape of the outer wall portion and the upper half side and a lower half side,
(1) When the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure is larger on the lower half side than on the upper half side,
A flow passage cross-sectional area A1 of the upper half exhaust passage excluding a portion blocked by the internal structure and a flow passage cross-sectional area A2 of the lower half exhaust flow passage excluding the portion blocked by the internal structure The value obtained by dividing the flow path cross-sectional area difference (A1-A2) by the flow path cross-sectional area A1 ((A1-A2) / A1) is 0.1 or less,
(2) When the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure is larger on the upper half side than on the lower half side,
A flow passage cross-sectional area A2 of the lower half exhaust passage excluding a portion blocked by the internal structure, and a flow passage cross-sectional area A1 of the upper half exhaust flow passage excluding the portion blocked by the internal structure. The value ((A2-A1) / A2) obtained by dividing the flow path cross-sectional area difference (A2-A1) by the flow path cross-sectional area A2 is 0.1 or less. Axial exhaust turbine.
前記内部構造物が存在し、前記外壁部の形状が上半側と下半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置において、
(1)前記内部構造物により遮られる流路断面積が上半側よりも下半側の方が大きい場合には、
下半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置が、上半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置よりも下流側であり、
(2)前記内部構造物により遮られる流路断面積が下半側よりも上半側の方が大きい場合には、
上半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置が、下半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置よりも下流側であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の軸流排気タービン。
The internal structure is present, Oite the turbine rotor axial direction position location of different parts in the shape of the outer wall portion and the upper half side and a lower half side,
(1) When the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure is larger on the lower half side than on the upper half side,
The installation position of the internal structure in the exhaust channel on the lower half side is downstream from the installation position of the internal structure in the exhaust channel on the upper half side,
(2) When the flow path cross-sectional area blocked by the internal structure is larger on the upper half side than on the lower half side,
4. The installation position of the internal structure in the exhaust channel on the upper half side is downstream of the installation position of the internal structure in the exhaust channel on the lower half side. An axial-flow exhaust turbine according to any one of the above.
タービンロータの周囲にタービンロータ軸方向に配置される内壁部と、この内壁部の外周に配置される外壁部との間に、下流方向に流路断面積が徐々に増加するように形成された、作動流体をタービンロータ軸方向に排気する排気流路を有する排気室を備え、前記排気室内の前記作動流体が通過する前記排気流路に内部構造物が存在する軸流排気タービンにおいて、
前記内部構造物が存在する部分から下流側において、前記外壁部の形状が左半側と右半側とで異なることを特徴とする軸流排気タービン。
Between the inner wall portion arranged in the axial direction of the turbine rotor around the turbine rotor and the outer wall portion arranged on the outer periphery of the inner wall portion, the flow passage cross-sectional area is formed so as to gradually increase in the downstream direction. The axial flow exhaust turbine includes an exhaust chamber having an exhaust passage for exhausting the working fluid in the axial direction of the turbine rotor, and an internal structure exists in the exhaust passage through which the working fluid passes in the exhaust chamber.
2. An axial exhaust turbine according to claim 1, wherein a shape of the outer wall portion is different between a left half side and a right half side downstream from a portion where the internal structure exists.
前記内部構造物が存在する、前記排気流路におけるタービンロータ軸方向に垂直な断面において、当該断面における水平方向の中心線を対称軸として、上半側と下半側とに対称に前記内部構造物が備えられていることを特徴とする請求項5記載の軸流排気タービン。   In the cross section perpendicular to the turbine rotor axial direction in the exhaust flow path in which the internal structure exists, the internal structure is symmetrical in the upper half side and the lower half side with the horizontal center line in the cross section as the axis of symmetry. The axial exhaust turbine according to claim 5, further comprising an object. 前記内部構造物が存在し、前記外壁部の形状が左半側と右半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置において、
(1)前記内部構造物により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合には、
前記内部構造物により遮られる部分を除く左半側の排気流路の流路断面積A3と、前記内部構造物により遮られる部分を除く右半側の排気流路の流路断面積A4との流路断面積差(A3−A4)を、前記流路断面積A3で除した値((A3−A4)/A3)が0.1以下であり、
(2)前記内部構造物により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合には、
前記内部構造物により遮られる部分を除く右半側の排気流路の流路断面積A4と、前記内部構造物により遮られる部分を除く左半側の排気流路の流路断面積A3との流路断面積差(A4−A3)を、前記流路断面積A4で除した値((A4−A3)/A4)が0.1以下であることを特徴とする請求項5または6記載の軸流排気タービン。
The internal structure is present, Oite shape of the outer wall portion in the axial direction of the turbine rotor position location of different parts in the left half and right half,
(1) When the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure is larger on the right half side than on the left half side,
A cross-sectional area A3 of the exhaust passage on the left half side excluding the portion blocked by the internal structure, and a cross-sectional area A4 of the exhaust passage on the right half side excluding the portion blocked by the internal structure A value obtained by dividing the flow path cross-sectional area difference (A3-A4) by the flow path cross-sectional area A3 ((A3-A4) / A3) is 0.1 or less,
(2) When the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure is larger on the left half side than on the right half side,
A flow passage cross-sectional area A4 of the right half exhaust passage excluding a portion obstructed by the internal structure, and a flow passage cross-sectional area A3 of the left half exhaust passage excluding a portion obstructed by the internal structure. The value ((A4-A3) / A4) obtained by dividing the flow path cross-sectional area difference (A4-A3) by the flow path cross-sectional area A4 is 0.1 or less. Axial exhaust turbine.
前記内部構造物が存在し、前記外壁部の形状が左半側と右半側とで異なる部分のタービンロータ軸方向位置において、
(1)前記内部構造物により遮られる流路断面積が左半側よりも右半側の方が大きい場合には、
右半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置が、左半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置よりも下流側であり、
(2)前記内部構造物により遮られる流路断面積が右半側よりも左半側の方が大きい場合には、
左半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置が、右半側の前記排気流路における前記内部構造物の設置位置よりも下流側であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項記載の軸流排気タービン。
The internal structure is present, Oite shape of the outer wall portion in the axial direction of the turbine rotor position location of different parts in the left half and right half,
(1) When the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure is larger on the right half side than on the left half side,
The installation position of the internal structure in the exhaust channel on the right half side is downstream of the installation position of the internal structure in the exhaust channel on the left half side,
(2) When the cross-sectional area of the channel blocked by the internal structure is larger on the left half side than on the right half side,
8. The installation position of the internal structure in the exhaust passage on the left half side is downstream of the installation position of the internal structure in the exhaust passage on the right half side. An axial-flow exhaust turbine according to any one of the above.
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