JP5936515B2 - 回転機械 - Google Patents
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Description
即ち、本発明に係る回転機械は、軸線に沿って流体が流通する回転機械において、前記軸線を中心に延びるロータと、前記ロータの径方向に対向して、前記軸線回りに該ロータに対して相対回転可能に設けられたステータと、前記ロータと前記ステータとのうちの一方から他方に延出して、該他方との間に隙間を形成するシールフィンと、前記シールフィンの下流側に形成されて前記隙間を通過するリーク流に基づく渦が生成されるキャビティ内に前記シールフィンに対向するように設けられ、前記渦に基づく流れを前記隙間に向かって導く流体導入面と、を備えることを特徴とする。
蒸気タービン1は、蒸気Sのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。
これら複数の静翼40からなる環状静翼群は、軸方向に間隔をあけて六つ形成されており、蒸気Sの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接する動翼50側に案内するようになっている。
本実施形態では、チップシュラウド51には三つのステップ部52(52A〜52C)が設けられており、これら三つのステップ部52(52A〜52C)は、軸体30の軸線O方向の上流側から下流側に向かって、動翼50からの突出高さが次第に高くなるように配設されている。即ち、ステップ部52(52A〜52C)には、段差を形成する三つの段差面53(53A〜53C)が、軸方向上流側を向いて形成されている。
ここで、本実施形態では、段差面53Bはシールフィン15Aの下流側に、段差面53Cはシールフィン15Bの下流側に位置しており、段差面53Aはシールフィン15Aの上流側に位置している。そして、段差面53Aによって後述するキャビティC1内の径方向外側に、段差面53Bによって後述するキャビティC2内の径方向外側に、段差面53Cによって後述するキャビティC3内の径方向外側に蒸気Sが導かれるようになっている。
キャビティC(C1〜C3)は、各ステップ部52(52A〜52C)に対応したシールフィン15(15A〜15C)と、このシールフィン15(15A〜15C)に対して、軸線O方向の上流側で対向する隔壁との間に形成されている。
同様に、シールフィン15Bとシールフィン15Cとの間で、さらにチップシュラウド51と仕切板外輪11との間に、第3のキャビティC3が形成されている。
仕切り板70は、各シールフィン15の下流側で、各シールフィン15(本実施形態ではシールフィン15Aとシールフィン15B)に対向するように、そして各シールフィン15(15A、15B)に平行に、仕切板外輪11の溝底面11bから径方向内側に延出して設けられた環状をなす部材である。さらに、この仕切り板70においては、対応するシールフィン15(15A、15B)との間で蒸気Sを導入する蒸気流路FCを画成するとともに、この径方向外側の位置では、各キャビティC(C1、C2)における仕切り板70の下流側の空間と蒸気流路FCとを連通する連通部70bが形成されている。
また、仕切り板70は、対向するシールフィン15にリブ等によって支持されることで、各シールフィン15の下流側に設けられていてもよく、この場合の連通部70bは、周方向全域に開口して形成されることとなる。
次に、本発明の第二実施形態に係る蒸気タービン100について説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、仕切り板103の形状が第一実施形態とは異なっている。
次に、本発明の第三実施形態に係る蒸気タービン110について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、蒸気導入面110aを形成する部材が仕切り板70(103、103A)に代えて、ブロック状部材113である点で第一実施形態及び第二実施形態とは異なっている。
例えば、図6(a)に示すように、ブロック状部材113Aにおける蒸気導入面113Aaが径方向外側から内側に向かって上流側に傾斜するように形成されていてもよい。この場合には、第二実施形態で説明したように、リーク流の縮流効果をさらに向上可能である。なお、ブロック状部材113Aは、図6(a)に示すように角部がR形状となって丸みを持った形状であることが好ましい。
また、図6(b)に示すように、ブロック状部材113Bにおける蒸気導入面113Ba以外の表面が、主渦Y1に沿うように周方向断面で曲線状をなしていてもよい。この場合には、ブロック状部材113Bが主渦Y1の流れを妨げることがないので、リーク流の縮流効果を向上できる。
例えば、図7に示すように、最終段の動翼50の先端部となるチップシュラウド51には、ステップ部52は必ずしも設けられていなくともよい。このような場合であっても、主渦Y1は蒸気Sの粘性によって生成されるものであるため、蒸気導入面70a(103a、103Aa、113Aa、113Ba)によるリーク流の縮流効果を得ることが可能である。なお、図7では仕切板外輪11の環状溝11aにおける溝底面11bについてもステップ状に形成されていないが、第一実施形態から第三実施形態と同様にステップ状であってもよい。
Claims (4)
- 軸線に沿って流体が流通する回転機械において、
前記軸線を中心に延びるロータと、
前記ロータの径方向に対向して、前記軸線回りに該ロータに対して相対回転可能に設けられたステータと、
前記ロータと前記ステータとのうちの一方から他方に延出して、該他方との間に隙間を形成するシールフィンと、
前記シールフィンの下流側に形成されて前記隙間を通過するリーク流に基づく渦が生成されるキャビティ内に前記シールフィンに対向するように設けられ、前記渦に基づく流れを前記隙間に向かって導く流体導入面と、
を備えることを特徴とする回転機械。 - 前記流体導入面は、前記一方側から前記他方側に向かうに従って、下流側から上流側に向かうように傾斜して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の回転機械。
- 前記流体導入面は、前記シールフィンに沿って設けられた仕切り板の上流側を向く表面であり、
前記仕切り板における前記一方側には、該仕切り板と前記シールフィンとの間に画成される空間と、前記キャビティにおける前記仕切り板の下流側の空間とを連通する連通部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転機械。 - 前記ロータと前記ステータとのうちの前記他方において前記シールフィンの下流側となる位置で、前記隙間に対向する位置に設けられて、上流側を向いて前記リーク流を前記キャビティ内における前記一方側に導く段差面をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の回転機械。
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