KR101464910B1

KR101464910B1 - 터빈

Info

Publication number: KR101464910B1
Application number: KR1020137013349A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 구와무라; 가즈유키 마츠모토; 히로하루 오야마; 요시노리 다나카; 아사하루 마츠오
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-11-24
Also published as: EP2657452A1; CN103228871B; US20130272855A1; EP2657452B1; US9353640B2; CN103228871A; JP5517910B2; WO2012086757A1; EP2657452A4; JP2012132397A; KR20130114165A

Abstract

이 터빈은, 블레이드와, 상기 블레이드의 선단부측에 간극을 거쳐서 마련되는 동시에, 상기 블레이드에 대하여 상대 회전하는 구조체와, 상기 블레이드의 상기 선단부에 마련되고, 적어도 1개의 단차면을 가지며, 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위를 향해 돌출하는 계단부와, 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위에 마련되고, 상기 계단부를 향해 연장되며, 이 계단부와의 사이에 미소 간극을 형성하는 시일 핀과, 상기 단차면에, 상기 계단부의 상면에 이어지도록 형성된 절제부를 구비한다. 상기 절제부는, 상기 간극을 유통하는 유체의 주류로부터 박리된 박리 소용돌이를 상기 계단부의 상면에서 상기 시일 핀을 향해 안내한다.

Description

터빈{TURBINE}

본 발명은 예컨대, 발전 플랜트, 화학 플랜트, 가스 플랜트, 제철소, 선박 등에 이용되는 터빈에 관한 것이다.

본원은 2010년 12월 22일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2010-286583 호에 대하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 증기 터빈의 일종으로서, 케이싱과, 케이싱의 내부에 회전 가능하게 마련된 축체(로터)와, 케이싱의 내주부에 고정 배치된 정익과, 이 정익의 하류측에서 축체에 방사상으로 마련된 동익을 복수단 구비한 것이 알려져 있다. 이와 같은 증기 터빈 중 충동 터빈은, 증기의 압력 에너지를 정익에 의해 속도 에너지로 변환하고, 이 속도 에너지를 동익에 의해 회전 에너지(기계 에너지)로 변환한다. 또한, 증기 터빈 중 반동 터빈은, 동익 내에서도 압력 에너지를 속도 에너지로 변환하고, 이 속도 에너지를 증기가 분출하는 반동력에 의해 회전 에너지(기계 에너지)로 변환한다.

이러한 종류의 증기 터빈에서는, 동익의 선단부와, 동익을 위요하여 증기의 유로를 형성하는 케이싱과의 사이에 직경 방향의 간극이 형성되어 있는 동시에, 정익의 선단부와 축체의 사이에도 직경 방향의 간극이 형성되어 있는 경우가 많다.

그러나, 동익 선단부의 간극을 하류측으로 통과하는 누설 증기는 동익에 대하여 회전력을 부여하지 않는다. 또한, 정익 선단부의 간극을 하류측으로 통과하는 누설 증기는, 정익에 의해 압력 에너지를 속도 에너지로 변환하지 않기 때문에, 하류측의 동익에 대하여 회전력을 거의 부여하지 않는다. 따라서, 증기 터빈의 성능 향상을 위해서는 상기 간극을 통과하는 누설 증기의 양을 저감하는 것이 중요해진다.

여기서, 도 9에 도시하는 구조가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 구조에서는, 예컨대 동익(500)의 선단부(501)에, 회전축 방향(이하, 단순히 축 방향이라 함) 상류측으로부터 하류측을 향해 높이가 점차 높아지는 계단부(502)(502A, 502B, 502C)가 마련된다. 케이싱(503)에, 계단부(502)(502A, 502B, 502C)에 대하여 미소 간극(H101, H102, H103)을 갖는 시일 핀(504)(504A, 504B, 504C)이 마련된다.

이와 같이 구성함으로써, 시일 핀(504)(504A, 504B, 504C)의 미소 간극(H101, H102, H103)을 빠져나간 누출 흐름이, 계단부(502)(502A, 502B, 502C)의 단차면(506)(506A, 506B, 506C)을 형성하는 단연부(에지부; 505)(505A, 505B, 505C)에 충돌함으로써, 유동 저항을 증대시킬 수 있다. 또한, 단차면(506)(506A, 506B, 506C)의 단연부(505; 505A, 505B, 505C)에서 박리된 증기가 박리 소용돌이(Y100)가 된다. 이 박리 소용돌이(Y100)가, 시일 핀(504)(504A, 504B, 504C)의 선단으로부터 동익(500)의 선단부(501)를 향하는 다운 플로우를 일으킨다. 이 다운 플로우가 미소 간극(H101, H102, H103)을 통과하는 증기의 축류 효과를 발휘한다. 이 때문에, 케이싱(503)과 동익(500)의 선단부(501)의 미소 간극(101, H102, H103)을 통과하는 누설 증기의 유량이 저감된다.

일본 특허 공개 제 2006-291967 호 공보

그런데, 도 9에 도시하는 바와 같이, 동익(500)을 통과하는 유체의 밀도는 하류측을 향할수록 작아지므로, 계단부(502)(502A, 502B, 502C)를 통과하는 증기의 유속은 하류측을 향할수록 빨라진다. 즉, 단차면(506)(506A, 506B, 506C)의 단연부(505)(505A, 505B, 505C)에서 박리된 증기는 하류측의 증기일수록 직경 방향의 속도가 커진다. 이 때문에, 단차면(506)(506A, 506B, 506C)의 경사 각도가 동일하게 설정되어 있는 경우, 하류측을 향할수록 직경 방향으로 만곡한 박리 소용돌이(Y100)가 형성된다. 이와 같은 형상의 박리 소용돌이(Y100)는, 축류 효과가 작고, 정압 저감 효과도 작기 때문에, 동익(500)의 선단부(501)의 미소 간극(101, H102, H103)을 통과하는 증기의 누설 유량을 저감하기 어렵다.

그래서, 본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 블레이드의 선단부의 미소 간극을 통과하는 증기의 누설 유량을 보다 저감화 한 고성능인 터빈을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 터빈은, 블레이드와, 상기 블레이드의 선단부측에 간극을 거쳐서 마련되는 동시에, 상기 블레이드에 대하여 상대 회전하는 구조체를 구비하고, 상기 간극에 유체가 유통되는 터빈에 있어서, 상기 블레이드의 상기 선단부, 및 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위 중 어느 한쪽에는, 적어도 1개의 단차면을 갖고 다른쪽 측으로 돌출하는 계단부가 마련되며, 상기 다른쪽 측에는, 상기 계단부를 향해 연장되고, 이 계단부와의 사이에 미소 간극을 형성하는 시일 핀이 마련되며, 상기 단차면에는, 상기 계단부의 상면에 이어지도록 형성되고, 이 상면에서 상기 유체의 주류로부터 박리된 박리 소용돌이를 상기 시일 핀을 향해 안내하는 절제부가 마련되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 블레이드를 통과하는 유체의 주류의 일부가 단차면에 충돌하여, 상류측으로 되돌아오도록 주 소용돌이를 형성하는 동시에, 단차면의 단연부(에지)에서 주 소용돌이로부터 일부의 흐름이 박리되어 주 소용돌이와는 반대 방향으로 회전하는 박리 소용돌이가 형성된다. 즉, 박리 소용돌이는 시일 핀 선단으로부터 계단부를 향하는 다운 플로우를 일으킨다. 이 때문에, 박리 소용돌이가 시일 핀 선단과 계단부 사이의 미소 간극을 통과하는 유체의 축류 효과를 발휘하므로, 누설 유량을 저감할 수 있다.

여기서, 단차면에는, 계단부의 상면에 이어지도록 절제부가 형성되어 있다. 즉, 단차면의 단연부가 절제부에 의해 절제되며, 박리 소용돌이가 단연부보다 시일 핀을 향해 안내된다. 이 때문에, 절제부가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여 시일 핀의 바로 앞에 형성되는 박리 소용돌이의 직경이 축경된다. 따라서, 시일 핀 선단 근방에서의 박리 소용돌이에 의한 다운 플로우가 강해져서, 미소 간극을 통과하는 유체의 축류 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 박리 소용돌이의 직경이 축경되는 것에 의해, 시일 핀의 상류측의 정압을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 시일 핀을 사이에 두고 상류측과 하류측의 차압을 작게 할 수 있다. 따라서, 누설 유량을 더욱 저감하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 터빈은, 상기 계단부는 상기 단차면을 복수 갖고, 상류측으로부터 하류측을 향해 돌출 높이가 점차 높아지도록 형성되어 있으며, 상기 절제부는 각 단차면에 형성되고, 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향해 경사지는 경사부이며, 각 경사부의 회전축 직경 방향에 대한 경사 각도는 상기 하류측의 상기 단차면에 형성되어 있는 상기 경사부의 상기 경사 각도일수록 크게 설정되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성함으로써, 상류측도 하류측도 마찬가지로 박리 소용돌이의 속도 벡터를 시일 핀 선단측(축 방향)을 향하게 할 수 있다. 이 때문에, 각 계단부에서 형성되는 박리 소용돌이의 직경을 대략 균일하게 할 수 있다. 즉, 계단부의 각 단차면에 있어서의 유체의 유속이 변화하여도 각 단차면에 형성되는 박리 소용돌이의 직경을 대략 균등하게 축경시킬 수 있다. 따라서, 미소 간극을 통과하는 유체의 박리 소용돌이에 의한 축류 효과를 더욱 확실히 향상시킬 수 있는 동시에, 시일 핀의 상류측의 정압을 더욱 확실히 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 터빈은, 상기 계단부는 상기 단차면을 복수 갖고, 상류측으로부터 하류측을 향해 돌출 높이가 점차 높아지도록 형성되어 있으며, 상기 절제부는 각 단차면에 형성되고, 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향해 매끄럽게 상기 상면에 이어지는 호 형상부를 가지며, 상기 호 형상부의 상기 상면에 접속하는 부위의 접선 방향과 회전축 직경 방향 사이의 각도는 상기 하류측의 상기 단차면에 형성되어 있는 상기 호 형상부의 상기 각도일수록 크게 설정되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성함으로써, 계단부의 각 단차면에 있어서의 유체의 유속이 변화하여도 각 단차면에 형성되는 박리 소용돌이의 직경을 대략 균등하게 축경시킬 수 있다. 이 때문에, 미소 간극을 통과하는 유체의 박리 소용돌이에 의한 축류 효과를 더욱 확실히 향상시킬 수 있는 동시에, 시일 핀의 상류측의 정압을 더욱 확실히 저감시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 절제부가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여 시일 핀의 바로 앞에 형성되는 박리 소용돌이의 직경을 축경할 수 있다. 이 때문에, 시일 핀 선단 근방에서의 박리 소용돌이에 의한 다운 플로우가 강해져서, 미소 간극을 통과하는 유체의 축류 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 박리 소용돌이의 직경이 축경됨으로써, 시일 핀의 상류측의 정압을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 시일 핀을 사이에 두고 상류측과 하류측의 차압을 작게 할 수 있다. 따라서, 누설 유량을 더욱 저감하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 증기 터빈을 도시하는 개략 구성 단면도,
도 2는 도 1에 있어서의 요부(I)를 도시하는 확대 단면도,
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 증기 터빈의 작용 설명도로서, (a)는 도 1에 있어서의 요부(I)의 확대도, (b)는 (a)의 요부 확대도,
도 4는 본 발명의 제 1 변형예에 있어서의 계단부의 개략 구성 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 변형예에 있어서의 계단부의 개략 구성 단면도,
도 6은 본 발명의 제 3 변형예에 있어서의 계단부의 개략 구성 단면도,
도 7은 본 발명의 제 4 변형예에 있어서의 계단부의 개략 구성 단면도,
도 8은 본 발명의 제 5 변형예에 있어서의 계단부의 개략 구성 단면도,
도 9는 종래의 증기 터빈에 있어서의 요부의 개략 구성도.

(증기 터빈)

다음에, 본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 4에 근거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 증기 터빈을 도시하는 개략 구성 단면도이다.

증기 터빈(1)은, 케이싱(10)과, 케이싱(10)에 유입하는 증기(S)의 양과 압력을 조정하는 조정 밸브(20)와, 케이싱(10)의 내측에 회전 가능하게 마련되며, 동력을 도시하지 않는 발전기 등의 기계에 전달하는 축체(30)와, 케이싱(10)에 보지된 정익(40)과, 축체(30)에 마련된 동익(50)과, 축체(30)를 축 주위로 회전 가능하게 지지하는 베어링부(60)를 주요 구성으로 하고 있다.

베어링부(60)는 저널 베어링 장치(61) 및 스러스트 베어링 장치(62)를 구비하고 있으며, 축체(30)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

케이싱(10)은 증기(S)의 유로이다. 케이싱(10)의 내부 공간은 기밀하게 밀봉되어 있다. 이 케이싱(10)의 내벽면에는, 축체(30)가 관통 삽입된 링 형상의 칸막이판 외륜(11)이 강고하게 고정되어 있다.

조정 밸브(20)는 케이싱(10)의 내부에 복수 개 장착되어 있다. 각 조정 밸브(20)는, 각각 도시하지 않는 보일러로부터 증기(S)가 유입하는 조정 밸브실(21)과, 밸브체(22)와, 밸브 시트(23)를 구비하고 있다. 밸브체(22)가 밸브 시트(23)로부터 멀어지면 증기 유로가 열림으로써, 증기실(24)을 거쳐서 증기(S)가 케이싱(10)의 내부 공간에 유입한다.

축체(30)는, 축 본체(31)와, 이 축 본체(31)의 외주로부터 회전축 직경 방향(이하, 단순히 직경 방향이라 함)으로 연장된 복수의 디스크(32)를 구비하고 있다. 이 축체(30)는 도시하지 않은 발전기 등의 기계에 회전 에너지를 전달한다.

정익(40)은 축체(30)를 위요하도록 방사상으로 다수 배치되어 환상 정익군을 구성하고 있다. 각 정익(40)은 각각 칸막이판 외륜(11)에 보지되어 있다. 이들 정익(40)의 직경 방향에 있어서의 내측 쪽은 링 형상의 허브 슈라우드(41)로 연결되어 있다. 이 허브 슈라우드(41)에는 축체(30)가 관통 삽입되어 있다. 정익(40)의 선단부는 축체(30)에 대하여 직경 방향의 간극을 두고 배설되어 있다.

이들 복수의 정익(40)으로 이루어지는 환상 정익군은 축 방향으로 간격을 두고 6개 형성되어 있다. 환상 정익군은 증기(S)의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환하며, 하류측에 인접하는 동익(50)측으로 증기(S)를 안내한다.

동익(50)은, 축체(30)가 갖는 디스크(32)의 외주부에 강고하게 장착되어 있다. 이 동익(50)은 각 환상 정익군의 하류측에서 방사상으로 다수 배치되는 것에 의해 환상 동익군을 구성하고 있다.

이들 환상 정익군과 환상 동익군은 1조 1단으로 되어 있다. 증기 터빈(1)은 6조의 환상 정익군 및 환상 동익군을 갖고 있다. 이들 동익(50)의 선단부에는 둘레 방향으로 연장되는 팁 슈라우드(51)가 마련되어 있다.

여기서, 본 실시형태에서는 축체(30) 및 칸막이판 외륜(11)이 본 발명에 있어서의 「구조체」를 구성한다. 또한, 정익(40), 허브 슈라우드(41), 팁 슈라우드(51) 및 동익(50)이 본 발명에 있어서의 「블레이드」를 구성한다. 그리고, 정익(40) 및 허브 슈라우드(41)가 「블레이드」인 경우는 축체(30)가 「구조체」이다. 한편, 동익(50) 및 팁 슈라우드(51)가 「블레이드」인 경우는 칸막이판 외륜(11)이 「구조체」이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 칸막이판 외륜(11)을 「구조체」라 하고, 동익(50)을 「블레이드」라 하여 설명한다.

도 2는 도 1에 있어서의 요부(I)를 도시하는 확대 단면도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 동익(50)의 선단부에 마련된 팁 슈라우드(51)는 케이싱(10)에 고정된 칸막이판 외륜(11)과 간극(K)을 거쳐서 대향하여 배치되어 있다. 팁 슈라우드(51)는 칸막이판 외륜(11)측으로 돌출하는 계단부(52)(52A~52C)를 구비하고 있다. 각 계단부(52)(52A~52C)는 단차면(53)(53A~53C)을 갖고 있다.

본 실시형태의 팁 슈라우드(51)는 3개의 계단부(52)(52A~52C)를 구비하고 있다. 이들 3개의 계단부(52A~52C)의 상면(152)(152A~152C)의 동익(50)으로부터의 돌출 높이는 축체(30)의 축 방향 상류측(도 2에 있어서의 좌측)으로부터 하류측(도 2에 있어서의 우측)을 향함에 따라서 점차 높아진다. 계단부(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)은 축 방향 상류측을 향하고 있다.

여기서, 각 단차면(53)(53A~53C)은 각각 하류측으로 경사지도록 경사부(56)(56A~56C)를 형성하고 있다. 즉, 각 단차면(53)(53A~53C)은 비스듬하게 절제되어 경사부(56)(56A~56C)를 형성하고 있다. 그리고, 계단부(52)(52A~52C)의 상면(152)(152A~152C)에 경사부(56)(56A~56C)의 상연부(55)(55A~55C)가 접속되어 있다.

또한, 경사부(56)(56A~56C)의 직경 방향에 대한 경사 각도(θ1~θ3)는 하류측을 향할수록 크게 설정되어 있다. 즉, 3개의 계단부(52)(52A~52C) 중 가장 상류측에 위치하고 있는 1단째의 계단부(52A)의 단차면(53A)에 형성되어 있는 경사부(56A)의 직경 방향에 대한 경사 각도를 θ1로 정의한다. 1단째의 계단부(52A)보다 하류측에 위치하고 있는 2단째의 계단부(52B)의 단차면(53B)에 형성되어 있는 경사부(56B)의 직경 방향에 대한 경사 각도를 θ2로 정의한다. 2단째의 계단부(52B)보다 하류측에 위치하고 있는 3단째의 계단부(52C)의 단차면(53C)에 형성되어 있는 경사부(56C)의 직경 방향에 대한 경사 각도를 θ3으로 정의한다.

θ1, θ2 및 θ3은

θ3＞θ2＞θ1을 만족하도록 설정되어 있다.

한편, 칸막이판 외륜(11)에는, 팁 슈라우드(51)의 계단부(52)에 대향하는 부위에 환상 홈(111)이 형성되어 있다. 환상 홈(111)은, 3개의 계단부(52)(52A~52C)에 대응하도록, 상류측으로부터 하류측을 향해 점차 확경하는 3개의 환상의 오목부(111A~111C)를 갖고 있다. 또한, 환상 홈(111)은, 최하류측에 형성되며 3단째의 오목부(111C)보다 축경된 4단째의 오목부(111D)를 갖고 있다.

여기서, 1단째의 오목부(111A)와 2단째의 오목부(111B)의 경계에 위치하는 단연부(에지부; 112A), 2단째의 오목부(111B)와 3단째의 오목부(111C)의 경계에 위치하는 단연부(112B), 및 3단째의 오목부(111C)와 4단째의 오목부(111D)의 경계에 위치하는 단연부(112C)에는 팁 슈라우드(51)를 향해 직경 방향 내측 쪽으로 연장되는 3개의 시일 핀(15)(15A~15C)이 마련되어 있다. 시일 핀(15)(15A~15C)은 계단부(52)(52A~52C)를 각각 마주보고 있다.

각 시일 핀(15)(15A~15C)은 각각 대응하는 계단부(52)(52A~52C)와의 사이에 미소 간극(H)(H1~H3)을 직경 방향으로 형성하고 있다. 이들 미소 간극(H)(H1~H3)의 각 치수는 케이싱(10)이나 동익(50)의 열 신장량, 동익(50)의 원심 신장량 등을 고려한 후, 양자가 접촉하는 일이 없는 안전 범위 내에서 최소의 것으로 설정되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, H1~H3은 모두 동일한 치수이다. 다만, 필요에 따라서, H1~H3을 적절히 변경하는 것이 가능하다.

이와 같은 구성을 기초로, 팁 슈라우드(51)와 칸막이판 외륜(11) 사이에는 각 계단부(52)(52A~52C)와 이들에 대응하는 환상 홈(111)의 3개의 오목 부(111A~111C) 사이에 캐비티(C)(C1~C3)가 형성되어 있다.

보다 상세하게는, 최상류측에 형성되며, 1단째의 계단부(52A)에 대응하는 제 1 캐비티(C1)는, 1단째의 계단부(52A)에 대응하는 시일 핀(15A)과, 1단째의 오목부(111A)의 상류측의 내벽면(54A) 사이에서, 또한 팁 슈라우드(51)와 칸막이판 외륜(11) 사이에 형성되어 있다.

또한, 2단째의 계단부(52B)에 대응하는 제 2 캐비티(C2)는, 2단째의 계단부(52B)에 대응하는 시일 핀(15B)과, 2단째의 오목부(111B)의 상류측의 내벽면(54B) 및 단연부(112A)에 마련되어 있는 시일 핀(15A) 사이에서, 또한 팁 슈라우드(51)와 칸막이판 외륜(11) 사이에 형성되어 있다.

또한, 3단째의 계단부(52C)에 대응하는 제 3 캐비티(C3)는, 3단째의 계단부(52C)에 대응하는 시일 핀(15C) 및 3단째의 오목부(111C)의 하류측의 내벽면(54C)과, 3단째의 오목부(111C)의 상류측의 내벽면(54D) 및 단연부(112B)에 마련되어 있는 시일 핀(15B) 사이에서, 또한 팁 슈라우드(51)와 칸막이판 외륜(11) 사이에 형성되어 있다.

(증기 터빈의 동작)

다음에, 도 1 내지 도 3에 근거하여 증기 터빈(1)의 동작에 대해 설명한다.

도 3은 증기 터빈의 작용 설명도로서, (a)는 도 1에 있어서의 요부(I)의 확대도, (b)는 (a)의 요부 확대도이다.

도 1 내지 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 우선, 조정 밸브(20)(도 1 참조)를 개방 상태로 하면, 도시하지 않는 보일러로부터 증기(S)가 케이싱(10)의 내부 공간에 유입한다.

케이싱(10)의 내부 공간에 유입한 증기(S)는 각 단에 있어서의 환상 정익군과 환상 동익군을 순차 통과한다. 이때에는, 압력 에너지가 정익(40)에 의해 속도 에너지로 변환된다. 정익(40)을 지난 증기(S) 중 대부분이 동일한 단을 구성하는 동익(50) 사이에 유입한다. 동익(50)이 증기(S)의 속도 에너지를 회전 에너지로 변환하여, 축체(30)에 회전을 부여한다. 한편, 증기(S) 중 일부(예컨대, 수%)는 정익(40)으로부터 유출한 후, 환상 홈(111) 내에 유입함으로써, 소위 누설 증기가 된다.

여기서, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 환상 홈(111) 내에 유입된 증기(S)는, 우선, 제 1 캐비티(C1)에 유입하고, 1단째의 계단부(52A)의 단차면(53A)에 충돌한다. 증기(S)가 상류측으로 되돌아오는 것에 의해, 예컨대 도 3의 지면 상에서 반시계방향으로 회전하는 주 소용돌이(Y1)가 생긴다.

그때, 특히 1단째의 계단부(52A)의 상연부(55A)에서, 주 소용돌이(Y1)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y1)와 반대 방향, 본 예에서는 도 3의 지면 상에서 시계방향으로 회전하도록, 박리 소용돌이(Y2)가 생긴다.

여기서, 1단째의 계단부(52A)의 단차면(53A)은 하류측으로 경사지도록 경사부(56A)를 형성하고 있다. 이 때문에, 주 소용돌이(Y1)의 상연부(55A)에 있어서의 속도 벡터는, 단차면(53A)이 경사부(56A)를 형성하고 있지 않은 경우와 비교하여, 시일 핀(15A)측을 향해 경사진다. 이것에 의해, 1단째의 계단부(52A)의 상면(152A) 상에 형성된 박리 소용돌이(Y2)의 직경은 단차면(53A)이 경사부(56A)를 형성하고 있지 않은 경우와 비교하여 작아진다.

이와 같은 박리 소용돌이(Y2)는 시일 핀(15A)과 계단부(52A) 사이의 미소 간극(H1)을 빠져나가는 누출 흐름을 저감하는 효과, 즉 축류 효과를 발휘한다.

즉, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 박리 소용돌이(Y2)가 형성되면, 이 박리 소용돌이(Y2)는, 시일 핀(15A) 선단의 축 방향 상류측에서, 속도 벡터를 직경 방향 내측 쪽으로 향하게 하는 다운 플로우를 형성한다. 이 다운 플로우는 미소 간극(H1)의 직전에서 직경 방향 내측 쪽을 향하는 관성력을 보유하고 있기 때문에, 미소 간극(H1)을 빠져나가는 흐름을 직경 방향 내측 쪽으로 줄이는 효과(축류 효과)를 발휘한다. 이것에 의해, 증기(S)의 누설 유량은 작아진다.

여기서, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 박리 소용돌이(Y2)가 진원을 형성한다고 가정하면, 박리 소용돌이(Y2)의 직경이 미소 간극(H1)의 2배가 되며 그 외주가 시일 핀(15A)에 접하는 경우에, 이 박리 소용돌이(Y2)가 형성하는 다운 플로우에 있어서의 직경 방향 내측 쪽을 향하는 속도 성분(F)이 최대가 되는 위치가, 시일 핀(15A)의 선단(내단연)에 일치한다. 이 경우, 다운 플로우가 미소 간극(H1)의 직전을 보다 빠른 속도로 통과하기 때문에, 누출 흐름에 대한 축류 효과가 최대가 된다.

본 실시형태에 있어서는, 1단째의 계단부(52A)의 단차면(53A)이 경사부(56A)를 형성하고 있다. 따라서, 단차면(53A)에 경사부(56A)가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여 박리 소용돌이(Y2)의 직경이 작아지므로, 박리 소용돌이(Y2)의 직경을 미소 간극(H1)의 2배로 설정하기 쉽다.

또한, 시일 핀(15A)과, 이것보다 상류측에 위치하는 경사부(56A)의 상연부(55A) 사이의 거리를 L1로 정의할 때, 박리 소용돌이(Y2)의 직경이 미소 간극(H1)의 2배가 되도록, 거리(L1)와 경사부(56)의 경사 각도(θ1)를 설정하면 좋다.

이어서, 미소 간극(H1)을 통과한 증기(S)는 제 2 캐비티(C2)에 유입하고, 2단째의 계단부(52B)의 단차면(53B)에 충돌한다. 증기(S)가 상류측으로 되돌아오는 것에 의해, 예컨대 도 3의 지면 상에서 반시계방향으로 회전하는 주 소용돌이(Y1)가 생긴다. 그리고, 2단째의 계단부(52B)의 상연부(55B)에서 주 소용돌이(Y1)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y1)와 반대 방향, 본 예에서는 도 3의 지면 상에서 시계방향으로 회전하도록, 박리 소용돌이(Y2)가 생긴다.

또한, 미소 간극(H2)을 통과한 증기(S)는 제 3 캐비티(C3)에 유입하고, 3단째의 계단부(52C)의 단차면(53C)에 충돌한다. 증기(S)가 상류측으로 되돌아오는 것에 의해, 예컨대 도 3의 지면 상에서 반시계방향으로 회전하는 주 소용돌이(Y1)를 일으킨다. 그리고, 3단째의 계단부(52C)의 상연부(55C)에서 주 소용돌이(Y1)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y1)와 반대 방향, 본 예에서는 도 3의 지면 상에서 시계방향으로 회전하도록, 박리 소용돌이(Y2)가 생긴다.

여기서, 증기(S)의 밀도는 하류측을 향할수록 작아지므로, 하류측의 캐비티(C)일수록 증기(S)의 자오면 내의 유속이 빨라진다. 이 때문에, 제 2 캐비티(C2) 내에서 단차면(53B)에 충돌한 증기(S)의 직경 방향 외측을 향하는 흐름은, 제 1 캐비티(C1) 내에서 단차면(53A)에 충돌한 증기(S)의 직경 방향 외측을 향하는 흐름보다 강하게 된다. 따라서, 2단째의 계단부(52B)의 상면(152B) 위에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경은 1단째의 계단부(52A)의 상면(152A) 위에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경보다 커지기 쉽다.

마찬가지로, 제 3 캐비티(C3) 내에서, 3단째의 계단부(52C)의 상면(152C) 위에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경은 2단째의 계단부(52B) 위에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경보다 커지기 쉽다.

그러나, 본 실시형태에 있어서는, 각 단차면(53A~53C)이 형성하고 있는 경사부(56A~56C)의 경사 각도(θ1~θ3)가 θ3＞θ2＞θ1을 만족하도록, 즉, 하류측을 향할수록 크게 설정되어 있다(도 2 참조). 이 때문에, 각 캐비티(C)(C1~C3) 내에서 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 속도 벡터를, 시일 핀(15)(15A~15C)측(축 방향)을 향하게 할 수 있다. 따라서, 각 박리 소용돌이(Y2)의 직경은 대략 동일한 크기가 된다.

또한, 2단째의 계단부(52B)에 대응하는 시일 핀(15B)과, 이것보다 상류측에 위치하는 경사부(56B)의 상연부(55B) 사이의 거리(L2), 및 경사부(56B)의 경사 각도(θ2)는, 거리(L1) 및 경사 각도(θ1)와 마찬가지로, 박리 소용돌이(Y2)의 직경이 미소 간극(H2)의 2배가 되도록 설정하면 좋다. 또한, 3단째의 계단부(52C)에 대응하는 시일 핀(15C)과, 이것보다 상류측에 위치하는 경사부(56C)의 상연부(55C) 사이의 거리(L3), 및 경사부(56C)의 경사 각도(θ3)는, 거리(L1) 및 경사 각도(θ1)와 마찬가지로, 박리 소용돌이(Y2)의 직경이 미소 간극(H3)의 2배가 되도록 설정하면 좋다.

(효과)

따라서, 상술의 실시형태에 의하면, 팁 슈라우드(51)에, 3개의 계단부(52)(52A~52C)를 형성하는 동시에, 칸막이판 외륜(11)에 형성되어 있는 환상 홈(111)의 계단부(52)(52A~52C)에 대응하는 부위에, 각각 3개의 시일 핀(15)(15A~15C)을 마련함으로써, 각 시일 핀(15)(15A~15C)의 상류측에 박리 소용돌이(Y2)를 형성할 수 있다. 이 박리 소용돌이(Y2)는 시일 핀(15A)의 축 방향 상류측에서, 속도 벡터를 직경 방향 내측 쪽으로 향하게 하는 다운 플로우를 형성하므로, 각 미소 간극(H)(H1~H3)을 빠져나가는 누출 흐름을 저감하는 효과, 즉 축류 효과를 발휘할 수 있다.

이것에 부가하여, 계단부(52)(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)은 경사부(56)(56A~56C)를 형성하고 있으며, 경사부(56)(56A~56C)의 경사 각도(θ1~θ3)가 하류측을 향할수록 크게 설정되어 있다. 즉, 경사 각도(θ1~θ3)가 θ3＞θ2＞θ1을 만족하도록 설정되어 있다.

이 때문에, 각 캐비티(C)(C1~C3) 내에서 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경은 대략 동일한 크기가 되므로, 각 시일 핀(15)(15A~15C)의 축 방향 상류측에 있어서의 다운 플로우를 강하게 할 수 있다. 따라서, 확실히 각 미소 간극(H)(H1~H3)을 빠져나가는 누출 흐름을 저감하는 효과, 즉 축류 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 상술의 실시형태에서는, 각 단차면(53)(53A~53C)이 비스듬하게 절제되어 경사부(56)(56A~56C)를 형성한 상태로 되어 있으며, 계단부(52)(52A~52C)의 상면(152)(152A~152C)에, 경사부(56)(56A~56C)의 상연부(55)(55A~55C)가 접속된 상태로 되어 있는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 적어도 계단부(52)(52A~52C)의 상면(152)(152A~152C)에 이어지도록, 각 단차면(53)(53A~53C)이 절제되어 있으면 좋다.

(제 1 변형예)

보다 구체적으로, 도 4 내지 도 8에 근거하여 설명한다.

도 4는 계단부의 제 1 변형예의 개략 구성 단면도이다. 또한, 상술의 실시형태와 동일 태양에는 동일 부호를 부여하여 설명한다(이하의 변형예에 대해서도 동일함).

도 4에 도시하는 바와 같이, 팁 슈라우드(51)에 형성되어 있는 3개의 계단부(52)(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)에는, 각각 단연부(에지부)에 평면 면취부(156)(156A~156B)가 형성되어 있다. 즉, 각 단차면(53)(53A~53C)의 상면(152)(152A~152C)측은 비스듬하게 절제되어 있다. 그리고, 이 상면(152)(152A~152C)에 평면 면취부(156)(156A~156C)의 상연부(155)(155A~155C)가 접속되어 있다.

또한, 면취부(156)(156A~156C)는 직경 방향에 대한 경사 각도(θ1'~θ3')가 하류측(도 4에 있어서의 우측)을 향할수록 크게 설정되어 있다. 즉, 1단째의 계단부(52A)의 단차면(53A)에 형성되어 있는 면취부(156A)의 경사 각도(θ1'), 2단째의 계단부(52B)의 단차면(53B)에 형성되어 있는 면취부(156B)의 경사 각도(θ2'), 및 3단째의 계단부(52C)의 단차면(53C)에 형성되어 있는 면취부(156C)의 경사 각도(θ3')는,

θ3'＞θ2'＞θ1'

을 만족하도록 설정되어 있다.

따라서, 상술의 제 1 변형예는 전술의 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다. 또한, 면취부(156)(156A~156C)는 전술의 실시형태의 경사부(56)(56A~56C)를 형성하는 경우와 비교하여 각 계단부(52)(52A~52C)의 절제량이 적다. 따라서, 가공 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.

(제 2 변형예)

도 5는 계단부의 제 2 변형예의 개략 구성 단면도이다. 또한, 이하의 도면에 있어서, 팁 슈라우드(51)에 3개의 계단부(52)(52A~52C)가 형성되어 있는 점은 상술의 실시형태와 동일하다. 그리고, 각 계단부(52)(52A~52C)의 구성이 동일하므로, 일부의 계단부(52)만 도시하고, 다른 계단부(52)의 도시를 생략한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 상술의 실시형태와 제 2 변형예의 상이점은, 상술의 실시형태의 각 계단부(52)(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)에는, 각각 단순하게 경사부(56)(56A~56C)가 형성되어 있을 뿐인 것에 대하여, 제 2 변형예에서는, 1단째의 계단부(52A)의 상면(152A)과 2단째의 계단부(52B)에 형성되어 있는 경사부(56B)의 접속 부분, 및 2단째의 계단부(52B)의 상면(152B)과 3단째의 계단부(52C)에 형성되어 있는 경사부(56C)의 접속 부분에 하류측(도 5에 있어서의 우측)을 향해 패이도록 반경(r1)의 호 형상부(57B, 57C)가 형성되어 있는 점이다.

호 형상부(57B)에 의해, 1단째의 계단부(52A)의 상면(152A)과 2단째의 계단부(52B)에 형성되어 있는 경사부(56B)가 매끄럽게 접속된다. 또한, 호 형상부(57C)에 의해, 2단째의 계단부(52B)의 상면(152B)과 3단째의 계단부(52C)에 형성되어 있는 경사부(56C)가 매끄럽게 접속된다.

따라서, 제 2 변형예에 의하면, 누설 증기를 부드럽게 경사부(57)(57 A~57C)로 인도할 수 있어서, 각 경사부(57)(57A~57C)의 상연부(55)(55A~55C)로부터 유출하는 주 소용돌이(Y1)의 에너지 손실을 작게 할 수 있다. 이 결과, 박리 소용돌이(Y2)의 다운 플로우를 크게 할 수 있기 때문에, 박리 소용돌이(Y2)에 더욱 큰 축류 효과를 발휘시키는 것이 가능하게 된다.

(제 3 변형예)

도 6은 계단부의 제 3 변형예의 개략 구성 단면도이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 상술의 실시형태와 제 3 변형예의 상이점은, 상술의 실시형태의 각 계단부(52)(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)에는 각각 경사부(56)(56A~56C)만이 형성되어 있는데 대하여, 제 3 변형예에서는 경사부(56)(56A~56C)를 대신하여 반경(r2)의 호 형상부(256)(256A~256C)만이 형성되어 있는 점이다.

호 형상부(256)(256A~256C)는 하류측(도 6에 있어서의 우측)을 향해 패이도록 형성되어 있다. 그리고, 계단부(52)(52A~52C)의 상면(152)(152A~152C)에 호 형상부(256)(256A~256C)의 상연부(255)(255A~255C)가 접속되어 있다. 여기서, 상연부(255)(255A~255C)에 있어서의 호 형상부(256)(256A~256C)의 접선 방향과 직경 방향 사이의 각도(θA)는 하류측을 향할수록 크게 설정되어 있다.

따라서, 제 3 변형예는 전술의 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다. 이것에 부가하여, 전술의 실시형태보다 누설 증기를 부드럽게 호 형상부(256)(256A~256C)의 상연부(255)(255A~255C)로 인도할 수 있으므로, 주 소용돌이(Y1)의 에너지 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 박리 소용돌이(Y2)의 다운 플로우를 더욱 크게 할 수 있기 때문에, 박리 소용돌이(Y2)에 의해 큰 축류 효과를 발휘시키는 것이 가능하게 된다.

(제 4 변형예)

도 7은 계단부의 제 4 변형예의 개략 구성 단면도이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 전술의 제 1 변형예와 제 4 변형예의 상이점은, 제 1 변형예에 있어서의 계단부(52)(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)에는 각각 단연부(에지부)에 평면 면취부(156)(156A~156C)가 형성되어 있는데 대하여, 이 제 4 변형예의 평면 면취부(156)(156A~156C)에는 하연측에 반경(r3)의 구면 면취부(356)(356A~356C)가 형성되어 있는 점이다.

구면 면취부(356)(356A~356C)에 의해, 단차면(53)(53A~53C)과 평면 면취부(156)(156A~156B)가 매끄럽게 접속된다. 이 때문에, 단차면(53)(53A~53C)에 충돌한 증기(S)가 부드럽게 평면 면취부(156)(156A~156C)에 인도된다. 이 결과, 평면 면취부(156)(156A~156C)의 하연 부분에서 주 소용돌이(Y1)로부터 박리되어 작은 박리 소용돌이(Y2')(도 7에 있어서의 이점쇄선 참조)가 형성되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 따라서, 주 소용돌이(Y1)의 에너지 손실을 저감할 수 있기 때문에, 박리 소용돌이(Y2)에 의한 축류 효과를 크게 하는 것이 가능하게 된다.

(제 5 변형예)

도 8은 계단부의 제 5 변형예의 개략 구성 단면도이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 전술의 제 3 변형예와 제 5 변형예의 상이점은 제 5 변형예에 있어서의 각 계단부(52)(52A~52C)의 단차면(53)(53A~53C)에 형성되어 있는 반경(r4)의 호 형상부(456)(456A~456C)의 형상이다.

즉, 제 3 변형예의 호 형상부(256)(256A~256C)는 하류측(도 6에 있어서의 우측)을 향해 패이도록 형성되어 있는데 대하여, 제 5 변형예의 호 형상부(456)(456A~456C)는 상류측(도 8에 있어서의 좌측)을 향해 팽출하도록 형성되어 있다. 그리고, 계단부(52)(52A~52C)의 상면(152)(152A~152C)에 호 형상부(456)(456A~456C)의 상연부(455)(455A~455C)가 접속되어 있다.

여기서, 상연부(455)(455A~455C)에 있어서의 호 형상부(456)(456A~456C)의 접선 방향과 직경 방향 사이의 각도(θB)는 하류측을 향할수록 크게 설정되어 있다.

따라서, 상술의 제 5 변형예는 전술의 제 3 변형예와 동일한 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술의 실시형태에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다.

예컨대, 상술의 실시형태나 변형예에서는, 케이싱(10)에 마련된 칸막이판 외륜(11)을 구조체로 했다. 그러나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 칸막이판 외륜(11)을 마련하지 않고, 케이싱(10) 자체를 본 발명의 구조체로 하여도 좋다. 즉, 이 구조체는, 동익(50)을 위요하는 동시에, 유체가 동익 사이를 통과하도록 유로를 규정하는 것이면, 어떠한 부재라도 좋다.

또한, 상술의 실시형태나 변형예에서는, 칸막이판 외륜(11)의 팁 슈라우드(51)에 대응하는 부위에 환상 홈(111)을 형성하고, 이 환상 홈(111)을 3개의 계단부(52)(52A~52C)에 대응하도록, 단차에 의해 점차 확경된 3개의 환상의 오목부(111A~111C)와, 3단째의 오목부(111C)보다 축경된 4단째의 오목부(111D)에 의해 구성한 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 환상 홈(111) 전체를 대략 동일 직경으로 형성하여도 좋다.

또한, 상술의 실시형태나 변형예에서는 팁 슈라우드(51)에 계단부(52)를 복수 마련하고 이것에 의해 캐비티(C)도 복수 형성한 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 계단부(52)나 이것에 대응하는 캐비티(C)의 수는 임의이며, 1개라도, 3개 혹은 4개 이상이라도 좋다.

또한, 1개의 계단부(52)를 마주보게 하여 복수의 시일 핀(15)을 마련하여도 좋다.

또한, 상술의 실시형태나 변형예에서는, 최종 단의 동익(50)이나 정익(40)에 본 발명을 적용했지만, 다른 단의 동익(50)이나 정익(40)에 본 발명을 적용하여도 좋다.

또한, 상술의 실시형태나 변형예에서는, 본 발명에 따른 「블레이드」를 동익(50)으로 하고, 그 선단부가 되는 팁 슈라우드(51)에 계단부(52)(52A~52C)를 형성했다. 또한, 본 발명에 따른 「구조체」를 칸막이판 외륜(11)으로 하고, 칸막이판 외륜(11)에 시일 핀(15)(15A~15C)을 마련했다. 그러나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 본 발명에 따른 「블레이드」를 정익(40)으로 하고, 그 선단부에 계단부(52)를 형성하여도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 「구조체」를 축체(로터; 30)로 하고, 축체(30)에 시일 핀(15)을 마련하여도 좋다. 이 경우도, 계단부(52)에 상술의 실시형태나 변형예를 채용할 수 있다.

또한, 상술의 실시형태에서는, 본 발명을 복수식의 증기 터빈(1)에 적용했지만, 다른 형식의 증기 터빈, 예컨대, 2단 추기 터빈, 추기 터빈, 혼기 터빈 등에 본 발명을 적용할 수도 있다.

또한, 상술의 실시형태에서는, 본 발명을 증기 터빈(1)에 적용했지만, 가스 터빈에도 본 발명을 적용할 수 있으며, 또한, 회전 날개가 있는 모든 것에 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명은 예컨대, 발전 플랜트, 화학 플랜트, 가스 플랜트, 제철소, 선박 등에 이용되는 터빈에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 작동 유체의 누설량을 저감할 수 있다.

1 : 증기 터빈(터빈) 10 : 케이싱
11 : 칸막이판 외륜(구조체) 15(15A~15C) : 시일 핀
30 : 축체(구조체) 40 : 정익(블레이드)
41 : 허브 슈라우드 50 : 동익(블레이드)
51 : 팁 슈라우드 52(52A~52C) : 계단부
53(53A~53C) : 단차면
55(55A~55C), 155(155A~155C), 455(455A~455C) : 상연부
56(56A~56C) : 경사부
57B, 57C, 256(256A~256C), 456(456A~456C) : 호 형상부
156(156A~156C) : 평면 면취부(절제부)
356(356A~356C) : 구면 면취부 C(C1~C3) : 캐비티
H(H1~H3) : 미소 간극 K : 간극
S : 증기 Y1 : 주 소용돌이
Y2 : 박리 소용돌이 θ1~θ3, θ1'~θ3' : 경사 각도
θA, θB : 각도

Claims

삭제
블레이드와,
상기 블레이드의 선단부측에 간극을 거쳐서 마련되는 동시에, 상기 블레이드에 대하여 상대 회전하는 구조체와,
상기 블레이드의 상기 선단부, 및 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위 중 어느 한쪽에 마련되고, 단차면을 갖고서 다른쪽을 향해 돌출하는 계단부와,
상기 블레이드의 상기 선단부, 및 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위 중 어느 하나의 다른쪽에 마련되고, 상기 계단부를 향해 연장되며, 이 계단부와의 사이에 미소 간극을 형성하는 시일 핀과,
상기 단차면에, 상기 계단부의 상면에 이어지도록 형성되고, 상기 유체의 주류로부터 박리된 박리 소용돌이를 상기 계단부의 상면에서 상기 시일 핀을 향해 안내하는 절제부를 구비하고,
상기 계단부는 상기 단차면을 복수 갖고, 상류측으로부터 하류측을 향해 돌출 높이가 점차 높아지도록 형성되어 있으며,
상기 절제부는, 각 단차면에 형성되고, 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향해 경사지는 경사부이며,
각 경사부의 회전축 직경 방향에 대한 경사 각도는 상기 하류측의 상기 단차면에 형성되어 있는 상기 경사부의 상기 경사 각도일수록 크게 설정되어 있는
터빈.
블레이드와,
상기 블레이드의 선단부측에 간극을 거쳐서 마련되는 동시에, 상기 블레이드에 대하여 상대 회전하는 구조체와,
상기 블레이드의 상기 선단부, 및 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위 중 어느 한쪽에 마련되고, 단차면을 갖고서 다른쪽을 향해 돌출하는 계단부와,
상기 블레이드의 상기 선단부, 및 상기 구조체의 상기 선단부에 대향하는 부위 중 어느 하나의 다른쪽에 마련되고, 상기 계단부를 향해 연장되며, 이 계단부와의 사이에 미소 간극을 형성하는 시일 핀과,
상기 단차면에, 상기 계단부의 상면에 이어지도록 형성되고, 상기 유체의 주류로부터 박리된 박리 소용돌이를 상기 계단부의 상면에서 상기 시일 핀을 향해 안내하는 절제부를 구비하고,
상기 계단부는 상기 단차면을 복수 갖고, 상류측으로부터 하류측을 향해 돌출 높이가 점차 높아지도록 형성되어 있으며,
상기 절제부는, 각 단차면에 형성되고, 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향해 매끄럽게 상기 상면에 이어지는 호 형상부를 가지며,
상기 호 형상부의 상기 상면에 접속하는 부위의 접선 방향과 회전축 직경 방향 사이의 각도는 상기 하류측의 상기 단차면에 형성되어 있는 상기 호 형상부의 상기 각도일수록 크게 설정되어 있는
터빈.