KR102290579B1 - 동익, 로터 유닛 및 회전 기계 - Google Patents

Abstract

회전 기계(1)에 있어서, 동익(50)의 팁 슈라우드(51A)가 직경방향 위치가 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수가 마련된 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)과, 인접하는 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C) 끼리를 접속하는 단차부(54D, 54E)를 갖는다. 단차부(54D, 54E)는 직경방향 외측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되며, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)의 상류측 단부(53p)에 예각(θ1)을 갖고서 접속되는 예각 형성면(55D, 55E)을 갖는다.

Description

동익, 로터 유닛 및 회전 기계

본 발명은 동익, 로터 유닛 및 회전 기계에 관한 것이다.

본원은 2017년 2월 28일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2017-037753 호에 대해서 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

증기 터빈, 가스 터빈 등의 회전 기계에 있어서, 케이싱과, 케이싱의 내부에 회전 가능하게 마련된 회전축과, 케이싱의 내주부에 고정 배치된 정익과, 이 정익의 하류측에 있어서 회전축에 방사상으로 마련된 동익을 구비한 것이 알려져 있다.

예를 들면 증기 터빈의 경우, 증기의 압력 에너지를 정익에 의해 속도 에너지로 변환하고, 이 속도 에너지를 동익에 의해 회전 에너지(기계 에너지)로 변환하고 있다. 또한, 동익 내에서 압력 에너지가 속도 에너지로 변환되고, 증기가 분출되는 반동력에 의해 회전 에너지(기계 에너지)로 변환되는 경우도 있다.

이러한 종류의 회전 기계에서는 동익의 선단부와, 동익을 위요하여 증기의 유로를 형성하는 케이싱 사이에 직경방향의 간극이 형성되어 있다. 또한, 정익의 선단부와 회전축 사이에도 직경방향의 간극이 형성되어 있다. 이들 간극을 증기 등의 작동 유체가 통과(누설)하는 경우가 있다. 동익의 선단부와 케이싱의 간극을 통과하는 작동 유체는 동익의 회전에 기여하지 않는다. 또한, 정익의 선단부와 회전축의 간극을 통과하는 작동 유체는 정익에 의한 압력 에너지의 속도 에너지로의 변환에 기여하지 않아, 하류측의 동익에 대해 회전력을 거의 부여하지 않는다.

따라서, 회전 기계의 성능 향상을 위해서는 상기의 간극을 통과하는 누설 증기의 양을 저감하는 것이 중요해진다.

예를 들면 특허문헌 1, 2에는 동익 또는 정익의 블레이드의 선단부에 형성되며, 단차면을 가진 스텝부와, 케이싱에 마련되고, 스텝부를 향하여 연장되며, 이 스텝부와의 사이에 미소 간극을 형성하는 시일 핀을 구비하는 구성이 개시되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서는, 스텝부와 시일 핀의 미소 간극을 통과한 작동 유체를 단차면에 충돌시켜, 유동 저항을 증대시킴으로써, 스텝부와 시일 핀의 미소 간극을 빠져나가는 누출 흐름을 저감한다. 또한, 스텝부의 단차면을 따라서 직경방향으로 흐르는 유체의 주류(主流)의 일부는 단차면의 단연부에 있어서 유체의 주류로부터 박리되어, 박리 소용돌이가 생성된다. 이 박리 소용돌이에 의해, 스텝부와 시일 핀의 미소 간극을 빠져나가려고 하는 누출 흐름을 직경방향으로 줄어들도록 하는 축류 효과를 발휘하는 것에 의해, 미소 간극을 빠져나가는 누출 흐름을 저감한다.

일본 특허 공개 제 2011-80452 호 공보 일본 특허 제 5517910 호 공보

그렇지만, 상기한 바와 같은 구성에 있어서, 스텝부에 형성된 단차면의 단연부(엣지)는 제작시의 가공 오차, 라운딩 가공이나 면취 가공, 장기간의 사용에 의한 마모 등에 의해, 박리 소용돌이를 안정적으로 생성할 수 없게 되는 경우가 있다. 그러면, 박리 소용돌이에 의한 축류 효과가 상정보다 감소하고, 미소 간극을 빠져나가는 누출 흐름이 증가하여 회전 기계의 성능이 저하하는 경우가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 미소 간극을 빠져나가는 누출 흐름을 억제하여, 성능 저하를 억제할 수 있는 동익, 로터 유닛 및 회전 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용한다.

본 발명의 제 1 태양에서는 동익은 회전 기계의 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익에 있어서, 상기 슈라우드는 상기 회전축의 중심 축방향을 따라서 흐르는 작동 유체의 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수 마련된 외주면과, 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면의 하류측 단부와 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 가지며, 상기 단차부는 직경방향 외측을 향함에 따라서 상기 상류측을 향하여 연장되며, 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖는다.

이와 같은 구성에 의하면, 동익의 단차부는 단차부에 대해서 상류측의 외주면과 함께, 예를 들면 시일 핀과의 간극을 통과한 작동 유체를 직경방향 외측으로 인도하여 주 소용돌이를 형성한다. 또한, 단차부의 예각 형성면에 의해 직경방향 외측으로 인도되는 작동 유체의 일부는 예각 형성면과 그 하류측에 위치하는 외주면의 상류측 단부의 교차부에서, 작동 유체의 주류로부터 박리되어 박리 소용돌이를 생성한다. 예각 형성면은 단차부에 대해서 하류측에 위치하는 외주면의 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되어 있으므로, 이와 같은 박리 소용돌이를 안정적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 제 2 태양에서는 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 예각 형성면과 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부의 교차부에 예각으로 뾰족한 예각 선단부가 형성되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성에 의하면, 예각 형성면과, 하류측의 외주면의 상류측 단부의 교차부가 예각으로 뾰족해진 예각 선단부이므로 박리 소용돌이를 안정적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 제 3 태양에서는 상기 제 1 또는 제 2 태양에 있어서, 상기 단차부는 상기 예각 형성면의 직경방향 내측에, 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 하류측 단부로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 상기 하류측을 향하여 연장되는 내주 안내면을 갖고 있어도 좋다.

이와 같이 구성하는 것에 의해, 상류측의 외주면과 시일 핀의 간극을 통과한 작동 유체를 내주 안내면으로부터 직경방향 외측의 예각 형성면을 향하여 효율적으로 안내할 수 있다.

본 발명의 제 4 태양에서는 상기 제 1 내지 제 3 태양에 있어서, 복수의 상기 외주면과 상기 예각 형성면 사이의 상기 예각의 각도가 상기 상류측의 상기 외주면으로부터 상기 하류측의 상기 외주면을 향할수록 크게 되어도 좋다.

복수의 외주면을 구비하는 슈라우드에 있어서, 작동 유체의 밀도는 하류측을 향할수록 작아진다. 그러면, 슈라우드의 외주면과, 예를 들면 시일 핀의 간극을 통과하는 작동 유체의 유속은 상류측보다 하류측의 외주면 상에서 커진다. 그래서, 외주면과 예각 형성면 사이의 예각의 각도를 하류측에서 상류측보다 크게 하는 것에 의해, 예각 형성면과 그 하류측에 위치하는 외주면의 상류측 단부의 교차부에서 작동 유체의 주류로부터 박리되어 생성되는 박리 소용돌이의 직경을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 복수의 외주면에 있어서, 예를 들면 시일 핀과의 간극을 빠져나가는 작동 유체의 누출 흐름에 대한 박리 소용돌이에 의한 억제 효과의 균등화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제 5 태양에서는 로터 유닛은, 상기 회전축과 상기 제 1 내지 제 ４ 중 어느 하나의 태양에 있어서의 동익을 구비하고 있다.

본 발명의 제 5 태양에 의하면, 상기 동익을 구비하는 것에 의해, 예각 형성면은 단차부에 대해서 하류측에 위치하는 외주면의 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되어 있다. 따라서, 작동 유체의 주류로부터 박리되는 박리 소용돌이를 안정적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 제 6 태양에서는 회전 기계는 상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 상기 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과, 상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 시일 핀과, 상기 제 5 태양의 로터 유닛을 구비하고 있다.

본 발명의 제 6 태양에 의하면, 상기 로터 유닛을 구비하는 것에 의해, 예각 형성면은 단차부에 대해서 하류측에 위치하는 외주면의 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되어 있다. 따라서, 작동 유체의 주류로부터 박리되는 박리 소용돌이를 안정적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 제 7 태양에서는 상기 제 6 태양에 있어서, 상기 예각 형성면은 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면에 대향하는 상기 시일 핀의 선단부보다 직경방향 외측에 형성되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성에 의하면, 상류측의 외주면과 시일 핀의 간극을 통과한 작동 유체가 예각 형성면을 따라서 흘러, 흐름방향이 상류측으로 전향된 결과, 상류측의 외주면과 시일 핀의 간극측으로 되돌아오는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 작동 유체를 하류측의 외주면의 상류측 단부와 예각 형성면의 교차 부분을 향하여 효율적으로 안내할 수 있다.

본 발명의 제 8 태양에서는 상기 제 6 또는 제 7 태양에 있어서, 상기 예각 형성면은 상기 상류측의 상기 외주면과 상기 시일 핀의 간극을 통과한 작동 유체를 직경방향 외측으로 인도하는 동시에, 상기 예각 형성면과 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부의 교차부에서, 직경방향 외측으로 인도된 상기 작동 유체의 일부를 상기 작동 유체의 주류로부터 박리시켜 박리 소용돌이를 생성하여도 좋다.

본 발명의 제 9 태양에 의하면, 회전 기계는 중심축 주위로 회전하는 회전축과, 상기 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익과, 상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 상기 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과, 상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 연장되도록 마련된 정익 본체 및 상기 정익 본체의 직경방향 내측에 마련된 정익 슈라우드를 갖는 정익과, 상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 회전축의 외주면으로부터 직경방향 외측을 향하여 돌출되는 정익 시일 핀을 구비하고, 상기 정익 슈라우드는 직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향하여 단계적으로 직경방향 내측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 정익 시일 핀 중 적어도 하나에 대해 직경방향 외측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 슈라우드 내주면과, 상기 상류측에 위치하는 상기 슈라우드 내주면의 하류측 단부와 상기 하류측에 위치하는 상기 슈라우드 내주면의 상류측 단부를 접속하는 정익 단차부를 가지며, 상기 정익 단차부는 직경방향 내측을 향함에 따라서 상기 상류측을 향하여 연장되며, 상기 하류측에 위치하는 상기 슈라우드 내주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 정익 예각 형성면을 갖는다.

이와 같은 구성에 의하면, 정익의 정익 슈라우드에 마련된 정익 단차부는 정익 단차부에 대해서 상류측의 슈라우드 내주면과 함께, 정익 시일 핀과의 간극을 통과한 작동 유체를 직경방향 내측으로 인도하여 주 소용돌이를 형성한다. 또한, 정익 단차부의 정익 예각 형성면에 의해 직경방향 내측으로 인도된 작동 유체의 일부는 정익 예각 형성면과 그 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면의 상류측 단부의 교차부에서, 작동 유체의 주류로부터 박리되어 박리 소용돌이를 생성한다. 정익 예각 형성면은 정익 단차부에 대해서 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면의 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되기 때문에, 이와 같은 박리 소용돌이를 안정적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 제 10 태양에 의하면, 상기 제 9 태양에 있어서 회전 기계는 상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 시일 핀을 더 구비하고, 상기 동익의 상기 슈라우드는 직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 시일 핀 중 적어도 하나에 대해서 직경방향 내측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 외주면과, 상류측에 위치하는 상기 외주면의 하류측 단부와 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 가지며, 상기 단차부는 직경방향 외측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되며. 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖고 있어도 좋다.

본 발명의 제 11 태양에 의하면, 회전 기계는 중심축 주위로 회전하는 회전축과, 상기 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익과, 상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 상기 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과, 상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 슈라우드로부터 직경방향 외측을 향하여 돌출되는 시일 핀을 구비하고, 상기 케이싱은 직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 내측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 시일 핀 중 적어도 하나에 대해서 직경방향 외측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 내주면과, 상류측에 위치하는 상기 내주면의 하류측 단부와 하류측에 위치하는 상기 내주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 갖고, 상기 단차부는 직경방향 내측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되며, 하류측에 위치하는 상기 내주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖는다.

본 발명의 제 12 태양에 의하면, 회전 기계는 중심축 주위로 회전하는 회전축과, 상기 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익과, 상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 상기 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과, 상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 연장되도록 마련된 정익 본체 및 상기 정익 본체의 직경방향 내측에 마련된 정익 슈라우드를 갖는 정익과, 상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 정익 슈라우드로부터 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 정익 시일 핀을 구비하고, 상기 회전축은 직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향하여 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 정익 시일 핀 중 적어도 하나에 대하여 직경방향 내측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 외주면과, 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면의 하류측 단부와 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 가지며, 상기 단차부는 직경방향 외측을 향함에 따라서 상기 상류측을 향하여 연장되며, 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖는다.

본 발명에 따른 동익, 로터 유닛 및 회전 기계에 의하면 미소 간극을 빠져나가는 누출 흐름을 억제하여, 성능 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 증기 터빈을 도시하는 개략 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 증기 터빈에 있어서의 동익의 구성을 도시하는 도면이며, 도 1에 있어서의 요부(I)를 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 증기 터빈의 정익의 구성을 도시하는 확대 단면도이며, 도 1에 있어서의 요부(J)를 도시하는 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 각 실시형태의 제 1 변형예에 따른 증기 터빈의 정익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 각 실시형태의 제 2 변형예에 따른 증기 터빈의 정익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 증기 터빈(회전 기계)을 도면에 근거하여 설명한다.

(제 1 실시형태)

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

도 1에 도시하는 바와 같이, 증기 터빈(회전 기계)(1)은 케이싱(10)과, 조정 밸브(20)와, 회전축(30)과, 정익(40)과, 동익(50)을 주요한 구성으로 하고 있다. 또한, 동익(50)은 도시하지 않는 디스크를 거쳐서 회전축(30)에 고정되어 있다. 이 일체 구성물을 편의상 로터 유닛이라 칭한다.

케이싱(10)은 내부 공간이 기밀하게 밀봉되어 있는 동시에, 그 직경방향 내측이 증기(작동 유체)(S)가 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 유로로 되어 있다. 이 케이싱(10)의 내벽면에는 회전축(30)이 관통 삽입된 링형상의 칸막이판 외륜(11)이 강고하게 고정되어 있다.

조정 밸브(20)는 케이싱(10)에 유입되는 증기(S)의 양과 압력을 조정한다. 조정 밸브(20)는 케이싱(10)의 내부에 복수 개 장착되어 있다. 각 조정 밸브(20)는 도시하지 않는 보일러로부터 증기(S)가 유입되는 조정 밸브실(21)과, 밸브체(22)와, 밸브 시트(23)를 구비하고 있다. 조정 밸브(20)는 밸브체(22)가 밸브 시트(23)로부터 멀어지면 증기 유로가 개방되는 것에 의해, 증기실(24)을 거쳐서 증기(S)를 케이싱(10)의 내부 공간에 유입시킨다.

회전축(30)은 축 본체(31)와, 이 축 본체(31)의 외주로부터 회전축 직경방향(이하, 단순히 직경방향이라 함)으로 연장된 복수의 디스크(32)를 구비하고 있다. 회전축(30)은 베어링부(60)에 의해, 그 중심축 주위로 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링부(60)는 저널 베어링 장치(61) 및 스러스트 베어링 장치(62)를 구비하고 있다.

이 회전축(30)은 도시하지 않은 발전기 등의 기계에 회전 에너지를 전달한다.

정익(40)은 회전축(30)을 위요하도록 방사상으로 다수 배치되며 환상 정익군을 구성하고 있다.

각 정익(40)은 정익 본체(42)와, 허브 슈라우드(41)를 갖는다. 정익 본체(42)는 케이싱(10)에 고정된 칸막이판 외륜(11)으로부터 직경방향 내측을 향하여 연장되도록 마련되어 있다. 허브 슈라우드(41)는 정익 본체(42)의 직경방향 내측에 마련되어 있다. 허브 슈라우드(41)는 링형상을 이루며, 환상 정익군을 구성하는 복수의 정익(40)의 정익 본체(42)를 연결한다. 허브 슈라우드(41)의 직경방향 내측에서 케이싱(10)에는 회전축(30)이 관통 삽입되며, 허브 슈라우드(41)는 회전축(30)에 대해서 직경방향의 간격을 두고 배설되어 있다.

이들 복수의 정익(40)으로 이루어지는 환상 정익군은 축방향으로 간격을 두고 6개 형성되어 있으며, 증기(S)의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환하고, 하류측에 인접하는 동익(50)측으로 안내한다.

동익(50)은 각 환상 정익군의 하류측에 마련되어 있다. 동익(50)은 방사상으로 다수 배치되어 환상 동익군을 구성하고 있다.

각 동익(50)은 동익 본체(52)와, 팁 슈라우드(슈라우드)(51A)를 갖는다. 동익 본체(52)는 회전축(30)이 갖는 디스크(32)로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련되어 있다. 팁 슈라우드(51A)는 동익 본체(52)의 직경방향 외측에 마련되어 있다.

도 2는 도 1에 있어서의 요부(I)를 도시하는 확대 단면도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 동익(50)의 선단부가 되는 팁 슈라우드(51A)는 케이싱(10)의 직경방향에 있어서 칸막이판 외륜(11)과 간극(K)을 거쳐서 대향하여 배치되어 있다.

팁 슈라우드(51A)는 직경방향 외측에 슈라우드 외주면(외주면)(53A, 53B, 53C)과, 단차부(54D, 54E)를 갖고 있다.

슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)은 각각 회전축(30)의 중심축을 따라서 중심축에 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)은 그 직경방향 위치가 상류측의 슈라우드 외주면(53A)으로부터 하류측의 슈라우드 외주면(53C)을 향하며, 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 마련되어 있다. 즉, 이들 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)은 동익 본체(52)로부터 직경방향 외측으로의 돌출 높이가 회전축(30)의 축방향의 상류측(도 2에 있어서의 좌측)으로부터 하류측(도 2에 있어서의 우측)을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 높아지도록 배설되어 있다.

단차부(54D)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A)의 하류측 단부(53q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 상류측 단부(53p)를 접속한다. 단차부(54E)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 하류측 단부(53q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53C)의 상류측 단부(53p)를 접속한다.

단차부(54D, 54E)는 예각 형성면(55D, 55E)과, 내주 안내면(57D, 57E)을 갖고 있다.

예각 형성면(55D, 55E)은 직경방향 외측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되는 단면 원호형상의 만곡면으로 이루어진다. 예각 형성면(55D, 55E)은 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)에 예각(θ1)을 갖고서 접속된다. 예각(θ1)은 보다 상세하게는 상류측 단부(53p)를 통과하는 예각 형성면(55D, 55E)의 접선과, 슈라우드 외주면(53B, 53C)이 이루는 각이다.

이에 의해, 예각 형성면(55D, 55E)과, 그 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)의 교차부에 예각(θ1)으로 뾰족해진 예각 선단부(56B, 56C)가 형성되어 있다.

내주 안내면(57D, 57E)은 예각 형성면(55D, 55E)의 직경방향 내측에 형성되어 있다. 내주 안내면(57D, 57E)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 하류측을 향하여 연장되는 단면 원호형상의 만곡면으로 이루어진다.

여기에서, 예각 형성면(55D, 55E)과, 내주 안내면(57D, 57E)은 동일한 곡률 반경으로 연속하여 형성되어 있다.

또한, 예각 형성면(55D, 55E)과 내주 안내면(57D, 57E)의 접속부와, 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 직경방향의 간격(L1, L2)은 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)과 후술하는 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)의 치수보다 크다. 이에 의해, 예각 형성면(55D, 55E)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)에 대향하는 시일 핀(15A, 15B)의 선단부보다 직경방향 외측에 형성되어 있다.

칸막이판 외륜(11)에는 팁 슈라우드(51A)에 대해서 직경방향으로 대향하는 부위에 환상 홈(111)이 형성되어 있다. 환상 홈(111)은 팁 슈라우드(51A)의 3개의 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)에 대응하도록 상류측으로부터 하류측을 향하며, 단차에 의해 점차 확경된 3개의 환상의 오목부(111A, 111B, 111C)를 갖고 있다. 환상 홈(111)은 또한, 최하류측에 3단째의 오목부(111C)보다 축경된 4단째의 오목부(111D)를 갖고 있다.

여기에서, 1단째의 오목부(111A)와 2단째의 오목부(111B)의 경계에 위치하는 단연부(엣지부)(112A)에는 시일 핀(15A)이 마련되어 있다. 2단째의 오목부(111B)와 3단째의 오목부(111C)의 경계에 위치하는 단연부(112B)에는 시일 핀(15B)이 마련되어 있다. 3단째의 오목부(111C)와, 4단째의 오목부(111D)의 경계에 위치하는 단연부(112C)에는 시일 핀(15C)이 마련되어 있다. 이들 시일 핀(15A, 15B, 15C)은 각각 팁 슈라우드(51A)를 향하며 직경방향 내측으로 연장되어 있다. 이 실시형태에서는 시일 핀(15A, 15B, 15C)은 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)에 1:1로 대응하도록 마련되어 있다. 이에 의해, 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)은 각각이 복수의 시일 핀(15A, 15B, 15C) 중 적어도 하나에 직경방향으로 대향하고 있다.

각 시일 핀(15A, 15B, 15C)은 각각 대응하는 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)과의 사이에 미소 간극(H1, H2, H3)을 가지며 직경방향으로 대향하고 있다. 이들 미소 간극(H1, H2, H3)의 직경방향의 각 치수는 케이싱(10)이나 동익(50)의 열신장량, 동익(50)의 원심 신장량 등을 고려한 후, 양자가 접촉하는 일이 없는 안전한 범위 내에서, 최소의 것으로 설정되어 있다.

여기에서, 시일 핀(15A, 15B, 15C)과, 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)의 미소 간극(H1, H2, H3)은 모두 동일한 치수라도 좋으며, 필요에 따라서, 이들을 서로 상이하게 하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

이와 같은 구성하에서, 팁 슈라우드(51A)와 칸막이판 외륜(11) 사이에는 각 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)과, 이들에 대응하는 환상 홈(111)의 3개의 오목부(111A, 111B, 111C) 사이에 캐비티(C1 내지 C3)가 형성되어 있다.

보다 상세하게는 최상류측에 형성되며, 1단째의 슈라우드 외주면(53A)에 대응하는 제 1 캐비티(C1)는 1단째의 슈라우드 외주면(53A)에 대응하는 시일 핀(15A)과, 1단째의 오목부(111A)의 상류측의 내벽면(113A) 사이에서, 또한 팁 슈라우드(51A)와 칸막이판 외륜(11) 사이에 형성되어 있다.

또한, 2단째의 슈라우드 외주면(53B)에 대응하는 제 2 캐비티(C2)는 2단째의 슈라우드 외주면(53B)에 대응하는 시일 핀(15B)과, 2단째의 오목부(111B)의 상류측의 내벽면(113B) 및 단연부(112A)에 마련되어 있는 시일 핀(15A) 사이에서, 또한 팁 슈라우드(51A)와 칸막이판 외륜(11) 사이에 형성되어 있다.

또한, 3단째의 슈라우드 외주면(53C)에 대응하는 제 3 캐비티(C3)는 3단째의 슈라우드 외주면(53C)에 대응하는 시일 핀(15C) 및 이것이 마련되어 있는 3단째의 오목부(111C)의 하류측의 내벽면(113C)과, 3단째의 오목부(111C)의 상류측의 내벽면(113D) 및 단연부(112B)에 마련되어 있는 슈라우드 외주면(53B) 사이에서, 또한 팁 슈라우드(51A)와 칸막이판 외륜(11) 사이에 형성되어 있다.

(증기 터빈의 동작)

다음에, 증기 터빈(1)의 동작에 대해 설명한다.

우선, 조정 밸브(20)(도 1 참조)를 개방 상태로 하면, 도시하지 않는 보일러로부터 증기(S)가 케이싱(10)의 내부 공간에 유입된다.

케이싱(10)의 내부 공간에 유입된 증기(S)는 각 단에 있어서의 환상 정익군과 환상 동익군을 순차 통과한다. 이 때에는, 압력 에너지가 정익(40)에 의해 속도 에너지로 변환된다. 정익(40)을 거친 증기(S) 중 대부분이 동일한 단을 구성하는 동익(50) 사이에 유입된다. 증기(S)의 속도 에너지가 동익(50)에 의해 회전 에너지로 변환되고, 회전축(30)에 회전이 부여된다. 한편, 증기(S) 중 일부(예를 들면 수%)는 정익(40)으로부터 유출된 후, 환상 홈(111) 내에 유입되는 소위 누설 증기가 된다.

여기에서 환상 홈(111) 내에 유입된 증기(S)는 우선, 제 1 캐비티(C1)에 유입되어, 팁 슈라우드(51A)의 상류측 단부면(51f)에 충돌하고, 상류측으로 되돌아오도록 하여, 반시계방향으로 회전하는 주 소용돌이(Y1)를 일으킨다.

그 때, 상류측 단부면(51f)의 직경방향 외측의 단부에 있어서, 주 소용돌이(Y1)(주류)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y1)와 반대방향, 본 예에서는 도 2의 지면상에서 시계방향으로 회전하도록 박리 소용돌이(Y2)가 생긴다.

이와 같은 박리 소용돌이(Y2)는 시일 핀(15A)과 슈라우드 외주면(53A) 사이의 미소 간극(H1)을 빠져나가는 누출 흐름(리크 제트)을 저감하는 축류 효과를 발휘한다.

즉, 박리 소용돌이(Y2)가 형성되면, 이 박리 소용돌이(Y2)에는 시일 핀(15A)의 축방향 상류측에 있어서, 속도 벡터를 직경방향 내측을 향하는 다운 플로우를 일으킨다. 이 다운 플로우는 미소 간극(H1)의 직전에서 직경방향 내측을 향하는 관성력을 보유하고 있기 때문에, 미소 간극(H1)을 빠져나가는 흐름을 직경방향 내측으로 줄어들도록 하는 효과(축류 효과)를 발휘하며, 누설 유량은 작아진다.

이어서, 미소 간극(H1)을 통과한 증기(S)는 제 2 캐비티(C2)에 유입되어, 단차부(54D)에 충돌하고, 상류측으로 되돌아오도록 하여 주 소용돌이(Y1)를 일으킨다. 또한, 단차부(54D)의 예각 형성면(55D)과, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 상류측 단부(53p)의 교차부에 있어서, 주 소용돌이(Y1)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y1)와 반대방향으로 회전하도록 박리 소용돌이(Y2)가 생긴다.

또한, 미소 간극(H2)을 통과한 증기(S)는 제 3 캐비티(C3)에 유입되어, 단차부(54E)에 충돌하고, 또한 상류측으로 되돌아오도록 하여 회전하는 주 소용돌이(Y1)를 일으킨다. 단차부(54E)의 예각 형성면(55E)과, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53C)의 상류측 단부(53p)의 교차부에 있어서, 주 소용돌이(Y1)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y1)와 반대방향으로 회전하도록 박리 소용돌이(Y2)가 생긴다.

제 2 캐비티(C2), 제 3 캐비티(C3)에서 생긴 박리 소용돌이(Y2)는 시일 핀(15B, 15C)과 슈라우드 외주면(53B, 53C) 사이의 미소 간극(H2, H3)을 빠져나가는 누출 흐름을 저감하는 축류 효과를 발휘한다. 즉, 박리 소용돌이(Y2)가 형성되면, 이 박리 소용돌이(Y2)는 시일 핀(15A) 선단의 축방향 상류측에 있어서, 속도 벡터를 직경방향 내측을 향하는 다운 플로우를 일으킨다. 이 다운 플로우는 미소 간극(H2, H3)의 직전에서 직경방향 내측을 향하는 관성력을 보유하고 있기 때문에, 미소 간극(H2, H3)을 빠져나가는 흐름에 대해서, 직경방향 내측으로 줄어들도록 하는 효과(축류 효과)를 발휘하며, 누설 유량은 작아진다.

따라서, 상술의 실시형태에 의하면, 슈라우드 외주면(53A, 53B)과 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)을 통과한 증기(S)의 일부는 단차부(54D, 54E)에 형성된 예각 형성면(55D, 55E)과 그 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)와의 교차부에서 박리되어 박리 소용돌이(Y2)를 생성한다. 예각 형성면(55D, 55E)은 단차부(54D, 54E)에 대해서 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)에 예각(θ1)을 갖고서 접속되기 때문에, 박리 소용돌이(Y2)를 안정적으로 생성할 수 있다.

그 결과, 미소 간극(H1, H2)을 빠져나가는 증기(S)의 누출 흐름을 억제하여, 증기 터빈(1)의 성능 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 예각 형성면(55D, 55E)과, 그 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)의 교차부에 예각(θ1)으로 뾰족해진 예각 선단부(56B, 56C)가 형성되어 있으므로 박리를 촉진할 수 있어서, 박리 소용돌이(Y2)를 안정적으로 생성할 수 있다.

또한, 예각 형성면(55D, 55E)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)에 대향하는 시일 핀(15A, 15B)의 선단부보다 직경방향 외측에 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)과 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)을 통과한 증기(S)가 예각 형성면(55D, 55E)을 따라서 흘러, 상류측으로 흐름방향이 전향된 결과, 미소 간극(H1, H2)측으로 되돌아와 버리는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 증기(S)를 하류측의 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)와 예각 형성면(55D, 55E)의 교차 부분을 향하여 효율적으로 안내할 수 있어서, 박리 소용돌이(Y2)의 안정적인 생성에 기여할 수 있다.

또한, 단차부(54D, 54E)는 예각 형성면(55D, 55E)의 직경방향 내측에 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 하류측을 향하여 연장되는 내주 안내면(57D, 57E)을 갖고 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)과 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)을 통과한 증기(S)를 내주 안내면(57D, 57E)으로부터 직경방향 외측의 예각 형성면(55D, 55E)을 향하여 효율적으로 안내할 수 있다.

(제 1 실시형태의 변형예)

또한, 상기 제 1 실시형태에 있어서, 동익(50)의 팁 슈라우드(51A)는 단차부(54D, 54E)의 예각 형성면(55D, 55E)에 대해서, 직경방향 내측에 예각 형성면(55D, 55E)과 동일한 곡률 반경을 가진 만곡면으로 이루어지는 내주 안내면(57D, 57E)을 마련했지만, 이에 한정되지 않는다.

내주 안내면(57D, 57E)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 하류측을 향하여 연장되는 테이퍼형상의 경사면으로 하여도 좋다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.

이 도 3에 도시하는 바와 같이, 동익(50)의 팁 슈라우드(슈라우드)(51B)는 단차부(54D, 54E)의 예각 형성면(55D, 55E)에 대해 직경방향 내측에 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터, 슈라우드 외주면(53A, 53B)(또는 회전축(30)의 중심축)에 직교하며 직경방향 외측으로 연장되는 평면형상의 내주 안내면(57F, 57G)을 형성하도록 하여도 좋다.

(제 2 실시형태)

다음에, 본 발명에 따른 회전 기계의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 제 2 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태와 단차부(54H, 54J)의 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 증기 터빈(1)에 있어서, 동익(50)의 선단부가 되는 팁 슈라우드(슈라우드)(51C)는 직경방향 외측에 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)과, 단차부(54H, 54J)를 갖고 있다.

단차부(54H)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A)의 하류측 단부(53q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 상류측 단부(53p)를 접속한다. 단차부(54J)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 하류측 단부(53q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53C)의 상류측 단부(53p)를 접속한다.

단차부(54H, 54J)는 예각 형성면(55H, 55J)과, 내주 안내면(57H, 57J)을 갖고 있다.

예각 형성면(55H, 55J)은 직경방향 외측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되는 평면형상의 경사면으로 이루어진다. 예각 형성면(55H, 55J)은 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)에 예각(θ2)을 갖고서 접속된다. 이에 의해, 예각 형성면(55H, 55J)과 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)의 교차부에 예각(θ2)으로 뾰족해진 예각 선단부(56H, 56J)가 형성되어 있다.

내주 안내면(57H, 57J)은 예각 형성면(55H, 55J)의 직경방향 내측에 형성되어 있다. 내주 안내면(57H, 57J)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 하류측을 향하여 연장되는 평면형상의 경사면으로 이루어진다.

여기에서, 예각 형성면(55H, 55J)과 내주 안내면(57H, 57J)의 접속부와, 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 직경방향의 간격(L3, L4)은 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)과, 후술하는 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)보다 크다. 이에 의해, 예각 형성면(55H, 55J)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)에 대향하는 시일 핀(15A, 15B)의 선단부보다 직경방향 외측에 형성되어 있다.

상술의 실시형태에 의하면, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 예각 형성면(55H, 55J)은 단차부(54D, 54E)에 대해서 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)에 예각(θ2)을 갖고서 접속되기 때문에, 박리 소용돌이(Y2)를 안정적으로 생성할 수 있다.

그 결과, 미소 간극(H1, H2)을 빠져나가는 증기(S)의 누출 흐름을 억제하여, 증기 터빈(1)의 성능 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 예각 형성면(55H, 55J)은 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)에 대향하는 시일 핀(15A, 15B)의 선단부보다 직경방향 외측에 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)과 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)을 통과한 증기(S)가 예각 형성면(55H, 55J)을 따라서 흐른 결과, 미소 간극(H1, H2)측으로 되돌아오는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 증기(S)를 하류측의 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)와 예각 형성면(55H, 55J)의 교차 부분을 향하여 효율적으로 안내할 수 있어서, 박리 소용돌이(Y2)의 안정적인 생성에 기여할 수 있다.

또한, 단차부(54D, 54E)는 예각 형성면(55H, 55J)의 직경방향 내측에, 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 하류측을 향하여 연장되는 내주 안내면(57H, 57J)을 갖고 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 상류측의 슈라우드 외주면(53A, 53B)과 시일 핀(15A, 15B)의 미소 간극(H1, H2)을 통과한 증기(S)를 내주 안내면(57H, 57J)으로부터 직경방향 외측의 예각 형성면(55H, 55J)을 향하여 효율적으로 안내할 수 있다.

(제 2 실시형태의 변형예)

또한, 상기 제 2 실시형태에 있어서, 동익(50)의 팁 슈라우드(51A)는 단차부(54H, 54J)의 예각 형성면(55H, 55J)에 대해서, 직경방향 내측에 경사면으로 이루어지는 내주 안내면(57H, 57J)을 마련했지만, 이에 한정되지 않는다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.

이 도 5에 도시하는 바와 같이, 동익(50)의 팁 슈라우드(슈라우드)(51D)는 단차부(54H, 54J)의 예각 형성면(55H, 55J)에 대해서, 직경방향 내측에 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A, 53B)의 하류측 단부(53q)로부터 슈라우드 외주면(53A, 53B)(또는 회전축(30)의 중심축)에 직교하며 직경방향 외측으로 연장되는 평면형상의 내주 안내면(57F, 57G)을 형성하여도 좋다.

(제 3 실시형태)

다음에, 본 발명에 이러한 회전 기계의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 제 3 실시형태에 있어서는 제 1, 제 2 실시형태와, 팁 슈라우드(슈라우드)(51E)에 마련한 단차부(54K, 54L)의 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 증기 터빈의 동익의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 증기 터빈(1)에 있어서, 동익(50)의 선단부가 되는 팁 슈라우드(51E)는 직경방향 외측에 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)과, 단차부(54K, 54L)를 갖고 있다.

단차부(54K)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53A)의 하류측 단부(53q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 상류측 단부(53p)를 접속한다. 단차부(54L)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B)의 하류측 단부(53q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53C)의 상류측 단부(53p)를 접속한다.

단차부(54K, 54L)는 예각 형성면(55K, 55L)과, 내주 안내면(57K, 57L)을 갖고 있다.

예각 형성면(55K, 55L)은 직경방향 외측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되는 평면형상의 경사면으로 이루어진다. 예각 형성면(55K, 55L)은 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)에 예각(θ3, θ4)을 갖고서 접속된다. 이에 의해, 예각 형성면(55K, 55L)과 하류측에 위치하는 슈라우드 외주면(53B, 53C)의 상류측 단부(53p)의 교차부에 예각(θ3, θ4)으로 뾰족해진 예각 선단부(56K, 56L)가 형성되어 있다.

여기에서, 제 2 캐비티(C2) 내에 위치하는 단차부(54K)와, 제 3 캐비티(C3) 내에 위치하는 단차부(54L)에서는 예각 선단부(56K, 56L)의 예각(θ3, θ4)의 크기가 서로 상이하다. 이에 의해, 예각 선단부(56K)로부터 직경방향 외측을 향하여 상류측으로 유출되는 증기(S)의 흐름의 출구 각도(θd1)와, 예각 선단부(56L)로부터 직경방향 외측을 향하여 상류측으로 유출되는 증기(S)의 흐름(F2)의 출구 각도(θd2)는 그 크기가 서로 상이하다. 여기에서, 출구 각도(θd1, θd2)는 예각 형성면(55K, 55L)을 따라서 흘러, 예각 선단부(56K, 56L)로부터 직경방향 외측을 향하여 상류측으로 유출되는 증기(S)의 흐름과, 슈라우드 외주면(53B, 53C) 사이의 각도이다.

구체적으로는 증기(S)의 밀도는 하류측을 향할수록 작아진다. 여기에서, 미소 간극(H1, H2)이 동일 치수인 경우, 하류측으로 갈수록 미소 간극(H1, H2)을 통과하는 증기(S)(리크 제트)의 유속은 커진다. 즉, 1단째의 슈라우드 외주면(53A)과 시일 핀(15A)의 미소 간극(H1)을 통과한 증기(S)의 유속보다 2단째의 슈라우드 외주면(53B)과 시일 핀(15B)의 미소 간극(H2)을 통과한 증기(S)의 유속이 크다.

그러면, 제 3 캐비티(C3) 내에서 단차부(54L)에 충돌한 증기(S)의 직경방향 외측을 향하는 흐름은 제 2 캐비티(C2) 내에서 단차부(54K)에 충돌한 증기(S)의 직경방향 외측을 향하는 흐름보다 강해진다. 그 결과, 3단째의 슈라우드 외주면(53C)의 직경방향 외측에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경은 2단째의 슈라우드 외주면(53B)의 직경방향 외측에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경보다 커질 우려가 있다.

그래서, 본 실시형태에서는 2단째의 단차부(54K)의 예각 선단부(56K)로부터 유출되는 증기(S)의 흐름의 출구 각도(θd1)보다 3단째의 단차부(54L)의 예각 선단부(56L)로부터 유출되는 증기(S)의 흐름의 출구 각도(θd2)를 작게 한다. 이에 의해, 2단째의 슈라우드 외주면(53B)의 직경방향 외측에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경과, 3단째의 슈라우드 외주면(53C)의 직경방향 외측에 형성되는 박리 소용돌이(Y2)의 직경을 동등한 크기로 한다. 이와 같이 하여 박리 소용돌이(Y2)에 의한 미소 간극(H1, H2)을 빠져나가는 증기(S)의 누출 흐름의 억제 효과의 균등화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 제 3 실시형태에서는 단차부(54K, 54L)를 상기 제 2 실시형태와 마찬가지의 경사면으로 이루어지는 예각 형성면(55K, 55L), 내주 안내면(57K, 57L)으로 이루어지는 것으로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 제 1 실시형태 및 그 변형예, 상기 제 2 실시형태의 변형예로 도시한 것과 같은 구성에 대해서도 상기 제 3 실시형태와 마찬가지의 구성을 적용 가능하다.

(제 4 실시형태)

다음에, 본 발명에 따른 회전 기계의 제 4 실시형태에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 제 3 실시형태에 있어서는, 정익(40)에 정익 예각 형성면(45D, 45E)을 갖는 정익 단차부(44D, 44E)를 구비한 구성만이 상이하므로, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 부여하여 설명하는 동시에, 중복 설명을 생략한다.

도 7은 도 1에 있어서의 요부(J)를 도시하는 확대 단면도이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 증기 터빈(1)의 정익(40B)은 정익 본체(42)와, 허브 슈라우드(정익 슈라우드)(41B)를 갖는다. 허브 슈라우드(41B)는 정익 본체(42)의 직경방향 내측에 마련되어 있다. 허브 슈라우드(41B)는 링형상을 이루며, 환상 정익군을 구성하는 복수의 정익(40B)의 정익 본체(42)를 연결한다. 허브 슈라우드(41B)의 직경방향 내측에서 케이싱(10)에는 회전축(30)이 관통 삽입되며, 회전축(30)에 대해서 직경방향의 간극을 두고 배설되어 있다.

허브 슈라우드(41B)는 직경방향 내측에 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)과, 정익 단차부(44D, 44E)를 갖고 있다.

슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)은 각각 회전축(30)의 중심축을 따라서 중심축에 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)은 그 직경방향 위치가 상류측의 슈라우드 내주면(43A)으로부터 하류측의 슈라우드 내주면(43C)을 향하여, 단계적으로 직경방향 내측에 위치하도록 마련되어 있다. 즉, 이들 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)은 정익 본체(42)로부터 직경방향 내측으로의 돌출 치수가 회전축(30)의 축방향의 상류측(도 7에 있어서의 좌측)으로부터 하류측(도 7에 있어서의 우측)을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 커지도록 배설되어 있다.

정익 단차부(44D)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43A)의 하류측 단부(43q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43B)의 상류측 단부(43p)를 접속한다. 정익 단차부(44E)는 그 상류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43B)의 하류측 단부(43q)와, 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43C)의 상류측 단부(43p)를 접속한다

정익 단차부(44D, 44E)는 정익 예각 형성면(45D, 45E)과, 정익 내주 안내면(47D, 47E)을 갖고 있다.

정익 예각 형성면(45D, 45E)은 직경방향 내측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되는 단면 원호형상의 만곡면으로 이루어진다. 정익 예각 형성면(45D, 45E)은 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43B, 43C)의 상류측 단부(43p)에 예각(θ11)을 갖고서 접속된다. 예각(θ11)은 보다 상세하게는 상류측 단부(43p)를 통과하는 정익 예각 형성면(45D, 45E)의 접선과, 슈라우드 외주면(53B, 53C)이 이루는 각이다.

이에 의해, 정익 예각 형성면(45D, 45E)과 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43B, 43C)의 상류측 단부(43p)와의 교차부에, 예각(θ11)으로 뾰족해진 정익 예각 선단부(46D, 46E)가 형성되어 있다.

정익 내주 안내면(47D, 47E)은 정익 예각 형성면(45D, 45E)의 직경방향 외측에 형성되어 있다. 정익 내주 안내면(47D, 47E)은 상류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43A, 43B)의 하류측 단부(43q)로부터 직경방향 내측을 향함에 따라서 하류측을 향하여 연장되는 단면 원호형상의 만곡면으로 이루어진다.

여기에서, 정익 예각 형성면(45D, 45E)과 정익 내주 안내면(47D, 47E)의 접속부와, 상류측의 슈라우드 내주면(43A, 43B)의 직경방향의 간격(L11, L12)은 상류측의 슈라우드 내주면(43A, 43B)과 후술하는 정익 시일 핀(16A, 16B)의 미소 간극(H11, H12)보다 크다. 이에 의해, 정익 예각 형성면(45D, 45E)은 상류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43A, 43B)에 대향하는 정익 시일 핀(16A, 16B)의 선단부보다 직경방향 내측에 형성되어 있다.

축 본체(31)에는 허브 슈라우드(41B)에 대해서 직경방향으로 대향하는 부위에 환상 홈(311)이 형성되어 있다. 환상 홈(311)은 허브 슈라우드(41B)의 3개의 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)에 대응하도록 상류측으로부터 하류측을 향하며, 단차에 의해 점차 축경된 3개의 환상의 오목부(311A, 311B, 311C)를 갖고 있다. 환상 홈(311)은 또한, 최하류측에 3단째의 오목부(311C)보다 축경된 4단째의 오목부(311D)를 갖고 있다.

여기에서, 1단째의 오목부(311A)와 2단째의 오목부(311B)의 경계에 위치하는 단연부(엣지부)(312A)에는 정익 시일 핀(16A)이 마련되어 있다. 2단째의 오목부(311B)와 3단째의 오목부(311C)의 경계에 위치하는 단연부(312B)에는 정익 시일 핀(16B)이 마련되어 있다. 3단째의 오목부(311C)와 4단째의 오목부(311D)의 경계에 위치하는 단연부(312C)에는 정익 시일 핀(16C)이 마련되어 있다. 이들 정익 시일 핀(16A, 16B, 16C)은 각각 허브 슈라우드(41B)를 향하며 직경방향 외측으로 연장되어 있다. 이 실시형태에 있어서, 정익 시일 핀(16A, 16B, 16C)은 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)에 1：1로 대응하도록 마련되어 있다. 이에 의해, 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)은 각각이 복수의 정익 시일 핀(16A, 16B, 16C) 중 적어도 하나에 직경방향으로 대향하고 있다.

각 정익 시일 핀(16A, 16B, 16C)은 각각 대응하는 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)과의 사이에 미소 간극(H11, H12, H13)을 가지며 직경방향으로 대향하고 있다. 이들 미소 간극(H11, H12, H13)의 각 치수는 케이싱(10)이나 동익(50)의 열신장량, 동익(50)의 원심 성장량 등을 고려한 후, 양자가 접촉하는 일이 없는 안전한 범위 내에서, 최소의 것으로 설정되어 있다.

여기에서, 정익 시일 핀(16A, 16B, 16C)과, 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)의 미소 간극(H11, H12, H13)은 모두 동일한 치수라도 좋으며, 필요에 따라서, 이들을 서로 상이하게 하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

이와 같은 구성하에서, 허브 슈라우드(41B)측과 축 본체(31) 사이에는 각 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)과, 이들에 대응하는 환상 홈(311)의 3개의 오목부(311A, 311B, 311C) 사이에 캐비티(C11 내지 C13)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 증기 터빈(1)의 조정 밸브(20)(도 1 참조)를 개방 상태로 하면, 도시하지 않는 보일러로부터 증기(S)가 케이싱(10)의 내부 공간에 유입된다. 증기(S) 중 일부(예를 들면 수%)는 환상 홈(311) 내에 유입되는 소위 누설 증기가 된다.

여기에서, 환상 홈(311) 내에 유입된 증기(S)는 우선, 제 1 캐비티(C11)에 유입되어, 허브 슈라우드(41B)의 상류측 단부면(41f)에 충돌하고, 상류측으로 되돌아오도록 하여 주 소용돌이(Y11)를 일으킨다.

그 때, 상류측 단부면(41f)의 직경방향 내측의 단부에 있어서, 주 소용돌이(Y11)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y11)와 반대방향으로 회전하도록 박리 소용돌이(Y12)가 생긴다.

이와 같은 박리 소용돌이(Y12)는 정익 시일 핀(16A)과 슈라우드 내주면(43A) 사이의 미소 간극(H11)을 빠져나가는 누출 흐름을 저감하는 축류 효과를 발휘한다.

즉, 박리 소용돌이(Y12)가 형성되면, 이 박리 소용돌이(Y12)에는 정익 시일 핀(16A) 선단의 축방향 상류측에 있어서, 속도 벡터를 직경방향 외측을 향하는 다운 플로우(업 플로우라고도 함)를 일으킨다. 이 다운 플로우는 미소 간극(H11)의 직전에서 직경방향 외측을 향하는 관성력을 보유하고 있기 때문에, 미소 간극(H11)을 빠져나가는 흐름에 대해서, 직경방향 외측으로 줄어들도록 하는 효과(축류 효과)를 발휘하며, 누설 유량은 작아진다.

이어서, 미소 간극(H11)을 통과한 증기(S)는 제 2 캐비티(C12)에 유입되어, 정익 단차부(44D)에 충돌하고, 상류측으로 되돌아오도록 하여 회전하는 주 소용돌이(Y11)를 일으킨다. 또한, 정익 단차부(44D)의 정익 예각 형성면(45D)과, 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43B)의 상류측 단부(43p)의 교차부에 있어서, 주 소용돌이(Y11)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y11)와 반대방향으로 회전하는 박리 소용돌이(Y12)가 생긴다.

또한, 미소 간극(H12)을 통과한 증기(S)는 제 3 캐비티(C13)에 유입되어, 정익 단차부(44E)에 충돌하고, 또한, 상류측으로 되돌아오도록 하여 주 소용돌이(Y11)를 일으킨다. 정익 단차부(44E)의 정익 예각 형성면(45E)과, 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43C)의 상류측 단부(43p)와의 교차부에 있어서, 주 소용돌이(Y11)로부터 일부의 흐름이 박리되는 것에 의해, 이 주 소용돌이(Y11)와 반대방향으로 회전하는 박리 소용돌이(Y12)가 생긴다.

제 2 캐비티(C12), 제 3 캐비티(C13)에서 생긴 박리 소용돌이(Y12)는 정익 시일 핀(16B, 16C)과 슈라우드 내주면(43B, 43C) 사이의 미소 간극(H12, H13)을 빠져나가는 누출 흐름을 저감하는 축류 효과를 발휘한다. 즉, 박리 소용돌이(Y12)가 형성되면, 이 박리 소용돌이(Y12)는 정익 시일 핀(16B, 16C) 선단의 축방향 상류측에 있어서, 속도 벡터를 직경방향 외측을 향하는 다운 플로우를 일으킨다. 이 다운 플로우는 미소 간극(H12, H13)의 직전에서 직경방향 외측을 향하는 관성력을 보유하고 있기 때문에, 미소 간극(H12, H13)을 빠져나가는 흐름에 대해서, 직경방향 외측으로 줄어드는 효과(축류 효과)를 발휘하며, 누설 유량은 작아진다.

따라서, 상술의 실시형태에 의하면, 정익(40)의 허브 슈라우드(41)에 마련된 정익 단차부(44D, 44E)는 정익 예각 형성면(45D, 45E)을 구비하고 있다. 정익 예각 형성면(45D, 45E)은 정익 단차부(44D, 44E)에 대해서 하류측에 위치하는 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)의 상류측 단부(43p)에 예각을 갖고서 접속되기 때문에, 박리를 촉진할 수 있어서, 박리 소용돌이(Y12)를 안정적으로 생성할 수 있다. 그 결과, 미소 간극(H12, H13)을 빠져나가는 누출 흐름을 억제하여, 증기 터빈(1)의 성능 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술한 실시형태에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 실시형태로 든 구체적인 형상이나 구성 등은 일 예에 지나지 않으며, 적절히 변경이 가능하다.

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

예를 들면 도 8에 도시하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

즉, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 동익(50)의 팁 슈라우드(51A)에서는 슈라우드 외주면(53A, 53B, 53C)은 동익 본체(52)로부터 직경방향 외측으로의 돌출 높이가 회전축(30)의 축방향의 상류측(도 8에 있어서의 좌측)으로부터 하류측(도 8에 있어서의 우측)을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 높아지도록 배설되어 있다.

또한, 정익(40B)의 허브 슈라우드(41B)에서는 슈라우드 내주면(43A, 43B, 43C)은 정익 본체(42)로부터 직경방향 내측으로의 돌출 치수가 회전축(30)의 축방향의 상류측(도 8에 있어서의 좌측)으로부터 하류측(도 8에 있어서의 우측)을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 작아지도록 배설되어 있다.

그리고 3단째의 오목부(311C)는 4단째의 오목부(311D)보다 직경방향 외측에 위치하고 있다. 또한, 1단째의 오목부(311A)의 저면은 2단째의 오목부(311B)의 저면과 동일한 직경방향 위치에 배치되어 있다.

또한, 도 9에 도시하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

즉, 동익(50)의 팁 슈라우드(51F)는 단차부(54M)를 갖고 있다. 이 단차부(54M)에 의해 동익(50B)은 동익 본체(52)로부터 직경방향 외측으로의 돌출 높이가 회전축(30)의 축방향의 상류측(도 9에 있어서의 좌측)으로부터 하류측(도 9에 있어서의 우측)을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 낮아지도록 배설되어 있다. 그리고 시일 핀(15A)이 팁 슈라우드(51F)의 상류측의 단부의 위치에 마련되어 있다. 또한, 시일 핀(15B)이 단차부(54M)를 형성하는 동시에 하류측을 향하는 안내면(54Ma)의 위치에 마련되어 있다. 또한, 시일 핀(15C)이 팁 슈라우드(51F)의 하류측의 단부의 위치에 마련되어 있다. 시일 핀(15A, 15B, 15C)은 팁 슈라우드(51F)로부터 직경방향 외측으로 돌출된다.

또한, 칸막이판 외륜(11)이 팁 슈라우드(51F)에 대해서 직경방향으로 대향하는 부위에 단차부(54D, 54E)를 갖고 있다. 이들 단차부(54D, 54E)에 의해 칸막이판 외륜(11)의 직경방향의 위치가 회전축(30)의 축방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 직경방향 내측에 위치한다.

또한, 도 9에서는 정익(40C)의 허브 슈라우드(41C)가 정익 단차부(44F)를 갖고 있다. 이 정익 단차부(44F)에 의해 정익(40C)은 정익 본체(42)로부터 직경방향 내측으로의 돌출 높이가 회전축(30)의 축방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 낮아지도록 배설되어 있다. 그리고 시일 핀(16A)이 허브 슈라우드(41C)의 상류측의 단부의 위치에 마련되어 있다. 또한, 시일 핀(16B)이 정익 단차부(44F)를 형성하는 동시에 하류측을 향하는 안내면(44Fa)의 위치에 마련되어 있다. 또한, 시일 핀(16C)이 허브 슈라우드(41C)의 하류측의 단부의 위치에 마련되어 있다. 시일 핀(16A, 16B, 16C)은 허브 슈라우드(41C)로부터 직경방향 내측으로 돌출된다.

또한, 축 본체(31)는 허브 슈라우드(41C)에 대해서 직경방향으로 대향하는 부위에 단차부(44D, 44E)를 갖고 있다. 이들 단차부(44D, 44E)에 의해 축 본체(31)의 외주면의 직경방향의 위치가 회전축(30)의 축방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라서, 점차 단계적으로 직경방향 외측에 위치한다.

또한, 상술의 실시형태에서는 본 발명을 복수식의 증기 터빈에 적용했지만, 다른 형식의 증기 터빈, 예를 들면 2단 추기 터빈, 추기 터빈, 혼기 터빈 등의 터빈 형식에 본 발명을 적용할 수도 있다.

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

본 발명에 따른 동익, 로터 유닛 및 회전 기계에 의하면, 미소 간극을 빠져나가는 누출 흐름을 억제하여, 성능 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

1: 증기 터빈(회전 기계) 10: 케이싱
11: 칸막이판 외륜 15A, 15B, 15C: 시일 핀
16A, 16B, 16C: 정익 시일 핀 20: 조정 밸브
21: 조정 밸브실 22: 밸브체
23: 밸브 시트 24: 증기실
30: 회전축 31: 축 본체
32: 디스크 40, 40B, 40C: 정익
41, 41B, 41C: 허브 슈라우드(정익 슈라우드)
41f: 상류측 단부면 42: 정익 본체
43A, 43B, 43C: 슈라우드 내주면 43p: 상류측 단부
43q: 하류측 단부 44D, 44E, 44F: 정익 단차부
44Fa: 안내면 45D, 45E: 정익 예각 형성면
46: 정익 예각 선단부 47D, 47E: 정익 내주 안내면
50, 50B: 동익 51A 내지 51F: 팁 슈라우드(슈라우드)
51f: 상류측 단부면 52: 동익 본체
53A, 53B, 53C: 슈라우드 외주면(외주면)
53p: 상류측 단부 53q: 하류측 단부
54D, 54E, 54H, 54J, 54K, 54L, 54M: 단차부
54Ma: 안내면
55D, 55E, 55H, 55J, 55K, 55L: 예각 형성면
56B, 56C, 56H, 56J, 56K, 56L: 예각 선단부
57D, 57E, 57F, 57G, 57H, 57J, 57K, 57L: 내주 안내면
60: 베어링부 61: 저널 베어링 장치
62: 스러스트 베어링 장치 111: 환상 홈
111A, 111B, 111C, 111D: 오목부 112A, 112B, 112C: 단연부
113A, 113B, 113C, 113D: 내벽면 311: 환상 홈
311A, 311B, 311C, 311D: 오목부 312B, 312C: 단연부
C1, C2, C3, C11, C12, C13: 캐비티
H1, H2, H3, H11, H12, H13: 미소 간극
K: 간극 S: 증기
Y1, Y11: 주 소용돌이 Y12, Y2: 박리 소용돌이
θ1, θ2, θ3, θ4, θ11: 예각 θd1, θd2: 출구 각도

Claims (14)

1. 회전 기계의 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익에 있어서,
   상기 슈라우드는,
   상기 회전축의 중심 축방향을 따라서 흐르는 작동 유체의 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수 마련된 외주면과,
   상대적으로 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면의 하류측 단부와 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 구비하며,
   상기 단차부는, 직경방향 외측을 향함에 따라서 상기 상류측을 향하여 연장되며, 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖고,
   복수의 상기 외주면과 상기 예각 형성면 사이의 상기 예각의 각도가 상기 상류측의 상기 외주면으로부터 상기 하류측의 상기 외주면을 향할수록 커지는
   동익.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 예각 형성면과 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부의 교차부에 예각으로 뾰족해진 예각 선단부가 형성되어 있는
   동익.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 단차부는 상기 예각 형성면의 직경방향 내측에, 상대적으로 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 하류측 단부로부터 직경방향 외측을 향함에 따라서 상기 하류측을 향하여 연장되는 내주 안내면을 갖고 있는
   동익.
4. 삭제
5. 상기 회전축과,
   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 동익을 구비하고 있는
   로터 유닛.
6. 상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 상기 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과,
   상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 시일 핀과,
   제 5 항에 기재된 로터 유닛을 구비하고 있는
   회전 기계.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 예각 형성면은 상대적으로 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면에 대향하는 상기 시일 핀의 선단부보다 직경방향 외측에 형성되어 있는
   회전 기계.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 예각 형성면은 상대적으로 상기 상류측의 상기 외주면과 상기 시일 핀의 간극을 통과한 작동 유체를 직경방향 외측으로 인도하는 동시에, 상기 예각 형성면과 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부의 교차부에서, 직경방향 외측으로 인도된 상기 작동 유체의 일부를 상기 작동 유체의 주류로부터 박리시켜 박리 소용돌이를 생성하는
   회전 기계.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 예각 형성면은 상대적으로 상기 상류측의 상기 외주면과 상기 시일 핀의 간극을 통과한 작동 유체를 직경방향 외측으로 인도하는 동시에, 상기 예각 형성면과 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부의 교차부에서, 직경방향 외측으로 인도된 상기 작동 유체의 일부를 상기 작동 유체의 주류로부터 박리시켜 박리 소용돌이를 생성하는
   회전 기계.
10. 중심축 주위로 회전하는 회전축과,
    상기 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익과,
    상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과,
    상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 연장되도록 마련된 정익 본체 및 상기 정익 본체의 직경방향 내측에 마련된 정익 슈라우드를 갖는 정익과,
    상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 회전축의 외주면으로부터 직경방향 외측을 향하여 돌출되는 정익 시일 핀을 구비하고,
    상기 정익 슈라우드는,
    직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 내측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 정익 시일 핀 중 적어도 하나에 대해서 직경방향 외측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 슈라우드 내주면과,
    상대적으로 상기 상류측에 위치하는 상기 슈라우드 내주면의 하류측 단부와 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 슈라우드 내주면의 상류측 단부를 접속하는 정익 단차부를 구비하고,
    상기 정익 단차부는, 직경방향 내측을 향함에 따라서 상기 상류측을 향하여 연장되며, 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 슈라우드 내주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 정익 예각 형성면을 갖고,
    복수의 상기 슈라우드 내주면과 상기 정익 예각 형성면 사이의 상기 예각의 각도가 상기 상류측의 상기 슈라우드 내주면으로부터 상기 하류측의 상기 슈라우드 내주면을 향할수록 커지는
    회전 기계.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 시일 핀을 더 구비하고,
    상기 동익의 상기 슈라우드는,
    직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 시일 핀 중 적어도 하나에 대해서 직경방향 내측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 외주면과,
    상대적으로 상류측에 위치하는 상기 외주면의 하류측 단부와 상대적으로 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 구비하고,
    상기 단차부는 직경방향 외측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되며, 상대적으로 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖는
    회전 기계.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전축은, 상기 복수의 슈라우드 내주면에 1 : 1로 대응함과 함께, 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 내측에 위치하도록 복수 형성된 오목부를 갖고,
    상기 정익 시일 핀이, 상기 오목부의 단연부로부터 상기 정익 슈라우드를 향하며 직경방향 외측으로 연장되어 있는
    회전기계.
13. 중심축 주위로 회전하는 회전축과,
    상기 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익과,
    상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과,
    상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 슈라우드로부터 직경방향 외측을 향하여 돌출되는 시일 핀을 구비하고,
    상기 케이싱은,
    직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 하류측을 향하며 단계적으로 직경방향 내측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 시일 핀 중 적어도 하나에 대해서 직경방향 외측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 내주면과,
    상대적으로 상류측에 위치하는 상기 내주면의 하류측 단부와 상대적으로 하류측에 위치하는 상기 내주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 구비하고,
    상기 단차부는, 직경방향 내측을 향함에 따라서 상류측을 향하여 연장되며, 상대적으로 하류측에 위치하는 상기 내주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖고,
    복수의 상기 내주면과 상기 예각 형성면 사이의 상기 예각의 각도가 상기 상류측의 상기 내주면으로부터 상기 하류측의 상기 내주면을 향할수록 커지는
    회전 기계.
14. 중심축 주위로 회전하는 회전축과,
    상기 회전축으로부터 직경방향 외측을 향하여 연장되도록 마련된 동익 본체 및 상기 동익 본체의 직경방향 외측에 마련된 슈라우드를 갖는 동익과,
    상기 슈라우드의 직경방향 외측에 배치되며, 그 직경방향 내측을 작동 유체가 중심 축방향을 따라서 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐르는 케이싱과,
    상기 케이싱으로부터 직경방향 내측을 향하여 연장되도록 마련된 정익 본체 및 상기 정익 본체의 직경방향 내측에 마련된 정익 슈라우드를 갖는 정익과,
    상기 중심 축방향을 따라서 간격을 두고 복수 마련되며, 각각 상기 정익 슈라우드로부터 직경방향 내측을 향하여 돌출되는 정익 시일 핀을 구비하며,
    상기 회전축은,
    직경방향 위치가 상기 상류측으로부터 상기 하류측을 향하여 단계적으로 직경방향 외측에 위치하도록 복수가 마련되는 동시에, 각각이 복수의 상기 정익 시일 핀 중 적어도 하나에 대해서 직경방향 내측에서 간격을 두고 대향하며, 상기 중심축을 따라서 연장되는 외주면과,
    상대적으로 상기 상류측에 위치하는 상기 외주면의 하류측 단부와 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상류측 단부를 접속하는 단차부를 구비하고,
    상기 단차부는, 직경방향 외측을 향함에 따라서 상기 상류측을 향하여 연장되며, 상대적으로 상기 하류측에 위치하는 상기 외주면의 상기 상류측 단부에 예각을 갖고서 접속되는 예각 형성면을 갖고,
    복수의 상기 외주면과 상기 예각 형성면 사이의 상기 예각의 각도가 상기 상류측의 상기 외주면으로부터 상기 하류측의 상기 외주면을 향할수록 커지는
    회전 기계.

Images