KR102389230B1

KR102389230B1 - 증기 터빈

Info

Publication number: KR102389230B1
Application number: KR1020207002072A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 스기시타; 소이치로 다바타; 도요하루 니시카와; 다다시 다카하시; 가즈유키 마츠모토; 요시히로 구와무라
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2022-04-21
Also published as: WO2019035463A1; US11073047B2; JP6944307B2; JP2019035364A; CN110959065B; CN110959065A; DE112018004202T5; KR20200018687A; US20200173309A1

Abstract

증기 터빈(ST)은, 축선 Ar 주위로 회전하는 로터(11)와, 로터(11)를 외주측으로부터 둘러싸는 내부 차실(21)과, 로터(11) 및 내부 차실(21)을 둘러쌈과 함께 내부 차실(21)과의 사이에 증기가 배기되는 배기실(30s)을 구획 형성하는 외부 차실(30)과, 통형을 이루고, 배기실(30s) 내에 있어서의 내부 차실(21)의 축선 방향(Da)의 일방측의 단부에 마련되어 로터(11)로부터 배출되는 증기를 안내하는 플로우 가이드(27)를 구비한다. 플로우 가이드(27)는, 외주면(27A)에 접속되어 외주면(27A)을 따라 흐르는 유체를 축선 방향(Da)의 타방측을 향하여 전향시키는 반환면(RA)을 갖는다.

Description

증기 터빈

본 발명은 증기 터빈에 관한 것이다.

본원은, 2017년 8월 15일에 출원된 일본 특허 출원 제2017-156732호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

증기 터빈은, 터빈 로터의 최종 동익열로부터 유출된 증기를 외부로 유도하는 배기 케이싱을 구비하고 있다. 이 배기 케이싱은, 디퓨저와, 외측 케이싱을 갖는다. 디퓨저는, 축선에 대하여 환형을 이루고, 축선 하류측을 향함에 따라 점차 직경 방향 외측을 향하는 디퓨저 공간을 형성한다. 디퓨저는, 디퓨저 공간의 직경 방향 외측의 에지를 획정하는 외측 디퓨저(또는 스팀 가이드, 플로우 가이드)와, 디퓨저 공간의 직경 방향 내측의 에지를 획정하는 내측 디퓨저(또는 베어링 콘)를 갖는다. 디퓨저 공간 내에는, 터빈 로터의 최종 동익열로부터 유출된 증기가 유입된다. 외측 케이싱은, 디퓨저에 연통되고, 디퓨저의 외주를 축선에 대한 둘레 방향으로 확대하여, 디퓨저 공간으로부터 유입된 증기를 외부로 유도하는 배기 공간을 형성한다.

이러한 구성을 구비하는 증기 터빈의 구체예로서, 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 직경 방향 내측에 배치되는 콘과, 콘의 외주측에 배치되는 가이드에 의해 디퓨저가 형성되어 있다. 디퓨저의 하류측에는 외부 케이싱이 마련되어 있다. 디퓨저로부터 배출된 증기는, 외부 케이싱에 부딪침으로써, 증기의 주류와는 반대 방향을 향하도록 전향된다.

일본 특허 공개 제2011-220125호 공보

여기서, 상기 가이드는, 배출되는 증기의 흐름 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 이 때문에, 가이드의 외주측(이측)의 영역에서 순환류가 형성된다. 순환류가 형성됨으로써, 배기에 유효한 유로 면적이 감소되고, 디퓨저 내부에 있어서의 증기의 압력 회복량도 감소되어 버린다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 증기 터빈에서는, 배기 손실이 증대될 가능성이 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 배기 손실을 저감하는 것이 가능한 증기 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 증기 터빈은, 공급되는 증기에 의해 축선 둘레로 회전하고, 해당 축선 방향 일방측으로부터 상기 증기를 배기하는 로터와, 해당 로터를 외주측으로부터 둘러싸는 내부 차실과, 상기 로터 및 상기 내부 차실을 둘러쌈과 함께 해당 내부 차실과의 사이에 상기 증기가 배기되는 배기실을 구획 형성하는 외부 차실과, 축선을 둘러싸는 통형을 이루고, 상기 배기실 내에 있어서의 상기 내부 차실의 상기 축선 방향 일방측의 단부에 마련되어 상기 로터로부터 배출되는 증기를 안내하는 플로우 가이드를 구비하고, 상기 플로우 가이드는, 상기 내부 차실로부터 상기 축선 방향 일방측으로 이격함에 따라 확경되는 내주면과, 상기 내부 차실로부터 상기 축선 방향 일방측으로 이격함에 따라 확경되는 외주면과, 해당 외주면에 접속되고, 해당 외주면을 따라 흐르는 유체를 상기 축선 방향 타방측을 향하여 전향시키는 반환면을 갖는다.

이 구성에 따르면, 외주면을 따라 흐르는 유체가 반환면에 의해 전향됨으로써, 축선 방향 일방측으로부터 타방측을 향하여 흐른다. 이에 의해, 반환면의 근방에 있어서의 순환류 영역의 크기를 저감할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 반환면은, 상기 축선의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향함에 따라, 상기 축선 방향 일방측으로부터 타방측으로 연장되어 있어도 된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 증기 터빈에는, 상기 반환면과 상기 내주면의 사이의 영역을 메우는 중실부가 마련되어 있어도 된다.

이 구성에 따르면, 중실부를 포함시켜 플로우 가이드를 일체로 성형할 수 있기 때문에, 플로우 가이드를 용이하게 또한 저렴하게 제조할 수 있다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 축선을 포함하는 단면으로 보아, 상기 내주면은, 상기 반환면보다 작은 곡률 반경을 가짐과 함께, 해당 반환면의 외주측 단부 에지는, 상기 내주면의 외주측 단부 에지와 교차해도 된다.

이 구성에 따르면, 내주면을 따라 흐르는 유체의 흐름 방향과, 반환면을 따라 흐르는 유체의 흐름 방향을 대략 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 내주면을 따라 흐르는 유체와 반환면을 따라 흐르는 유체의 혼합 손실을 저감할 수 있다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 증기 터빈은, 상기 반환면 상에 마련되고, 상기 축선의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제1 정류 핀을 가져도 된다.

여기서, 디퓨저로부터 배출되는 유체의 흐름 방향에는, 로터의 회전에 수반하는 축선의 둘레 방향 성분이 포함되어 있다. 상기 구성에 따르면, 제1 정류 핀이 반환면 상에 마련되어 있음으로써, 디퓨저로부터 배출되는 유체의 둘레 방향 성분과, 반환면을 따라 흐르는 순환류의 둘레 방향 성분을 대략 동일하게 할 수 있다. 따라서, 디퓨저로부터 배출되는 유체와 순환류의 간섭을 작게 하여, 혼합 손실을 저감할 수 있다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 증기 터빈은, 상기 내주면 상에 마련되고, 상기 축선의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제2 정류 핀을 가져도 된다.

이 구성에 따르면, 제2 정류 핀이 마련되어 있음으로써, 내주면을 따르는 흐름과, 반환면을 따라 흐르는 순환류를 더 접근시킬 수 있다. 따라서, 디퓨저로부터 배출되는 유체와 순환류의 간섭을 더 작게 하여, 혼합 손실을 저감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배기 손실을 저감하는 것이 가능한 증기 터빈을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 증기 터빈의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 증기 터빈의 주요부 확대도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예를 도시하는 증기 터빈의 주요부 확대도이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 증기 터빈의 주요부 확대도이다.
도 5는, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 증기 터빈의 주요부 확대도이다.
도 6은, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 증기 터빈의 주요부 확대도이다.
도 7은, 도 6의 A-A선에 있어서의 단면도이다.

[제1 실시 형태]

본 발명에 관한 증기 터빈의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제1 실시 형태의 증기 터빈(ST)은, 2분류 배기형 증기 터빈이다. 즉, 이 증기 터빈(ST)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 증기 터빈부(10a)와 제2 증기 터빈부(10b)를 구비한다. 제1 증기 터빈부(10a) 및 제2 증기 터빈부(10b)는, 모두, 축선 Ar을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(11)(로터(11))와, 터빈 로터(11)를 덮는 케이싱(20)과, 케이싱(20)에 고정되어 있는 복수의 정익열(17)과, 증기 유입관(19)을 구비하고 있다. 이하에서는, 이 축선 Ar을 중심으로 한 둘레 방향을 간단히 둘레 방향 Dc라고 하고, 축선 Ar에 대하여 수직인 방향을 직경 방향 Dr이라고 한다. 또한, 이 직경 방향 Dr에서 축선 Ar의 측을 직경 방향 내측 Dri, 그 반대측을 직경 방향 외측 Dro라고 한다.

제1 증기 터빈부(10a)와 제2 증기 터빈부(10b)는, 증기 유입관(19)을 공유한다. 제1 증기 터빈부(10a)에서, 이 증기 유입관(19)을 제외한 부품은, 이 증기 유입관(19)을 기준으로 하여 축선 방향 Da의 일방측에 배치되어 있다. 제2 증기 터빈부(10b)에서, 이 증기 유입관(19)을 제외한 부품은, 이 증기 유입관(19)을 기준으로 하여 축선 방향 Da의 타방측에 배치되어 있다. 각 증기 터빈부(10a, 10b)에 있어서, 전술한 축선 방향 Da에서 증기 유입관(19)의 측을 축선 상류측 Dau, 그 반대측을 축선 하류측 Dad라고 한다.

제1 증기 터빈부(10a)의 구성과 제2 증기 터빈부(10b)의 구성은, 기본적으로 동일하다. 이 때문에, 이하에서는, 제1 증기 터빈부(10a)에 대하여 주로 설명한다.

터빈 로터(11)는, 축선 Ar을 중심으로 하여 축선 방향 Da로 연장되는 로터축(12)과, 이 로터축(12)에 설치되어 있는 복수의 동익열(13)을 갖는다. 터빈 로터(11)는, 축선 Ar을 중심으로 하여 회전 가능하게 베어링(18)으로 지지되어 있다. 복수의 동익열(13)은, 축선 방향 Da로 배열되어 있다. 각 동익열(13)은, 모두, 둘레 방향 Dc로 배열되어 있는 복수의 동익으로 구성된다. 제1 증기 터빈부(10a)의 터빈 로터(11)와, 제2 증기 터빈부(10b)의 터빈 로터(11)는, 동일한 축선 Ar 상에 위치하여 서로 연결되어, 축선 Ar을 중심으로 하여 일체 회전한다.

케이싱(20)은, 내측 케이싱(21)(내부 차실(21))과, 배기 케이싱(25)을 갖는다. 내측 케이싱(21)은, 축선 Ar을 중심으로 하여 거의 원뿔형 공간을 형성한다. 터빈 로터(11)의 복수의 동익열(13)은, 이 원뿔형 공간 내에 배치되어 있다. 복수의 정익열(17)은, 축선 방향 Da로 배열되며, 이 원뿔형 공간 내에 배치되어 있다. 복수의 정익열(17)의 각각은, 복수의 동익열(13) 중 어느 하나의 동익열(13)의 축선 상류측 Dau에 배치되어 있다. 복수의 정익열(17)은, 내측 케이싱(21)에 고정되어 있다.

배기 케이싱(25)은, 디퓨저(26)와, 외측 케이싱(30)(외부 차실(30))을 갖는다. 디퓨저(26)는, 축선 Ar에 대하여 환형을 이루고, 축선 하류측 Dad를 향함에 따라 점차 직경 방향 외측을 향하는 디퓨저 공간(26s)을 형성한다. 디퓨저 공간(26s) 내에는, 터빈 로터(11)의 최종 동익열(13a)로부터 유출된 증기가 유입된다. 최종 동익열(13a)이란, 복수의 동익열(13) 중, 가장 축선 하류측 Dad에 배치되어 있는 동익열(13)이다. 디퓨저(26)는, 디퓨저 공간(26s)의 직경 방향 외측 Dro의 에지를 획정하는 외측 디퓨저(27)(플로우 가이드(27))와, 디퓨저 공간(26s)의 직경 방향 내측 Dri의 에지를 획정하는 내측 디퓨저(29)(베어링 콘(29))를 갖는다. 외측 디퓨저(27)는, 축선 Ar에 대한 수직 단면이 환형을 이루고, 축선 하류측 Dad를 향함에 따라 점차 직경 방향 외측 Dro를 향하여 확대되어 있다. 내측 디퓨저(29)도, 축선 Ar에 대한 수직 단면이 환형을 이루고, 축선 하류측 Dad를 향함에 따라 점차 직경 방향 외측 Dro를 향하여 확대되어 있다. 내측 디퓨저(29)는, 외측 케이싱(30)에 접속되어 있다.

외측 케이싱(30)은, 배기구(31)를 갖는다. 이 배기구(31)는, 내부로부터 직경 방향 외측 Dro이며 연직 하측 방향을 향하여 개구되어 있다. 이 배기구(31)에는, 증기를 물로 되돌리는 복수기(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 증기 터빈(ST)은, 하방 배기형 복수 증기 터빈이다. 이 외측 케이싱(30)은, 디퓨저(26)에 연통된 배기 공간(30s)(배기실(30s))을 형성한다. 이 배기 공간(30s)은, 디퓨저(26)의 외주가 축선 Ar에 대한 둘레 방향 Dc로 확대되어, 디퓨저 공간(26s)으로부터 유입된 증기를 배기구(31)로 유도한다.

이어서, 도 2를 참조하여 본 실시 형태에 있어서의 외측 디퓨저(27)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 외측 디퓨저(27)의 직경 방향 외측 Dro를 향하는 면은, 외주면(27A)으로 되어 있다. 또한, 외측 디퓨저(27)의 직경 방향 내측 Dri를 향하는 면은, 내주면(27B)으로 되어 있다. 외주면(27A)과 내주면(27B)의 사이의 치수(즉, 외측 디퓨저(27)의 두께)는, 외측 디퓨저(27)의 연장 영역의 전체에 걸쳐 일정하다.

외측 디퓨저(27)의 외주면(27A) 상에는, 반환부(R)가 마련되어 있다. 반환부(R)는, 외측 디퓨저(27)의 외주면(27A)에 있어서의 축선 방향 Da 일방측에 가까운 부분으로부터, 당해 외측 디퓨저(27)가 연장되는 방향에 교차하는 방향을 향하여 연장 돌출되어 있다. 보다 구체적으로는, 반환부(R)는, 외측 디퓨저(27)의 외주면(27A)으로부터, 직경 방향 외측 Dro를 향함에 따라, 축선 방향 Da의 일방측으로부터 타방측을 향하도록 연장되어 있다. 즉, 반환부(R)의 양면은, 각각 축선 방향 Da 양측을 각각 향하고 있다. 반환부(R)의 양면 중, 축선 방향 Da 타방측의 면은, 반환면(RA)으로 되어 있다. 반환면(RA)은, 축선 방향 Da 일방측을 향하여 곡면형으로 오목하게 함몰되어 있다. 상세하게는 후술하겠지만, 반환면(RA)은, 외측 디퓨저(27)의 외주면(27A)을 따라 흐르는 유체(증기)를 축선 방향 Da 타방측을 향하여 전향시키기 위해 마련되어 있다.

이어서, 다시 도 2를 참조하여, 디퓨저 공간(26s)에 있어서의 증기의 거동에 대하여 설명한다. 디퓨저 공간(26s)에는, 터빈 로터(11)의 최종 동익열(13a)로부터 유출된 증기가 유입된다. 디퓨저 공간(26s)에 유입된 증기는, 디퓨저(26)의 작용에 의해 압력 회복이 도모됨과 함께, 배기 케이싱(25)의 내면에 부딪침으로써 흐름의 방향을 바꾼다. 보다 구체적으로는, 디퓨저 공간(26s)을 통과한 증기는, 직경 방향 내측 Dri로부터 직경 방향 외측 Dro를 향하여 흐른 후, 축선 방향 Da 일방측(축선 하류측 Dad)으로부터 타방측(축선 상류측 Dau)을 향하여 흐른다.

축선 방향 Da 일방측으로부터 타방측을 향하여 흐르는 증기의 일부는, 도 2 중의 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 배기 공간(30s)에서 순환류(F)를 형성한다. 순환류(F)는, 반환부(R)의 반환면(RA)보다 축선 방향 Da 타방측의 영역에서 형성된다. 순환류(F)는, 외측 디퓨저(27)의 외주면(27A)으로부터 반환면(RA)을 향하는 방향으로 선회한다. 배기 공간(30s)에 유입된 증기 중, 순환류(F)를 제외한 성분은, 배기구(31)로부터 외부로 배출된다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 외측 디퓨저(27)에 반환부(R)(반환면(RA))가 마련되어 있음으로써, 순환류(F)가 형성되는 영역을, 반환면(RA)보다 축선 방향 Da 타방측으로만 제한할 수 있다. 보다 구체적으로는, 외주면(27A)을 따라 흐르는 증기가 반환면(RA)에 의해 전향됨으로써, 축선 방향 Da 일방측으로부터 타방측을 향하여 흐른다. 이에 의해, 반환면(RA)의 근방에 있어서의 순환류(F)의 크기를 저감할 수 있다.

한편, 외측 디퓨저(27)에 반환부(R)가 마련되어 있지 않은 경우, 순환류(F)는 당해 반환부(R)가 마련되는 위치보다 축선 방향 Da 일방측을 향하여 발달한다(도 2 중의 파선 화살표 F'). 이러한 순환류(F')가 발달한 경우, 배기 면적이 한정적으로 되어, 배기구(31)를 향하는 증기의 흐름이 제한되어 버린다. 이에 의해, 증기 터빈(ST)의 배기 손실이 증대되어 버린다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 반환부(R)(반환면(RA))가 마련되어 있음으로써, 순환류(F)의 발달을 제한하여, 증기 터빈(ST)의 배기 손실을 저감할 수 있다.

이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하였다. 상기 구성은 일례이며, 이것에 다양한 변경이나 개량을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 3에 도시하는 바와 같이, 외측 디퓨저(27)의 축선 방향 Da 일방측의 단부에 연속적으로 이어지는 반환부(R)를 마련하는 구성을 채택하는 것도 가능하다. 이러한 구성을 채택하는 경우, 외측 디퓨저(27)를 형성하는 판재에 굽힘 가공을 실시하여 반환부(R)를 형성하는 것만으로 당해 외측 디퓨저(27)를 얻을 수 있다. 즉, 제조 공정을 간략화하여, 저비용화ㆍ단납기화를 도모할 수 있다. 또한, 이러한 가공은, 기설된 증기 터빈(ST)에 대해서도 용이하게 실시할 수도 있다.

[제2 실시 형태]

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 상세한 설명을 생략한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반환부(R)와 외측 디퓨저(27)의 사이의 영역(반환면(RA)과 내주면(27B)의 사이의 영역)에, 당해 영역을 메우는 중실부(P)가 마련되어 있다. 즉, 반환부(R)는, 외측 디퓨저(27)에 대하여 일체의 블록형을 이루고 있다. 중실부(P)의 축선 방향 Da 타방측의 면은 반환면(RA)으로 되어 있다. 중실부(P)의 외주측 단부면은 평면형을 이루고 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 반환면(RA)이 마련되어 있음으로써, 순환류(F)가 형성되는 영역을, 반환면(RA)보다 축선 방향 Da 타방측만으로 제한할 수 있다. 보다 구체적으로는, 외주면(27A)을 따라 흐르는 증기가 반환면(RA)에 의해 전향됨으로써, 축선 방향 Da 일방측으로부터 타방측을 향하여 흐른다. 즉, 반환면(RA)에 의해 전향된 증기의 흐름 방향과, 디퓨저 공간(26s)으로부터 배출된 후, 배기 케이싱(25)에 부딪친 증기의 흐름 방향을 대략 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 반환면(RA)의 근방에 있어서의 순환류(F)의 크기를 저감할 수 있다. 더불어, 중실부(P)가 마련되어 있음으로써, 반환부(R)를 외측 디퓨저(27)와 하나의 부재에 의해 일체로 형성할 수 있다. 이에 의해, 제조 공정을 간략화할 수도 있다.

이상, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도 4를 참조하여 설명하였다. 상기 구성은 일례이며, 이것에 다양한 변경이나 개량을 실시하는 것이 가능하다.

[제3 실시 형태]

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 상기 각 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 상세한 설명을 생략한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 내주면(27B)은, 축선 Ar을 포함하는 단면으로 보아, 반환면(RA)보다 작은 곡률 반경을 갖고 있다. 바꾸어 말하면, 내주면(27B)은, 축선 방향 Da 일방측을 향하여 불룩해져 있다. 내주면(27B)은, 외측 디퓨저(27)의 단부로부터 대략 원호형으로 연장되어 있다. 내주면(27B)의 외주측 단부 에지는, 반환면(RA)의 외주측 단부 에지와 교차하고 있다. 즉, 외주측 단부 에지에 있어서, 내주면(27B)과 반환면(RA)은, 대략 동일한 방향을 향하여 연장되어 있다.

이 구성에 따르면, 내주면(27B)을 따라 흐르는 증기의 흐름 방향과, 반환면(RA)을 따라 흐르는 증기의 흐름 방향을, 외주측 단부 에지에 있어서 대략 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 내주면(27B)을 따라 흐르는 유체와 반환면(RA)을 따라 흐르는 유체의 혼합 손실을 저감할 수 있다. 따라서, 순환류(F)와, 반환면(RA)을 따라 흐르는 증기의 흐름의 간섭을 저감할 수 있어, 증기 터빈(ST)의 배기 손실을 더 저감할 수 있다.

이상, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 도 5를 참조하여 설명하였다. 상기 구성은 일례이며, 이것에 다양한 변경이나 개량을 실시하는 것이 가능하다.

[제4 실시 형태]

이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여, 도 6, 도 7을 참조하여 설명한다. 상기 각 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 상세한 설명을 생략한다. 도 6, 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상기 제3 실시 형태에서 설명한 반환면(RA) 상, 및 내주면(27B) 상에 각각 정류용 핀이 마련되어 있다.

반환면(RA) 상에는, 직경 방향 Dr로 연장되는 복수의 제1 정류 핀(F1)이, 둘레 방향 Dc로 간격을 두고 마련되어 있다. 제1 정류 핀(F1)은, 반환면(RA) 상에서, 당해 반환면(RA)에 대하여 수직으로 세워 설치되어 있다. 제1 정류 핀(F1)은, 직경 방향 내측 Dri로부터 외측을 향함에 따라, 상승 치수(제1 정류 핀(F1)의 반환면(RA)으로부터의 상승 치수)가 점차 크게 되어 있다. 제1 정류 핀(F1)은, 외측 디퓨저(27)의 축선 방향 Da의 일방측의 단부로부터, 반환부(R)의 외주측 단부에 걸쳐 연장되어 있다.

내주면(27B) 상에 있어서의 축선 방향 Da 일방측의 영역에는, 직경 방향 Dr로 연장되는 복수의 제2 정류 핀(F2)이, 둘레 방향 Dc로 간격을 두고 마련되어 있다. 제2 정류 핀(F2)은, 내주면(27B) 상에서, 당해 내주면(27B)에 대하여 수직으로 세워 설치되어 있다. 제2 정류 핀(F2)은, 직경 방향 내측 Dri로부터 직경 방향 외측 Dro를 향함에 따라, 직립 치수가 점차 크게 되어 있다. 제2 정류 핀(F2)은, 내주면(27B)의 외주측 단부를 포함하는 일부의 영역에만 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 제2 정류 핀(F2)은, 내주면(27B) 중, 직경 방향 외측 Dro를 향하는 영역에만 마련되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 내주면(27B) 상에서 제2 정류 핀(F2)이 마련되는 위치는, 반환면(RA) 상에 있어서의 제1 정류 핀(F1)의 위치와 상이하다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 축선 방향 Da로부터 보아, 제1 정류 핀(F1)과 제2 정류 핀(F2)은, 둘레 방향 Dc로 교대로 배열되어 있다. 각 제1 정류 핀(F1), 각 제2 정류 핀(F2)은, 직경 방향 Dr에 대하여 경사 각도를 갖고 있다. 또한, 연직 방향으로부터 이격된 위치에 마련되는 제1 정류 핀(F1)(또는 제2 정류 핀(F2))으로 될수록, 직경 방향 Dr에 대한 경사 각도가 커진다.

여기서, 디퓨저 공간(26s)으로부터 배출되는 증기의 흐름 방향에는, 터빈 로터(11)의 회전에 수반하는 둘레 방향 성분이 포함되어 있다. 상기 구성에 따르면, 제1 정류 핀(F1)이 반환면(RA) 상에 마련되어 있음으로써, 디퓨저 공간(26s)으로부터 배출되는 증기의 둘레 방향 성분과, 반환면(RA)을 따라 흐르는 순환류의 둘레 방향 성분을 대략 동일하게 할 수 있다. 따라서, 디퓨저 공간(26s)으로부터 배출되는 증기와 순환류의 간섭을 작게 하여, 혼합 손실을 저감할 수 있다. 이에 의해, 증기 터빈(ST)의 배기 손실을 더 저감할 수 있다.

또한, 상술한 구성에 따르면, 외측 디퓨저(27)의 양면(반환면(RA), 내주면(27B))에 각각 제1 정류 핀(F1), 제2 정류 핀(F2)이 마련되어 있음으로써, 내주면(27B)을 따르는 흐름과, 반환면(RA)을 따라 흐르는 순환류를 더 접근시킬 수 있다. 따라서, 디퓨저 공간(26s)으로부터 배출되는 증기와 순환류의 간섭을 더 작게 할 수 있다.

이상, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 도 6을 참조하여 설명하였다. 상기 구성은 일례이며, 이것에 다양한 변경이나 개량을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 둘레 방향 Dc에 있어서, 제1 정류 핀(F1)과 제2 정류 핀(F2)은 동일한 위치에 마련되어 있어도 된다. 또한, 제1 정류 핀(F1)과 제2 정류 핀(F2)은, 연장되는 방향이 서로 교차해도 된다.

<산업상 이용가능성>

상기 증기 터빈에 따르면, 배기 손실을 저감하는 것이 가능하다.

10a: 제1 증기 터빈부
10b: 제2 증기 터빈부
11: 터빈 로터
12: 로터축
13: 동익열
13a: 최종 동익열
17: 정익열
18: 베어링
19: 증기 유입관
20: 케이싱
21: 내측 케이싱
25: 배기 케이싱
26: 디퓨저
26s: 디퓨저 공간
27: 외측 디퓨저(플로우 가이드)
27A: 외주면
27B: 내주면
29: 내측 디퓨저
30: 외측 케이싱
30s: 배기 공간
31: 배기구
F1: 제1 정류 핀
F2: 제2 정류 핀
R: 반환부
RA: 반환면
ST: 증기 터빈
Ar: 축선

Claims

공급되는 증기에 의해 축선 둘레로 회전하고, 해당 축선 방향 일방측으로부터 상기 증기를 배기하는 로터와,
해당 로터를 외주측으로부터 둘러싸는 내부 차실과,
상기 로터 및 상기 내부 차실을 둘러쌈과 함께 해당 내부 차실과의 사이에 상기 증기가 배기되는 배기실을 구획 형성하는 외부 차실과,
축선을 둘러싸는 통형을 이루고, 상기 배기실 내에 있어서의 상기 내부 차실의 상기 축선 방향 일방측의 단부에 마련되어 상기 로터로부터 배출되는 증기를 안내하는 플로우 가이드와,
상기 플로우 가이드에 마련된 반환부
를 구비하고,
상기 플로우 가이드는,
상기 내부 차실로부터 상기 축선 방향 일방측으로 이격함에 따라 확경되는 내주면과,
상기 내부 차실로부터 상기 축선 방향 일방측으로 이격함에 따라 확경되는 외주면
을 갖고,
상기 반환부는, 해당 외주면에 접속되고, 해당 외주면을 따라 흐르는 유체를 상기 축선 방향 타방측을 향하여 전향시키는 반환면을 가지며, 상기 외주면에 있어서의 상기 플로우 가이드의 상기 축선 방향 일방측의 단부에 가깝고, 상기 플로우 가이드의 상기 축선 방향 일방측의 상기 단부보다도 상기 축선 방향 타방측에 위치하는 부분으로부터, 상기 플로우 가이드가 연장되는 방향과 엇갈리는 방향으로 연장되어 있는, 증기 터빈.
제1항에 있어서,
상기 반환면은, 상기 축선의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향함에 따라, 상기 축선 방향 일방측으로부터 타방측으로 연장되어 있는, 증기 터빈.
제1항에 있어서,
상기 반환면과 상기 내주면의 사이의 영역을 메우는 중실부가 마련되어 있는, 증기 터빈.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축선을 포함하는 단면으로 보아, 상기 내주면은, 상기 반환면보다 작은 곡률 반경을 가짐과 함께, 해당 반환면의 외주측 단부 에지는, 상기 내주면의 외주측 단부 에지와 한곳에서 서로 맞닿는, 증기 터빈.
제1항에 있어서,
상기 반환면 상에 마련되고, 상기 축선의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제1 정류 핀을 갖는, 증기 터빈.
제1항에 있어서,
상기 내주면 상에 마련되고, 상기 축선의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제2 정류 핀을 갖는, 증기 터빈.
제4항에 있어서,
상기 반환면 상에 마련되고, 상기 축선의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제1 정류 핀을 갖는, 증기 터빈.
제4항에 있어서,
상기 내주면 상에 마련되고, 상기 축선의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제2 정류 핀을 갖는, 증기 터빈.