KR20230017289A

KR20230017289A - 증기 터빈

Info

Publication number: KR20230017289A
Application number: KR1020227045999A
Authority: KR
Inventors: 료 다카타; 야스히로 사사오; 히데아키 사토; 소이치로 다바타
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2023-02-03
Also published as: US20230193788A1; JPWO2022064670A1; CN115768967A; JP7439285B2; WO2022064670A1; US12037917B2; DE112020007206T5

Abstract

이 증기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터축과, 로터축의 직경 방향의 외측에 고정되고, 축선을 따른 축방향으로 간격을 두고 배치된 복수 열의 동익렬과, 로터축 및 복수의 동익렬을 덮도록 배치된 케이싱과, 케이싱의 직경 방향의 내측에 고정되며, 축방향으로 간격을 두고 배치되고, 복수 열의 동익렬의 각 열에 대하여 축방향의 제1 측에 배치된 정익렬을 구비하며, 정익렬은, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배치되고, 각각 직경 방향으로 뻗는 정익과, 환상으로, 복수의 정익의 직경 방향의 외측에 배치된 외측 링과, 환상으로, 복수의 정익의 직경 방향의 내측에 배치된 내측 링과, 외측 링에서 직경 방향의 내측을 향하는 링 내주면에 형성되며, 둘레 방향에서 이웃하는 정익끼리의 사이에서, 직경 방향의 외측으로 파인 오목부와, 오목부 내에 개구되고, 오목부 내에 고인 액적을 외부로 배출하는 배출부를 구비한다.

Description

증기 터빈

본 개시는, 증기 터빈에 관한 것이다.

증기 터빈은, 케이싱 내에 복수 열의 압축단을 갖고 있다. 케이싱 내에서 복수 열의 압축단을 거쳐 상류 측으로부터 하류 측을 향하여 흐르는 증기는, 하류 측으로 감에 따라 팽창하는 것에 수반되어, 압력 및 온도가 저하된다. 특히 최종 열의 압축단 부근에서는, 증기의 습도가 높아져, 증기 중의 수분이 액적화되는 경우가 있다. 증기의 습도 상승은, 증기 터빈의 효율 저하로 이어진다. 또, 증기 중의 수분이 액적화되면, 정익(靜翼)으로부터 비산된 액적에 의하여 최종 열의 동익(動翼)이 부식되는, 이른바 이로전(erosion)으로 이어지는 경우가 있다.

이에 대하여, 예를 들면 특허문헌 1에는, 케이싱에 마련된 다이어프램 외륜의 내주면에, 다이어프램 외륜의 내주면으로부터 액적(물방울 또는 수막)을 회수하는 흡입부를 구비하는 구성이 개시되어 있다. 이 구성에 있어서, 흡입부는, 정익의 배측(背側)으로부터 인접하는 정익의 복측(腹側)을 향하여, 다이어프램 외륜에 형성된 중공(中空)부에 연통되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 최종 열의 정익렬의 정익의 익면(翼面)이나, 다이어프램 외륜의 내벽면에 부착된 액적을 흡입부에서 흡입함으로써, 액적이 후류 측의 동익 선단에 도달하는 것을 억제하고, 이로전의 저감을 도모하고자 하고 있다.

일본 공개특허공보 2019-35384호

그러나, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제하는 것이, 항상 요망되고 있다.

본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제할 수 있는 증기 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 관한 증기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터축과, 상기 로터축의 직경 방향의 외측에 고정되고, 상기 축선을 따른 축방향으로 간격을 두고 배치된 복수 열의 동익렬과, 상기 로터축 및 복수의 상기 동익렬을 덮도록 배치된 케이싱과, 상기 케이싱의 상기 직경 방향의 내측에 고정되며, 상기 축방향으로 간격을 두고 배치되고, 복수 열의 상기 동익렬의 각 열에 대하여 상기 축방향의 제1 측에 배치된 정익렬을 구비하며, 상기 정익렬은, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배치되고, 각각 직경 방향으로 뻗는 정익과, 환상으로, 복수의 상기 정익의 상기 직경 방향의 외측에 배치된 외측 링과, 환상으로, 복수의 상기 정익의 상기 직경 방향의 내측에 배치된 내측 링과, 상기 외측 링에서 상기 직경 방향의 내측을 향하는 링 내주면에 형성되며, 둘레 방향에서 이웃하는 상기 정익끼리의 사이에서, 직경 방향의 외측으로 파인 오목부와, 상기 오목부 내에 개구되고, 상기 오목부 내에 고인 액적을 외부로 배출하는 배출부를 구비한다.

본 개시의 증기 터빈에 의하면, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 개시의 실시형태에 있어서의 증기 터빈의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시형태에 있어서의 증기 터빈의 최종 열의 정익렬 및 동익렬을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬을 구성하는 정익의 단면 형상을 나타내는 도이다.
도 5는 본 개시의 제1 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬을 축방향에서 본 단면도이며, 도 2의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬의 외측 링을, 직경 방향의 내측에서 본 도이며, 도 2의 B-B 화살표 방향에서 본 도이다.
도 7은 본 개시의 제2 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬의 외측 링을, 직경 방향의 내측에서 본 도이다.
도 8은 본 개시의 제2 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬을 축방향에서 본 단면도이다.
도 9는 본 개시의 제2 실시형태의 변형예에 있어서의 최종 열의 정익렬을 축방향에서 본 단면도이다.
도 10은 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 최종 열의 정익렬의 외측 링을, 직경 방향의 내측에서 본 도이다.

<제1 실시형태>

(증기 터빈의 구성)

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 증기 터빈(1A)은, 축선(O)을 중심으로 하여 회전하는 로터(20)와, 케이싱(10)을 갖고 있다.

또한, 이하의 설명의 편의상, 축선(O)이 뻗어 있는 방향을 축방향(Da), 축선(O)을 기준으로 한 후술하는 축심부(22)에 있어서의 직경 방향을 간단히 직경 방향(Dr), 축선(O)을 중심으로 한 축심부(22)의 둘레 방향을 간단히 둘레 방향(Dc)으로 한다.

(로터의 구성)

로터(20)는, 로터축(21)과, 동익렬(31)을 갖고 있다.

로터축(21)은, 축선(O)을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치되어 있다. 로터축(21)은, 축심부(22)와, 복수의 디스크부(23)를 갖고 있다. 축심부(22)는, 축선(O)을 중심으로 하여 원기둥 형상을 이루고, 축방향(Da)으로 뻗어 있다. 복수의 디스크부(23)는, 축방향(Da)으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 디스크부(23)는, 축심부(22)로부터 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 넓어지도록 배치되어 있다.

(동익렬의 구성)

동익렬(31)은, 로터축(21)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 고정되어 있다. 동익렬(31)은, 로터축(21)의 외주 부분인 디스크부(23)의 외주에 장착되어 있다. 동익렬(31)은, 로터축(21)의 축방향(Da)을 따라 간격을 두고 복수 열이 배치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 동익렬(31)은, 예를 들면 4열 배치되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 경우, 동익렬(31)로서, 제1단부터 제4단의 동익렬(31)이 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각 열의 동익렬(31)은, 둘레 방향(Dc)으로 나열되는 복수의 동익(32)과, 슈라우드(34)와, 플랫폼(35)을 갖고 있다. 각 동익(32)은, 직경 방향(Dr)으로 뻗어 있다. 슈라우드(34)는, 동익(32)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 플랫폼(35)은, 동익(32)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 배치되어 있다. 증기(S)는, 동익(32)에 있어서 슈라우드(34)와 플랫폼(35)의 사이의 환상의 공간을 흐른다.

(케이싱의 구성)

도 1에 나타내는 바와 같이, 케이싱(10)은, 로터(20)를 덮도록 형성되어 있다. 케이싱(10)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에는, 정익렬(41)이 고정되어 있다. 정익렬(41)은, 축방향(Da)을 따라 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 정익렬(41)의 열수는, 동익렬(31)과 동일한 4열이 배치되어 있다. 각 정익렬(41)은, 복수 열의 동익렬(31)의 각 열에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 인접하여 배치되어 있다. 축방향(Da)의 제1 측(Dau)은, 케이싱(10) 내에 있어서의 증기(S)의 흐름 방향 상류 측이다. 즉, 증기(S)는, 케이싱(10) 내를 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로부터 제2 측(Dad) 측으로 흘러 간다.

(정익렬의 구성)

도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 정익렬(41)은, 정익(42)과, 외측 링(43)과, 내측 링(44)을 주로 갖고 있다. 정익(42)은, 둘레 방향(Dc)으로 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 외측 링(43)은, 환상으로, 복수의 정익(42)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 내측 링(44)은, 환상으로, 복수의 정익(42)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 배치되어 있다. 증기(S)는, 외측 링(43)과 내측 링(44)의 사이의 환상의 공간을 흐른다.

(정익의 구성)

각 정익(42)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 내측단(42s)은, 내측 링(44)에 고정되어 있다. 각 정익(42)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 외측단(42t)은, 외측 링(43)에 고정되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 정익(42)은, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)의 제1 측 가장자리부(48)로부터 축방향(Da)의 제2 측(Dad) 측의 제2 측 가장자리부(49)에 걸쳐, 직경 방향(Dr)(도 4의 지면(紙面)에 직교하는 방향)로부터의 단면시(斷面視)에서 날개 단면 형상을 갖고 있다. 정익(42)은, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)을 향하는 복면(腹面)(42a)과, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)을 향하는 배면(背面)(42b)을 갖고 있다. 정익(42)은, 복측 부재(45)와, 배측 부재(46)로 형성되어 있다. 복측 부재(45)는, 정익(42)의 복면(42a)을 형성한다. 복측 부재(45)는, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)으로 파이도록, 오목 형상으로 만곡 형성되어 있다. 배측 부재(46)는, 정익(42)의 배면(42b)을 형성한다. 배측 부재(46)는, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)으로 돌출되도록, 볼록 형상으로 만곡 형성되어 있다. 복측 부재(45)와 배측 부재(46)는, 각각 금속제의 판형 부재를, 소정의 형상으로 만곡시킨 것이다. 정익(42)은, 복측 부재(45)와 배측 부재(46)를 서로 조합하여 용접함으로써 형성되어 있다. 이로써, 정익(42)의 내부, 즉 복측 부재(45)와 배측 부재(46)의 사이에는, 공동부(空洞部)(47)가 형성되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 정익(42)의 제2 측 가장자리부(49)는, 제2 측 볼록부(49a)와, 제2 측 오목부(49b)와, 익단(翼端) 연출부(49c)를 가져도 된다.

제2 측 볼록부(49a)는, 정익(42)의 외측단(42t)과 내측단(42s)의 중간 위치(42m)에 대하여, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 형성되어 있다. 제2 측 볼록부(49a)는, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 돌출되도록 볼록 형상으로 만곡 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제2 측 볼록부(49a)는, 내측단(42s) 및 중간 위치(42m)보다, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 돌출되도록, 만곡되어 형성되어 있다.

예를 들면, 중간 위치(42m)란, 제2 측 가장자리부(49)에 있어서의 정익(42)의 직경 방향(Dr) 양단의 중심이어도 된다.

제2 측 오목부(49b)는, 중간 위치(42m)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 연속하여 형성되어 있다. 제2 측 오목부(49b)는, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로 만곡되어 파여 형성되어 있다. 제2 측 오목부(49b)는, 중간 위치(42m) 및 외측단(42t)보다, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로 파이도록 오목 형상으로 만곡 형성되어 있다.

익단 연출부(49c)는, 제2 측 오목부(49b)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 연속하여 형성되어 있다. 익단 연출부(49c)는, 제2 측 오목부(49b)로부터 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 돌출되어 뻗어, 외측 링(43)에 접속되어 있다.

이로써, 제2 측 가장자리부(49)는, 둘레 방향(Dc)에서 보아 S자 형상으로 되어 있다.

예를 들면, 정익(42)의 제1 측 가장자리부(48)는, 제1 측 오목부(48a)와, 제1 측 볼록부(48b)를 갖고 S자 형상으로 형성되어 있어도 된다.

예를 들면, 제2 측 가장자리부(49)는, 정익(42)의 외측단(42t)으로부터 내측단(42s)에 걸쳐 S자 형상을 가져도 된다.

제1 측 오목부(48a)는, 정익(42)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 형성되어 있다. 제1 측 오목부(48a)는, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 오목 형상으로 파이도록 만곡 형성되어 있다.

제1 측 볼록부(48b)는, 제1 측 오목부(48a)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 연속하여 형성되어 있다. 제1 측 볼록부(48b)는, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 볼록 형상으로 돌출되도록 만곡 형성되어 있다.

예를 들면, 정익(42)은, 연통 구멍(50)을 가져도 된다.

연통 구멍(50)은, 직경 방향(Dr)에 있어서, 중간 위치(42m)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되어 있다.

연통 구멍(50)은, 정익(42)의 복측 부재(45)의 외표면과 공동부(47)를 연통하도록 형성되어 있다.

예를 들면, 연통 구멍(50)은, 직경 방향(Dr)에 연속하여 뻗는 슬릿이어도 된다.

예를 들면, 연통 구멍(50)은, 슬릿 대신에, 정익(42)의 복측 부재(45)의 외표면과 공동부(47)를 연통하는 1 이상의 구멍이어도 된다.

예를 들면, 연통 구멍(50)은, 정익(42)의 복측 부재(45)의 외표면 중, 직경 방향(Dr)에 대하여, 중간 위치(42m)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에만 형성되어도 된다.

예를 들면, 연통 구멍(50)은, 정익(42)의 복측 부재(45)의 외표면 중, 제1 측 가장자리부(48)보다 제2 측 가장자리부(49)에 가까운 위치에만 형성되어도 된다.

(외측 링의 구성)

도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외측 링(43)에는, 오목부(61)와, 볼록부(62)와, 배출부(71)가 형성되어 있다.

오목부(61)는, 외측 링(43)에 있어서, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)을 향하는 링 내주면(43f)에 형성되어 있다. 오목부(61)는, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이에 형성되어 있다. 오목부(61)는, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42) 중, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 배치된 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측에 형성되어 있다. 오목부(61)는, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파이도록 오목 형상으로 형성되어 있다.

예를 들면, 오목부(61)는, 축방향(Da)으로 뻗어도 된다.

예를 들면, 오목부(61)는, 링 내주면(43f)을 따르는 방향이며, 정익(42)의 배면(42b)을 따르는 방향으로 뻗어도 된다.

볼록부(62)는, 오목부(61)에 대하여, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42) 중, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 배치된 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측에 형성되어 있다. 볼록부(62)는, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 융기하도록 볼록 형상으로 형성되어 있다.

예를 들면, 볼록부(62)는, 축방향(Da)으로 뻗어도 된다.

예를 들면, 볼록부(62)는, 링 내주면(43f)을 따르는 방향이며, 정익(42)의 복면(42a)을 따르는 방향으로 뻗어도 된다.

이 볼록부(62)는, 예를 들면, 외측 링(43)의 링 내주면(43f)에, 용접 덧댐에 의하여, 용이하게 형성할 수 있다.

배출부(71)는, 오목부(61) 내에 형성되어 있다. 배출부(71)는, 오목부(61) 내에 개구되는 슬릿 또는 1 이상의 구멍이다. 배출부(71)를 형성하는 슬릿이나 구멍은, 증기 터빈(1A)의 외부에 배치된 복수기 등에 접속되어 있다. 배출부(71)는, 오목부(61) 내로 흘러든 액적이나, 액적에 의하여 형성되는 액막(이들 액적이나 액막은, 드레인이라고 칭해지는 경우도 있다)을, 외부의 복수기 등으로 배출한다.

(작용 효과)

상기한 바와 같은 증기 터빈(1A)에 의하면, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이에서, 외측 링(43)의 링 내주면(43f)에, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파이는 오목부(61)가 형성되어 있다. 이로써, 케이싱(10) 내를 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로부터 흘러 들어와 외측 링(43)의 링 내주면(43f)에 부착된, 증기(S)에 포함되는 액적이, 오목부(61) 내에 포집된다. 포집된 액적은, 배출부(71)로부터 외부로 배출된다. 따라서, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 동익렬(31)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

상기한 바와 같은 증기 터빈(1A)은, 정익렬(41)에 있어서의 증기(S)의 흐름은, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)에 닿는다. 이 때문에, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42)의 사이에서는, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측의 압력이 높으며, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 위치하는 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측의 압력이 낮아진다. 이에 대하여, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 배치된 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측에 오목부(61)를 형성함으로써, 오목부(61)가 형성된 부분에서는, 내측 링(44)과 외측 링(43)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로가 직경 방향(Dr)으로 커진다. 즉, 오목부(61)가 형성된 부분에서, 내측 링(44)과 외측 링(43)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로 단면적이 증대된다. 그러면, 오목부(61)가 형성된 부분에서, 증기(S)의 유속이 저감되어, 증기(S)의 압력이 상승한다. 이로써, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42)의 사이에서, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 위치하는 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측의 압력이 상승하므로, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 일방 측(Dc1)의 정익(42)과 타방 측(Dc2)의 정익(42)의 사이에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 압력차가 작아진다. 그 결과, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이의 압력차에 기인하여 발생하는, 둘레 방향(Dc)을 향하여 증기(S)가 흐르는 횡단류(Fb)(도 6 참조)를 억제할 수 있다. 따라서, 횡단류(Fb)에 의한 액적의 감겨 올라가는 것이 개선되어, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 동익렬(31)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

상기한 바와 같은 증기 터빈(1A)은, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 배치된 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측에 형성된 볼록부(62)를 구비하고 있다. 볼록부(62)가 형성된 부분에서는, 내측 링(44)과 외측 링(43)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로가 직경 방향(Dr)으로 작아진다. 즉, 볼록부(62)가 형성된 부분에서, 내측 링(44)과 외측 링(43)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로 단면적이 감소한다. 그러면, 볼록부(62)가 형성된 부분에서, 증기(S)의 유속이 상승하여, 증기(S)의 압력이 저감된다. 이로써, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42)의 사이에서, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측의 압력이 저감되므로, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 일방 측(Dc1)의 정익(42)과 타방 측(Dc2)의 정익(42)의 사이에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 압력차가, 더 작아진다(균형화된다). 그 결과, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이의 압력차에 기인하여 발생하는, 둘레 방향(Dc)을 향하여 증기(S)가 흐르는 횡단류(Fb)를, 더 억제할 수 있다. 따라서, 횡단류(Fb)에 의한 액적의 감겨 올라감이 개선되어, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 동익렬(31)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

상기한 바와 같은 증기 터빈(1A)은, 정익(42)의 제2 측 가장자리부(49)의 제2 측 오목부(49b)가, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로 파여 있다. 이 때문에, 제2 측 오목부(49b)와, 최종 열의 동익렬(31F)의 동익(32)의 축방향(Da)에 있어서의 간격 S1이 커진다. 이로써, 정익(42)으로부터 유출되는 선회 흐름에 의한 원심력의 효과에 의하여, 액적은, 도 2 중, 가상선 L1로 나타내는 바와 같은 증기의 흐름을 타 정익(42)으로부터 축방향(Da)의 제2 측으로 흐르면서, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 흘러 간다. 이 때문에, 동익(32)의 축방향(Da)의 제1 측(Dau)의 단부(端部)(32a)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

또, 정익(42)의 제2 측 가장자리부(49)에 있어서, 제2 측 볼록부(49a)가 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 돌출되어 있다. 이 때문에, 제2 측 볼록부(49a)와 최종 열의 동익렬(31F)의 간격 S2를, 제2 측 오목부(49b)의 부분의 간격 S1과 비교하여 작게 할 수 있다. 이로써, 터빈 성능의 저하를 억제할 수 있다. 또, 제2 측 볼록부(49a)와 최종 열의 동익렬(31F)의 동익(32)의 간격 S2를 작게 함으로써, 베어링 스팬이 증대되는 것을 억제하고, 축진동 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다. 또, 제2 측 볼록부(49a)는, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 형성되어 있으므로, 증기(S)의 흐름의 주속도 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)과 비교하면 작고, 이로전이 발생하기 어렵다. 그 결과, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제하는 것이 가능해진다.

상기한 바와 같은 증기 터빈(1A)은, 제2 측 오목부(49b)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 연속하여 형성되고, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 뻗는 익단 연출부(49c)를 더 구비하고 있다.

이로써, 정익(42)으로부터 유출되는 선회 흐름에 의한 원심력의 효과에 의하여, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 흘러 가는 액적이, 제2 측 오목부(49b)에 고이는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 액적이, 익단 연출부(49c)로부터 외측 링(43)으로 원활하게 안내된다. 이와 같이, 액적을 외측 링(43)으로 유도함으로써, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)의 동익(32)의 단부(32a)에 도달하는 액적의 양을, 보다 유효하게 억제할 수 있다.

상기한 바와 같은 증기 터빈(1A)에 의하면, 제1 측 가장자리부(48)가, 제1 측 오목부(48a)와, 제1 측 볼록부(48b)를 갖고 S자 형상으로 되어 있다.

이로써, 정익(42)의 제1 측 가장자리부(48)를, 직경 방향(Dr)을 따라 뻗는 직선상으로 형성한 경우와 비교하여, 축방향(Da)을 따라 제1 측 가장자리부(48)와 제2 측 가장자리부(49)를 연결했을 때의 정익(42)의 익면 길이가, 부분적으로 길어지는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 제1 측 오목부(48a)로부터 제2 측 볼록부(49a)를 향하는 유로 길이와, 축방향(Da)을 따라 제1 측 볼록부(48b)로부터 제2 측 오목부(49b)를 향하는 유로 길이가 크게 상이한 것을 억제할 수 있다. 이로써, 액적과 정익(42)의 표면의 사이에 발생하는 마찰 손실이, 직경 방향(Dr)에서 부분적으로 크게 상이한 것을 억제할 수 있다.

또, 이 증기 터빈(1A)에서는, 연통 구멍(50)을 통과시켜, 액적의 적어도 일부를 정익(42) 내의 공동부(47)에서 회수할 수 있다. 이로써, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)의 동익(32)의 단부(32a)에 도달하는 액적의 양을, 보다 유효하게 억제할 수 있다. 따라서, 터빈 성능의 저하, 축진동 신뢰성의 저하를 억제하면서, 이로전의 발생을 유효하게 억제하는 것이 가능해지는 효과를, 보다 현저하게 나타낼 수 있다.

또, 이 증기 터빈(1A)에서는, 연통 구멍(50)이, 중간 위치(42m)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되어 있기 때문에, 연통 구멍(50)의 가공 면적을 축소할 수 있다.

또, 이 증기 터빈(1A)에서는, 연통 구멍(50)이, 중간 위치(42m)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되어 있기 때문에, 연통 구멍(50)의 위치에 관련하여, 정익(42)의 공동부(47)를 작게 할 수 있다. 따라서, 공동부(47) 내의 액적이 배출되기 쉽다.

또, 이 증기 터빈(1A)에서는, 연통 구멍(50)은, 정익(42)의 복측 부재(45)의 외표면 중, 제1 측 가장자리부(48)보다 제2 측 가장자리부(49)에 가까운 위치에만 형성되어 있다. 따라서, 정익(42)의 제2 측 가장자리부(49)를 차열(遮熱) 구조로 할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음으로, 본 개시에 관한 증기 터빈의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제2 실시형태에서 나타내는 증기 터빈은, 제1 실시형태의 증기 터빈에 대하여, 오목부(61) 내에 제1 홈(63)을 구비하는 점이 상이할 뿐이다. 따라서, 제2 실시형태의 설명에 있어서는, 제1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙여 설명함과 함께 중복 설명을 생략한다. 즉, 제1 실시형태에서 설명한 구성과 공통되는 증기 터빈의 각부(各部)의 구성에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 증기 터빈(1B)의 외측 링(43B)은, 오목부(61)와, 볼록부(62)와, 제1 홈(63)과, 배출부(71)를 구비하고 있다.

오목부(61) 내에는, 제1 홈(63)이 형성되어 있다. 제1 홈(63)은, 오목부(61)로부터 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파이도록 형성되어 있다. 제1 홈(63)은, 축방향(Da)으로 뻗어 있다. 제1 홈(63)은, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)과, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 위치하는 정익(42)의 배면(42b)을 연결하는 방향으로 교차하여 뻗어 있다.

예를 들면, 제1 홈(63)은, 링 내주면(43f)을 따르는 방향이며, 정익(42)의 복면(42a)을 따르는 방향으로 뻗어도 된다.

예를 들면, 제1 홈(63)은, 오목부(61)가 뻗는 방향으로 뻗어도 된다.

배출부(71)는, 제1 홈(63) 내에 형성되어 있다. 배출부(71)는, 제1 홈(63) 내에 개구되는 슬릿 또는 구멍이다. 배출부(71)는, 증기 터빈(1B)의 외부에 배치된 복수기 등에 접속되어 있다. 배출부(71)는, 오목부(61) 내로부터 제1 홈(63) 내로 흘러든 액적이나, 액적에 의하여 형성되는 액막을, 외부의 복수기 등으로 배출한다.

(작용 효과)

상기한 바와 같은 증기 터빈(1B)에 의하면, 상기 제1 실시형태와 동일하게, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제하는 것이 가능해진다.

또, 이 증기 터빈(1B)에서는, 오목부(61) 내로 들어간 액적을 제1 홈(63)에 의하여 효율적으로 회수하여, 배출부(71)로부터 외부로 배출하는 것이 가능해진다.

또, 상기한 바와 같은 증기 터빈(1B)에 의하면, 제1 홈(63)이, 축방향(Da)으로 뻗어 있다. 이로써, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이의 압력차에 기인하여 발생하는 횡단류(Fb)에 의하여, 링 내주면(43f)을 따라 둘레 방향(Dc)으로 이동하는 액적을, 제1 홈(63)으로 효율적으로 포집할 수 있다.

(제2 실시형태의 변형예)

도 9에 나타내는 바와 같이, 상기한 바와 같은 증기 터빈(1B)의 정익렬(41)은, 둘레 방향(Dc)으로 분할된 복수의 정익렬 분할체(41S)로 구성하도록 해도 된다. 각 정익렬 분할체(41S)는, 외측 링(43)을 둘레 방향(Dc)으로 복수로 분할한 링 분할체(43S)와, 내측 링(44)을 둘레 방향(Dc)으로 복수로 분할한 내측 링 분할체(44S)와, 정익(42)을 일체로 갖고 있다. 정익렬 분할체(41S)는, 다른 정익렬 분할체(41S)에, 둘레 방향(Dc)에서 서로 맞닿아 접합된다.

이와 같은 구성에 있어서, 상기 배출부(71)나 제1 홈(63)은, 둘레 방향(Dc)에서 서로 이웃하는 링 분할체(43S)끼리의 이음매에 형성되어 있다. 이 경우, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 위치하는 일방의 링 분할체(43S)와, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 타방의 링 분할체(43S)에는, 각각, 노치(43k)가 형성되어 있다. 배출부(71)나 제1 홈(63)은, 둘레 방향(Dc)에서 서로 이웃하는 링 분할체(43S)의 노치(43k)끼리를 서로 맞닿음으로써 형성된다.

이와 같이, 링 분할체(43S)끼리의 이음매에 배출부(71)나 제1 홈(63)을 형성함으로써, 정익렬(41)의 조립 시에 링 분할체(43S)끼리를 접속하면, 배출부(71)나 제1 홈(63)을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

(제3 실시형태)

다음으로, 본 개시에 관한 증기 터빈의 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제3 실시형태의 증기 터빈은, 제2 실시형태에서 나타낸 증기 터빈에 대하여, 제2 홈(65) 및 제2 배출부(73)를 구비하는 점이 상이할 뿐이다. 따라서, 제3 실시형태의 설명에 있어서는, 동일 부분에 동일 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 즉, 제2 실시형태에 대한 차이점을 중심으로 설명을 행하고, 제1, 제2 실시형태에서 설명한 구성과 공통되는 구성에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 증기 터빈(1C)의 외측 링(43C)은, 오목부(61)와, 볼록부(62)와, 제1 홈(63)과, 배출부(71)와, 제2 홈(65)과, 제2 배출부(73)를 구비하고 있다.

제2 홈(65)은, 링 내주면(43f)에 있어서, 정익렬(41)을 구성하는 복수의 정익(42)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 형성되어 있다. 제2 홈(65)은, 둘레 방향(Dc)으로 연속하여 뻗어 있다. 제2 홈(65)은, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파여 형성되어 있다.

제2 배출부(73)는, 제2 홈(65) 내에 개구되어 있다. 제2 배출부(73)는, 제2 홈(65) 내에 개구되는 슬릿 또는 구멍이다. 제2 배출부(73)는, 증기 터빈(1C)의 외부에 배치된 복수기 등에 접속되어 있다. 제2 배출부(73)는, 제2 홈(65)으로 흘러든 액적이나, 액적에 의하여 형성되는 액막을, 외부의 복수기 등으로 배출한다.

(작용 효과)

상기한 바와 같은 증기 터빈(1C)에 의하면, 상기 제1, 제2 실시형태와 동일하게, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 이 증기 터빈(1C)에서는, 정익렬(41)의 정익(42)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 형성된 제2 홈(65)에 의하여, 증기(S)에 포함되는 액적을 포집하여, 제2 배출부(73)로부터 외부로 배출할 수 있다. 이로써, 제2 홈(65)보다 축방향(Da)의 제2 측(Dad)에 도달하는 액적의 양을 저감시키는 것이 가능해진다.

(그 외의 실시형태)

또한, 본 개시는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 설계 변경 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 제2 측 가장자리부(49)의 제2 측 볼록부(49a), 제2 측 오목부(49b)를, 각각 만곡하여 형성하도록 했지만, 그 구체적 형상에 대해서는 불문한다. 예를 들면, 제2 측 볼록부(49a), 제2 측 오목부(49b)는, 일정한 곡률로 만곡시키도록 해도 되고, 제2 측 볼록부(49a), 제2 측 오목부(49b)는, 곡률을 부분적으로 상이하게 해도 된다.

또, 제1 측 가장자리부(48), 제2 측 가장자리부(49)를 S자 형상으로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 제1 측 가장자리부(48), 제2 측 가장자리부(49)는, 예를 들면 직선상이어도 된다.

또, 예를 들면, 동익렬(31), 및 정익렬(41)의 단수 등을 비롯하여, 증기 터빈(1A, 1B, 1C)의 각부의 구성에 대해서는, 적절히 변경하는 것이 가능하다.

<부기(付記)>

각 실시형태에 기재된 증기 터빈(1A, 1B, 1C)은, 예를 들면 이하와 같이 파악된다.

(1) 제1 양태에 관한 증기 터빈(1A, 1B, 1C)은, 축선(O)을 중심으로 하여 회전하는 로터축(21)과, 상기 로터축(21)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 고정되고, 상기 축선(O)을 따른 축방향(Da)으로 간격을 두고 배치된 복수 열의 동익렬(31)과, 상기 로터축(21) 및 복수의 상기 동익렬(31)을 덮도록 배치된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 고정되며, 상기 축방향(Da)으로 간격을 두고 배치되고, 복수 열의 상기 동익렬(31)의 각 열에 대하여 상기 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 배치된 정익렬(41)을 구비하며, 상기 정익렬(41)은, 둘레 방향(Dc)으로 간격을 두고 복수 배치되고, 각각 직경 방향(Dr)으로 뻗는 정익(42)과, 환상으로, 복수의 상기 정익(42)의 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치된 외측 링(43, 43B, 43C)과, 환상으로, 복수의 상기 정익(42)의 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 배치된 내측 링(44)과, 상기 외측 링(43, 43B, 43C)에서 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)을 향하는 링 내주면(43f)에 형성되며, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 상기 정익(42)끼리의 사이에서, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파인 오목부(61)와, 상기 오목부(61) 내에 개구되고, 상기 오목부(61) 내에 고인 액적을 외부로 배출하는 배출부(71)를 구비한다.

배출부(71)의 예로서는, 슬릿이나 구멍을 들 수 있다.

이 증기 터빈(1A, 1B, 1C)은, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이에서, 외측 링(43, 43B, 43C)의 링 내주면(43f)에, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파인 오목부(61)가 형성되어 있다. 이로써, 케이싱(10) 내를 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로부터 흘러 들어와 외측 링(43, 43B, 43C)의 링 내주면(43f)에 부착된, 증기(S)에 포함되는 액적이, 오목부(61) 내에 포집된다. 포집된 액적은, 배출부(71)로부터 외부로 배출된다. 따라서, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 동익렬(31)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

(2) 제2 양태에 관한 증기 터빈(1A, 1B, 1C)은, (1)의 증기 터빈(1A, 1B, 1C)으로서, 상기 정익(42)은, 상기 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)을 향하여 형성되고, 오목 형상으로 만곡 형성된 복면(42a)과, 상기 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)을 향하여 형성되며, 볼록 형상으로 만곡 형성된 배면(42b)을 갖고, 상기 오목부(61)는, 상기 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 상기 정익(42) 중, 상기 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 배치된 상기 정익(42)의 상기 배면(42b)에 가까운 측에 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 정익렬(41)에 있어서의 증기(S)의 흐름은, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)에 닿는다. 이 때문에, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42)의 사이에서는, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측의 압력이 높으며, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 위치하는 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측의 압력이 낮아진다. 이에 대하여, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 배치된 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측에 오목부(61)를 형성함으로써, 오목부(61)가 형성된 부분에서는, 내측 링(44)과 외측 링(43, 43B, 43C)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로가 직경 방향(Dr)으로 커진다. 즉, 오목부(61)가 형성된 부분에서, 내측 링(44)과 외측 링(43, 43B, 43C)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로 단면적이 증대된다. 그러면, 오목부(61)가 형성된 부분에서, 증기(S)의 유속이 저감되어, 증기(S)의 압력이 상승한다. 이로써, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42)의 사이에서, 둘레 방향(Dc)의 일방 측(Dc1)에 위치하는 정익(42)의 배면(42b)에 가까운 측의 압력이 상승하므로, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 일방 측(Dc1)의 정익(42)과 타방 측(Dc2)의 정익(42)의 사이에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 압력차가 작아진다. 그 결과, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이의 압력차에 기인하여 발생하는, 둘레 방향(Dc)을 향하여 증기(S)가 흐르는 횡단류(Fb)를 억제할 수 있다. 따라서, 횡단류(Fb)에 의한 액적의 감겨 올라감이 개선되어, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 동익렬(31)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

(3) 제3 양태에 관한 증기 터빈(1A, 1B, 1C)은, (1) 또는 (2)의 증기 터빈(1A, 1B, 1C)으로서, 상기 오목부(61)에 대하여, 상기 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 상기 정익(42) 중, 상기 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 배치된 상기 정익(42)의 상기 복면(42a)에 가까운 측에 형성되고, 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 융기하는 볼록부(62)를 더 구비한다.

이와 같은 구성에 의하면, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 배치된 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측에 볼록부(62)를 형성하면, 볼록부(62)가 형성된 부분에 있어서, 내측 링(44)과 외측 링(43, 43B, 43C)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로가 직경 방향(Dr)으로 작아진다. 즉, 볼록부(62)가 형성된 부분에서, 내측 링(44)과 외측 링(43, 43B, 43C)의 사이에 있어서의 증기(S)의 유로 단면적이 감소한다. 그러면, 볼록부(62)가 형성된 부분에서, 증기(S)의 유속이 상승하여, 증기(S)의 압력이 저감된다. 이로써, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 2개의 정익(42)의 사이에서, 둘레 방향(Dc)의 타방 측(Dc2)에 위치하는 정익(42)의 복면(42a)에 가까운 측의 압력이 저감되므로, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 일방 측(Dc1)의 정익(42)과 타방 측(Dc2)의 정익(42)의 사이에 있어서의 둘레 방향(Dc)의 압력차가, 더 작아진다. 그 결과, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이의 압력차에 기인하여 발생하는, 둘레 방향(Dc)을 향하여 증기(S)가 흐르는 횡단류(Fb)를, 더 억제할 수 있다. 따라서, 횡단류(Fb)에 의한 액적의 감겨 올라감이 개선되어, 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 동익렬(31)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

(4) 제4 양태에 관한 증기 터빈(1B, 1C)은, (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 증기 터빈(1B, 1C)으로서, 상기 오목부(61) 내에서 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파인 제1 홈(63)이 형성되고, 상기 배출부(71)는, 상기 제1 홈(63) 내에 개구되어 있다.

이로써, 오목부(61) 내로 들어간 액적을 제1 홈(63)에 의하여 효율적으로 회수하여, 배출부(71)로부터 외부로 배출하는 것이 가능해진다.

(5) 제5 양태에 관한 증기 터빈(1B, 1C)은, (4)의 증기 터빈(1B, 1C)으로서, 상기 제1 홈(63)은, 상기 축방향(Da)으로 뻗어 있다.

이로써, 둘레 방향(Dc)에서 이웃하는 정익(42)끼리의 사이의 압력차에 기인하여 발생하는 횡단류(Fb)에 의하여, 링 내주면(43f)을 따라 둘레 방향(Dc)으로 이동하는 액적을, 제1 홈(63)으로 효율적으로 포집할 수 있다.

(6) 제6 양태에 관한 증기 터빈(1B)은, (4) 또는 (5)의 증기 터빈(1B)으로서, 상기 외측 링(43C)은, 둘레 방향(Dc)으로 분할된 복수의 링 분할체(43S)로 구성되고, 상기 제1 홈(63)은, 둘레 방향(Dc)에서 서로 이웃하는 상기 링 분할체(43S)끼리의 이음매에 형성되어 있다.

이와 같이, 링 분할체(43S)끼리의 이음매에 제1 홈(63)을 형성함으로써, 정익렬(41)의 조립 시에 링 분할체(43S)끼리를 접속하면, 제1 홈(63)을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

(7) 제7 양태에 관한 증기 터빈(1C)은, (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 증기 터빈(1C)으로서, 상기 링 내주면(43f)에 있어서, 상기 정익(42)에 대하여 상기 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 형성되고, 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파인 제2 홈(65)과, 상기 제2 홈(65) 내에 개구되며, 상기 제2 홈(65)으로 들어간 액적을 외부로 배출하는 제2 배출부(73)를 더 구비한다.

이로써, 정익렬(41)의 정익(42)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Dau)에 형성된 제2 홈(65)에 의하여, 증기(S)에 포함되는 액적을 포집하여, 제2 배출부(73)로부터 외부로 배출할 수 있다. 이로써, 제2 홈(65)보다 축방향(Da)의 제2 측(Dad)에 도달하는 액적의 양을 저감시키는 것이 가능해진다.

(8) 제8의 양태에 관한 증기 터빈(1A, 1B, 1C)은, (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 증기 터빈(1A, 1B, 1C)으로서, 상기 복수 열의 정익렬(41) 중 가장 상기 축방향(Da)의 제2 측(Dad)에 배치된 최종 열의 정익렬(41F)에 있어서, 상기 정익(42)의 상기 축방향(Da)의 제2 측(Dad)의 제2 측 가장자리부(49)가, 상기 정익(42)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 외측단(42t)과 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 내측단(42s)의 중간 위치(42m)에 대하여 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 형성되고, 상기 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 만곡하여 돌출되는 제2 측 볼록부(49a)와, 상기 중간 위치(42m)에 대하여 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되며, 상기 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로 만곡되어 파인 제2 측 오목부(49b)를 갖는 S자 형상으로 되어 있다.

이로써, 정익(42)의 제2 측 가장자리부(49)의 제2 측 오목부(49b)가, 축방향(Da)의 제1 측(Dau)으로 파여 있다. 이 때문에, 제2 측 오목부(49b)와, 최종 열의 동익렬(31F)의 동익(32)의 축방향(Da)에 있어서의 간격 S1이 커진다. 이로써, 정익(42)으로부터 유출되는 선회 흐름에 의한 원심력의 효과에 의하여, 액적은, 증기의 흐름을 타 정익(42)으로부터 축방향(Da)의 제2 측으로 흐르면서, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 흘러 간다. 이 때문에, 동익(32)의 축방향(Da)의 제1 측(Dau)의 단부(端部)(32a)에 도달하는 액적의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 이로전의 저감을 도모할 수 있다.

또, 정익(42)의 제2 측 가장자리부(49)에 있어서, 제2 측 볼록부(49a)가 축방향(Da)의 제2 측(Dad)으로 돌출되어 있다. 이 때문에, 제2 측 볼록부(49a)와 최종 열의 동익(32)의 간격 S2를, 제2 측 오목부(49b)의 부분의 간격 S1과 비교하여 작게 할 수 있다. 이로써, 터빈 성능의 저하를 억제할 수 있다. 또, 베어링 스팬이 증대되는 것을 억제하고, 축진동 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

상기한 증기 터빈에 의하면, 이로전의 발생을, 보다 유효하게 억제할 수 있다.

1A, 1B, 1C…증기 터빈
10…케이싱
20…로터
21…로터축
22…축심부
23…디스크부
31…동익렬
31F…최종 열의 동익렬
32…동익
32a…단부
34…슈라우드
35…플랫폼
41…정익렬
41F…최종 열의 정익렬
41S…정익렬 분할체
42…정익
42a…복면
42b…배면
42m…중간 위치
42s…내측단
42t…외측단
43, 43B, 43C…외측 링
43S…링 분할체
43f…링 내주면
43k…노치
44…내측 링
44S…내측 링 분할체
45…복측 부재
46…배측 부재
47…공동부
48…제1 측 가장자리부
48a…제1 측 오목부
48b…제1 측 볼록부
49…제2 측 가장자리부
49a…제2 측 볼록부
49b…제2 측 오목부
49c…익단 연출부
50…연통 구멍
61…오목부
62…볼록부
63…제1 홈
65…제2 홈
71…배출부
73…제2 배출부
Da…축방향
Dad…제2 측
Dau…제1 측
DC…둘레 방향
Dc1…일방 측
Dc2…타방 측
Dr…직경 방향
Dri…내측
Dro…외측
Fb…횡단류
L1…가상선
O…축선
S…증기

Claims

축선을 중심으로 하여 회전하는 로터축과,
상기 로터축의 직경 방향의 외측에 고정되고, 상기 축선을 따른 축방향으로 간격을 두고 배치된 복수 열의 동익렬과,
상기 로터축 및 복수의 상기 동익렬을 덮도록 배치된 케이싱과,
상기 케이싱의 상기 직경 방향의 내측에 고정되며, 상기 축방향으로 간격을 두고 배치되고, 복수 열의 상기 동익렬의 각 열에 대하여 상기 축방향의 제1 측에 배치된 정익렬을 구비하며,
상기 정익렬은,
둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배치되고, 각각 직경 방향으로 뻗는 정익과,
환상으로, 복수의 상기 정익의 상기 직경 방향의 외측에 배치된 외측 링과,
환상으로, 복수의 상기 정익의 상기 직경 방향의 내측에 배치된 내측 링과,
상기 외측 링에서 상기 직경 방향의 내측을 향하는 링 내주면에 형성되며, 둘레 방향에서 이웃하는 상기 정익끼리의 사이에서, 직경 방향의 외측으로 파인 오목부와,
상기 오목부 내에 개구되고, 상기 오목부 내에 고인 액적을 외부로 배출하는 배출부를 구비하는, 증기 터빈.
청구항 1에 있어서,
상기 정익은, 상기 둘레 방향의 일방 측을 향하여 형성되고, 오목 형상으로 만곡 형성된 복면과,
상기 둘레 방향의 타방 측을 향하여 형성되며, 볼록 형상으로 만곡 형성된 배면을 갖고,
상기 오목부는, 상기 둘레 방향에서 이웃하는 2개의 상기 정익 중, 상기 둘레 방향의 일방 측에 배치된 상기 정익의 상기 배면에 가까운 측에 형성되어 있는 증기 터빈.
청구항 2에 있어서,
상기 오목부에 대하여, 상기 둘레 방향에서 이웃하는 2개의 상기 정익 중, 상기 둘레 방향의 타방 측에 배치된 상기 정익의 상기 복면에 가까운 측에 형성되고,
상기 직경 방향의 내측으로 융기하는 볼록부를 더 구비하는 증기 터빈.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목부 내에서 상기 직경 방향의 외측으로 파인 제1 홈이 형성되고, 상기 배출부는, 상기 제1 홈 내에 개구되어 있는 증기 터빈.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 홈은, 상기 축방향으로 뻗어 있는 증기 터빈.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 외측 링은, 둘레 방향으로 분할된 복수의 링 분할체로 구성되고,
상기 제1 홈은, 둘레 방향에서 서로 이웃하는 상기 링 분할체끼리의 이음매에 형성되어 있는 증기 터빈.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링 내주면에 있어서, 상기 정익에 대하여 상기 축방향의 제1 측에 형성되고, 상기 직경 방향의 외측으로 파인 제2 홈과,
상기 제2 홈 내에 개구되며, 상기 제2 홈으로 들어간 액적을 외부로 배출하는 제2 배출부를 구비하는 증기 터빈.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 열의 정익렬 중 가장 상기 축방향의 제2 측에 배치된 최종 열의 정익렬에 있어서, 상기 정익의 상기 축방향의 제2 측의 제2 측 가장자리부가,
상기 정익의 직경 방향의 외측의 외측단과 직경 방향 내측의 내측단의 중간 위치에 대하여 상기 직경 방향 내측에 형성되고, 상기 축방향의 제2 측으로 만곡되어 돌출되는 제2 측 볼록부와,
상기 중간 위치에 대하여 상기 직경 방향의 외측에 형성되며, 상기 축방향의 제1 측으로 만곡되어 파인 제2 측 오목부를 갖는 S자 형상으로 되어 있는 증기 터빈.