[發(fā)明專利]蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉及使用了該動(dòng)葉的蒸汽渦輪機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010115612.7
• 申請(qǐng)日: 2010-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101839148A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小野英樹;水見(jiàn)俊介;村田健一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號(hào): F01D5/14
• 分類號(hào): F01D5/14;F01D5/22
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適用于蒸汽渦輪機(jī)的渦輪機(jī)動(dòng)葉。

背景技術(shù)

一般地說(shuō)，蒸汽渦輪機(jī)在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向具有多級(jí)由動(dòng)葉及靜葉構(gòu)成的級(jí)，在最終級(jí)出口的外周部設(shè)有將蒸汽引導(dǎo)到排氣室的導(dǎo)流部。在這樣的蒸汽渦輪機(jī)中，其結(jié)構(gòu)為，蒸汽通過(guò)以成為節(jié)流流道的靜葉進(jìn)行加速而增加動(dòng)能，并以動(dòng)葉將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能而產(chǎn)生動(dòng)力，再由抽氣流道及排氣室將其轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子徑向并流出。(參照專利文獻(xiàn)1-日本特開(kāi)2003-27901號(hào)公報(bào)等)。

在這樣的蒸汽渦輪機(jī)中，由于渦輪機(jī)軸的長(zhǎng)度的縮短能降低渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向的熱伸縮差，因而可以期待降低由泄漏氣流引起的損失以及提高渦輪機(jī)軸振動(dòng)的可靠性等效果。

低壓渦輪機(jī)的軸向長(zhǎng)度取決于設(shè)置于最終級(jí)的外部靜止壁的下游端的導(dǎo)流部向徑向的轉(zhuǎn)向結(jié)束的位置。因此，若加大導(dǎo)流部的曲率，則導(dǎo)流部向徑向的轉(zhuǎn)向能在蒸汽流動(dòng)方向更靠上游側(cè)(以下，簡(jiǎn)稱上游側(cè))結(jié)束，能縮短渦輪機(jī)軸的長(zhǎng)度。然而，排氣室成為擴(kuò)散流道，形成反壓力梯度。因此，若加大導(dǎo)流部的曲率，加大導(dǎo)流部的擴(kuò)展角(指蒸汽流道外周壁與渦輪機(jī)中心軸形成的角度)，則容易發(fā)生蒸汽流從導(dǎo)流部的剝離，有可能產(chǎn)生氣流損失。

另外，由于渦輪機(jī)軸的長(zhǎng)度的縮短，就需要使蒸汽流在更短的軸跨度中向徑向轉(zhuǎn)向。因此，在設(shè)置于低壓渦輪機(jī)的上游側(cè)的抽氣級(jí)中，構(gòu)成抽氣級(jí)的動(dòng)葉的圍帶的內(nèi)周面的擴(kuò)展角與鄰接設(shè)置在動(dòng)葉下游側(cè)的外周側(cè)靜止壁內(nèi)周面的擴(kuò)展角的偏差增大。并且，動(dòng)葉出口和抽氣流道之間的距離變短，蒸汽流在動(dòng)葉出口和抽氣流道入口之間以更短的距離向徑向轉(zhuǎn)向。因此，在抽氣流道入口部就容易產(chǎn)生剝離渦流而有可能產(chǎn)生氣流損失。

發(fā)明內(nèi)容

于是，本發(fā)明的目的是提供一種能抑制因氣流的剝離及二次氣流引起的損失的發(fā)生，能抑制渦輪機(jī)的效率降低，并能縮短渦輪機(jī)軸的長(zhǎng)度的蒸汽渦輪機(jī)動(dòng)葉。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方案的蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉，在外周側(cè)前端具有圍帶的蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉中，其特征是，上述圍帶的內(nèi)周面形成為，動(dòng)葉出口擴(kuò)展角比動(dòng)葉入口擴(kuò)展角大，上述動(dòng)葉入口擴(kuò)展角與鄰接設(shè)置在上述圍帶的上游側(cè)的外周側(cè)靜止壁的動(dòng)葉上游側(cè)擴(kuò)展角大致相等，并且上述動(dòng)葉出口擴(kuò)展角與鄰接設(shè)置在上述圍帶的下游側(cè)的上述外周側(cè)靜止壁的動(dòng)葉下游側(cè)擴(kuò)展角大致相等。

本發(fā)明第二方案的蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉，在第一方案的基礎(chǔ)上，其特征是，上述圍帶的外周面具有包含下游側(cè)前端的與渦輪機(jī)中心軸平行的面，外周面上游側(cè)前端與渦輪機(jī)中心軸之間的距離比外周面下游側(cè)前端與渦輪機(jī)中心軸之間的距離小。

本發(fā)明第三方案的蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉，在第一方案的基礎(chǔ)上，其特征是，上述圍帶的外周面由與渦輪機(jī)中心軸大致平行的面構(gòu)成，上述圍帶是空心的。

本發(fā)明第四方案的蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉，在第二方案的基礎(chǔ)上，其特征是，上述動(dòng)葉構(gòu)成低壓渦輪機(jī)的最終級(jí)。

本發(fā)明第五方案的蒸汽渦輪機(jī)的動(dòng)葉，在第三方案的基礎(chǔ)上，其特征是，上述動(dòng)葉構(gòu)成鄰接設(shè)置在從蒸汽流道抽取蒸汽的抽氣流道的上游側(cè)的抽氣級(jí)。

本發(fā)明第六方案的蒸汽渦輪機(jī)，具有：渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子；固定在該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉；設(shè)置在該動(dòng)葉外周側(cè)前端部的圍帶；以及將上述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，形成蒸汽流道的外周側(cè)流道壁的外周側(cè)靜止壁，其特征是，上述圍帶的內(nèi)周面形成為，動(dòng)葉出口擴(kuò)展角比動(dòng)葉入口擴(kuò)展角大，上述動(dòng)葉入口擴(kuò)展角與鄰接設(shè)置在上述動(dòng)葉的上游側(cè)的上述外周側(cè)靜止壁的動(dòng)葉上游側(cè)擴(kuò)展角大致相等，并且，上述動(dòng)葉出口擴(kuò)展角與鄰接設(shè)置在上述動(dòng)葉的下游側(cè)的上述外周側(cè)靜止壁的動(dòng)葉下游側(cè)擴(kuò)展角大致相等。

本發(fā)明第七方案的蒸汽渦輪機(jī)，在第六方案的基礎(chǔ)上，其特征是，上述圍帶的外周面具有包含下游側(cè)前端的與渦輪機(jī)中心軸平行的面，外周面上游側(cè)前端與渦輪機(jī)中心軸之間的距離比外周面下游側(cè)前端與渦輪機(jī)中心軸之間的距離小。

本發(fā)明第八方案的蒸汽渦輪機(jī)，在第六方案的基礎(chǔ)上，其特征是，上述圍帶的外周面由與渦輪機(jī)中心軸大致平行的面構(gòu)成，上述圍帶是空心的。

本發(fā)明的效果如下。

根據(jù)本發(fā)明，能抑制因氣流的剝離及二次氣流引起的損失的發(fā)生，能抑制渦輪機(jī)的效率降低，并能縮短渦輪機(jī)軸的長(zhǎng)度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪機(jī)的最終級(jí)的主要部分的剖視圖。

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蒸汽渦輪機(jī)的最終級(jí)的主要部分的剖視圖。

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施方式的蒸汽渦輪機(jī)的抽氣級(jí)的主要部分的剖視圖。

圖4是現(xiàn)有的蒸汽渦輪機(jī)的抽氣級(jí)的主要部分的剖視圖。

圖5是本發(fā)明第四實(shí)施方式的蒸汽渦輪機(jī)的抽氣級(jí)的主要部分的剖視圖。