[發明專利]渦輪

有效

• 申請號: 201080023193.2
• 申請日: 2010-10-04
• 公開（公告）號: CN102449268A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 桑村祥弘;松本和幸;大山宏治;田中良典;松尾朝春
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F01D11/08
• 分類號: F01D11/08;F01D5/20;F01D11/02;F01D25/00;F02C7/28;F16J15/447
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王凝;陸錦華

技術領域

本發明涉及例如發電設備、化學設備、氣體設備、鋼鐵廠、船舶等所使用的渦輪。

本申請基于2009年10月9日在日本申請的JP特愿2009-235430號而主張優先權，在此援引其內容。

背景技術

眾所周知，作為蒸汽輪機的一種，存在包括汽缸、在汽缸的內部可旋轉地設置的軸體(轉子)、在汽缸的內周部固定而配置的多個靜葉片、在這些多個靜葉片的下游側(蒸汽的流動的下游側)呈放射狀設于軸體的多個動葉片的蒸汽輪機。這種蒸汽輪機中的沖動式渦輪通過靜葉片將蒸汽的壓力能量變換成速度能量，通過動葉片將該速度能量變換成旋轉能量(機械能量)。另外，反動式渦輪也在動葉片內將壓力能量變換成速度能量，通過蒸汽噴出的反作用力變換成旋轉能量(機械能量)。

這種蒸汽輪機中，通常在動葉片的前端部和環繞動葉片而形成蒸汽流路的汽缸之間形成徑向的間隙。另外，在靜葉片的前端部和軸體之間也形成徑向的間隙。但是，在動葉片的前端部的間隙中向下游側通過的泄漏蒸汽不對動葉片施加旋轉力。另外，在靜葉片前端部的間隙中向下游側通過的泄漏蒸汽不利用靜葉片將壓力能量變換成速度能量，因此對下游的動葉片幾乎不施加旋轉力。因此，為了提高蒸汽輪機的性能，減少通過動葉片的前端部的間隙的泄漏蒸汽的量是重要的。

在下述專利文獻1中，提出了如下結構：在動葉片的前端部設有高度從軸向(與動葉片的旋轉軸平行的方向)上的蒸汽(流體)的流動的上游側向下游側逐漸變高的階梯部。該結構中，設有相對于階梯部具有間隙的密封凸片。

通過這種構成，穿過密封凸片的間隙的蒸汽的泄漏流沖擊形成階梯部的臺階面的端緣部，使蒸汽的流動阻力增大。由此，減少蒸汽的泄漏流量。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1??JP特開2006-291967號公報(圖4)

發明內容

但是，針對提高蒸汽輪機的性能的要求加強了，因此要求進一步減少蒸汽的泄漏流量。

本發明考慮此種問題而創立，其目的是提供進一步減少流體的泄漏流量的高性能渦輪。

本發明的渦輪具備：葉片；經由間隙設于所述葉片的前端側并且相對于所述葉片相對旋轉的結構體。在該渦輪中，在所述葉片的前端部側和與所述結構體的所述前端部對應的部分中的一方上設有具有臺階面而向另一側突出的階梯部，在另一方上，設有相對于所述階梯部延伸而在與該階梯部之間形成微小間隙H的密封凸片。此處，在所述葉片的前端部與所述結構體的所述部分之間，在所述密封凸片與相對于該密封凸片在所述結構體的旋轉軸向上游側相對的隔壁之間形成腔室。另外，將所述腔室的、所述隔壁與所述密封凸片之間的距離設為腔室寬度W。此時，將所述密封凸片與所述階梯部的所述旋轉軸向上游側的端緣部之間的距離設為L時，該距離L中的至少1個滿足以下的式(1)。

0.7H≤L≤0.3W……(1)

即，上述的渦輪是將流體的能量變換成旋轉能量的渦輪。上述的渦輪的第1方式包括以下部件：葉片；在與所述葉片的前端部之間具有間隙，并相對于所述葉片相對旋轉的結構體；設于所述葉片的前端部，具有臺階面而朝向所述結構體突出的階梯部；設于所述結構體，朝向所述階梯部延伸的密封凸片；相對于所述密封凸片在與所述葉片或所述結構體的旋轉軸平行的方向上的所述流體的流動的上游側相對的隔壁；在所述葉片的前端部與所述結構體之間且所述隔壁與所述密封凸片之間形成的腔室。

另外，上述的渦輪的第2方式包括以下部件：葉片；在與所述葉片的前端部之間具有間隙，并相對于所述葉片相對旋轉的結構體；設于所述結構體，具有臺階面而朝向所述葉片的前端部突出的階梯部；設于所述葉片的前端部，朝向所述階梯部延伸的密封凸片；相對于所述密封凸片在與所述葉片或所述結構體的旋轉軸平行的方向上的所述流體的流動的上游側相對的隔壁；在所述葉片的前端部與所述結構體之間且所述隔壁與所述密封凸片之間形成的腔室。

上述渦輪的第1方式和第2方式中，將所述密封凸片與所述階梯部之間形成的微小間隙設為H。另外，將形成所述腔室的所述隔壁與所述密封凸片之間的距離設為腔室寬度W。另外，將所述密封凸片與所述階梯部的所述上游側的端緣部之間的距離設為L。此時，該距離L中的至少1個滿足上述的式(1)。