轴流旋转机械制造技术

轴流旋转机械具备转子、壳体、包括动叶片以及与动叶片的外周侧端相连的外周侧动叶片环的动叶片段、对外周侧动叶片环与壳体之间进行密封的动叶片侧密封装置。动叶片侧密封装置包括从壳体朝向外周侧动叶片环的外周面延伸的环状的密封翅片和在密封翅片的上游侧形成的空腔中固定于壳体的涡流破除件。涡流破除件包括具有沿着转子的半径方向的面的第一板状部件以及具有相对于转子的半径方向倾斜的面的第二板状部件或第三板状部件，所述第二板状部件从第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的下游侧延伸，所述第三板状部件从第一板状部件的内侧端朝向转子的旋转方向的上游侧延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轴流旋转机械
本专利技术涉及轴流旋转机械。
技术介绍
以往，已知用于发电设备等的蒸汽轮机或燃气轮机等轴流旋转机械。该轴流旋转机械具有喷嘴构造体、动叶片构造体和静叶片构造体，该喷嘴构造体支承于壳体，该动叶片构造体设于喷嘴构造体的下游侧，并支承于相对于壳体旋转自如的涡轮转子(以下简称为转子)，该静叶片构造体设于动叶片构造体的下游侧，并支承于壳体，该轴流旋转机械将从转子的轴线方向的上游向下游流动的工作流体的能量转换成转子的旋转能量。在上述轴流旋转机械中，已知在对转子或动叶片构造体与壳体之间进行密封的密封部中，由于从主流路脱离的工作流体在具有通过喷嘴时施加的回旋流成分的状态下直接流入，所以在转子的周向上产生回旋流(所谓涡流)。通过涡流，在转子发生了偏心的情况下，在转子的周向上产生在与转子的偏心方向不同的方向上具有峰值的正弦波状的压力分布，在例如伴随着高输出的运转而涡流增加时，有时成为转子的自激振动的原因。因此，研究各种用于抑制或防止密封部中的涡流的构造，例如专利文献1中公开了在迷宫式密封件的入口侧安装具有使周向的涡流的朝向反转的那种角度的涡流破除件的结构。在先技术文献专利文献专利文献1：美国专利第4420161号说明书在此，从主流到半径方向外侧的空腔部(密封入口部)的涡流的运动复杂，根据本专利技术者们的认真研究，判明了涡流是不仅仅朝向转子的周向，而且朝向周向并且还三维地描绘螺旋的螺旋流。即，涡流一边伴随着向转子的半径方向以及轴线方向的三维的螺旋移动，一边朝向转子的周向(旋转方向)流动。因此，即便仅在迷宫式密封件的入口侧配置具有使周向的涡流的朝向反转的那种角度的涡流破除件，也未必能够有效地抑制涡流，还存在改善的必要。
技术实现思路
本专利技术的至少几个实施方式的目的是在轴流旋转机械中防止乃至抑制涡流。(1)本公开的至少一个实施方式的轴流旋转机械具备：转子，绕轴线旋转；壳体，将所述转子以能够旋转的方式收容；动叶片段，包括动叶片以及外周侧动叶片环，所述动叶片相对于所述转子在周向上隔开间隔地固定，所述外周侧动叶片环与所述动叶片的外周侧端相连；以及动叶片侧密封装置，对所述外周侧动叶片环与所述壳体之间进行密封，所述动叶片侧密封装置包括：环状的密封翅片，从所述壳体朝向所述外周侧动叶片环的外周面延伸；以及涡流破除件，在所述密封翅片的上游侧形成的空腔中固定于所述壳体，所述涡流破除件包括：第一板状部件，具有沿着所述转子的半径方向的面，第一板状部件，具有所述第一板状部件的沿着所述转子的半径方向的面，所述第一板状部件沿所述轴线延伸或者以所述第一板状部件的上游边缘位于比下游边缘靠所述转子的旋转方向的上游侧处的方式沿与所述轴线交叉的方向延伸；以及第二板状部件或第三板状部件，具有相对于所述转子的半径方向倾斜的面，所述第二板状部件从所述第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的下游侧延伸，所述第三板状部件从所述第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的上游侧延伸。在轴流旋转机械的运转时，产生从主流路脱离的工作流体伴随着转子的旋转而沿周向流动的所谓涡流，可能绕着轴产生在与转子的偏心方向不同的方向上具有峰值的正弦波状的压力分布。由于基于该压力分布的密封激振力，在动叶片段与壳体之间的密封部，流体力作用于向与偏心方向垂直的方向(促进振摆回转的方向)的转子，可能产生转子的自激振动。为了抑制这种振动而使用涡流破除件，但是空腔内的涡流复杂，若非适当的配置则无法充分地获得涡流破除件的效果。关于这点，根据上述(1)的结构，在密封翅片的上游侧固定于壳体的涡流破除件的第一板状部件具有沿着转子的半径方向的面，并且沿轴线延伸或者以第一板状部件的上游边缘位于比下游边缘靠转子的旋转方向的上游侧处的方式沿与轴线交叉的方向延伸。并且，第二板状部件经由该第一板状部件从该第一板状部件的内侧端朝向转子的旋转方向的下游侧延伸。或者，第三板状部件从第一板状部件的内侧端朝向转子的旋转方向的上游侧延伸。即，能够以在轴线方向以及周方向上不同的任一位置与相对于转子的周方向一边描绘螺旋一边流动的涡流能够正交的方式配置涡流破除件，因此能够有效地抑制涡流而防止不稳定振动的产生。(2)在几个实施方式中，在上述(1)所记载的结构中，所述第一板状部件的延伸方向与所述轴线的交叉角为30°以上且60°以下。本专利技术者们的认真研究的结果是判明了通过使第一板状部件相对于转子的轴线以30～60°的倾斜角配置，能够大幅度地抑制上述密封翅片中的涡流的速度。即，在转子的半径方向观察下，在将第一板状部件的上述上游边缘与下游边缘连结的线和转子的轴线所成的锐角侧的交叉角为30°以上且60°以下的情况下，能够有效地抑制涡流。因此，根据上述(2)的结构，由于相对于轴线以30～60°的倾斜角配置第一板状部件，所以可获得能够适当地抑制涡流的轴流旋转机械。(3)在几个实施方式中，在上述(1)所记载的结构中，所述第一板状部件沿所述轴线延伸。根据上述(3)的结构，在密封翅片的上游侧固定于壳体的涡流破除件的第一板状部件具有沿着转子的半径方向的面，并且沿轴线方向配置。即使为这种结构，也能够以在轴线方向以及周向上不同的任一位置与相对于转子的周向一边描绘螺旋一边流动的涡流能够正交的方式配置涡流破除件，因此能够有效地抑制涡流而防止不稳定振动的产生。(4)在几个实施方式中，在上述(1)～(3)中的任一个所记载的结构中，包括所述第一板状部件、所述第二板状部件以及与所述第二板状部件相比配置于上游侧的所述第三板状部件。根据上述(4)的结构，能够以在转子的轴线方向以及周向上不同的多个位置与相对于转子的周向一边描绘螺旋一边流动的涡流正交的方式配置涡流破除件，因此能够更有效地抑制涡流而防止不稳定振动的产生。(5)在几个实施方式中，在上述(4)所记载的结构中，所述涡流破除件由一块板部件构成，所述第二板状部件以及所述第三板状部件构成为能够相互独立地相对于所述第一板状部件弯曲，并且在所述第一板状部件的所述内侧端形成第一弯曲部和第二弯曲部，所述第一弯曲部使所述第二板状部件朝向所述转子的旋转方向的下游侧延伸，所述第二弯曲部使所述第三板状部件朝向所述转子的旋转方向的上游侧延伸。根据上述(5)的结构，能够通过一块板部件一体地形成包括第一板状部件、第二板状部件以及第三板状部件的涡流破除件。第二板状部件不会给第三板状部件带来影响而经由第一弯曲部朝向转子的旋转方向的下游侧延伸。另一方的第三板状部件不会给第二板状部件带来影响而经由第二弯曲部朝向转子的旋转方向的上游侧延伸。因此，能够用简单的结构容易地实现取得上述(4)中叙述的效果的轴流旋转机械。这种涡流破除件可以通过如下方式来形成：例如，准备一块板部件，经由第一弯曲部使第二板状部件向转子的旋转方向的一方即下游侧弯曲，使第三板状部件向转子的旋转方向的另一方即上游侧弯曲。因此，能够获得施工性提高且组装容易的轴流旋转机械。...

【技术保护点】
1.一种轴流旋转机械，其中，所述轴流旋转机械具备：/n转子，绕轴线旋转；/n壳体，将所述转子以能够旋转的方式收容；/n动叶片段，包括动叶片以及外周侧动叶片环，所述动叶片相对于所述转子在周向上隔开间隔地固定，所述外周侧动叶片环与所述动叶片的外周侧端相连；以及/n动叶片侧密封装置，对所述外周侧动叶片环与所述壳体之间进行密封，/n所述动叶片侧密封装置包括：/n环状的密封翅片，从所述壳体朝向所述外周侧动叶片环的外周面延伸；以及/n涡流破除件，在所述密封翅片的上游侧形成的空腔中固定于所述壳体，/n所述涡流破除件包括：/n第一板状部件，具有沿着所述转子的半径方向的面，所述第一板状部件沿所述轴线延伸或者以使所述第一板状部件的上游边缘位于比下游边缘靠所述转子的旋转方向的上游侧处的方式沿与所述轴线交叉的方向延伸；以及/n第二板状部件或第三板状部件，具有相对于所述转子的半径方向倾斜的面，所述第二板状部件从所述第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的下游侧延伸，所述第三板状部件从所述第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的上游侧延伸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180131 JP 2018-0148841.一种轴流旋转机械，其中，所述轴流旋转机械具备：
转子，绕轴线旋转；
壳体，将所述转子以能够旋转的方式收容；
动叶片段，包括动叶片以及外周侧动叶片环，所述动叶片相对于所述转子在周向上隔开间隔地固定，所述外周侧动叶片环与所述动叶片的外周侧端相连；以及
动叶片侧密封装置，对所述外周侧动叶片环与所述壳体之间进行密封，
所述动叶片侧密封装置包括：
环状的密封翅片，从所述壳体朝向所述外周侧动叶片环的外周面延伸；以及
涡流破除件，在所述密封翅片的上游侧形成的空腔中固定于所述壳体，
所述涡流破除件包括：
第一板状部件，具有沿着所述转子的半径方向的面，所述第一板状部件沿所述轴线延伸或者以使所述第一板状部件的上游边缘位于比下游边缘靠所述转子的旋转方向的上游侧处的方式沿与所述轴线交叉的方向延伸；以及
第二板状部件或第三板状部件，具有相对于所述转子的半径方向倾斜的面，所述第二板状部件从所述第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的下游侧延伸，所述第三板状部件从所述第一板状部件的内侧端朝向所述转子的旋转方向的上游侧延伸。


2.根据权利要求1所述的轴流旋转机械，其中，
所述第一板状部件的延伸方向与所述轴线的交叉角为30°以上且60°以下。


3.根据权利要求1所述的轴流旋转机械，其中，
所述第一板状部件沿所述轴线延伸。


4.根据权利要求1～3中的任一项所述的轴流旋转机械，其中，
所述涡流破除件包括所述第一板状部件、所述第二板状部件以及与所述第二板状部件相比配置于上游侧的所述第三板状部件。


5.根据权利要求4所述的轴流旋转机械，其中，
所述涡流破除件由一块板部件构成，
所述第二板状部件以及所述第三板状部件构成为能够相互独立地相对于所述第一板状部件弯曲，
并且在所述第一板状部件的所述内侧端形成第一弯曲部和第二弯曲部，所述第一弯曲部使所述第二板状部件朝向所述转子的旋转方向的下游侧延伸，所述第二弯曲部使所述第三板状部件朝向所述转子的旋转方向的上游侧延伸。


6.根据权利要求4或5所述的轴流旋转机械，其中，
所述第二板状部件形成为以越靠所述轴线的下游侧而从所述第一板状部件的内侧端到所述转子的旋转方向的下游侧的距离越长的方式延伸，
所述第三板状部件形成为以越靠所述轴线的上游侧而从所述第一板状部件的内侧端到所述转子的旋转方向的上游侧的距离越长的方式延伸。


7.根据权利要求1～6中的任一项所述的轴流旋转机械，其中，
在所述密封翅片的上游侧，还具备从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：川下伦平，岩崎真人，神下理，松本和幸，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP