涡轮静叶片以及蒸汽轮机制造技术

涡轮静叶片(21)沿与蒸汽的流动方向交叉的径向延伸并且具有朝向流动方向的上游侧的腹面(21P)，在腹面(21P)的下游侧形成有沿径向延伸并捕捉蒸汽中的液化了的成分的狭缝(5)，在比狭缝(5)靠上游侧的位置形成有通过向与腹面(21P)交叉的深度方向凹陷从而与腹面(21P)相比液膜允许量较大的亲水性凹凸区域(6)，在亲水性凹凸区域(6)中，越朝向狭缝(5)而趋向下游侧，则深度方向的尺寸越大并且流动阻力越小。小。小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮静叶片以及蒸汽轮机


[0001]本专利技术涉及涡轮静叶片以及蒸汽轮机。
[0002]本申请对2019年2月27日在日本申请的特愿2019
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033564号主张优先权，将其内容援引于此。

技术介绍

[0003]蒸汽轮机具备：旋转轴，其能够绕轴线旋转；多个涡轮动叶片级，它们在该旋转轴的外周面上沿轴线方向隔开间隔地排列；壳体，其从外周侧覆盖旋转轴及涡轮动叶片级；以及多个涡轮静叶片级，它们在壳体的内周面上与涡轮动叶片级交替地排列。在壳体的上游侧形成有从外部获取蒸汽的吸入口，在壳体的下游侧形成有排气口。从吸入口获取的高温高压的蒸汽被涡轮静叶片级调整了流动的方向与速度之后，被涡轮动叶片级转换为旋转轴的旋转力。
[0004]在汽轮机内通过的蒸汽随着从上游侧趋向下游侧而失去能量，且温度(与压力)降低。因而，在最下游侧的涡轮静叶片级，蒸汽的一部分液化而作为微细的水滴存在于气流中，该水滴的一部分附着在涡轮静叶片的表面。该水滴在叶片面上迅速成长而成为液膜。液膜使其周围始终暴露在高速的蒸汽流中，但当该液膜进一步成长而厚度增加时，其一部分被蒸汽流破碎而以粗大液滴的状态飞散。飞散的液滴在蒸汽流的作用下一边逐渐加速一边向下游侧流动。越是大的液滴，则惯性力越大，越无法随着主流蒸汽通过涡轮动叶片之间，从而与涡轮动叶片碰撞。涡轮动叶片的圆周速度有时超过音速，因此在飞散的液滴碰撞到涡轮动叶片的情况下，侵蚀其表面，并产生冲蚀(erosion)。另外，也有时因液滴的碰撞而阻碍涡轮动叶片的旋转，导致产生制动损失。
[0005]为了防止这种液滴的附着与成长，迄今为止提出了各种技术。例如，在下述专利文献1所记载的装置中，在涡轮静叶片的表面形成有用于吸入液膜的抽出口，并且形成有从涡轮静叶片的前缘侧朝向该抽出口扩展的亲水性的去除面。在液膜沿着去除面移动了之后，能够利用抽出口吸取该液膜。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2017
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106451号公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的课题
[0010]然而，在涡轮静叶片的表面，不仅在上游侧的端缘(前缘)，在从前缘到后缘的中途也存在水滴附着而形成液膜的情况。即，液膜的流量从上游侧到下游侧而变大。然而，在上述专利文献1所记载的装置中，去除面的亲水性在整个区域内一样，因此无法应对液膜的流量增加。其结果是，存在液膜在抽出口的上游侧进一步成长并成为上述的粗大液滴而飞散的可能性。也就是，对于上述专利文献1所记载的装置，依然存在改进的余地。
[0011]本专利技术是为了解决上述课题而完成的，目的在于提供能够进一步减小液膜的成长的涡轮静叶片以及蒸汽轮机。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]本专利技术的一方案的涡轮静叶片沿与蒸汽的流动方向交叉的径向延伸并且具有朝向该流动方向的上游侧的腹面，在所述腹面的下游侧形成有狭缝，该狭缝沿所述径向延伸并捕捉所述蒸汽中的液化了的成分，在比该狭缝靠上游侧的位置形成有亲水性凹凸区域，该亲水性凹凸区域通过向与所述腹面交叉的深度方向凹陷从而与所述腹面相比液膜允许量较大，在该亲水性凹凸区域中，越朝向所述狭缝而趋向下游侧，则所述深度方向的尺寸越大并且流动阻力越小。
[0014]根据上述结构，亲水性凹凸区域的深度越朝向狭缝而趋向下游侧，则变得越大。由此，在亲水性凹凸区域中，越是下游侧，则能够保持越多的液滴。这里，在涡轮静叶片的表面，不仅上游侧的端缘(前缘)，在从前缘到后缘的中途也存在液滴附着而形成液膜的情况。即，液滴的流量从上游侧到下游侧而变大。根据上述的结构，即使在从上游侧到下游侧的中途进一步附着液滴，也能够利用亲水性凹凸区域保持该液滴，能够减小向涡轮静叶片的下游侧飞散的可能性。
[0015]在上述涡轮静叶片中，也可以是，所述亲水性凹凸区域具有沿着所述流动方向以及所述径向隔开间隔地排列的多个凸部，在将所述流动方向上的所述凸部彼此之间的尺寸设为La并将所述流动方向上的所述凸部的尺寸设为Lb时，越朝向所述狭缝而趋向下游侧，则La/Lb的值变得越小。
[0016]对液膜的流动阻力不仅由液膜与壁面的相互作用产生，也由液膜彼此的相互作用产生。特别是，在液膜为水的情况下，该相互作用的影响较大。这里，在流入到流动方向上的凸部彼此之间的液滴与在径向上的凸部彼此之间流动的蒸汽流之间，由于液滴与蒸汽相互吸引，而产生对蒸汽流的流动阻力。在将流动方向上的凸部彼此之间的尺寸设为La，并将流动方向上的凸部的尺寸设为Lb时，La/Lb的值越小则该流动阻力越减小。根据上述的结构，该La/Lb的值越趋向下游侧则变得越小，因此越靠近狭缝，则越能够减小对蒸汽流的流动阻力。其结果是，能够减小因形成有亲水性凹凸区域引起的腹面处的损失。
[0017]在上述涡轮静叶片中，也可以是，该凸部在从与所述腹面正交的方向观察时呈矩形并且具有在从所述径向观察时呈矩形的截面。
[0018]根据上述结构，凸部在从与腹面正交的方向观察时呈矩形并且具有在从径向观察时呈矩形的截面。因而，例如，与使凸部不呈矩形而呈其他多边形状、圆柱状的情况相比，能够更简便并且廉价地形成该凸部。由此，能够减小涡轮静叶片的制造所需的成本、时间。
[0019]在上述涡轮静叶片中，也可以是，在所述亲水性凹凸区域中，所述深度方向的尺寸从所述流动方向的上游侧到下游侧阶梯性地变大。
[0020]根据上述结构，深度方向的尺寸从上游侧到下游侧阶梯性地变大。由此，例如，与深度方向的尺寸连续变大的结构相比，能够更简便并且廉价地形成亲水性凹凸区域。由此，能够减小涡轮静叶片的制造所需的成本、时间。
[0021]在上述涡轮静叶片中，也可以是，所述涡轮静叶片还具有疏水性区域，该疏水性区域设置于所述流动方向上的所述亲水性凹凸区域的上游侧且与所述腹面相比疏水性较高。
[0022]根据上述结构，疏水性区域与腹面相比疏水性较高，因此附着到该疏水性区域的
液滴在集合而形成更大的液膜之前，随着蒸汽的流动而向下游侧流去。也就是，能够在保持微细的液滴的状态下，使该液滴向下游侧流动。由此，能够进一步抑制由粒径大的液滴向下游侧流动导致的液膜的形成。
[0023]本专利技术的一方案的蒸汽轮机具备：旋转轴，其能够绕轴线旋转；多个涡轮动叶片，它们在该旋转轴的外周面沿着相对于所述轴线方向的周向排列；壳体，其从外周侧覆盖所述旋转轴及所述涡轮动叶片；以及多个上述任一方案的涡轮静叶片，它们在该壳体的内周面沿着相对于所述轴线的周向排列，并且与所述涡轮动叶片在所述轴线方向上相邻地设置。
[0024]根据上述结构，能够得到通过进一步减小液膜的成长从而减小损失的蒸汽轮机。
[0025]专利技术效果
[0026]根据本专利技术，可以提供能够进一步减小液膜的成长的涡轮静叶片以及蒸汽轮机。
附图说明
[0027]图1是示出本专利技术的实施方式的蒸汽轮机的结构的示意图。
[0028]图2是示出本专利技术的第一实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涡轮静叶片，其中，所述涡轮静叶片沿与蒸汽的流动方向交叉的径向延伸并且具有朝向该流动方向的上游侧的腹面，在所述腹面的下游侧形成有狭缝，该狭缝沿所述径向延伸并捕捉所述蒸汽中的液化了的成分，在比该狭缝靠上游侧的位置形成有亲水性凹凸区域，该亲水性凹凸区域通过向与所述腹面交叉的深度方向凹陷从而与所述腹面相比液膜允许量较大，在该亲水性凹凸区域中，越朝向所述狭缝而趋向下游侧，则所述深度方向的尺寸越大并且流动阻力越小。2.根据权利要求1所述的涡轮静叶片，其中，所述亲水性凹凸区域具有沿着所述流动方向以及所述径向隔开间隔地排列的多个凸部，在将所述流动方向上的所述凸部彼此之间的尺寸设为La并将所述流动方向上的所述凸部的尺寸设为Lb时，越朝向所述狭缝而趋向下游侧，则La/Lb的值变得越小。3.根据权利要求2所述的涡轮静叶片，其中，该凸部在从...

【专利技术属性】
技术研发人员：水见俊介，段冲非，笹尾泰洋，田畑创一朗，
申请(专利权)人：三菱动力株式会社，
类型：发明
国别省市：