蒸汽涡轮及叶片制造技术

蒸汽涡轮具备：旋转轴，沿着轴线延伸；多个转动叶片，从旋转轴的外周面沿着径向延伸并且沿着周向排列；机室主体，从外周侧覆盖旋转轴及转动叶片；及多个固定叶片，从机室主体的内周面中的比转动叶片更靠上游侧的位置沿着径向延伸并且沿着周向排列，在转动叶片及固定叶片中的至少一者的表面形成有沿着蒸汽的流动方向延伸的多个微细槽。方向延伸的多个微细槽。方向延伸的多个微细槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蒸汽涡轮及叶片


[0001]本专利技术涉及一种蒸汽涡轮及叶片。
[0002]本申请主张关于2020年3月31日于日本申请的日本专利申请2020
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065282号的优先权，并将其内容援用于此。

技术介绍

[0003]蒸汽涡轮具备：轴，能够围绕旋转轴进行旋转；多个涡轮转动叶片层，在该轴的外周面上沿着旋转轴方向隔着间隔排列；壳体，从外周侧覆盖轴及涡轮转动叶片层；及多个涡轮固定叶片层，在壳体的内周面上与涡轮转动叶片层交替地排列。在壳体的上游侧形成有从外部吸入蒸汽的吸入口，在下游侧形成有排气口。从吸入口吸入的高温高压的蒸汽在涡轮固定叶片层调整流动方向和速度之后，在涡轮转动叶片层转换为轴的旋转力。
[0004]通过涡轮内部的蒸汽随着从上游侧朝向下游侧而失去能量，温度(和压力)降低。因此，在最下游侧的涡轮固定叶片层中，蒸汽的一部分冷凝而作为细微的水滴存在于气流中，该水滴的一部分附着于涡轮固定叶片的表面。该水滴在叶片面上立即生长而形成液膜。液膜的周围常时暴露在高速蒸汽流中，但是若该液膜进一步生长而厚度增加，则其一部分被蒸汽流撕裂而以粗大液滴的状态飞溅。飞溅的液滴通过蒸汽流逐渐加速的同时流向下游侧。液滴越大则质量越大，因此难以通过蒸汽流加速到蒸汽速度，无法随着主流蒸汽通过涡轮转动叶片之间，而碰撞到涡轮转动叶片。涡轮转动叶片的圆周速度有时会超过音速，因此在飞溅的液滴碰撞到涡轮转动叶片的情况下，侵蚀其表面，有时会发生腐蚀。并且，通过液滴的碰撞而涡轮转动叶片的旋转受到阻碍，有时还会发生制动损耗。
[0005]为了防止这种液滴的附着和生长，迄今为止提出了各种技术。例如，在下述专利文献1中记载了通过利用电热部对涡轮喷嘴(涡轮固定叶片)的表面进行加热来去除在该表面产生的湿气的技术。并且，在专利文献1中还记载了测量水膜的厚度并将基于电热部的加热量最佳化的技术。
[0006]以往技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本专利第5703082号公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的技术课题
[0010]然而，作为一例，在涡轮固定叶片的叶片之间流动的流体的速度高达200～400m/s。并且，水膜的厚度为数百微米左右。因此，在上述专利文献1中所记载的技术中，在测量水膜的厚度时产生大的误差，其结果，有可能无法通过电热部准确地去除湿气。
[0011]本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种进一步提高了性能的蒸汽涡轮及叶片。
[0012]用于解决技术课题的手段
[0013]为了解决上述课题，本专利技术所涉及的蒸汽涡轮具备：轴，沿着旋转轴延伸；多个转动叶片，从该轴的外周面沿着径向延伸并且沿着周向排列；机室主体，从外周侧覆盖所述轴及所述转动叶片；及多个固定叶片，从该机室主体的内周面中的比所述转动叶片更靠上游侧的位置沿着径向延伸并且沿着周向排列，在所述转动叶片及所述固定叶片中的至少一者的表面形成有沿着蒸汽的流动方向延伸的多个具有憎水性的微细槽。
[0014]专利技术效果
[0015]根据本专利技术，能够提供一种进一步提高了性能的蒸汽涡轮及叶片。
附图说明
[0016]图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的蒸汽涡轮的结构的图。
[0017]图2是表示本专利技术的实施方式所涉及的蒸汽涡轮的内部的结构的放大图。
[0018]图3是表示本专利技术的实施方式所涉及的微细槽的结构的立体图。
[0019]图4是表示本专利技术的实施方式所涉及的微细槽的尺寸的说明图。
[0020]图5是表示本专利技术的实施方式所涉及的微细槽的变形例的剖视图。
[0021]图6是表示本专利技术的实施方式所涉及的微细槽的又一变形例的剖视图。
具体实施方式
[0022](蒸汽涡轮的结构)
[0023]以下，参考图1至图4，对本专利技术的实施方式所涉及的蒸汽涡轮100进行说明。如图1及图2所示，具备：蒸汽涡轮转子1，沿着旋转轴O方向延伸；蒸汽涡轮壳体2，从外周侧覆盖蒸汽涡轮转子1；及物质供给部5。
[0024]蒸汽涡轮转子1具有沿着旋转轴O延伸的轴3和设置于轴3的外周面的多个转动叶片30。关于转动叶片30，沿着轴3的周向隔着恒定的间隔排列有多个。在旋转轴O方向上，也隔着恒定的间隔排列有多个转动叶片30的排(转动叶片层)。如图2所示，转动叶片30具有转动叶片主体31(涡轮转动叶片)和转动叶片护罩34。转动叶片主体31从蒸汽涡轮转子1的外周面向径向外侧突出。从径向观察时，转动叶片主体31具有叶片型截面。在转动叶片主体3J的前端部(径向外侧的端部)设置有转动叶片护罩34。在转动叶片主体31的基端部(径向内侧的端部)，平台32与轴3设置为一体。
[0025]如图1所示，蒸汽涡轮壳体2具有：大致筒状的壳体主体2H(机室主体)，从外周侧覆盖蒸汽涡轮转子1；及固定叶片20，设置于壳体主体2H的内周面。在蒸汽涡轮壳体2的旋转轴O方向一侧设置有吸入蒸汽的蒸汽供给管(未图示)。在蒸汽涡轮壳体2的旋转轴O方向另一侧设置有排放蒸汽的蒸汽排放管(未图示)。蒸汽在蒸汽涡轮壳体2的内部从旋转轴O方向一侧流向另一侧。在以下说明中，将蒸汽的流动方向简称为“流动方向”。而且，将蒸汽流过来的侧称为流动方向的上游侧，将蒸汽流走的侧称为流动方向的下游侧。
[0026]在蒸汽涡轮壳体2的内周面设置有多个固定叶片20的排。如图2所示，固定叶片20具有固定叶片主体21(涡轮固定叶片)、固定叶片护罩22及外周环24。固定叶片主体21为经由外周环24与蒸汽涡轮壳体2的内周面连接的叶片状部件。而且，在固定叶片主体21的前端部(径向内侧的端部)设置有固定叶片护罩22。与转动叶片30同样地，固定叶片20在内周面上沿着周向及旋转轴O方向排列有多个。转动叶片30配置成进入相邻的多个固定叶片20之
间的区域。即，固定叶片20及转动叶片30沿着与蒸汽的流动方向交叉的方向(相对于旋转轴O的径向)延伸。另外，在以下说明中，有时将固定叶片20及转动叶片30简略地统称为叶片90。
[0027]蒸汽经由上游侧的蒸汽供给管被供给到蒸汽涡轮壳体2的内部。在通过蒸汽涡轮壳体2的内部的途中，蒸汽交替地通过固定叶片20和转动叶片30。固定叶片20对蒸汽S的流动进行整流，经整流的蒸汽团推压转动叶片30，由此对蒸汽涡轮转子1施加旋转力。蒸汽涡轮转子1的旋转力从轴端11取出而用于外部设备(发电机等)的驱动。随着蒸汽涡轮转子1的旋转，蒸汽通过下游侧的蒸汽排放管13向后续的装置(冷凝器等)排放。
[0028]另外，虽然详细内容未图示，但是轴3通过轴颈轴承及推力轴承能够旋转地支承在蒸汽涡轮壳体2的内部。
[0029](固定叶片主体的结构)
[0030]接着，参考图2，对固定叶片主体21的结构进行说明。固定叶片主体21沿着与流动方向交叉的方向即径向(相对于旋转轴O的径向)延伸。从径向观察时，固定叶片主体21的截面呈叶片型。更详细而言，作为流动方向的上游侧的末端边缘的前缘21F呈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蒸汽涡轮，其具备：旋转轴，沿着轴线延伸；多个转动叶片，从该旋转轴的外周面沿着径向延伸并且沿着周向排列；机室主体，从外周侧覆盖所述旋转轴及所述转动叶片；及多个固定叶片，从该机室主体的内周面中的比所述转动叶片更靠上游侧的位置沿着径向延伸并且沿着周向排列，在所述转动叶片及所述固定叶片中的至少一者的表面形成有沿着蒸汽的流动方向延伸的多个具有憎水性的微细槽。2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮，其中，所述微细槽具有从所述表面凹陷的三角形形状的截面形状。3.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮，其中，所述微细槽具有从所述表面凹陷并且向内侧凸出的曲线状的截面形状。4.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮，其中，将所述微细槽的顶部彼此之间的间隔设为w时，为1μm≤w＜35μm。5.根据权利要求1或3所述的蒸汽涡轮，其中，将所述微细槽的顶部彼此之间的间隔设为w时，为1μm≤w＜50μm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的蒸汽涡轮，其还具备覆盖所述微细槽的憎水性覆膜。7.根据权利要求6所述的蒸汽涡轮，其还具备物质供给部，所述物质供给部向所述表面供给发挥相对于在该表面上冷凝的水滴的...

【专利技术属性】
技术研发人员：妹尾茂树，田畑创一朗，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：