[发明专利]轴流式涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及蒸汽轮机及燃气轮机等轴流式涡轮机，尤其涉及具有对工作流 体的一部分进行抽气的抽气构造的轴流式涡轮机。

背景技术

在涡轮机轴向具有多个由涡轮机静叶及动叶构成的级的轴流式涡轮机中， 存在以下的情况：在级间对工作流体进行抽气而用作热源，或者用作驱动其它 旋转机械用的工作流体。

例如，在蒸汽轮机的场合，在级间对蒸汽进行抽气并将其引导到给水加热 器或脱气器，使从蒸汽轮机的出口抽出的蒸汽与作为由冷凝器冷凝的液相的水 进行热交换，通过在返回锅炉或核反应堆等加热器之前提高温度而能提高发电 效率。

另外，在驱动泵等产业用的旋转机械及发电机的同时，还在以提供作为热 源的高温高压蒸汽为目的的热动力兼供型或热电兼供型的蒸汽轮机中，需要从 级间对作为热源的蒸汽进行抽气。

一般来说，这种具有抽气的轴流式涡轮机的抽气在蒸汽流动的涡轮叶片室 的外侧设有沿涡轮叶片室的周向延伸的圆环状的抽气室，用沿周向在涡轮叶片 室的外周壁开口的狭缝状的抽气口使该抽气室与蒸汽流动的涡轮叶片室连通， 通过将涡轮叶片室内的工作流体的一部分经过该抽气口抽取到抽气室，并利用 与抽气室连接的抽气管送到规定的场所来进行(参照专利文献1-日本特开平 2-241904号公报)。

然而，在将抽气室和抽气口设置在涡轮叶片室的外周壁侧的场合，作为抽 气气流主要抽取的是通过与抽气口的工作流体流动方向上游侧(以下，简称为 上游侧)邻接设置的动叶流出的工作流体流动的外周侧部分。因此，与抽气口 的上游侧的动叶的外周侧相比，进入了内周侧的来自叶片高度位置的气流也流 入由抽气口的工作流体流动方向下游侧(以下，简称为下游侧)的静叶和动叶 构成的级的外周侧。该气流在从抽气口上游侧的动叶通过抽气口下游侧的静叶 流入抽气口下游侧的动叶的期间，由于流向朝向涡轮机半径方向外周侧(以下， 简称为外周侧)改变，因而工作流体的流动有可能产生不能充分地供给抽气口 下游侧的静叶的外周侧入口部的部分。由于不能充分地供给气流，则该部分的 气流有可能变得不稳定而产生涡流，因此本来用于产生旋转力的动能出现热散 发，有可能导致涡轮机的效率降低。

另外，为了改善涡轮机的效率，虽然采用增多涡轮叶片室内的级数，并且 减小涡轮叶片室的工作流体的流道的平均半径位置的小直径多级构造是有效 的这点已被公知，但若减小涡轮机旋转轴的直径而加长轴的长度，则轴的刚性 降低而轴的振动变大，则有可能引起静止部分和旋转部分接触等问题。另一方 面，在有限的轴跨度中若增多级数，则由于抽气口和抽气室狭窄，因而有可能 不能得到足够的抽气流量。这样，具有抽气的多级轴流式涡轮机与没有抽气的 轴流式涡轮机比较，为了设置与抽气流量平衡的抽气口，则需要减少级数而有 可能使涡轮机的效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种在具有抽气构造的轴流式涡轮机中，能抑制因抽 气产生的涡轮机的效率降低，并且利用有限的轴跨度设置更多的涡轮机级以提 高涡轮机效率的轴流式涡轮机。

为了实现上述目的，本发明的第一方案的轴流式涡轮机，具有：工作流体 流动的涡轮叶片室；在上述工作流体的流动方向接连设置多个而构成上述涡轮 叶片室的外周侧壁面的外周侧隔板；由设置在该隔板上的静叶和固定在转子上 的动叶构成的涡轮机级；以及设置在上述涡轮叶片室的外侧的抽气室，该抽气 室通过形成于在上述工作流体的流动方向接连设置多个的外周侧隔板间的抽 气口而与上述涡轮叶片室连通，并利用上述外周侧隔板构成下游侧壁面，其特 征是，构成上述抽气室的下游侧壁面的上述外周侧隔板，具有与邻接设置在上 述抽气口上游侧的动叶的外周端的下游侧前端相比更向涡轮机半径方向内周 侧突出，且构成上述抽气口的下游侧壁面的突端部，该突端部的外周侧壁面构 成将上述工作流体的一部分引导到上述抽气室的外周侧隔板上游侧壁面，上述 突端部的内周侧壁面构成将上述工作流体的其余部分引导到上述抽气口下游 侧的动叶的外周侧隔板内周侧壁面。

本发明的第二方案的轴流式涡轮机，在第一方案的基础上，其特征是，上 述外周侧隔板上游侧壁面形成为，从上述抽气口入口侧向抽气室侧扩展角增 大，上述外周侧隔板内周侧壁面，其上游侧前端的扩展角比从上游侧到下游侧 的平均扩展角小，其下游侧前端的扩展角与邻接设置在下游侧的动叶的外周端 入口扩展角相等。