本公开涉及涡轮机动叶片以及旋转机械。
背景技术:
在汽轮机、燃气轮机等旋转机械中,存在发生低频振动等自激振动的事例,因此制订了几个应对方案(例如参照专利文献1)。
例如,在专利文献1记载的汽轮机中,在汽轮机阶段的动叶片护罩中贯穿设置有小孔,该小孔将动叶片的动叶片间通路与动叶片尖端密封翅片的入口侧的动叶片尖端间隙连通,且具有使蒸汽沿着与动叶片的旋转方向相反的方向向所述动叶片尖端间隙流出的角度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本实开昭62-154201号公报
近年来,在汽轮机、燃气轮机等旋转机械中,为了涡轮机效率的提高,存在转子直径小径化、叶片多级化的倾向。因此,由于转子小径化以及长轴化,所以存在容易发生低频振动等自激振动的倾向。为此,要求更有效地抑制自激振动的应对方案。
技术实现要素:
鉴于上述的情况,本发明的至少一实施方式的目的在于抑制旋转机械中的自激振动的发生。
(1)本发明的至少一实施方式的涡轮机动叶片具备:
多个叶片主体,以在壳体内从绕轴线旋转的转子主体沿着径向延伸的方式安装,且在所述转子主体的周向上隔开间隔地设置;和
环状的尖端护罩,将所述多个叶片主体的各自的前端部连接,
其中,
所述尖端护罩具有至少一个第一贯通孔,
所述至少一个第一贯通孔以使第一空腔与叶片间流路连通的方式沿着所述径向贯通所述尖端护罩,
所述第一空腔划定于第一密封翅片与第二密封翅片之间,所述第一密封翅片从所述尖端护罩的外周面以及所述壳体的内周面中的任意一方朝向另一方沿着所述径向延伸,且所述第一密封翅片的前端部在与该另一方之间形成间隙,所述第二密封翅片在与所述第一密封翅片在所述轴线方向上分离的位置处从所述尖端护罩的外周面以及所述壳体的内周面中的任意一方朝向另一方沿着所述径向延伸,且所述第二密封翅片的前端部在与该另一方之间形成间隙,
所述叶片间流路形成于在所述转子主体的周向上相邻的一对所述叶片主体之间,
所述至少一个第一贯通孔具有向所述第一空腔侧开口的第一开口和向所述叶片间流路侧开口的第二开口,
所述第一开口形成于所述第一密封翅片与所述第二密封翅片之间的中间位置,
所述第二开口形成于面向所述叶片间流路且静压与面向所述第一开口的位置的静压相同的位置。
通常,旋转机械中的自激振动的原因可知为通过静叶片而具有较强的周向速度成分(涡流成分、回旋成分)的流体(回旋流)通过密封翅片时,在密封翅片间的空腔内沿着周向形成不均匀的压力分布。
在空腔内沿着周向形成不均匀的压力分布时,在密封翅片间的空腔内压力较高的地方,由于空腔内的压力而将转子向径向内侧按压的力增加,但是在密封翅片间的空腔内压力较低的地方,由于空腔内的压力而将转子向径向内侧按压的力减小。
关于由于空腔内的压力而将转子向径向内侧按压的按压力,若来自隔着转子的轴线而相对的一方的按压力和来自另一方的按压力保持平衡,则来自隔着转子的轴线而相对的一方的按压力与来自另一方的按压力抵消。
但是,例如在来自隔着转子的轴线而相对的一方的按压力大于来自另一方的按压力时,由于双方的按压力的差分的力而将转子从一方朝向另一方按压。因此,来自隔着转子的轴线而相对的一方的按压力与来自另一方的按压力之差变大时,会诱发转子的自激振动。
关于该点,根据上述(1)的结构,在尖端护罩中形成第一贯通孔,该第一贯通孔以使第一空腔与叶片间流路连通的方式沿着径向贯通尖端护罩,因此能够使第一空腔内的静压接近叶片间流路的静压,能够抑制在第一空腔内沿着周向形成不均匀的压力分布。由此,在使用了上述(1)的结构的涡轮机动叶片的旋转机械中,能够抑制自激振动的发生。
需要说明的是,转子主体由于热膨胀而沿轴线方向伸缩,因此与壳体的轴线方向的相对位置发生变化。为此,在密封翅片形成于壳体的情况下,密封翅片的前端部与尖端护罩之间的轴线方向的相对位置发生变化。假设密封翅片的前端部与尖端护罩之间的轴线方向的相对位置极端地变化时,第一开口会从第一空腔脱离。
关于该点,根据上述(1)的结构,第一开口形成于第一密封翅片与第二密封翅片之间的中间位置,因此与第一开口形成于从第一密封翅片与第二密封翅片之间的中间位置向任一密封翅片接近的位置的情况相比,能够降低由于密封翅片的前端部与尖端护罩之间的轴线方向的相对位置发生变化而第一开口从第一空腔脱离的可能性。
并且,根据上述(1)的结构,第二开口形成于面向叶片间流路且静压与面向第一开口的位置的静压相同的位置,因此若可能成为旋转机械中的自激振动的原因的上述那种不均匀的压力分布未在空腔内的周向上形成,则工作流体不在第一空腔与叶片间流路之间流通。由此,能够抑制在叶片间流路流动的工作流体向第一空腔流动等而涡轮机效率下降。
(2)在几个实施方式中,在上述(1)的结构的基础上,
所述第一贯通孔具有向所述第一空腔侧开口的第一开口和与所述第一开口相连的第一空腔侧流路部分,
所述第一空腔侧流路部分指向所述第一空腔中的所述转子主体的旋转方向的上游侧。
通常,已知在密封翅片间的空腔内沿着周向流动的工作流体的周向速度越高,旋转机械中的自激振动越容易发生。
关于该点,根据上述(2)的结构,第一空腔侧流路部分指向第一空腔中的转子主体的旋转方向的上游侧,因此在叶片间流路中流动的工作流体向第一空腔流出时从第一开口朝向第一空腔中的转子主体的旋转方向的上游侧、即以与在第一空腔内朝向周向流动的工作流体的流动逆反的方式流出。由此,有助于通过抑制在第一空腔内朝向周向流动的工作流体的流动的速度来抑制自激振动的发生。
(3)在几个实施方式中,在上述(1)或(2)的结构的基础上,
所述第一贯通孔具有向所述叶片间流路侧开口的第二开口和与所述第二开口相连的叶片间侧流路部分,
所述叶片间侧流路部分指向所述叶片间流路的下游侧。
根据上述(3)的结构,叶片间侧流路部分指向叶片间流路的下游侧,因此在第一空腔中流动的工作流体向叶片间流路流出时,沿着叶片间流路中的工作流体的流动而流出。由此,能够抑制与叶片间流路中的工作流体的流动和从第一贯通孔向叶片间流路流动的工作流体的合流相伴的损失,能够抑制涡轮机效率的下降。
(4)在几个实施方式中,在上述(1)~(3)中的任一结构的基础上,
所述至少一个第一贯通孔具有多个第一贯通孔,该多个第一贯通孔具有相同直径的孔,
所述多个第一贯通孔沿着周向等间隔地形成于环状的所述尖端护罩的整周。
根据上述(4)的结构,具有相同直径的孔的多个第一贯通孔沿着周向等间隔地形成于环状的尖端护罩的整周,因此能够抑制包括转子主体以及涡轮机动叶片的转子的旋转平衡变得不平衡。
(5)在几个实施方式中,在上述(1)~(4)中的任一结构的基础上,
所述尖端护罩具有至少一个第二贯通孔,
所述至少一个第二贯通孔以使第二空腔与所述叶片间流路连通的方式沿着所述径向贯通所述尖端护罩,
所述第二空腔划定于所述第二密封翅片与第三密封翅片之间,所述第三密封翅片在与所述第二密封翅片在从所述第一密封翅片朝向所述第二密封翅片的所述轴线方向上分离的位置处,从所述尖端护罩的外周面以及所述壳体的内周面中的任意一方朝向另一方沿着所述径向延伸,且所述第三密封翅片的前端部在与该另一方之间形成间隙。
根据上述(5)的结构,在尖端护罩中形成第二贯通孔,该第二贯通孔以使第二空腔与叶片间流路连通的方式沿着径向贯通尖端护罩,因此能够使第二空腔内的静压接近叶片间流路的静压,能够抑制在第二空腔内沿着周向形成不均匀的压力分布。
(6)本发明的至少一实施方式的旋转机械具备:
所述壳体;
所述转子主体;以及
上述结构(1)~(5)中的任一涡轮机动叶片。
根据上述(6)的结构,旋转机械具备上述结构(1)~(5)中的任一涡轮机动叶片,因此能够抑制自激振动的发生。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式,能够抑制旋转机械中的自激振动的发生。
附图说明
图1是用于说明作为具备几个实施方式的涡轮机动叶片的旋转机械的一例的汽轮机的图。
图2是几个实施方式的涡轮机动叶片的叶片体的前端部附近的示意性的图。
图3是几个实施方式的涡轮机动叶片的叶片体的前端部附近的示意性的图。
图4是几个实施方式的涡轮机动叶片的叶片体的前端部附近的示意性的图。
图5是几个实施方式的涡轮机动叶片的叶片体的前端部附近的示意性的图。
图6是示意性地表示沿着周向剖切一实施方式的涡轮机动叶片的截面的图。
图7是从径向外侧观察其他实施方式中的涡轮机动叶片时的示意性的图。
图8是图7中的尖端护罩的a-a向视截面图。
具体实施方式
以下,参照附图并说明本发明的几个实施方式。不过,作为实施方式记载的或者附图中示出的构成部件的尺寸、材质、形状以及它们的相对性配置等不是为了将本发明的范围限定于此,而只是说明例。
例如,“向某方向”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对性或绝对性的配置的表达不仅严格地表示那样的配置,也表示具有公差或者能获得相同功能的程度的角度或距离而相对性地位移的状态。
例如,“相同”、“相等”以及“等质”等表示事物为相等的状态的表达不仅严格地表示相等的状态,也表示存在公差或者能获得相同功能的程度的差的状态。
例如,四方形状或圆筒形状等表示形状的表达不仅表示几何学上严格的意义下的四方形状或圆筒形状等形状,也表示在能获得相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。
另一方面,“设置”、“具有”、“具备”、“包括”或者“含有”一构成要素这样的表达并不是将其他的构成要素的存在排除的排他性的表达。
图1是用于说明作为具备几个实施方式的涡轮机动叶片的旋转机械的一例的汽轮机的图。图2~图5是示意性地表示几个实施方式的涡轮机动叶片的叶片体的前端部附近的图。
如图1所示,汽轮机设备100具备转子主体11、转子3、蒸汽供给管12和蒸汽排出管13,所述转子主体11以轴线o为中心进行旋转,所述转子3与转子主体11连接,所述蒸汽供给管12将作为工作流体的蒸汽s从蒸汽供给源(未图示)向汽轮机1供给,所述蒸汽排出管13连接于汽轮机1的下游侧并排出蒸汽。
图1中,将蒸汽供给管12位于的一侧称为上游侧,将蒸汽排出管13位于的一侧称为下游侧,以此为标准进行以后的说明。
如图1所示,汽轮机1具备转子3、壳体2和轴承部4,所述转子3沿着轴线o方向延伸,所述壳体2从外周侧覆盖转子3,所述轴承部4以使转子主体11能够绕轴线o旋转的方式对转子主体11进行支承。
转子3具备转子主体11和涡轮机动叶片30。涡轮机动叶片30是具备多个叶片主体31和尖端护罩34的动叶片列,在轴线o方向上以一定的间隔配置多列。
多个叶片主体31分别以在壳体2内从绕轴线o旋转的转子主体11沿着径向延伸的方式安装,在转子主体11的周向上隔开间隔地设置。多个叶片主体31分别是从径向观察具有叶片型的截面的部件。
尖端护罩34是将多个叶片主体31的各自的前端部(径向外侧的端部)连接的环状的尖端护罩。
壳体2是以从外周侧覆盖转子3的方式设置的大概筒状的部件。而且,沿着壳体2的内周面25设有多个静叶片21。静叶片21沿着内周面25的周向以及轴线o方向配置多列。而且,涡轮机动叶片30以进入相邻的多个静叶片21之间的区域的方式配置。
在壳体2的内部,静叶片21和涡轮机动叶片30配置的区域形成供作为工作流体的蒸汽s流通的主流路20。
而且,在壳体2的内周面25与尖端护罩34之间形成有空间,将该空间称为空腔50。
如图2~图5所示,在几个实施方式的空腔50内设有密封翅片(密封构造)40。图2~图4中所示的几个实施方式的密封翅片40为从壳体2的内周面25朝向径向内侧延伸的圆环状的部件。更详细而言,密封翅片40以具有随着从径向外侧朝向径向内侧而轴线o方向的厚度逐渐减小的形状的方式从壳体2的内周面25突出。在图2~图5所示的几个实施方式中,在空腔50的内部沿着轴线o方向配置有3列密封翅片40,从上游侧开始依次称为第一密封翅片41、第二密封翅片42以及第三密封翅片43。需要说明的是,如图5所示的实施方式的密封翅片40a(第二密封翅片42)那样,密封翅片40也可以构成为形成于尖端护罩34的外表面35,从尖端护罩34的外表面35朝向壳体2的内周面25向径向外侧延伸。
如图2~图5所示,在几个实施方式中,密封翅片40的径向内侧的前端部在和与该前端部相对的尖端护罩34的外表面35之间、或者在和壳体2的内周面25之间形成微小的间隙m。关于在转子3的径向上的间隙m的尺寸,考虑壳体2和叶片主体31的热膨胀量、叶片主体31的离心伸长量等,在密封翅片40的前端部不和与该前端部相对的对方侧的部件接触的范围内决定。
图2~图5所示的几个实施方式的空腔50中,将划定于第一密封翅片41与第二密封翅片42之间的区域称为第一空腔51,将划定于第二密封翅片42与第三密封翅片43之间的区域称为第二空腔52。
接着,参照图2~图8,说明几个实施方式的汽轮机1的作用。需要说明的是,图6是示意性地表示沿着周向剖切一实施方式中的涡轮机动叶片30的截面即从轴线o方向观察到的截面的图。图7是从径向外侧观察其他实施方式中的涡轮机动叶片30时的示意性的图。图8是图7中的尖端护罩34的a-a向视截面图。
在几个实施方式的汽轮机设备100中,来自蒸汽供给源的蒸汽s经由蒸汽供给管12向汽轮机1供给。
向汽轮机1供给的蒸汽s到达主流路20。到达主流路20的蒸汽s随着在主流路20中流通,一边反复进行膨胀和流动的转向,一边朝向下游侧流通。叶片主体31具有叶片型截面,因此通过蒸汽s与叶片主体31碰撞、或者在沿着周向相邻的叶片主体31彼此之间形成的叶片间流路36的内部受到蒸汽膨胀时的反力,转子3进行旋转。由此,蒸汽s具有的能量作为汽轮机1的旋转动力取出。
上述的过程中在主流路20流通的蒸汽s也流入前述的空腔50。即,流入主流路20的蒸汽s在通过静叶片21之后分成主蒸汽流sm和泄漏蒸汽流sl。主蒸汽流sm不泄漏地导入涡轮机动叶片30。
泄漏蒸汽流sl经由尖端护罩34与壳体2之间向空腔50流入。在此,蒸汽s在通过静叶片21之后成为涡流成分(周向速度成分)增大的状态,该蒸汽s的一部分分离并作为泄漏蒸汽流sl向空腔50流入。因此,泄漏蒸汽流sl也与蒸汽s一样含有涡流成分。
流入到空腔50的泄漏蒸汽流sl在经由间隙m到达第一空腔51以及第二空腔52之后也依然含有涡流成分。为此,第一空腔51内以及第二空腔52内的泄漏蒸汽流sl例如图6所示那样在第一空腔51内以及第二空腔52内随着朝向下游侧而成为朝向转子3的旋转方向r(参照图1、6)的回旋流。
如上述那样,通常,旋转机械中的自激振动的原因已知为通过静叶片21而具有较强的周向速度成分(涡流成分、回旋成分)的流体(回旋流)通过密封翅片40时,在密封翅片40间的空腔50内沿着周向形成不均匀的压力分布。
在空腔50内沿着周向形成不均匀的压力分布时,在密封翅片40间的空腔50内压力较高的地方,由于空腔50内的压力而将转子3向径向内侧按压的力增加,但是在密封翅片40间的空腔50内压力较低的地方,由于空腔50内的压力而将转子3向径向内侧按压的力减小。
如上述那样,关于由于空腔50内的压力而将转子3向径向内侧按压的按压力,若来自隔着转子3的轴线o而相对的一方的按压力和来自另一方的按压力保持平衡,则来自隔着转子3的轴线o而相对的一方的按压力与来自另一方的按压力抵消。
但是,例如在来自隔着转子3的轴线o而相对的一方的按压力大于来自另一方的按压力时,由于双方的按压力的差分的力而将转子3从一方朝向另一方按压。因此,来自隔着转子3的轴线o而相对的一方的按压力与来自另一方的按压力之差变大时,会诱发转子3的自激振动。
因此,在图2~图8所示的几个实施方式中,在尖端护罩34中形成贯通孔60,该贯通孔60以使划定于相邻的一对密封翅片40间的区域(第一空腔51以及第二空腔52)与叶片间流路36连通的方式沿着径向贯通尖端护罩34。
由此,能够使相邻的一对密封翅片40间的空腔50的静压接近叶片间流路36的静压。根据发明者们专心研究的结果,可知叶片间流路36的静压的周向的偏差与相邻的一对密封翅片40间的空腔50的静压的周向变动幅度相比较小。因此,通过利用贯通孔60使相邻的一对密封翅片40间的空腔50与叶片间流路36连通,能够抑制相邻的一对密封翅片40间的空腔50的静压的变动,能够抑制在相邻的一对密封翅片40间的空腔50内沿着周向形成不均匀的压力分布。由此,在具备壳体2、转子主体11和图2~图6所示的几个实施方式的涡轮机动叶片30的汽轮机1中,能够抑制转子3中的自激振动的发生。
需要说明的是,能够实施用于抑制转子3中的自激振动的对策的除了轴承部4以外就只有密封部。此时,在静叶片侧的密封部,通过密封翅片的泄漏蒸汽流具有的周向速度成分较小,难以成为诱发转子3中的自激振动的原因,但是在动叶片侧,如上述那样通过静叶片而具有较强的周向速度成分的泄漏蒸汽通过密封翅片40,因此会产生诱发自激振动的原因。为此,在几个实施方式中,在动叶片侧进行用于抑制转子3中的自激振动的措施。
以下,说明图2~图8中所示的各个实施方式。
(第一贯通孔61)
在图2~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,尖端护罩34具有至少一个第一贯通孔61。该至少一个第一贯通孔61以使第一空腔51与叶片间流路36连通的方式沿着径向贯通尖端护罩34,所述第一空腔51划定于第一密封翅片41与第二密封翅片42之间,所述叶片间流路36形成于在转子主体11的周向上相邻的一对叶片主体31之间。
因此,能够使第一空腔51内的静压接近叶片间流路36的静压,能够抑制在第一空腔51内沿着周向形成不均匀的压力分布。由此,在使用了图2~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30的汽轮机1中,能够抑制自激振动的发生。
(第二贯通孔62)
在图2~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,尖端护罩34具有至少一个第二贯通孔62。该至少一个第二贯通孔62以使第二空腔52与叶片间流路36连通的方式沿着径向贯通尖端护罩34,所述第二空腔52划定于第二密封翅片42与第三密封翅片43之间。
由此,能够使第二空腔52内的静压接近叶片间流路36的静压,能够抑制在第二空腔52内沿着周向形成不均匀的压力分布。
(关于第一开口60a的形成位置)
在图2~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61具有向第一空腔51侧开口的第一开口60a和向叶片间流路36侧开口的第二开口60b。在图2~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的第一开口60a形成于第一密封翅片41与第二密封翅片42之间的中间位置。
需要说明的是,第一密封翅片41与第二密封翅片42之间的上述的中间位置不只是第一密封翅片41与第二密封翅片42之间的严格的中间位置,也可以是例如在将第一密封翅片41的轴线o方向的位置设为0%、将第二密封翅片42的轴线o方向的位置设为100%时,例如40%以上且60%以下的范围。后述的第二密封翅片42与第三密封翅片43之间的中间位置也一样。
转子主体11由于热膨胀而沿轴线o方向伸缩,因此与壳体2之间的轴线o方向的相对位置发生变化。为此,在密封翅片40形成于壳体2的情况下,密封翅片40的前端部与尖端护罩34之间的轴线o方向的相对位置发生变化。假设密封翅片40的前端部与尖端护罩34之间的轴线o方向的相对位置极端地变化时,第一贯通孔61的第一开口60a会从第一空腔51脱离。
考虑该点,在图2~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的第一开口60a形成于第一密封翅片41与第二密封翅片42之间的中间位置。由此,与第一贯通孔61的第一开口60a形成于从第一密封翅片41与第二密封翅片42之间的中间位置向任一密封翅片40接近的位置的情况相比,能够降低由于密封翅片40的前端部与尖端护罩34之间的轴线o方向的相对位置发生变化而第一贯通孔61的第一开口60a从第一空腔51脱离的可能性。
需要说明的是,在图2~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,也可以使第二贯通孔62的第一开口60a形成于第二密封翅片42与第三密封翅片43之间的中间位置。在图2~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,若使第二贯通孔62的第一开口60a形成于第二密封翅片42与第三密封翅片43之间的中间位置,则起到与上述的作用效果相同的作用效果。
(关于第二开口60b的形成位置)
在图3~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的第二开口60b例如图3所示的那样形成于面向叶片间流路36且静压与面向第一贯通孔61的第一开口60a的位置的静压相同的位置。具体而言,如以下所述。
图3中示出的图形是表示空腔50中的平均静压psc以及叶片间流路36中的平均静压pcp与轴线o方向的位置之间的关系的图形。在图3中,以将表示轴线o方向的位置的横轴与图3中的涡轮机动叶片30的示意图的轴线o方向的位置对应的方式进行绘制。实线的图形91表示空腔50中的平均静压psc,点划线的图形92表示叶片间流路36中的平均静压psp。
需要说明的是,空腔50中的平均静压psc以及叶片间流路36中的平均静压psp例如为汽轮机1的某运转条件下的稳定状态下的时间平均值。
空腔50中的平均静压psc和叶片间流路36中的平均静压psp在比叶片主体31靠上游侧处为大致相同的压力。空腔50中的平均静压psc每次通过密封翅片40时呈阶梯状地下降。并且,叶片间流路36中的平均静压psp沿着轴线o方向随着朝向下游侧而渐渐地下降。空腔50中的平均静压psc和叶片间流路36中的平均静压psp在比叶片主体31靠下游侧处又成为大致相同的压力。
在第一密封翅片41的形成位置x1与第二密封翅片42的形成位置x3之间的区间中,在上游侧的区间即图示左方的区间中,叶片间流路36中的平均静压psp高于空腔50中的平均静压psc,在下游侧的区间即图示右方的区间中,叶片间流路36中的平均静压psp低于空腔50中的平均静压psc。因此,在第一密封翅片41的形成位置x1与第二密封翅片42的形成位置x3之间的位置x2处,叶片间流路36中的平均静压psp和空腔50中的平均静压psc变为相等。
同样,在第二密封翅片42的形成位置x3与第三密封翅片43的形成位置x5之间的区间中,在上游侧的区间中,叶片间流路36中的平均静压psp高于空腔50中的平均静压psc,在下游侧的区间中,叶片间流路36中的平均静压psp低于空腔50中的平均静压psc。因此,在第二密封翅片42的形成位置x3与第三密封翅片43的形成位置x5之间的位置x4处,叶片间流路36中的平均静压psp和空腔50中的平均静压psc变为相等。
在图3~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的第二开口60b例如图3所示的那样形成于静压与面向第一贯通孔61的第一开口60a的位置的静压相同的位置x2。
为此,若可能成为汽轮机1中的自激振动的原因的上述那种不均匀的压力分布未在空腔50内的周向上形成,则蒸汽s不在第一空腔51与叶片间流路36之间流通。由此,能够抑制在叶片间流路36中流动的主蒸汽流sm向第一空腔51流动等而涡轮机效率下降。
需要说明的是,静压与面向第一贯通孔61的第一开口60a的位置的静压相同的位置x2并不限定于面向第一贯通孔61的第一开口60a的位置处的第一空腔51的平均静压psc和面向第一贯通孔61的第二开口60b的位置处的叶片间流路36的平均静压psp严格一致的位置。
例如,静压与面向第一贯通孔61的第一开口60a的位置的静压相同的位置x2也可以为面向第一贯通孔61的第二开口60b的位置处的叶片间流路36的平均静压psp相对于面向第一贯通孔61的第一开口60a的位置处的第一空腔51的平均静压psc,成为例如第一密封翅片41的前后的压差的-10%以上且+10%以下的范围内的压力的位置。
关于位置x4也一样。
需要说明的是,在图3~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,也可以使第二贯通孔62的第二开口60b形成于静压与面向第二贯通孔62的第一开口60a的位置的静压相同的位置x4。在图3~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,若使第二贯通孔62的第二开口60b形成于静压与面向第二贯通孔62的第一开口60a的位置的静压相同的位置x4,则起到与上述的作用效果相同的作用效果。
需要说明的是,当使第一贯通孔61的第二开口60b形成于位置x2,使第二贯通孔62的第二开口60b形成于位置x4时,也可以如图3以及图5所示的那样使第一贯通孔61和第二贯通孔62形成为直线状。并且,当使第一贯通孔61的第二开口60b形成于位置x2,使第二贯通孔62的第二开口60b形成于位置x4时,也可以例如图4所示的实施方式那样,第一贯通孔61和第二贯通孔62包括后述那样延伸方向不同的第一空腔侧流路部分611、621和叶片间侧流路部分612、622。
(关于叶片间侧流路部分612、622)
在图4、图6~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61具有与第一开口60a相连的第一空腔侧流路部分611和与第二开口60b相连的叶片间侧流路部分612。并且,在图4、图6~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第二贯通孔62具有与第一开口60a相连的第二空腔侧流路部分621和与第二开口60b相连的叶片间侧流路部分622。即,在图4、图6~图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61包括延伸方向不同的第一空腔侧流路部分611和叶片间侧流路部分612。并且,第二贯通孔62包括延伸方向不同的第二空腔侧流路部分621和叶片间侧流路部分622。
在图7以及图8所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的叶片间侧流路部分612指向叶片间流路36的下游侧。即,图7以及图8中所示的第一贯通孔61形成为在从径向外侧观察涡轮机动叶片30时沿着主蒸汽流sm的主流的方向延伸。
从径向外侧观察涡轮机动叶片30时的图7以及图8所示的第一贯通孔61的延伸方向例如可以不一定与在叶片间流路36中流动的主蒸汽流sm的主流的方向一致,只要与例如在叶片间流路36中流动的主蒸汽流sm的主流的方向之间的偏差为例如45度以内即可。
由此,在第一空腔51内流动的泄漏蒸汽流sl向叶片间流路36流出时,沿着叶片间流路36中的主蒸汽流sm的流动而流出。由此,能够抑制与叶片间流路36中的主蒸汽流sm的流动和从第一贯通孔61向叶片间流路36流动的泄漏蒸汽流sl的合流相伴的损失,能够抑制涡轮机效率的下降。
需要说明的是,在图7所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,与第一贯通孔61的叶片间侧流路部分612一样,也可以使第二贯通孔62的叶片间侧流路部分622指向叶片间流路36的下游侧。在图7所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,若使第二贯通孔62的叶片间侧流路部分622指向主蒸汽流sm的主流的方向,则起到与上述的作用效果相同的作用效果。
需要说明的是,关于图3~图5所示的实施方式的涡轮机动叶片30,也通过使第一贯通孔61以及第二贯通孔62分别在第二开口60b侧处指向叶片间流路36的下游侧,起到与上述的作用效果相同的作用效果。
(关于第一空腔侧流路部分611以及第二空腔侧流路部分621)
在图6所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的第一空腔侧流路部分611指向第一空腔51中的转子主体11的旋转方向r的上游侧。
如上述那样,通常,已知在密封翅片40间的空腔50内沿着周向流动的工作流体的周向速度越高,旋转机械中的自激振动越容易发生。
关于该点,在图6所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,第一贯通孔61的第一空腔侧流路部分611指向第一空腔51中的转子主体11的旋转方向r的上游侧,因此在叶片间流路36中流动的主蒸汽流sm向第一空腔51流出时从第一开口60a朝向第一空腔51中的转子主体11的旋转方向r的上游侧、即以与在第一空腔51内朝向周向流动的泄漏蒸汽流sl的流动逆反的方式流出。由此,有助于通过抑制在第一空腔51内朝向周向流动的泄漏蒸汽流sl的流动的速度来抑制自激振动的发生。
需要说明的是,在图6所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,也可以使第二贯通孔62的第二空腔侧流路部分621指向第二空腔52中的转子主体11的旋转方向r的上游侧。在图6所示的实施方式的涡轮机动叶片30中,若使第二贯通孔62的第二空腔侧流路部分621指向第二空腔52中的转子主体11的旋转方向r的上游侧,则起到与上述的作用效果相同的作用效果。
(关于转子3的旋转平衡)
例如图6所示,在几个实施方式的涡轮机动叶片30中,具有多个第一贯通孔61,该多个第一贯通孔61具有相同直径的孔。这些多个第一贯通孔61沿着周向等间隔地形成于环状的尖端护罩34的整周。
由此,能够抑制转子3的旋转平衡变得不平衡。
并且,例如图6所示,在几个实施方式的涡轮机动叶片30中,通过使具有相同直径的孔的多个第二贯通孔62沿着周向等间隔地形成于环状的尖端护罩34的整周,起到与上述的作用效果相同的作用效果。
需要说明的是,第一贯通孔61以及第二贯通孔62可以形成为与沿着周向排列的多个叶片间流路36全部对应,也可以每隔一个或每隔两个等那样以与沿着周向排列的多个叶片间流路36的一部分对应的方式等间隔地形成。
并且,例如图6所示,对于例如直径不同的两种第一贯通孔61a和第一贯通孔61b,可以使一种直径的第一贯通孔61a以与沿着周向排列的多个叶片间流路36例如每隔一个对应的方式形成。并且,也可以使例如另一种直径的第一贯通孔61b以与沿着周向排列的多个叶片间流路36中的未和一种直径的第一贯通孔61a连通的叶片间流路36对应的方式形成。即使在这种情况下,一种直径的第一贯通孔61a也沿着周向等间隔地形成于环状的尖端护罩34的整周,另一种直径的第一贯通孔61b也沿着周向等间隔地形成于环状的尖端护罩34的整周。
本发明没有限定于上述的实施方式,还包括在上述的实施方式中施加变形后的方式和将这些方式适当组合后的方式。
例如,在上述的几个实施方式中,虽然没有特别提及第一贯通孔61以及第二贯通孔62的孔径,但是从第一开口60a开始至第二开口60b,孔径既可以为恒定,也可以在中途发生变化。并且,第一贯通孔61以及第二贯通孔62的截面形状既可以为圆形,也可以为椭圆形,还可以为多边形等除圆形和椭圆形以外的形状。
并且,在上述的几个实施方式中,作为旋转机械的一例,例举了汽轮机1来进行说明,但也可以是燃气轮机等其他的旋转机械。
标号说明
1汽轮机
2壳体
3转子
11转子主体
30涡轮机动叶片
31叶片主体
34尖端护罩
36叶片间流路
40密封翅片(密封构造)
41第一密封翅片
42第二密封翅片
43第三密封翅片
50空腔
51第一空腔
52第二空腔
60贯通孔
60a第一开口
60b第二开口
61第一贯通孔
62第二贯通孔
611第一空腔侧流路部分
621第二空腔侧流路部分。