專利名稱：軸流式渦輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽輪機及燃氣輪機等軸流式渦輪機。
背景技術(shù)：
軸流式渦輪機通過使工作流體通過定葉而使其增速并使其偏轉(zhuǎn)到渦輪機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，利用具有旋轉(zhuǎn)方向的速度分量的流體對動葉施加動能而使渦輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于引起驅(qū)動此類渦輪機轉(zhuǎn)子的工作流體的流動，因而，渦輪機的一級入口部與該級出口部相比處于高壓，與此相應(yīng)，在渦輪機轉(zhuǎn)子的徑向測得的一級出口流道的高度也比該級入口流道的高度高。因此，在各級的定葉環(huán)帶外周部，通常，從一級的入口向出口其流道高度都單調(diào)地增高(參照專利文獻1-日本特開2003-27901號公報)。
對于一般的渦輪機，如上所述，由于向一級出口定葉環(huán)帶外周部的流道高度單調(diào)地增高，因而，通過了定葉的流體具有徑向向外的速度分量。然而，今后，為了進一步提高性能，估計渦輪機的葉片將更長，動葉外周部的圓周速度有可能越來越高。按照現(xiàn)有的設(shè)計狀態(tài)，在不將軸的長度加長而加長葉片的情況下，定葉環(huán)帶外周部的傾斜角度將變得更陡，從而使流出了定葉的流體的徑向向外的速度分量增加。其結(jié)果，流入動葉的流體的相對于動葉的相對速度有可能超過聲速，因為易于產(chǎn)生動葉的沖擊波損失等重要原因，導(dǎo)致渦輪機效率反而降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種軸流式渦輪機，它可以抑制流入動葉的流體相對于動葉的相對速度并提高渦輪機的級效率。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的軸流式渦輪機具有多級由定葉和與該定葉的工作流體流動方向的下游測相對的動葉構(gòu)成的級，其特征是，定葉按下述方式形成構(gòu)成與前一級的動葉相比具有葉片長度更長的動葉的級的定葉的外周部與含有渦輪機中心軸的面的交線至少包含該定葉的出口部并具有與渦輪機中心軸平行的流道直徑相同部分。
根據(jù)本發(fā)明，可以抑制流入動葉的流體相對于動葉的相對速度并提高渦輪機的級效率。


圖1是表示一般的軸流式渦輪機的渦輪機的一級部分的基本結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示相對于動葉的工作流體的對動葉的相對流入速度向動葉的葉片長度方向變化的曲線圖。
圖3是在渦輪機的一級中對動葉的相對流入速度在動葉的前端側(cè)達到超音速的原理的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的一個實施例的軸流式渦輪機的重要部位結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的一個實施例的軸流式渦輪機的對動葉的相對流入速度的示意圖。
圖6是設(shè)有連接蓋的動葉前端部的放大圖。
圖7是表示本發(fā)明的一種軸流式渦輪機的比較例的剖面圖。
圖8是以喉部與間距之比表示本發(fā)明的一個變形例的軸流式渦輪機的定葉的葉片長度的形狀變化的曲線圖。
圖9是本發(fā)明的一個變形例的軸流式渦輪機的定葉的剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明的一個變形例的軸流式渦輪機的對動葉的相對流入速度的示意圖。
圖11是表示在定葉動葉之間的靜壓力在葉片長度方向上的變化的曲線圖。
圖12是表示動葉內(nèi)周一側(cè)的對動葉的相對流入速度的示意圖。
圖13是表示相對動葉的工作流體對動葉的相對流入速度向動葉的葉片長度方向的變化的曲線圖。
圖14是表示抑制工作流體向動葉內(nèi)周一側(cè)以超音速流入的其它變形例的定葉的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示本發(fā)明的軸流式渦輪機的又一變形例的重要部位結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明的再一變形例的軸流式渦輪機的定葉動葉之間的靜壓力在葉片長度方向的變化的曲線圖。
具體實施例方式
首先，用圖1說明一般的軸流式渦輪機的渦輪機一級部分的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，軸流式渦輪機的渦輪機一級位于工作流體的流動方向上游側(cè)(以下簡稱為上游側(cè))的高壓部P0和下游側(cè)的低壓部p1之間。渦輪機一級由分別在外殼(未圖示)內(nèi)呈環(huán)狀安裝的外周側(cè)隔板6和內(nèi)周側(cè)隔板7之間固定設(shè)置的定葉41，及設(shè)置在繞中心軸21旋轉(zhuǎn)的渦輪機轉(zhuǎn)子15上的動葉42構(gòu)成，并在工作流體流動方向設(shè)置多級。在各級中，動葉42與定葉41的工作流體的流動方向的下游側(cè)(以下簡稱為下游側(cè))相對。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，借助于壓力差P0-p1引起工作流體的流動20，工作流體的流動20在通過定葉41時被增速，并偏轉(zhuǎn)到渦輪機的圓周方向。通過定葉41并具有圓周方向的速度分量的流體對動葉42賦予能量而使渦輪機轉(zhuǎn)子15旋轉(zhuǎn)。
由于在一級入口部比該級出口部的壓力高，且工作流體的比容積小，因而，一級入口流道高度H1比該級出口流道高度H2小。因此，定葉41(嚴格地講為其外周側(cè)隔板6的內(nèi)周面)按如下方式做成定葉41的外周部和包含渦輪機中心軸21的面(子午面)的交線，亦即外徑線4從前級的動葉出口部到該級的動葉入口部的級流道高度呈直線性(或單調(diào))地增高。因此，在一般的軸流式渦輪機中，尤其是在長葉片的級中，定葉41的出口外周部(外徑線4上的定葉后緣部的點或定葉外周端后緣部)3的半徑R1比動葉42的入口外周部(動葉外周端前緣部)11的半徑R2小。通常，當流入動葉42的外周端(流道有效范圍內(nèi)的外周部)的流體的以聲速去除動葉42的入口外周部11的旋轉(zhuǎn)圓周速度的動葉外周端圓周速度的馬赫數(shù)超過1.0時，則流入動葉42的工作流體的對動葉42的相對速度有可能達到超音速。當動葉外周端的圓周速度的馬赫數(shù)超過1.7時，則相對動葉42的工作流體的對動葉的相對速度完全達到超音速。
圖2是表示相對動葉的工作流體的相對馬赫數(shù)(對動葉的相對流入速度)向動葉的葉片長度方向的變化的曲線圖。
葉片長度長的動葉外周端圓周速度的馬赫數(shù)超過1.0的級的對動葉的相對流入速度如虛線所示，在動葉的根部附近和前端部附近容易超過1.0，對于動葉的根部附近和前端部附近來說，有時也有相對速度達到了超音速的工作流體流入。當對動葉的相對流入速度達到超音速時，由于在動葉的上游測流動受到抑制，因而不能以動葉的喉部(在圓周方向上相鄰的動葉彼此間的最小距離)決定流量，則不能實現(xiàn)工作流體按設(shè)計的流動。另外，在動葉前緣上游形成的脫離沖擊波因與葉片表面邊界層的干涉而產(chǎn)生很大損失。尤其是在動葉前端側(cè)，由于環(huán)帶面積大，致使工作流體流量大，因而，由于工作流體以超音速流入導(dǎo)致的性能降低的比例要比動葉根部附近更大。如上所述，在一般的渦輪機級中，當設(shè)計成長的葉片時，由于對動葉的工作流體的相對流入速度達到超音速，所以有可能使級性能顯著降低。
下面，用圖3說明如上所述的圖1所示的渦輪機級中對動葉的相對流入速度在動葉前端一側(cè)達到超音速的原理。
圖3中，流出在圓周方向由相鄰的定葉41a、41b形成的流道的工作流體，在定葉出口外周部3具有流速C1。流速C1由圓周方向的速度分量，即旋轉(zhuǎn)速度Ct1和軸向速度分量，即軸流速度Cx1及渦輪機徑向向外(與紙面垂直并指向面前的方向)的速度分量，即半徑速度Cr1(未圖示)構(gòu)成。另一方面，以流速C1通過了定葉41a、41b的流體以流速C2流入動葉42a、42b的外周側(cè)前緣11。設(shè)流速C2的旋轉(zhuǎn)速度分量為Ct2。
在此，在旋轉(zhuǎn)速度Ct1、Ct2中，根據(jù)定葉和動葉之間的角動量守恒定律，使用定葉外周后緣半徑R1和動葉外周前緣半徑R2，則下式(1)成立。
R1×Ct1＝R2×Ct2 式(1)在圖1所示的軸流式渦輪機中，由于R1＜R2式(2)從式(1)和式(2)，可導(dǎo)出下式(3)Ct1＞Ct2 式(3)這樣，動葉42a、42b的入口的旋轉(zhuǎn)速度Ct2則比定葉41a、41b的出口的旋轉(zhuǎn)速度Ct1小。
另一方面，在動葉前端側(cè)由于動葉42a、42b的圓周速度U大，因而，如圖3所示，相對動葉42a、42b的工作流體的相對流入速度W2，則具有與流速C2相反、向著與動葉42a、42b的旋轉(zhuǎn)方向相反方向的速度分量。因此，流速C2的圓周方向速度分量Ct2越小，則對動葉的相對流入速度W2越大。
若考慮以上關(guān)系，由定葉41a、41b賦予的旋轉(zhuǎn)速度Ct1在以渦輪機徑向向外的速度分量擴大直徑并流入動葉42a、42b時，就如式(3)說明的那樣，根據(jù)角動量守衡原理，至此之前由于已減速到Ct2(＜Ct1)，因而，對動葉的相對流入速度W2增大而達到超音速。即，在將葉片加長的情況下，通過了定葉41的外周部的工作流體如果具有渦輪機徑向向外的速度分量，那么，這將成為對動葉的相對流入速度W2達到超音速并導(dǎo)致渦輪機級效率顯著降低的原因之一。
根據(jù)以上的原理，對本發(fā)明的軸流式渦輪機的實施例說明如下。
圖4是表示本發(fā)明的一個實施例的軸流式渦輪機的重要部位結(jié)構(gòu)的剖面圖。該圖中對于與先前各圖中同樣的部分相當之處標上相同的標號而省略其說明。
在本實施例中，如圖4所示，將定葉41及其隔板6做成定葉外徑線4至少含有該定葉41的出口部(出口外周部3)，并且定葉外徑線4具有與渦輪機中心軸21平行的流道直徑相同部分60。具體的是，若將從定葉出口外周部3沿定葉外徑線4朝向上游側(cè)在任意距離d的位置的點定義為軸向中間部5，則在從軸向中間部5到定葉出口外周部3的區(qū)間構(gòu)成恒定半徑R3的圓筒狀的環(huán)狀流道。即，在本實施例中，在同一個渦輪機級中，如下式(4)成立。
R1＝R3 式(4)另外，定葉41及其隔板6做成在流道直徑相同部分60的上游側(cè)具有定葉外徑線4在朝向工作流體流動方向的下游側(cè)向渦輪機半徑方向外周側(cè)傾斜的流道直徑擴大部分61。在本實施例中，流道直徑擴大部分61與流道直徑相同部分60圓滑地連接。
除此之外，流道直徑相同部分60的渦輪機半徑方向高度(即定葉外周后緣半徑R1)與同一級的動葉42的流道有效范圍外周部的渦輪機半徑方向高度基本相等。在本實施例中，由于動葉42在圓周方向在其前端具有與相鄰的其它動葉連接用的連接蓋12，因而，動葉42的流道有效范圍外周部則決定了連接蓋12的內(nèi)周面的高度位置。這種情況下，動葉42的流道有效范圍外周部的渦輪機半徑方向高度為動葉外周前緣半徑R2。因此，在本實施例中，如下式(5)成立。
R1＝R2 式(5)在此，圖4所示的渦輪機級具有比前級的動葉的葉片長度更長的動葉42。包含流道直徑相同部分60的級，其動葉42的葉片長度更長，具體地，所具有的葉片長度的范圍是在運轉(zhuǎn)時流入動葉42的前端部的工作流體的以聲速去除動葉42的前端部的旋轉(zhuǎn)圓周速度所得到的動葉前端圓周速度的馬赫數(shù)超過1.0時的范圍。
在這樣的渦輪機級中，本實施例將定葉出口附近的工作流體的環(huán)狀流道做成R3＝R1的圓筒形狀的流道。因此，通過了定葉41的工作流體成為不具有渦輪機徑向向外的速度分量的、基本上與渦輪中心軸21平行的平行流體。因此，如圖5所示，在本實施例的軸流式渦輪機中，由于流出定葉41a、41b的流速C3的流體的旋轉(zhuǎn)速度Ct3不因流動直徑的擴大而減速，因而基本上是以流速C3的原狀流入動葉42a、42b。其結(jié)果，可以將對動葉的相對流入速度W3抑制到聲速以下，可以按設(shè)計實現(xiàn)流動模式。另外，由于可以將對動葉的相對流入速度W3抑制到聲速以下，因而可以大幅度地降低沖擊波損失。
另外，在本實施例中，由于定葉外周后緣半徑R1與動葉外周前緣半徑R2基本相等，因而，通過定葉外周部之后與渦輪機中心軸21基本上平行地流動的工作流體流入到動葉外周部。因此，在動葉42的流道有效范圍內(nèi)可使工作流體很均勻衡地流入，可以最大限度地發(fā)揮長葉片化的動葉42的性能。
在此，圖6是設(shè)有連接蓋12的動葉42的前端部的放大圖。
如上所述，在動葉42的前端部的圓周方向上，設(shè)有將相鄰的動葉之間連接起來的蓋12。在該連接蓋12和動葉42的連接部為了避免過大的應(yīng)力集中而設(shè)有R部(堆焊部)14。這種情況下，在從動葉42的前端側(cè)起的渦輪機徑向內(nèi)周側(cè)的R部14的高度h的區(qū)域，由于其葉片形狀與本來意義上的流體力學(xué)設(shè)計的形狀不同，因而作為實質(zhì)上的流道未必有效。因此，動葉42的流道有效范圍外周部設(shè)定為位于連接蓋12的渦輪機徑向內(nèi)周側(cè)的面的高度位置，和從此處起僅R部14的高度h在渦輪機徑向內(nèi)周側(cè)的位置之間的位置。
因此，當從流體力學(xué)方面考慮到連接蓋12的連接部R部14時，能最大限度地發(fā)揮動葉有效長度作用的定葉外周側(cè)后緣半徑R1不必嚴格地與動葉外周側(cè)前緣半徑R2相等，而只要滿足如下式(6)、式(7)即可。
R2＝R3式(6)0≤R2-R1＜h 式(7)動葉42上沒有連接蓋12，假設(shè)動葉42的前端為自由端的情況下，動葉42的流道有效范圍外周部是動葉42的前端部(外周部)。因此，能最大限度地發(fā)揮動葉42的有效長度作用的定葉外周側(cè)后緣半徑R1由于與動葉外周側(cè)前緣半徑R2相等，通過滿足先前的式(4)和式(5)，則可將對動葉的相對流入速度抑制到聲速以下，并且能最大限度發(fā)揮動葉42的有效長度的作用。
如圖7所示，在定葉外周側(cè)后緣半徑R1比動葉外周側(cè)前緣半徑R2大的情況下，雖然能將動葉入口11的相對流入速度W3抑制到亞音速，但通過了定葉41的外周部的流體則流向形成于動葉42的前端部(嚴格地講是連接蓋12的外周部)和固定件之間所形成的密封間隙16。這種情況下，通過了定葉41的外周部的流體再通過密封間隙16而不能有效地用于使渦輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因此，為了最大限度地發(fā)揮葉42的有效長度的作用，最好還要滿足式(5)或式(7)。
此外，通過對以上說明的本實施例的軸流式渦輪機進行種種設(shè)計變更，則可以更有效地抑制對動葉的相對流入速度。下面，依次說明將那些有效結(jié)構(gòu)予以組合的變形例。
圖8是以喉部和間距之比表示定葉41的葉片長度方向的形狀變化的曲線圖。
就圖4所示的實施例而言，如圖8中的實線所示，通過對定葉41施加扭轉(zhuǎn)而做成使外周側(cè)一方的定葉喉部s與間距t之比s/t比葉片長度方向的中間部分更小，則可進一步降低對動葉的相對流入速度。
在此，定葉喉部s如圖9所示，是指在圓周方向在定葉相鄰的兩葉片41a、41b之間所形成的流道中，流道面積最小的部分(即定葉41a、41b的最小間隙部分)。另一方面，間距t是指定葉41a、41b在圓周方向的間隔。
通常，喉部s與間距t之比s/t如圖8的虛線所示，設(shè)計成在葉片的內(nèi)周側(cè)小而在外周側(cè)大。當動葉前端的圓周速度的馬赫數(shù)超過1.0時，除了先前的實現(xiàn)條件式(4)外，如圖8的實線所示，通過將定葉做成其外周側(cè)的定葉喉部s與間距t之比s/t較小，從而如圖10所示來減小工作流體的定葉流出角a5(＜a4)。a4是使用了如圖8的虛線所示的定葉形狀的情況下的工作流體的定葉流出角。另外，定葉喉部s的縮小量、從定葉41a、41b流出的流速C5的流體的旋轉(zhuǎn)角度Ct5比使用了虛線所示的定葉形狀時的工作流體的旋轉(zhuǎn)角度Ct4大。因此，本變形例的對動葉的相對流入速度W4可以比使用了圖8的虛線所示的定葉形狀時的工作流體的對動葉的相對流入速度W5更小。即，即使與圖4的軸流式渦輪機比較，本變形例也可以降低對動葉的相對流入速度。
圖11是表示渦輪機級的定葉和動葉之間的靜壓力在葉片長度方向上的變化圖。
如圖11所示，渦輪機級的定葉和動葉之間的靜壓力由于通過定葉產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)流在外周側(cè)增大而在內(nèi)周側(cè)減小。因此，在動葉的圓周速度慢的內(nèi)周側(cè)，如圖12所示，與外周側(cè)相反，相對于動葉圓周速度U6的定葉流出速度C6增大，對動葉的相對流入速度W6達到超音速。
圖13是表示對動葉的相對流入速度(馬赫數(shù))在葉片長度方向的變化的曲線圖，對于一般的軸流式渦輪機，以虛線表示在將葉片做得很長的情況下的對動葉的相對流入速度在葉片長度方向的變化。如該曲線所表明的，由于圖11及圖12所說明的主要原因，對于一般的軸流式渦輪機在葉片做得很長的情況下，不只是在動葉的外周側(cè)就是在內(nèi)周側(cè)，對動葉的相對流入速度也有可能超過聲速。工作流體以超音速流入動葉外周側(cè)的對策如先前說明的那樣，抑制了通過定葉外周側(cè)的流動的渦輪機徑向向外的速度分量。
圖14是表示為抑制工作流體以超音速流入動葉內(nèi)周側(cè)用的定葉結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖14中，彎曲地形成定葉41，使其葉片長度方向的中間部分的后緣2向動葉旋轉(zhuǎn)方向W突出。但是，在本例中，雖然使定葉41彎曲，但也可以折彎的方式做成使其葉片長度方向中間部分的后緣2向動葉旋轉(zhuǎn)方向W突出?？傊ㄈ~41的外周側(cè)基本上向渦輪機徑向延伸，并相對于向渦輪機徑向延伸的基準線50，定葉41的內(nèi)周側(cè)部分朝向渦輪機徑向外側(cè)向動葉旋轉(zhuǎn)方向W傾斜。
如圖14所示，通過使定葉41彎曲(或折彎)，在定葉的內(nèi)周側(cè)部分，產(chǎn)生徑向向內(nèi)的壓力上升的壓力梯度，從而使渦輪機級的定葉和動葉之間的內(nèi)周側(cè)的靜壓力上升。這樣，可以減小圖12所示的定葉出口流速C6，可以將對動葉的相對流入速度W6抑制到聲速以下。因此，通過將圖14所示的定葉結(jié)構(gòu)組合到圖4的實施例中，即使在做成長葉片的情況下，也能如圖13的實線所示，進一步在動葉葉片長度方向的整個區(qū)域?qū)尤~的相對流入速度抑制到聲速以下。因此，可以更可靠地實現(xiàn)按設(shè)計的流動模式，可以進一步降低沖擊波損失。
圖15是表示本發(fā)明的軸流式渦輪機的另一實施例的重要部位結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖15所示，在本例中，將定葉41和外周側(cè)隔板6做成定葉外徑線4具有通過渦輪機半徑方向外側(cè)的朝向流道直徑相同部分60使流道比流道直徑相同部分60更小的流道直徑縮小部分62。
即，流道直徑縮小部分62位于流道直徑擴大部分61和流道直徑相同部分60之間，具有渦輪機徑向向上凸的曲率，并在與流道直徑相同部分60的邊界部附近彎曲而與流道直徑相同部分60圓滑地連接。對于流道直徑擴大部分61原狀地連接。流道直徑縮小部分62的最外周部的半徑R4應(yīng)滿足如下式(6)的關(guān)系。其它的結(jié)構(gòu)與圖4所示的結(jié)構(gòu)相同。
R4＞R3 式(6)由于通過定葉外周側(cè)的流體沿著定葉外徑線4流動，因而使在通過流道直徑縮小部分62時向渦輪機徑向內(nèi)周側(cè)使其具有瞬時的變凸的曲率。通過使流體具有這樣的向內(nèi)周側(cè)變凸的曲率，從而可以緩和在渦輪機級的定葉41和動葉42之間，流體因離心力作用要向渦輪機徑向外周側(cè)膨脹的作用。如圖16所示的定葉和動葉之間的靜壓力分布在葉片長度方向變化的曲線圖所表明的，一般的軸流式渦輪機的定葉和動葉之間的靜壓力分布如虛線所示，從葉片長度方向內(nèi)周側(cè)向外周側(cè)壓力增高。與此相應(yīng)，圖15所示結(jié)構(gòu)的軸流式渦輪機的定葉和動葉之間的靜壓力分布則如圖16實線所示，抑制了在渦輪機徑向外周側(cè)的區(qū)域的靜壓力的上升。因此，通過將圖15的結(jié)構(gòu)組合到圖4的結(jié)構(gòu)中，可以得到與圖4的結(jié)構(gòu)相同的效果的同時，還可以使從定葉外周側(cè)流出的流體的流速進一步增加，從而進一步降低對動葉的相對流入速度。
此外，在以上的說明中，雖然列舉各圖的例子說明了在定葉外徑線4設(shè)有流道直徑擴大部分61的情況，但在只抑制通過了定葉的流體的渦輪機徑向的外的速度分量的情況下，只要至少設(shè)置包含定葉外周后緣部分3的流道直徑相同部分60即可滿足。因此，在定葉外徑線4上不一定要設(shè)置流道直徑擴大部分61，根據(jù)情況，也可以考慮做成將流道直徑擴大部分61設(shè)置在定葉入口部和整個渦輪級的動葉出口部之間。這種情況下也能得到同樣的效果。
另外，雖然以將定葉外周后緣半徑R1做成與動葉外周前緣半徑R2(或動葉有效長度外周半徑)基本上相等為例用各圖進行了圖示所明，但在只抑制通過了定葉的流體的渦輪機徑向向外的速度分量的情況下，這個條件并非在設(shè)計上必須滿足的。在對流體不賦予徑向向外的速度分量而只將對動葉的相對流入速度抑制到聲速以下的情況下，只要在定葉外徑線4的至少下游部有流道直徑相同部分60即可，而不一定使定葉外周后緣半徑R1與動葉外周前緣半徑R2(或動葉有效長度外周半徑)的關(guān)系在式(5)及式(6)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軸流式渦輪機，具有多級由定葉和與該定葉的工作流體流動方向的下游側(cè)相對的動葉構(gòu)成的渦輪機級，其特征在于，將定葉做成構(gòu)成具有葉片長度比前級的動葉長的動葉的級的定葉的外周部和包含渦輪機中心軸的面的交線至少含有該定葉的出口部并具有與渦輪機中心軸平行的流道直徑相同部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式渦輪機，其特征在于上述流道直徑相同部分的渦輪機半徑方向高度與該級的動葉的流道有效范圍外周部的渦輪機半徑方向高度基本上相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸流式渦輪機，其特征在于上述動葉在其前端的圓周方向具有與相鄰的其它動葉連接的連接蓋的情況下，上述動葉的流道有效范圍外周部位于上述連接蓋的內(nèi)周面的高度位置以及從此處起只是上述連接蓋和上述動葉的連接部的R部的高度部分的渦輪機徑向內(nèi)周側(cè)的位置之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸流式渦輪機，其特征在于上述動葉的前端為自由端的情況下，上述動葉的流道有效范圍外周部是上述動葉的前端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式渦輪機，其特征在于上述定葉做成在上述流道直徑相同部分的上游側(cè)具有定葉外周部和包含渦輪中心軸線的面的交線朝向工作流體流動方向的下游側(cè)傾斜于渦輪機半徑方向外周側(cè)的流道直徑擴大部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式渦輪機，其特征在于包含上述流道直徑相同部分的級的流入該動葉前端部的工作流體的以聲速去除動葉前端部的旋轉(zhuǎn)圓周速度的動葉前端圓周速度的馬赫數(shù)超過1.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式渦輪機，其特征在于將該定葉做成用該定葉的圓周方向的間隔去除在圓周方向相鄰定葉彼此葉的最小間隙所得到的值在外周側(cè)小于該定葉的葉片長度方向的中間部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式渦輪機，其特征在于上述定葉彎曲或折彎而成，從而使其朝向渦輪機徑向外周側(cè)傾斜于動葉旋轉(zhuǎn)方向，并使葉片長度中間部分突出于動葉旋轉(zhuǎn)方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式渦輪機，其特征在于上述定葉做成其外周部和包含渦輪機中心軸的交線具有通過渦輪機半徑方向外側(cè)朝向上述流道直徑相同部分的使流道小于流道直徑相同部分的流道直徑縮小部分。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種軸流式渦輪機，它可以抑制流入動葉的流體相對于動葉的相對速度并提高渦輪機的級效率。本發(fā)明的軸流式渦輪機，具有多級由定葉(41)和與該定葉(41)的工作流體流動方向的下游側(cè)相對的動葉(42)構(gòu)成的渦輪機級，其特征是，將定葉(41)做成構(gòu)成具有葉片長度比前級的動葉長的動葉(42)的級的定葉(41)的外周部和包含渦輪機中心軸(21)的面相交的定葉外徑線(4)線至少含有該定葉(41)的出口外周部(3)并具有與渦輪機中心軸(21)平行的流道直徑相同部分(60)。
文檔編號F01D1/04GK1840857SQ20061000738
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者妹尾茂樹, 木村哲晃 申請人:株式會社日立制作所