旋转机械的制作方法

1.本发明涉及在静止侧与旋转侧之间配置有抑制流体的泄漏的密封装置的旋转机械。


背景技术：

2.例如，蒸汽轮机构成为，在壳体内转子由轴承支承为旋转自如，多级动叶片固定于转子，另一方面，多级静叶片以位于多级动叶片之间的方式固定于壳体。并且，当从壳体的供给口供给蒸汽时，蒸汽通过多个动叶片与静叶片，由此经由多级动叶片驱动转子旋转，并从排出口向外部排出。
3.在这种蒸汽轮机中，为了对壳体与动叶片的前端部之间的蒸汽的轴向的泄漏流进行抑制，而在动叶片的前端部与壳体之间设置密封装置。该密封装置一般来说应用迷宫式密封。迷宫式密封通过在动叶片的前端部、壳体的内表面设置多个密封翅片而构成。通过在多个密封翅片与壳体的内表面、动叶片的前端部之间形成间隙，从而减小各密封翅片前后的压力比而实现泄漏流量的抑制。
4.从密封装置泄漏了的蒸汽的流动与通过了动叶片、静叶片的蒸汽的主流合流。通过了动叶片的蒸汽的主流是沿着转子的轴向的流动，但未通过动叶片而从密封装置泄漏了的蒸汽的流动是从壳体的内周面向转子侧倾斜、并且在静叶片的作用下沿着转子的周向回旋的流动。在该情况下，重要的是，使从密封装置泄漏的泄漏蒸汽的流动顺畅地与蒸汽的主流合流，由此减小该合流部处的混合损失而抑制性能的降低。作为这种技术，例如存在下述专利文献1所记载的技术。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特许第5985351号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.上述的专利文献1的轴流汽轮机是在比密封翅片靠下游侧的位置设置回旋流调整室、并在该回旋流调整室固定沿转子的轴向以及径向延伸的多个遮挡板而得到的汽轮机。因此，未通过动叶片而从密封装置泄漏了的沿周向回旋的蒸汽的流动在多个遮挡板的作用下周向的速度分量减小，能够使从密封装置泄漏的泄漏蒸汽的流动顺畅地与蒸汽的主流合流。然而，在该以往的轴流汽轮机中，由于遮挡板是呈沿转子的轴向以及径向延伸的板形状的板，因此在沿着周向的蒸汽的流动碰撞到遮挡板时，有可能在遮挡板的连结部产生剥离涡流而产生压力损失。
10.本发明用于解决上述课题，目的在于提供一种使从密封装置泄漏的流体顺畅地与流体的主流合流由此减小合流部处的混合损失而实现性能的提高的旋转机械。
11.用于解决课题的方案
12.用于实现上述目的的本发明的旋转机械的特征在于，所述旋转机械具备：壳体，其呈中空形状；旋转体，其以旋转自如的方式支承在所述壳体内；静叶片，其固定于所述壳体的内周部；动叶片，其以相对于所述静叶片在所述旋转体的轴向上错开的方式固定于所述旋转体的外周部；密封装置，其配置于所述壳体的内周部与所述动叶片的前端部之间；回旋流生成室，其在所述壳体的比所述密封装置靠流体的流动方向的下游侧的位置沿着所述旋转体的周向设置；多个第一引导构件，它们在所述回旋流生成室以沿着所述旋转体的径向并且在所述旋转体的周向上隔开规定间隔的方式设置；以及第二引导构件，其在所述回旋流生成室以沿着所述旋转体的周向与所述多个第一引导构件交叉的方式设置。
13.因而，当向壳体的内部供给流体时，流体的主流通过静叶片与动叶片，由此使动叶片旋转，另一方面，流体的一部分在通过了静叶片之后向壳体与动叶片的前端部之间流动，但密封装置发挥功能而抑制流体的泄漏。此时，密封装置泄漏一部分的流体，该泄漏流体在回旋流生成室进行了回旋之后与通过了静叶片与动叶片的流体的主流合流。从密封装置泄漏了的泄漏流体虽然通过静叶片但不通过动叶片因此具有周向的速度分量。这里，具有周向的速度分量的泄漏流体在流入到回旋流生成室时被多个第一引导构件引导从而周向的速度分量减小。另外，流入到回旋流生成室的泄漏流体被第二引导构件引导而向径向的外侧与径向的内侧回旋。该外侧的流体的回旋流与内侧的流体的回旋流被第二引导构件引导，因此由外扰引起的形状的变动得到抑制而维持适当的形状，并在从回旋流生成室排出之后与流体的主流合流。其结果是，使从密封装置泄漏了的流体顺畅地与流体的主流合流，能够减小合流部处的混合损失而实现性能的提高。
14.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述第二引导构件设置于与所述密封装置的流体的泄漏位置在所述旋转体的轴向上对置的位置。
15.因而，由于将第二引导构件以与密封装置的流体的泄漏位置对置的方式设置，因此能够将从密封装置泄漏的泄漏流体向第二引导构件引导而适当地生成外侧的流体的回旋流与内侧的流体的回旋流。
16.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述密封装置具有从所述壳体的内周部与所述动叶片的前端部中的任一方向另一方延伸出而形成间隙的密封翅片，所述第二引导构件以在流体的流动方向上的下游侧与所述间隙对置的方式设置。
17.因而，由于将第二引导构件以与密封装置的间隙对置的方式设置，因此能够将从密封装置泄漏的泄漏流体向第二引导构件引导而适当地生成外侧的流体的回旋流与内侧的流体的回旋流。
18.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述密封装置具有从所述壳体的内周部向所述动叶片的前端部延伸出而形成间隙的密封翅片，所述第二引导构件的前端部位于比所述动叶片的前端部靠所述旋转体的径向的外侧且比所述密封翅片的前端部靠所述旋转体的径向的内侧的位置。
19.因而，由于使第二引导构件的前端部位于比动叶片的前端部靠径向的外侧且比密封翅片的前端部靠径向的内侧的位置，因此能够利用第二引导构件将从密封装置泄漏的泄漏流体分散成外侧的回旋流与内侧的回旋流，且生成适当形状的回旋流。
20.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述第一引导构件与所述第二引导构件在所述旋转体的轴向上的长度相同。
21.因而，由于第一引导构件的长度与第二引导构件的长度相同，因此能够适当地维持利用第二引导构件生成的外侧的回旋流与内侧的回旋流的形状。
22.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述第二引导构件在所述旋转体的轴向上的长度比所述第一引导构件在所述旋转体的轴向上的长度短。
23.因而，由于第二引导构件的长度比第一引导构件的长度短，因此能够利用第一引导构件有效地减小泄漏流体的周向的速度分量，并且能够减小由泄漏流体与第二引导构件的接触引起的泄漏流体的摩擦损失。
24.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述回旋流生成室具有：所述壳体的内周面；第一壁面，其在流体的流动方向上的下游侧与所述壳体处的所述密封装置对置；以及第二壁面，其在所述旋转体的径向上的内侧与所述壳体的内周面对置，所述第二引导构件从所述第一壁面向流体的流动方向上的上游侧延伸出。
25.因而，由于将第二引导构件以从回旋流生成室的第一壁面向上游侧延伸出的方式设置，因此能够利用第二引导构件在回旋流生成室内适当地生成外侧的回旋流与内侧的回旋流。
26.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述旋转机械在所述壳体的内周面形成有凹部，固定于所述动叶片的前端部的护罩隔开规定间隙地配置在所述凹部内，所述回旋流生成室设置于所述凹部在流体的流动方向上的下游侧，且所述回旋流生成室具有：所述凹部的内周面；所述第一壁面，其设置于所述凹部；以及所述第二壁面，其设置于从所述壳体的内周面向流体的流动方向的上游侧延伸出的突起部，所述突起部在所述旋转体的径向上的内侧的面位于比所述护罩在所述旋转体的径向上的内侧的面靠所述旋转体的径向上的外侧的位置。
27.因而，由于在配置有动叶片的护罩的凹部的下游侧设置回旋流生成室，并使用于形成第二壁面的突起部的内侧的面位于比护罩的内侧的面靠外侧的位置，因此在回旋流生成室生成的流体的回旋流被护罩的端部引导后作为泄漏流体与主流合流时，突起部不成为阻碍，且泄漏流体不与流体的主流干涉，能够使泄漏流体顺畅地合流。
28.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述护罩在流体的流动方向的下游侧设置有与所述突起部在所述旋转体的轴向上对置的第三引导构件。
29.因而，由于在护罩的下游侧设置与突起部对置的第三引导构件，因此在回旋流生成室生成的流体的回旋流被护罩的端部引导时，流体被第三引导构件引导，由此泄漏流体不与流体的主流干涉，能够使泄漏流体顺畅地与主流合流。
30.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述第二引导构件呈从所述第一壁面趋向流体的流动方向上的上游侧而前端变细的形状。
31.因而，由于第二引导构件为前端变细的形状，因此能够利用第二引导构件将从密封装置泄漏的泄漏流体适当地生成为外侧的流体的回旋流与内侧的流体的回旋流。
32.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述旋转机械在所述第二引导构件与所述第一壁面连结的连结部设置有第一弯曲面。
33.因而，由于在第二引导构件与第一壁面连结的连结部设置有第一弯曲面，因此在从密封装置泄漏的泄漏流体被第二引导构件引导而在回旋流生成室生成外侧的流体的回旋流与内侧的流体的回旋流时，泄漏流体从第二引导构件经由第一弯曲面向第一壁面流
动，能够抑制回旋流生成室处的剥离涡流的产生而减小压力损失。
34.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述旋转机械在所述壳体的内周面与所述第一壁面连结的连结部设置有第二弯曲面，并且在所述第一壁面与所述第二壁面连结的连结部设置有第三弯曲面。
35.因而，由于在壳体的内周面与第一壁面连结的连结部设置有第二弯曲面，并且在第一壁面与第二壁面连结的连结部设置有第三弯曲面，因此在从密封装置泄漏的泄漏流体被第二引导构件引导而在回旋流生成室生成外侧的流体的回旋流与内侧的流体的回旋流时，泄漏流体从第一壁面经由第二弯曲面向内周面流动，并且从第一壁面经由第三弯曲面向第二壁面流动，能够抑制回旋流生成室处的剥离涡流的产生而减小压力损失。
36.在本发明的旋转机械中，其特征在于，所述回旋流生成室被所述第二引导构件划分为位于所述旋转体的径向上的外侧的第一回旋流生成室以及位于所述旋转体的径向上的内侧的第二回旋流生成室，所述第一引导构件在所述第二回旋流生成室设置得比在所述第一回旋流生成室多。
37.因而，由于使第一回旋流生成室的第一引导构件的数量比第二回旋流生成室的第一引导构件的数量多，因此第一回旋流生成室的第一引导构件的数量较少，所以在流体的回旋流在第一回旋流生成室内反复回旋时，能够减小流动与第一引导构件的剥离，第二回旋流生成室的第一引导构件的数量较多，所以在流体的回旋流在第二回旋流生成室内仅回旋一次时，能够利用第一引导构件高效地减小周向的速度分量。
38.发明效果
39.根据本发明的旋转机械，通过使从密封装置泄漏的流体顺畅地与流体的主流合流，能够减小合流部处的混合损失而实现性能的提高。
附图说明
40.图1是用于说明作为第一实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。
41.图2是图1的ii
‑
ii剖视图。
42.图3是图1的iii
‑
iii剖视图。
43.图4是用于说明第二引导构件、密封翅片以及护罩之间的位置关系的说明图。
44.图5是示出第一实施方式的蒸汽轮机的概要图。
45.图6是用于说明作为第二实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。
46.图7是用于说明作为第三实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。
47.图8是用于说明作为第四实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。
具体实施方式
48.以下参照附图，详细地说明本发明的旋转机械的优选的实施方式。需要说明的是，本发明不被该实施方式限定，另外，在存在多个实施方式的情况下，也包含将各实施方式组
合而构成的方案。
49.[第一实施方式]
[0050]
图5是示出本实施方式的蒸汽轮机的概要图。需要说明的是，在以下的说明中，将转子的轴向记为a，将转子的径向记为r，将转子的周向记为c。
[0051]
在本实施方式中，作为本发明的旋转机械，举出蒸汽轮机为例子进行说明。如图5所示，蒸汽轮机10具备壳体11、转子(旋转体)12、静叶片13、动叶片14以及密封装置15。
[0052]
壳体11呈中空形状，并在内部沿着水平方向配置有转子12。转子12由设置于壳体11的轴承20支承为以轴心o为中心旋转自如。静叶片13在壳体11的内周部沿着转子12的轴向a隔开规定间隔地固定有多个。转子12在外周部沿着轴向a隔开规定间隔地固定有多个转子盘21，动叶片14在各转子盘21的外周部固定有多个。各静叶片13与各动叶片14以沿着转子12的径向r并且在转子12的周向上隔开规定间隔的方式配置，且沿着转子12的轴向a交替地配置。
[0053]
壳体11在轴向a的一端部侧设置有蒸汽供给口22，蒸汽供给口22通过蒸汽通路23而与配置有各静叶片13以及各动叶片14的叶栅部24连通。该叶栅部24通过排气室25而与蒸汽排出口26连通。
[0054]
另外，转子12在轴向a的各端部与壳体11之间设置有密封构件27。各密封构件27配置于比各轴承20靠内部侧的位置、也就是配置于比各轴承20靠静叶片13以及动叶片14侧的位置。并且，在动叶片14的位于径向r的外侧的前端部与壳体11的内周部之间设置有密封装置15。
[0055]
因此，当从蒸汽供给口22通过蒸汽通路23而向叶栅部24供给蒸汽s时，该蒸汽s通过多个静叶片13以及多个动叶片14，由此经由各动叶片14驱动转子12旋转，从而对连结于该转子12的未图示的发电机进行驱动。之后，驱动了动叶片14的蒸汽s通过排气室25而从蒸汽排出口26排出。
[0056]
这里，对上述蒸汽轮机10的壳体11、静叶片13、动叶片14以及密封装置15之间的关系详细地进行说明。图1是用于说明作为第一实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图，图2是图1的ii
‑
ii剖视图，图3是图1的iii
‑
iii剖视图，图4是用于说明第二引导构件、密封翅片以及护罩之间的位置关系的说明图。
[0057]
如图1至图4所示，密封装置15设置于壳体11与动叶片14的前端部之间。密封装置15是对在壳体11与动叶片14的前端部之间沿着转子12的轴向a从高压侧h向低压侧l流动的蒸汽(流体)s的流动的泄漏进行抑制的装置。这里，蒸汽s从高压侧h向低压侧l流动，主流蒸汽s1以通过静叶片13以及动叶片14的方式沿着蒸汽流动方向a1流动。另外，主流蒸汽s1在通过静叶片13之后，一部分向壳体11与动叶片14的前端部之间的密封装置15流动，产生从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2。该泄漏蒸汽s2虽然通过静叶片13，但不通过动叶片14，因此具有周向c的速度分量。
[0058]
即，主流蒸汽s1是几乎不具有周向c的速度分量的轴向a的流动，且以绝对速度矢量v1向静叶片13的前缘侧流入。主流蒸汽s1在通过静叶片13的叶片之间时增速以及转向，成为具有周向c的速度分量的绝对速度矢量v2，并从静叶片13的后缘侧流出。对于从静叶片13流出了的蒸汽s而言，大部分与动叶片14碰撞，从而使转子12与动叶片14一起以规定的旋转速度向旋转方向c1旋转。此时，蒸汽s在通过动叶片14时减速以及转向，成为几乎不具有
周向c的速度分量的沿着轴向a的绝对速度矢量v3。但是，即使在主流蒸汽s1为具有周向c的速度分量的流动的情况下，使动叶片14旋转的作用也是相同的。
[0059]
另一方面，通过了静叶片13的叶片之间的蒸汽s的绝对速度矢量v2具有周向c的速度分量，不通过动叶片14而从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2虽然在基于后述的密封翅片的加减速、侧壁、罩的粘性摩擦的作用下速度发生了变化，但为具有周向c的速度分量的流动。因此，在泄漏蒸汽s2与几乎不具有周向c的速度分量的绝对速度矢量v3的主流蒸汽s1合流时，在合流部产生混合损失。
[0060]
需要说明的是，这里，以主流蒸汽s1几乎不具有周向c的速度分量的冲动式汽轮机为对象进行了说明，但即使在为主流蒸汽s1具有周向c的速度分量的反动式汽轮机的情况下，由于主流蒸汽s1与泄漏蒸汽s2的方向矢量不同，因此也与冲动式汽轮机相同地在合流部产生混合损失。本发明也能够应用于该反动式汽轮机，并且是有效的。
[0061]
第一实施方式的蒸汽轮机10具备回旋流生成室31、多个第一引导构件32以及第二引导构件33。回旋流生成室31在壳体11的比密封装置15靠蒸汽流动方向a1的下游侧的位置沿着转子12的周向c设置。多个第一引导构件32在回旋流生成室31以沿着转子12的径向r并且在转子12的周向c上隔开规定间隔的方式设置。第二引导构件33在回旋流生成室31以沿着转子12的周向c并与多个第一引导构件32交叉的方式设置。
[0062]
对于静叶片13而言，位于径向r的外侧的基端部固定于壳体11的内周部，另一方面，对于动叶片14而言，位于径向r的内侧的基端部固定于转子12(参照图4)的外周部。动叶片14配置于在轴向a上隔开规定间隔地配置的各静叶片13之间。动叶片14在位于径向r的外侧的前端部设置有护罩41。密封装置15配置于壳体11的内周部与动叶片14的护罩41的外周部之间。
[0063]
壳体11在与护罩41的外周部对置的内周面11a设置有凹部42。凹部42是沿着转子12的周向c设置的环状槽。动叶片14的护罩41隔开规定间隙地配置在壳体11的凹部42内。密封装置15具有多个密封翅片43、44、45。密封翅片43、44的基端部固定于壳体11的凹部42的内周面42a，且该密封翅片43、44的前端部向动叶片14的护罩41的外周面41a延伸出。密封翅片45配置于密封翅片43、44之间，且该密封翅片45的基端部固定于动叶片14的护罩41的外周面41a，该密封翅片45的前端部向壳体11的凹部42的内周面42a延伸出。
[0064]
密封翅片43、44、45在转子12的轴向a上隔开规定间隔地设置。密封翅片43、44、45沿着转子12的周向c设置。密封翅片43、44在前端部与护罩41的外周面41a之间确保有规定间隙。另外，密封翅片45在前端部与凹部42的内周面42a之间确保有规定间隙。各个规定间隙设定为大致相同的尺寸。需要说明的是，密封翅片43、44、45的数量、安装位置并不限定于上述内容。
[0065]
壳体11的凹部42的轴向a上的长度比动叶片14的护罩41的轴向a上的长度长。即，凹部42从比动叶片14的前缘靠蒸汽流动方向a1的上游侧的位置设置到比动叶片14的后缘靠蒸汽流动方向a1的下游侧的位置。回旋流生成室31设置于凹部42的比动叶片14的后缘靠蒸汽流动方向a1的下游侧的位置。回旋流生成室31具有：壳体11(凹部42)的内周面46；第一壁面47，其在蒸汽流动方向a1的下游侧与壳体11处的密封装置15对置；以及第二壁面48，其在转子12(参照图4)的径向r上的内侧与壳体11的内周面11a对置。
[0066]
即，内周面46位于比凹部42的内周面42a靠径向r的外侧的位置且沿着周向c连续。
第一壁面47是与径向r平行且与内周面46正交的面，并沿着周向c连续。壳体11在凹部42的蒸汽流动方向a1的下游侧形成从壳体11的内周面11a向蒸汽流动方向a1的上游侧(凹部42侧)延伸出的突起部49。第二壁面48是设置于突起部49的径向r的外侧并与内周面46平行且与第一壁面47正交的面，且第二壁面48沿着周向c连续。在该情况下，突起部49在径向r上的内侧的下表面50位于比护罩41在径向r上的内侧的下表面41b靠径向r上的外侧的位置。需要说明的是，突起部49在下表面50的前端部形成有倾斜面50a。
[0067]
第一引导构件32呈沿着转子12的径向r以及轴向a的板形状。第一引导构件32固定于内周面46、第一壁面47以及第二壁面48。第一引导构件32在蒸汽流动方向a1上的上游侧的端面与密封翅片44以及护罩41在轴向a上以规定距离分离地配置。
[0068]
第二引导构件33设置于与密封装置15的泄漏蒸汽s2的泄漏位置在转子12的轴向a上对置的位置。即，第二引导构件33以在蒸汽流动方向a1上的下游侧同密封翅片44的前端部与护罩41的外周面41a之间的间隙t(参照图4)对置的方式设置。在该情况下，第二引导构件33的前端部位于比作为动叶片14的前端部的护罩41的外周面41a靠径向r的外侧且比密封翅片44的前端部靠径向r的内侧的位置。
[0069]
第二引导构件33从回旋流生成室31的第一壁面47向蒸汽流动方向a1上的上游侧延伸出。第二引导构件33与多个第一引导构件32交叉(正交)。第一引导构件32与第二引导构件33在轴向a上的长度相同。回旋流生成室31通过多个第一引导构件32与第二引导构件33交叉，从而在比第二引导构件33靠径向r的外侧的位置沿着周向c划分出多个第一回旋流生成室31a，且在比第二引导构件33靠径向r的内侧的位置沿着周向c划分出多个第二回旋流生成室31b。
[0070]
第二引导构件33呈从第一壁面47趋向蒸汽流动方向a1上的上游侧而前端变细的形状。并且，在第二引导构件33与第一壁面47连结的连结部设置有第一弯曲面51、52。另外，在内周面46与第一壁面47连结的连结部设置有第二弯曲面53，在第一壁面47与第二壁面48连结的连结部设置有第三弯曲面54。
[0071]
因此，在蒸汽s向壳体11的内部供给而动叶片14旋转时，蒸汽s从高压侧h向低压侧l沿着蒸汽流动方向a1流动。此时，蒸汽s的主流蒸汽s1以通过静叶片13以及动叶片14的方式流动，该蒸汽s的一部分不通过动叶片14，而向在壳体11与动叶片14的前端部之间设置的密封装置15流动。该密封装置15虽然对蒸汽s的泄漏进行抑制，但仍泄漏一部分而产生泄漏蒸汽s2。从密封装置15泄漏了的泄漏蒸汽s2在回旋流生成室31中进行了回旋之后与通过了静叶片13与动叶片14的主流蒸汽s1合流。
[0072]
此时，从密封装置15泄漏了的泄漏蒸汽s2虽然通过静叶片13但不通过动叶片14，因此具有周向c的速度分量。具有周向c的速度分量的泄漏蒸汽s2在回旋流生成室31内成为沿着周向c且具有轴心的回旋流蒸汽s3、s4。即，泄漏蒸汽s2在进入到回旋流生成室31内时被多个第一引导构件32引导，由此成为周向c的速度分量减小了的回旋流蒸汽s3、s4。这里，在回旋流生成室31没置有第二引导构件33，由此泄漏蒸汽s2被该第二引导构件33引导而成为向径向r的外侧回旋的回旋流蒸汽s3，并且成为向径向r的内侧回旋的回旋流蒸汽s4。该上下的回旋流蒸汽s3、s4被第二引导构件33引导，因此由外扰引起的形状的变动得到抑制而维持适当的形状。
[0073]
另外，第二引导构件33呈前端变细的形状，在与第一壁面47连结的连结部设置有
第一弯曲面51、52，并且在内周面46与第一壁面47连结的连结部设置有第二弯曲面53，在第一壁面47与第二壁面48连结的连结部设置有第三弯曲面54。因此，在回旋流生成室31内回旋的回旋流蒸汽s3、s4在第二引导构件33、第一壁面47、内周面46、第二弯曲面53处的剥离涡流减小，抑制此处的压力损失的产生。
[0074]
并且，回旋流蒸汽s3在回旋流生成室31内反复回旋，并且该回旋流蒸汽s3的一部分与回旋流蒸汽s4合流。在回旋流生成室31内进行了回旋的回旋流蒸汽s3、s4在合流了之后，被护罩41的后端部引导后在该护罩41与突起部49之间通过，且作为周向c的速度分量减小了的泄漏蒸汽s5顺畅地与通过了动叶片14的主流蒸汽s1合流。
[0075]
如此，在第一实施方式的旋转机械中，具备：壳体11，其呈中空形状；转子12，其以旋转自如的方式支承在壳体11内；静叶片13，其固定于壳体11的内周部；动叶片14，其以相对于静叶片13在转子12的轴向a上错开的方式固定于转子12的外周部；密封装置15，其配置于壳体11的内周部与动叶片14的前端部之间；回旋流生成室31，其在壳体11的比密封装置15靠蒸汽流动方向a1的下游侧的位置沿着转子12的周向c设置；多个第一引导构件32，它们在回旋流生成室31以沿着转子12的径向r并且在转子12的周向c上隔开规定间隔的方式设置；以及第二引导构件33，其在回旋流生成室31以沿着转子12的周向c与多个第一引导构件32交叉的方式设置。
[0076]
因而，具有周向c的速度分量的泄漏蒸汽s2在流入到回旋流生成室31时被多个第一引导构件32引导，从而周向c的速度分量减小。另外，流入到回旋流生成室31的泄漏蒸汽s2被第二引导构件33引导而向径向r的外侧与径向的内侧回旋。该外侧的回旋流蒸汽s3与内侧的回旋流蒸汽s4被第二引导构件33引导，因此由外扰引起的形状的变动得到抑制而维持适当的形状，并在从回旋流生成室31排出之后与主流蒸汽s1合流。其结果是，通过使从密封装置15泄漏了的蒸汽s顺畅地与主流蒸汽s1合流，能够减小合流部处的混合损失而实现性能的提高。
[0077]
在第一实施方式的旋转机械中，第二引导构件33设置于与密封装置15的泄漏蒸汽s2的泄漏位置在转子12的轴向a上对置的位置。因而，能够将从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2向第二引导构件33引导而适当地生成外侧的回旋流蒸汽s3与内侧的回旋流蒸汽s4。
[0078]
在第一实施方式的旋转机械中，密封装置15具有密封翅片44，该密封翅片44从壳体11的凹部42的内周面42a向动叶片14的护罩41的外周面41a延伸出而形成间隙t，第二引导构件33以在蒸汽流动方向a1上的下游侧与间隙t对置的方式设置。因而，能够将从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2向第二引导构件33引导而适当地生成外侧的回旋流蒸汽s3与内侧的回旋流蒸汽s4。
[0079]
在第一实施方式的旋转机械中，第二引导构件33的前端部位于比护罩41的外周面41a靠转子12的径向r的外侧且比密封翅片44的前端部靠转子12的径向r的内侧的位置。因而，能够利用第二引导构件33将从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2分散成外侧的回旋流s3与内侧的回旋流蒸汽s4，并生成适当形状的回旋流蒸汽s3、s4。
[0080]
在第一实施方式的旋转机械中，将第一引导构件32与第二引导构件33在转子12的轴向a上的长度设为相同。因而，能够适当地维持利用第二引导构件33生成的外侧的回旋流蒸汽s3与内侧的回旋流蒸汽s4的形状。
[0081]
在第一实施方式的旋转机械中，回旋流生成室31具有：凹部42的内周面46；第一壁
面47，其在蒸汽流动方向a1上的下游侧与壳体11处的密封装置15对置；以及第二壁面48，其在转子12的径向r上的内侧与凹部42的内周面42a对置，将第二引导构件33从第一壁面47向蒸汽流动方向a1上的上游侧延伸出。因而，能够利用第二引导构件33在回旋流生成室31内适当地生成外侧的回旋流s3与内侧的回旋流蒸汽s4。
[0082]
在第一实施方式的旋转机械中，在凹部42的蒸汽流动方向a1上的下游侧没置回旋流生成室31，并具有：凹部42的内周面46；第一壁面47，其设置于凹部42；以及第二壁面48，其设置于从壳体11的内周面11a向蒸汽流动方向a1的上游侧延伸出的突起部49，突起部49在转子12的径向r上的内侧的下表面50位于比护罩41在转子12的径向r上的内侧的下表面41b靠转子12的径向r上的外侧的位置。因而，在回旋流生成室31生成的回旋流蒸汽s3、s4在被护罩41的端部引导后与主流蒸汽s1合流时，突起部49不成为阻碍，且泄漏蒸汽s5不与主流蒸汽s1干涉，能够使泄漏蒸汽s5顺畅地合流。
[0083]
在第一实施方式的旋转机械中，第二引导构件33呈从第一壁面47趋向蒸汽流动方向a1上的上游侧而前端变细的形状。因而，能够利用第二引导构件33将从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2适当地生成为外侧的回旋流蒸汽s3与内侧的回旋流蒸汽s4。
[0084]
在第一实施方式的旋转机械中，在第二引导构件33与第一壁面47连结的连结部设置有第一弯曲面51、52。因而，在从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2被第二引导构件33引导而在回旋流生成室31生成外侧的回旋流蒸汽s3与内侧的回旋流蒸汽s4时，泄漏蒸汽s2从第二引导构件33经由第一弯曲面51、52向第一壁面47流动，能够抑制回旋流生成室31处的剥离涡流的产生而减小压力损失。
[0085]
在第一实施方式的旋转机械中，在内周面46与第一壁面47连结的连结部设置有第二弯曲面53，并且在第一壁面47与第二壁面48连结的连结部设置有第三弯曲面54。因而，在从密封装置15泄漏的泄漏蒸汽s2被第二引导构件33引导而在回旋流生成室31生成外侧的流体的回旋流蒸汽s3与内侧的流体的回旋流蒸汽s4时，泄漏蒸汽s2从第一壁面47经由第二弯曲面53向内周面46流动，并且从第一壁面47经由第三弯曲面54向第二壁面48流动，能够抑制在回旋流生成室31处的剥离涡流的产生而减小压力损失。
[0086]
[第二实施方式]
[0087]
图6是用于说明作为第二实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。需要说明的是，第二实施方式的基本结构与上述的第一实施方式相同，并使用图1进行说明，对具有与第一实施方式相同的功能的构件标注相同的附图标记并省略详细的说明。
[0088]
在第二实施方式中，如图1以及图6所示，蒸汽轮机10具备壳体11、转子12、静叶片13、动叶片14、密封装置15、回旋流生成室31、多个第一引导构件32以及第二引导构件61。回旋流生成室31以及多个第一引导构件32与第一实施方式相同。
[0089]
第二引导构件61设置于与密封装置15的泄漏蒸汽s2的泄漏位置在转子12的轴向a上对置的位置。即，第二引导构件61以在蒸汽流动方向a1上的下游侧同密封翅片44的前端部与护罩41的外周面41a之间的间隙t(参照图4)对置的方式设置。
[0090]
第二引导构件33从回旋流生成室31的第一壁面47向蒸汽流动方向a1上的上游侧延伸出。第二引导构件33与多个第一引导构件32交叉(正交)。第二引导构件61在转子12的轴向a上的长度比第一引导构件32在转子12的轴向a上的长度短。
[0091]
因此，从密封装置15泄漏了的泄漏蒸汽s2通过静叶片13但不通过动叶片14，因此具有周向c的速度分量。具有周向c的速度分量的泄漏蒸汽s2在回旋流生成室31内成为沿着周向c且具有轴心的回旋流蒸汽s3、s4。即，泄漏蒸汽s2通过在进入到回旋流生成室31内时被多个第一引导构件32引导，从而成为周向c的速度分量减小了的回旋流蒸汽s3、s4。这里，在回旋流生成室31设置有第二引导构件61，由此泄漏蒸汽s2被该第二引导构件61引导而成为向径向r的外侧回旋的回旋流蒸汽s3，并且成为向径向r的内侧回旋的回旋流蒸汽s4。该上下的回旋流蒸汽s3、s4被第二引导构件61引导，因此由外扰引起的形状的变动得到抑制而维持适当的形状。
[0092]
另外，第二引导构件61的长度比第一引导构件32的长度短，因此进入到回旋流生成室31的泄漏蒸汽s2与第二引导构件61接触的区域变短，与第二引导构件61接触而产生的涡流减小，第一引导构件32能够不被第二引导构件61阻碍而有效地减小泄漏蒸汽s2的周向c的速度分量。并且，能够减小由泄漏蒸汽s2与第二引导构件61的接触引起的泄漏蒸汽s2的摩擦损失。
[0093]
并且，回旋流蒸汽s3在回旋流生成室31内反复回旋，并且该回旋流蒸汽s3的一部分与回旋流蒸汽s4合流。在回旋流生成室31内进行了回旋的回旋流蒸汽s3、s4在合流之后，被护罩41的后端部引导后在该护罩41与突起部49之间通过，且作为周向c的速度分量减小了的泄漏蒸汽s5顺畅地与通过了动叶片14的主流蒸汽s1合流。
[0094]
如此，在第二实施方式的旋转机械中，第二引导构件61在转子12的轴向a上的长度比第一引导构件32在转子12的轴向a上的长度短。
[0095]
因而，能够利用第一引导构件32有效地减小泄漏蒸汽s2的周向c的速度分量，并且能够减小由泄漏蒸汽s2与第二引导构件61的接触引起的泄漏蒸汽s2的摩擦损失。
[0096]
[第三实施方式]
[0097]
图7是用于说明作为第三实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。需要说明的是，第三实施方式的基本结构与上述的第一实施方式相同，并使用图1进行说明，对具有与第一实施方式相同的功能的构件标注相同的附图标记并省略详细的说明。
[0098]
在第三实施方式中，如图1以及图7所示，蒸汽轮机10具备壳体11、转子12、静叶片13、动叶片14、密封装置15、回旋流生成室31、多个第一引导构件32以及第二引导构件33。回旋流生成室31、多个第一引导构件32以及第二引导构件33与第一实施方式相同。
[0099]
动叶片14在位于径向r的外侧的前端部设置有护罩41。密封翅片43、44的基端部固定于凹部42的内周面42a，密封翅片45的基端部固定于护罩41的外周面41a。密封翅片43、44在前端部与护罩41的外周面41a之间确保有规定间隙，密封翅片45在前端部与凹部42的内周面42a之间确保有规定间隙。壳体11形成有从壳体11的内周面11a向护罩41侧延伸出的突起部49。突起部49的下表面50位于比护罩41的下表面41b靠径向r上的外侧的位置，该突起部49在下表面50的前端部形成有倾斜面50a。
[0100]
护罩41在蒸汽流动方向a1的下游侧的端部设置有与突起部49在转子12的轴向a上对置的第三引导构件71。第三引导构件71以向蒸汽流动方向a1上的下游侧延伸出的方式设置在护罩41中的下表面41b与后端面41c的交点。第三引导构件71的下表面为与护罩41的下表面41b连续的平坦面，该第三引导构件71具有相对于护罩41的下表面41b以及后端面41c
倾斜的倾斜面72。倾斜面朝向转子12的径向r的外侧以及蒸汽流动方向a1上的下游侧。
[0101]
因此，从密封装置15泄漏了的泄漏蒸汽s2通过静叶片13但不通过动叶片14，因此具有周向c的速度分量。具有周向c的速度分量的泄漏蒸汽s2在回旋流生成室31内成为沿着周向c且具有轴心的回旋流蒸汽s3、s4。即，泄漏蒸汽s2在进入到回旋流生成室31内时被多个第一引导构件32引导，从而成为周向c的速度分量减小了的回旋流蒸汽s3、s4。这里，在回旋流生成室31设置有第二引导构件33，由此泄漏蒸汽s2被该第二引导构件33引导而成为向径向r的外侧回旋的回旋流蒸汽s3，并且成为向径向r的内侧回旋的回旋流蒸汽s4。该上下的回旋流蒸汽s3、s4被第二引导构件33引导，因此由外扰引起的形状的变动得到抑制而维持适当的形状。
[0102]
并且，回旋流蒸汽s3在回旋流生成室31内反复回旋，并且该回旋流蒸汽s3的一部分与回旋流蒸汽s4合流。在回旋流生成室31内进行了回旋的回旋流蒸汽s3、s4在合流之后向护罩41的后端部侧流动，且被第三引导构件71引导。即，从回旋流生成室31排出而流动到蒸汽流动方向a1上的上游侧的泄漏蒸汽s5从护罩41的后端面41c被第三引导构件71的倾斜面72引导，且向蒸汽流动方向a1上的下游侧流动。该向蒸汽流动方向a1上的下游侧流动的泄漏蒸汽s5与主流蒸汽s1大致平行，在护罩41与突起部49之间通过，且顺畅地与通过了动叶片14的主流蒸汽s1合流。
[0103]
如此，在第三实施方式的旋转机械中，护罩41在蒸汽流动方向a1的下游侧设置有与突起部49在转子12的轴向a上对置的第三引导构件71。
[0104]
因而，在回旋流生成室31生成的回旋流蒸汽s3、s4被护罩41的后端部引导时，回旋流蒸汽s3、s4被第三引导构件71引导而与主流蒸汽s1大致平行，泄漏蒸汽s5不与主流蒸汽s1干涉，能够使泄漏蒸汽s5顺畅地与主流蒸汽s1合流。
[0105]
[第四实施方式]
[0106]
图8是用于说明作为第四实施方式的旋转机械的蒸汽轮机中的蒸汽的流动的主要部分剖视图。需要说明的是，第四实施方式的基本结构与上述的第一实施方式相同，并使用图1进行说明，对具有与第一实施方式相同的功能的构件标注相同的附图标记并省略详细的说明。
[0107]
在第四实施方式中，如图1以及图8所示，蒸汽轮机10具备壳体11、转子12、静叶片13、动叶片14、密封装置15、回旋流生成室31、多个第一引导构件32以及第二引导构件33。回旋流生成室31、多个第一引导构件32以及第二引导构件33与第一实施方式相同。
[0108]
多个第一引导构件32在回旋流生成室31以沿着转子12的径向r并且在转子12的周向c上隔开规定间隔的方式设置。第一引导构件32呈沿着转子12的径向r以及轴向a的板形状，且固定于内周面46、第一壁面47以及第二壁面48。第二引导构件33以在蒸汽流动方向a1上的下游侧同密封翅片44的前端部与护罩41的外周面41a之间的间隙t对置的方式设置。第二引导构件33呈沿着转子12的周向c以及轴向a的圆筒形状，且固定于第一壁面47。
[0109]
多个第一引导构件32与第二引导构件33在回旋流生成室31内交叉设置。另外，在第二引导构件33与突起部49之间且多个第一引导构件32之间设置有多个第一引导构件81。多个第一引导构件81呈沿着转子12的径向r以及轴向a的板形状，且固定于第二引导构件33、第一壁面47以及第二壁面48。回旋流生成室31通过使多个第一引导构件32与第二引导构件33交叉并且设置有多个第一引导构件81，从而在比第二引导构件33靠径向r的外侧的
位置沿着周向c划分出多个第一回旋流生成室31a，并在比第二引导构件33靠径向r的内侧的位置沿着周向c划分出多个第二回旋流生成室31c。
[0110]
即，回旋流生成室31被第二引导构件33划分为位于转子12的径向r上的外侧的多个第一回旋流生成室31a以及位于转子12的径向r上的内侧的多个第二回旋流生成室31c，且在第一回旋流生成室31a侧设置有多个第一引导构件32，在第二回旋流生成室31c侧设置有多个第一引导构件32、81。因此，第一引导构件32、81在第二回旋流生成室31c侧设置得比在第一回旋流生成室31a侧多。
[0111]
因此，从密封装置15泄漏了的泄漏蒸汽s2通过静叶片13但不通过动叶片14，因此具有周向c的速度分量。具有周向c的速度分量的泄漏蒸汽s2在回旋流生成室31内成为沿着周向c且具有轴心的回旋流蒸汽s3、s4。即，泄漏蒸汽s2在进入到回旋流生成室31内时被多个第一引导构件32引导，从而成为周向c的速度分量减小了的回旋流蒸汽s3、s4。这里，在回旋流生成室31设置有第二引导构件33，由此泄漏蒸汽s2被该第二引导构件33引导而成为向径向r的外侧回旋的回旋流蒸汽s3，并且成为向径向r的内侧回旋的回旋流蒸汽s4。该上下的回旋流蒸汽s3、s4被第二引导构件33引导，因此由外扰引起的形状的变动得到抑制而维持适当的形状。
[0112]
此时，回旋流蒸汽s3在第一回旋流生成室31a内反复回旋，并且该回旋流蒸汽s3的一部分与回旋流蒸汽s4合流。另一方面，回旋流蒸汽s4在第二回旋流生成室31c内仅回旋一次就与回旋流蒸汽s3的一部分合流。在第一回旋流生成室31a中，第一引导构件32的数量较少，因此在回旋流蒸汽s3反复回旋时，能够减小回旋流蒸汽s3与第一引导构件32的剥离。另一方面，在第二回旋流生成室31c中，第一引导构件32、81的数量较多，因此在回旋流蒸汽s4仅回旋一次时，能够利用第一引导构件32、81高效地减小回旋流蒸汽s4的周向的速度分量。
[0113]
之后，在回旋流生成室31内进行了回旋的回旋流蒸汽s3、s4在合流之后，被护罩41的后端部引导后在该护罩41与突起部49之间通过，且作为周向c的速度分量减小了的泄漏蒸汽s5顺畅地与通过了动叶片14的主流蒸汽s1合流。
[0114]
如此，在第四实施方式的旋转机械中，回旋流生成室31被第二引导构件33划分为位于转子12的径向r上的外侧的第一回旋流生成室31a以及位于转子12的径向r上的内侧的第二回旋流生成室31c，第一引导构件32、81在第二回旋流生成室31c设置得比在第一回旋流生成室31a多。
[0115]
因而，由于第一回旋流生成室31a的第一引导构件32的数量较少，因此在回旋流蒸汽s3在第一回旋流生成室31a内反复回旋时，能够减小蒸汽s与第一引导构件32的剥离，由于第二回旋流生成室31c的第一引导构件32、81的数量较多，因此在回旋流蒸汽s4在第二回旋流生成室31c内仅回旋一次时，能够利用第一引导构件32、81高效地减小周向的速度分量。
[0116]
需要说明的是，在上述的实施方式中，在回旋流生成室中的转子的径向的整个区域设置有第一引导构件，但至少存在于与密封装置的间隙在轴向上对置的位置即可，也可以取消该位置的径向上的外侧、内侧的部分。即，也可以是，仅在第一壁部固定引导构件。
[0117]
另外，在上述实施方式中，将密封装置设为迷宫式密封，但也可以设为其他非接触式密封。
[0118]
另外，在上述的实施方式中，将本发明的旋转机械应用于蒸汽轮机10，但并不局限
于蒸汽轮机，能够应用于压缩机、排气汽轮机等在工作时内部的压力比外部的压力高的旋转机械。
[0119]
附图标记说明
[0120]
10 蒸汽轮机(旋转机械)
[0121]
11 壳体
[0122]
11a 内周面
[0123]
12 转子
[0124]
13 静叶片
[0125]
14 动叶片
[0126]
15 密封装置
[0127]
20 轴承
[0128]
21 转子盘
[0129]
22 蒸汽供给口
[0130]
23 蒸汽通路
[0131]
24 叶栅部
[0132]
25 排气室
[0133]
26 蒸汽排出口
[0134]
31 回旋流生成室
[0135]
31a 第一回旋流生成室
[0136]
31b、31c 第二回旋流生成室
[0137]
32、81 第一引导构件
[0138]
33、61 第二引导构件
[0139]
41 护罩
[0140]
41a 外周面
[0141]
41b 下表面
[0142]
42 凹部
[0143]
42a 内周面
[0144]
43、44、45 密封翅片
[0145]
46 内周面
[0146]
47 第一壁面
[0147]
48 第二壁面
[0148]
49 突起部
[0149]
50 下表面
[0150]
50a 倾斜面
[0151]
51、52 第一弯曲面
[0152]
53 第二弯曲面
[0153]
54 第三弯曲面
[0154]
71 第三引导构件
[0155]
72 倾斜面
[0156]
a 轴向
[0157]
a1 蒸汽流动方向
[0158]
c 周向
[0159]
c1 旋转方向
[0160]
r 径向
[0161]
s 蒸汽
[0162]
s1 主流蒸汽
[0163]
s2 泄漏蒸汽
[0164]
s3 回旋流蒸汽
[0165]
s4 回旋流蒸汽
[0166]
s5 泄漏蒸汽。