CN102472109B - 涡轮机及涡轮机动叶片 - Google Patents

Abstract

提供一种确保涡轮机动叶片的强度的同时可提高其性能的涡轮机及涡轮机动叶片，其特征在于，设有：动叶片(4)，在外壳(3)的主流流路(2)内绕旋转轴线(C)旋转；静叶片(5)，配置在外壳(3)上；围带(42)，配置在动叶片(4)的径向外侧的端部，随着远离动叶片(4)，沿着旋转轴线(C)的方向的长度变短；腔室部(32)，形成在外壳(3)上的与动叶片(4)相对的位置，将围带(42)收容于内部，围带(42)的内周面的倾角(θb)大于作为外壳(3)的内周面的倾斜角度的、从配置在主流上游侧的静叶片(5)的后边缘到配置在主流下游侧的腔室部(32)为止的平均倾角(θa)。

Description

涡轮机及涡轮机动叶片

技术领域

本发明涉及一种涡轮机及涡轮机动叶片，尤其涉及一种适用于燃气轮机、蒸汽轮机的涡轮机及涡轮机动叶片。

背景技术

一般情况下，作为燃气轮机等的涡轮机动叶片，在其叶片端设置罩壳（围带）。该罩壳在涡轮机动动叶片中产生振动时，通过相邻的涡轮机动叶片的罩壳之间的抵接，抑制该振动。

上述涡轮机动叶片的罩壳从强度角度而言，实现了轻量化。

尤其是，通过近年来伴随着涡轮机高输出化的大容量化，涡轮机动叶片长叶片化，叶片高度变高，在这一过程中，配置在燃气轮机中的气流下游侧的涡轮机动叶片、例如配置在涡轮机第3级、第4级的涡轮机动叶片和其他配置在上游侧的涡轮机动叶片相比，旋转时作用的离心负荷较大，因此为了或多或少减轻离心负荷也要实现罩壳的轻量化。

进一步，随着涡轮机的高输出化，在涡轮机动叶片周围流动的工作流体温度变得高温化，从而难以确保涡轮机动叶片的强度，因为为了涡轮机动叶片所要求的强度或多或少得到减轻，也要实现罩壳的轻量化。

具体而言，作为罩壳的形状，采用仅覆盖涡轮机动叶片的叶片部分和叶片部分的间隙的一部分的部分覆盖形状，从而实现罩壳的轻量化（非专利文献1）。

非专利文献1：L.Porreca,A.I.Kalfas,R.S.Abhari,“OPTIMIZEDSHROUD DESIGN FOR AXIAL TURBINE AERODYNAMICPERFORMANCE”,Proceedings of GT2007,ASME Turbo Expo2007:Power for Land,Sea and Air,May14-17,2007,Montreal,Canada,GT2007-27915

发明内容

但是，如上所述，罩壳为部分覆盖形状时，和具有覆盖涡轮机动叶片的叶片部分和叶片部分的间隙整体的全部覆盖形状的罩壳的涡轮机动叶片相比，如非专利文献1所述，存在涡轮机动叶片、涡轮机性能可能下降的问题。

图12是从径向外侧观察部分覆盖形状的罩壳的示意图。图13是说明具有图12的部分覆盖形状的罩壳的涡轮机动叶片周围的工作流体的流动的示意图。

例如参照图13说明：围带542的形状如图12所示具有在涡轮机动叶片504之间向工作流体的流动方向（图12的上下方向）凹陷的形状时的涡轮机动叶片504周围的工作流体的流动。

图13示意说明图12中的沿着虚线的工作流体的流动。换言之，示意说明涡轮机动叶片504中的动叶片541的背侧（弯曲形状的动叶片541的凸起侧）的工作流体的流动。

在外壳503中和涡轮机动叶片504相对的位置上，如图13所示，形成有凹状形成的腔室部532。在涡轮机动叶片504的径向外侧（图13的上方）的端部设置板状的密封片543，其向径向外侧延伸，并且向涡轮机动叶片504的旋转方向（图13中的纸面的垂直方向）延伸。

在外壳503内朝涡轮机动叶片504流动的工作流体的一部分如图13所示，与围带542中的凹状的部分冲撞。冲撞的工作流体再次返回到外壳503内时，从围带542剥离，形成剥离涡V。

通过形成该剥离涡V，发生工作流体的流动损失，出现涡轮机动叶片504等性能下降的问题。

本发明用于解决上述课题，提供一种可确保涡轮机动叶片的强度的同时提高其性能的涡轮机及涡轮机动叶片。

为实现上述目的，本发明提供以下方法。

本发明的一个方式涉及的涡轮机的特征在于，设有：动叶片，在朝向下游直径变大的大致圆筒状外壳的主流流路内绕旋转轴旋转；静叶片，相对该动叶片在上述旋转轴线方向上隔开间隔配置在上述外壳上；围带，配置在上述动叶片的径向外侧的端部，构成圆环状的罩壳的一部分，并且随着远离上述动叶片，沿着上述旋转轴线的方向的长度变短；腔室部，凹状形成于上述外壳上的与上述动叶片相对的位置，将上述围带收容于内部，上述围带的内周面的相对上述旋转轴线的倾角θb，大于作为上述外壳的内周面的相对上述旋转轴线的倾斜角度的、从配置在上述主流上游侧的上述静叶片的后边缘到配置在上述主流下游侧的上述腔室部为止的平均倾角θa。

根据本发明的一个方式涉及的涡轮机，围带的内周面的倾角θb大于外壳的内周面的平均倾角θa，因此避免了在外壳内流动的主流和围带的冲撞，可提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

具体而言，沿着外壳的内周面并相对旋转轴线向大致平均倾角θa的方向流动的主流，在配置了动叶片及罩壳的区域中，也向大致平均倾角θb的方向流动。另一方面，因罩壳的内周面的倾角θb大于平均倾角θa，所以越朝向主流的下游侧，罩壳的内周面和上述主流之间的间隔越大。

因此，围带的远离动叶片的部分和动叶片附近的部分相比，与上述主流之间的间隔变大。其结果是，易产生与上述主流冲撞的围带的远离动叶片的部分、即围带的向主流的下游侧凹陷的部分处的上述冲撞不易产生。换言之，可避免与围带的冲撞造成的主流紊乱，提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

另一方面，使围带的形状为随着远离动叶片、围带的沿着轴线方向的长度变短的部分覆盖形状，因此和全部覆盖形状的围带相比，可减轻围带的质量。

因此，在涡轮机运转时，可抑制作用于动叶片的离心负荷的增加，确保具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的强度。

在本发明的一个方式涉及的上述涡轮机中优选，上述围带的内周面的倾角θb比上述外壳的内周面的平均倾角θa大5°以上。

根据该构成，通过使围带的内周面的倾角θb比外壳的内周面的平均倾角θa大5°以上，从而可切实避免在外壳内流动的主流和围带的冲撞，提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

在本发明的一个方式涉及的上述任意一种涡轮机中优选，作为从上述围带的上述主流的上游侧端部开始到上述腔室部的上游侧端部为止的沿着上述旋转轴线的方向的距离的间隔dx1，与作为上述动叶片的径向外侧端部的沿着上述旋转轴线的方向的长度的弦长dx2，满足dx1<0.5×dx2的关系式。

根据该构成，通过使间隔dx1比弦长dx2的一半短，可切实避免在外壳内流动的主流和围带的冲撞，提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

具体而言，通过使间隔dx1如上所示形成得较短，在外壳内流动的主流难以流入到腔室部和围带的间隙，难以产生围带的向主流的下游侧凹陷的部分的上述冲撞。

此外，间隔dx1和弦长dx2的关系优选满足0.3×dx2<dx1<0.5×dx2，进一步优选满足dx1＝0.45×dx2。

本发明的涡轮机动叶片的特征在于，设有：动叶片，在外壳的主流流路内绕旋转轴线旋转；围带，配置在上述动叶片的径向外侧的端部，构成圆环状的罩壳的一部分，并且随着远离上述动叶片，沿着上述旋转轴线的方向的长度变短，上述围带的内周面的上述动叶片的凸起侧的部分和上述围带的内周面的上述动叶片的凹陷侧的部分相比，配置在径向外侧。

根据本发明，使围带的内周面的动叶片的凸起侧的部分和凹陷侧部分相比配置在径向外侧，从而可避免在外壳内流动的主流和围带的动叶片的凸起侧部分的冲撞，提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

具体而言，在动叶片的凸起侧流动的主流和在动叶片的凹陷侧流动的主流相比，易于流入到腔室部和围带的间隙，易于与围带冲撞。因此如上所述，通过使围带的内周面的动叶片的凸起侧的部分配置在离开主流的径向外侧，可避免凸起侧部分相关的围带和主流的冲撞。

另一方面，使围带的形状为随着远离动叶片、围带的沿着轴线方向的长度变短的部分覆盖形状，因此和全部覆盖形状的围带相比，可减轻围带的质量。

因此，在涡轮机动叶片旋转时，可抑制作用于动叶片的离心负荷的增加，确保具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的强度。

在本发明的一个方式涉及的上述涡轮机动叶片中优选，在上述围带的上述动叶片附近，上述围带从上述动叶片的凹陷侧朝凸起侧向径向外侧延伸。

根据该构成，围带的动叶片的凸起侧的部分随着远离动叶片朝径向外侧倾斜，因此可避免在外壳内流动主流和围带的动叶片的凸起侧部分的冲撞。换言之，围带的动叶片的凸起侧部分和凹陷侧部分相比远离主流，因此避免了在外壳内流动的主流和围带的动叶片的凸起侧部分的冲撞。

在本发明的一个方式涉及的上述涡轮机动叶片中优选，连接上述动叶片的凸起侧部分和上述围带的圆角形状的曲率，小于连接上述动叶片的凹陷侧部分和上述围带的圆角形状的曲率。

根据该构成，通过使动叶片的凸起侧部分相关的圆角形状的曲率小于凹陷侧部分相关的圆角形状的曲率，在动叶片附近，围带的内周面的动叶片的凸起侧部分和凹陷侧部分相比配置在径向外侧。因此，可避免在外壳内流动的主流和围带的动叶片的凸起侧部分的冲撞。

发明效果

根据本发明的涡轮机，围带的内周面的倾角θb大于外壳的内周面的平均倾角θa，因此可以实现如下的效果：避免了在外壳内流动的主流和围带的冲撞，可提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

进一步，使围带的形状为随着远离动叶片、围带的沿着轴线方向的长度变短的部分覆盖形状，因此可以实现如下的效果：在涡轮机运转时，可抑制作用于动叶片的离心负荷的增加，确保具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的强度。

根据本发明的涡轮机动叶片，通过将围带的内周面的动叶片的凸起侧的部分和凹陷侧部分相比配置在径向外侧，可以实现如下的效果：避免了在外壳内流动主流和围带的动叶片的凸起侧部分的冲撞，可提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的性能、涡轮机的性能。

使围带的形状为随着远离动叶片、围带的沿着轴线方向的长度变短的部分覆盖形状，因此可以实现如下的效果：在涡轮机动叶片旋转时，可抑制作用于动叶片的离心负荷的增加，确保具有动叶片及围带的涡轮机动叶片的强度。

附图说明

图1是说明本发明的第1实施方式涉及的涡轮机的构成的示意图。

图2是说明图1的涡轮机动叶片的围带及密封片等的形状的示意图。

图3是说明图1的涡轮机动叶片周边的高温流体的流动的示意图。

图4是说明本发明的第2实施方式的涡轮机中的涡轮机动叶片的形状的示意图。

图5是说明图4的围带的形状的从高温流体流的上游侧看到的图。

图6是说明图4的围带的形状的从径向外侧看到的图。

图7是说明图5的涡轮机动叶片的背侧的高温流体的流动的A－A截面视图。

图8是说明图5的涡轮机动叶片的腹侧中的高温流体的流动的B－B截面视图。

图9是说明在涡轮机动叶片的腹侧形成了较强的循环流时的高温流体的流动的示意图。

图10是说明第3实施方式的涡轮机中的涡轮机动叶片的形状的示意图。

图11是说明图10的围带的形状的从径向外侧看到的图。

图12是从径向外侧看到的部分覆盖形状的罩壳的示意图。

图13是说明具有图12的部分覆盖形状的罩壳的涡轮机动叶片周围的工作流体的流动的示意图。

具体实施方式

（第1实施方式）

以下参照图1至图3说明本发明的第1实施方式涉及的涡轮机1。

图1是说明本实施方式涉及的涡轮机的构成的示意图。

涡轮机1如图1所示，设有：外壳3，在内部形成了燃烧气体等高温流体流动的主流流路2；涡轮机动叶片4，可与旋转轴（未图示）一起绕旋转轴线C旋转地配置；涡轮机静叶片5，安装在外壳3上。

图1所示的涡轮机动叶片4及涡轮机静叶片5，是从涡轮机1中的主流的上游侧开始配置在第3级的3级动叶片及3级静叶片。

此外，在本实施方式中，说明将本发明适用于该涡轮机动叶片4及涡轮机静叶片5周边的情况，但不限于3级动叶片及3级静叶片周边，也可适用于4级动叶片及4级静叶片的周边等，没有特别限定。

外壳3是形成为大致圆筒状的部件，在内部配置有主流流路2、涡轮机动叶片4、涡轮机静叶片5。

外壳3中的配置了涡轮机动叶片4及涡轮机静叶片5的区域如图1所示，内周面从上游侧朝下游侧（图1的左侧朝右侧），向以旋转轴线C为中心的径向外侧倾斜形成。

进一步，外壳3设有分割环31、腔室部32。分割环31配置在涡轮机动叶片4及涡轮机静叶片5之间，是构成外壳3的一部分的部件，是形成为以旋转轴线C为中心的大致圆环状的部件。

腔室部32在外壳3中的和涡轮机动叶片4相对的内周面上，朝向以旋转轴线C为中心的径向外侧凹状形成。换言之，腔室部32是形成在外壳3内周面上的圆环状的槽部。

在和腔室部32相邻的外壳3的内周面上，涡轮机静叶片5沿着腔室部32大致等间隔排列，并且朝向径向内侧延伸配置。

此外，在外壳3中的和配置了涡轮机动叶片4及涡轮机静叶片5的区域相比靠近上游侧（图1的左侧），也可配置压缩外部空气的压缩机、使压缩的空气与燃料混合并进行燃烧的燃烧器等，没有特别限定。

涡轮机动叶片4中设有：作为沿着径向延伸的叶片部分的动叶片41；围带42，配置在动叶片41的叶片端；密封片43，配置在围带42的外周面上。

图2是说明图1的涡轮机动叶片的围带及密封片等的形状的示意图。

动叶片41如图1及图2所示，是沿着径向向外侧延伸的同时可绕旋转轴线C旋转地被支撑的旋转叶片。

动叶片41是截面形成为叶片形状的板状部件，在本实施方式中，将凸起状突起的面的一侧（图2的左侧）作为背侧（凸起侧）、将凹陷状弯曲的面的一侧（图2的右侧）作为腹侧（凹陷侧）进行说明。

围带42如图1及图2所示，与设置在其他多个涡轮机动叶片4上的围带42一起构成以旋转轴线C为中心的圆环状的罩壳。

从径向外侧看到的围带42如图2所示是如下形状：作为在动叶片41附近最沿着旋转轴线C的方向（图2的上下方向）、换言之沿着主流的流动的方向的尺寸的宽度最大，随着从动叶片沿着圆周方向（图2的左右方向）离开，宽度变小。

进一步，围带42与在宽度变小的部分相邻的其他围带42抵接。

密封片43减小动叶片的围带42和腔室部32之间的间隙而形成Tip（尖端）间隙，从而抑制流动的旁通流。

具体而言，密封片43是从围带42的外周面向径向外侧延伸的环形板状的部件。

在此说明作为本实施方式的特征的、外壳3的内周面的平均倾角θa、和围带42的内周面的倾角θb的关系。

外壳3的内周面的平均倾角θa如图1所示，是连接涡轮机静叶片5的后边缘的内周面和分割环31的后侧端部的内周面的平均倾斜线G、与旋转轴线C之间的角度。而围带42的内周面的倾角θb是围带42的内周面和旋转轴线C之间的角度。

上述平均倾角θa及倾角θb至少满足下式（1）的关系。

θa<θb……（1）

进一步优选满足下式（2）的关系。

θb－θa>5°……（2）

换言之，围带42中的远离动叶片41的部分的上游侧端部42b和上述平均倾斜线G之间的距离Lb，设定得比围带42中的动叶片41附近部分的上游侧端部42a和上述平均倾斜线G之间的距离La长。

进一步可以说，上游侧端部42a和上述平均倾斜线G相比配置在径向外侧，上游侧端部42b进一步配置在径向外侧。

接着说明涡轮机动叶片4和腔室部32之间的距离dx1、与涡轮机动叶片4的弦长dx2的关系。

距离dx1是对围带42中的上游侧端部42a和腔室部32的上游侧端部之间的距离、换言之是上游侧端部42a和分割环31的下游侧端部之间的距离沿着旋转轴线C进行测定的距离。

弦长dx2是动叶片41的径向外侧端部的沿着旋转轴线C的方向上的长度。

上述距离dx1及弦长dx2至少满足下式（3）的关系。

dx1<0.5×dx2……（3）

进一步优选满足下式（4）的关系。

0.3×dx2<dx1<0.5×dx2……（4）

再进一步优选满足下式（5）的关系。

dx1＝0.45×dx2……（5）

接着说明上述构成的涡轮机1中的高温流体的流动。

在涡轮机1的主流流路2中流动的高温流体如图1所示，在通过了涡轮机静叶片5之间后，沿着外壳3的内周面向下游侧的涡轮机动叶片4流动。换言之，随着外壳3的内周面的平均倾角θa，扩大流路截面积的同时向下游流动。

图3是说明图1的涡轮机动叶片周边的高温流体的流动的示意图。

从分割环31流入到腔室部32的高温流体的一部分如图3所示，从围带42的上游侧端部42b和分割环31的间隙，流入到腔室部32，形成循环流。另一方面，其他高温流体沿着围带42的内周面向下游流动。

在围带42的上游侧端部42a中，围带42配置在腔室部32的内部，换言之和分割环31的内周面相比配置在径向外侧，因此高温流体不与围带42冲撞地向下游流动。

根据上述构成，围带42的内周面的倾角θb大于外壳3的内周面的平均倾角θa，因此避免了在外壳3内流动的高温流体和围带42的冲撞，可提高具有动叶片41及围带42的涡轮机动叶片4的性能、涡轮机1的性能。

具体而言，沿着外壳3的内周面并相对旋转轴线C向大致平均倾角θa的方向流动的主流，在配置了涡轮机动叶片4的区域中，也向大致平均倾角θb的方向流动。而因围带42的内周面的倾角θb大于平均倾角θa，所以越朝向高温流体的下游侧，围带42的内周面和上述主流之间的间隔越大。

因此，围带的远离动叶片41的部分和动叶片41附近的部分相比，与上述主流之间的间隔变大。其结果是，易产生与上述主流冲撞的围带42中的远离动叶片41的部分、即上游侧端部42b处的上述冲撞难以发生。换言之，可避免与围带42的冲撞造成的主流紊乱，提高具有动叶片4的性能、涡轮机1的性能。

另一方面，使围带42的形状为随着远离动叶片41、围带42的沿着轴线C的方向的长度变短的部分覆盖形状，因此和全部覆盖形状的围带相比，可减轻围带42的质量。

因此，在涡轮机1运转时，可抑制作用于动叶片41的离心负荷的增加，确保涡轮机动叶片4的强度。

通过使围带42的内周面的倾角θb比外壳3的内周面的平均倾角θa大5°以上，可更切实避免在外壳3内流动的高温流体和围带42的冲撞，提高涡轮机动叶片4的性能、涡轮机1的性能。

通过使间隔dx1比弦长dx2的一半短，可更切实避免在外壳3内流动的高温流体和围带42的冲撞，提高具有动叶片及围带的涡轮机动叶片4的性能、涡轮机1的性能。

具体而言，通过使间隔dx1如上所示形成得较短，在外壳3内流动的高温流体难以流入到腔室部32和围带42的间隙，难以产生围带42的向主流的下游侧凹陷的部分处的上述冲撞。

（第2实施方式）

接着参照图4至图9说明本发明的第2实施方式。

本实施方式的涡轮机的基本构成和第1实施方式相同，但和第1实施方式相比，涡轮机动叶片的围带形状不同。因此在本实施方式中，使用图4到图9仅说明涡轮机动叶片的周边，省略其他构成要素等的说明。

图4是说明本实施方式的涡轮机的涡轮机动叶片的形状的示意图。

此外，对和第1实施方式相同的构成要素附加同样的标记并省略其说明。

本实施方式的涡轮机101的涡轮机动叶片104如图4所示，设有：作为沿着径向延伸的叶片部分的动叶片41；围带142，配置在动叶片41的叶片端；配置在围带142的外周面上的密封片43及连接肋145。

图5是说明图4的围带的形状的从高温流体流的上游侧看到的图。图6是说明图4的围带的形状的从径向外侧看到的图。

围带142如图4及图5所示，与设置在其他多个涡轮机动叶片104上的围带142一起构成以旋转轴线C为中心的圆环状的罩壳。

从高温流体流的上游侧看到的围带142如图4所示，在动叶片41附近，从动叶片41的腹侧向背侧（图5的左侧到右侧）向径向外侧（图5的上侧）倾斜。

另一方面，在围带142的远离动叶片41的端部，为了与相邻的围带142一起形成光滑的内周面，向和动叶片41附近相反的方向倾斜。

通过如上构成围带142，围带142的动叶片41的背侧附近（图5的右侧）的内周面和腹侧附近（图5的左侧）的内周面相比，配置在径向外侧。

从径向外侧看到的围带142如图5所示，是如下形状：作为在动叶片41附近最沿着旋转轴线C的方向（图5的上下方向）、换言之沿着主流流动的方向的尺寸的宽度最大，随着从动叶片41沿着圆周方向（图5的左右方向）离开，宽度变小。

进一步，围带142与在宽度变小的部分相邻的其他围带142抵接。

连接肋145是设置在围带142的围带142彼此接触的端部上的板状部件，从围带142的外周面向径向外侧延伸的同时，沿着旋转轴线C延伸。

通过这一构成，相邻的连接肋145彼此面接触。

接着说明上述构成的涡轮机101中的高温流体的流动。

首先说明涡轮机动叶片104的动叶片41的背侧的高温流体的流动，之后说明动叶片41的腹侧的高温流体的流动。

图7是说明图5的涡轮机动叶片的背侧的高温流体的流动的A－A截面视图。

在涡轮机动叶片104的动叶片41的背侧附近，如图7所示，高温流体流动。即，围带142的动叶片41的背侧附近部分和腹侧附近部分相比，配置在径向外侧，换言之离开高温流体流而配置，因此从分割环31的区域流入到涡轮机动叶片104的区域的高温流体不与围带142冲撞，顺利地向下游流动。

图8是说明图5的涡轮机动叶片的腹侧的高温流体的流动的B－B截面视图。

在涡轮机动叶片104的动叶片41的腹侧附近，如图8所示，高温流体流动。即，围带142的动叶片41的腹侧附近部分和背侧附近部分相比配置在径向内侧，换言之靠近高温流体流而配置，因此从分割环31的区域流入到涡轮机动叶片104的区域的高温流体在腔室部32内不形成较强的循环流（参照图9），顺利向下游流动。

图9是说明在涡轮机动叶片的腹侧形成了较强的循环流时的高温流体的流动的示意图。

围带142的动叶片41的腹侧附近部分和背侧附近部分一样，配置在径向外侧，离开高温流体流配置时，如图9所示，在腔室部32的内部、换言之在分割环31和涡轮机动叶片104之间形成较强的循环流S。通过该循环流S，高温流体流弯曲，涡轮机动叶片104的性能下降。

比较动叶片41的背侧附近和腹侧附近，则背侧附近的高温流体的流速快。因此，围带142的动叶片41的背侧附近即使配置在径向外侧，也不会象腹侧附近一样形成较强的循环流，而顺利地向下游流动。

另一方面，围带142的动叶片41的腹侧附近即使配置在径向内侧，也不会象背侧附近一样使高温流体流与围带142冲撞，而顺利地向下游流动。

根据上述构成，通过将围带142的动叶片41的背侧部分和腹侧部分相比配置在径向外侧，避免了在外壳3内流动的高温流体和围带142的动叶片41的背侧部分的冲撞，可提高涡轮机动叶片104的性能、涡轮机101的性能。

具体而言，在动叶片41的背侧流动的高温流体和在动叶片41的腹侧流动的高温流体相比，易于流入到腔室部32和围带142的间隙，易于与围带142冲撞。因此如上所述，通过将围带142的动叶片的背侧部分配置在远离高温流体的径向外侧，可避免背侧部分的围带142和高温流体流的冲撞。

（第3实施方式）

接着参照图10及图11说明本发明的第3实施方式。

本实施方式的涡轮机的基本构成和第1实施方式相同，但第1实施方式相比，涡轮机动叶片的围带形状不同。因此，在本实施方式中，使用图10及图11仅说明涡轮机动叶片的周边，省略其他构成要素等的说明。

图10是说明本实施方式的涡轮机的涡轮机动叶片的形状的示意图。图11是说明图10的围带的形状的从径向外侧看到的图。

此外，对和第1实施方式相同的构成要素附加同样的标记并省略其说明。

本实施方式的涡轮机201的涡轮机动叶片204中，如图10及图11所示设有：作为沿着径向延伸的叶片部分的动叶片41；围带242，配置在动叶片41的叶片端；配置在围带242的外周面上的密封片43及连接肋145。

围带242与设置在其他多个涡轮机动叶片204上的围带一起构成以旋转轴线C为中心的圆环状的罩壳。

动叶片41的背侧的面（图10中右侧的面）和围带242的内周面通过背侧圆角243顺利连接。另一方面，动叶片41的腹侧的面（图10中左侧的面）和围带242的内周面通过腹侧圆角244顺利连接。

背侧圆角243的曲率半径小于腹侧圆角244。因此，在动叶片41附近，动叶片41的背侧附近的围带242的内周面和腹侧附近的围带242的内周面相比，配置在径向外侧（图10的上侧）。

换言之，腹侧圆角244的曲率半径大于背侧圆角243。因此，在动叶片41附近，动叶片41的腹侧附近的围带242的内周面和背侧附近的围带242的内周面相比，配置在径向内侧（图10的下侧）。

从径向外侧看到的围带242如图11所示，是如下形状：作为在动叶片41附近最沿着旋转轴线C的方向（图11的上下方向）、换言之沿着主流的流动的方向的尺寸的宽度最大，随着从动叶片41沿着圆周方向（图11的左右方向）离开，宽度变小。

进一步，围带242与在宽度变小的部分相邻的其他围带242抵接。与其他围带242抵接的围带242的端部如图11所示，配置在靠近动叶片41的背侧的面、远离腹侧的面的位置。

上述构成的涡轮机201的高温流体的流动和第2实施方式一样，因此省略其说明。

根据上述构成，通过使背侧圆角243的曲率半径小于腹侧圆角244的曲率半径，在动叶片41附近，围带242的内周面的动叶片41的背侧部分和腹侧部分相比配置在径向外侧。因此，可避免在外壳3内流动的高温流体和围带242的动叶片41的背侧部分的冲撞。

此外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，说明了将本发明适用于燃气轮机的涡轮机动叶片的情况，但本发明也可不限于燃气轮机的涡轮机动叶片，可适用于蒸汽轮机等各种涡轮机的涡轮机动叶片。

附图标记

1、101、201 涡轮机

2 主流流路

4、104、204 涡轮机动叶片

5 涡轮机静叶片

32 腔室部

41 动叶片

42、142、242 围带

θa 平均倾角

θb 倾角

C 旋转轴线

Claims (3)

1.一种涡轮机，其特征在于，设有：

动叶片，在朝向下游直径变大的大致圆筒状外壳的主流流路内绕旋转轴线旋转；

静叶片，相对该动叶片在上述旋转轴线方向上隔开间隔配置在上述外壳上；

围带，配置在上述动叶片的径向外侧的端部，构成圆环状的罩壳的一部分，并且随着远离上述动叶片，沿着上述旋转轴线的方向的长度变短；

腔室部，凹状形成于上述外壳上的与上述动叶片相对的位置，将上述围带收容于内部；

分割环，是构成上述外壳的一部分的部件，配置在上述静叶片和上述动叶片之间并形成为以上述旋转轴线为中心的大致圆环形，

在通过上述旋转轴线的截面图中，上述围带的内周面的相对上述旋转轴线的倾角θb大于平均倾角θa，上述平均倾角θa是连接第一点和第二点的倾斜线与上述旋转轴线之间的角度，上述第一点是上述静叶片的下游侧边缘沿径向外侧延伸到上述外壳内周面的点，上述第二点是上述分割环的下游侧端部沿径向内侧延伸到上述外壳内周面的点，

上述围带的上游侧端部和上述倾斜线相比配置在径向外侧。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，上述围带的内周面的倾角θb比上述外壳的内周面的平均倾角θa大5°以上。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，

作为从上述围带的上述主流的上游侧端部开始到上述腔室部的上游侧端部为止的沿着上述旋转轴线的方向的距离的间隔dx1，与作为上述动叶片的径向外侧端部的沿着上述旋转轴线的方向的长度的弦长dx2，满足dx1<0.5×dx2的关系式。