DE102019220028A1

DE102019220028A1 - Axialturbine

Info

Publication number: DE102019220028A1
Application number: DE102019220028.1A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Senoo; Kazuhiro Momma
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-09-03
Also published as: US20200277870A1; KR102318119B1; CN111622811B; JP7130575B2; JP2020139464A; KR20200105387A; CN111622811A

Abstract

Lieferung einer Axialturbine, die den Interferenzverlust, den sekundären Strömungsverlust und den Mischungsverlust reduzieren kann.
Eine Axialturbine umfasst Leitschaufeln an der Innenumfangsseite eines Membranaußenrings, einen Membraninnenring auf der Innenumfangsseite der Leitschaufeln, bewegliche Schaufeln auf der Außenumfangsseite eines Rotors, ein Abdeckblech auf der Außenumfangsseite der bewegliche Schaufeln, einen Hauptströmungspfad, der durch einen Strömungspfad gebildet wird, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Membranaußenrings und einer Außenumfangsfläche des Membraninnenrings gebildet wird und einen Strömungspfad, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Abdeckblechs und einer Außenumfangsfläche des Rotors gebildet wird und einer Kavität, die zwischen dem Membraninnenring und dem Rotor gebildet wird. Die Außenumfangsfläche des Rotors hat vorstehende Abschnitte und vertiefte Abschnitte. Jeder vertiefte Abschnitt erstreckt sich entlang einer Relativströmungsrichtung eines Arbeitsmediums, das durch die Leitschaufeln im Hauptströmungspfad geströmt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Axialturbine, die für eine Dampfturbine, Gasturbine oder dergleichen in Kraftwerken verwendet wird.
Beschreibung zum Stand der Technik
Eine Axialturbine umfasst beispielsweise einen ringförmigen Membranaußenring, der auf einer Innenumfangsseite eines Gehäuses vorgesehen ist, eine Vielzahl von Leitschaufeln, die auf einer Innenumfangsseite des Membranaußenrings vorgesehen und in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, einen Membraninnenring, der auf einer Innenumfangsseite der Vielzahl von Leitschaufeln vorgesehen ist, einen Rotor, eine Vielzahl von beweglichen Schaufeln, die auf einer Außenumfangsseite des Rotors vorgesehen und auf einer stromaufwärts gelegenen Seite der Vielzahl von Leitschaufeln in Umfangsrichtung angeordnet sind und ein Abdeckblech, das auf einer Außenumfangsseite der Vielzahl der beweglichen Schaufeln vorgesehen ist.
Ein Hauptströmungspfad der Axialturbine besteht aus einem Strömungspfad, der zwischen einer inneren Umfangsfläche des Membranaußenrings und einer äußeren Umfangsfläche des Membraninnenrings gebildet wird und einem Strömungspfad, der zwischen einer inneren Umfangsfläche des Abdeckblechs und einer äußeren Umfangsfläche des Rotors gebildet wird. Im Hauptströmungspfad sind die Vielzahl von Leitschaufeln, d.h. eine Leitschaufelreihe, und die Vielzahl von beweglichen Schaufeln, d.h. eine bewegliche Schaufelreihe, auf der nachgeordnet gelegenen Seite der Vielzahl von Leitschaufeln angeordnet. Eine Kombination aus diesen Leitschaufeln und beweglichen Schaufeln bildet einen Abschnitt. Typischerweise sind eine Vielzahl von Abschnitten in axialer Richtung vorgesehen. Sie sind so konfiguriert, dass das durch den Hauptströmungspfad strömende Arbeitsmedium beschleunigt und durch die Leitschaufeln zum Drehen gebracht wird und danach eine Rotationskraft auf die beweglichen Schaufeln ausübt.
Zwischen dem Membraninnenring und dem Rotor entsteht eine erste Kavität. Ein Teil des Arbeitsmediums strömt in die erste Kavität von einer stromaufwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad und strömt aus der ersten Kavität zur stromabwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad. Da der Teil des Arbeitsmediums durch die Leitschaufeln weder beschleunigt noch zum Drehen gebracht wird, entsteht ein Verlust. Um den Verlust zu reduzieren, wird die erste Kavität mit einer Labyrinthdichtung versehen.
Zwischen dem Abdeckblech und dem Gehäuse oder Membranaußenring entsteht eine zweite Kavität. Ein Teil des Arbeitsmediums strömt in die zweite Kavität von einer stromaufwärts Seite der beweglichen Schaufeln im Hauptströmungspfad und strömt aus der zweiten Kavität zu einer stromabwärts Seite der beweglichen Schaufeln im Hauptströmungspfad. Da der Teil des Arbeitsmediums keine Rotationskraft auf die beweglichen Schaufeln anwendet, entsteht ein Verlust. Um den Verlust zu reduzieren, wird die zweite Kavität mit einer Labyrinthdichtung versehen.
JP-2008-248701-A schlägt beispielsweise eine Struktur der Außenumfangsfläche des Rotors zur Reduzierung des Druckverlustes einer Strömung vor, die von der ersten Kavität zu einem Strömungspfad zwischen den beweglichen Schaufeln strömt. Insbesondere weist die Außenumfangsfläche des Rotors eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten auf, die abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder der Vielzahl der vorstehenden Abschnitte wird in einem Bereich gebildet, der die stromaufwärts Kantenposition der beweglichen Schaufel in der Umfangsrichtung und auf der stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenposition der beweglichen Schaufel in Axialrichtung umfasst. Jeder der Vielzahl der vertieften Abschnitte wird zwischen den stromaufwärts Kanten eines Paares von beweglichen Schaufeln positioniert, die in Umfangsrichtung aneinander grenzen und auf der stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen der beweglichen Schaufeln in Axialrichtung gebildet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Derweil hat beispielsweise, während eine Absolutströmung des Arbeitsmediums, die durch die Leitschaufeln im Hauptströmungspfad geströmt ist, insbesondere eine Strömung relativ zur Leitschaufelseite, eine große Umfangsgeschwindigkeitskomponente, eine Absolutströmung des Arbeitsmediums, die aus der ersten Kavität zum Hauptströmungspfad strömt, eine kleine Umfangsgeschwindigkeitskomponente hat. Mit anderen Worten, während eine Relativströmung des Arbeitsmediums, die durch die Leitschaufeln im Hauptströmungspfad geströmt ist, insbesondere eine Strömung relativ zur Rotorseite, eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente in der Drehrichtung des Rotors, hat eine Relativströmung des Arbeitsmediums, die aus der ersten Kavität zum Hauptströmungspfad strömt, eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente gegenüber der Drehrichtung des Rotors. Dementsprechend tritt ein Mischungsverlust auf, wenn die Strömung aus den Leitschaufeln und die Strömung aus der ersten Kavität zusammengeführt werden. Die vertieften Abschnitte auf der Außenumfangsfläche des Rotors in der Erfindung JP-2008-248701-A erstrecken sich beispielsweise in Axialrichtung und die Reduzierung des oben genannten Mischungsverlustes wird dabei nicht berücksichtigt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Axialturbine zu liefern, die Interferenzverlust, sekundären Strömungsverlust und Mischungsverlust reduzieren kann.
Um ein oben erklärtes Ziel zu erreichen, liefert ein repräsentativer Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Axialturbine mit einem Membranaußenring, der auf einer Innenumfangsseite eines Gehäuses vorgesehen ist, eine Vielzahl von Leitschaufeln, die auf einer Innenumfangsseite des Membranaußenrings vorgesehen und in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, einen Membraninnenring, der auf einer Innenumfangsseite der Vielzahl von Leitschaufeln vorgesehen ist, einen Rotor, eine Vielzahl von beweglichen Schaufeln, die auf einer Außenumfangsseite des Rotors vorgesehen und in der Umfangsrichtung auf einer stromabwärts Seite der Vielzahl von Leitschaufeln angeordnet sind, ein Abdeckblech, das auf einer Außenumfangsseite der Vielzahl beweglicher Schaufeln vorgesehen ist, einen Hauptströmungspfad, über den ein Arbeitsmedium verteilt wird, wobei der Hauptströmungspfad aus einem Strömungspfad besteht, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Membranaußenrings und einer Außenumfangsfläche des Membraninnenrings und einem Strömungspfad, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Abdeckblechs und einer Außenumfangsfläche des Rotors gebildet wird und eine Kavität, in die der Teil des Arbeitsmediums von einer stromaufwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad strömt und aus der der Teil des Arbeitsmediums zu einer stromabwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad strömt, wobei die Kavität zwischen dem Membraninnenring und dem Rotor gebildet wird. Die Außenumfangsfläche des Rotors weist eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten auf, die jeweils abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder der Vielzahl vorstehender Abschnitte wird in einem Bereich gebildet, der eine stromaufwärts Kantenposition der beweglichen Schaufel in Umfangsrichtung und eine stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche des Rotors in einer Axialrichtung umfasst und eine Kavität, in die der Teil des Arbeitsmediums von einer stromaufwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad strömt und aus der der Teil des Arbeitsmediums zu einer stromabwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad strömt, wobei die Kavität zwischen dem Membraninnenring und dem Rotor gebildet wird. Die Außenumfangsfläche des Rotors weist eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten auf, die jeweils abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder der Vielzahl vorstehender Abschnitte wird in einem Bereich gebildet, der eine stromaufwärts Kantenposition der beweglichen Schaufel in der Umfangsrichtung und eine stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche des Rotors in einer Axialrichtung umfasst. Jeder der Vielzahl vertiefter Abschnitte befindet sich zwischen stromaufwärts Kanten von beweglichen Schaufeln, die in der Umfangsrichtung aneinandergrenzen und wird in einem Bereich gebildet, der die stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche des Rotors in der Axialrichtung umfasst und sich entlang einer Relativströmungsrichtung, bezogen auf den Rotor, des Arbeitsmediums, das die Leitschaufeln im Hauptströmungspfad passiert hat, erstreckt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Interferenzverlust, sekundären Strömungsverlust und Mischungsverlust zu reduzieren.
Figurenliste

1 ist eine axiale Querschnittsansicht, die schematisch eine Teilstruktur einer Dampfturbine in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine umlaufende Querschnittsansicht, die entlang des Querschnittes II-II in 1 aufgenommen wurde und eine Strömung in einem Hauptströmungspfad darstellt;
3A stellt eine Figur dar, die einen Unterschied zwischen einer Strömung auf der stromabwärts Seite der Leitschaufeln in einem Hauptströmungspfad und einer Strömung auf der Auslassseite einer ersten Kavität darstellt, und 3B ist eine Zeichnung, die die Struktur einer Außenumfangsfläche eines Rotors in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist eine Figur aus Richtung des Pfeils IV in 3B gesehen;
5A stellt eine Figur dar, die einen Unterschied zwischen einer Strömung auf der stromabwärts Seite der beweglichen Schaufeln in einem Hauptströmungspfad und einer Strömung auf der Auslassseite einer zweiten Kavität darstellt, und 5B ist eine Zeichnung, die die Struktur einer Innenumfangsfläche eines Membranaußenrings in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
6 ist eine Figur aus Richtung des Pfeils VI in 5B gesehen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Fällen, in denen die vorliegende Erfindung auf eine Dampfturbine angewendet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 ist eine axiale Querschnittsansicht, die schematisch eine Teilstruktur einer Dampfturbine in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist eine umlaufende Querschnittsansicht, die entlang des Querschnitts II-II in 1 dargestellt ist und eine Strömung in einem Hauptströmungspfad darstellt.
Die Dampfturbine in der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ringförmigen Membranaußenring 2 auf der Innenumfangsseite eines Gehäuses 1, eine Vielzahl von Leitschaufeln 3 auf der Innenumfangsseite des Membranaußenrings 2 und einen ringförmigerigen Membranring 4 auf der Innenumfangsseite der Leitschaufeln 3. Die Vielzahl der Leitschaufeln 3 ist zwischen dem Membranaußenring 2 und dem Membraninnenring 4 in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet.
Darüber hinaus umfasst die Dampfturbine einen Rotor 5, eine Vielzahl von beweglichen Schaufeln 6, die auf der Außenumfangsseite des Rotors 5 vorgesehen sind und ein ringförmiges Abdeckblech 7, das auf der Außenumfangsseite der beweglichen Schaufeln 6 vorgesehen ist. Die Vielzahl der beweglichen Schaufeln 6 sind zwischen dem Rotor 5 und dem Abdeckblech 7 in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet.
Ein Hauptströmungspfad 8 der Dampfturbine wird durch einen Strömungspfad zwischen einer inneren Umfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2 und einer äußeren Umfangsfläche 10 des Membraninnenrings 4 und ein Strömungspfad wird zwischen einer inneren Umfangsfläche 11 des Abdeckblechs 7 und einer äußeren Umfangsfläche 12 des Rotors 5 gebildet. Das heißt, der Membranaußenring 2 hat die Innenumfangsfläche 9, die die Vielzahl der Leitschaufeln 3 auf ihrer Außenumfangsseite miteinander verbindet und eine Wandfläche des Hauptströmungspfads 8 bildet. Der Membraninnenring 4 hat die Außenumfangsfläche 10, die die Vielzahl der Leitschaufeln 3 auf ihrer Innenumfangsseite miteinander verbindet und eine Wandfläche des Hauptströmungspfads 8 bildet. Das Abdeckblech 7 hat die Innenumfangsfläche 11, die die Vielzahl der beweglichen Schaufeln 6 auf ihrer Außenumfangsseite miteinander verbindet und eine Wandfläche des Hauptströmungspfads 8 bildet. Der Rotor 5 hat die Außenumfangsfläche 12, die die Vielzahl der beweglichen Schaufeln 6 auf ihrer Innenumfangsseite miteinander verbindet und eine Wandfläche des Hauptströmungspfads 8 bildet.
Im Hauptströmungspfad 8 sind die Vielzahl der Leitschaufeln 3, d.h. eine Leitschaufelreihe und die Vielzahl der beweglichen Schaufeln 6, d.h. eine bewegliche Schaufelreihe, auf der stromabwärts Seite der Vielzahl der Leitschaufeln 3 oder auf der rechten Seite in 1 angeordnet. Eine Kombination aus diesen Leitschaufeln 3 und den beweglichen Schaufeln 6 bildet einen Abschnitt. Es ist zu beachten, dass zwar nur bewegliche Schaufeln 6 des ersten Abschnitts und Leitschaufeln 3 und bewegliche Schaufeln 6 des zweiten Abschnitts in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt sind, die Anzahl der in Axialrichtung vorgesehenen Abschnitte jedoch typischerweise drei oder größer ist, um die Eigenenergie des Dampfes oder des Arbeitsmittels effizient zu gewinnen.
Dampf strömt im Hauptströmungspfad 8, wie durch dicke Pfeile in 1 dargestellt. Dann wird die Eigenenergie, d.h. Druckenergie und dergleichen, des Dampfes an den Leitschaufeln 3 in kinetische Energie, d.h. Geschwindigkeitsenergie umgewandelt und die kinetische Energie des Dampfes wird an den beweglichen Schaufeln 6 in Rotationsenergie des Rotors 5 umgewandelt. Darüber hinaus ist er so konfiguriert, dass an einem Endabschnitt des Rotors 5 ein nicht abgebildeter Generator angeschlossen ist, der die Rotationsenergie des Rotors 5 in elektrische Energie umwandelt.
Eine Dampfströmung, oder Hauptströmung, im Hauptströmungspfad 8 wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Dampf strömt von der stromaufwärts Kantenseite der Leitschaufeln 3 oder von der Oberseite in 2, mit einem Absolutgeschwindigkeitsvektor C1, insbesondere einer Absolutströmung mit fast keinen Umfangsgeschwindigkeitskomponenten ein. Dann wird beim Passieren zwischen den Leitschaufeln 3 der Dampf beschleunigt und zu einem Absolutgeschwindigkeitsvektor C2, insbesondere einer Absolutströmung mit einer großen Umfangsgeschwindigkeitskomponente, gedreht und von der stromabwärts Kantenseite der Leitschaufeln 3 oder von der Unterseite in 2 ausgeströmt. Die meisten Teile des aus den Leitschaufeln 3 ausgetretenen Dampfes prallen auf die beweglichen Schaufeln 6, um den Rotor 5 mit einer Geschwindigkeit U zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt, wenn er durch die beweglichen Schaufeln 6 strömt, wird der Dampf abgebremst und zum Drehen gebracht und ein Relativgeschwindigkeitsvektor W2 dreht einen Relativgeschwindigkeitsvektor W3. Dementsprechend weist der aus den beweglichen Schaufeln 6 ausströmende Dampf einen Absolutgeschwindigkeitsvektor C3 auf, nämlich eine Absolutströmung mit nahezu keinen Umfangsgeschwindigkeitskomponenten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird zwischen dem Membraninnenring 4 und dem Rotor 5 eine Kavität 13A oder eine erste Kavität gebildet. Ein Teil des Dampfes strömt in die Kavität 13A von der stromaufwärts Seite der Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8, und strömt aus der Kavität 13A zur stromabwärts Seite der Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8. Da der Teil des Dampfes durch die Leitschaufeln 3 weder beschleunigt noch zum Drehen gebracht wird, entsteht ein Verlust. Um den Verlust zu reduzieren, ist die Kavität 13A mit einer Labyrinthdichtung 14A ausgestattet. Die Labyrinthdichtung 14A besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von auf der Seite des Membraninnenrings 4 vorgesehenen Rippen und einer Vielzahl von auf der Seite des Rotors 5 gebildeten Vorsprüngen.
Zwischen dem Abdeckblech 7 und dem Gehäuse 1 wird eine Kavität 13B oder eine zweite Kavität gebildet. Ein Teil des Dampfes strömt in die Kavität 13B von der stromaufwärts Seite der beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8 und strömt aus der Kavität 13B zur stromabwärts Seite der beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8. Da der Teil des Dampfes keine Rotationskraft auf die beweglichen Schaufeln 6 ausübt, entsteht ein Verlust. Um den Verlust zu reduzieren, ist die Kavität 13B mit einer Labyrinthdichtung 14B ausgestattet. Die Labyrinthdichtung 14B besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von Rippen, die auf der Seite des Gehäuses 1 vorgesehen sind und einer Vielzahl von Vorsprüngen, die auf der Seite des Abdeckblechs 7 gebildet werden.
Derweil gibt es typischerweise eine Umfangsdruckverteilung, die auf der Einlassseite der beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8 erzeugt wird. Konkret erklärt, wird der statische Druck in einem Bereich in der Umfangsrichtung nahe der stromaufwärts Kante jeder beweglichen Schaufel 6 relativ höher. Dementsprechend wird im Bereich eine Strömung erzeugt, die aus dem Hauptströmungspfad 8 in Richtung der Kavität 13A austritt. Andererseits wird der statische Druck in einem Zwischenbereich zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten stromaufwärts Kanten der beweglichen Schaufeln 6 relativ gering. Dementsprechend wird in dem Bereich eine Strömung zum Ausströmen aus der Kavität 13A in Richtung Hauptströmungspfad 8 erzeugt. Dann nimmt der Interferenzverlust aufgrund der Differenz zwischen den Strömungen in der Umfangsrichtung zu. Darüber hinaus steigt durch den Einfluss der Differenz zwischen den oben genannten Strömungen der sekundäre Strömungsverlust an den beweglichen Schaufeln 6.
Darüber hinaus sind typischerweise eine Dampfströmung, die durch die Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 strömt und eine Dampfströmung, die aus der Kavität 13A in den Hauptströmungspfad 8 strömt, unterschiedlich. Konkret ist Dampf auf der stromaufwärts Seite der Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 Absolutströmung mit fast keinen Umfangsgeschwindigkeitskomponenten, wie in 2 dargestellt, und Dampf, der aus dem Hauptströmungspfad 8 in die Kavität 13A strömt, ist ebenfalls Absolutströmung mit fast keinen Umfangsgeschwindigkeitskomponenten. Da der Dampf jedoch durch die Drehung des Rotors 5 beim Strömen durch die Kavität 13A beeinflusst wird, weist der aus der Kavität 13A austretende Dampf zum Hauptströmungspfad 8 einen Absolutgeschwindigkeitsvektor C4 auf, insbesondere eine Absolutströmung mit einer kleinen Umfangsgeschwindigkeitskomponente, wie in 3A unten dargestellt. Mit anderen Worten, der aus der Kavität 13A ausströmende Dampf zum Hauptströmungspfad 8 hat einen Relativgeschwindigkeitsvektor W4, und zwar eine Relativströmung mit einer Umfangsgeschwindigkeitskomponente gegenüber der Drehrichtung des Rotors 5.
Andererseits hat der Dampf, der durch die Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 geleitet wurde, einen Absolutgeschwindigkeitsvektor C2, insbesondere eine Absolutströmung mit einer großen Umfangsgeschwindigkeitskomponente, wie in 2 und 3A dargestellt. Mit anderen Worten, der Dampf, der durch die Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 strömt, hat einen Relativgeschwindigkeitsvektor W2, genauer gesagt, eine Relativströmung mit einer Umfangsgeschwindigkeitskomponente in der Drehrichtung des Rotors 5. Dementsprechend tritt ein Mischungsverlust auf, wenn die Strömungen aus den Leitschaufeln 3 und der Kavität 13A zusammengeführt werden.
In Anbetracht dessen weist die Außenumfangsfläche 12 des Rotors 5 in der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur auf, um den oben genannten Interferenzverlust, den sekundären Strömungsverlust und den Mischungsverlust zu reduzieren. Details hierzu werden unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 4 erklärt. 3A ist eine Figur, die einen Unterschied zwischen einer Strömung auf der stromabwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad und einer Strömung auf der Auslassseite der ersten Kavität in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 3B ist eine Zeichnung, die die Struktur der Außenumfangsfläche des Rotors in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 4 ist eine Figur aus Richtung des Pfeils IV in 3B gesehen. Es ist zu beachten, dass gestrichelte Linien in 3B Konturlinien von vorstehenden und vertieften Abschnitten darstellen.
Die Außenumfangsfläche 12 des Rotors 5 in der vorliegenden Ausführungsform ist eine etwa zylindrische Oberfläche und weist eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 15 auf, die radial nach außen von der zylindrischen Oberfläche vorstehen und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten 16, die radial nach innen von der zylindrischen Oberfläche vertieft sind. Die vorstehenden Abschnitte 15 und die vertieften Abschnitte 16 sind jeweils abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet.
Jeder vorstehende Abschnitt 15 wird in einem Bereich mit einer stromaufwärts Kantenposition P1 der beweglichen Schaufel 6 in Umfangsrichtung gebildet. Konkret erklärt, hat die Fläche eine Breite, die der größten Breite D1 einer beweglichen Schaufel 6 entspricht und die Mittelposition der Fläche stimmt mit der stromaufwärts Kantenposition P1 der beweglichen Schaufel 6 überein. Darüber hinaus wird jeder vorstehende Abschnitt 15 in einem Bereich einschließlich der stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche 12 des Rotors 5 und nur der stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenposition P1 der beweglichen Schaufel 6 in Axialrichtung gebildet. Darüber hinaus erstreckt sich jeder vorstehende Abschnitt 15 entlang der Axialrichtung.
Jeder vertiefte Abschnitt 16 ist zwischen den stromaufwärts Kanten eines Paares von beweglichen Schaufeln 6 angeordnet, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen. Insbesondere wird jeder vertiefte Abschnitt 16 in einem Bereich gebildet, der eine Breite aufweist, die gleich einer Differenz zwischen der Neigungslänge L1 zwischen den Schaufeln und der größten Breite D1 einer beweglichen Schaufel 6 ist und die Mittelposition des Bereichs in einer Zwischenposition zwischen den stromaufwärts Kanten des Paares der benachbarten beweglichen Schaufeln 6 angeordnet ist. Darüber hinaus wird jeder vertiefte Abschnitt 16 in einem Bereich gebildet, der die stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche 12 des Rotors 5 in Axialrichtung und nicht nur die stromaufwärts Seite, sondern auch die stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P1 der beweglichen Schaufeln 6, und nicht die stromabwärts Seite der Positionen P3, wo die beweglichen Schaufeln 6 die größte Breite D1 haben, umfasst.
Durch den vorstehenden Abschnitt 15 auf der Außenumfangsfläche 12 des oben genannten Rotors 5 nimmt die Breite des Hauptströmungspfads 8 im Bereich des vorstehenden Abschnitts 15 in Umfangsrichtung ab. Dadurch steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes im Bereich der Umfangsrichtung an und der statische Druck sinkt. Darüber hinaus nimmt durch den vertieften Abschnitt 16 auf der Außenumfangsfläche 12 des oben genannten Rotors 5 die Breite des Hauptströmungspfads 8 im Bereich des vertieften Abschnitts 16 in Umfangsrichtung zu. Dadurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes im Bereich der Umfangsrichtung und der statische Druck steigt. Dementsprechend ist es möglich, Druckdifferenzen in der Umfangsrichtung zu reduzieren, um Unterschiede zwischen Strömungen in Umfangsrichtung zu reduzieren. Dadurch können Interferenzverlust und sekundärer Strömungsverlust reduziert werden.
Darüber hinaus erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform jeder vertiefte Abschnitt 16 entlang einer Relativströmungsrichtung des durch die Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 geleiteten Dampfes, d.h. der Richtung des Relativgeschwindigkeitsvektors W2. Konkret heißt das, dass jeder Querschnitt eines vertieften Abschnitts 16 in der Umfangsrichtung beispielsweise eine etwa dreieckige Form hat und eine gerade Linie, die die Böden einzelner Querschnitte verbindet, mit der Relativströmungsrichtung des Dampfes übereinstimmt. Darüber hinaus ist jeder vertiefte Abschnitt 16 so ausgebildet, dass er entlang der Relativströmungsrichtung des Dampfes allmählich flacher wird. Dann strömt der Dampf aus der Kavität 13A entlang der vertieften Abschnitte 16 auf der Außenumfangsfläche 12 des Rotors 5, der dadurch in Drehung versetzt wird. Da insbesondere jeder vertiefte Abschnitt 16 in einem Bereich gebildet wird, der in Axialrichtung nicht nur die stromaufwärts Seite, sondern auch die stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P1 der beweglichen Schaufeln 6 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst, kann ein ausreichender Strömungsdreheffekt erreicht werden. Dadurch ist es möglich, den Dampf aus der Kavität 13A in Richtung Relativgeschwindigkeitsvektor W2 drehen zu lassen, um zu versuchen, den Mischungsverlust zu reduzieren.
Es ist zu beachten, dass zwar in dem in der ersten Ausführungsform erläuterten Beispiel jeder vorstehende Abschnitt 15 in dem Bereich mit der Breite gleich der größten Breite D1 der beweglichen Schaufel 6 in der Umfangsrichtung gebildet wird, dies aber nicht das einzige Beispiel ist, und beispielsweise jeder vorstehende Abschnitt 15 in einem Bereich mit einer Breite gleich 90 % bis 110 % der größten Breite D1 der beweglichen Schaufel 6 in Umfangsrichtung gebildet werden kann. Obwohl in dem in der ersten Ausführungsform erläuterten Beispiel die Mittenposition jedes vorstehenden Abschnitts 15 in der Umfangsrichtung mit der stromaufwärts Kantenposition P1 der beweglichen Schaufel 6 übereinstimmt, ist dies nicht das einzige Beispiel und die Mittelposition jedes vorstehenden Abschnitts 15 darf nicht mit der stromaufwärts Kantenposition P1 der beweglichen Schaufel 6 übereinstimmen, solange jeder vorstehende Abschnitt 15 in einem Bereich einschließlich der stromaufwärts Kantenposition P1 der beweglichen Schaufelrichtung 6 in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Obwohl sich in dem in der ersten Ausführungsform erläuterten Beispiel jeder vorstehende Abschnitt 15 in Axialrichtung erstreckt, ist dies nicht das einzige Beispiel und ähnlich wie in jedem anderen Abschnitt 16 kann sich jeder vorstehende Abschnitt 15 entlang der Strömungsrichtung, bezogen auf den Rotor 5, des durch die Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 geströmten Dampfes erstrecken, d.h. in Richtung des Relativgeschwindigkeitsvektors W2.
Obwohl in dem in der ersten Ausführungsform erläuterten Beispiel die vertieften Abschnitte 16 so gebildet werden, dass sie mit den vorstehenden Abschnitten 15 in der Umfangsrichtung kontinuierlich sind, ist dies nicht das einzige Beispiel und die vertieften Abschnitte 16 können so gebildet werden, dass sie nicht mit den vorstehenden Abschnitten 15 in der Umfangsrichtung kontinuierlich sind. Obwohl in dem in der ersten Ausführungsform erläuterten Beispiel jeder vertiefte Abschnitt 16 im Bereich gebildet wird, der in Axialrichtung nicht nur die stromaufwärts Seite, sondern auch die stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P1 der beweglichen Schaufeln 6 umfasst, ist dies nicht das einzige Beispiel. Das heißt, obwohl es nicht möglich ist, eine ausreichende Strömung zu erreichen, kann jeder vertiefte Abschnitt 16 in einem Bereich gebildet werden, der in Axialrichtung nur die stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P1 der beweglichen Schaufeln 6 umfasst.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Es ist zu beachten, dass Abschnitte in der vorliegenden Ausführungsform, die denen in der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Zeichen versehen sind und dass Erklärungen dazu gegebenenfalls weggelassen werden.
Typischerweise wird eine umlaufende Druckverteilung auf der Einlassseite der Leitschaufeln 3 im Hauptströmungspfad 8 erzeugt. Konkret erklärt, wird der statische Druck in einem Bereich in der Umfangsrichtung nahe der stromaufwärts Kante jeder Leitschaufel 3 relativ höher. Dementsprechend wird in dem Bereich eine Strömung erzeugt, die aus dem Hauptströmungspfad 8 in Richtung Kavität 13B austritt. Andererseits wird der statische Druck in einem Zwischenbereich zwischen den stromaufwärts Kanten der Leitschaufeln 3, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen, relativ gering. Dementsprechend wird in dem Bereich eine Strömung zum Ausströmen aus der Kavität 13B in Richtung Hauptströmungspfad 8 erzeugt. Dann, aufgrund der Differenz zwischen den Strömungen in Umfangsrichtung, steigt der Interferenzverlust. Darüber hinaus steigt durch den Einfluss der Differenz zwischen den oben genannten Strömungen der sekundäre Strömungsverlust bei den Leitschaufeln 3.
Darüber hinaus unterscheiden sich typischerweise eine Dampfströmung, die durch die beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8 geströmt ist, und eine Dampfströmung, die aus der Kavität 13B in den Hauptströmungspfad 8 strömt. Konkret ist Dampf auf der stromaufwärts Seite der beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8 eine Absolutströmung mit einer großen Umfangsgeschwindigkeitskomponente, wie in 2 oben erwähnt, und Dampf, der aus dem Hauptströmungspfad 8 in die Kavität 13B strömt, ist ebenfalls eine Absolutströmung mit einer großen Umfangsgeschwindigkeitskomponente. Dementsprechend weist der aus der Kavität 13B austretende Dampf zum Hauptströmungspfad 8 einen Absolutgeschwindigkeitsvektor C5 auf, und zwar eine Absolutströmung mit einer großen Umfangsgeschwindigkeitskomponente, wie in 5A, und wie nachfolgend dargestellt. Andererseits hat der Dampf, der durch die beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8 geströmt ist, einen Absolutgeschwindigkeitsvektor C3, nämlich eine Absolutströmung mit fast keinen Umfangsgeschwindigkeitskomponenten, wie in 2 oben und 5A unten erwähnt. Dementsprechend tritt ein Mischungsverlust auf, wenn die Strömung aus den beweglichen Schaufeln 6 und die Strömung aus der Kavität 13B zusammenfließen.
In Anbetracht dessen weist die Innenumfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2 in der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur auf, um den oben genannten Interferenzverlust, den sekundären Strömungsverlust und den Mischungsverlust zu reduzieren. Details dazu werden unter Bezugnahme auf 5A, 5B und 6 erläutert.
5A ist eine Figur, die einen Unterschied zwischen einer Strömung auf der stromabwärts Seite der beweglichen Schaufeln im Hauptströmungspfad und einer Strömung auf der Auslassseite der zweiten Kavität in der vorliegenden Ausführung darstellt. 5B ist eine Zeichnung, die die Struktur der Innenumfangsfläche des Membranaußenrings in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 6 ist eine Figur aus Richtung des Pfeils VI in 5B gesehen. Es ist zu beachten, dass gestrichelte Linien in 5B Konturlinien von vorstehenden und vertieften Abschnitten darstellen.
Die Innenumfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2 in der vorliegenden Ausführungsform ist eine etwa zylindrische Oberfläche und weist eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 17 auf, die radial nach innen von der zylindrischen Oberfläche vorstehen, und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten 18, die radial nach außen von der zylindrischen Oberfläche vertieft sind. Die vorstehenden Abschnitte 17 und die vertieften Abschnitte 18 sind jeweils abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet.
Jeder vorstehende Abschnitt 17 wird in einem Bereich mit einer stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Konkret erklärt, hat der Bereich eine Breite, die der größten Breite D2 einer Leitschaufel 3 entspricht und die Mittelposition des Bereichs stimmt mit der stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 überein. Darüber hinaus wird jeder vorstehende Abschnitt 17 in einem Bereich einschließlich der stromaufwärts Kantenposition der Innenumfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2 und nur der stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3, in Axialrichtung gebildet. Darüber hinaus erstreckt sich jeder vorstehende Abschnitt 17 entlang der Axialrichtung.
Jeder vorstehende Abschnitt 17 wird in einem Bereich mit einer stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 in Umfangsrichtung ausgebildet. Konkret erklärt, hat der Bereich eine Breite, die der größten Breite D2 einer Leitschaufel 3 entspricht und die Mittelposition des Bereichs stimmt mit der stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 überein. Darüber hinaus wird jeder vorstehende Abschnitt 17 in einem Bereich einschließlich der stromaufwärts Kantenposition der Innenumfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2 und nur der stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 in Axialrichtung gebildet. Darüber hinaus erstreckt sich jeder vorstehende Abschnitt 17 entlang der Axialrichtung.
Jeder vertiefte Abschnitt 18 befindet sich zwischen den stromaufwärts Kanten eines Paares von Leitschaufeln 3, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen. Insbesondere wird jeder vertiefte Abschnitt 18 in einem Bereich gebildet, der eine Breite aufweist, die gleich einer Differenz zwischen der Neigungslänge L2 zwischen der Schaufel und der größten Breite D2 einer Leitschaufel 3 ist und die Mittelposition des Bereichs an einer Zwischenposition zwischen den stromaufwärts Kanten des Paares benachbarter Leitschaufeln 3 angeordnet ist. Darüber hinaus wird jeder vertiefte Abschnitt 18 in einem Bereich gebildet, der die stromaufwärts Kantenposition der Innenumfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2 in Axialrichtung umfasst, und zwar nicht nur die stromaufwärts Seite, sondern auch die stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P2 der Leitschaufeln 3 und nicht die stromabwärts Seite der Positionen P4, wo die Leitschaufeln 3 die größte Breite D2 aufweisen.
Aufgrund des vorstehenden Abschnitts 17 auf der Innenumfangsfläche 9 des oben genannten Membranaußenrings 2 verringert sich die Breite des Hauptströmungspfads 8 im Bereich des vorstehenden Abschnitts 17 in Umfangsrichtung. Durch den vertieften Abschnitt 18 auf der Innenumfangsfläche 9 des oben genannten Membranaußenrings 2 nimmt die Breite des Hauptströmungspfads 8 im Bereich des vertieften Abschnitts 18 in Umfangsrichtung zu. Dadurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes im Bereich der Umfangsrichtung und der statische Druck steigt. Dementsprechend ist es möglich, Druckdifferenzen in Umfangsrichtung zu reduzieren, um Unterschiede zwischen Strömungen in Umfangsrichtung zu reduzieren. Dadurch können Interferenzverlust und sekundärer Strömungsverlust reduziert werden.
Darüber hinaus erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform jeder vertiefte Abschnitt 18 so, dass er sich allmählich von der Absolutströmungsrichtung des aus der Kavität 13B abgeflossenen Dampfes, d.h. der Richtung des Absolutgeschwindigkeitsvektors C5, in Richtung der Absolutströmungsrichtung des Dampfes, der durch die beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8, d.h. der Richtung des Absolutgeschwindigkeitsvektors C3, erstreckt. Konkret bedeutet dies, dass jeder Querschnitt eines vertieften Abschnittes 18 in Umfangsrichtung beispielsweise eine annähernd dreieckige Form aufweist und eine gekrümmte Linie, die die Böden der einzelnen Querschnitte verbindet, sich von der Richtung des Absolutgeschwindigkeitsvektors C5 in Richtung des Absolutgeschwindigkeitsvektors C3 ändert. Darüber hinaus ist jeder vertiefte Abschnitt 18 so ausgebildet, dass er entlang der zuvor genannten Kurvenlinie allmählich flach wird. Dann strömt der Dampf aus der Kavität 13B entlang der vertieften Abschnitte 18 auf der Innenumfangsfläche 9 des Membranaußenrings 2, der dadurch zum Drehen gebracht wird. Da insbesondere jeder vertiefte Abschnitt 18 in einem Bereich gebildet wird, der in Axialrichtung nicht nur die stromaufwärts Seite, sondern auch die stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P2 der Leitschaufeln 3 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst, kann ein ausreichender Strömungsdreheffekt erreicht werden. Dadurch ist es möglich, den Dampf aus der Kavität 13B in Richtung des Absolutgeschwindigkeitsvektors C3 drehen zu lassen, um zu versuchen, den Mischungsverlust zu reduzieren.
Es ist zu beachten, dass zwar in dem in der zweiten Ausführungsform erläuterten Beispiel jeder vorstehende Abschnitt 17 in dem Bereich mit der Breite gleich der größten Breite D2 der Leitschaufel 3 in der Umfangsrichtung gebildet wird, dies aber nicht das einzige Beispiel ist, und beispielsweise jeder vorstehende Abschnitt 17 in einem Bereich mit einer Breite gleich 90 % bis 110 % der größten Breite D2 der Leitschaufel 3 in Umfangsrichtung gebildet werden kann. Obwohl in dem in der zweiten Ausführungsform erläuterten Beispiel die Mittelposition jedes vorstehenden Abschnitts 17 in Umfangsrichtung mit der stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 übereinstimmt, ist dies nicht das einzige Beispiel und die Mittelposition jedes vorstehenden Abschnitts 17 darf nicht mit der stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 übereinstimmen, solange jeder vorstehende Abschnitt 17 in einem Bereich ausgebildet ist, der in der Umfangsrichtung die stromaufwärts Kantenposition P2 der Leitschaufel 3 umfasst. Obwohl sich in dem in der zweiten Ausführungsform erläuterten Beispiel jeder vorstehende Abschnitt 17 in Axialrichtung erstreckt, ist dies nicht das einzige Beispiel, und jeder vorstehende Abschnitt 17 kann sich entlang der Absolutströmungsrichtung des Dampfes erstrecken, der durch die beweglichen Schaufeln 6 im Hauptströmungspfad 8, d.h. die Richtung des Absolutgeschwindigkeitsvektors C3, geströmt ist.
Obwohl in dem in der zweiten Ausführungsform erläuterten Beispiel die vertieften Abschnitte 18 so gebildet werden, dass sie mit den vorstehenden Abschnitten 17 in Umfangsrichtung kontinuierlich sind, ist dies nicht das einzige Beispiel, und die vertieften Abschnitte 18 können so gebildet werden, dass sie nicht mit den vorstehenden Abschnitten 17 in Umfangsrichtung kontinuierlich sind. Obwohl in dem in der zweiten Ausführungsform erläuterten Beispiel jeder vertiefte Abschnitt 18 in dem Bereich gebildet wird, der in der Axialrichtung nicht nur die stromaufwärts Seite, sondern auch die stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P2 der Leitschaufeln 3 umfasst, ist dies nicht das einzige Beispiel. Das heißt, obwohl es nicht möglich ist, einen ausreichenden Strömungsdreheffekt zu erreichen, kann jeder vertiefte Abschnitt 18 in einem Bereich gebildet werden, der in Axialrichtung nur die stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen P2 der Leitschaufeln 3 umfasst.
Obwohl in den in der ersten und zweiten Ausführungsform erläuterten Beispielen die vorliegende Erfindung auf eine Dampfturbine angewendet wird, sind dies nicht die einzigen Beispiele. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann auf eine Gasturbine angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008248701 A [0006, 0007]

Claims

Axialturbine, umfassend: einen Membranaußenring auf einer Innenumfangsseite eines Gehäuses; eine Vielzahl von Leitschaufeln, die auf einer Innenumfangsseite des Membranaußenrings und in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; einen Membraninnenring, der auf einer Innenumfangsseite der Vielzahl von Leitschaufeln vorgesehen ist; einen Rotor; eine Vielzahl von beweglichen Schaufeln, die auf einer Außenumfangsseite des Rotors vorgesehen sind und in der Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie auf einer stromabwärts Seite der Vielzahl von Leitschaufeln angeordnet sind; ein Abdeckblech, das auf einer Außenumfangsseite der Vielzahl von beweglichen Schaufeln vorgesehen ist; einen Hauptströmungspfad, über den ein Arbeitsmedium verteilt wird, wobei der Hauptströmungspfad aus einem Strömungspfad besteht, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Membranaußenrings und einer Außenumfangsfläche des Membraninnenrings und einem Strömungspfad, das zwischen einer Innenumfangsfläche des Abdeckblechs und einer Außenumfangsfläche des Rotors gebildet wird; und eine Kavität, in die der Teil des Arbeitsmediums von einer stromaufwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad strömt und aus der der Teil des Arbeitsmediums zu einer stromabwärts Seite der Leitschaufeln im Hauptströmungspfad strömt, wobei die Kavität zwischen dem Membranring und dem Rotor gebildet wird, wobei die Außenumfangsfläche des Rotors eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten aufweist, die jeweils abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind, jeder der Vielzahl vorstehender Abschnitte in einem Bereich gebildet wird, der eine stromaufwärts Kantenposition der beweglichen Schaufel in Umfangsrichtung und eine stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche des Rotors in einer Axialrichtung umfasst, und jeder der Vielzahl vertiefter Abschnitte zwischen stromaufwärts Kanten von beweglichen Schaufeln benachbart zueinander in Umfangsrichtung angeordnet ist und in einem Bereich gebildet wird, der die stromaufwärts Kantenposition der Außenumfangsfläche des Rotors in Axialrichtung umfasst und sich entlang einer Relativströmungsrichtung, bezogen auf den Rotor, des Arbeitsmediums erstreckt, das durch die Leitschaufeln im Hauptströmungspfad geströmt ist.
Axialturbine gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl der vertieften Abschnitte in einem Bereich gebildet wird, der eine stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen der beweglichen Schaufeln in Axialrichtung umfasst.
Axialturbine gemäß Anspruch 2, wobei jeder der Vielzahl vertiefter Abschnitte in einem Bereich gebildet wird, der eine stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen der beweglichen Schaufeln und nicht eine stromabwärts Seite der Positionen, in denen die beweglichen Schaufeln die größte Breite aufweisen, in Axialrichtung umfasst.
Axialturbine, umfassend: einen Membranaußenring auf einer Innenumfangsseite eines Gehäuses; eine Vielzahl von Leitschaufeln, die auf einer Innenumfangsseite des Membranaußenrings und in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; einen Membraninnenring, der auf einer Innenumfangsseite der Vielzahl von Leitschaufeln vorgesehen ist; einen Rotor; eine Vielzahl von beweglichen Schaufeln, die auf einer Außenumfangsseite des Rotors vorgesehen und in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie auf einer stromaufwärts Seite der Vielzahl von Leitschaufeln angeordnet sind; ein Abdeckblech, das auf einer Außenumfangsseite der Vielzahl beweglicher Schaufeln vorgesehen ist; einen Hauptströmungspfad, der aus einem Strömungspfad besteht, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Membranaußenrings und einer Außenumfangsfläche des Membraninnenrings und einem Strömungspfad, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Abdeckblechs und einer Außenumfangsfläche des Rotors gebildet wird; und eine Kavität, in die der Teil des Arbeitsmediums von einer stromaufwärts Seite der beweglichen Schaufeln im Hauptströmungspfad strömt und aus der der Teil des Arbeitsmediums zu einer stromabwärts Seite der beweglichen Schaufeln im Hauptströmungspfad strömt, wobei die Kavität zwischen dem Abdeckblech und dem Gehäuse oder dem Membranaußenring gebildet wird, wobei die Innenumfangsfläche des Membranaußenrings eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten und eine Vielzahl von vertieften Abschnitten aufweist, die jeweils abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind, jeder der Vielzahl vorstehender Abschnitte in einem Bereich gebildet wird, der eine stromaufwärts Kantenposition der Leitschaufel in Umfangsrichtung und eine stromaufwärts Kantenposition der Innenumfangsfläche des Membranaußenrings in einer Axialrichtung umfasst, und jeder der Vielzahl von vertieft Abschnitte zwischen stromaufwärts Kanten von Leitschaufeln benachbart zueinander in Umfangsrichtung angeordnet ist und in einem Bereich einschließlich der stromaufwärts Kantenposition der Innenumfangsfläche des Membranaußenrings in Axialrichtung gebildet wird und sich allmählich von einer Absolutströmungsrichtung des aus der Kavität ausströmenden Arbeitsmittels zu einer Absolutströmungsrichtung des durch die beweglichen Schaufeln im Hauptströmungspfad durchströmten Arbeitsmediums krümmt.
Axialturbine gemäß Anspruch 4, wobei jeder der Vielzahl vertiefter Abschnitte in einem Bereich gebildet wird, der eine stromaufwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen der Leitschaufeln in Axialrichtung umfasst.
Axialturbine gemäß Anspruch 5, wobei jeder der Vielzahl vertiefter Abschnitte in einem Bereich gebildet wird, der eine stromabwärts Seite der stromaufwärts Kantenpositionen der Leitschaufeln und nicht eine stromabwärts Seite der Positionen, in denen die Leitschaufeln die größte Breite aufweisen, in Axialrichtung umfasst.