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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rotationsmaschine.
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Eine Turbomaschine einschließlich einer Dampfturbine oder einer Gasturbine wandelt Energie eines Fluids, welches von einer Außenseite angesaugt wird, in eine Drehbewegung eines Rotors um. Insbesondere umfasst die Dampfturbine einen Rotor, der um eine Achse rotiert und ein Gehäuse, welches den Rotor von einer äußeren Umfangsseite her abdeckt. Eine Vielzahl von Laufschaufelreihen (Laufschaufeln) sind auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotors vorgesehen, und eine Vielzahl von Leitschaufelreihen (Leitschaufeln) sind auf einer inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses vorgesehen. Die Laufschaufelreihen und die Leitschaufelreihen sind in einer Achsenrichtung abwechselnd zueinander angeordnet. Das Fluid, welches in das Gehäuse eingeleitet wird, kollidiert abwechselnd mit den Laufschaufelreihen und den Leitschaufelreihen, um so den Rotor zu drehen.
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Indessen ist in der oben beschriebenen Dampfturbine eine konstante Lücke zwischen einem Endabschnitt des Deckbands bzw. Deckbands der Leitschaufeln und der äußeren Umfangsoberfläche des Rotors vorgesehen, um eine sanfte Rotation des Rotors zu ermöglichen. Jedoch strömt Dampf, der durch die Lücke strömt, zu einer stromabwärtigen Seite, ohne mit den Laufschaufeln oder den Leitschaufeln zu kollidieren und deswegen trägt der Dampf nicht zum Drehantrieb des Rotors bei. Dementsprechend wird eine Technologie zum Herabsetzen der Strömung (Leckage) des Dampfs in der Lücke so gut als möglich benötigt. Als ein Beispiel der Technologie ist eine Technologie bekannt, in der
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146 977 A beschrieben ist. In einer Vorrichtung, die in der
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146 977 A beschrieben wird, ist eine Unterdrückungsplatte, die zu einer Stromaufwärtsseite vorsteht auf einer Laufschaufelnabe, die in einer Achsenrichtung einem Leitschaufelnabendeckband zugewandt ist, vorgesehen.
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In einer Konfiguration, beschrieben in der
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146 977 A , ist jedoch eine Lücke zwischen der Unterdrückungsplatte und dem Leitschaufelnabendeckband gebildet und deswegen besteht eine Möglichkeit, dass immer noch eine Dampfleckage durch eine Lücke auftritt. Zusätzlich befindet sich die Leckage auswärts von einer radial inneren Seite des Rotors und deswegen ist sie orthogonal zu einer Hauptströmung des Dampfs, der in der Achsenrichtung strömt. Dementsprechend ist es bekannt, dass in einem Fall, wo die Hauptströmung und der Leckagedampf senkrecht aufeinanderprallen (oder in einem Fall, wo die Hauptströmung und der Leckagedampf miteinander vermischt werden), ein Energieverlust, der als Mischverlust bezeichnet wird, auftritt. Ein Anstieg im Mischverlust kann einer Effizienzverbesserung einer Dampfturbine entgegenlaufen. Deswegen hat sich das Bedürfnis nach einer Technologie, die in der Lage ist, den Mischverlust zu verringern, in den zurückliegenden Jahren erhöht.
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Die WO 02 / 025 066 A1 offenbart eine Dampfturbinen-Unterbaugruppe zur Verbesserung der Turbinenleistung mit einem Stator, einem Rotor, einer ringförmigen Bürstendichtung oder Labyrinthdichtung und ersten und zweiten Strömungsumlenkern. Ein Hauptgasstrom bewegt sich entlang dem Stator und dem Rotor, die zusammen einen Raum zwischen benachbarten Rotorscheiben der Rotorstufen und einem dazwischen angeordneten Deckring des Stators bilden. Ein Sekundärgasstrom bewegt sich von dem Hauptgasstrom in der Nähe einer stromaufwärtigen Stufe des Rotors durch den Raum und in der Nähe einer stromabwärtigen Stufe des Rotors zurück in den Hauptgasstrom. Die ringförmige Bürstendichtung oder Labyrinthdichtung erstreckt sich über den Raum zwischen den Rotorstufen und blockiert zumindest einen Teil des sekundären Gasstroms. Die Strömungsumlenker sind radial und gegeneinander versetzt, so dass der Sekundärgasstrom in ein tangentiales Verhältnis zum Hauptgasstrom gedreht wird.
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Die JP H08- 193 501 A zeigt eine Statorschaufel einer Dampfturbine, die zum Zwecke einer aktiven Erwärmung und Längenausdehnung mit einem internen Strömungskanal versehen ist, durch den Hochtemperaturdampf geleitet werden kann. Die Längenausdehnung verringert die Größe eines Zwischenraums zwischen einer Dichtung am radial inneren Ende eines Deckrings der Statorschaufel und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Rotors.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Rotationsmaschine zur Verfügung, die den Mischverlust vermindert, um so die Effizienz der Dampfturbine zu verbessern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird hier eine Rotationsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 2 zur Verfügung gestellt.
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Gemäß der Erfindung ist die Vorsprungoberfläche, die zur stromaufwärtigen Seite vorspringt, zwischen der ersten Wandoberfläche und der zweiten Wandoberfläche auf der radialen Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts gebildet. Dementsprechend können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in Räumen (erster Raum und zweiter Raum), die umgeben sind durch die radialen Deckbandwandoberfläche und die radiale Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts in der Achsenrichtung, gebildet werden. Insbesondere der Wirbel, der in dem zweiten Raum gebildet ist, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, verbindet sich mit der Hauptströmung durch das Strömen durch einen Abschnitt zwischen der Leitschaufel und der Laufschaufel, ohne senkrecht zur Hauptströmung zu sein. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine zu vermindern.
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Zusätzlich ist der Deckbandnutabschnitt im Deckband gebildet, und deswegen ist es möglich, eine Strömung des Wirbels geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des Wirbels ist vermindert und es ist möglich, den Wirbel stabil auszubilden.
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Gemäß der Erfindung nach Patentanspruch 2 hat die Rotationsmaschine außerdem einen Deckbandvorsprungabschnitt, der auf der radialen Deckbandwandoberfläche vorgesehen ist und zur axial stromabwärtigen Seite vorspringt, aufweisen.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Deckbandvorsprungabschnitt in dem Deckband gebildet und deswegen ist es möglich, die Strömung des Wirbels, der in dem Raum, der durch die radiale Deckbandwandoberfläche und die radiale Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts in der Achsenrichtung gebildet ist, geschmeidiger zu führen. Das heißt, die Zerstreuung des Wirbels wird vermindert, und deswegen ist es möglich, den Wirbel stabil auszubilden.
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Gemäß der Erfindung nach Patentanspruch 2 ist in der Rotationsmaschine ein Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche, welche radial auswärts von der zweiten Wandoberfläche mit der äußeren Umfangsoberfläche verbunden ist, um so von der zweiten Wandoberfläche zurückzuspringen, auf der zweiten Wandoberfläche gebildet.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche gebildet und deswegen ist es möglich, die Strömung des Wirbels, der in dem Raum gebildet ist, der durch die radiale Deckbandwandoberfläche und die radiale Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts in der Achsenrichtung umgeben ist, geschmeidiger zu führen. Das heißt, die Zerstreuung des Wirbels wird vermindert und deswegen ist es möglich, den Wirbel stabil auszubilden.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in der Rotationsmaschine die erste Wandoberfläche und die zweite Wandoberfläche an derselben Stelle in der Achsenrichtung vorgesehen, ein Vorsprungsabschnitt, der zur axial stromaufwärtigen Seite vorspringt, kann zwischen der ersten Wandoberfläche und der zweiten Wandoberfläche gebildet sein, und die Vorsprungoberfläche kann eine radial innere Oberfläche des Vorsprungsabschnitts bilden.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Vorsprungsabschnitt (Vorsprungoberfläche), der zur stromaufwärtigen Seite vorspringt, zwischen der ersten Wandoberfläche und der zweiten Wandoberfläche auf der radialen Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts gebildet. Dementsprechend können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in den Räumen (erster Raum und zweiter Raum), die von der radialen Deckbandwandoberfläche und der radialen Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts in der Achsenrichtung umgeben sind, gebildet werden. Insbesondere der Wirbel, welcher in dem zweiten Raum, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, gebildet ist, verbindet sich mit der Hauptströmung, die durch einen Abschnitt zwischen der Leitschaufel und der Laufschaufel strömt, ohne zur Hauptströmung orthogonal zu sein.
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Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine zu vermindern.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in der Rotationsmaschine eine erste Wandoberfläche auf einer stromabwärtigen Seite der zweiten Wandoberfläche in der Achsenrichtung vorgesehen sein, und die Vorsprungoberfläche kann einen radial äußeren Endabschnitt der ersten Wandoberfläche und einen radial inneren Wandendabschnitt der zweiten Wandoberfläche miteinander verbinden.
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Gemäß dieser Konfiguration kann der Wirbel in ausreichendem Maße in einem Bereich, der durch die Bodenfläche, die zweite Wandoberfläche und die Vorsprungoberfläche umgeben wird, gehalten werden, und deswegen ist es möglich, den Wirbel geschmeidiger zu führen. Das heißt, die Zerstreuung des Wirbels ist vermindert und deswegen ist es möglich, den Wirbel stabil auszubilden.
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Mit der Rotationsmaschine gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Mischverlust zu vermindern, um die Effizienz einer Dampfturbine zu verbessern.
- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Dampfturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einem ersten nicht-erfindungsgemäßen Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einem zweiten nicht-erfindungsgemäßen Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine vergrößerte Ansicht einem Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einem dritten nicht-erfindungsgemäßen Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einem vierten nicht-erfindungsgemäßen Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
- 10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einem fünften nicht-erfindungsgemäßen Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
- 13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnittes einer Dampfturbine gemäß einem sechsten nicht-erfindungsgemäßen Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben werden, wobei die 2 ein nicht-erfindungsgemäßes Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der Erfindung darstellt. Wie gezeigt in 1, weist eine Dampfturbine 100 (Rotationsmaschine), gemäß der vorliegenden Ausführungsform, einen Rotor 1 auf, der um eine Achse Ac rotiert und ein Gehäuse 2, welches den Rotor 1 von einer äußeren Umfangsseite her abdeckt.
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Der Rotor 1 ist in einer säulenartigen Form um die Achse Ac gebildet. Eine Vielzahl von Laufschaufelreihen 3, die von einer Seite (erste Seite) in einer Achse-Ac-Richtung zur anderen Seite (zweite Seite) angeordnet sind, sind auf einer äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 vorgesehen.
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Jede Laufschaufelreihe 3 weist eine Vielzahl von Laufschaufeln 4 auf, die auf der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 in Intervallen in einer Umfangsrichtung der Achse Ac angeordnet sind. Obwohl es nicht im Detail gezeigt ist, hat die Laufschaufel 4, gesehen in der Radialrichtung der Achse Ac, einen Querschnitt eines Flügels.
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Lagerungsvorrichtungen 5 sind an beiden Endabschnitten des Rotors 1 in der Achse-Ac-Richtung vorgesehen. Der Rotor 1 ist um die Achse Ac, unterstützt durch die Lagerungsvorrichtungen 5, drehbar. Insbesondere weisen die Lagerungsvorrichtungen 5 Radiallager 5A auf, welche entsprechend auf beiden Seiten des Rotors 1 in der Achse-Ac-Richtung vorgesehen sind, und ein Axiallager 5B, welches nur auf einer Seite (erste Seite) in der Achse-Ac-Richtung vorgesehen ist. Die Radiallager 5A tragen eine Radiallast des Rotors 1. Das Axiallager 5B trägt eine Last in der Achse-Ac-Richtung des Rotors 1.
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Das Gehäuse 2 ist in einer rohrförmigen Form um die Achse Ac gebildet. Eine Vielzahl von Leitschaufelreihen 6, die von der einen Seite (erste Seite) in der Achse-Ac-Richtung zur anderen Seite (zweite Seite) angeordnet sind, sind auf einer inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 2 vorgesehen. Jede Leitschaufelreihe 6 weist eine Vielzahl von Leitschaufeln 7 auf, die auf der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 2 in Intervallen in der Umfangsrichtung der Achse Ac angeordnet sind. Ähnlich zur Laufschaufel 4 hat die Leitschaufel 7, gesehen in der Radialrichtung der Achse Ac, einen Querschnitt eines Flügels.
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Im Rotor 1 ist ein ausgenommener Abschnitt 8, der eine kreisförmige Nutform hat, welche radial einwärts von der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 ausgenommen ist, in einer Region zwischen einem Paar von Laufschaufelreihen, die benachbart zueinander sind, ausgebildet. Ein Leitschaufeldeckband 71 (Deckband), der später beschrieben wird, ist in einem Abschnitt aufweisend einen Endabschnitt (radial innerer Endabschnitt) jeder Leitschaufel 7 vorgesehen. Das Leitschaufeldeckband 71 wird in dem ausgenommenen Abschnitt 8 auf dem Rotor 1 aufgenommen.
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Zusätzlich ist ein Ansaugkanal 10 gebildet, durch den Dampf von der Außenseite eingesaugt wird, auf der einen Seite (erste Seite) in der Achse-Ac-Richtung des Gehäuses 2 gebildet, und ein Auslasskanal 11, durch den der Dampf, der durch das Innere des Gehäuses 2 gelangt ist, ausgestoßen wird, ist auf der anderen Seite (zweite Seite) in der Achse-Ac-Richtung gebildet. In den folgenden Beschreibungen wird eine Seite, auf der der Ansaugkanal 10 angeordnet ist, vom Auslasskanal 11 gesehen, als Stromaufwärtsseite bezeichnet werden, und eine Seite, auf der der Auslasskanal 11 angeordnet ist, vom Ansaugkanal 10 gesehen, wird als stromabwärtige Seite bezeichnet.
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Als nächstes werden detaillierte Konfigurationen der Laufschaufel 4 und der Leitschaufel 7 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden. Wie gezeigt in 2 weist die Laufschaufel 4 einen Laufschaufelkörper 40 auf, der sich radial auswärts von der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 erstreckt und ein Laufschaufeldeckband 41, welches mit einem radial äußeren Endabschnitt des Laufschaufelkörpers 40 verbunden ist. Eine Abmessung des Laufschaufeldeckbands 41 in der Achse-Ac-Richtung ist derart festgelegt, dass er größer ist als eine Abmessung der Laufschaufel 4 in der Achse-Ac-Richtung. Ein Laufschaufel-Aufnahmeabschnitt 20 zum Aufnehmen des Laufschaufeldeckbands 41 ist in einer Region, die dem Laufschaufeldeckband 41 zugewandt ist, auf einer inneren Umfangsseite des Gehäuses 2 gebildet. Der Laufschaufel-Aufnahmeabschnitt 20 hat eine ringförmige Nutform, welche radial auswärts von einer inneren Umfangsoberfläche des Gehäuse 2s ausgenommen ist. Eine Vielzahl von (zwei) laufschaufelseitigen Finnen 42 ist auf einer radial äußeren Oberfläche des Laufschaufel-Aufnahmeabschnitts 20 vorgesehen. Jede der Finnen hat eine dünne Plattenform, welche sich radial einwärts von der radial äußeren Oberfläche des Laufschaufel-Aufnahmeabschnitts 20 erstreckt. Ein Spalt (Lücke), der sich in der Radialrichtung erstreckt, ist zwischen einem Spitzenabschnitt der laufschaufelseitigen Finne 42 und dem Laufschaufel-Aufnahmeabschnitt 20 gebildet.
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Die Leitschaufel 7 weist einen Leitschaufelkörper 70 auf, der sich radial einwärts von der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 2 erstreckt, und ein Leitschaufeldeckband 71, welches mit einem radial inneren Endabschnitt des Leitschaufelkörpers 70 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die radialen Abmessungen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4 untereinander gleich. In anderen Worten, gesehen in der Achse-Ac-Richtung, sind die Leitschaufel 7 und die Laufschaufel 4 derart angeordnet, dass sie sich gegenseitig überlappen. Eine Abmessung des Leitschaufeldeckbands 71 in der Achse-Ac-Richtung ist derart festgelegt, dass er größer ist als die Abmessung der Leitschaufel 7 in der Achse-Ac-Richtung. Eine Vielzahl von (zwei) leitschaufelseitigen Finnen 72 sind auf einer radial inneren Oberfläche des Leitschaufeldeckbands 71 vorgesehen. Jede der leitschaufelseitigen Finnen 72 hat eine dünne Plattenform, welche sich radial einwärts vom Leitschaufeldeckband 71 erstreckt. Das Leitschaufeldeckband 71 und die leitschaufelseitigen Finnen 72 sind vorgesehen, um eine Leckage des Dampfs zwischen dem Rotor 1 und der Leitschaufel 7 zu reduzieren. Das Leitschaufeldeckband 71 und die leitschaufelseitigen Finnen 72 sind in einem ausgenommenen Abschnitt 8, der auf der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 gebildet ist, aufgenommen.
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Der ausgenommene Abschnitt 8 ist radial einwärts zurückgenommen von der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1. Unter entsprechenden Oberflächen, die den ausgenommenen Abschnitt 8 bilden, ist eine Oberfläche, die auf der Stromaufwärtsseite positioniert ist, eine stromaufwärtige Oberfläche 81, die sich in der Radialrichtung ausdehnt. Eine Oberfläche, die der stromaufwärtigen Oberfläche 81 von der stromabwärtigen Seite her gegenüberliegt, ist eine stromabwärtige Oberfläche 82 (radiale Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts), die sich in der Radialrichtung ausdehnt. Zusätzlich ist eine Bodenfläche 83, die sich entlang der Achse Ac ausdehnt, zwischen der stromaufwärtigen Oberfläche 81 und der stromabwärtigen Oberfläche 82 gebildet. Die Bodenfläche 83 umfasst eine erste Bodenfläche 83A, eine zweite Bodenfläche 83B und einen Stufenabschnitt 83C.
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Die erste Bodenfläche 83A ist radial innerhalb der zweiten Bodenfläche 83B angeordnet. Der Stufenabschnitt 83C verbindet die erste Bodenfläche 83A und die zweite Bodenfläche 83B radial miteinander. Bei den oben beschriebenen beiden leitschaufelseitigen Finnen 72 ist die leitschaufelseitige Finne 72, die auf der Stromaufwärtsseite angeordnet ist, zur ersten Bodenfläche 83A weisend angeordnet, und die leitschaufelseitige Finne 72, die auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, ist der zweiten Bodenfläche 83B zugewandt. Ein Spalt (Lücke), der (die) sich in der Radialrichtung ausdehnt, ist zwischen den leitschaufelseitigen Finnen 72 und der Bodenfläche 83 (erste Bodenfläche 83A und zweite Bodenfläche 83B) gebildet.
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Ein Vorsprungsabschnitt 84, der zur Stromaufwärtsseite vorspringt, ist auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 in dem ausgenommenen Abschnitt 8 vorgesehen. Der Vorsprungsabschnitt 84 ist in einer Region vorgesehen, die zu einer Oberfläche (radiale Deckbandwandoberfläche 73) des Leitschaufeldeckbands 71, der zur stromabwärtigen Seite in der Radialrichtung der Achse Ac gewandt ist, korrespondiert. In anderen Worten, der Vorsprungsabschnitt 84 ist radial außerhalb einer Oberfläche (innere Umfangsoberfläche 74) des Leitschaufeldeckbands 71 angeordnet, der zur radial inneren Seite weist. Insbesondere hat der Vorsprungsabschnitt 84 eine rechteckige Form in einer Querschnittsansicht aufweisend die Achse Ac. Unter entsprechenden Oberflächen, die den Vorsprungsabschnitt 84 bilden, ist eine Oberfläche, die zur radial inneren Seite weist, eine Vorsprungoberfläche 84S.
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Der oben beschriebene Vorsprungsabschnitt 84 ist vorgesehen und deswegen ist eine stromabwärtige Oberfläche 82 des ausgenommenen Abschnitts 8 in der Radialrichtung in zwei Regionen aufgeteilt. In der stromabwärtigen Oberfläche 82 ist eine Region (erste Region) radial innerhalb des Vorsprungsabschnitts 84 (Vorsprungoberfläche 84S) eine erste Wandoberfläche 85, welche sich radial auswärts von der Bodenfläche 83 (zweite Bodenfläche 83B) erstreckt. Eine Region (zweite Region) radial außerhalb des Vorsprungsabschnitts 84 (Vorsprungoberfläche 84S) ist eine zweite Wandoberfläche 86, die sich weiter radial auswärts als die erste Wandoberfläche 85 erstreckt. Radialabmessungen der ersten Wandoberfläche 85 und der zweiten Wandoberfläche 86 haben untereinander dieselbe radiale Abmessung. Das heißt, die stromabwärtige Oberfläche 82 des ausgenommenen Abschnitts 8 ist in der Radialrichtung durch den Vorsprungsabschnitt 84 gleich aufgeteilt. Zusätzlich sind Stellen der ersten Wandoberfläche 85 und der zweiten Wandoberfläche 86 in der Achse-Ac-Richtung zueinander gleich.
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Ein Raum (Konvektionsraum VC), welcher sich in der Achse-Ac-Richtung und in der Radialrichtung ausdehnt, ist zwischen der stromabwärtigen Oberfläche 82 und der radialen Deckbandwandoberfläche 73 gebildet. Der Konvektionsraum VC weist einen ersten Raum V1 auf, der sich radial einwärts ausdehnt und einen zweiten Raum V2, der sich radial auswärts ausdehnt, basierend auf einer Radialposition, in der der Vorsprungsabschnitt 84 angeordnet ist. Zusätzlich wird eine Vorsprungsabmessung (eine Abmessung der Vorsprungoberfläche 84S in der Achse-Ac-Richtung) des Vorsprungsabschnitts 84 festgelegt, um ausreichend kleiner zu sein als die Abmessung der zweiten Bodenfläche 83B in der Achse-Ac-Richtung.
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Ein Betrieb der Dampfturbine 100, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben werden.
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Wenn die Dampfturbine 100 betrieben wird, wird zuerst ein Hochtemperatur- und Hochdruckdampf, der von einer Dampfversorgungsquelle (nicht gezeigt) wie z. B. einem Boiler geliefert wird, in das Innere des Gehäuses 2 durch den Ansaugkanal 10 eingeleitet.
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Der Dampf, der in das Gehäuse 2 eingeleitet wird, kollidiert aufeinanderfolgend mit den Laufschaufeln 4 (Laufschaufelreihen 3) und den Leitschaufeln 7 (Leitschaufelreihen 6). Dementsprechend erlangt der Rotor 1 Rotationsenergie und deswegen rotiert er um die Achse Ac.
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Die Rotationsbewegung des Rotors 1 wird durch einen Generator (nicht gezeigt), der mit einem Wellenende verbunden ist, ausgeleitet.
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Der oben beschriebene Zyklus wird kontinuierlich wiederholt.
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Als nächstes wird ein Verhalten des Dampfs um die Laufschaufel 4 herum und die Leitschaufel 7 herum unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden. Wie gezeigt in 2, strömt der Dampf, der von der Stromaufwärtsseite strömt, zur stromabwärtigen Seite über die Leitschaufel 7 und die Laufschaufel 4, und so ist eine Hauptströmung FM gebildet. Wie oben beschrieben, kollidiert die Hauptströmung FM nacheinander mit der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4, und deswegen wird die Hauptströmung FM ausgerichtet und Energie wird zur Laufschaufel 4 übertragen.
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Indessen strömt in dem Dampf, der von der Stromaufwärtsseite strömt, eine Komponente außer der Hauptströmung FM zur Innenseite des ausgenommenen Abschnitts 8, und so ist eine Leckageströmung FL gebildet. Das meiste der Leckageströmung FL wir durch die Finnen, die auf dem Leitschaufeldeckband 71 vorgesehen sind, blockiert. Jedoch ist die Lücke zwischen den Finnen und der Bodenfläche 83 des ausgenommenen Abschnitts 8 gebildet, und deswegen strömt eine Komponente eines Abschnitts der Leckageströmung FL zum Konvektionsraum VC auf der stromabwärtigen Seite durch die Lücke, um eine Rückströmung FR in dem Konvektionsraum VC zu bilden.
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Hier strömt in einem Fall, wo der Vorsprungsabschnitt 84 nicht auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 des ausgenommenen Abschnitts 8 vorgesehen ist, die Rückströmung FR, die in den Konvektionsraum VC geströmt ist, zur Außenseite von der radial inneren Seite entlang der stromabwärtigen Oberfläche 82 und der radialen Deckbandwandoberfläche 73. In diesem Fall strömt die Hauptströmung FM in einer stromaufwärtsstromabwärts Richtung oberhalb des Konvektionsraums VC. Das heißt, die Rückströmung FR und die Hauptströmung FM kollidieren miteinander in einer Richtung orthogonal zueinander. Auf diese Art und Weise ist in einem Fall, wo die Hauptströmung FM und die Rückströmung FR miteinander senkrecht kollidieren (oder in einem Fall, wo die Hauptströmung FM und die Rückströmung FR miteinander gemischt werden), es bekannt, dass ein Energieverlust, der als Mischverlust bezeichnet wird, auftritt.
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Jedoch ist in der Dampfturbine 100, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 des ausgenommenen Abschnitts 8 gebildet, und deswegen ist es möglich, das Verhalten der Rückströmung FR in dem Konvektionsraum VC zu ändern. Insbesondere strömt, wie in 2 gezeigt, die Rückströmung FR, welche in den erster Raum V1 des Konvektionsraums VC geströmt ist, radial auswärts entlang der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85), und kollidiert danach mit der Vorsprungoberfläche 84S des Vorsprungsabschnitts 84. Eine Richtung der Rückströmung FR, welche mit der Vorsprungoberfläche 84S kollidiert ist, wird entlang der Vorsprungoberfläche 84S geändert und strömt von der Stromaufwärtsseite zur stromabwärtigen Seite. Als nächstes kollidiert eine Komponente eines Abschnitts der Rückströmung FR mit der radialen Deckbandwandoberfläche 73 des Leitschaufeldeckbands 71, eine Richtung der Komponente wird wiederum geändert und deswegen strömt die Komponente einwärts von der radial äußeren Seite. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 84 ist vorgesehen, und deswegen formt die Rückströmung FR einen ersten Wirbel T1 in dem ersten Raum V1. Der erste Wirbel T1 strömt von der Stromaufwärtsseite zur stromabwärtigen Seite auf der Bodenfläche-83-Seite in den ersten Raum V1. Indessen strömt der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Seite zur Stromaufwärtsseite auf der Vorsprungsabschnitt-84-Seite in den ersten Raum V1.
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Zusätzlich kommt im ersten Wirbel T1 eine Komponente eines Abschnitts, welcher mit der radialen Deckbandwandoberfläche 73 kollidiert, vom ersten Wirbel T1 ab und strömt radial auswärts. Das heißt, ein Abschnitt des ersten Wirbels T1 strömt zum zweiten Raum V2. Dementsprechend wird, ähnlich zum ersten Wirbel T1, ein zweiter Wirbel T2 in dem zweiten Raum V2 gebildet. Eine Drallrichtung des zweiten Wirbels T2 ist unterschiedlich zu einer Drallrichtung des ersten Wirbels T1. Insbesondere strömt der zweite Wirbel T2 von der stromabwärtigen Seite zur Stromaufwärtsseite auf der Vorsprungsabschnitt-84-Seite in den zweiten Raum V2. Indessen strömt der zweite Wirbel T2 von der Stromaufwärtsseite zur stromabwärtigen Seite auf der Hauptströmung FM-Seite in den zweiten Raum V2. Das heißt, der zweite Wirbel T2 und die Hauptströmung FM strömen in näherungsweise der gleichen Richtung zueinander auf einer radial äußeren Seite (einer Seite, welche in Berührung ist mit der Hauptströmung FM) des zweiten Raums V2. Indessen kann die Rückströmung FR, welche den Konvektionsraum VC verlassen hat, sich mit der Hauptströmung FM vereinigen, ohne orthogonal mit der Hauptströmung FM zu sein.
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Wie oben beschrieben, ist in der Dampfturbine 100, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Vorsprungoberfläche 84S (Vorsprungsabschnitt 84), die zur stromabwärtigen Seite vorspringt, zwischen der ersten Wandoberfläche 85 und der zweiten Wandoberfläche 86 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 gebildet. Dementsprechend können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in dem ersten Raum V1 und dem zweiter Raum V2, die von der radialen Deckbandwandoberfläche 73 und der stromabwärtigen Oberfläche 82 in der Achse-Ac-Richtung umgeben sind, gebildet werden. Insbesondere der Wirbel, welcher in dem zweiten Raum V2, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, gebildet ist, verbindet sich mit der Hauptströmung FM, durch Strömen durch einen Abschnitt zwischen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4, ohne senkrecht zur Hauptströmung FM zu sein. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Als nächstes wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Zusätzlich werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen zugeordnet wie denjenigen des ersten Beisspiels und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie gezeigt in 3 ist in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen, und ein Deckbandnutabschnitt 75 ist auf dem Leitschaufeldeckband 71 gebildet.
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Der Deckbandnutabschnitt 75 ist an einer Ecke, die zwischen der radialen Deckbandwandoberfläche 73 und der inneren Umfangsoberfläche 74 des Leitschaufeldeckbands 71 gebildet ist, gebildet. Das heißt, der Deckbandnutabschnitt 75 ist durch eine gekrümmte Oberfläche gebildet, welche sich erstreckt, um sich von der radialen Deckbandwandoberfläche 73 zur Stromaufwärtsseite zurückzuziehen, und sich graduell radial einwärts zur Stromaufwärtsseite erstreckt. Ein stromaufwärtiger Endabschnitt der gekrümmten Oberfläche, die den Deckbandnutabschnitt 75 bildet, ist mit einem stromabwärtigen Endabschnitt der inneren Umfangsoberfläche 74 verbunden.
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Darüber hinaus ist ein stromabwärtiger Endabschnitt der gekrümmten Oberfläche radial außerhalb des Vorsprungsabschnitts 84 (Vorsprungoberfläche 84S) angeordnet. Das heißt, dass der Vorsprungsabschnitt 84 der gekrümmten Oberfläche des Deckbandnutabschnitts 75 von der stromabwärtigen Seite gegenüberliegt.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen, und deswegen können zwei Wirbel (erster Wirbel T1 und zweiter Wirbel T2), die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in dem Konvektionsraum VC (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden. Zusätzlich wird der erste Wirbel T1, der in dem ersten Raum V1 gebildet ist, durch den Deckbandnutabschnitt 75 gehalten, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 vom ersten Raum V1 in andere Bereiche, ist vermindert.
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform und dem Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie gezeigt in 4, sind in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, zusätzlich zu dem Vorsprungsabschnitt 84 und dem Deckbandnutabschnitt 75, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, ein Deckbandvorsprungabschnitt 76 und ein Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche 87 gebildet.
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Der Deckbandvorsprungabschnitt 76 ist in einem Abschnitt aufweisend einen radial äußeren Endabschnitt der radialen Deckbandwandoberfläche 73 des oben beschriebenen Leitschaufeldeckbands 71 vorgesehen. Der Deckbandvorsprungabschnitt 76 steht zur stromabwärtigen Seite von der radialen Deckbandwandoberfläche 73 vor. Der Deckbandvorsprungabschnitt 76 hat eine rechteckige Form in einer Querschnittsansicht aufweisend die Achse Ac. Eine Oberfläche des Leitschaufeldeckbands 71, die radial auswärts weist, und eine Oberfläche des Deckbandvorsprungsabschnitts 76, die radial auswärts weist, sind kontinuierlich/stetig in der Achse-Ac-Richtung. Indessen ist eine Oberfläche des Deckbandvorsprungabschnitts 76, die radial einwärts weist, senkrecht zur radialen Deckbandwandoberfläche 73. Zusätzlich ist eine Abmessung des Deckbandvorsprungabschnitts 76 in der Achse-Ac-Richtung ausreichend kleiner als eine Abmessung der zweiten Bodenfläche 83B in der Achse-Ac-Richtung. Zusätzlich ist ein stromabwärtiger Endabschnitt des Deckbandvorsprungabschnitts 76 auf einer Stromaufwärtsseite eines stromaufwärtigen Endabschnitts des Vorsprungsabschnitts 84, der auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen ist, angeordnet. Das heißt, dass, gesehen in der Radialrichtung, ein Spalt zwischen dem stromabwärtigen Endabschnitt des Deckbandvorsprungabschnitts 76 und dem stromaufwärtigen Endabschnitt des Vorsprungsabschnitts 84, der auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen ist, gebildet ist.
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Ein Nutabschnitt 87 der zweiten Wandoberfläche ist auf einem Abschnitt auf der zweiten Wandoberfläche 86 radial außerhalb des Vorsprungsabschnitts 84 gebildet. Insbesondere ist der Nutabschnitt 87 der zweiten Wandoberfläche an einer Ecke zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 und der zweiten Wandoberfläche 86 gebildet. Das heißt, der Nutabschnitt 87 der zweiten Wandoberfläche ist gebildet durch eine gekrümmte Oberfläche, welche sich erstreckt, um sich von der zweiten Wandoberfläche 86 zur stromabwärtigen Seite zurückzuziehen und die sich graduell radial auswärts zur stromabwärtigen Seite erstreckt. Ein stromabwärtiger Endabschnitt der gekrümmten Oberfläche, die den Nutabschnitt 87 der zweiten Wandoberfläche bildet, ist mit der äußeren Umfangsoberfläche 1S des Rotors 1 verbunden. Zusätzlich ist eine Abmessung des Nutabschnitts 87 der zweiten Wandoberfläche in der Radialrichtung der Achse Ac in ausreichendem Maße größer als eine Abmessung (Dicke) des Deckbandvorsprungabschnitts 76 in der Radialrichtung.
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Gemäß dieser Konfiguration wird im zweiten Wirbel T2, der im zweiten Raum V2 gebildet wird, eine Komponente auswärts von der radial inneren Seite durch den Deckbandvorsprungabschnitt 76 geleitet, eine Richtung der Komponente wird geändert und deswegen strömt die Komponente von der Stromaufwärtsseite zur stromabwärtigen Seite. In anderen Worten ist der Deckbandvorsprungabschnitt 76 vorgesehen und deswegen kann eine Möglichkeit, dass eine Komponente des zweiten Wirbels T2 außerhalb von der radial inneren Seite mit der Hauptströmung FM in einer Richtung orthogonal zur Hauptströmung FM kollidiert, vermindert werden. Zusätzlich ist der Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche 87 gebildet, und deswegen kann der zweite Wirbel T2 in ausreichenderem Maße in dem zweiten Raum V2 gehalten werden. Insbesondere strömt der zweite Wirbel T2 entlang der gekrümmten Oberfläche des Nutabschnitts 87der zweiten Wandoberfläche, und somit wird eine Richtung des zweiten Wirbels T2 graduell von der stromabwärtigen Seite zur Stromaufwärtsseite einwärts von der radial äußeren Seite geändert, und der zweite Wirbel T2 kann stabil in dem zweiten Raum V2 wirbeln.
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Wie oben beschrieben können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in den Räumen (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden, die durch die radiale Deckbandwandoberfläche 73 und die stromabwärtige Oberfläche 82 in der Achse-Ac-Richtung umgeben sind. Insbesondere ist der Deckbandvorsprungabschnitt 76 vorgesehen, und deswegen verbindet sich der zweite Wirbel T2, der in dem zweiten Raum V2, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, gebildet wird, mit der Hauptströmung FM, die durch den Abschnitt zwischen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4 strömt, ohne dass er orthogonal zur Hauptströmung FM ist. Zusätzlich ist der Nutabschnitt 87 der zweiten Wandoberfläche gebildet, und deswegen kann die Strömung des zweiten Wirbels T2 geschmeidiger geführt werden. Das heißt, eine Zerstreuung des Wirbels ist vermindert und es ist möglich, den Wirbel stabil auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Im Folgenden wird ein zweites nicht-erfindungsgemäßes Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denen der oben beschriebenen Ausführungsformen und dem Beispiel zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 5 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel der oben beschriebene Vorsprungsabschnitt 76 oder dergleichen nicht auf der radialen Deckbandwandoberfläche 73 gebildet, und eine Form der stromabwärtigen Oberfläche 82 ist unterschiedlich zu der der oben beschriebenen Ausführungsformen und dem Beispiel.
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In dem vorliegenden Beispiel sind die Stellen der ersten Wandoberfläche 85 und der zweiten Wandoberfläche 86 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 in der Achse-Ac-Richtung unterschiedlich zueinander. Insbesondere ist die erste Wandoberfläche 85 auf der stromabwärtigen Seite der zweiten Wandoberfläche 86 in der Achse-Ac-Richtung angeordnet. Zusätzlich sind ein radial äußerer Endabschnitt der ersten Wandoberfläche 85 und ein radial innerer Endabschnitt der zweiten Wandoberfläche 86 miteinander über die Vorsprungoberfläche 84S verbunden. Die Vorsprungoberfläche 84S erstreckt sich entlang der Achse Ac. Außerdem sind ein stromabwärtiger Endabschnitt der Vorsprungoberfläche 84S und der radial äußere Endabschnitt der ersten Wandoberfläche 85 miteinander in einer gekrümmten Form verbunden.
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Die erste Wandoberfläche 85 und die zweite Wandoberfläche 86 haben die gleiche Radialabmessung zueinander. Das heißt, die stromabwärtige Oberfläche 82 ist radial gleichmäßig durch die Vorsprungoberfläche 84S aufgeteilt. Zusätzlich ist ein Raum (Konvektionsraum VC), der sich in der Achse-Ac-Richtung und der Radialrichtung ausdehnt, zwischen der stromabwärtigen Oberfläche 82 und der radialen Deckbandwandoberfläche 73 gebildet. Der Konvektionsraum VC weist einen ersten Raum V1 auf, der sich radial einwärts ausdehnt und einen zweiten Raum V2, der sich radial auswärts ausdehnt, basierend auf einer Radialposition, an der die Vorsprungsoberfläche 84S angeordnet ist.
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Gemäß dieser Konfiguration strömt zuerst Dampf, der in den ersten Raum V1 geströmt ist, von der Stromaufwärtsseite zur stromabwärtigen Seite entlang der zweiten Bodenfläche 83B. Als nächstes strömt Dampf auswärts von der radial inneren Seite entlang der ersten Wandoberfläche 85 und wird danach durch die Vorsprungoberfläche 84S derart geführt, dass die Richtung des Dampfs geändert wird und er von der stromabwärtigen Seite zur Stromaufwärtsseite strömt. Dementsprechend wird, ähnlich zum ersten Beispiel, der Wirbel (erster Wirbel T1) in dem ersten Raum V1 gebildet. Zusätzlich wird der Wirbel (zweiter Wirbel T2), der eine Drallrichtung unterschiedlich von der des ersten Wirbels T1 hat, in dem zweiten Raum V2 gebildet.
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Auf diese Art und Weise können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in den Räumen (erster Raum V1 und zweiter Raum V2), welche durch die radiale Deckbandwandoberfläche 73 und die stromabwärtige Oberfläche 82 in der Achse-Ac-Richtung umgeben sind, gebildet werden. Insbesondere der zweite Wirbel T2, welcher in dem zweiten Raum V2, der auf der radial äußeren Seite gebildet ist, verbindet sich mit der Hauptströmung FM, die durch den Abschnitt zwischen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4 strömt, ohne dass er orthogonal zur Hauptströmung FM ist.
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Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Im Folgenden wird ein dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie die der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 6 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zum Vorhandensein der stromabwärtigen Oberfläche 82, die ähnlich zu der des zweiten Beispiels konfiguriert ist, der Deckbandnutabschnitt 75, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, in dem Leitschaufeldeckband 71 gebildet. Der radial äußere Endabschnitt des Deckbandnutabschnitts 75 ist radial außerhalb des radial äußeren Endabschnitts der Vorsprungoberfläche 84S angeordnet.
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Gemäß dieser Konfiguration können die beiden Wirbel (erster Wirbel T1 und zweiter Wirbel T2), die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in dem Konvektionsraum VC (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden. Zusätzlich wird der erste Wirbel T1, der im ersten Raum V1 gebildet wird, durch den Deckbandnutabschnitt 75 und die Vorsprungoberfläche 84S gefangen, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 vom ersten Raum V1 zu anderen Bereichen ist vermindert.
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Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 7 gezeigt sind in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, zusätzlich zum Deckbandnutabschnitt 75 und der Vorsprungoberfläche 84S, die in der dritten Ausführungsform beschrieben wurden, der Deckbandvorsprungabschnitt 76 und der Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche 87, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurden, gebildet.
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Gemäß dieser Konfiguration können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in den Räumen (erster Raum V1 und zweiter Raum V2), die umgeben sind von der radialen Deckbandwandoberfläche 73 und der stromabwärtigen Oberfläche 82, in der Achse-Ac-Richtung gebildet werden. Insbesondere der Deckbandvorsprungabschnitt 76 ist vorgesehen und deswegen verbindet sich der zweite Wirbel T2, der in dem zweiten Raum V2, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, gebildet ist, mit der Hauptströmung FM, die durch den Abschnitt zwischen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4 strömt, ohne orthogonal zur Hauptströmung FM zu sein. Zusätzlich ist der Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche 87 gebildet, und deswegen kann die Strömung des zweiten Wirbels T2 geschmeidiger geführt werden. Das heißt, die Zerstreuung des Wirbels ist vermindert und es ist möglich, den Wirbel stabil auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Zusätzlich wird der erste Wirbel T1, der im ersten Raum V1 gebildet wird, durch den Deckbandnutabschnitt 75 und die Vorsprungoberfläche 84S gefangen, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 vom ersten Raum V1 zu anderen Bereichen, ist vermindert.
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Im Folgenden wird ein drittes nicht-erfindungsgemäßes Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 8 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Deckbandvorsprungabschnitt 77 unterschiedlich vom Deckbandvorsprungabschnitt 76 auf der radialen Deckbandwandoberfläche 73 des Leitschaufeldeckbands 71 gebildet, und die stromabwärtige Oberfläche 82 ist ähnlich konfiguriert wie die des zweiten Beispiels. Der Deckbandvorsprungabschnitt 77 ist in einer radial inneren Region der radialen Deckbandwandoberfläche 73 des Leitschaufeldeckbands 71 gebildet. Der Deckbandvorsprungabschnitt 77 ist radial innerhalb der Vorsprungoberfläche 84S vorgesehen.
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Gemäß dieser Konfiguration können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in den Räumen (erster Raum V1 und zweiter Raum V2), die durch die radiale Deckbandwandoberfläche 73 und die stromabwärtige Oberfläche 82 in der Achse-Ac-Richtung umgeben sind, gebildet werden. Insbesondere der zweite Wirbel T2, der in dem zweiten Raum V2, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, verbindet sich mit der Hauptströmung FM, die durch den Abschnitt zwischen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4 strömt, ohne dass er orthogonal zur Hauptströmung FM ist. Zusätzlich ist der Deckbandvorsprungabschnitt 77 gebildet und deswegen kann die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger geführt werden. Das heißt, eine Zerstreuung des Wirbels ist vermindert, und es ist möglich, den Wirbel stabil auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Im Folgenden wird ein viertes nicht-erfindungsgemäßes Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 9 gezeigt sind in der Dampfturbine 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel der Deckbandvorsprungabschnitt 77, beschrieben in dem dritten Beispiel, und der Deckbandvorsprungabschnitt 76, beschrieben in der zweiten Ausführungsform, auf der radialen Deckbandwandoberfläche 73 vorgesehen. Die Vorsprungsabmessungen (die Abmessungen in der Achse-Ac-Richtung) des Deckbandvorsprungabschnitts 76 und des Deckbandvorsprungabschnitts 77 sind zueinander gleich.
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Zusätzlich ist der Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche 87, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 gebildet, und die Stellen der ersten Wandoberfläche 85 und der zweiten Wandoberfläche 86 in der Achse-Ac-Richtung sind zueinander unterschiedlich. Das heißt, die Vorsprungoberfläche 84S, die der radial inneren Seite zugewandt ist, ist zwischen der ersten Wandoberfläche 85 und der zweiten Wandoberfläche 86.
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Gemäß dieser Konfiguration können die Wirbel, die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in den Räumen (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet sein, die von der radialen Deckbandwandoberfläche 73 und der stromabwärtigen Oberfläche 82 in der Achse-Ac-Richtung umgeben sind. Insbesondere ist der Deckbandvorsprungabschnitt 76 vorgesehen, der zweite Wirbel T2, der in dem zweiten Raum V2 gebildet ist, der auf der radial äußeren Seite angeordnet ist, verbindet sich mit der Hauptströmung FM, die durch den Abschnitt zwischen der Leitschaufel 7 und der Laufschaufel 4 strömt, ohne dass er orthogonal zur Hauptströmung FM ist. Zusätzlich ist der Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche 87 gebildet, und deswegen kann die Strömung des zweiten Wirbels T2 geschmeidiger geführt werden. Das heißt, eine Zerstreuung des Wirbels ist vermindert, und es ist möglich, den Wirbel stabil auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Zusätzlich ist der Deckbandvorsprungabschnitt 77 gebildet, und deswegen kann die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger geführt werden. Das heißt, eine Zerstreuung des Wirbels ist vermindert und es ist möglich, den Wirbel stabil auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, den Mischverlust in der Dampfturbine 100 zu vermindern.
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Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 10 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 10 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, der Deckbandnutabschnitt 75 im Leitschaufeldeckband 71 gebildet, und der Vorsprungsabschnitt 84 ist auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen. Indessen ist die Form des Vorsprungsabschnitts 84 unterschiedlich zu der der ersten Ausführungsform.
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Insbesondere ist ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Vorsprungsabschnitt 84 und der stromabwärtigen Oberfläche 82 in einer gekrümmten Oberfläche gebildet. Das heißt, ein Bereich zwischen der ersten Wandoberfläche 85 der stromabwärtigen Oberfläche 82 und der radial inneren Oberfläche (Vorsprungoberfläche 84S) des Vorsprungsabschnitts 84 ist in einer gekrümmten Oberfläche, die geschmeidig gekrümmt ist, gebildet. In anderen Worten, die Region ist graduell gekrümmt von der stromabwärts zur Stromaufwärtsseite hin und zur Vorsprungoberfläche 84S von der ersten Wandoberfläche 85.
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In ähnlicher Art und Weise ist ein Bereich zwischen der zweiten Wandoberfläche 86 und der radial äußeren Oberfläche des Vorsprungsabschnitts 84 in einer gekrümmten Oberfläche gebildet, welche geschmeidig gekrümmt ist. In anderen Worten ist die Region graduell gekrümmt von der stromabwärts zur Stromaufwärtsseite und zur radial äußeren Oberfläche des Vorsprungsabschnitts 84 von der zweiten Wandoberfläche 86.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen, und deswegen können die beiden Wirbel (erster Wirbel T1 und zweiter Wirbel T2), die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in dem Konvektionsraum VC (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden. Zusätzlich ist der erste Wirbel T1, der im ersten Raum V1 gebildet wird, gefangen durch den Deckbandnutabschnitt 75, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 des ersten Raums V1 in andere Bereiche, ist vermindert. Zusätzlich ist der Verbindungsabschnitt zwischen dem Vorsprungsabschnitt 84 und der stromabwärtigen Oberfläche 82 in einer gekrümmten Oberfläche gebildet, und deswegen ist es möglich, den ersten Wirbel T1 und den zweiten Wirbel T2 entlang der gekrümmten Oberflächenform geschmeidiger zu führen.
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Im Folgenden wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 11 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, der Deckbandnutabschnitt 75 in dem Leitschaufeldeckband 71 ausgebildet, und der Vorsprungsabschnitt 84 ist auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen. Indessen ist die Form des Vorsprungsabschnitts 84 unterschiedlich von der der ersten Ausführungsform.
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Insbesondere ist ein stromaufwärtiger Endabschnitt des Vorsprungsabschnitts 84 in einer Bogenform gekrümmt. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 84 steht von der stromabwärtigen Oberfläche 82 zur Stromaufwärtsseite vor und der stromaufwärtige Endabschnitt des Vorsprungsabschnitts 84 ist stumpfkopfförmig. In anderen Worten, sind die radial innere Oberfläche (Vorsprungoberfläche 84S) des Vorsprungsabschnitts 84 und die stromaufwärtige Endoberfläche des Vorsprungsabschnitts 84 und die radial äußere Oberfläche des Vorsprungsabschnitts 84 und die stromaufwärtige Endoberfläche des Vorsprungsabschnitts 84 miteinander in einer gekrümmten Form, gesehen in der Radialrichtung, entsprechend verbunden.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen, und deswegen können die beiden Wirbel (erster Wirbel T1 und zweiter Wirbel T2), die unterschiedliche Drallrichtungen haben, im Konvektionsraum VC (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden. Zusätzlich ist der erste Wirbel T1, der in dem ersten Raum V1 gebildet wird, durch den Deckbandnutabschnitt 75 gefangen, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 vom ersten Raum V1 hin zu anderen Bereichen, ist vermindert. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform der stromaufwärtige Endabschnitt des Vorsprungsabschnitts 84 gekrümmt. Dementsprechend ist es möglich, im Vergleich zu einem Fall, wo ein Eckabschnitt auf dem Endabschnitt ausgebildet ist, eine Möglichkeit, dass eine Aufteilung in den Strömen des ersten Wirbels T1 und des zweiten Wirbels T2 auftritt, zu vermindern.
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Als nächstes wird ein fünftes nicht-erfindungsgemäßes Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 12 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 12 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, der Deckbandnutabschnitt 75 in dem Leitschaufeldeckband 71 gebildet, und der Vorsprungsabschnitt 84 ist auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen. Indessen ist die Form des Deckbandnutabschnitts 75 unterschiedlich zu dem der ersten Ausführungsform.
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Insbesondere ist eine Oberfläche des Deckbandnutabschnitts 75, die der stromabwärtigen Seite zugewandt ist, in einer flachen Form ausgebildet, die geneigt ist zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 und der inneren Umfangsoberfläche 74. In anderen Worten, die Oberfläche des Deckbandnutabschnitts 75 ist auswärts geneigt von der radial inneren Seite und zur stromabwärtigen Seite von der Stromaufwärtsseite.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen, und deswegen können die beiden Wirbel (erster Wirbel T1 und zweiter Wirbel T2), die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in dem Konvektionsraum VC (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden. Zusätzlich ist der erste Wirbel T1, der im ersten Raum V1 gebildet ist, gefangen durch den Deckbandnutabschnitt 75, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 aus dem ersten Raum V1 in andere Bereiche, wird vermindert. Zusätzlich ist in dem vorliegenden Beispiel die Oberfläche des Deckbandnutabschnitts 75, die der stromabwärtigen Seite zugewandt ist, in einer flachen Form, welche zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 und der inneren Umfangsoberfläche 74 geneigt ist. Dementsprechend ist es möglich, verglichen mit einem Fall, wo eine gekrümmte Oberfläche maschinell hergestellt wird, um den Deckbandnutabschnitt 75 zu bilden, den Deckbandnutabschnitt 75 leichter zu erhalten.
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Als nächstes wird ein sechstes nicht-erfindungsgemäßes Beispiel zur Erläuterung von Merkmalen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 13 beschrieben werden. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zugeordnet, und detaillierte Beschreibungen hiervon werden weggelassen. Wie in 13 gezeigt ist in der Dampfturbine 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel, ähnlich zur ersten Ausführungsform, der Deckbandnutabschnitt 75 in dem Leitschaufeldeckband 71 gebildet, und der Vorsprungsabschnitt 84 ist auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen. Indessen ist die Form des Deckbandnutabschnitts 75 unterschiedlich von der der ersten Ausführungsform.
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Insbesondere ist eine Oberfläche des Deckbandnutabschnitts 75, der der stromabwärtigen Seite zugewandt ist, durch zwei flache Oberflächen, die sich schneiden, gebildet. Insbesondere weist die Oberfläche, die der stromabwärtigen Seite zugewandt ist, eine geneigte Oberfläche 75A und eine senkrechte Oberfläche 75B auf. Die geneigte Oberfläche 75A erstreckt sich in einer flachen Oberflächenform einwärts von der radial äußeren Seite und von der stromabwärtigen Seite zur Stromaufwärtsseite. Die senkrechte Oberfläche 75B erstreckt sich in der Radialrichtung der Achse Ac von einer radial inneren Endkante der geneigten Oberfläche 75A. Eine radial innere Endkante der senkrechten Oberfläche 75B ist mit der inneren Umfangsoberfläche 74 des Leitschaufeldeckbands 71 verbunden.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Vorsprungsabschnitt 84 auf der stromabwärtigen Oberfläche 82 vorgesehen, und deswegen können die beiden Wirbel (erster Wirbel T1 und zweiter Wirbel T2), die unterschiedliche Drallrichtungen haben, in dem Konvektionsraum VC (erster Raum V1 und zweiter Raum V2) gebildet werden. Zusätzlich wird der erste Wirbel T1, der in dem ersten Raum V1 gebildet ist, durch den Deckbandnutabschnitt 75 gefangen, wenn der erste Wirbel T1 von der stromabwärtigen Oberfläche 82 (erste Wandoberfläche 85) zur radialen Deckbandwandoberfläche 73 strömt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömung des ersten Wirbels T1 geschmeidiger zu führen. Das heißt, eine Zerstreuung des ersten Wirbels T1 von dem ersten Raum V1 in andere Bereiche, ist vermindert. Zusätzlich ist der Deckbandnutabschnitt 75 durch die geneigte Oberfläche 75A und die senkrechte Oberfläche 75B gebildet. Verglichen mit einem Fall, wo die gekrümmte Oberfläche maschinell herstellt wird, sind die geneigte Oberfläche 75A und die senkrechte Oberfläche 75B in einer flachen Oberflächenform gebildet, und deswegen ist es möglich, den Deckbandnutabschnitt 75 einfacher zu erhalten.
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Beispielsweise sind die entsprechenden Ausführungsformen und Beispiele basierend auf einem Beispiel, in welchem die Dampfturbine 100 als Rotationsmaschine angewandt wird, beschrieben. Jedoch ist der Aspekt der Rotationsmaschine nicht beschränkt auf die Dampfturbine 100 und andere Vorrichtungen, wie z. B. eine Gasturbine, können als Rotationsmaschine angewandt werden, wie es zu einem weiten Bereich von Turbomaschinen gehört.
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Zusätzlich sind die Anzahl der Laufschaufelreihen 3, die Anzahl der Leitschaufelreihen 6, die Anzahl der Finnen oder dergleichen der Dampfturbine 100 nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele begrenzt und können in geeigneter Art und Weise entsprechend der Konstruktion oder der Anforderungen bestimmt werden.
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Gemäß der Rotationsmaschine ist es möglich, den Mischverlust zu vermindern, um die Effizienz der Dampfturbine zu verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 1S
- äußere Umfangsoberfläche
- 2
- Gehäuse
- 3
- Laufschaufelreihe
- 4
- Laufschaufel
- 5
- Lagerungsvorrichtung
- 5A
- Radiallager
- 5B
- Axiallager
- 6
- Leitschaufelreihe
- 7
- Leitschaufel
- 8
- ausgenommener Abschnitt
- 10
- Ansaugkanal
- 11
- Auslasskanal
- 20
- Laufschaufel-Aufnahmeabschnitt
- 40
- Laufschaufelkörper
- 41
- Laufschaufeldeckband
- 42
- Laufschaufelseitige Finne
- 70
- Leitschaufelkörper
- 71
- Leitschaufeldeckband (Deckband)
- 72
- Leitschaufelseitige Finne
- 73
- radiale Deckbandwandoberfläche
- 74
- innere Umfangsoberfläche
- 75
- Deckbandnutabschnitt
- 75A
- geneigte Oberfläche
- 75B
- senkrechte Oberfläche
- 76
- Deckbandvorsprungabschnitt
- 77
- Deckbandvorsprungabschnitt
- 81
- stromaufwärtige Oberfläche
- 82
- stromabwärtige Oberfläche (radiale Wandoberfläche des ausgenommenen Abschnitts)
- 83
- Bodenfläche
- 83A
- erste Bodenfläche
- 83B
- zweite Bodenfläche
- 83C
- Stufenabschnitt
- 84
- Vorsprungsabschnitt
- 84S
- Vorsprungoberfläche
- 85
- erste Wandoberfläche
- 86
- zweite Wandoberfläche
- 87
- Nutabschnitt der zweiten Wandoberfläche
- 100
- Dampfturbine (Rotationsmaschine)
- Ac
- Achse
- FL
- Leckageströmung
- FM
- Hauptströmung
- FR
- Rückströmung
- T1
- erster Wirbel (Wirbel)
- T2
- zweiter Wirbel (Wirbel)
- V1
- erster Raum (Raum)
- V2
- zweiter Raum (Raum)
- VC
- Konvektionsraum
