(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終段動翼出口と排気室との間に、内周壁をベアリングコーンで、外周壁をフローガイドで夫々形成された環状のディフューザ部を備えてなる軸流タービンにおいて、上記フローガイドは、回転軸の軸心よりも下側のフローガイドが上側のフローガイドよりも長く形成されて、上記回転軸の軸心に対して上下に非対称な形状とされるとともに上側とフローガイドの表面からの流れの剥離の発生を回避するように設定された下側とで異なるフローガイドの表面の曲率を周方向に滑らかに接続した形状とされてなり、上記ディフューザ部を、上記回転軸の軸心よりも下側部位が上側部位よりも長い流路に形成したことを特徴とする軸流タービンの排気装置。
【請求項２】
上記ベアリングコーンは、上記回転軸を通る鉛直線上において、水平方向よりも長く形成されて、上記回転軸の軸心に直角な面上の形状が上下方向に長い長円状、あるいは楕円状に形成されてなる請求項１記載の軸流タービンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービン等の蒸気タービンにおける排気室の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５には発電用蒸気タービンの低圧タービン最終段近傍の要部断面図が示されている。図５において、１は車室、１１はタービンロータ即ち回転軸、８は同回転軸１１に植設された低圧最終段翼（以下最終翼という）、２１は排気室、２２は排気室出口である。上記最終翼８の出口側は、排ガスが、内周側を上側ベアリングコーン６及び下側ベアリングコーンで案内され、外周側を上側フローガイド２及び下側フローガイド４で案内されるように、環状のディフューザ流路を構成している。
【０００３】
図６〜図７は低圧タービンにおける排気室の従来の１例を示す。図６〜図７に示す排気室は図５に示す低圧タービンと同様な構造であり、１は車室、１１は回転軸、８は最終翼、２１は排気室、２２は排気室出口である。２は上側フローガイド、４は下側フローガイドで両ガイドは回転軸心に平行な面で結合されている。６は上側ベアリングコーン、７は下側ベアリングコーンで両コーンも回転軸心に平行な面で結合されている。
【０００４】
上記上側、下側フローガイド２，４を外周壁、上側、下側ベアリングコーン６，７を内周壁として環状のディフューザ部が構成されている。上記ディフューザ部は、図７に示すように、回転軸１１の軸心に関して、上下、左右共対称に形成されている。
【０００５】
上記従来の低圧タービンにおいて、最終翼８にて仕事をなした排気（蒸気）は最終翼８出口のスワール流３及び５を形成しながらディフューザ部を流れて排気室２１に流出し、排気室出口２２から復水器（図示省略）に導かれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６〜図７に示される従来の排気室構造を備えた低圧タービンにあっては、環状のディフューザ部の形状が回転軸１１の軸心に関して上下及び左右対称であるため、ディフューザ部から排気室２１に向かうガスの流れが、排気室２１内の左右方向に流れの偏り１０１を生ずるとともに、ディフューザ部の下側においては上側からの流れとの合流部９１で著しい流れの偏りを生ずる。
【０００７】
然るに、排気室２１全体の圧力分布は、下側の圧力が排気室出口２２に連結される復水器圧力（真空）に近く、上側圧力は上側及び下側車室内圧力損失分だけ下側圧力よりも高くなる。
【０００８】
以上のことから、上記従来のものにあっては、特にガスの体積流量の大きくなる下側ではガスの平均流速が大きくなり、上記のような流れの偏りの影響と相まって、局所的に流速が過大になる部分が生じ、排気室本来の機能であるガスの流れの減速作用が弱められるという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、最終翼出口のディフューザ部から排気室内におけるディフューザ部からの流れの干渉及び偏流の発生を防止して排気室内における圧力損失を低減するとともに、排気室出口までのスムーズな圧力降下をなしてタービン効率が向上された蒸気タービンの排気装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するもので、その要旨とする第１の手段は、最終段動翼出口と排気室との間に、内周壁をベアリングコーンで、外周壁をフローガイドで夫々形成された環状のディフューザ部を備えてなる軸流タービンにおいて、上記フローガイドは、回転軸の軸心よりも下側のフローガイドが上側のフローガイドよりも長く形成されて、上記回転軸の軸心に対して上下に非対称な形状とされるとともに上側とフローガイドの表面からの流れの剥離の発生を回避するように設定された下側とで異なるフローガイドの表面の曲率を周方向に滑らかに接続した形状とされてなり、上記ディフューザ部を、上記回転軸の軸心よりも下側部位が上側部位よりも長い流路に形成したことを特徴とする軸流タービンの排気装置にある。
【００１１】
上記手段によれば、最終翼で仕事をしたガスは、フローガイドとベアリングコーンとの間に形成されるディフューザ部を流れて排気室に流入するが、回転軸心よりも下側のディフューザ部が上側のディフューザ部よりも流路長さが長く形成されているので、下側ディフューザ部の流れは長いディフューザ流路を経て排気室の出口寄りに流入する。また、フローガイドは上側とフローガイドの表面からの流れの剥離の発生を回避するように設定された下側とで異なるフローガイドの表面の曲率を周方向に滑らかに接続した形状とされているので、その際、フローガイドの表面からの剥離の発生も回避される。
【００１２】
これにより、上側ディフューザ部を通る流れが下側ディフューザ部を通る流れと干渉しなくなり、双方の流れの干渉による圧力損失の発生が回避される。また、上側、下側ディフューザ部の流れは、スムーズに排気室に流入するので、従来のもののような流れの偏りが形成されることが無く、ディフューザ部を出てから排気室出口に至るまでに滑らかに減速され、流れのロスが無く、充分に圧力降下がなされる。
【００１３】
また第２の手段は、上記第１の手段に加えて、上記ベアリングコーンが、上記回転軸を通る鉛直線上において、水平方向よりも長く形成されて、上記回転軸の軸心に直角な面上の形状が上下方向に長い長円状、あるいは楕円状に形成されてなる。
【００１４】
上記手段によれば、排気室側部の通路面積を大きく採ることができ、これによって排気室内の平均流速を減ずることができ、排気室全体の圧力回復がより改善される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図４を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１〜図２は本発明の実施の第１形態を示し図１は低圧最終段動翼近傍及び排気室の要部縦断面図、図２は図１のＺ−Ｚ線矢視図である。
【００１６】
図１〜図２において、１は車室、１１は回転軸（タービンロータ）、８は低圧最終段動翼（以下最終翼という）、２１は排気室、２２は排気室出口である。２は上側フローガイド、４は下側フローガイドで両フローガイド２，４は回転軸１１の軸心を含む平面上にて結合されている。６は上側ベアリングコーン、７は下側ベアリングコーンで、両ベアリングコーン６，７も回転軸１１の軸心を含む平面上で結合されている。
【００１７】
上記上側フローガイド２は図６〜図７に示す従来のものとほぼ同様に、排気室２１内への突出量が比較的短かく形成される一方、下側フローガイド４は、下方に延びて形成されている。これによって上側フローガイド２と下側フローガイド４とは、図２に示すように、回転軸１１の軸心に対して上下に非対称に形成されることとなる。一方ベアリングコーンについては上側ベアリングコーン６と下側ベアリングコーン７とは従来のものと同様、回転軸１１の軸心に対して上下、左右に対称に形成されている。
【００１８】
従って上側及び下側フローガイド２及び４と上側及び下側ベアリングコーン６及び７とによって形成される空間である上側環状ディフューザ部９及び下側環状ディフューザ部１０も回転軸１１の軸心に対して上下に非対称な形状となり、下側環状ディフューザ部１０が長くなって、排気室２１内に深く入り込んだ形状となっている。上記上側、下側フローガイド２，４の長さの割合、つまり上側、下側環状ディフューザ部９，１０の長さの割合は、排気室２１内の圧力分布及び車室１内のスペースを勘案した最適値を採っている。
【００１９】
即ち、車室１内スペースの比較的小さい上半分（上側）では短かいフローガイド２を用いて短かいディフューザ部９とし、車室１内スペースの大きい下半分（下側）では長いフローガイド４を用いて長いディフューザ部１０としている。また上記下側フローガイド４は、その長さを長くすると、同フローガイド４の表面からの流れの剥離が発生し易いことから、その曲率を、かかる剥離の発生を回避し得るような曲率に設定し、結果として図２に示すような上側と下側とで異なる曲率を周方向に滑らかに接続した形状となっている。
【００２０】
上記のように構成された蒸気タービンの運転時において、最終翼８を出たガス（蒸気）は環状のディフューザ部９，１０に入り、図１，２に示される上半分の主流３及び下半分の主流５のように該ディフューザ部９，１０を流れて排気室２１に流出する。
【００２１】
かかるガスの流動時において、下側のディフューザ部１０が上側のディフューザ部９よりも流路長さが長く形成されているので、下側ディフューザ部１０の流れは、長いディフューザ流路を経て直接排気室２１に流出することとなり、上側ディフューザ部９からの主流３が下側ディフューザ部１０と干渉しなくなり、双方の主流の干渉による全圧損失の発生が回避される。
【００２２】
そして、前記ディフューザ部９，１０内流路における流れの偏り及びこれによる圧力分布の偏りも無くなり、上側ディフューザ部９からの流れ及び下側ディフューザ部１０からの流れは互いに干渉することなく排気室出口２２までに滑らかに減速され、流れのロスの無い充分に圧力降下がなされ得る排気室が得られる。
【００２３】
図３〜図４は本発明の実施の第２形態を示す。この実施形態においては、上記第１形態に加えてベアリングコーンを改良している。即ち、図３〜図４において、上側ベアリングコーン６及び下側ベアリングコーン７は、図４に示すように、回転軸１１の軸心を通る鉛直軸が長軸となるような楕円形状或いは長円形状に形成され水平フランジ近傍において通路面積の大きいガス通路３０（２９はベアリングコーンを示す）となっている。一方、上側フローガイド２及び下側フローガイド４は上記第１形態と同様に上下に非対称な形状となっている。
【００２４】
この実施形態においては、ベアリングコーン６，７を上下に延ばした楕円形状或いは長円形状としたので、水平フランジ近傍のガス通路３０，３０の通路面積を大きく採ることができ、この部位におけるガス流速が減少し、排気室２１内での圧力回復がより改善される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、請求項１の発明によれば、軸流タービンの排気装置を、最終段動翼出口と排気室との間に、内周壁をベアリングコーンで、外周壁をフローガイドで夫々形成された環状のディフューザ部を備えてなる軸流タービンにおいて、上記フローガイドは、回転軸の軸心よりも下側のフローガイドが上側のフローガイドよりも長く形成されて、上記回転軸の軸心に対して上下に非対称な形状とされるとともに上側とフローガイドの表面からの流れの剥離の発生を回避するように設定された下側とで異なるフローガイドの表面の曲率を周方向に滑らかに接続した形状とされてなり、上記ディフューザ部を、上記回転軸の軸心よりも下側部位が上側部位よりも長い流路に形成されているように構成したので、下側ディフューザ部の流れは長いディフューザ流路を滑らかに減速されて直接排気室の出口寄りに流入し、上側ディフューザ部を経た流れとの干渉が回避される。これにより、双方の流れの干渉に伴なう圧力損失の発生が防止される。また、フローガイドは上側とフローガイドの表面からの流れの剥離の発生を回避するように設定された下側とで異なるフローガイドの表面の曲率を周方向に滑らかに接続した形状とされているので、その際、フローガイドの表面からの剥離の発生も回避される。
【００２６】
また、上側、下側ディフューザ部からの流れはスムーズに排気室に流入することから、従来のもののような流れの偏りの発生が無く、ガスは、ディフューザ部から排気室出口までの流動によって滑らかに減速され、流れのロス無くして充分に圧力降下がなされる。以上により、排気室内における流れの損失が低減され、タービン効率が向上する。また請求項２のように構成すれば排気室側部の通路面積を大きく採ることができて排気室内の平均流速を減ずることができ、排気室全体の圧力回復がより改善され、タービン効率の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る蒸気タービンの低圧最終段近傍及び排気室の要部縦断面図。
【図２】図１のＺ−Ｚ線断面図。
【図３】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。
【図４】図３のＹ−Ｙ線断面図。
【図５】蒸気タービンの低圧段及び排気室を示す要部縦断面図。
【図６】従来例を示す図１応当図。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１      車室
２      上側フローガイド
４      下側フローガイド
６      上側ベアリングコーン
７      下側ベアリングコーン
８      最終翼
９      上側環状ディフューザ部
１０    下側環状ディフューザ部
１１    回転軸
２１    排気室
２２    排気室出口
【図１】
0003776580.tif 000002
【図２】
0003776580.tif 000003
【図３】
0003776580.tif 000004
【図４】
0003776580.tif 000005
【図５】
0003776580.tif 000006
【図６】
0003776580.tif 000007
【図７】
0003776580.tif 000008