JPH0527201U - 軸流タービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】周方向に曲線的あるいは直線的に傾斜する静翼
と組み合わせて使用する動翼は、根元及び先端の近くで
は、その流出角αがその中央部における流出角より両端
部に近づくにつれて次第に連続的に漸減するように形成
する。すなわち、流出角αが根元端部から所定高さｈ₁
まで漸増し、先端端部からｈ₂下がった位置から先端端
部まで漸減するように捩じりを加える。 【効果】動翼での半径方向流れを抑制し、かつ、動翼の
出口における流れを適正化できるので、タービンの効率
を向上させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は軸流タービンの段落構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、大容量蒸気タービン等において、効率の向上は重要な研究課題であり 、特に、大容量化に伴って低圧段落部の効率向上が重要視されるようになってき ている。しかし、蒸気タービンの低圧段落部における蒸気流の三次元流動に関す る解明、若しくは、それに基づく改善は未だ十分に行われていない。

【０００３】 図４は、フレア角（静翼ダイヤフラム外輪が下流側に流路面積を増大するよう に拡大する角度）のある低圧タービン最終段落の子午面形状を示す。静翼１と動 翼２とが作動流体の流路内に設けられ、静翼１は流路を構成するダイヤフラム外 輪３とダイヤフラム内輪４で保持されている。動翼２は回転するロータ５のディ スク７に取り付けられている。静翼のフレア角が大きい場合、動翼２に流入する 流れは半径方向速度成分をもつ流れとなり、さらに、動翼内で遠心力により半径 方向速度成分は加速されるが、動翼のなす仕事は半径方向速度成分とは無関係で あり、半径方向速度成分はそのまま損失となってしまう。従来から対策として、 低圧タービンのフレア角の大きい場合に、特開昭62−170707号公報に記載のよう に、静翼後縁６を動翼回転方向に種々の形状にする方法が行われていた。たとえ ば、図５に示すように、周方向傾き角を静翼根元では動翼回転方向に傾け、静翼 先端部になるに従って傾き角を小さくし、時には静翼先端では動翼回転方向とは 逆方向に傾ける試みがなされている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来技術は、フレア角が大きい段落内の半径方向のフローパターンを静翼 形状で改善することを目的としたものであり、動翼には特別の考慮がされていな い。

【０００５】 図６は動翼２から流出する蒸気の軸流速度の翼長方向分布を示したものである が、図５の静翼の複合周方向傾き角により流れが根元及び先端側に押しつけられ たために動翼出口の軸流速度Ｖａが根元部及び先端部で平均値より速く、中央部 で遅くなっている。この動翼出口の軸流速度Ｖａは、性能的には半径方向に一様 な流れが好ましい。特に、動翼根元部における半径方向流れ、極端な場合の根元 部の剥離流を抑制することは重要であるが、動翼根元部を流れる蒸気量を多くす ることは性能的に得策ではない。なぜならば、動翼２の根元部は翼形コード長が 大きく、さらに、流れの転向角が大きいために翼形損失が大きく、この根元部の 流量を多くして、根元部の負荷割合を大きくすることは段落全体性能からみて得 策でない。

【０００６】 図６に示した現象は、静翼の周方向傾き角により流れが根元側及び先端側に押 しつけられたことによるものである。さらに、先端部では動翼内での遠心力によ り外周部に流れが偏ったためである。これは端部に流れを押しつけたにもかかわ らず動翼が、従来の静翼の周方向傾き角を考慮しない設計のままであるためであ る。

【０００７】 本考案の目的は、動翼内の半径方向の流れを抑制するとともに動翼出口の軸流 速度を一様にして、段落性能を向上するタービン段落構造を提供することにある 。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は周方向に傾けた静翼と合わせて、動翼端 部の流出角を所定の高さから端部に向かって急に小さくする方向に翼を捩ったこ とを特徴とする。

【０００９】

【作用】

本考案は、静翼周方向に傾き角を持たせることにより、静翼出口根元部の流れ を動翼根元方向に押しつけ、動翼での半径方向外向き流れを抑制するとともに、 動翼の根元部で隣接翼との最小流路幅（スロート幅）を連続的に急に狭くするの で動翼根元部から流出する蒸気量を減少させ、かつ、軸流速度を小さくすること ができる。

【００１０】 また、静翼周方向傾き角を静翼先端部になるに従って傾き角を小さくし、時に は静翼先端では動翼回転方向とは逆方向に傾けることにより、静翼先端部を作動 流体が流れ易くし、動翼先端部での半径方向外向き流れを抑制するとともに、動 翼の先端部で隣接翼との最小流路幅（スロート幅）を連続的に急に狭くするので 動翼先端部から流出する蒸気量を減少させ、かつ、軸流速度を小さくすることが できる。

【００１１】 これによって動翼根元部、及び、先端部から流出する蒸気の流出角を適正にす るとともに、根元部と先端部を流れる蒸気量の不均一を無くすことができる。

【００１２】

【実施例】

本考案を適用した時の動翼列を図１に示す。動翼２は、動翼後縁８の先端部位 置９と根元部位置１０の間はほぼ直線的に変化している。そして、動翼の先端部 ９の位置から先端に向かってスロート幅が狭くなるように翼形が捩られており、 また、根元部１０の位置から根元に向かってスロート幅が狭くなるように捩じら れている。図２は本考案による動翼の幾何学的流出角αの翼長方向分布を従来法 による分布と比較して示したものである。翼の捩じりによって、従来翼に比べて 先端よりｈ₂ の位置から幾何学的流出角αは連続的に従来翼より急に小さくなっ ている。また、ｈ₂ の位置は図４に示す静翼１の入口端１１とダイヤフラム外輪 壁との交点１２の半径位置付近とする。一方、根元よりｈ₁ の位置から端部に向 かって幾何学的流出角α は連続的に従来翼より急に小さくなっている。また、 ｈ₁ の位置は無次元翼高さｈ／Ｈ＝０．１〜０．３程度とする。なお、翼長中央 部は逆に従来翼より幾何学的流出角α が若干大きくしてある。

【００１３】 図３は、本考案の段落構造を適用した場合の動翼から流出する蒸気の軸流速度 分布を示したものであるが、図６に比べて根元部及び先端部の軸流速度の増大が ほとんどなく、均一な軸流速度になっている。

【００１４】 本考案の実施例は、図５に示した静翼後縁６の傾きが曲線的に変化する場合で ある。図７に示す静翼後縁の傾きが直線的に変化する静翼の場合、動翼出口の軸 流速度分布は図８に示すように根元部のみ大きくなることがある。この場合には 図９に示すように幾何学的流出角α は根元側のみ小さくすることがある。

【００１５】

【考案の効果】

本考案によれば、下流側に流路面積が拡大するタービン段落の動翼での半径方 向外向流れを抑制し、しかも、内外壁面の近くでの動翼から流出する流体の流出 角の適正化を図り、比較的翼形損失の大きい内外壁面近傍を流れる流量の増加を 抑え、比較的損失の少ない翼中央の流量を増加させることができ、流体の持つエ ネルギを動翼で有効に仕事に変換できるので軸流タービンの効率を向上させるこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の動翼列の説明図。

【図２】動翼の幾何学的流出角の分布図。

【図３】本考案の段落構造を適用した場合の動翼出口の
軸流速度分布図。

【図４】低圧タービン段落の子午面断面図。

【図５】静翼の後縁形状説明図。

【図６】従来の段落構造を適用した場合の動翼出口の軸
流速度分布図。

【図７】静翼の後縁形状図。

【図８】従来の他の段落構造を適用した場合の動翼出口
の軸流速度分布図。

【図９】本考案の他の実施例の動翼の幾何学的流出角の
分布図。

【符号の説明】

１…静翼、２…動翼、３…ダイヤフラム外輪、４…ダイ
ヤフラム内輪、６…静翼後縁部、７…ディスク、８…動
翼後縁部。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】静翼群と動翼群で構成される軸流タービン
   段落において、 前記静翼の後縁のあるいは翼形重心線をロータ周方向に
   傾かせ、かつ、前記動翼の所定の高さ位置から端部に向
   かうにつれ流出角が連続的に急に小さくなるように捩っ
   たことを特徴とする軸流タービン。
2. 【請求項２】請求項１において、所定の高さ位置から根
   元側端部に向かってのみ流出角が連続的に小さくなるよ
   うに捩った軸流タービン。