JPH0874502A - タービンブレード - Google Patents
タービンブレードInfo
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- JPH0874502A JPH0874502A JP7237738A JP23773895A JPH0874502A JP H0874502 A JPH0874502 A JP H0874502A JP 7237738 A JP7237738 A JP 7237738A JP 23773895 A JP23773895 A JP 23773895A JP H0874502 A JPH0874502 A JP H0874502A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/10—Manufacture by removing material
- F05D2230/12—Manufacture by removing material by spark erosion methods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/10—Two-dimensional
- F05D2250/16—Two-dimensional parabolic
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
- Y10S415/914—Device to control boundary layer
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】効率を高めるために改良されたタービンブレー
ドを提供すること。 【解決手段】このタービンブレードは、圧力面（２６）
が根元（３５）から先端（３７）まで半径方向に凸面状
となるように湾曲している。対応する慣用のプリズム型
ブレードに比べて、セッティング角は、根元及び先端の
ところにおいて細密であり、ブレードの中間高さのとこ
ろでは粗大である。従って、スロート開口は、根元及び
先端において小さくされ、中間高さのところでは大きく
なっているので、流体の質れを損失の大きい両端壁領域
から離す。それによって、タービン段の効率が相当に高
められる。両端壁とブレードの間に最適なすみ肉を形成
することによって更に性能の国状が達成される。
ドを提供すること。 【解決手段】このタービンブレードは、圧力面（２６）
が根元（３５）から先端（３７）まで半径方向に凸面状
となるように湾曲している。対応する慣用のプリズム型
ブレードに比べて、セッティング角は、根元及び先端の
ところにおいて細密であり、ブレードの中間高さのとこ
ろでは粗大である。従って、スロート開口は、根元及び
先端において小さくされ、中間高さのところでは大きく
なっているので、流体の質れを損失の大きい両端壁領域
から離す。それによって、タービン段の効率が相当に高
められる。両端壁とブレードの間に最適なすみ肉を形成
することによって更に性能の国状が達成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンブレード
及びタービンブレードを装備したタービンに関する。本
発明は主として蒸気タービンに関連して説明されるが、
その他のタービン及び圧縮機にも適用することができ
る。ここでいう「タービン」とは、エアフォイルブレー
ドを有するタービンを含む。又、本発明は、主としてタ
ービンの固定ブレードに関連して説明されるが、それに
限定されるものではない。
及びタービンブレードを装備したタービンに関する。本
発明は主として蒸気タービンに関連して説明されるが、
その他のタービン及び圧縮機にも適用することができ
る。ここでいう「タービン」とは、エアフォイルブレー
ドを有するタービンを含む。又、本発明は、主としてタ
ービンの固定ブレードに関連して説明されるが、それに
限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術】タービンの効率は、僅かに増大しただけ
でも大きなコスト節減につながるような大型設備におい
ては特に重要である。従って、タービンの臨界的な要素
であるブレードの設計の研究に多大の費用と努力が費や
されている。
でも大きなコスト節減につながるような大型設備におい
ては特に重要である。従って、タービンの臨界的な要素
であるブレードの設計の研究に多大の費用と努力が費や
されている。
【０００３】慣用のブレードは、古くからエアフォイル
（翼）型断面形状であり、固定ブレード（静翼）の場
合、内端ブロック（リング）と外端ブロック（リング）
の間に半径方向に延長しており、プリズム形状、即ち、
それ自体に平行に延長し、エアフォイル型断面に交差す
る線によって創生された形状である。固定ブレード及び
可動ブレード（動翼）のそれぞれのブレード軸線を中心
とする向きも、このプリズム型ブレード設計に関して標
準化されており、その向きは、タービンの軸方向と、エ
アフォイルブレードの圧力面（圧力を受ける面）の側の
ブレード先行縁及び後行縁上の縁に対する接線との間を
スタガー角（食い違い角）とすることによって規定され
ている。
（翼）型断面形状であり、固定ブレード（静翼）の場
合、内端ブロック（リング）と外端ブロック（リング）
の間に半径方向に延長しており、プリズム形状、即ち、
それ自体に平行に延長し、エアフォイル型断面に交差す
る線によって創生された形状である。固定ブレード及び
可動ブレード（動翼）のそれぞれのブレード軸線を中心
とする向きも、このプリズム型ブレード設計に関して標
準化されており、その向きは、タービンの軸方向と、エ
アフォイルブレードの圧力面（圧力を受ける面）の側の
ブレード先行縁及び後行縁上の縁に対する接線との間を
スタガー角（食い違い角）とすることによって規定され
ている。
【０００４】タービンのためのプリズム型ブレードの性
能は、ブレードに「傾き」を付与すること、即ち、ブレ
ードをその根元を中心として円周平面、即ちタービン軸
線に対して横断方向の又は垂直な平面内で傾斜させる
（曲げる）ことによって改善されることは周知である。
この「傾き」は、ブレードの根元から先端までの間でブ
レードの出口縁における流体の質量流量に変化をもたら
す。ブレードの根元も先端も、図１に示されるように支
持リング２１及び２２の端壁に終端しているが、ブレー
ドの半径方向内端と外端は、それぞれ、「根元」と「先
端」と称される。
能は、ブレードに「傾き」を付与すること、即ち、ブレ
ードをその根元を中心として円周平面、即ちタービン軸
線に対して横断方向の又は垂直な平面内で傾斜させる
（曲げる）ことによって改善されることは周知である。
この「傾き」は、ブレードの根元から先端までの間でブ
レードの出口縁における流体の質量流量に変化をもたら
す。ブレードの根元も先端も、図１に示されるように支
持リング２１及び２２の端壁に終端しているが、ブレー
ドの半径方向内端と外端は、それぞれ、「根元」と「先
端」と称される。
【０００５】ブレードの円周方向の間隔（即ち、ピッ
チ）は、根元から先端にいくにつれて漸次増大している
ので、ブレード間のスロート線がブレード吸引面に交差
する位置は、半径が増大するとともに上流側へ変位す
る。その結果、ブレードの吸引面が凸状の曲面となって
いるため、出口角度が、根元における約１３°（接線方
向に対して）から、先端における１５°にまで増大す
る。
チ）は、根元から先端にいくにつれて漸次増大している
ので、ブレード間のスロート線がブレード吸引面に交差
する位置は、半径が増大するとともに上流側へ変位す
る。その結果、ブレードの吸引面が凸状の曲面となって
いるため、出口角度が、根元における約１３°（接線方
向に対して）から、先端における１５°にまで増大す
る。
【０００６】ブレードの出口角度αは、sin -1（スロー
ト／ブレードピッチ）として定義され、図３（ａ）及び
３（ｂ）に示されている。図３（ａ）及び３（ｂ）に
は、以下のパラメータが示されている。即ち、スロート
ｔは、ブレード間の通路の最小幅であり、通常、ブレー
ドの圧力面の後行縁から隣接するブレードの吸引面に対
して直角に延長する距離である。スタガー角は、タービ
ンの軸線と、エアフォイル型断面の先行円及び後行円に
接触する接線との間の角である。ブレードの弦長は、ス
タガー角の接線に沿ってのブレードの長さである。
ト／ブレードピッチ）として定義され、図３（ａ）及び
３（ｂ）に示されている。図３（ａ）及び３（ｂ）に
は、以下のパラメータが示されている。即ち、スロート
ｔは、ブレード間の通路の最小幅であり、通常、ブレー
ドの圧力面の後行縁から隣接するブレードの吸引面に対
して直角に延長する距離である。スタガー角は、タービ
ンの軸線と、エアフォイル型断面の先行円及び後行円に
接触する接線との間の角である。ブレードの弦長は、ス
タガー角の接線に沿ってのブレードの長さである。
【０００７】基本的なプリズム型ブレード設計に対する
いろいろな改変が従来から提案されている。例えば、
「日立論評」第２７巻第３号１９７８年に、ねじりブレ
ード及びその他のブレードのいろいろな形態が提案され
ている。「制御された渦流ノズル設計」と称されるもの
の中に、半径方向の高さの下半分は慣用のプリズム型ブ
レードの形態同じであるが、上半分は漸進的に細密にな
るセッティング角を有するものとしたノズル（即ち、固
定ブレード）が開示されている。セッティング角とは、
ブレードの任意の高さのところのエアフォイル型断面を
プリズム型ブレードの通常の配置位置からそれ自体の平
面内で回転させる（曲げる、又はねじる）角度である。
細密な設定は、スロートを狭くし、従って出口角度を小
さくするためにエアフォイル型断面形状を回転させるこ
とを表わし、粗大な設定は、出口角度を大きくするため
にエアフォイル型断面形状を回転させることを表わす。
この「日立論評」の第３図に、根元から先端までのブレ
ードの断面形状を連続的に回転させ、セッティング角が
ブレードの高さ方向に漸進的に細密になるようにした構
成が示されている。
いろいろな改変が従来から提案されている。例えば、
「日立論評」第２７巻第３号１９７８年に、ねじりブレ
ード及びその他のブレードのいろいろな形態が提案され
ている。「制御された渦流ノズル設計」と称されるもの
の中に、半径方向の高さの下半分は慣用のプリズム型ブ
レードの形態同じであるが、上半分は漸進的に細密にな
るセッティング角を有するものとしたノズル（即ち、固
定ブレード）が開示されている。セッティング角とは、
ブレードの任意の高さのところのエアフォイル型断面を
プリズム型ブレードの通常の配置位置からそれ自体の平
面内で回転させる（曲げる、又はねじる）角度である。
細密な設定は、スロートを狭くし、従って出口角度を小
さくするためにエアフォイル型断面形状を回転させるこ
とを表わし、粗大な設定は、出口角度を大きくするため
にエアフォイル型断面形状を回転させることを表わす。
この「日立論評」の第３図に、根元から先端までのブレ
ードの断面形状を連続的に回転させ、セッティング角が
ブレードの高さ方向に漸進的に細密になるようにした構
成が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記「日立論評」にお
けるブレードの設計及びセッティング角の分析は相当に
包括的なものであるが、同誌の研究において示された設
計は、いずれも、本発明がもたらす改良のレベルには達
していないことが判明した。従って、本発明の目的は、
従来周知のブレードの構成に性能上の顕著な改良を提供
することである。
けるブレードの設計及びセッティング角の分析は相当に
包括的なものであるが、同誌の研究において示された設
計は、いずれも、本発明がもたらす改良のレベルには達
していないことが判明した。従って、本発明の目的は、
従来周知のブレードの構成に性能上の顕著な改良を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、タービンの動作流体の環状流路内
に配列されるブレードの環状配列体の１つとして用いる
ためのタービンブレードであって、半径方向内端の根元
から半径方向外端の先端まで少くともほぼ一定のエアフ
ォイル型断面形状を有し、ブレードの圧力面が該根元と
先端の間で半径方向に凸面状となるように該根元と先端
との間で実質的に対称的に湾曲されていることを特徴と
するタービンブレードが提供される。
に、本発明によれば、タービンの動作流体の環状流路内
に配列されるブレードの環状配列体の１つとして用いる
ためのタービンブレードであって、半径方向内端の根元
から半径方向外端の先端まで少くともほぼ一定のエアフ
ォイル型断面形状を有し、ブレードの圧力面が該根元と
先端の間で半径方向に凸面状となるように該根元と先端
との間で実質的に対称的に湾曲されていることを特徴と
するタービンブレードが提供される。
【００１０】ブレードの根元と先端のエアフォイル型断
面は、それら自身の平面内においてブレードの中間高さ
のところの断面に対して５°±２°、好ましくは５°±
１°の範囲内の角度だけ回転された（ねじられた）もの
とする。ブレードのエアフォイル型断面は、根元と先端
の間で放物線上に位置するものとすることが好ましい。
面は、それら自身の平面内においてブレードの中間高さ
のところの断面に対して５°±２°、好ましくは５°±
１°の範囲内の角度だけ回転された（ねじられた）もの
とする。ブレードのエアフォイル型断面は、根元と先端
の間で放物線上に位置するものとすることが好ましい。
【００１１】ブレードの後行縁は、根元から先端まで直
線状であることが好ましく、ブレードの圧力面の半径方
向の凸面状曲面は、エアフォイル型断面を直線状後行縁
を中心として回転変位させる（ねじる）ことによって形
成されたものとする。
線状であることが好ましく、ブレードの圧力面の半径方
向の凸面状曲面は、エアフォイル型断面を直線状後行縁
を中心として回転変位させる（ねじる）ことによって形
成されたものとする。
【００１２】本発明の一側面においては、上述したブレ
ードを固定ブレードとして有するタービンにおいて、隣
接する固定ブレード間のピッチに対するスロート寸法の
比率が、ブレードの根元における好ましくは７°〜１１
°、より好ましくは８°〜１０°の範囲の出口角度の正
弦（sin ）を構成する。
ードを固定ブレードとして有するタービンにおいて、隣
接する固定ブレード間のピッチに対するスロート寸法の
比率が、ブレードの根元における好ましくは７°〜１１
°、より好ましくは８°〜１０°の範囲の出口角度の正
弦（sin ）を構成する。
【００１３】前記固定ブレードの中間高さのところの断
面のセッティング角は、根元の出口角度と相俟って、同
じスタガー角のプリズム型ブレードを有するタービンの
総スロート面積に等しい総スロート面積を提供するよう
に定める。
面のセッティング角は、根元の出口角度と相俟って、同
じスタガー角のプリズム型ブレードを有するタービンの
総スロート面積に等しい総スロート面積を提供するよう
に定める。
【００１４】本発明の別の側面によれば、動作流体の流
体密度を減少させるように構成された一連のタービン段
を有するタービンにおいて、各ブレードの根元のセッテ
ィング角を、該一連のタービン段のすべての段を通して
一定とし、各ブレードの中間高さのところのエアフォイ
ル型断面のセッティング角は、各タービン段のブレード
の所定のスロート面積を維持するように定める。この所
定のスロート面積は、ブレード以外の点では同様の慣用
のタービンの対応するタービン段におけるプリズム型ブ
レードによって提供される面積に等しい面積とする。
体密度を減少させるように構成された一連のタービン段
を有するタービンにおいて、各ブレードの根元のセッテ
ィング角を、該一連のタービン段のすべての段を通して
一定とし、各ブレードの中間高さのところのエアフォイ
ル型断面のセッティング角は、各タービン段のブレード
の所定のスロート面積を維持するように定める。この所
定のスロート面積は、ブレード以外の点では同様の慣用
のタービンの対応するタービン段におけるプリズム型ブ
レードによって提供される面積に等しい面積とする。
【００１５】本発明の１つの特徴によれば、各ブレード
とそれぞれの端部ブロックとが、一体にされ、各ブレー
ドのエアフォイル面と該端部ブロックによって画定され
る両端壁との間にすみ肉を形成するように機械加工され
る。それらのすみ肉は、それらがどこに形成されるかに
基づいてブレードの根元又は先端のところで測定された
隣接するブレード間のスロート寸法の０．１５〜０．３
倍の範囲の曲率を有するものとすることが好ましい。
とそれぞれの端部ブロックとが、一体にされ、各ブレー
ドのエアフォイル面と該端部ブロックによって画定され
る両端壁との間にすみ肉を形成するように機械加工され
る。それらのすみ肉は、それらがどこに形成されるかに
基づいてブレードの根元又は先端のところで測定された
隣接するブレード間のスロート寸法の０．１５〜０．３
倍の範囲の曲率を有するものとすることが好ましい。
【００１６】あるいは別法として、すみ肉は、ブレード
の根元と先端のところで測定された隣接するブレード間
のスロート寸法の平均値の０．１５〜０．３倍の範囲の
曲率を有するものとすることもできる。その場合、すべ
てのすみ肉が同じであるから、製造が容易であるという
利点があるが、効率がやや低下するという不利益があ
る。すみ肉の曲率の乗算係数は、使用されるスロート寸
法の０．２〜０．２５の範囲、特にほぼ０．２３とする
ことが好ましい。
の根元と先端のところで測定された隣接するブレード間
のスロート寸法の平均値の０．１５〜０．３倍の範囲の
曲率を有するものとすることもできる。その場合、すべ
てのすみ肉が同じであるから、製造が容易であるという
利点があるが、効率がやや低下するという不利益があ
る。すみ肉の曲率の乗算係数は、使用されるスロート寸
法の０．２〜０．２５の範囲、特にほぼ０．２３とする
ことが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による「流れ制御型」ター
ビンブレード、及び、その蒸気タービンへの組み込み態
様を添付図を参照して説明する。図１を参照すると、慣
用の「ディスク・ダイアフラム」型（ディスクとダイア
フラムから成る）高／中圧蒸気タービン段（以下、単に
「段」とも称する）の概略軸方向断面図が示されてい
る。動作流体、即ち蒸気の流れ方向Ｆは、タービン軸線
即ちロータ１０の軸線Ａにほぼ平行である。ロータ１０
は、タービンの各段においてディスク１１を有してお
り、ディスク１１に、１組又は１列の円周方向に間隔を
おいて整列された可動ブレード１２が固定されている。
各ブレード１２の半径方向外端にシュラウド（側板）１
３が付設されている。
ビンブレード、及び、その蒸気タービンへの組み込み態
様を添付図を参照して説明する。図１を参照すると、慣
用の「ディスク・ダイアフラム」型（ディスクとダイア
フラムから成る）高／中圧蒸気タービン段（以下、単に
「段」とも称する）の概略軸方向断面図が示されてい
る。動作流体、即ち蒸気の流れ方向Ｆは、タービン軸線
即ちロータ１０の軸線Ａにほぼ平行である。ロータ１０
は、タービンの各段においてディスク１１を有してお
り、ディスク１１に、１組又は１列の円周方向に間隔を
おいて整列された可動ブレード１２が固定されている。
各ブレード１２の半径方向外端にシュラウド（側板）１
３が付設されている。
【００１８】タービンの前部から後部へ矢印Ｆで示され
る方向に流れる蒸気内のエネルギーは、ロータ１２の機
械的エネルギーに変換される。各段において、固定ブレ
ード組立体が可動ブレード組に先行（動作流体の流れ方
向でみて上流に位置）しており、タービンの内側ケーシ
ング２０に固定されている。この固定ブレード組立体
は、半径方向内側リング又は端部ブロック２１と、半径
方向外側リング又は端部ブロック２２と、１組又は１列
の円周方向に間隔を甥お手整列された固定ブレード２３
とから成る。各固定ブレード２３は、内端において半径
方向内側リング２１に、外端において半径方向外側リン
グ２２に固定され、流れに対面する先行縁２４と、後行
縁２５を有する。半径方向内側及び外側リング２１，２
２とブレード２３との組立体は、ダイアフラムと称され
る。図１に示されるディスク（１１）とダイアフラム
（２１，２２，２３）の段は、タービン軸線Ａに直交す
る内側リング２１と外側リング２２との間の面積が、固
定ブレードの先行縁２４におけるより後行縁２５におけ
る方が大きくなっているタイプのものである。更に、図
１に示される例では、ブレード２３が固定されているリ
ング（又は端部ブロック）２１，２２の表面、即ち端壁
は、タービン軸線Ａを中心とし、ブレード２３の先行縁
２４から後行縁２５に向かって拡開する切頭円錐形であ
る。
る方向に流れる蒸気内のエネルギーは、ロータ１２の機
械的エネルギーに変換される。各段において、固定ブレ
ード組立体が可動ブレード組に先行（動作流体の流れ方
向でみて上流に位置）しており、タービンの内側ケーシ
ング２０に固定されている。この固定ブレード組立体
は、半径方向内側リング又は端部ブロック２１と、半径
方向外側リング又は端部ブロック２２と、１組又は１列
の円周方向に間隔を甥お手整列された固定ブレード２３
とから成る。各固定ブレード２３は、内端において半径
方向内側リング２１に、外端において半径方向外側リン
グ２２に固定され、流れに対面する先行縁２４と、後行
縁２５を有する。半径方向内側及び外側リング２１，２
２とブレード２３との組立体は、ダイアフラムと称され
る。図１に示されるディスク（１１）とダイアフラム
（２１，２２，２３）の段は、タービン軸線Ａに直交す
る内側リング２１と外側リング２２との間の面積が、固
定ブレードの先行縁２４におけるより後行縁２５におけ
る方が大きくなっているタイプのものである。更に、図
１に示される例では、ブレード２３が固定されているリ
ング（又は端部ブロック）２１，２２の表面、即ち端壁
は、タービン軸線Ａを中心とし、ブレード２３の先行縁
２４から後行縁２５に向かって拡開する切頭円錐形であ
る。
【００１９】図２を参照すると、図１に示されたタイプ
の固定ブレード組立体の一部の背面図が示されている。
図２に示された固定ブレード２３は、慣用のプリズム型
である。即ち、各ブレード２３は、直線状であり、ター
ビン軸線Ａからの半径線に直交するブレードの内端から
外端までのすべてのエアフォイル（翼）型断面が同じ形
状を有し、根元から先端までねじれられておらず、各ブ
レードの先行縁２４及び後行縁２５は、それぞれ直線上
に重ねられている。各ブレード２３は、凹面状圧力面
（エアフォイル面）２６と凸面状吸引面（エアフォイル
面）２７を有している。
の固定ブレード組立体の一部の背面図が示されている。
図２に示された固定ブレード２３は、慣用のプリズム型
である。即ち、各ブレード２３は、直線状であり、ター
ビン軸線Ａからの半径線に直交するブレードの内端から
外端までのすべてのエアフォイル（翼）型断面が同じ形
状を有し、根元から先端までねじれられておらず、各ブ
レードの先行縁２４及び後行縁２５は、それぞれ直線上
に重ねられている。各ブレード２３は、凹面状圧力面
（エアフォイル面）２６と凸面状吸引面（エアフォイル
面）２７を有している。
【００２０】図３（ａ）を参照すると、タービン軸線Ａ
に対する固定ブレード２３，２９の向きと、固定ブレー
ドのリングを含み、タービン軸線Ａに対して垂直な横断
方向（即ち、接線方向又は円周方向）の平面Ｔが半径方
向の平面図として示されている。ブレードのエアフォイ
ル型断面は、後行縁の小径円１５と先行縁の大径円１７
を基本としている。これらの２つの円１５，１７に対す
る接線１９は、軸線Ａからみて角度ψをなしており、こ
の角度をスタガー角（食い違い角）という。
に対する固定ブレード２３，２９の向きと、固定ブレー
ドのリングを含み、タービン軸線Ａに対して垂直な横断
方向（即ち、接線方向又は円周方向）の平面Ｔが半径方
向の平面図として示されている。ブレードのエアフォイ
ル型断面は、後行縁の小径円１５と先行縁の大径円１７
を基本としている。これらの２つの円１５，１７に対す
る接線１９は、軸線Ａからみて角度ψをなしており、こ
の角度をスタガー角（食い違い角）という。
【００２１】ブレード２３の吸引面２７から隣接するブ
レード２９の圧力面２６に交差する垂線を引き、それら
の垂線のうち最も短いものがスロートの幅寸法ｔであ
る。このスロート線は、ブレード２９の後行縁２５に交
差する線である。固定ブレードのピッチｐに対するスロ
ート寸法ｔの比率が、いわゆる出口角度αの正弦（si
n）を構成する。図から分かるように、この角度は、お
おむね、横断方向の平面Ｔに対する各ブレードからの出
口角度である。
レード２９の圧力面２６に交差する垂線を引き、それら
の垂線のうち最も短いものがスロートの幅寸法ｔであ
る。このスロート線は、ブレード２９の後行縁２５に交
差する線である。固定ブレードのピッチｐに対するスロ
ート寸法ｔの比率が、いわゆる出口角度αの正弦（si
n）を構成する。図から分かるように、この角度は、お
おむね、横断方向の平面Ｔに対する各ブレードからの出
口角度である。
【００２２】図４は、本発明の原理に従って形成された
ブレードを示す。本発明のブレードは、慣用のプリズム
型ブレードのように直線状の後行縁２５を有している
が、ブレードの残部、特に先行縁２４は、直線ではな
く、ブレードの圧力面２６が根元と先端の間で半径方向
に（即ち、ブレード間の蒸気の流れ方向に対して横断方
向の平面内で）凸面状となるような態様に湾曲してい
る。そのような横断方向の平面の１つが、図４に符号３
１で示されている。この平面３１における圧力面２６上
の凸状曲線は、図４には見られないが、先行縁２４の凸
状曲線に一致している。
ブレードを示す。本発明のブレードは、慣用のプリズム
型ブレードのように直線状の後行縁２５を有している
が、ブレードの残部、特に先行縁２４は、直線ではな
く、ブレードの圧力面２６が根元と先端の間で半径方向
に（即ち、ブレード間の蒸気の流れ方向に対して横断方
向の平面内で）凸面状となるような態様に湾曲してい
る。そのような横断方向の平面の１つが、図４に符号３
１で示されている。この平面３１における圧力面２６上
の凸状曲線は、図４には見られないが、先行縁２４の凸
状曲線に一致している。
【００２３】詳述すると、この曲線は、図５では、図４
のブレードの根元３５から先端３７までのいろいろなエ
アフォイル型断面３３のセッティング角の変化によって
示されている。各エアフォイル型断面３３は、ブレード
の半径方向の高さの中間部分では正（＋）の角度であ
り、根元及び先端部分では負（−）の角度であるセッテ
ィング角の分だけ後行縁２５を中心としてそれ自体の平
面内で回転されて（曲げられて、又はねじられて）いる
ものとみなすことができる。ここで、「正」とは、圧力
面２６の方に向かっての回転であり、「負」とは、吸引
面２７の方に向かっての回転である。
のブレードの根元３５から先端３７までのいろいろなエ
アフォイル型断面３３のセッティング角の変化によって
示されている。各エアフォイル型断面３３は、ブレード
の半径方向の高さの中間部分では正（＋）の角度であ
り、根元及び先端部分では負（−）の角度であるセッテ
ィング角の分だけ後行縁２５を中心としてそれ自体の平
面内で回転されて（曲げられて、又はねじられて）いる
ものとみなすことができる。ここで、「正」とは、圧力
面２６の方に向かっての回転であり、「負」とは、吸引
面２７の方に向かっての回転である。
【００２４】図５に示された特定の例においては、その
エアフォイル型断面が慣用のタービンに組み込まれた慣
用のプリズム型ブレードと同じスタガー角（即ち、ター
ビン軸線に対する向き）を有している部位であるブレー
ドの半径方向の高さの約５分の１のところと、約５分の
４のところでは、セッティング角がゼロとなっている。
この部位における慣用のプリズム型ブレードのスタガー
角は、４８．５°とされている。
エアフォイル型断面が慣用のタービンに組み込まれた慣
用のプリズム型ブレードと同じスタガー角（即ち、ター
ビン軸線に対する向き）を有している部位であるブレー
ドの半径方向の高さの約５分の１のところと、約５分の
４のところでは、セッティング角がゼロとなっている。
この部位における慣用のプリズム型ブレードのスタガー
角は、４８．５°とされている。
【００２５】セッティング角は、ブレードの根元及び先
端における−２．５°から半径方向の高さの中間部分に
おける＋２．５°まで５°変化している。これは、慣用
の、即ち標準スタガー角が４８．５°である場合に好ま
しい構成である。ただし、セッティング角のこの５°の
差を多少変更しても、なお、タービンの効率上の利益を
得ることができる（得られる利益は５°の差とした場合
よりは少ないが）。即ち、５°±２°の範囲の差、即
ち、ブレードの根元及び先端と中間の高さ部分とのセッ
ティング角の差を３°から７°の範囲としても、効率上
の利益が得られるが、この差は、５°±１°の範囲、即
ち４°から６°の範囲に限定することが好ましい。ブレ
ードの全高に亙ってのセッティング角の変化は、図５に
示されるように放物線状とすることが好ましい。
端における−２．５°から半径方向の高さの中間部分に
おける＋２．５°まで５°変化している。これは、慣用
の、即ち標準スタガー角が４８．５°である場合に好ま
しい構成である。ただし、セッティング角のこの５°の
差を多少変更しても、なお、タービンの効率上の利益を
得ることができる（得られる利益は５°の差とした場合
よりは少ないが）。即ち、５°±２°の範囲の差、即
ち、ブレードの根元及び先端と中間の高さ部分とのセッ
ティング角の差を３°から７°の範囲としても、効率上
の利益が得られるが、この差は、５°±１°の範囲、即
ち４°から６°の範囲に限定することが好ましい。ブレ
ードの全高に亙ってのセッティング角の変化は、図５に
示されるように放物線状とすることが好ましい。
【００２６】エアフォイル型断面を後行縁２５以外のあ
る特定の軸線、例えば先行縁２４又は後行縁と先行縁と
の間にある中間軸線を中心として回転させる（曲げる又
はねじる）ことも、ある程度許容し得るが、後行縁２５
を回転軸線（ねじり軸線）として選択することにより幾
つかの利点が得られる。第１に、それは、固定ブレード
２３とその下流側に位置する可動ブレード（図１に符号
１２で示されている）との間の臨界的な重要性を有する
ブレード間の間隙を一定に維持する。この間隙は、可動
ブレードに作用する不安定な空気力学的力に影響を及ぼ
すとともに、端壁（リング２１，２２のブレード取付表
面）に沿って流体の境界層が発生することによりタービ
ン段の効率にも重要な影響を及ぼすので、重要な要素で
ある。第２に、曲面を主として先行縁に組み入れること
によって、二次流れが発生する先行縁領域に「複合傾
き」効果が導入される。この二次流れは、隣接する固定
ブレードと固定ブレードの間の端壁の近傍に主流と平行
に生じる渦流である。本発明の複合湾曲ブレードを用い
ることにより、ブレードの全高の半径方向内側半分（即
ち、下半分）においてはブレードの圧力面２６が半径方
向内方に向けられ、ブレードの全高の半径方向外側半分
（即ち、上半分）においてはブレードの圧力面２６が半
径方向外方に向けられる。流体の流れに作用するブレー
ド本体の力は、端壁に作用するより高い静圧によって対
抗され、その結果、端壁の近傍では流速が遅くなり、従
って摩擦損失が減少される。
る特定の軸線、例えば先行縁２４又は後行縁と先行縁と
の間にある中間軸線を中心として回転させる（曲げる又
はねじる）ことも、ある程度許容し得るが、後行縁２５
を回転軸線（ねじり軸線）として選択することにより幾
つかの利点が得られる。第１に、それは、固定ブレード
２３とその下流側に位置する可動ブレード（図１に符号
１２で示されている）との間の臨界的な重要性を有する
ブレード間の間隙を一定に維持する。この間隙は、可動
ブレードに作用する不安定な空気力学的力に影響を及ぼ
すとともに、端壁（リング２１，２２のブレード取付表
面）に沿って流体の境界層が発生することによりタービ
ン段の効率にも重要な影響を及ぼすので、重要な要素で
ある。第２に、曲面を主として先行縁に組み入れること
によって、二次流れが発生する先行縁領域に「複合傾
き」効果が導入される。この二次流れは、隣接する固定
ブレードと固定ブレードの間の端壁の近傍に主流と平行
に生じる渦流である。本発明の複合湾曲ブレードを用い
ることにより、ブレードの全高の半径方向内側半分（即
ち、下半分）においてはブレードの圧力面２６が半径方
向内方に向けられ、ブレードの全高の半径方向外側半分
（即ち、上半分）においてはブレードの圧力面２６が半
径方向外方に向けられる。流体の流れに作用するブレー
ド本体の力は、端壁に作用するより高い静圧によって対
抗され、その結果、端壁の近傍では流速が遅くなり、従
って摩擦損失が減少される。
【００２７】図６を参照すると、出口角αとブレードの
断面（図４に符号３３で示されている）の半径方向の高
さとの関係が示されている。図６にみられるように、慣
用のプリズム型ブレードの場合は、出口角は、ブレード
の根元のところにおける約１３°から先端における約１
５°までほぼ直線的に増大している。出口即ち開口部の
この増大は、ブレードの半径（即ち、高さ）の増大とと
もに大きくなるブレード間のピッチの増大に単純に対応
している。一方、本発明のこの実施形態の、即ち図５の
セッティング角によって規定される形態を有する固定ブ
レードを組み入れたタービン段においては、出口角は、
ブレードの根元のところにおける約９．６°から中間高
さのところにおける約１５．６°にまで増大し、そこか
ら先端における約１２°にまで減少している。この非対
称も、やはり、ブレードの半径の変化とともに変化する
ブレード間のピッチの変化に基因している。なぜなら、
ピッチが増大するとともにスロートが上流側（吸引面の
側）に移動するからであり、スロートはピッチより速く
増大し、出口角はピッチと共に、従って半径とともに増
大するからである。根元と先端との間の出口角のこの差
は、セッティング角が根元と先端とで同じであるにもか
かわらず存在する。
断面（図４に符号３３で示されている）の半径方向の高
さとの関係が示されている。図６にみられるように、慣
用のプリズム型ブレードの場合は、出口角は、ブレード
の根元のところにおける約１３°から先端における約１
５°までほぼ直線的に増大している。出口即ち開口部の
この増大は、ブレードの半径（即ち、高さ）の増大とと
もに大きくなるブレード間のピッチの増大に単純に対応
している。一方、本発明のこの実施形態の、即ち図５の
セッティング角によって規定される形態を有する固定ブ
レードを組み入れたタービン段においては、出口角は、
ブレードの根元のところにおける約９．６°から中間高
さのところにおける約１５．６°にまで増大し、そこか
ら先端における約１２°にまで減少している。この非対
称も、やはり、ブレードの半径の変化とともに変化する
ブレード間のピッチの変化に基因している。なぜなら、
ピッチが増大するとともにスロートが上流側（吸引面の
側）に移動するからであり、スロートはピッチより速く
増大し、出口角はピッチと共に、従って半径とともに増
大するからである。根元と先端との間の出口角のこの差
は、セッティング角が根元と先端とで同じであるにもか
かわらず存在する。
【００２８】本発明による湾曲ブレードの作用効果は、
ブレードの根元側及び先端側の端壁の近傍の高い効率損
失領域を通る流体の流れを少なくし、より効率の高いブ
レードの中間高さ領域を通る流体の流れを増大させるこ
とである。
ブレードの根元側及び先端側の端壁の近傍の高い効率損
失領域を通る流体の流れを少なくし、より効率の高いブ
レードの中間高さ領域を通る流体の流れを増大させるこ
とである。
【００２９】出願人が承知している従来のプリズム型の
最良の設計は、−８°の直線状傾きを有するものであ
る。（即ち、固定ブレードが、根元を通る半径に対し横
断平面において吸引面の方に向かって８°の角度で傾い
ている。）これに対して、本発明の湾曲ブレードは、２
段式空気タービンでテストしたところ、上記の最良の設
計の慣用プリズム型ブレードに比べて０．８％の効率の
利得が得られることが実証された。二次流れによる高い
効率損失が生じる端壁領域へは比較的低い質量流量の流
れが通されるので、本発明の利益は、固定ブレード列の
みならず、その下流の可動ブレード列にも得られると考
えられる。
最良の設計は、−８°の直線状傾きを有するものであ
る。（即ち、固定ブレードが、根元を通る半径に対し横
断平面において吸引面の方に向かって８°の角度で傾い
ている。）これに対して、本発明の湾曲ブレードは、２
段式空気タービンでテストしたところ、上記の最良の設
計の慣用プリズム型ブレードに比べて０．８％の効率の
利得が得られることが実証された。二次流れによる高い
効率損失が生じる端壁領域へは比較的低い質量流量の流
れが通されるので、本発明の利益は、固定ブレード列の
みならず、その下流の可動ブレード列にも得られると考
えられる。
【００３０】ブレードの高さが高くなるにつれて蒸気の
密度が低くなる高圧又は中圧シリンダ内の一連のタービ
ン段に本発明を適用する場合は、下記の技法を用いる。 （ａ）すべてのタービン段を通して根元のブレード断面
の出口角を約９°に維持する。 （ｂ）ブレードの先端にも根元と同じセッティング角を
用いる。即ち、ブレードをその中間高さの部位に関して
対称にする。 （ｃ）ブレードの全高の平均スロートを同じ段のプリズ
ム型ブレードのそれと同じに維持するように中間高さの
断面のセッティング角を選択する。それによって、ター
ビン段の反動力は、対応する慣用設計のものと同じレベ
ルに維持される。 （ｄ）セッティング角の変化は、本発明の基本設計にお
けるのと同様にブレード全高に亙って放物線状に規定す
る。 以上の説明から分かるように、一連のタービン段におい
て、各ブレードの形態は各段のブレードの高さに応じて
半径方向に単純に伸長させる。
密度が低くなる高圧又は中圧シリンダ内の一連のタービ
ン段に本発明を適用する場合は、下記の技法を用いる。 （ａ）すべてのタービン段を通して根元のブレード断面
の出口角を約９°に維持する。 （ｂ）ブレードの先端にも根元と同じセッティング角を
用いる。即ち、ブレードをその中間高さの部位に関して
対称にする。 （ｃ）ブレードの全高の平均スロートを同じ段のプリズ
ム型ブレードのそれと同じに維持するように中間高さの
断面のセッティング角を選択する。それによって、ター
ビン段の反動力は、対応する慣用設計のものと同じレベ
ルに維持される。 （ｄ）セッティング角の変化は、本発明の基本設計にお
けるのと同様にブレード全高に亙って放物線状に規定す
る。 以上の説明から分かるように、一連のタービン段におい
て、各ブレードの形態は各段のブレードの高さに応じて
半径方向に単純に伸長させる。
【００３１】以上、本発明は、低反動ディスク・ダイア
フラム型蒸気タービンに低い高さのＨＰ／ＩＰ（高／中
圧）用固定ブレードを使用する場合に関連して説明され
たが、本発明は、他の型式の軸流タービンや圧縮機に
も、又、固定ブレードだけでなく可動ブレードにも適用
することができる。
フラム型蒸気タービンに低い高さのＨＰ／ＩＰ（高／中
圧）用固定ブレードを使用する場合に関連して説明され
たが、本発明は、他の型式の軸流タービンや圧縮機に
も、又、固定ブレードだけでなく可動ブレードにも適用
することができる。
【００３２】本発明のもう１つの特徴は、端部ブロック
と端部ブロックの間のブレードの製造に関するものであ
る。即ち、本発明のブレードは、リング２１，２２（図
１及び２参照）のセクションである端部ブロックと一体
に一群として機械加工又は鋳造によって製造される。次
いで、それらのブレードユニットを機械加工して所要の
正確な寸法決めと表面仕上げを行う。
と端部ブロックの間のブレードの製造に関するものであ
る。即ち、本発明のブレードは、リング２１，２２（図
１及び２参照）のセクションである端部ブロックと一体
に一群として機械加工又は鋳造によって製造される。次
いで、それらのブレードユニットを機械加工して所要の
正確な寸法決めと表面仕上げを行う。
【００３３】図７は、２つの固定ブレード間のスロート
通路の一部の断面図である。端部ブロック２１，２２と
ブレードとの間のすみ肉の曲率（丸み）がタービン段の
効率に相当な影響を及ぼすことが認められた。最適なす
み肉曲率は、スロートの寸法ｔの０．１５〜０．３倍の
範囲、好ましくは０．２〜０．２５倍の範囲であり、特
に０．２３倍とすることが好ましいことが認められた。
通路の一部の断面図である。端部ブロック２１，２２と
ブレードとの間のすみ肉の曲率（丸み）がタービン段の
効率に相当な影響を及ぼすことが認められた。最適なす
み肉曲率は、スロートの寸法ｔの０．１５〜０．３倍の
範囲、好ましくは０．２〜０．２５倍の範囲であり、特
に０．２３倍とすることが好ましいことが認められた。
【００３４】半径が大きくなるにつれてピッチが増大し
ているので、先端におけるスロートの開口度は根元にお
けるそれとは異なる。従って、外側端部ブロックの最適
すみ肉曲率は、内側端部ブロックの最適すみ肉曲率とは
異なる。それぞれの好ましい最適すみ肉曲率値は、下記
の通りである。 根元の最適すみ肉曲率ｒF ＝ ０．２３３×根元開口度 先端の最適すみ肉曲率ｒF ＝ ０．２３３×先端開口度
ているので、先端におけるスロートの開口度は根元にお
けるそれとは異なる。従って、外側端部ブロックの最適
すみ肉曲率は、内側端部ブロックの最適すみ肉曲率とは
異なる。それぞれの好ましい最適すみ肉曲率値は、下記
の通りである。 根元の最適すみ肉曲率ｒF ＝ ０．２３３×根元開口度 先端の最適すみ肉曲率ｒF ＝ ０．２３３×先端開口度
【００３５】しかしながら、２つの異なるすみ肉曲率値
を用いるには、製造工程中異なる切削工具を用いなけれ
ばならないので、妥協案として上記２つのすみ肉曲率値
の平均である１つの曲率値だけを用いてもよい。２つの
すみ肉曲率値の平均値は、下式によって表される。 ｒF ＝ ０．２３３×（根元開口度＋先端開口度）／２
を用いるには、製造工程中異なる切削工具を用いなけれ
ばならないので、妥協案として上記２つのすみ肉曲率値
の平均である１つの曲率値だけを用いてもよい。２つの
すみ肉曲率値の平均値は、下式によって表される。 ｒF ＝ ０．２３３×（根元開口度＋先端開口度）／２
【００３６】以上に説明した本発明の「流れ制御型」ブ
レードの設計に上記の「平均」すみ肉曲率を用いた２段
空気タービンをテストしたところ、従来のプリズム型の
最良設計のブレード（後行縁が−５°の直線状「傾き」
を有するもの）と比較して、ほぼ１．２％のタービン段
効率の利得が得られることが判明した。
レードの設計に上記の「平均」すみ肉曲率を用いた２段
空気タービンをテストしたところ、従来のプリズム型の
最良設計のブレード（後行縁が−５°の直線状「傾き」
を有するもの）と比較して、ほぼ１．２％のタービン段
効率の利得が得られることが判明した。
【００３７】又、閉塞作用を少なくするために、ブレー
ドの後行縁の下流側のすみ肉を流線形等に「整形」する
のが有利である。この態様は、図８に示されている。図
８（ａ）は、後行縁２５と端壁２１との間のすみ肉を慣
用の形状とした場合の後行縁２５の端面図であり、図８
（ｂ）は、「整形」されたすみ肉を有する後行縁２５の
端面図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の部分側面図
である。図８（ｃ）にみられるように、すみ肉は、後行
縁２５から最も下流側の地点でゼロになっている。
ドの後行縁の下流側のすみ肉を流線形等に「整形」する
のが有利である。この態様は、図８に示されている。図
８（ａ）は、後行縁２５と端壁２１との間のすみ肉を慣
用の形状とした場合の後行縁２５の端面図であり、図８
（ｂ）は、「整形」されたすみ肉を有する後行縁２５の
端面図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の部分側面図
である。図８（ｃ）にみられるように、すみ肉は、後行
縁２５から最も下流側の地点でゼロになっている。
【図１】図１は、蒸気タービンの軸方向の概略断面図で
あり、固定ブレードの組立体を含む慣用のディスク・ダ
イアフラム型高／中圧用蒸気タービン段を示す。
あり、固定ブレードの組立体を含む慣用のディスク・ダ
イアフラム型高／中圧用蒸気タービン段を示す。
【図２】図２は、図１の蒸気タービン段のダイアフラム
を構成する２つの慣用のブレードの透視図である。
を構成する２つの慣用のブレードの透視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２のブレードの半径方向の概
略図である。図３（ｂ）は、固定ブレードからの出口角
を示す図である。
略図である。図３（ｂ）は、固定ブレードからの出口角
を示す図である。
【図４】図４は、本発明による固定ブレードの透視図で
ある。ブレードの表面の格子模様は、もちろん、実際に
は存在せず、ブレードの湾曲形状を強調するために示さ
れたものである。
ある。ブレードの表面の格子模様は、もちろん、実際に
は存在せず、ブレードの湾曲形状を強調するために示さ
れたものである。
【図５】図５は、慣用のプリズム型ブレードと本発明に
よる「流れ制御型」ブレードに関して、ブレードの根元
から先端までの断面の高さ対セッティング角を示すグラ
フである。
よる「流れ制御型」ブレードに関して、ブレードの根元
から先端までの断面の高さ対セッティング角を示すグラ
フである。
【図６】図６は、慣用のプリズム型ブレードと本発明に
よる「流れ制御型」ブレードに関して、ブレードの根元
から先端までの断面の高さ対出口角を示すグラフであ
る。
よる「流れ制御型」ブレードに関して、ブレードの根元
から先端までの断面の高さ対出口角を示すグラフであ
る。
【図７】図７は、２つの固定ブレード間のスロート通路
の一部の断面図であり、２つのブレードと端部ブロック
との間のすみ肉を示す。
の一部の断面図であり、２つのブレードと端部ブロック
との間のすみ肉を示す。
【図８】図８は、慣用のすみ肉を有する後行縁と、「整
形」されたすみ肉を有する後行縁を示す概略図である。
形」されたすみ肉を有する後行縁を示す概略図である。
２１：内側端部ブロック（内側リング） ２２：外側端部ブロック（外側リング） ２４：先行縁 ２５：後行縁 ２６：圧力面 ３３：エアフォイル型断面 ３５：根元 ３７：先端 Ａ：タービン軸線 ｐ：ピッチ ｔ：スロート寸法 α：出口角度 ψ：スタガー角
フロントページの続き (72)発明者 デビッド モートン ホール イギリス エヌエヌ12 ８エイビー，ノー サンツ，トウスター ティツフィールド, ハイ ストリート サウス 37，ブルック ランズ（番地なし) (72)発明者 ビッカーズ ジェリミー アンドリュース イギリス シーヴイ21 ４ディーエック ス，，ウォリックシア，ラグビー，クリッ ク ロード 16
Claims (20)
- 【請求項１】 タービンの動作流体の環状流路内に配列
される複数の同様なブレードの環状配列体の１つとして
用いるためのタービンブレードであって、 半径方向内端の根元（３５）から半径方向外端の先端
（３７）まで少くともほぼ一定のエアフォイル型断面形
状を有し、該ブレードの圧力面（２６）が該根元と先端
の間で半径方向に凸面状となるように該根元と先端との
間で実質的に対称的に湾曲されていることを特徴とする
タービンブレード。 - 【請求項２】 ブレードの前記根元と先端のエアフォイ
ル型断面（３３）が、それら自身の平面内において該ブ
レードの中間高さのところの断面に対して５°±２°の
範囲内の角度だけ回転されていることを特徴とする請求
項１に記載のタービンブレード。 - 【請求項３】 ブレードの前記根元と先端のエアフォイ
ル型断面（３３）が、それら自身の平面内において該ブ
レードの中間高さのところの断面に対して５°±１°の
範囲内の角度だけ回転されていることを特徴とする請求
項２に記載のタービンブレード。 - 【請求項４】 該ブレードのエアフォイル型断面（３
３）は、前記根元（３５）と先端（３７）の間で放物線
上に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載のタービンブレード。 - 【請求項５】 該ブレードの後行縁（２５）は、前記根
元（３５）から先端（３７）まで直線状であり、前記圧
力面（２６）の半径方向の凸面状曲面は、前記エアフォ
イル型断面（３３）を該直線状後行縁を中心として回転
変位させることによって形成されたものであることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタービンブレ
ード。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のタービ
ンブレードを有する少くとも１段のタービン段を含むタ
ービン。 - 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかに記載のブレー
ドを固定ブレードとして有する少くとも１段のタービン
段を含む蒸気タービン。 - 【請求項８】 請求項１〜５のいずれかに記載のブレー
ドを固定ブレードとして有する少くとも１段のタービン
段を含むタービン。 - 【請求項９】 隣接する固定ブレード間のピッチ（ｐ）
に対するスロート寸法（ｔ）の比率が、該ブレードの根
元（３５）における７°〜１１°の範囲の出口角度
（α）の正弦を構成することを特徴とする請求項８に記
載のタービン。 - 【請求項１０】 前記出口角度（α）は、８°〜１０°
の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のタービ
ン。 - 【請求項１１】 前記固定ブレードの中間高さのところ
の断面のセッティング角は、前記根元（３５）の出口角
度（α）と相俟って、同じスタガー角（ψ）のプリズム
型ブレードを有するタービンの総スロート面積に等しい
総スロート面積を提供するように定められていることを
特徴とする請求項９又は１０に記載のタービン。 - 【請求項１２】 動作流体の流体密度を減少させるよう
に構成された一連のタービン段を有し、各ブレードの根
元（３５）のセッティング角は、該一連のタービン段の
すべての段を通して一定であり、各ブレードの中間高さ
のところのエアフォイル型断面（３３）のセッティング
角は、各タービン段のブレードの所定のスロート面積を
維持するように定められていることを特徴とする請求項
６〜１１のいずれかに記載のタービン。 - 【請求項１３】 前記所定のスロート面積は、ブレード
以外の点では同様の慣用のタービンの対応するタービン
段におけるプリズム型ブレードによって提供される面積
に等しい面積であることを特徴とする請求項１２に記載
のタービン。 - 【請求項１４】 内側端部ブロック（２１）と外側端部
ブロック（２２）の間に取り付けられた複数のエアフォ
イル型ブレードの環状配列体を有し、隣接するブレード
の間の動作流体の流路が該端部ブロック（２１，２２）
によって画定される両端壁によって閉鎖されているター
ビンであって、 該各ブレードとそれぞれの端部ブロック（２１，２２）
とは、一体にされており、各ブレードのエアフォイル面
（２６，２７）と前記両端壁との間にすみ肉を形成する
ように機械加工されており、該すみ肉は、隣接するブレ
ードの間のスロート寸法の０．１５〜０．３倍の範囲の
曲率を有することを特徴とするタービン。 - 【請求項１５】 前記各ブレードは、内側端部ブロック
（２１）と外側端部ブロック（２２）の間に取り付けら
れており、隣接するブレードの間の動作流体の流路は、
該端部ブロック（２１，２２）によって画定される両端
壁によって閉鎖されており、該各ブレードとそれぞれの
端部ブロックとは、一体にされており、各ブレードのエ
アフォイル面（２６，２７）と前記両端壁との間にすみ
肉を形成するように機械加工されており、該すみ肉は、
隣接するブレードの間のスロート寸法の０．１５〜０．
３倍の範囲の曲率を有することを特徴とする請求項６〜
１３のいずれかに記載のタービン。 - 【請求項１６】 前記すみ肉は、ブレードの根元（３
５）と先端（３７）のところで測定された隣接するブレ
ード間のスロート寸法の平均値の０．１５〜０．３倍の
範囲の曲率を有することを特徴とする請求項１４又は１
５に記載のタービン。 - 【請求項１７】 前記すみ肉は、ブレードの根元（３
５）又は先端（３７）のところで測定された隣接するブ
レード間のスロート寸法の０．１５〜０．３倍の範囲の
曲率を有することを特徴とする請求項１４又は１５に記
載のタービン。 - 【請求項１８】 前記すみ肉の曲率の乗算係数は、０．
２〜０．２５の範囲であることを特徴とする請求項１６
又は１７に記載のタービン。 - 【請求項１９】 前記すみ肉の曲率の乗算係数は、ほぼ
０．２３であることを特徴とする請求項１６又は１７に
記載のタービン。 - 【請求項２０】 前記すみ肉は、前記各ブレードの後行
縁の後へ延長されており、該後部領域のすみ肉は、凹面
形状であり、対応する後行縁の下流地点において対応す
る端壁に連結していることを特徴とする請求項１４〜１
９のいずれかに記載のタービン。
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