JPH1037703A - Turbine nozzle - Google Patents
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- JPH1037703A JPH1037703A JP19655596A JP19655596A JPH1037703A JP H1037703 A JPH1037703 A JP H1037703A JP 19655596 A JP19655596 A JP 19655596A JP 19655596 A JP19655596 A JP 19655596A JP H1037703 A JPH1037703 A JP H1037703A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンノズルに
係り、特にノズル翼の流路内に発生する二次流渦に伴う
二次流れ損失を効果的に抑制し、翼効率の向上を図り、
さらに信頼性も向上させたタービンノズルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine nozzle, and more particularly to a turbine nozzle, which effectively suppresses a secondary flow loss caused by a secondary flow vortex generated in a flow path of a nozzle blade, thereby improving blade efficiency.
The present invention also relates to a turbine nozzle having improved reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、タービンは、高温・高圧の作動
流体(以下主流と記す)を、ノズル翼と動翼とを組み合
せたタービン段落で膨張仕事をさせ、主流のもつ熱エネ
ルギを回転エネルギに変換するものであり、その一例に
は図5に示す構成のものがある。2. Description of the Related Art In general, a turbine causes a high-temperature and high-pressure working fluid (hereinafter referred to as a main flow) to perform expansion work in a turbine stage in which a nozzle blade and a moving blade are combined, and converts thermal energy of the main flow into rotational energy. The conversion is performed, and one example is a configuration shown in FIG.
【0003】タービン段落1は、ダイヤフラム外輪2と
ダイヤフラム内輪3との間に形成される環状流路4内に
タービン軸5の周方向に沿って列状に配列するノズル翼
6と、ノズル翼6の下流側に対向配列する動翼7を備
え、主流8がノズル翼6の翼列を通過するときに速度エ
ネルギに変換され、その速度エネルギを動翼7の翼列に
与えて回転させ、回転エネルギ(トルク)を発生させる
ようになっている。また、動翼7は、チップ(翼頂部)
9に翼列に沿って帯状のシュラウド10を備え、主流8
の翼列外への漏洩防止を図っている。The turbine stage 1 includes a nozzle blade 6 arranged in a line along the circumferential direction of a turbine shaft 5 in an annular flow path 4 formed between a diaphragm outer ring 2 and a diaphragm inner ring 3, and a nozzle blade 6. The blades 7 are arranged opposite to each other on the downstream side, and are converted into velocity energy when the main flow 8 passes through the cascade of the nozzle blades 6. Energy (torque) is generated. In addition, the moving blade 7 has a tip (wing tip).
9 is provided with a band-shaped shroud 10 along the cascade.
To prevent leakage outside the cascade.
【0004】このように、従来のタービンは、ノズル翼
6と動翼7を組み合せてタービン段落1を構成し、その
タービン段落1をタービン軸5に沿って複数段に配列す
る、いわゆる軸流タイプになっている。As described above, the conventional turbine is a so-called axial flow type in which the turbine stage 1 is formed by combining the nozzle blades 6 and the moving blades 7 and the turbine stage 1 is arranged in a plurality of stages along the turbine shaft 5. It has become.
【0005】軸流タイプのタービンは、大出力に適して
おり、主流8のもつ熱エネルギを全て回転エネルギに変
換させるよう設計されているが、実際には主流8がター
ビン段落1、特にノズル翼6を通過して速度エネルギを
得るとき、種々の損失が発生しており、これらの損失の
ためにノズル翼効率が低下し、主流8のもつ熱エネルギ
が全て回転エネルギに変換できない原因になっている。[0005] The axial flow type turbine is suitable for a large output, and is designed to convert all the heat energy of the main flow 8 into rotational energy. When the velocity energy is obtained through the passage 6, various losses occur, and these losses decrease the efficiency of the nozzle blades, and cause all the heat energy of the main stream 8 to be unable to be converted into rotational energy. I have.
【0006】タービン段落1を低下させる損失には、翼
型損失、環状流路4内の境界層が回転部と静止部とで形
成される隙間から主流8が漏れる漏洩損失、主流8が環
状流路4を通過する際、主流8に交差してノズル翼6か
ら隣接のノズル翼6に向って流れる二次流れに伴う二次
流れ損失などがある。特に、翼高さが比較的低く、アス
ペクト比が小さいタービンノズルにおいては、二次流れ
損失がノズル翼効率を改善する上で隘路になっており、
その二次流れ損失を低減することがノズル翼効率を飛躍
的に向上させる要因になっている。The losses that lower the turbine stage 1 include an airfoil loss, a leakage loss in which the main flow 8 leaks from a gap formed by the boundary layer in the annular flow path 4 between the rotating portion and the stationary portion, and a main flow 8 is an annular flow. When passing through the path 4, there is a secondary flow loss associated with a secondary flow flowing from the nozzle blade 6 to the adjacent nozzle blade 6 across the main flow 8. Especially in turbine nozzles with relatively low blade height and small aspect ratio, secondary flow loss is a bottleneck in improving nozzle blade efficiency.
Reducing the secondary flow loss is a factor that dramatically improves nozzle blade efficiency.
【0007】図6は、二次流れ損失の原因となる二次流
れ渦の発生機構を示す図である。FIG. 6 is a view showing a mechanism of generating a secondary flow vortex which causes secondary flow loss.
【0008】任意の速度分布11を持つ主流8の大部分
は、ノズル翼6に妨げられるこなとく、その翼形状に沿
う方向に流れるが、その一部はノズル翼6の前縁12に
衝突し、ノズル翼6の背側14と腹側15に分かれて渦
13となって流れていく。Most of the main stream 8 having an arbitrary velocity distribution 11 flows in a direction along the shape of the blade, which is obstructed by the nozzle blade 6, but a part of the main stream 8 collides with the leading edge 12 of the nozzle blade 6. Then, the nozzle blade 6 is divided into a back side 14 and a ventral side 15 and flows as a vortex 13.
【0009】ところが、主流8が環状流路4を通過する
際、腹側15と隣接するノズル翼6の背側14との間
に、腹側15が高く、背側14が低い圧力勾配が生じる
ため、腹側15から隣接する背側14に向う二次流れが
発生する。このため、ノズル翼6の前縁12で衝突して
発生した渦13のうち、特に腹側15に向う渦13は、
その旋回方向が二次流れの方向と一致するため、環状流
路4で大きく成長・発達し、二次流れ渦13aになる。
この二次流れ渦13aが、タービン段落1の性能を低下
させる一因になっている。なお、背側14に向う渦13
は、後縁16に至るときには、二次流れ渦13aに吸収
される。However, when the main flow 8 passes through the annular flow path 4, a pressure gradient is generated between the ventral side 15 and the back side 14 of the adjacent nozzle blade 6, with the ventral side 15 being high and the back side 14 being low. Therefore, a secondary flow from the ventral side 15 to the adjacent dorsal side 14 occurs. For this reason, among the vortices 13 generated by the collision at the leading edge 12 of the nozzle blade 6, the vortices 13 particularly toward the ventral side 15 are:
Since the direction of the swirl coincides with the direction of the secondary flow, it grows and develops greatly in the annular flow path 4 to become the secondary flow vortex 13a.
The secondary flow vortex 13a is one of the factors that degrade the performance of the turbine stage 1. The vortex 13 toward the back side 14
Is absorbed by the secondary flow vortex 13a when reaching the trailing edge 16.
【0010】このように、従来のタービンノズルでは、
二次流れ渦13aの発生とその成長により、主流8がノ
ズル翼6を通過する間にその流線に変動が生じ、またそ
のエネルギの一部を失い、ノズル翼効率を飛躍的に向上
させることができない要因になっていた。Thus, in the conventional turbine nozzle,
Due to the generation and growth of the secondary flow vortex 13a, the streamline fluctuates while the main flow 8 passes through the nozzle blade 6, and a part of the energy is lost, thereby dramatically improving the nozzle blade efficiency. Was a factor that could not be done.
【0011】最近、ノズル翼6の環状路4内に発生する
二次流れ渦13aに伴う二次流れ損失を低減するタービ
ンノズルの提案が数多く提案されている。Recently, many turbine nozzles have been proposed to reduce the secondary flow loss caused by the secondary flow vortex 13a generated in the annular passage 4 of the nozzle blade 6.
【0012】例えば、図7に示すタービンノズルは、両
端をダイヤフラム外輪2とダイヤフラム内輪3とで固設
したノズル翼6の後縁16を、腹側15の方向に向って
隆起状の曲面に形成し、ダイヤフラム外輪2およびダイ
ヤフラム内輪3の壁面周辺で発生する二次流れ渦13a
を、その曲面の押圧力を利用して排除したもの(特開平
1−10690号公報)や、また、図8に示すように、
ノズル翼6の背側14のダイヤフラム外輪2およびダイ
ヤフラム内輪3における接続端に曲面流路17を形成
し、この曲面流路17の押圧力を利用して二次流れ渦1
3aの低減を図ったもの(特開昭56−118502号
公報)がある。For example, in the turbine nozzle shown in FIG. 7, a rear edge 16 of the nozzle blade 6 having both ends fixedly provided by the outer diaphragm ring 2 and the inner diaphragm ring 3 is formed in a protruding curved surface in the direction of the ventral side 15. The secondary flow vortex 13a generated around the wall surfaces of the diaphragm outer ring 2 and the diaphragm inner ring 3
(Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-169090), or as shown in FIG.
A curved flow path 17 is formed at the connection end between the diaphragm outer ring 2 and the diaphragm inner ring 3 on the back side 14 of the nozzle blade 6, and the secondary flow vortex 1 is formed by utilizing the pressing force of the curved flow path 17.
There is one that reduces 3a (JP-A-56-118502).
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】図8で示す従来のター
ビンノズルでは、ノズル翼6の背側14のダイヤフラム
内輪3における接続端に曲面流路17を形成しているた
め、主流8の乱れは比較的少なく、その流線も比較的一
様化されているものの、曲面流路17がノズル翼6の背
側14のルート部(翼根元部)のみに止まっているため
にノズル翼6の腹側15から隣接するノズル翼6の背側
14に向う圧力(静圧)の影響は依然として高く、設計
どおりに二次流れに伴う二次流れ渦13aを抑制するこ
とは期待できない。In the conventional turbine nozzle shown in FIG. 8, since the curved flow path 17 is formed at the connection end of the diaphragm inner ring 3 on the back side 14 of the nozzle blade 6, the turbulence of the main flow 8 is reduced. Although the flow line is relatively small and its streamline is also relatively uniform, the antinode of the nozzle blade 6 because the curved flow path 17 is stopped only at the root portion (blade root portion) of the back side 14 of the nozzle blade 6. The effect of the pressure (static pressure) from the side 15 to the back side 14 of the adjacent nozzle blade 6 is still high, and it cannot be expected to suppress the secondary flow vortex 13a accompanying the secondary flow as designed.
【0014】また、図7で示す従来のタービンノズルで
は、ノズル翼6の前縁12で発生した二次流れ渦13a
を、腹側15の隆起曲面からダイヤフラム外輪2および
ダイヤフラム内輪3に向う押圧力により抑制できる優れ
た利点を備えている反面、図9に示すように、ノズル翼
6の中間部を通過する主流8が相対的に低くなってお
り、圧力損失が低く、ノズル性能の高い中間部の流量が
少なくなり、好ましくない。In the conventional turbine nozzle shown in FIG. 7, a secondary flow vortex 13a generated at the leading edge 12 of the nozzle blade 6 is formed.
Of the main flow 8 passing through the middle part of the nozzle blade 6 as shown in FIG. 9, while having an excellent advantage that the pressure can be suppressed by the pressing force from the raised curved surface of the ventral side 15 to the diaphragm outer ring 2 and the diaphragm inner ring 3. Is relatively low, the pressure loss is low, and the flow rate in the middle part where the nozzle performance is high is low, which is not preferable.
【0015】また、従来、特にタービン低圧部では、主
流8の比容積の増加に対処して滑かな主流8の膨張を実
現するために、図10に示すように、ダイヤフラム外輪
2にフレア角度をもたせてノズル翼6のチップ部を拡開
する環状流路4に形成している。Conventionally, particularly in a low pressure part of a turbine, in order to cope with an increase in the specific volume of the main flow 8 and realize a smooth expansion of the main flow 8, as shown in FIG. The tip portion of the nozzle blade 6 is formed in the annular flow path 4 that expands.
【0016】拡開する環状流路4内において、主流8が
ノズル翼6での膨張中に湿り域に入り、多くの水滴が発
生し、後流側の動翼7を浸食させる問題があった。特
に、遠心力により水滴がチップ部に集中するため、動翼
のチップ部に浸食が多く発生する。In the expanding annular flow path 4, the main flow 8 enters a wet area during the expansion in the nozzle blade 6, and there is a problem that many water droplets are generated and erosion of the moving blade 7 on the downstream side. . In particular, since water droplets concentrate on the tip due to centrifugal force, erosion often occurs at the tip of the rotor blade.
【0017】動翼7の浸食問題を抑制するには、主流8
に含まれる水滴をより一層少なくしなければならない
が、従来のタービンノズルでは、図9に示すように、ノ
ズル翼6のルート部およびチップ部で比較的主流8が多
く流れるので、動翼7に発生する浸食が増え、破損また
は破壊のおそれが出る。In order to suppress the erosion problem of the rotor blade 7, the main flow 8
However, in the conventional turbine nozzle, as shown in FIG. 9, a relatively large amount of the main flow 8 flows in the root portion and the tip portion of the nozzle blade 6, so that the turbine blade 7 The erosion that occurs is increased, which may cause breakage or destruction.
【0018】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、ノズル翼の中間部にも主流が多く流れるよ
うに改善し、圧力損失が低く、ノズル性能の高いノズル
翼の中間部の流量を増大させてノズル翼効率を向上させ
るとともに、主流に含まれる水滴をノズル翼の通過中に
積極的に捕獲することにより動翼の浸食を抑制する品質
的に優れたタービンノズルを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of such circumstances, and has been improved so that a large amount of the main flow also flows in the middle portion of the nozzle blade, and has a low pressure loss and a high nozzle performance in the middle portion of the nozzle blade. To provide a high-quality turbine nozzle that increases the flow rate and improves the nozzle blade efficiency, and suppresses erosion of the moving blade by actively capturing water droplets contained in the main flow while passing through the nozzle blade. With the goal.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、請求項1に記載したように、ダイヤフ
ラム外輪とダイヤフラム内輪との間に形成される環状流
路にノズル翼を周方向に列状に配列し、各ノズル翼の両
端をダイヤフラム外輪およびダイヤフラム内輪にそれぞ
れ接続し、かつ上記ノズル翼の翼高方向を腹側に向って
凸状の湾曲面に形成し、上記ノズル翼のチップ部側およ
びルート部側の少なくとも一方に、傾斜状の流壁を形成
したものである。According to the present invention, a nozzle vane is provided in an annular flow path formed between an outer ring of a diaphragm and an inner ring of a diaphragm. The nozzle blades are arranged in a row in the circumferential direction, both ends of each nozzle blade are connected to a diaphragm outer ring and a diaphragm inner ring, respectively, and the blade height direction of the nozzle blade is formed on a convex curved surface toward the belly side, An inclined flow wall is formed on at least one of the tip side and the root side of the blade.
【0020】また、本発明は、上述の目的を達成するた
めに、請求項2に記載したように、傾斜状の流壁の傾斜
線は、ノズル翼の腹側および背側のいずれか一方から隣
り合うノズル翼の背側および腹側のいずれか一方に向う
ように形成したものである。According to the present invention, in order to achieve the above object, the inclined line of the inclined flow wall is formed from one of the ventral side and the rear side of the nozzle blade. It is formed so as to face either the back side or the ventral side of the adjacent nozzle blade.
【0021】さらに、本発明は、上述の目的を達成する
ために、請求項3に記載したように、傾斜状の流壁に吸
込口を設けたものである。Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an inclined flow wall provided with a suction port.
【0022】さらにまた、本発明は、上述の目的を達成
するために、請求項4に記載したように、吸込口は、ノ
ズル翼の出口側およびノズル翼の背側のいずれか一方に
設けたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides, as set forth in claim 4, an inlet provided on one of an outlet side of the nozzle blade and a back side of the nozzle blade. Things.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービンノズ
ルの一実施の形態を添付図を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a turbine nozzle according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0024】図1は、本発明に係るタービンノズルを略
示的に示す一部切欠概略斜視図である。FIG. 1 is a partially cut-away schematic perspective view schematically showing a turbine nozzle according to the present invention.
【0025】本実施形態に係るタービンノズルは、ノズ
ルダイヤフラム外輪18と、ノズルダイヤフラム内輪1
9との間に形成される環状流路20に複数のノズル翼2
1を周方向に距離を置いて等間隔に列状に配設して構成
する。各ノズル翼21のチップ部側(翼頂部)およびル
ート部側(翼根元部)の両端は、それぞれノズルダイヤ
フラム外輪18とノズルダイヤフラム内輪19とに接続
する。The turbine nozzle according to the present embodiment includes a nozzle diaphragm outer ring 18 and a nozzle diaphragm inner ring 1
9 and the plurality of nozzle vanes 2
1 are arranged in a line at equal intervals at a distance in the circumferential direction. Both ends on the tip side (blade top) and the root side (blade root) of each nozzle blade 21 are connected to a nozzle diaphragm outer ring 18 and a nozzle diaphragm inner ring 19, respectively.
【0026】各ノズル翼21は、ノズルダイヤフラム外
輪18およびノズルダイヤフラム内輪19のそれぞれの
接続端から腹側22に向って凸状の湾曲線CSに形成さ
れている。また、各ノズル翼21のチップ部23側およ
びルート部24側の少なくとも一方に、ノズルダイヤフ
ラム外輪18およびノズルダイヤフラム内輪19のそれ
ぞれに沿って流壁25が形成されている。Each of the nozzle blades 21 is formed in a curved line CS that is convex toward the ventral side 22 from the connection end of each of the nozzle diaphragm outer ring 18 and the nozzle diaphragm inner ring 19. In addition, a flow wall 25 is formed on at least one of the tip portion 23 side and the root portion 24 side of each nozzle blade 21 along the nozzle diaphragm outer ring 18 and the nozzle diaphragm inner ring 19, respectively.
【0027】各流壁25は、チップ部23側において、
各ノズル翼21のうち、一方のノズル翼21の腹側22
から他方のノズル翼21の背側26に向って下り勾配の
直線状または曲線状の傾斜線SLを備えて形成されてお
り、またルート部24側において、各ノズル翼21のう
ち、他方のノズル翼21の背側26から一方のノズル翼
21の腹側22に向って下り勾配の直線状または曲線状
の傾斜線SLを備えてそれぞれ形成されている。Each flow wall 25 is provided on the tip portion 23 side.
Ventral side 22 of one nozzle blade 21 of each nozzle blade 21
From the other nozzle blade 21 toward the back side 26 of the other nozzle blade 21, and is formed with a linear or curved slope line SL having a downward slope. Each of the blades 21 is formed with a linear or curved inclined line SL having a downward slope from the back side 26 of the blade 21 toward the ventral side 22 of one nozzle blade 21.
【0028】本実施形態に係るタービンノズルにおい
て、ノズルダイヤフラム外輪18側に流入した主流27
は、流壁25に沿って流れる間に、傾斜線SLの法線方
向のベクトルによりその壁面の境界層を押圧し、これに
より二次流れ渦を効果的に抑制する。また、流壁25付
近の主流27は、上記ベクトルによりノズル翼21の中
間部に流量が集中する。In the turbine nozzle according to the present embodiment, the main flow 27 flowing into the nozzle diaphragm outer ring 18 side
Presses the boundary layer of the wall surface by the vector in the direction of the normal of the inclined line SL while flowing along the flow wall 25, thereby effectively suppressing the secondary flow vortex. In addition, the flow rate of the main flow 27 near the flow wall 25 is concentrated at an intermediate portion of the nozzle blade 21 due to the above vector.
【0029】一方、ノズルダイヤフラム内輪19側の壁
面境界層も同様に押圧され、二次流れ渦が抑制され、同
時に主流27の流れがノズル翼21の中間部に集められ
るため、二次流れ渦13aによる圧力損失は低減し、ノ
ズル翼21の中間部を通過する主流27の流量は増加す
る。On the other hand, the wall boundary layer on the side of the nozzle diaphragm inner ring 19 is similarly pressed, and the secondary flow vortex is suppressed. At the same time, the flow of the main flow 27 is collected in the middle part of the nozzle blade 21, so that the secondary flow vortex 13 a And the pressure loss of the main flow 27 passing through the middle part of the nozzle blade 21 increases.
【0030】このように、本実施形態に係るタービンノ
ズルは、ノズル翼21を腹側22に向う凸状の湾曲線C
Sに形成するとともに、ノズルダイヤフラム外輪18お
よびノズルダイヤフラム内輪19の少なくとも一方に設
けた流壁25に傾斜線SLを形成したので、図3に示す
ように、その圧力損失特性B1 を図7で示す従来のター
ビンノズルの圧力損失特性A1 とほぼ同等に維持するこ
とができ、また、図4に示すように、ノズル翼21の中
間部におけるその流量特性B2 を、図7で示す従来のタ
ービンノズルの流量特性A2 よりも大幅に集めることが
できる。As described above, in the turbine nozzle according to this embodiment, the nozzle blade 21 has the convex curved line C facing the ventral side 22.
S, and the slope line SL is formed on the flow wall 25 provided on at least one of the nozzle diaphragm outer ring 18 and the nozzle diaphragm inner ring 19, and as shown in FIG. 3, the pressure loss characteristic B1 is shown in FIG. The pressure loss characteristic A2 of the conventional turbine nozzle can be maintained substantially equal to the pressure loss characteristic A1 of the conventional turbine nozzle. As shown in FIG. It can be collected much more than the flow characteristic A2.
【0031】したがって、本実施形態に係るタービンノ
ズルでは、圧力損失の低いノズル翼21の中間部に主流
27がより多く集められるので、翼21の翼効率を従来
よりも一層向上させることができる。Therefore, in the turbine nozzle according to the present embodiment, more main flow 27 is collected in the middle portion of the nozzle blade 21 having a low pressure loss, so that the blade efficiency of the blade 21 can be further improved as compared with the conventional case.
【0032】図2は、本発明に係るタービンノズルにお
ける第1実施例を示す一部切欠概略斜視図である。な
お、第1実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を
付し、その重複説明を省略する。FIG. 2 is a partially cut-away schematic perspective view showing a first embodiment of the turbine nozzle according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
【0033】本実施例に係るタービンノズルは、ノズル
ダイヤフラム外輪18およびノズルダイヤフラム内輪1
9に沿って形成される傾斜状の流壁25に吸込口29を
穿設し、主流27に含まれる水滴を、後流側の動翼に流
れる前に除去したものである。The turbine nozzle according to the present embodiment has a nozzle diaphragm outer ring 18 and a nozzle diaphragm inner ring 1.
A suction port 29 is formed in the inclined flow wall 25 formed along 9 to remove water droplets contained in the main stream 27 before flowing to the bucket on the downstream side.
【0034】従来、タービン、特にタービン低圧段落で
は、主流27が湿り域になっているために、主流27中
に水滴が多く含まれている。この水滴が高速で回転して
いる動翼に衝突して翼面を浸食させる現象がある。Conventionally, in a turbine, particularly in a turbine low-pressure stage, the main stream 27 is in a wet area, so that the main stream 27 contains many water droplets. There is a phenomenon in which the water droplets collide with the rotating blades rotating at a high speed and erode the blade surface.
【0035】本実施例に係るタービンノズルは、各ノズ
ル翼21の間に形成される環状流路20を通過中に発生
する主流27の水滴を積極的に捕獲するために、流壁2
5に吸込口29を穿設したものである。各吸込口29
は、ノズル翼21の腹側22に向う凸状の湾曲線CSの
押圧力だけでは二次流れ渦を充分に抑制できない場合、
水滴が比較的多く集まるノズル翼21の背側26に沿っ
て穿設するか、または、凸状の湾曲線CSの押圧力で二
次流れ渦を充分に抑制できる場合、水滴が必然的に集ま
る環状流路20の出口側に穿設することが望ましい。The turbine nozzle according to the present embodiment has a flow wall 2 for actively catching water droplets of the main flow 27 generated while passing through the annular flow passage 20 formed between the nozzle blades 21.
5 is provided with a suction port 29. Each suction port 29
When the secondary flow vortex cannot be sufficiently suppressed only by the pressing force of the convex curved line CS toward the ventral side 22 of the nozzle blade 21;
If the secondary flow vortex can be sufficiently suppressed by drilling along the back side 26 of the nozzle blade 21 where relatively large amounts of water droplets are collected, or if the pressing force of the convex curved line CS can sufficiently suppress the water droplets, the water droplets inevitably collect. It is desirable to perforate the outlet side of the annular flow path 20.
【0036】このように、本実施例に係るタービンノズ
ルでは、流壁25に穿設した吸込口29をノズル翼21
の背側26および環状流路20の出口側のいずれか一方
に設けているので、主流27から分離した水滴を確実に
捕獲することができる。As described above, in the turbine nozzle according to the present embodiment, the suction port 29 formed in the flow wall 25 is connected to the nozzle blade 21.
Is provided on one of the back side 26 and the outlet side of the annular flow path 20, so that water droplets separated from the main stream 27 can be reliably captured.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明に係るタ
ービンノズルは、ノズル翼の翼高方向を、腹側に向う凸
状の湾曲線に形成するとともに、各ノズル翼のチップ部
側およびルート部側の少なくとも一方に、ノズルダイヤ
フラム外輪およびノズルダイヤフラム内輪に沿う傾斜状
の流壁を形成したので、二次流れ渦を抑制して圧力損失
を低減することができ、またノズル翼の中間部に主流を
より多く集めることができる。As described above, in the turbine nozzle according to the present invention, the blade height direction of the nozzle blade is formed as a convex curved line facing the ventral side, and the tip side and the root of each nozzle blade are formed. Since at least one of the side portions has an inclined flow wall formed along the outer ring of the nozzle diaphragm and the inner ring of the nozzle diaphragm, the secondary flow vortex can be suppressed to reduce the pressure loss. You can gather more mainstream.
【0038】したがって、本発明に係るタービンノズル
では、主流を圧力損失の低いノズル翼の中間部に集めた
ので、従来よりもより一層ノズル翼の翼効率を向上させ
ることができる。Therefore, in the turbine nozzle according to the present invention, since the main flow is collected in the middle portion of the nozzle blade having a low pressure loss, the blade efficiency of the nozzle blade can be further improved as compared with the conventional case.
【0039】また、本発明に係るタービンノズルでは、
傾斜状の流壁に吸込口を穿設し、吸込口をノズル翼の背
側および環状流路の出口側のいずれか一方に穿設したの
で、主流が膨張仕事中に発生する水滴を確実に捕獲で
き、未然に動翼の浸食を防止することができる。Further, in the turbine nozzle according to the present invention,
A suction port is drilled in the inclined flow wall, and the suction port is drilled in one of the back side of the nozzle blade and the outlet side of the annular flow path, so that the main flow reliably removes water droplets generated during expansion work. It can be captured and erosion of the rotor blade can be prevented beforehand.
【図1】本発明に係るタービンノズルの一実施形態を、
後縁から観察した一部切欠概略斜視図。FIG. 1 shows an embodiment of a turbine nozzle according to the present invention.
FIG. 4 is a partially cutaway schematic perspective view observed from a trailing edge.
【図2】本発明に係るタービンノズルの第1実施例を、
後縁から観察した一部切欠概略斜視図。FIG. 2 shows a first embodiment of a turbine nozzle according to the present invention;
FIG. 4 is a partially cutaway schematic perspective view observed from a trailing edge.
【図3】本発明に係るタービンノズルと従来のタービン
ノズルとの圧力損失を比較したグラフ。FIG. 3 is a graph comparing pressure losses of a turbine nozzle according to the present invention and a conventional turbine nozzle.
【図4】本発明に係るタービンノズルと従来のタービン
ノズルとの単位面積当りの流量配分を比較したグラフ。FIG. 4 is a graph comparing the flow rate distribution per unit area between the turbine nozzle according to the present invention and the conventional turbine nozzle.
【図5】従来のタービン段落を示す概略側断面図。FIG. 5 is a schematic sectional side view showing a conventional turbine stage.
【図6】二次流れ渦の発生、成長の過程を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a process of generation and growth of a secondary flow vortex.
【図7】従来のタービンノズルを後縁から観察した概略
斜視図。FIG. 7 is a schematic perspective view of a conventional turbine nozzle observed from a trailing edge.
【図8】従来の別のタービンノズルを後縁から観察した
概略斜視図。FIG. 8 is a schematic perspective view of another conventional turbine nozzle observed from a trailing edge.
【図9】図7で示すタービンノズルの単位面積当りの流
量配分を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing a flow rate distribution per unit area of the turbine nozzle shown in FIG. 7;
【図10】従来のタービン段落のうち、タービン低圧部
の最終段落を示す概略側断面図。FIG. 10 is a schematic sectional side view showing a final stage of a turbine low-pressure section in a conventional turbine stage.
1 タービン段落 2 ダイヤフラム外輪 3 ダイヤフラム内輪 4 環状流路 5 タービン軸 6 ノズル翼 7 動翼 8 主流 9 チップ 10 シュラウド 11 境界層 12 前縁 13 渦 13a 二次流れ渦 14 背側 15 腹側 16 後縁 17 曲面流路 18 ノズルダイヤフラム外輪 19 ノズルダイヤフラム内輪 20 環状流路 21 ノズル翼 22 腹側 23 チップ部 24 ルート部 25 流壁 26 背側 27 主流 28 前縁 29 吸込口 CS 湾曲線 SL 傾斜線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbine stage 2 Diaphragm outer ring 3 Diaphragm inner ring 4 Annular flow path 5 Turbine shaft 6 Nozzle blade 7 Moving blade 8 Main flow 9 Chip 10 Shroud 11 Boundary layer 12 Front edge 13 Vortex 13a Secondary flow vortex 14 Back side 15 Ventral side 16 Rear edge 17 Curved flow path 18 Nozzle diaphragm outer ring 19 Nozzle diaphragm inner ring 20 Annular flow path 21 Nozzle blade 22 Ventral side 23 Tip part 24 Root part 25 Flow wall 26 Back side 27 Main flow 28 Front edge 29 Suction port CS Curved line SL Slope
Claims (4)
の間に形成される環状流路にノズル翼を周方向に列状に
配列し、各ノズル翼の両端をダイヤフラム外輪およびダ
イヤフラム内輪にそれぞれ接続し、かつ上記ノズル翼の
翼高方向を腹側に向って凸状の湾曲面に形成し、上記ノ
ズル翼のチップ部側およびルート部側の少なくとも一方
に、傾斜状の流壁を形成したことを特徴とするタービン
ノズル。1. A method according to claim 1, wherein nozzle vanes are arranged in a line in the circumferential direction in an annular flow passage formed between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, and both ends of each nozzle blade are connected to the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, respectively. The blade height direction of the nozzle blade is formed in a convex curved surface toward the ventral side, and an inclined flow wall is formed on at least one of the tip portion side and the root portion side of the nozzle blade. Turbine nozzle.
側および背側のいずれか一方から隣り合うノズル翼の背
側および腹側のいずれか一方に向うように形成したこと
を特徴とする請求項1に記載のタービンノズル。2. The method according to claim 1, wherein the inclined line of the inclined flow wall is formed so as to extend from one of the ventral side and the dorsal side of the nozzle vane to one of the dorsal side and the ventral side of the adjacent nozzle vane. The turbine nozzle according to claim 1, wherein:
徴とする請求項1または2に記載のタービンノズル。3. The turbine nozzle according to claim 1, wherein a suction port is provided in the inclined flow wall.
ル翼の背側のいずれか一方に設けたことを特徴とする請
求項3に記載のタービンノズル。4. The turbine nozzle according to claim 3, wherein the suction port is provided on one of an outlet side of the nozzle blade and a back side of the nozzle blade.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19655596A JPH1037703A (en) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | Turbine nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19655596A JPH1037703A (en) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | Turbine nozzle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1037703A true JPH1037703A (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=16359690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19655596A Pending JPH1037703A (en) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | Turbine nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1037703A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012172588A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Hitachi Ltd | Turbine stationary blade and steam turbine equipment using the same |
| JP2017535719A (en) * | 2014-11-21 | 2017-11-30 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Turbomachines including vanes and methods of assembling such turbomachines |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP19655596A patent/JPH1037703A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012172588A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Hitachi Ltd | Turbine stationary blade and steam turbine equipment using the same |
| JP2017535719A (en) * | 2014-11-21 | 2017-11-30 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Turbomachines including vanes and methods of assembling such turbomachines |
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