JPS5960009A - 軸流タ−ボ機械 - Google Patents
軸流タ−ボ機械Info
- Publication number
- JPS5960009A JPS5960009A JP16866182A JP16866182A JPS5960009A JP S5960009 A JPS5960009 A JP S5960009A JP 16866182 A JP16866182 A JP 16866182A JP 16866182 A JP16866182 A JP 16866182A JP S5960009 A JPS5960009 A JP S5960009A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust chamber
- diffuser
- axial
- axial direction
- side wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、蒸気タービンのように軸線方向長さが制限さ
れている軸流ターボ機械に係り、特に、その排気室のデ
ィフューザ形状の改良に関する。
れている軸流ターボ機械に係り、特に、その排気室のデ
ィフューザ形状の改良に関する。
一般に、蒸気タービンのような軸流ターボ機械では、高
圧中圧段落出口および低圧段落出口において、仕事を終
えた流体が軸線方向に放出されず、軸線方向に対し直交
する半径方向に放出されることが多い。すなわち、軸流
ターボ機械の排気室では、動翼を出た高速の流体をほぼ
直角に編向さぜ、かつ減速させつつ排気口へと導くため
、壁面摩擦および渦流による損失が発生する。この排気
室内での損失を低減することは、ターボ機械の性能を向
上させるだめの重要な課題である。
圧中圧段落出口および低圧段落出口において、仕事を終
えた流体が軸線方向に放出されず、軸線方向に対し直交
する半径方向に放出されることが多い。すなわち、軸流
ターボ機械の排気室では、動翼を出た高速の流体をほぼ
直角に編向さぜ、かつ減速させつつ排気口へと導くため
、壁面摩擦および渦流による損失が発生する。この排気
室内での損失を低減することは、ターボ機械の性能を向
上させるだめの重要な課題である。
第１図には、前述した軸流ターボ機械の排気室の従来の
ものが示されている。第１図において、ロータ１にはそ
の円周方向に複数枚の動翼２が突設されており、このロ
ータ１を囲繞するケーシング３に突設された静翼４が前
記動翼２に対向して段落を構成している。また、最終段
落出口には排気口６を備えた排気室５が形成されておシ
、この排気室５の軸線方向および半径方向の中間方向へ
前記ケーシング３が彎曲しながら延在してディフューザ
７を構成している。なお、このディフューザ７により画
成された前記排気室５の中間部はスクロール室８とされ
ている。
ものが示されている。第１図において、ロータ１にはそ
の円周方向に複数枚の動翼２が突設されており、このロ
ータ１を囲繞するケーシング３に突設された静翼４が前
記動翼２に対向して段落を構成している。また、最終段
落出口には排気口６を備えた排気室５が形成されておシ
、この排気室５の軸線方向および半径方向の中間方向へ
前記ケーシング３が彎曲しながら延在してディフューザ
７を構成している。なお、このディフューザ７により画
成された前記排気室５の中間部はスクロール室８とされ
ている。
前述した構成によれば、タービン段落で仕事を終えた流
体はディフューザ７で流体の運動エネルギを圧力エネル
ギに変換して無駄なく減速した後、スクロール室８へ導
かれ、このスクロール室８から排気口６を介して流出さ
れる。
体はディフューザ７で流体の運動エネルギを圧力エネル
ギに変換して無駄なく減速した後、スクロール室８へ導
かれ、このスクロール室８から排気口６を介して流出さ
れる。
しかしながら、前述した従来のものにおいては、大きな
容積を有する排気室５が形成されているため、ロータ１
の長さが長くなり、ロータ材料が多く必要とされ、コス
トアップになるほか、軸流ターボ機械の設置スペースも
大きなものが必要とされる。さらに、ロータ１の長さを
長くするとその固有振動数が小さくなり、ロータ１の回
転速度と共振する危険が生じる。
容積を有する排気室５が形成されているため、ロータ１
の長さが長くなり、ロータ材料が多く必要とされ、コス
トアップになるほか、軸流ターボ機械の設置スペースも
大きなものが必要とされる。さらに、ロータ１の長さを
長くするとその固有振動数が小さくなり、ロータ１の回
転速度と共振する危険が生じる。
そこで、ロータ１の固有振動数がロータ１の回転速度よ
り大きくなるようにロータ１の長さを短かくした、第２
図に示すような軸流ターボ機械が従来から用いられてい
る。
り大きくなるようにロータ１の長さを短かくした、第２
図に示すような軸流ターボ機械が従来から用いられてい
る。
しかしながら、この第２図のものは、ロータｌの長さを
第１図のものより短かくしたため、排気室５の軸線方向
長さも短かくなり、これに伴ないディフューザ７の軸線
方向長さも短かくなっている。
第１図のものより短かくしたため、排気室５の軸線方向
長さも短かくなり、これに伴ないディフューザ７の軸線
方向長さも短かくなっている。
この結果、仕事を終えた流体がスクロール室８へ導かれ
るとき、その流れの方向が軸線方向から半径方向へと急
激に変化するため、仕事を終えた流体が排気室５の側壁
９に衝突し、流体の持つ運動エネルギがすべて熱エネル
ギとなって消失することになり、大きな損失となる。
るとき、その流れの方向が軸線方向から半径方向へと急
激に変化するため、仕事を終えた流体が排気室５の側壁
９に衝突し、流体の持つ運動エネルギがすべて熱エネル
ギとなって消失することになり、大きな損失となる。
本発明は、前述した従来のものにおける欠点を除去し、
ロータの軸線方向長さが短かく、しかもエネルギ損失の
少ない軸流ターボ機械を提供する（３） ことを目的とする。
ロータの軸線方向長さが短かく、しかもエネルギ損失の
少ない軸流ターボ機械を提供する（３） ことを目的とする。
前述した目的は、本発明によればディフューザの軸線方
向端と排気室の側壁との軸線方向距離Ｘと、最終段落動
翼の出口端と排気室の側壁との軸線方向距離りが式０．
５＜’＜ ０．８を充足するように＝Ｌ＝ して、流体摩擦によるエネルギ損失を少なくして達成さ
れる。
向端と排気室の側壁との軸線方向距離Ｘと、最終段落動
翼の出口端と排気室の側壁との軸線方向距離りが式０．
５＜’＜ ０．８を充足するように＝Ｌ＝ して、流体摩擦によるエネルギ損失を少なくして達成さ
れる。
以下、本発明を図面に示す実施例によシ説明する。
第３図は本発明の実施例を示すものであシ、排気室５の
形状は、第２図で説明した従来のものと同様、第１図の
ものより小さくされているが、本発明においては、ディ
フューザ７および排気室５の関連寸法が特殊なものとさ
れている。
形状は、第２図で説明した従来のものと同様、第１図の
ものより小さくされているが、本発明においては、ディ
フューザ７および排気室５の関連寸法が特殊なものとさ
れている。
すなわち、ケーシング３から排気室５内を延在する前記
ディフューザ７は、ξの排気室５内をま（４） ている。そして、ディフューザ１の軸線方向端と半径方
向に延在する排気室５の側壁９との軸線方向距離Ｘと、
最終段落動翼２の出口端と排気室５の側壁９との軸線方
向距離りとの比Ｔはエネルギ損失と密接な関係がある。
ディフューザ７は、ξの排気室５内をま（４） ている。そして、ディフューザ１の軸線方向端と半径方
向に延在する排気室５の側壁９との軸線方向距離Ｘと、
最終段落動翼２の出口端と排気室５の側壁９との軸線方
向距離りとの比Ｔはエネルギ損失と密接な関係がある。
前記距離りを一定とした場合、距離Ｘが大きいほどディ
フューザ７の有効長さが短かくなり、運動エネルギが効
果的に減速されず、熱となって消失してしまうため、エ
ネルギ損失が増大する。この関係が第４図において鎖線
Ａで示されている。
フューザ７の有効長さが短かくなり、運動エネルギが効
果的に減速されず、熱となって消失してしまうため、エ
ネルギ損失が増大する。この関係が第４図において鎖線
Ａで示されている。
また、距離Ｘが小さくなると、ディフューザ７の出ロア
＆にある流体は排気室５の側壁９に圧迫されて流速が増
大する。この関係が第４図において破線Ｂで示されてい
る。
＆にある流体は排気室５の側壁９に圧迫されて流速が増
大する。この関係が第４図において破線Ｂで示されてい
る。
ディフューザ７の出ロアａにおけるエネルギ損失は、第
４図の鎖線Ａおよび破線Ｂを合成すればよく、このエネ
ルギ損失は第４図に実線Ｃで示されている。この実線Ｃ
によれば、−が０．８より太きくなると、ディフューザ
７の有効長さが短かくなるためエネルギ損失が急増し、
また、Ｔが０．５よシ小さくなると、排気室５の側壁９
における流体摩擦により排気室５におけるエネルギ損失
は急増する。したがって丁の値は ０．５≦÷≦０．８・・・（１） を充足するように設定することが望ましい。
４図の鎖線Ａおよび破線Ｂを合成すればよく、このエネ
ルギ損失は第４図に実線Ｃで示されている。この実線Ｃ
によれば、−が０．８より太きくなると、ディフューザ
７の有効長さが短かくなるためエネルギ損失が急増し、
また、Ｔが０．５よシ小さくなると、排気室５の側壁９
における流体摩擦により排気室５におけるエネルギ損失
は急増する。したがって丁の値は ０．５≦÷≦０．８・・・（１） を充足するように設定することが望ましい。
つぎに、前記ディフューザ７の半径方向端と排気室５０
周壁１０との半径方向距離Ｙと前記距離Ｘとの比Ｙもエ
ネルギ損失と密接な関係がある。
周壁１０との半径方向距離Ｙと前記距離Ｘとの比Ｙもエ
ネルギ損失と密接な関係がある。
すなわち、この関係は、第５図に示す実験結果より明ら
かなように、Ｔが１．０よシ小さいと、スクロール室８
０入口８ａにおける流体の流速が増大し、排気室５０周
壁１０での流体摩擦によシエネルギ損失が増大するし、
またＴが１．２より大きくなると、第６図に示すように
、ディフューザ７の先端部において流体が剥離して渦流
１１が発生するためエネルギ損失が急増する。したがっ
てＹの値は１．０≦÷≦１．２・・・（２） を充足するように設置することが望ましい。
かなように、Ｔが１．０よシ小さいと、スクロール室８
０入口８ａにおける流体の流速が増大し、排気室５０周
壁１０での流体摩擦によシエネルギ損失が増大するし、
またＴが１．２より大きくなると、第６図に示すように
、ディフューザ７の先端部において流体が剥離して渦流
１１が発生するためエネルギ損失が急増する。したがっ
てＹの値は１．０≦÷≦１．２・・・（２） を充足するように設置することが望ましい。
前述した構成によれば、距離Ｘ％Ｙ％Ｌが相互に式（１
） 、 （２）を充足するように各部材の寸法を設定す
ることにより、最終段落動翼４を出た流体は、ディフュ
ーザ７により流体の持つ運動エネルギをほとんど消失す
ることなく減速しながらディフューザ７の出ロアａへ導
かれ、ついでディフューザ７からスクロール室８内へ導
かれ、このスクロール室ｓ内をほとんどエネルギ損失し
ないで旋回して出口６から排出されることになる。
） 、 （２）を充足するように各部材の寸法を設定す
ることにより、最終段落動翼４を出た流体は、ディフュ
ーザ７により流体の持つ運動エネルギをほとんど消失す
ることなく減速しながらディフューザ７の出ロアａへ導
かれ、ついでディフューザ７からスクロール室８内へ導
かれ、このスクロール室ｓ内をほとんどエネルギ損失し
ないで旋回して出口６から排出されることになる。
キ
したがって、エネルギ効県の優れた軸流ターボ機械を得
ることができる。
ることができる。
以上説明したように、本発明に係る軸流ターボ機械は、
ディフューザの軸線方向端と排気室の側壁との軸線方向
距離Ｘと、最終段落動翼の出口端と排気室の側壁とが式
０．５≦÷≦０，８を充足するようにしたので、ロータ
の軸線方向長さを短かくしてもディフューザにおけるエ
ネルギ損失を極めて少なくできるという優れた効果を奏
する。
ディフューザの軸線方向端と排気室の側壁との軸線方向
距離Ｘと、最終段落動翼の出口端と排気室の側壁とが式
０．５≦÷≦０，８を充足するようにしたので、ロータ
の軸線方向長さを短かくしてもディフューザにおけるエ
ネルギ損失を極めて少なくできるという優れた効果を奏
する。
第１図および第２図はそれぞれ従来の軸流ターボ機械の
要部を示す縦断面図、第３図は本発明に係る軸線ターボ
機械の実施例を示す縦断面図、第４図および第５図はそ
れぞれエネルギ損失を示すグラフ、第６図はディフュー
ザ先端部近傍における流体の流動状態を示す縦断面図で
ある。 １・・・ロータ、２・・・動典、３・・・ケーシング、
４・・・静翼、５・・・排気室、７・・・ディフューザ
、８・・・スクロール室。 出願人代理人 波多野 久 第 ／ 首 第 ２ 図 ξｉ 弗 ３ 図 マ 〆 奪Ｖ
要部を示す縦断面図、第３図は本発明に係る軸線ターボ
機械の実施例を示す縦断面図、第４図および第５図はそ
れぞれエネルギ損失を示すグラフ、第６図はディフュー
ザ先端部近傍における流体の流動状態を示す縦断面図で
ある。 １・・・ロータ、２・・・動典、３・・・ケーシング、
４・・・静翼、５・・・排気室、７・・・ディフューザ
、８・・・スクロール室。 出願人代理人 波多野 久 第 ／ 首 第 ２ 図 ξｉ 弗 ３ 図 マ 〆 奪Ｖ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）最終段落動翼から放出された流体をロータの軸線方
向から半径方向に偏向させて排出する排気室を設け、こ
の排気室内にケーシングの端部を延在せしめてディフュ
ーザを形成してなる軸流ターボ機械において、前記ディ
フューザの軸線方向の端と排気室の側壁との軸線方向圧
＃Ｉｘと、前記最終段落動翼の出口端と排気室の側壁と
の軸線方向距離りとが式０．５≦＋≦０．８ ｔ−充足
するようにしたことを特徴とする軸流ターボ機械。 ２）前記ディフューザの半径方向端と排気室の周壁との
半径方向距離Ｙと前記軸線方向距離Ｘとが１．０≦÷≦
１．２を充足するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の軸流ターボ機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16866182A JPS5960009A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 軸流タ−ボ機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16866182A JPS5960009A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 軸流タ−ボ機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960009A true JPS5960009A (ja) | 1984-04-05 |
Family
ID=15872153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16866182A Pending JPS5960009A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 軸流タ−ボ機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960009A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006503750A (ja) * | 2002-10-24 | 2006-02-02 | ヘンドリクソン・インターナショナル・コーポレーション | シャックルアッセンブリ |
| EP2476868A3 (en) * | 2011-01-14 | 2014-04-09 | Hitachi Ltd. | Exhaust system for steam turbine |
| US10895169B2 (en) | 2017-02-14 | 2021-01-19 | Mitsubishi Power, Ltd. | Exhaust casing, and steam turbine provided with same |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP16866182A patent/JPS5960009A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006503750A (ja) * | 2002-10-24 | 2006-02-02 | ヘンドリクソン・インターナショナル・コーポレーション | シャックルアッセンブリ |
| EP2476868A3 (en) * | 2011-01-14 | 2014-04-09 | Hitachi Ltd. | Exhaust system for steam turbine |
| US9033656B2 (en) | 2011-01-14 | 2015-05-19 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Exhaust system for steam turbine |
| US10895169B2 (en) | 2017-02-14 | 2021-01-19 | Mitsubishi Power, Ltd. | Exhaust casing, and steam turbine provided with same |
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