CN105392965B - 蒸气涡轮的水分除去装置及狭缝孔的形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于通过静叶片的简单加工，提高形成于静叶片叶片面的水膜流的除去效率，并且通过抑制蒸气流的泄漏损失，抑制涡轮效率的下降，具备形成在静叶片(12)的内部的中空部(12a)和在静叶片叶片面开口、与中空部(12a)连通且沿着静叶片(12)的叶片高度方向(b)延伸的狭缝孔(22)，狭缝孔(22)由刻设于静叶片叶片面且长边沿着叶片高度方向(b)延伸并且具有平坦的底面(24a)的凹部(24)和贯通于凹部(24)的底面(24a)和中空部(12a)的一个以上的贯通孔(26)形成，在底面(24a)开口的贯通孔(26)的入口开口(c)的区域在将狭缝孔(22)的截面向叶片高度方向投影的投影面上占据凹部(24)的投影宽度的一部分。

Description

蒸气涡轮的水分除去装置及狭缝孔的形成方法

技术领域

本发明涉及能够将蒸气涡轮的湿润蒸气流中包含的水分高效率地除去的水分除去装置、及在静叶片叶片面上形成用于将附着于静叶片叶片面的水分取入的狭缝孔的方法。

背景技术

在蒸气涡轮的最终级附近，蒸气流的湿润度成为8％以上。由于从该湿润蒸气流产生的水滴而产生湿润损失，涡轮效率下降。而且，从该湿润蒸气产生的水滴与以高速旋转的动叶片碰撞而引起浸蚀现象。在湿润蒸气流中包含的水滴附着于静叶片表面而形成水膜。该水膜由湿润蒸气流施力，成为水膜流而向静叶片后缘侧流动。并且，在静叶片后缘撕碎，在静叶片的下游侧形成粗大水滴。该粗大水滴成为引起动叶片的腐蚀的较大的原因之一。

图16示出蒸气涡轮中的蒸气流的流动部位。静叶片100连接在设于转子轴(图示省略)侧的隔膜104与设于尖端侧的支承环106之间。湿润蒸气流s中包含的微小水滴dw较多地附着于静叶片100的表面、尤其是与静叶片背面bs相比面向湿润蒸气s的静叶片腹面fs，在静叶片叶片面处集聚而形成朝向静叶片后缘侧的水膜流sw。静叶片叶片面的水膜流sw从静叶片前缘fe侧向静叶片后缘re侧流动，在静叶片后缘re处撕碎而成为粗大水滴cw，粗大水滴cw与下游侧的动叶片发生碰撞而浸蚀动叶片表面。

图17示出静叶片出口部的湿润蒸气流s的速度三角形。与静叶片出口部的湿润蒸气流s的绝对速度Vs相比，粗大水滴cw的绝对速度Vcw减小。因此，在考虑了动叶片102的周速U的相对速度场中，与湿润蒸气流s的相对速度Ws相比，粗大水滴cw的相对速度Wcw增大，入射角减小而以高速与动叶片102的叶片面碰撞。由此，在动叶片102的尤其是周速大的叶片前端部附近容易受到粗大水滴cw产生的浸蚀。而且，由于粗大水滴cw的碰撞而动叶片102的制动损失增加。

因此，为了除去附着于静叶片表面的水滴，以往进行了形成在静叶片表面开口的狭缝孔，将附着于静叶片表面的水滴从该狭缝孔取入，并从蒸气流的流动部位中除去的方法。专利文献1及2公开了形成有上述狭缝孔的静叶片的结构。

图18～图21示出形成有上述狭缝孔的静叶片的例子。在图18中，静叶片100的轴向两端连接在设于转子轴108侧且与转子轴108分体的隔膜104和尖端侧的支承环106上。动叶片102经由轮盘转子110而与转子轴108一体形成。在静叶片腹面fs沿静叶片100的轴向形成有多个狭缝孔112，在静叶片背面bs沿静叶片100的轴向形成有多个狭缝孔114。在支承环106的内部形成有中空部106a。

如图19及图20所示，在静叶片100的内部形成有中空部100a。中空部100a经由形成于支承环106的孔106b而与中空部106a连通。中空部100a经由孔106c而与低压区域连通。附着于静叶片表面且朝向后缘流动的水膜流sw从狭缝孔112及114向中空部100a取入。在支承环106的后端也形成有狭缝槽116，狭缝槽116与低压区域连通。所述低压区域相对于蒸气流的流动部位，只要存在从狭缝孔112及114吸入水膜流sw并能够将吸入的水分向中空部106a排出的差压即可。

图20示出形成有在静叶片腹面开口的狭缝孔112的以往的例子。形成于静叶片腹面fs的水膜流sw越从静叶片前缘fe向静叶片后缘re行进，越聚集水滴而集聚量越增大。因此，在静叶片腹面fs形成狭缝孔的情况下，为了增多水分除去量，在能够与中空部100a连通的范围内，尽可能地形成在静叶片后缘侧。

而且，如图21所示，以往，形成于静叶片腹面fs的狭缝孔112的静叶片后缘侧壁面112a及静叶片前缘侧壁面112b如专利文献1公开那样，静叶片腹面fs相对于前缘侧基准面的倾斜角度A形成得大于90°。其理由是，与狭缝孔112的狭缝宽度h相比，稍扩宽狭缝孔112的入口开口e及出口开口f的宽度，并且通过使狭缝孔112朝向湿润蒸气流s的流动方向，而湿润蒸气流s容易进入狭缝孔。由此，将湿润蒸气流s向狭缝孔112积极地取入，伴随着湿润蒸气流s而将水膜流sw向狭缝孔112取入。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平64-080705号公报

【专利文献2】日本特开平09-025803号公报

发明内容

【发明要解決的课题】

在图21所示的以往的狭缝孔112中，将大量的蒸气与水分一起取入，因此，蒸气流的泄漏损失增加，存在涡轮效率下降这样的问题。

本发明鉴于上述的问题点而作出，其目的在于通过静叶片的简单的加工，提高形成在静叶片叶片面上的水膜流的除去效率，并抑制蒸气流的泄漏损失，由此能够抑制涡轮效率的下降。

【用于解决课题的方案】

为了实现所述目的，本发明的蒸气涡轮的水分除去装置具备：水分除去流路，形成在静叶片的内部；及狭缝孔，在静叶片叶片面开口，与水分除去流路连通，且沿着与蒸气流交叉的方向延伸。并且，所述狭缝孔包括：相对于静叶片叶片面具有高低差的凹部；及与该凹部的底面和水分除去流路连通的一个以上的贯通孔。此外，在将狭缝孔的截面向静叶片高度方向投影后的投影面上，在凹部的底面开口的贯通孔的入口开口的区域占据凹部的投影宽度的一部分。

在本发明中，形成所述凹部而扩宽狭缝孔的入口开口(水分采取面积)，由此能够提高水分除去效率。另一方面，缩小与水分除去流路连通的贯通孔的截面积，由此能抑制作为能量存在利用价值的蒸气流的泄漏，并能够除去水分。

而且，在将狭缝孔的截面向静叶片高度方向投影后的投影面上，向凹部的底面开口的贯通孔的入口开口的区域占据凹部的投影宽度的一部分，由此在贯通孔的周围能够形成相对于静叶片叶片面具有高低差的凹部底面。从静叶片叶片面将水膜流先取入该凹部底面，之后，使水膜流流入贯通孔，由此能够提高从蒸气流的水分的分离效果。

贯通孔的形状可以采用各种形状。例如，贯通孔的轴向可以与凹部的底面垂直，或者可以与凹部的底面倾斜，根据设计条件能够适当地设定。而且，贯通孔的截面形状可以是例如圆形或方形，或者可以将贯通孔呈狭缝状地形成得细长。例如，若将入口开口侧区域形成为倒梯形形状的截面，则容易取入水分。

作为本发明的一方案，可以将狭缝孔的贯通孔形成在静叶片叶片面的尖端侧区域。在蒸气流动部位中，静叶片的轮毂侧区域比尖端侧区域的压力高。因此，若在叶片高度方向整个区域形成狭缝孔，则从形成于轮毂侧区域的贯通孔流入水分除去流路的蒸气形成从形成于尖端侧区域的贯通孔向蒸气流动部位逆流的循环流，水分除去效率可能会下降。因此，通过将贯通孔形成于尖端侧区域，能够消除上述循环流的形成。

作为本发明的一方案，可以是，使狭缝孔在静叶片叶片面开口，并使贯通孔的入口开口向与水分除去流路的后缘侧端部对应的静叶片叶片面侧开口，并使狭缝孔的出口开口与狭缝孔的后缘侧端部连通。形成于静叶片叶片面的水膜流通过蒸气流而朝向静叶片后缘流动，因此随着向静叶片后缘行进而水量增大。尤其是如前所述，形成于静叶片腹面的水膜流越从静叶片前缘向静叶片后缘行进，越聚集水滴而集聚量越增大。因此，将向静叶片腹面开口的狭缝在能够与水分除去流路连通的范围内尽可能形成于静叶片后缘侧，由此能够增加水分除去量。因此，在设有向静叶片腹面开口的狭缝孔的情况下，能够特别地增加水分除去量。

而且，在所述结构的基础上，可以使狭缝孔的轴向相对于静叶片叶片面的前缘侧基准面成为锐角。

需要说明的是，本说明书中，“静叶片叶片面的前缘侧基准面”在表现构成狭缝孔的壁面相对于静叶片叶片面的倾斜角的情况下，以比该壁面靠静叶片前缘侧的静叶片叶片面为基准。

通过所述结构，能够将与水分除去流路连通的贯通孔的出口开口向静叶片前缘侧配置，相应地能够将狭缝孔的入口开口向水分总集聚比例大的静叶片后端侧配置。因此，能够增大狭缝孔的水分除去量。

在本发明的一方案中，可以将贯通孔的入口开口形成在凹部的底面的静叶片后端侧端部。即，在将狭缝孔的截面向静叶片宽度方向投影后的投影面上，向凹部的底面开口的贯通孔的入口开口的区域占据凹部的投影宽度的一部分，贯通孔的入口开口向凹部底面的静叶片后缘侧端部开口。由此，将从静叶片叶片面流入的水膜流先导向凹部，积存于凹部的底面，由此能够提高从蒸气流的水膜流的分离效果。

作为本发明的一方案，可以使贯通孔的轴向从入口开口朝向出口开口而向朝着静叶片尖端的方向倾斜。在静叶片叶片面中，蒸气流向各种方向流动。例如，有时从静叶片的轮毂侧向尖端侧流动。通过这样的流动，静叶片叶片面的水膜流也向相同的方向流动。因此，使贯通孔的轴向从入口开口朝向出口开口而向朝着静叶片尖端的方向倾斜，通过使贯通孔朝向水膜流的流动方向，能够增加贯通孔的水分取入量。

而且，本发明的所述狭缝孔的形成方法包括如下工序：凹部形成工序，在静叶片叶片面上，通过放电加工形成相对于静叶片叶片面具有高低差的凹部；及贯通孔形成工序，以与凹部的底面和水分除去流路连通、且在将狭缝孔的截面向静叶片高度方向投影后的投影面上相对于凹部的投影宽度而入口开口的区域占据凹部的投影宽度的一部分的方式，通过切削加工形成一个以上的贯通孔。

静叶片具备高温强度和耐蚀性，使用被称为难切削材料的Ni基合金。因此，狭缝孔的形成那样的Ni基合金的精密加工通过高价的放电加工进行。

在本发明方法中，能够通过使用了钻头的切削加工进行贯通孔的形成，因此能够廉价地进行狭缝孔的加工。而且，通过使用微细直径的钻头，能够形成微细的直径的贯通孔。因此，能够有效地阻止蒸气流的泄漏。

【发明效果】

根据本发明，狭缝孔由具有底面的凹部和贯通于该凹部的底面和水分除去流路且缩小了截面积的贯通孔构成，因此通过静叶片的简单的加工，能够提高水分除去效率，并且能够抑制作为能量存在利用价值的蒸气流的泄漏，由此，能够抑制涡轮效率的下降。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的水分除去装置的主视图。

图2是所述第一实施方式的静叶片的横向剖视图。

图3是所述第一实施方式的狭缝孔的横向剖视图。

图4是所述第一实施方式的狭缝孔的纵向剖视图。

图5是表示静叶片叶片面的水分总集聚比例的线图。

图6是所述第一实施方式的变形例的狭缝孔的纵向剖视图。

图7是所述第一实施方式的又一变形例的狭缝孔的纵向剖视图。

图8是表示本发明的第二实施方式的狭缝孔的截面形状的剖视图。

图9是表示本发明的第三实施方式的狭缝孔的截面形状的剖视图。

图10是表示本发明的第四实施方式的狭缝孔的形状的主视图。

图11是表示本发明的第五实施方式的狭缝孔的形状的主视图。

图12是表示在效果确认试验中所使用的实施方式及以往的狭缝孔的主视图。

图13是图12所示的实施方式的狭缝孔的横向剖视图。

图14是表示所述效果确认试验的试验结果的线图。

图15是表示所述效果确认试验的另一试验结果的线图。

图16是表示蒸气涡轮的湿润蒸气流的流动部位的说明图。

图17是表示静叶片下游侧的湿润蒸气流的速度三角形的线图。

图18是表示以往的水分除去装置的主视剖视图。

图19是以往的形成有狭缝孔的静叶片的立体图。

图20是以往的形成有狭缝孔的静叶片的横向剖视图。

图21是图20中的Y部的放大横向剖视图。

具体实施方式

以下，使用图示的实施方式来详细地说明本发明。但是，该实施方式记载的构成零件的尺寸、材质，形状、其相对配置等只要没有特别特定的记载，就不是将本发明的范围仅限定于此。

(实施方式1)

接下来，通过图1～图5，说明本发明的第一实施方式的水分除去装置。在图1中，静叶片12设于蒸气涡轮的湿润蒸气流路。静叶片12的轮毂部位与隔膜14连接，尖端部位与支承环16连接。相对于湿润蒸气流s的静叶片12的叶片面的朝向与图17所示的静叶片100相同。

即，如图2所示，相对于湿润蒸气流s，静叶片前缘fe配置在上游侧，静叶片后缘re配置在下游侧，并且静叶片腹面fs以面向湿润蒸气流s的方式相对于湿润蒸气流s倾斜配置。湿润蒸气流s中包含的水滴等水分成为水滴而附着于静叶片腹面fs及静叶片背面bs。在图1中，箭头a方向表示静叶片12的叶片宽度方向，箭头b方向表示静叶片12的叶片高度方向。

水分除去装置10在静叶片12的内部形成中空部12a，在支承环16的内部形成中空部16a。中空部12a及中空部16a经由形成于支承环16的孔18而连通。在中空部16a形成与比湿润蒸气流s的流动部位低压的区域连通的孔20，中空部12a及16a与湿润蒸气流s的流动部位相比成为低压。

如图2所示，湿润蒸气流s从静叶片前缘fe侧沿着静叶片腹面fs及静叶片背面bs流动。狭缝孔22在静叶片腹面fs开口，在静叶片12的叶片宽度方向上形成于中空部12a的与静叶片后缘侧端部对应的区域，且与中空部12a的静叶片后缘侧端部连通。而且，如图1所示，狭缝孔22形成于静叶片12的尖端侧区域，且朝向与静叶片高度方向、即湿润蒸气流s的流动方向大致垂直的方向配置。湿润蒸气流s中包含的水滴附着于静叶片腹面fs及静叶片腹面fs，形成水膜流sw。由湿润蒸气流s的流动进行施力，形成于静叶片腹面fs及静叶片背面bs的水膜流sw也朝向静叶片后缘流动。

如图3及图4所示，狭缝孔22由在静叶片腹面fs开口的凹部24和4个贯通孔26构成。凹部24具有相对于静叶片腹面fs大致平行且平坦的底面24a、相对于静叶片腹面fs大致垂直的侧面24b及24c。凹部24的开口及截面具有长方形形状，凹部24的长边朝向与湿润蒸气流s交叉的方向、即叶片高度方向。

贯通孔26具有圆筒形状，其轴线26a与静叶片腹面fs垂直，且其入口开口c在静叶片宽度方向上在底面24a的静叶片后缘部开口，并且出口开口d在中空部12a的静叶片后缘侧端部开口。即，贯通孔26形成为，在将狭缝孔22的截面向静叶片宽度方向及叶片高度方向投影的投影面上，在凹部底面24a开口的入口开口c的区域占据凹部24的投影宽度的一部分。

图5示出静叶片腹面fs及静叶片背面bs的水分的总集聚比例。如图5所示，静叶片背面bs的水分总集聚比例在静叶片的宽度方向上不太变化，相对于此，在静叶片腹面fs处随着向后缘侧行进而水分总集聚比例飞跃性地增加。

从图5可知，越将狭缝孔22的入口开口向后缘侧配置，越能够增大水分除去量。将这种情况加入考虑，在本实施方式中，狭缝孔22在静叶片12的叶片宽度方向上形成在位于中空部12a的静叶片后缘侧端部的区域。

在图3中，湿润蒸气流s从静叶片前缘侧沿着静叶片腹面fs流动，通过湿润蒸气流s的流动，附着于静叶片腹面fs的水膜流sw也朝向静叶片后缘流动。到达狭缝孔22的水膜流sw流入凹部24，然后，在底面24a上流动，流入贯通孔26。

在本实施方式中，凹部24相对于贯通孔26具有宽阔的入口开口，容易使水膜流sw从凹部24的入口开口向凹部24流入，因此能够提高水分除去效率。进而，使水膜流sw流入贯通孔26的狭窄的入口开口c，此时，贯通孔26几乎由水膜流sw闭塞，因此能够抑制湿润蒸气流s的泄漏。

而且，在湿润蒸气流s的流动部位中，静叶片12的轮毂侧区域比尖端侧区域的的压力高，但是由于狭缝孔22形成于静叶片12的尖端侧区域，因此从形成于轮毂侧区域的贯通孔向中空部12a流入的蒸气不可能会形成从形成于尖端侧区域的贯通孔向蒸气流动部位逆流的循环流。

而且，狭缝孔22形成在位于中空部12a的静叶片后缘侧端部的区域，即水分总集聚量增大的部位，因此能够增加水分除去量。

此外，贯通孔26形成在凹部底面24a的静叶片后缘侧端部，因此静叶片腹面fs的水膜流sw在贯通孔26的上游侧暂时流入凹部24，在底面24a处积存。由此，能够提高来自湿润蒸气流s的水膜流sw的分离效果。

接下来，说明本实施方式的狭缝孔22的形成方法。静叶片12具备高温强度和耐蚀性，使用被称为难切削材料的Ni基合金。因此，以往通过高价的放电加工来进行狭缝孔的形成那样的Ni基合金的精密加工。

狭缝孔22的形成方法首先通过放电加工来刻设凹部24。接着，使用具有微细的直径的钻头对贯通孔26进行切削加工。

这样，高价的放电加工仅使用于凹部24的加工，而贯通孔26的加工采用廉价的切削加工，由此能够使加工成本低廉。而且，在放电加工中无法进行微细孔的加工，不得不使贯通孔26的直径为1mm以上。另一方面，在使用了微细直径的钻头的切削加工中，能够形成直至0.5mm左右的微细直径。因此，与使用了放电加工的情况相比，能够有效地抑制蒸气的泄漏。

接下来，说明对于所述第一实施方式改变了贯通孔26的形状的变形例。图6所示的狭缝孔30A是贯通孔32的入口侧区域32a的截面形成为入口侧宽的倒梯形形状且出口侧区域32b形成为圆筒形状的例子。由此，容易使水膜流sw流入贯通孔32，能够提高水分除去效率。

图7所示的狭缝孔30B是使贯通孔34的整个截面形成为呈入口侧宽的倒梯形形状地倾斜的倾斜面34c的例子。在该例子中，能够进一步扩宽贯通孔34的入口开口，因此能够进一步提高水分除去效率。

(实施方式2)

接下来，基于图8，说明本发明的第二实施方式。就本实施方式的狭缝孔40的形状而言，凹部24与所述第一实施方式相同，但是贯通孔42的截面形状与第一实施方式的贯通孔26不同。即，贯通孔42为圆筒形且沿轴向具有相同的直径，但是轴线42a以入口开口c比出口开口d更接近静叶片前缘侧的方式倾斜。即，轴线42a相对于静叶片腹面fs的前缘侧基准面的倾斜角A为90°<A<180°。贯通孔42的出口开口形成在凹部24的静叶片后缘侧端部的情况与第一实施方式相同，狭缝孔40以外的结构也与第一实施方式相同。

狭缝孔40的形成方法与第一实施方式同样地，利用放电加工来刻设凹部24，利用微细直径的钻头对贯通孔42进行切削加工。需要说明的是，从加工的容易度及静叶片12的强度的方面出发，优选为110°≤A。

根据本实施方式，由于贯通孔42的轴向朝向水膜流sw的流入方向，因此水膜流sw向贯通孔42的流入变得容易，能够提高水分除去效率。

(实施方式3)

接下来，基于图9来说明本发明的第三实施方式。本实施方式的狭缝孔50的凹部24是与所述第二实施方式的凹部24相同的形状，且贯通孔52为圆筒形而沿轴向具有相同直径的点与第二实施方式的贯通孔42相同。与第二实施方式的贯通孔26不同的结构是以使贯通孔52的轴线52a相对于静叶片腹面fs的前缘侧基准面的倾斜角A成为锐角的方式倾斜的点(0°<A<90°)。

此外，凹部24的静叶片后缘侧侧面的一部分被切削加工成在与轴线52a相同的方向上与贯通孔52的壁面连续的圆弧面24d。圆弧面24d是使用钻头对贯通孔52进行切削加工时所需的面，与贯通孔52同时被加工。

贯通孔52的静叶片后缘侧上端B的静叶片宽度方向位置与凹部24的静叶片后缘侧侧面24c的下端的静叶片宽度方向位置一致。狭缝孔50以外的结构与第一实施方式相同。需要说明的是，从加工的容易度及静叶片12的强度的方面出发，优选为20°≤A。

根据本实施方式，能够将贯通孔52的出口开口d向静叶片前缘侧配置贯通孔52相对于静叶片腹面fs倾斜的量。因此，在使出口开口d与中空部12a的静叶片后缘侧端部连通的状态下，能够使狭缝孔52的位置向静叶片后缘侧移动。因此，能够将狭缝孔50配置在水分总集聚比例增大的部位，因此能够进一步提高水分除去效率。

(实施方式4)

接下来，基于图10，说明本发明的第四实施方式。在实际的蒸气流动部位中不是一维的流动，包括静叶片背面bs及静叶片腹面fs在内而向静叶片叶片面的半径方向流动。在这样的半径方向流动大的部位，优选三维性地使贯通孔朝向该流动的方向倾斜。

因此，本实施方式是在形成从轮毂侧向尖端侧使湿润蒸气流s沿半径方向流动的流动部位的静叶片腹面bs的静叶片后缘re附近且在支承环16的附近形成有狭缝孔的例子。

狭缝孔60的凹部24在静叶片腹面fs开口，其形状与所述第一实施方式的凹部24相同，其长边朝向叶片高度方向。贯通孔62具有圆筒形状，在轴线62a的方向上具有同一直径。在本实施方式中，在凹部24开口的贯通孔62的入口开口c位于比在中空部12a开口的出口开口d靠轮毂侧区域的位置。即，贯通孔62的轴线62a从入口开口c朝向出口开口d而从轮毂侧区域朝向尖端侧区域倾斜。狭缝孔60以外的结构与第一实施方式相同。

随着从轮毂侧区域向尖端侧区域流动的湿润蒸气流s，形成于静叶片腹面fs的水膜流sw也在叶片高度方向上且从轮毂侧向尖端侧流动。

根据本实施方式，朝着与向尖端侧流动的水膜流sw相同的方向倾斜地形成贯通孔62，因此水膜流容易流入贯通孔62，由此，能够提高水分除去效率。

(实施方式5)

接下来，基于图11，说明本发明的第五实施方式。本实施方式的狭缝孔70与所述第一实施方式同样，在静叶片腹面fs开口，在中空部12a的静叶片后缘侧端部形成于能够与贯通孔74连通的位置。狭缝孔70在叶片高度方向上形成，其中，凹部72形成在除了轮毂侧区域的一部分之外的叶片高度方向整个区域，3个贯通孔74仅形成于尖端侧区域的凹部72。而且，贯通孔74具有狭缝状的形状，以贯通孔74的轴线与静叶片腹面fs垂直的方式形成。狭缝孔70的配置及形状以外的结构与第一实施方式相同。

需要说明的是，凹部72的宽度需要抑制成使静叶片12的设计上的叶片面曲线不脱离的程度。例如，设为贯通孔74的2倍左右(2倍±10％)。

根据本实施方式，通过将凹部72形成在静叶片腹面fs的叶片高度方向的大致整个区域，能够在静叶片前缘fe的大致整个区域将水膜流sw捕集于凹部72。通过将由凹部72捕集的水分取入贯通孔74，能够提高水分除去效率。

而且，通过将贯通孔74形成为狭缝状的开口，需要利用放电加工一起加工凹部72及贯通孔74，加工成本可能会上升，但是通过将贯通孔74形成为开口面积大的狭缝状，能够增加从贯通孔74流出的水膜流sw的流量。由此，能够提高水分除去效率。

需要说明的是，如图5所示，在形成在静叶片腹面fs开口的狭缝孔的情况下，尽可能地在静叶片后缘re侧形成狭缝孔，由此能够提高水分除去效率。而且，即使在形成在静叶片背面bs开口的狭缝孔的情况下，在静叶片后缘re侧形成狭缝孔也能够增加水分除去量。

而且，所述实施方式都是使狭缝孔向静叶片腹面开口的例子，但是本发明也可以使狭缝孔在静叶片背面开口。而且，本发明根据需要也可以将所述各个实施方式组合而构成。

实施例

接下来，基于图12～图15，说明为了确认本发明的一实施方式的作用效果而进行的试验结果。图12说明该试验使用的以往的狭缝孔及实施方式的狭缝孔的结构。在图12中，以往的狭缝孔112及实施方式的狭缝孔80配置于静叶片100或12的高度方向，且形成在相同的尖端侧区域R。支承环106及16在内部具有中空部(未图示)，这些中空部经由形成于静叶片100或12的内部的中空部而与狭缝孔80及112连通。狭缝孔112及80在静叶片腹面fs开口，在静叶片100或12的叶片宽度方向上形成于与在静叶片内部形成的中空部的静叶片后缘侧端部对应的区域。

狭缝孔112具有与图21图示的狭缝孔112相同的结构，相对于静叶片腹面fs的前缘侧基准面的倾斜角度为135°。

图13示出狭缝孔80的横截面。狭缝孔80是图8所示的第二实施方式的狭缝孔40的变形例。即，凹部82具有与静叶片腹面fs平行且平坦的底面82a、相对于静叶片腹面fs倾斜的侧面82b及82c，这些侧面的倾斜角度C为135°。

如图12所示，贯通孔84具有长方形的入口开口c。贯通孔84相对于静叶片腹面fs的前缘侧基准面倾斜，其倾斜角A为135°。而且，凹部82的侧面82c和贯通孔84形成连续的同一平面。

狭缝孔80的加工通过对凹部82及贯通孔84的放电加工来进行。该试验中，作为工作流体mf，使用近似于实际的湿润蒸气流s而向空气中附加了水分的双层流体。该水分的粒径与湿润蒸气流s中包含的水分的粒径一致。

图14示出两狭缝孔的水分除去效率，图15示出工作流体mf向静叶片12的中空部12a泄漏的泄漏比率。图14及图15的横轴(狭缝压力比)表示“静叶片腹面fs侧压力/中空部12a的压力”。

如图14及图15所示，两狭缝孔112及12都是随着狭缝压力比增加而水分除去效率及工作流体泄漏比率增加，但是图14所示的水分除去效率中，狭缝孔80比狭缝孔112的水分除去效率高大致10～20％，图15所示的工作流体泄漏比率中，狭缝孔80比狭缝孔112的工作流体泄漏比率低50％以上。

其理由如前所述，由于凹部82具有比贯通孔84宽阔的入口开口，因此水膜流sw容易流入凹部82，能够提高水分除去效率，而且通过使水膜流sw流入贯通孔84的狭窄的入口开口c，而贯通孔84大致由水膜流sw闭塞，因此能够抑制湿润蒸气流s的泄漏。

需要说明的是，在狭缝孔80中，凹部82的侧面82c和贯通孔84的一方的侧面由连续的同一平面构成，且凹部82的侧面82b也具有与侧面82c相同的倾斜角，因此具有加工变得容易的优点。

工业实用性

根据本发明，通过静叶片的简单加工，能够提高形成于静叶片叶片面的水膜流的除去效率，能够抑制动叶片的腐蚀，并且能够抑制蒸气流的泄漏损失，从而抑制涡轮效率的下降。

【标号说明】

10 水分除去装置

12、100 静叶片

12a，100a 中空部(水分除去流路)

14、104 隔膜

16、106 支承环

16a、106a 中空部

18、20、106b、106c 孔

22、30A、30B、40、50、60、70、80、112、114 狭缝孔

24、72、82 凹部

24a、82a 底面

24b、24c、82b、82c 侧面

24d 圆弧面

112a 静叶片后缘侧壁面

112b 静叶片前缘侧壁面

e 入口开口

f 出口开口

26、32、34、42、52、62、74、84 贯通孔

32a 入口侧区域

32b 出口侧区域

34c 倾斜面

c 入口开口

d 出口开口

h 狭缝宽度

42a、52a、62a、84a 轴线

102 动叶片

108 转子轴

110 轮盘转子

116 狭缝槽

c 入口开口

d 出口开口

A 倾斜角

U 周速

Vs、Vcw 绝对速度

Ws、Wcw 相对速度

bs 静叶片背面

cw 粗大水滴

dw 微小水滴

fe 静叶片前缘

fs 静叶片腹面

mf 工作流体

re 静叶片后缘

s 湿润蒸气流

sw 水膜流

Claims (9)

1.一种蒸气涡轮的水分除去装置，除去附着于静叶片叶片面的水分，其特征在于，

所述蒸气涡轮的水分除去装置具备：

水分除去流路，形成在静叶片的内部；及

狭缝孔，在所述静叶片叶片面开口，且沿着与蒸气流交叉的方向延伸，

所述狭缝孔包括：凹部，具有平坦的底面，所述底面相对于所述静叶片叶片面具有高低差并且与所述静叶片叶片面平行；及一个以上的贯通孔，与该凹部的底面和所述水分除去流路连通，

在将所述狭缝孔的截面向静叶片高度方向投影后的投影面上，在所述凹部的底面开口的所述贯通孔的入口开口的区域占据所述凹部的投影宽度的底面的一部分，

所述贯通孔是在所述凹部的平坦的所述底面开口的钻孔。

2.根据权利要求1所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

所述狭缝孔的贯通孔形成在所述静叶片叶片面的尖端侧区域。

3.根据权利要求1所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

所述狭缝孔形成于静叶片叶片面，

所述贯通孔的入口开口在与所述水分除去流路的后缘侧端部对应的静叶片叶片面侧开口，并且所述狭缝孔的出口开口与所述狭缝孔的后缘侧端部连通。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

所述贯通孔的入口开口形成在所述凹部的底面的静叶片后端侧端部。

5.根据权利要求1所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

所述贯通孔的轴向从入口开口朝向出口开口朝着静叶片尖端的方向倾斜。

6.根据权利要求3所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

所述狭缝孔的轴向以相对于所述静叶片叶片面的前缘侧基准面成为锐角的方式构成。

7.根据权利要求1、2、3、5、6中任一项所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

在将所述狭缝孔的截面向静叶片宽度方向投影后的投影面上，所述贯通孔的入口开口的区域仅占据所述凹部的投影宽度的底面的一部分。

8.根据权利要求4所述的蒸气涡轮的水分除去装置，其特征在于，

在将所述狭缝孔的截面向静叶片宽度方向投影后的投影面上，所述贯通孔的入口开口的区域仅占据所述凹部的投影宽度的底面的一部分。

9.一种狭缝孔的形成方法，是权利要求1所述的狭缝孔的形成方法，其特征在于，包括如下工序：

凹部形成工序，在所述静叶片叶片面上，通过放电加工形成具有平坦的底面的凹部，所述底面相对于所述静叶片叶片面具有高低差并且与所述静叶片叶片面平行；及

贯通孔形成工序，以与所述凹部的底面和所述水分除去流路连通、且在将所述狭缝孔的截面向静叶片高度方向投影后的投影面上入口开口的区域相对于所述凹部的投影宽度占据所述凹部的投影宽度的一部分的方式，通过切削加工形成一个以上的贯通孔，

所述贯通孔通过钻孔加工来形成，以在所述凹部的平坦的所述底面开口。