CN116137878A - 涡轮静叶片及蒸汽涡轮 - Google Patents

Abstract

该涡轮静叶片具备：静叶片主体，沿与蒸气的流动方向交叉的径向延伸；亲水性区域，形成于静叶片主体的表面，具有比其他部分相对高的亲水性，并且随着趋向流动方向的下游侧而径向尺寸逐渐扩大；及回收部，设置于亲水性区域的下游侧，并回收沿着亲水性区域流动的液膜。

Description

涡轮静叶片及蒸汽涡轮

技术领域

本发明涉及一种涡轮静叶片及蒸汽涡轮。本申请主张基于2020年8月12申请的日本专利申请2020-136246号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

蒸汽涡轮具备：旋转轴，围绕轴线可以旋转；多个涡轮动叶片叶栅，在该旋转轴的外周面上，沿轴线方向隔开间隔地排列；壳体，从外周侧覆盖旋转轴及涡轮动叶片叶栅；及多个涡轮静叶片叶栅，在壳体的内周侧，由内圈和外圈从径向支承。各涡轮动叶片叶栅具有沿旋转轴的周向排列的多个动叶片，各涡轮静叶片叶栅具有沿旋转轴的周向排列的多个静叶片。涡轮动叶片叶栅通过与涡轮静叶片叶栅在轴线方向的下游侧相邻配置而形成一个级。在壳体的上游侧形成有与从外部吸入蒸气的入口配管相连的吸入口，在下游侧形成有排气室。在锅炉中生成的蒸气由几个调节阀来调节压力和温度，由涡轮入口阀调节流量，并向涡轮流入。从入口配管吸入的高温高压蒸气在涡轮静叶片叶栅中被调节流动方向和速度之后，在涡轮动叶片叶栅中转换为旋转轴的旋转力。

穿过涡轮内部的蒸气随着从上游侧趋向下游侧而失去能量，温度(和压力)降低。尤其，火力发电用蒸汽涡轮通常由高压涡轮、中压涡轮及低压涡轮构成。在从低压涡轮的最下游侧起数两个级(一对涡轮静叶片叶栅与涡轮动叶片叶栅)中成为气液两相流环境。从而，在最下游侧的级中，蒸气的一部分液化而作为微小液滴(水滴)存在于气流中，该水滴的一部分附着于涡轮静叶片的表面。该液滴在涡轮静叶片的表面上从上游侧存在至下游侧，这些液滴通过在叶片表面上聚集而生长并成为液膜。液膜始终暴露于高速蒸气流。若液膜进一步生长而厚度增加，则其一部分被蒸气流撕裂，或者附着于静叶片上的液膜从静叶片后缘向下游飞散，作为粗大液滴向下游侧飞散。飞散的液滴一边由蒸气流逐渐加速，一边向下游侧流动。越是大的液滴，惯性力越大，因此无法顺着蒸气流穿过涡轮动叶片之间，而是与涡轮动叶片碰撞。越趋向前端侧，涡轮动叶片的圆周速度越大，有时超过声速，因此在飞散的液滴与涡轮动叶片碰撞的情况下，在涡轮动叶片的表面可能产生侵蚀(erosion)。并且，也可能因液滴的碰撞而阻碍涡轮动叶片的旋转，并产生制动损失。

为了防止这种液滴的附着和生长，迄今为止，提出了各种技术。例如，在下述专利文献1中记载的装置中，在涡轮静叶片的表面上形成有用于吸入液膜的抽吸口，并且形成有朝向该抽吸口从涡轮静叶片的前缘侧延伸的亲水性去除面。去除面构成为随着从上游侧趋向下游侧而宽度(径向尺寸)逐渐变窄。换言之，随着宽度变窄而亲水性去除面的面积变小。在液膜沿着该去除面移动之后，能够通过抽吸口将其吸出。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2017-106451号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，如上述专利文献1那样，在去除面的宽度随着趋向下游侧而变窄的情况下，越趋向该去除面的下游侧，液膜越集中在狭窄的区域，导致其厚度增加。并且，在去除面内形成有多个液滴流(液脉)的情况下，这些多个液脉通过随着趋向下游侧而集中而彼此结合，导致液膜的厚度增加。若如此比抽吸口更靠上游侧的液膜的厚度增加，则更容易被蒸气流撕裂，液滴有可能再次飞散到下游侧。并且，若液膜变厚，则难以被抽吸口吸入，未被抽吸口吸入的液膜到达比抽吸口更靠下游侧的静叶片后缘并滞留在静叶片后缘的液膜的厚度增加。其结果，向下游飞散的液滴的直径变大，并且液滴量也可能增加。即，在上述专利文献1所涉及的装置中仍存在改进的余地。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种可以进一步降低液膜的生长以使更有效地容易回收液膜的涡轮静叶片及蒸汽涡轮。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明所涉及的涡轮静叶片具备：叶片主体，沿与蒸气的流动方向交叉的径向延伸；亲水性区域，形成于该叶片主体的表面，具有比其他部分相对高的亲水性，并且随着趋向所述流动方向的下游侧而径向尺寸逐渐扩大；及回收部，设置于该亲水性区域的下游侧，并回收沿着该亲水性区域流动的液膜。

发明效果

根据本发明，能够提供一种可以进一步降低液膜的生长以使可以更有效地容易回收液膜的涡轮静叶片及蒸汽涡轮。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的蒸汽涡轮的结构的截面示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的蒸汽涡轮的主要部分放大截面图。

图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的蒸汽涡轮的变形例的主要部分放大截面图。

图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的蒸汽涡轮的主要部分放大截面图。

图5是表示本发明的第三实施方式所涉及的蒸汽涡轮的主要部分放大截面图。

图6是表示本发明的第四实施方式所涉及的蒸汽涡轮的主要部分放大截面图。

具体实施方式

＜第一实施方式>

(蒸汽涡轮的结构)

以下，参考图1和图2，对本发明的第一实施方式所涉及的蒸汽涡轮1(尤其，低压蒸汽涡轮)及静叶片10(涡轮静叶片)进行说明。如图1所示，蒸汽涡轮1具备转子2和壳体3。

转子2具有沿轴线Ac延伸的圆形截面的旋转轴6、以及设置于该旋转轴6的外周面上的多个动叶片叶栅7。旋转轴6围绕轴线Ac可以旋转。多个动叶片叶栅7沿轴线Ac方向隔开间隔地排列。各动叶片叶栅7具有沿轴线Ac的周向排列的多个动叶片8。动叶片8从旋转轴6的外周面朝向径向外侧延伸。关于动叶片8的详细结构，在后面进行叙述。

壳体3具有从外周侧覆盖上述转子2的壳体主体3H、以及由设置在该壳体主体3H的内周侧的外圈21(后述)和内圈23(后述)从外周侧和内周侧支承的多个静叶片叶栅9。壳体主体3H呈以轴线Ac为中心的筒状。多个静叶片叶栅9沿轴线Ac方向隔开间隔地排列。蒸汽涡轮1具备与静叶片叶栅9相同数量的动叶片叶栅7，一个动叶片叶栅7位于在轴线Ac方向上相邻的一对静叶片叶栅9彼此之间。即，动叶片叶栅7和静叶片叶栅9在轴线Ac方向上交替排列。一个静叶片叶栅9和一个动叶片叶栅7形成一个“级”。各静叶片叶栅9具有沿轴线Ac的周向排列的多个静叶片10。静叶片10朝向相对于轴线Ac的径向延伸。

在壳体主体3H中的轴线Ac方向的一侧形成有蒸气流路11，该蒸气流路11用于将从入口配管导入的高温高压的蒸气吸入到壳体主体3H的级内。在壳体主体3H中的轴线Ac方向的另一侧设置承担蒸气的压力恢复的排气室12。

流入到蒸气流路11的蒸气在流过壳体主体3H内的级之后，穿过排气室12并输送到冷凝器(未图示)。在以下说明中，从排气室12观察时，将蒸气流路11所在位置的一侧称为蒸气的流动方向中的上游侧。从蒸气流路11观察时，将排气室12所在位置的一侧称为下游侧。

(动叶片的结构)

如图2所示，动叶片8具有平台81、动叶片主体82及护罩83。平台81设置于旋转轴6的外周面(旋转轴外周面6A)。在平台81的外周侧设置有动叶片主体82。动叶片主体82沿径向延伸，并且从径向观察时具有叶片型截面形状。作为一例，动叶片主体82形成为随着从径向内侧趋向外侧而轴线Ac方向的尺寸逐渐减少。在动叶片主体82的径向外侧的端部设置有护罩83。护罩83具有以轴线Ac方向为长度方向的大致矩形的截面形状。护罩83的外周面与壳体主体3H的内周面(壳体内周面3A)在径向上隔开间隔地对置。

(静叶片的结构)

静叶片10具有外圈21、静叶片主体22及内圈23。并且，静叶片主体22具有憎水性区域30、亲水性区域40及狭缝S。外圈21呈以轴线Ac为中心的圆环状。外圈21经由支承部件(未图示)支承于壳体主体3H。静叶片主体22固定设置在外圈21与内圈23之间。静叶片主体22从外圈内周面21A朝向径向内侧延伸，并且从径向观察时具有叶片型截面形状。即，静叶片主体22沿与蒸气的流动方向交叉的方向延伸。作为一例，静叶片主体22随着从径向外侧趋向内侧而轴线Ac方向的尺寸逐渐减少。在静叶片主体22的径向内侧的端部设置有内圈23。内圈23具有以轴线Ac方向为长度方向的大致矩形的截面形状。内圈23的内周面与旋转轴外周面6A在径向上隔开间隔地对置。

在静叶片主体22的表面(更具体而言，在静叶片主体22的厚度方向的两面中，朝向上游侧的表面：腹面)上形成有憎水性区域30、亲水性区域40及狭缝S。作为一例，憎水性区域30优选从静叶片主体22的外周侧的端部形成至径向上的1/2到2/3左右的区域。憎水性区域30遍及从静叶片主体22的上游侧的端缘(前缘Le)到下游侧的端缘(后缘Te)的整个区域形成。

憎水性区域30具有比静叶片主体22的表面上的亲水性区域40(后述)高的憎水性。例如，通过对静叶片主体22的表面实施提高憎水性的微细加工或粘贴憎水性片材而形成憎水性区域30。若如此形成憎水性区域30，则能够使所附着的液滴的接触角为90°以上。另外，憎水性区域30只要至少在与亲水性区域40之间产生亲水性的差异就足够了。因此，可以采用仅将亲水性区域40形成于静叶片主体22的表面而不形成憎水性区域30的结构。

在上述憎水性区域30中的后缘Te侧形成有狭缝S，该狭缝S作为回收沿着后述亲水性区域40流过来的液膜的回收部C。狭缝S沿着后缘Te延伸。狭缝S是与静叶片主体22的内部连通的一个以上的长孔。即，该静叶片主体22设为中空。静叶片主体22的内部空间优选通过未图示的装置设为负压状态。

在从静叶片主体22的前缘Le到狭缝S的部分形成有多个(作为一例，四个)亲水性区域40。亲水性区域40具有比上述憎水性区域30或憎水性区域30以外的区域相对高的亲水性。即，在亲水性区域中，所附着的液滴的接触角成为小于附着于憎水性区域的液滴的接触角的状态。由此，液滴以与亲水性区域40的表面相适应的方式扩展，并以薄液膜的状态被保持。

在本实施方式中，多个亲水性区域40沿径向排列。并且，各个亲水性区域40随着从上游侧(前缘Le侧)趋向下游侧(狭缝S侧)而宽度(即，径向尺寸)逐渐扩大。另外，在图2的例子中，该亲水性区域40的宽度的扩大率恒定。即，图2示出亲水性区域40的径向外侧的端缘与内侧的端缘均以直线状延伸的例子。然而，根据设计和规格，也可以采用亲水性区域40的宽度的扩大率随着趋向下游侧而逐渐增加或减少的结构。

在狭缝S的上游侧的端缘，多个亲水性区域40彼此连续。换言之，狭缝S的上游侧的端缘遍及整个区域连接于亲水性区域40。换言之，狭缝S的上游侧的端缘不与憎水性区域30接触。

(作用效果)

接着，对本实施方式所涉及的蒸汽涡轮1的动作、以及静叶片10中的液滴的动作进行说明。当运转蒸汽涡轮1时，首先，通过蒸气流路11向壳体主体3H的内部导入高温高压的蒸气。蒸气在壳体主体3H的内部在朝向下游侧流通的中途，交替穿过上述静叶片叶栅9及动叶片叶栅7。静叶片叶栅9对蒸气流进行整流，以使其流入到与下游侧相邻的动叶片叶栅7。由于蒸气作用于动叶片叶栅7，因此通过该动叶片叶栅7向旋转轴6赋予转矩。通过该转矩，转子2围绕轴线Ac旋转。转子2的旋转能量从轴端导出，并用于发电机(未图示)的驱动等。

在此，穿过涡轮的主流路内的级的蒸气在每次从上游侧朝向下游侧穿过级时，能量转换为旋转能量，温度(和压力)降低。从而，在最下游侧的静叶片叶栅9中，蒸气的一部分液化而作为微小液滴存在于气流中，该水滴的一部分附着于静叶片10(静叶片主体22)的表面。该液滴生长而成为液膜。此外，通过液滴持续增加，若随着液膜向下游流动而厚度增加，则其一部分被蒸气流撕裂，或者附着于静叶片叶栅9上的液膜从静叶片后缘作为粗大液滴飞散。飞散的液滴一边由蒸气流逐渐加速，一边向下游侧流动。若粗大液滴与下游侧的动叶片8碰撞，则在该动叶片8的表面上可能产生侵蚀(erosion)。并且，也可能通过液滴的碰撞而阻碍动叶片8(转子2)的旋转，并产生制动损失。

因此，在本实施方式中，如上所述，在静叶片主体22的表面上形成有亲水性区域40。附着于静叶片主体22上的液滴以与亲水性区域40相适应的方式较薄地扩展，并成为液膜。在亲水性区域40与其他部分的边界上存在亲水性的差异，因此液膜保持在亲水性区域40的内侧。该液膜顺着蒸气流在亲水性区域40中向下游侧流动。

在此，该亲水性区域40随着趋向下游侧而径向尺寸逐渐扩大。因此，液膜随着向下游侧流动，在亲水性区域40内其面积扩大，成为更薄的液膜。由此，与液膜维持较厚的情况相比，液膜表面成为更稳定的状态。因此，在液膜表面上不易产生波浪，液膜被该蒸气流撕裂的可能性降低。其结果，液膜沿着亲水性区域40向下游侧流动，容易由作为回收部C的狭缝S回收。由此，抑制在狭缝S的上游侧被蒸气流撕裂的粗大液滴、以及飞过狭缝S从静叶片主体22的后缘飞散的粗大液滴的产生。因此，能够降低液滴飞散到位于低静叶片10的下游侧的动叶片8的可能性。另一方面，由于液膜厚，因此在该液膜被蒸气撕裂的情况下，作为粗大液滴向下游侧飞散，或者附着于静叶片叶栅9上的液膜从静叶片后缘作为粗大液滴飞散，通过与动叶片8碰撞而有可能产生侵蚀。根据上述结构，能够抑制这种侵蚀的产生。

此外，根据上述结构，多个亲水性区域40沿径向排列有多个。由此，能够在径向的更广范围内将液滴引导到亲水性区域40。并且，由于通常蒸汽涡轮1在额定条件下继续运转，因此在静叶片主体22的表面上形成液膜的区域和路径大致稳定，液膜有在比径向内侧更靠外侧(主要是从静叶片主体22的外周侧的端部至径向的1/2到2/3左右的区域)形成的倾向。例如，在预先确定这种区域或路径的基础上，若沿着该路径形成多个亲水性区域40，则能够将亲水性区域40的面积抑制到最小限度。即，虽然静叶片主体22的内周侧的表面的憎水性可以比憎水性区域30高，但由于发生过度的加工成本，因此憎水性区域30如上所述优选仅在形成亲水性区域40的外周侧形成。如此，与在整个静叶片主体22上形成有亲水性区域40的情况相比，能够降低制造成本或维护成本。

另外，根据上述结构，亲水性区域40从静叶片主体22的前缘Le延伸至作为回收部C的狭缝S。由此，遍及从静叶片主体22的前缘Le到回收部C的整个区域，能够由亲水性区域40稳定地引导液膜并回收该液膜。

并且，根据上述结构，作为回收部C的狭缝S形成于静叶片主体22的后缘Te侧。由该狭缝S可以更稳定地捕获和回收液膜。

此外，根据上述结构，在狭缝S的上游侧的端缘，多个亲水性区域40彼此连续。换言之，该端缘遍及整个区域连接于亲水性区域40。由此，例如，与该端缘的一部分未与亲水性区域40连接的情况相比，能够增加引导到回收部C的液膜的量，能够更有效且稳定地捕获和回收该液膜。

此外，根据上述结构，与亲水性区域40沿径向相连的部分被设为憎水性区域30。由此，能够增大亲水性区域40与憎水性区域30的边界上的亲水性的差异。其结果，能够降低附着于亲水性区域40上的液膜越过上述边界向憎水性区域30侧移动的可能性。即，液膜容易保持在亲水性区域40的内侧。其结果，液膜脱离亲水性区域40的可能性进一步降低，可以将该液膜更顺畅地引导到作为回收部C的狭缝S。

以上，对本发明的第一实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，就可以对上述结构进行各种变更或改进。例如，在第一实施方式中，对多个(四个)亲水性区域40沿径向排列的结构进行了说明。然而，亲水性区域40的结构并不限定于此，作为另一例，也可以采用图3所示的结构。在图3的例子中，只有一个亲水性区域40b从前缘Le形成至狭缝S。并且，该亲水性区域40b也随着从上游侧趋向下游侧而宽度(径向尺寸)逐渐扩大。通过这种结构，也可以获得与上述相同的作用效果。

＜第二实施方式>

接着，参照图4，对本发明的第二实施方式进行说明。另外，对与第一实施方式及其变形例相同的结构，标注相同的符号，并省略详细说明。如图4所示，在本实施方式中，在各亲水性区域40内形成有分离带50。

分离带50具有与上述憎水性区域30相同的憎水性。分离带50从亲水性区域40中的比前缘Le侧更靠下游侧的位置朝向下游侧呈三角形延伸。更具体而言，分离带50随着从前缘Le侧趋向狭缝S侧而径向尺寸逐渐扩大。由此，亲水性区域40沿径向被区划为多个(两个)区域，形成从上游侧朝向下游侧呈带状延伸的一对区域。这些一对区域随着从上游侧趋向下游侧，彼此以向径向两侧分离的方式延伸。

根据上述结构，在亲水性区域40内形成有分离带50。通过将该分离带50的形状或尺寸根据实际的蒸汽涡轮1中的液膜的动作适当地调节，能够更精确地控制亲水性区域40内的液膜的行进方向。换言之，通过形成有分离带50，亲水性区域40的宽度(径向尺寸)相对变小，并且上下游方向的长度相对变大。由此，当液膜从上游侧朝向下游侧被引导时，液膜的流动沿径向脱离的可能性降低，可以更稳定地将液滴引导到下游侧的回收部C。由此，能够进一步降低液膜的生长而朝向下游侧的动叶片8飞散的可能性。

以上，对本发明的第二实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，就可以对上述结构进行各种变更或改进。例如，在上述第二实施方式中，对一个亲水性区域40内仅形成有一个分离带50的例子进行了说明。然而，分离带50的方式并不限定于此，作为另一例，也可以在各亲水性区域40中形成两个以上的分离带50。

<第三实施方式>

接着，参照图5，对本发明的第三实施方式进行说明。另外，对与上述各实施方式相同的结构，标注相同的符号，并省略详细说明。如图5所示，在本实施方式中，亲水性区域40c的形状与上述各实施方式不同。此外，在本实施方式中，在静叶片主体22上未形成有狭缝S。

亲水性区域40c从静叶片主体22的前缘Le朝向外圈21的内周面(外圈内周面21A)延伸。即，亲水性区域40c随着从上游侧趋向下游侧朝向径向外侧延伸。外圈内周面21A形成回收沿着亲水性区域40c流过来的液膜的回收部C。在亲水性区域40c中，随着趋向下游侧(外圈内周面21A侧)而宽度(径向尺寸)逐渐扩大。这种亲水性区域40c在径向上隔开间隔地形成有多个(作为一例，三个)。

根据上述结构，外圈内周面21A作为回收部C发挥作用。即，附着于静叶片主体22上的液滴在亲水性区域40c中成为液膜之后，朝向外周侧向外圈内周面21A流动。由此，朝向蒸气的流动方向(主流方向)的下游侧的液膜的流动减少，液滴飞散到下游侧动叶片8的可能性进一步降低。由此，能够抑制动叶片8中的侵蚀的产生。

以上，对本发明的第三实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，就可以对上述结构进行各种变更或改进。

<第四实施方式>

接着，参照图6，对本发明的第四实施方式进行说明。另外，对与上述各实施方式相同的结构，标注相同的符号，并省略详细说明。如图6所示，在本实施方式中，亲水性区域40d具有：第一区域A1，具有与在上述第三实施方式中说明的亲水性区域40c相同的结构；及第二区域A2，形成在该第一区域A1的内周侧。

第一区域A1从前缘Le朝向外圈内周面21A延伸。另一方面，第二区域A2随着从上游侧趋向下游侧而向径向内侧延伸。第二区域A2在径向上隔开间隔地排列有多个(作为一例，三个)。并且，第二区域A2的上游侧的端部位于第一区域A1的延伸方向(包括轴线Ac方向成分的方向)上的中途。第二区域A2的下游侧的端部位于后缘Te。

根据上述结构，能够通过第一区域A1将液膜的大部分朝向外圈21进行引导，并且能够通过第二区域A2捕获不能通过该第一区域A1捕获的液滴的成分或脱离第一区域A1的成分。第二区域A2随着趋向下游侧而向径向内侧延伸。由此，液滴或液膜滞留在静叶片主体22的径向中央部的可能性降低。并且，例如，即使在第二区域A2的液膜被撕裂而生成粗大液滴的情况下，也能够使其朝向下游侧动叶片8中的内周侧部分飞散。由于在动叶片8的内周侧的圆周速度低于外周侧的端部的圆周速度，因此与粗大液滴的相对速度被抑制得较低。其结果，即使在粗大液滴碰撞的情况下，也可以将侵蚀产生的可能性抑制到最低限度。

以上，对本发明的第四实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，就可以对上述结构进行各种变更或改进。

<附记>

例如，如下掌握各实施方式中记载的涡轮静叶片(静叶片10)及蒸汽涡轮1。

(1)第1方式所涉及的涡轮静叶片(静叶片10)具备：静叶片主体22，沿与蒸气的流动方向交叉的径向延伸；亲水性区域40、40b、40c、40d，形成于该静叶片主体22的表面，具有比其他部分相对高的亲水性，并且随着趋向所述流动方向的下游侧而径向尺寸逐渐扩大；及回收部C，设置于该亲水性区域40、40b、40c、40d的下游侧，并回收沿着该亲水性区域40、40b、40c、40d流动的液膜。

根据上述结构，在静叶片主体22的表面上形成有亲水性区域40、40b、40c、40d。由此，附着于静叶片主体22上的液滴以与亲水性区域40、40b、40c、40d相适应的方式较薄地扩展，并成为液膜。由于在亲水性区域40、40b、40c、40d与其他部分的边界上存在亲水性的差异，因此液膜保持在亲水性区域40的内侧。该液膜顺着蒸气流在亲水性区域40、40b、40c、40d中向下游侧流动。在此，该亲水性区域40、40b、40c、40d随着趋向下游侧而径向尺寸逐渐扩大。因此，液膜随着向下游侧流动，在亲水性区域40、40b、40c、40d内其面积扩大，成为更薄的液膜。由此，与液膜维持较厚的情况相比，液膜被蒸气流撕裂的可能性降低。其结果，可以将液膜更有效地回收到回收部C，能够降低液滴飞散到位于涡轮静叶片的下游侧的涡轮动叶片(动叶片8)的可能性。

(2)第2方式所涉及的涡轮静叶片具有沿所述径向排列的多个所述亲水性区域40、40c、40d。

根据上述结构，多个亲水性区域40、40c、40d沿径向排列有多个。由此，能够在径向的更广范围内将液滴引导到亲水性区域40、40c、40d。并且，由于通常蒸汽涡轮1在额定条件下继续运转，因此在静叶片主体22的表面上形成液膜的区域和路径大致稳定。例如，在预先确定这种区域或路径的基础上，若沿着该路径形成多个亲水性区域40、40c、40d，则能够将亲水性区域40、40c、40d的面积抑制到最小限度。由此，与在整个静叶片主体22上形成有亲水性区域40、40c、40d的情况相比，能够降低制造成本或维护成本。

(3)在第3方式所涉及的涡轮静叶片中，所述亲水性区域40、40b、40c(或亲水性区域40d的第一区域A1)从所述静叶片主体22的前缘Le延伸至所述回收部C。

根据上述结构，亲水性区域40、40b、40c(或亲水性区域40d的第一区域A1)从静叶片主体22的前缘Le延伸至回收部C。由此，遍及从静叶片主体22的前缘Le到回收部C的整个区域，由亲水性区域40、40b、40c(或亲水性区域40d的第一区域A1)稳定地引导液膜，能够更有效地回收该液膜。

(4)第4方式所涉及的涡轮静叶片还具有分离带50，该分离带50通过从所述亲水性区域40中的比前缘Le侧更靠下游侧的位置朝向下游侧延伸，将该亲水性区域40区划为多个。

根据上述结构，在亲水性区域40内形成有分离带50。通过适当地改变该分离带50的形状或尺寸，能够更精确地控制亲水性区域40内的液膜的行进方向。换言之，通过形成有分离带50，亲水性区域40的宽度(径向尺寸)相对变小，并且上下游方向的长度相对变大。由此，当液膜从上游侧朝向下游侧被引导时，沿径向脱离的可能性降低，可以更稳定地将液滴引导到下游侧的回收部C。

(5)在第5方式所涉及的涡轮静叶片中，所述回收部C是狭缝S，该狭缝S形成于所述静叶片主体22的后缘Te侧，并沿着该后缘Te延伸且与该静叶片主体22的内部连通。

根据上述结构，作为回收部C的狭缝S形成于静叶片主体22的后缘Te侧。由该狭缝S可以更稳定地捕获和回收液膜。

(6)第6方式所涉及的涡轮静叶片具有沿所述径向排列的多个所述亲水性区域40，在所述狭缝S的上游侧的端缘上，所述多个亲水性区域40彼此连续。

根据上述结构，在狭缝S的上游侧的端部上，多个亲水区域40彼此连续。换言之，该端缘遍及整个区域连接于亲水性区域40。由此，例如，与该端缘的一部分未与亲水性区域40连接的情况相比，未到达回收部C的液膜减少，能够更有效且稳定地捕获和回收该液膜。

(7)第7方式所涉及的涡轮静叶片还具备设置在所述静叶片主体22的外周侧的外圈21，所述回收部C是所述外圈21的内周面(外圈内周面21A)。

根据上述结构，外圈21的内周面作为回收部C发挥作用。即，附着于静叶片主体22上的液滴在亲水性区域40c(或亲水性区域40d的第一区域A1)中成为液膜之后，朝向外周侧向外圈21的内周面流动。由此，朝向蒸气的流动方向(主流方向)的下游侧的液膜的流动减少，液滴飞散到下游侧涡轮动叶片的可能性进一步降低。

(8)在第8方式所涉及的涡轮静叶片中，所述亲水性区域40c(或亲水性区域40d的第一区域A1)随着从上游侧趋向下游侧而向径向外侧延伸，由此连接于所述外圈21的内周面。

根据上述结构，能够将液膜沿着亲水性区域40c(或亲水性区域40d的第一区域A1)稳定且顺畅地引导到外圈21的内周面。

(9)在第9方式所涉及的涡轮静叶片中，所述亲水性区域40d具有：第一区域A1，朝向所述外圈21的内周面延伸；及第二区域A2，形成于该第一区域A1的内周侧，随着从上游侧趋向下游侧而向径向内侧延伸。

根据上述结构，能够通过第一区域A1将液膜的大部分朝向外圈21进行引导，并且能够通过第二区域A2捕获不能通过该第一区域A1捕获的液滴的成分。第二区域A2随着趋向下游侧而向径向内侧延伸。由此，在静叶片主体22的径向中央部形成的液膜滞留的可能性降低。并且，例如，即使在来源于第二区域A2的液膜且在后缘侧产生粗大液滴的情况下，也能够使其朝向下游侧涡轮动叶片中的内周侧的部分飞散。由于在涡轮动叶片的内周侧的圆周速度低于外周侧的端部的圆周速度，因此与粗大液滴的相对速度被抑制得较低。其结果，即使在粗大液滴碰撞的情况下，也可以将侵蚀产生的可能性抑制到最低限度。

(10)在第10方式所涉及的涡轮静叶片中，所述静叶片主体22的表面中的至少与所述亲水性区域40、40b、40c、40d相连的部分是具有比该亲水性区域40、40b、40c、40d相对高的憎水性的憎水性区域30。

根据上述结构，与亲水性区域40、40b、40c、40d相连的部分被设为憎水性区域30。由此，亲水性区域40、40b、40c、40d与憎水性区域30的边界上的亲水性的差异变得更大。其结果，液膜容易保持在亲水性区域40、40b、40c、40d的内侧，能够进一步降低该液膜脱离亲水性区域40、40b、40c、40d的可能性。

(11)第11方式所涉及的蒸汽涡轮1具备：旋转轴6，围绕轴线Ac可以旋转；多个涡轮动叶片(动叶片8)，在该旋转轴6的外周面(旋转轴外周面6A)上，沿相对于所述轴线Ac方向的周向排列；壳体主体3H，从外周侧覆盖所述旋转轴6及所述涡轮动叶片；及多个涡轮静叶片(静叶片10)，在该壳体主体3H的内周面上，沿相对于所述轴线Ac的周向排列，并且与所述涡轮动叶片在所述轴线Ac方向上相邻设置。

根据上述结构，通过抑制液膜的生长，可以减少由粗大液滴引起的性能降低或侵蚀现象，能够提供更有效且高可靠性的蒸汽涡轮1。

产业上的可利用性

本发明涉及一种涡轮静叶片及蒸汽涡轮。根据本发明，能够提供一种可以进一步降低液膜的生长以使可以更有效地容易回收液膜的涡轮静叶片及蒸汽涡轮。

符号说明

1-蒸汽涡轮，2-转子，3-壳体，3A-壳体内周面，3H-壳体主体，6-旋转轴，6A-旋转轴外周面，7-动叶片叶栅，8-动叶片(涡轮动叶片)，9-静叶片叶栅，10-静叶片(涡轮静叶片)，11-蒸气流路，12-排气室，21-外圈，21A-外圈内周面，22-静叶片主体，23-内圈，30-憎水性区域，40、40b、40c、40d-亲水性区域，50-分离带，81-平台，82-动叶片主体，83-护罩，A1-第一区域，A2-第二区域，Ac-轴线，C-回收部，Le-前缘，S-狭缝，Te-后缘。

Claims (11)

1.一种涡轮静叶片，其具备：

静叶片主体，沿与蒸气的流动方向交叉的径向延伸；

亲水性区域，形成于该静叶片主体的表面，具有比其他部分相对高的亲水性，并且随着趋向所述流动方向的下游侧而径向尺寸逐渐扩大；及

回收部，设置于该亲水性区域的下游侧，并回收沿着该亲水性区域流动的液膜。

2.根据权利要求1所述的涡轮静叶片，其具有沿所述径向排列的多个所述亲水性区域。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮静叶片，其中，

所述亲水性区域从所述静叶片主体的前缘延伸至所述回收部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮静叶片，其还具有分离带，所述分离带通过从所述亲水性区域中的比前缘侧更靠下游侧的位置朝向下游侧延伸，将该亲水性区域区划为多个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮静叶片，其中，

所述回收部是狭缝，该狭缝形成于所述静叶片主体的后缘侧，并沿着该后缘延伸且与该静叶片主体的内部连通。

6.根据权利要求5所述的涡轮静叶片，其具有沿所述径向排列的多个所述亲水性区域，

在所述狭缝的上游侧的端缘上，所述多个亲水性区域彼此连续。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮静叶片，其还具备设置于所述静叶片主体的外周侧的外圈，

所述回收部是所述外圈的内周面。

8.根据权利要求7所述的涡轮静叶片，其中，

所述亲水性区域随着从上游侧趋向下游侧而向径向外侧延伸，由此连接于所述外圈的内周面。

9.根据权利要求8所述的涡轮静叶片，其中，

所述亲水性区域具有：

第一区域，朝向所述外圈的内周面延伸；及

第二区域，形成于该第一区域的内周侧，并随着从上游侧趋向下游侧而向径向内侧延伸。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的涡轮静叶片，其中，

所述静叶片主体的表面中的至少与所述亲水性区域相连的部分是具有比该亲水性区域相对高的憎水性的憎水性区域。

11.一种蒸汽涡轮，其具备：

旋转轴，围绕轴线可以旋转；

多个涡轮动叶片，在该旋转轴的外周面上，沿相对于所述轴线方向的周向排列；

壳体主体，从外周侧覆盖所述旋转轴及所述涡轮动叶片；及

多个权利要求1至10中任一项所述的涡轮静叶片，在该壳体主体的内周面上，沿相对于所述轴线的周向排列，并且与所述涡轮动叶片在所述轴线方向上相邻设置。

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