JP2000073702A - 軸流タービン - Google Patents
軸流タービンInfo
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- JP2000073702A JP2000073702A JP10244689A JP24468998A JP2000073702A JP 2000073702 A JP2000073702 A JP 2000073702A JP 10244689 A JP10244689 A JP 10244689A JP 24468998 A JP24468998 A JP 24468998A JP 2000073702 A JP2000073702 A JP 2000073702A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shroud cover
- flow
- steam
- upstream side
- seal
- 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
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-
- 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
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】蒸気タービン等の軸流タービンの段落を簡単に
シュラウドカバーとその外側のシールフィンとの間から
下流側に漏洩する蒸気を防止でき、効率の高い運転がで
きる軸流タービンを提供する。 【解決手段】外周側にシュラウドカバーを備えた複数の
回転動翼を有する軸流タービンにおいて、前記シュラウ
ドカバーは、上流側端部に上流側に凸を形成する突起を
有し、前記突起が隣り合う回転動翼間に周方向に複数個
配置されるよう形成される突起部と、を有する。
シュラウドカバーとその外側のシールフィンとの間から
下流側に漏洩する蒸気を防止でき、効率の高い運転がで
きる軸流タービンを提供する。 【解決手段】外周側にシュラウドカバーを備えた複数の
回転動翼を有する軸流タービンにおいて、前記シュラウ
ドカバーは、上流側端部に上流側に凸を形成する突起を
有し、前記突起が隣り合う回転動翼間に周方向に複数個
配置されるよう形成される突起部と、を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば蒸気ター
ビンやガスタービン等の軸流タービンに係り、特にター
ビンの動翼と静翼から構成される出力段落における、タ
ービンのシュラウドカバー外周面とダイヤフラム外輪の
内面との半径方向間隙からの漏洩損失を低減するための
漏洩流抑制構造を備えた軸流タービンに関する。
ビンやガスタービン等の軸流タービンに係り、特にター
ビンの動翼と静翼から構成される出力段落における、タ
ービンのシュラウドカバー外周面とダイヤフラム外輪の
内面との半径方向間隙からの漏洩損失を低減するための
漏洩流抑制構造を備えた軸流タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】特開昭59−92703 号公報には、シュラウ
ドカバーの前側端面に半径方向に複数の凹凸を設け、前
記シュラウドカバー部に対向する前側の壁部に前記凹凸
に対応する凹凸を設けることにより、蒸気の漏洩を図る
点が開示されている。
ドカバーの前側端面に半径方向に複数の凹凸を設け、前
記シュラウドカバー部に対向する前側の壁部に前記凹凸
に対応する凹凸を設けることにより、蒸気の漏洩を図る
点が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭59−92
703 号公報では、単に、シュラウドカバー前側にシュラ
ウドカバーとその前の壁との間にシール部を形成させる
構造のため、シュラウドカバーだけでなく、その前側壁
に別途新たにシール構造を設置する必要があり、蒸気タ
ービン等の軸流タービンの段落構造が複雑化する。
703 号公報では、単に、シュラウドカバー前側にシュラ
ウドカバーとその前の壁との間にシール部を形成させる
構造のため、シュラウドカバーだけでなく、その前側壁
に別途新たにシール構造を設置する必要があり、蒸気タ
ービン等の軸流タービンの段落構造が複雑化する。
【０００４】そこで、本発明は、蒸気タービン等の軸流
タービンの段落を簡単にシュラウドカバーとその外側の
シールフィンとの間から下流側に漏洩する蒸気を防止で
き、効率の高い運転ができる軸流タービンを提供するこ
とにある。
タービンの段落を簡単にシュラウドカバーとその外側の
シールフィンとの間から下流側に漏洩する蒸気を防止で
き、効率の高い運転ができる軸流タービンを提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、外周側にシュ
ラウドカバーを備えた複数の回転動翼を有する軸流ター
ビンにおいて、前記シュラウドカバーは、上流側端部に
上流側に凸を形成する突起を有し、前記突起が隣り合う
回転動翼間に周方向に複数個配置されるよう形成される
突起部と、を有することを特徴とする。
ラウドカバーを備えた複数の回転動翼を有する軸流ター
ビンにおいて、前記シュラウドカバーは、上流側端部に
上流側に凸を形成する突起を有し、前記突起が隣り合う
回転動翼間に周方向に複数個配置されるよう形成される
突起部と、を有することを特徴とする。
【０００６】尚、前記突起は、最も上流側に突出した部
分からほぼ直線上に下流側に広がる領域を両側に配置す
る形状を有することができる。または、前記突起は円弧
状を有することができる。さらに、前記突起と突起との
間を円弧状の凹部により連絡されるようにすることがで
きる。
分からほぼ直線上に下流側に広がる領域を両側に配置す
る形状を有することができる。または、前記突起は円弧
状を有することができる。さらに、前記突起と突起との
間を円弧状の凹部により連絡されるようにすることがで
きる。
【０００７】これにより、軸流タービンの段落を簡単に
シュラウドカバーとその外側のシールフィンとの間から
下流側に漏洩する蒸気を防止でき、効率の高い運転がで
きる軸流タービンを提供することができる。
シュラウドカバーとその外側のシールフィンとの間から
下流側に漏洩する蒸気を防止でき、効率の高い運転がで
きる軸流タービンを提供することができる。
【０００８】すなわち、このようにシュラウドカバーの
上流側端部を、静翼から流出した蒸気の相対流れが例え
ば垂直な面で衝突するように、上流側に突出する凹凸部
を一つの動翼間あたりに複数個設けることにより、静翼
から流出した蒸気が、シュラウドカバーの上流側端部
で、その前記凹凸部に衝突し、流入方向とは逆方向及び
外周側への流れを作ることから、シュラウドカバーの上
流かつ外周側の、ダイヤフラム外輪の軸方向端面と、シ
ールフィン群のうち最も上流側のシールフィンおよび、
シールフィンを配設したダイヤフラム外輪によって囲ま
れた熱膨張空間部で、効果的に渦損を発生させ、動翼先
端部を通過しようとする外周部噴出流を押し戻す作用に
よって、シールフィンの間隙に流入する流れを阻害し、
流入抵抗を増加させて、蒸気漏洩を低減する効果があ
る。
上流側端部を、静翼から流出した蒸気の相対流れが例え
ば垂直な面で衝突するように、上流側に突出する凹凸部
を一つの動翼間あたりに複数個設けることにより、静翼
から流出した蒸気が、シュラウドカバーの上流側端部
で、その前記凹凸部に衝突し、流入方向とは逆方向及び
外周側への流れを作ることから、シュラウドカバーの上
流かつ外周側の、ダイヤフラム外輪の軸方向端面と、シ
ールフィン群のうち最も上流側のシールフィンおよび、
シールフィンを配設したダイヤフラム外輪によって囲ま
れた熱膨張空間部で、効果的に渦損を発生させ、動翼先
端部を通過しようとする外周部噴出流を押し戻す作用に
よって、シールフィンの間隙に流入する流れを阻害し、
流入抵抗を増加させて、蒸気漏洩を低減する効果があ
る。
【０００９】動翼５の翼先端部からの蒸気漏洩８すなわ
ちシュラウドカバー６とシールフィン８の間隙からの蒸
気洩漏８の低減は、段落効率向上策として有効である。
タービンにおいて、シールフィン９の枚数を増加させ
る、あるいは半径方向間隙を極力小さくする、シュラウ
ドカバー６の形状を複雑な階段状にする、半径方向間隙
に摩耗可能材を挿入するなどの方策をとる場合、ラビリ
ンスシール部では、シールフィン間の膨張室において、
効果的に渦損を発生させて蒸気漏洩を防止させるため
に、膨張室の容積を適当に大きくとる必要があることか
ら、動翼の形状や大きさにより、可能なシールフィンの
枚数も限られてくる。また、シュラウドカバーとシール
フィンの半径方向間隙についても、回転体である動翼側
には振動があることにより、間隙の最小値も決ってくる
ため、漏洩低減にも限界がでてくる。一方、本発明によ
り、軸流タービンにおいて、特殊な操作や調整を行うこ
となく、また複雑な構造とすることもなく、漏洩量を低
減させ、タービンの熱効率を向上させることができる。
ちシュラウドカバー６とシールフィン８の間隙からの蒸
気洩漏８の低減は、段落効率向上策として有効である。
タービンにおいて、シールフィン９の枚数を増加させ
る、あるいは半径方向間隙を極力小さくする、シュラウ
ドカバー６の形状を複雑な階段状にする、半径方向間隙
に摩耗可能材を挿入するなどの方策をとる場合、ラビリ
ンスシール部では、シールフィン間の膨張室において、
効果的に渦損を発生させて蒸気漏洩を防止させるため
に、膨張室の容積を適当に大きくとる必要があることか
ら、動翼の形状や大きさにより、可能なシールフィンの
枚数も限られてくる。また、シュラウドカバーとシール
フィンの半径方向間隙についても、回転体である動翼側
には振動があることにより、間隙の最小値も決ってくる
ため、漏洩低減にも限界がでてくる。一方、本発明によ
り、軸流タービンにおいて、特殊な操作や調整を行うこ
となく、また複雑な構造とすることもなく、漏洩量を低
減させ、タービンの熱効率を向上させることができる。
【００１０】または、前記の軸流タービンにおいて、前
記突起部の下流側に上流側に凸を形成する突起を有し、
前記突起が周方向に複数配置される第２の突起部を有す
ることを特徴とする。
記突起部の下流側に上流側に凸を形成する突起を有し、
前記突起が周方向に複数配置される第２の突起部を有す
ることを特徴とする。
【００１１】たとえば、シュラウドカバーのテノン部突
起の上流側端部においても、前記突起を円周方向に形成
し、隣接する動翼間あたりに複数個の突起が配置される
ような構造とする。また、２列に並んだ突起を互い違い
に並べた構造にすることがより好ましい。これにより、
前述したシュラウドカバー上流側の熱膨張空間や複数の
シールフィン間に形成される熱膨張空間において、効果
的に渦損を発生させ、両突起部の相乗効果により、上流
側シールフィン及び下流側のシールフィンの蒸気漏洩を
低減でき、全体として効果的に蒸気漏洩を抑制すること
ができる。
起の上流側端部においても、前記突起を円周方向に形成
し、隣接する動翼間あたりに複数個の突起が配置される
ような構造とする。また、２列に並んだ突起を互い違い
に並べた構造にすることがより好ましい。これにより、
前述したシュラウドカバー上流側の熱膨張空間や複数の
シールフィン間に形成される熱膨張空間において、効果
的に渦損を発生させ、両突起部の相乗効果により、上流
側シールフィン及び下流側のシールフィンの蒸気漏洩を
低減でき、全体として効果的に蒸気漏洩を抑制すること
ができる。
【００１２】または、外周側にシュラウドカバーを備え
た複数の回転動翼と、該シュラウドカバーの外周側に対
向する壁面に形成された複数のシールフィンと、を有す
る軸流タービンにおいて、前記シールフィンは、上流側
に向けて凹凸を周方向に複数備える最上流側のシールフ
ィンと、該最上流側のシールフィンと間隔を介して下流
側に設置される第２のシールフィンと、を有することを
特徴とする軸流タービン。
た複数の回転動翼と、該シュラウドカバーの外周側に対
向する壁面に形成された複数のシールフィンと、を有す
る軸流タービンにおいて、前記シールフィンは、上流側
に向けて凹凸を周方向に複数備える最上流側のシールフ
ィンと、該最上流側のシールフィンと間隔を介して下流
側に設置される第２のシールフィンと、を有することを
特徴とする軸流タービン。
【００１３】シールフィンを円周上に沿った周方向に、
例えば、静翼から流出した蒸気が垂直に近い角度で衝突
するように、例えば三角形状の凹凸部を並べた形状にす
ることにより、静翼から流出した蒸気が、シールフィン
上流側で、その凹凸部に衝突し、流入方向とは逆方向及
び外周側への流れを作ることから、シュラウドカバーの
上流かつ外周側の、ダイヤフラム外輪の軸方向端面と、
シールフィン群のうち最も上流側のシールフィンおよ
び、シールフィンを配設したダイヤフラム外輪によって
囲まれた熱膨張空間において、より効果的に渦損を発生
させ、シールフィンの間隙に流入する流れの周方向への
移動を限定し、蒸気漏洩を低減する効果がある。また、
前記シールフィン下流側の下流側のシールフィンとの間
の熱膨張空間において、前述した最初の熱膨張空間とシ
ールフィン間の熱膨張空間の圧力差により、シールフィ
ン漏洩蒸気流入間隙において、漏洩蒸気が軸方向に流入
する際に、前記突起部でシールフィンの面に対し漏洩蒸
気が円周方向に流出しようとする作用力が働く。このシ
ールフィンの面に対し円周方向に流出しようとする作用
力の為、一つの前記突起部の凹凸部に対して、シールフ
ィン漏洩蒸気流入間隙からシールフィン間の熱膨張空間
へと流出する漏洩蒸気の流出方向が、凸部方向へ偏向さ
れ、シールフィン間の熱膨張空間内において漏洩蒸気流
が衝突しあうような流れの方向となる。この漏洩蒸気が
凸部に向かって衝突する方向をもつことにより、従来よ
りも、先述のシールフィン間の熱膨張空間における漏洩
蒸気の流れが複雑化し、漏洩蒸気の流れの乱れが促進さ
れることになり、より効果的に渦損が発生し、結果とし
て蒸気漏洩を低減させる効果が生じる。また先述したよ
うに、最上流側に位置するシールフィン形状を、円周上
に沿って凹凸部を並べて形成する突起部を有し、下流側
のシールフィンとの間の熱膨張空間が周方向に連通する
ような形状をとることにより、シールフィン漏洩蒸気流
入間隙からシールフィン間の熱膨張空間へと流出する漏
洩蒸気の流出方向が、円周方向で凹凸部１ピッチ毎に異
なることになり、一つの凹凸部での流れの複雑化，乱れ
の促進効果にとどまらず、シールフィン間の熱膨張空間
全周で、各凹凸部の流れの乱れが干渉しあう相乗効果を
生み、より効果的な渦損が発生し、蒸気漏洩を低減する
効果がある。
例えば、静翼から流出した蒸気が垂直に近い角度で衝突
するように、例えば三角形状の凹凸部を並べた形状にす
ることにより、静翼から流出した蒸気が、シールフィン
上流側で、その凹凸部に衝突し、流入方向とは逆方向及
び外周側への流れを作ることから、シュラウドカバーの
上流かつ外周側の、ダイヤフラム外輪の軸方向端面と、
シールフィン群のうち最も上流側のシールフィンおよ
び、シールフィンを配設したダイヤフラム外輪によって
囲まれた熱膨張空間において、より効果的に渦損を発生
させ、シールフィンの間隙に流入する流れの周方向への
移動を限定し、蒸気漏洩を低減する効果がある。また、
前記シールフィン下流側の下流側のシールフィンとの間
の熱膨張空間において、前述した最初の熱膨張空間とシ
ールフィン間の熱膨張空間の圧力差により、シールフィ
ン漏洩蒸気流入間隙において、漏洩蒸気が軸方向に流入
する際に、前記突起部でシールフィンの面に対し漏洩蒸
気が円周方向に流出しようとする作用力が働く。このシ
ールフィンの面に対し円周方向に流出しようとする作用
力の為、一つの前記突起部の凹凸部に対して、シールフ
ィン漏洩蒸気流入間隙からシールフィン間の熱膨張空間
へと流出する漏洩蒸気の流出方向が、凸部方向へ偏向さ
れ、シールフィン間の熱膨張空間内において漏洩蒸気流
が衝突しあうような流れの方向となる。この漏洩蒸気が
凸部に向かって衝突する方向をもつことにより、従来よ
りも、先述のシールフィン間の熱膨張空間における漏洩
蒸気の流れが複雑化し、漏洩蒸気の流れの乱れが促進さ
れることになり、より効果的に渦損が発生し、結果とし
て蒸気漏洩を低減させる効果が生じる。また先述したよ
うに、最上流側に位置するシールフィン形状を、円周上
に沿って凹凸部を並べて形成する突起部を有し、下流側
のシールフィンとの間の熱膨張空間が周方向に連通する
ような形状をとることにより、シールフィン漏洩蒸気流
入間隙からシールフィン間の熱膨張空間へと流出する漏
洩蒸気の流出方向が、円周方向で凹凸部１ピッチ毎に異
なることになり、一つの凹凸部での流れの複雑化，乱れ
の促進効果にとどまらず、シールフィン間の熱膨張空間
全周で、各凹凸部の流れの乱れが干渉しあう相乗効果を
生み、より効果的な渦損が発生し、蒸気漏洩を低減する
効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。
発明を詳細に説明する。
【００１５】以下本実施例は蒸気タービンについて説明
する。本発明はガスタービン等他の軸流タービンに適用
しても良い。図１に本発明の一実施例の蒸気タービンの
概要を示す。ケーシング内には、ロータ４と、ロータ４
の外周側周囲に配置される回転動翼５と、その動翼に対
向して静翼３がおのおの配置されている。
する。本発明はガスタービン等他の軸流タービンに適用
しても良い。図１に本発明の一実施例の蒸気タービンの
概要を示す。ケーシング内には、ロータ４と、ロータ４
の外周側周囲に配置される回転動翼５と、その動翼に対
向して静翼３がおのおの配置されている。
【００１６】供給された蒸気である作動流体主流７は、
静翼３と回転動翼５を有する各々の段落を流下して排出
される。
静翼３と回転動翼５を有する各々の段落を流下して排出
される。
【００１７】図１（ａ）に本発明の採用した蒸気タービ
ンの段落構造を示す。出力段落は、ケーシングに支持さ
れたダイヤフラム外輪１及び内輪２のようなダイヤフラ
ム上に、複数枚配設された静翼３より形成される静止翼
列と、ロータ４に、複数枚配設された動翼５より形成さ
れる動翼列から構成され、両者１つずつで１つの出力段
落を構成している。動翼５の翼先端部は、シュラウドカ
バー６より複数枚ずつ連結されている。シュラウドカバ
ー６は、例えばインテグラルシュラウドのような方向で
あってもよい。シュラウドカバー６と、ダイヤフラム外
輪１間の円筒空間には、作動流体である蒸気がこの空間
からの漏れ８を極力防止するため、ダイヤフラム外輪１
の内周１ａ上に複数枚配設されたシールフィン９よりラ
ビリンスシールが形成されている。
ンの段落構造を示す。出力段落は、ケーシングに支持さ
れたダイヤフラム外輪１及び内輪２のようなダイヤフラ
ム上に、複数枚配設された静翼３より形成される静止翼
列と、ロータ４に、複数枚配設された動翼５より形成さ
れる動翼列から構成され、両者１つずつで１つの出力段
落を構成している。動翼５の翼先端部は、シュラウドカ
バー６より複数枚ずつ連結されている。シュラウドカバ
ー６は、例えばインテグラルシュラウドのような方向で
あってもよい。シュラウドカバー６と、ダイヤフラム外
輪１間の円筒空間には、作動流体である蒸気がこの空間
からの漏れ８を極力防止するため、ダイヤフラム外輪１
の内周１ａ上に複数枚配設されたシールフィン９よりラ
ビリンスシールが形成されている。
【００１８】シールフィン９とダイヤフラム外輪１の周
辺の拡大図を図２に示す。動翼５の外周側にはシュラウ
ドカバーの上流側端部１０が位置し、その下流には、テ
ノン部突起部の上流側が端部が外周側に突出している。
ダイヤフラム外輪には、前記シュラウドカバー６に対向
して複数のシールフィン９が上流側から下流側にかけて
間隔を介して配置されている。
辺の拡大図を図２に示す。動翼５の外周側にはシュラウ
ドカバーの上流側端部１０が位置し、その下流には、テ
ノン部突起部の上流側が端部が外周側に突出している。
ダイヤフラム外輪には、前記シュラウドカバー６に対向
して複数のシールフィン９が上流側から下流側にかけて
間隔を介して配置されている。
【００１９】図３は、図２のＡ−Ａ線断面図を示す。本
発明が従来例と異なる点は、軸流タービンの回転体であ
るロータ４に取り付けられ、先端部に一体に設けられた
シュラウドカバー６を備えた回転動翼５と、その回転動
翼５の上流側に配置された静翼３とから出力段落を構成
する。前記動翼５の翼列のシュラウドカバー６と前記静
翼３の翼列を固定しているダイヤフラム外輪１の下流側
端面１ａとの間に、熱膨張空間１４を有する。前記動翼
３の外側に位置するダイヤフラム外輪１内壁と動翼列の
シュラウドカバー６との間にシールフィン９を備えたタ
ービン段落構造において、前記シュラウドカバー６の上
流側端部１０を円周上に沿って三角形に切り落としたよ
うな凹凸部を形成する突起部１１を形成する。当該突起
は隣りの動翼との間に複数個設けられている。突起部
は、シールフィン９群のうち最も上流側のシールフィン
に軸方向位置について重ならない程度の大きさで、シュ
ラウドカバー全周に複数個設けられることが最も効果的
である。
発明が従来例と異なる点は、軸流タービンの回転体であ
るロータ４に取り付けられ、先端部に一体に設けられた
シュラウドカバー６を備えた回転動翼５と、その回転動
翼５の上流側に配置された静翼３とから出力段落を構成
する。前記動翼５の翼列のシュラウドカバー６と前記静
翼３の翼列を固定しているダイヤフラム外輪１の下流側
端面１ａとの間に、熱膨張空間１４を有する。前記動翼
３の外側に位置するダイヤフラム外輪１内壁と動翼列の
シュラウドカバー６との間にシールフィン９を備えたタ
ービン段落構造において、前記シュラウドカバー６の上
流側端部１０を円周上に沿って三角形に切り落としたよ
うな凹凸部を形成する突起部１１を形成する。当該突起
は隣りの動翼との間に複数個設けられている。突起部
は、シールフィン９群のうち最も上流側のシールフィン
に軸方向位置について重ならない程度の大きさで、シュ
ラウドカバー全周に複数個設けられることが最も効果的
である。
【００２０】図４は比較例の要部を示す断面図であり、
図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図を示す。
図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図を示す。
【００２１】次に前記構造の凹凸を有する突起部１１を
設けたシュラウドカバー６を備えた段落構造による段落
効率の向上機能を以下に説明する。比較例の図５のよう
に、シュラウドカバーに周方向の前記突起部を有してい
ない場合、動翼先端での漏洩流８は、静翼３から流出し
た蒸気である外周部噴出流１２が、シュラウドカバー６
の上流側端部１０に衝突し、シールフィン９と、シュラ
ウドカバー６との間隙を流れるが、図２および図３に示
すようにシュラウドカバー６の上流側端部１０を、静翼
３から流出した蒸気の噴出流１２が垂直な面で衝突する
ように、三角形に切り落としたような凹凸を有する前記
突起部１１を有することにより、静翼３から流出した噴
出流１２が、シュラウドカバー６の上流側端部１０で、
その三角形に切り落としたような突起部１１に衝突し、
流入方向とは逆方向及び外周側への外周部逆流１３を作
ることから、シュラウドカバー６の上流かつ外周側の、
ダイヤフラム外輪１の軸方向端面１ｂと、シールフィン
９群のうち最も上流側のシールフィンおよび、シールフ
ィン９を配設したダイヤフラム外輪１の内周１ａによっ
て囲まれた熱膨張空間１４において、効果的に渦損を発
生させ、動翼先端部を通過しようとする外周部噴出流１
２を押し戻す作用によって、シールフィン９の間隙に流
入する流れを阻害し、流入抵抗を増加させて、蒸気漏洩
を低減する効果がある。図１３に漏洩流と周速の関係を
示す。本実施例を太線で、比較例を細線で示すが、周速
が大きくなるほど、本発明での漏洩量は低減する効果が
大きくなる。
設けたシュラウドカバー６を備えた段落構造による段落
効率の向上機能を以下に説明する。比較例の図５のよう
に、シュラウドカバーに周方向の前記突起部を有してい
ない場合、動翼先端での漏洩流８は、静翼３から流出し
た蒸気である外周部噴出流１２が、シュラウドカバー６
の上流側端部１０に衝突し、シールフィン９と、シュラ
ウドカバー６との間隙を流れるが、図２および図３に示
すようにシュラウドカバー６の上流側端部１０を、静翼
３から流出した蒸気の噴出流１２が垂直な面で衝突する
ように、三角形に切り落としたような凹凸を有する前記
突起部１１を有することにより、静翼３から流出した噴
出流１２が、シュラウドカバー６の上流側端部１０で、
その三角形に切り落としたような突起部１１に衝突し、
流入方向とは逆方向及び外周側への外周部逆流１３を作
ることから、シュラウドカバー６の上流かつ外周側の、
ダイヤフラム外輪１の軸方向端面１ｂと、シールフィン
９群のうち最も上流側のシールフィンおよび、シールフ
ィン９を配設したダイヤフラム外輪１の内周１ａによっ
て囲まれた熱膨張空間１４において、効果的に渦損を発
生させ、動翼先端部を通過しようとする外周部噴出流１
２を押し戻す作用によって、シールフィン９の間隙に流
入する流れを阻害し、流入抵抗を増加させて、蒸気漏洩
を低減する効果がある。図１３に漏洩流と周速の関係を
示す。本実施例を太線で、比較例を細線で示すが、周速
が大きくなるほど、本発明での漏洩量は低減する効果が
大きくなる。
【００２２】図６は、本発明の他の実施例である、シュ
ラウドカバー６，上流側端部１０に加え、前記上流側端
部１０の下流側に位置するテノン部突起部の上流側端部
１５にも上流側突出した突起部（三角形に切り落とした
ような凹凸部）１１がある構造を有する。２列に並んだ
三角形の突起部１１を互い違いに並べた場合は、前述し
た最初の熱膨張空間１４および、シールフィン間の熱膨
張空間１６においても、効果的に渦損を発生させ、両突
起部の相乗効果によって、更に上流側シールフィン及び
下流側シールフィンの蒸気漏洩を低減する効果がある。
本実施例の突起は最上流側領域に対して両側が直線状に
すえ広がっているものを使用した例を示す。
ラウドカバー６，上流側端部１０に加え、前記上流側端
部１０の下流側に位置するテノン部突起部の上流側端部
１５にも上流側突出した突起部（三角形に切り落とした
ような凹凸部）１１がある構造を有する。２列に並んだ
三角形の突起部１１を互い違いに並べた場合は、前述し
た最初の熱膨張空間１４および、シールフィン間の熱膨
張空間１６においても、効果的に渦損を発生させ、両突
起部の相乗効果によって、更に上流側シールフィン及び
下流側シールフィンの蒸気漏洩を低減する効果がある。
本実施例の突起は最上流側領域に対して両側が直線状に
すえ広がっているものを使用した例を示す。
【００２３】図７は、本発明の他の実施例である。シュ
ラウドカバー６，上流側端部１０を円周上に沿って切り
落としたような凹凸部形状を三角形ではなく、波形１７
の円弧状の突起部１１にした構造とした。シールフィン
９群のうち最も上流側のシールフィンに軸方向位置につ
いて重ならない程度の大きさで、シュラウドカバー６全
周に複数個設けられることが最も効果的であり、三角形
にした場合と同様な蒸気漏洩を低減する効果がある。
ラウドカバー６，上流側端部１０を円周上に沿って切り
落としたような凹凸部形状を三角形ではなく、波形１７
の円弧状の突起部１１にした構造とした。シールフィン
９群のうち最も上流側のシールフィンに軸方向位置につ
いて重ならない程度の大きさで、シュラウドカバー６全
周に複数個設けられることが最も効果的であり、三角形
にした場合と同様な蒸気漏洩を低減する効果がある。
【００２４】図８及び図１０に本発明の他の実施例を示
す。最上流側のシールフィン９に前述したように上流側
に突出した突起を周方向に多数設置した実施例である。
図９は図８のＣ−Ｃ線断面図を示す。シールフィン９
は、具体例の一例としては、円周上に沿って、静翼から
流出した蒸気が垂直に近い角度で衝突するように、三角
形の凹凸部１８を全周に配置する。凸部がシュラウドカ
バー６先端より上流側に突出しない範囲で、静翼３のピ
ッチ間距離の範囲に、２ないし３ピッチの凹凸部を設け
るのが効果的である。静翼３より流出する蒸気は、シー
ルフィン９の上流側で、その凹凸部１８に衝突し、流入
方向とは逆方向及び外周側への流れを作ることから、前
述した最初の熱膨張空間１４において、効果的に渦損を
発生させ、シールフィン９の間隙に流入する流れの周方
向への移動を限定し、蒸気漏洩を低減する効果がある。
また、図１０に具体的作用を示す。最初の熱膨張空間１
４とシールフィン間の熱膨張空間１６との圧力差によ
り、シールフィン９蒸気流入間隙において、三角形の凹
凸部１８でシールフィン９の面に対し、蒸気が円周方向
に流出しようとする作用力が働く。このシールフィン９
の面に対し円周方向に流出しようとする作用力の為、一
つの凹凸部１８に対して、シールフィン漏洩蒸気流入間
隙からシールフィン間の熱膨張空間１６へと流出する漏
洩流８の流出方向が、凸部方向へ偏向され、シールフィ
ン間の熱膨張空間１６内において漏洩流８が衝突しあう
ような流れの方向となる。この漏洩流８が凸部に向かっ
て衝突する方向をもつことにより、従来よりも、先述の
シールフィン９間の熱膨張空間における漏洩流８の流れ
が複雑化し、漏洩流８の流れの乱れが促進されることに
なり、より効果的に渦損が発生し、結果として蒸気漏洩
を低減させる効果が生じる。また先述したように、シー
ルフィン９の形状を、円周上に沿って三角形の凹凸部１
８を連続して並ベ、シールフィン間の熱膨張空間１６を
周方向に連通した形状にすることにより、シールフィン
漏洩蒸気流入間隙からシールフィン間の熱膨張空間１６
へと流出する漏洩流８の流出方向が、円周方向で凹凸部
１ピッチ毎に異なることになり、一つの凹凸部１８での
流れの複雑化，乱れの促進効果にとどまらず、シールフ
ィン間の熱膨張空間１６全周で、各凹凸部１８の流れの
乱れが干渉しあう相乗効果を生み、より効果的な渦損が
発生し、蒸気漏洩を低減する効果がある。本実施例によ
り、動翼先端蒸気漏洩を約２０％低減し、段落効率にし
て約０.５％ の向上が可能である。
す。最上流側のシールフィン９に前述したように上流側
に突出した突起を周方向に多数設置した実施例である。
図９は図８のＣ−Ｃ線断面図を示す。シールフィン９
は、具体例の一例としては、円周上に沿って、静翼から
流出した蒸気が垂直に近い角度で衝突するように、三角
形の凹凸部１８を全周に配置する。凸部がシュラウドカ
バー６先端より上流側に突出しない範囲で、静翼３のピ
ッチ間距離の範囲に、２ないし３ピッチの凹凸部を設け
るのが効果的である。静翼３より流出する蒸気は、シー
ルフィン９の上流側で、その凹凸部１８に衝突し、流入
方向とは逆方向及び外周側への流れを作ることから、前
述した最初の熱膨張空間１４において、効果的に渦損を
発生させ、シールフィン９の間隙に流入する流れの周方
向への移動を限定し、蒸気漏洩を低減する効果がある。
また、図１０に具体的作用を示す。最初の熱膨張空間１
４とシールフィン間の熱膨張空間１６との圧力差によ
り、シールフィン９蒸気流入間隙において、三角形の凹
凸部１８でシールフィン９の面に対し、蒸気が円周方向
に流出しようとする作用力が働く。このシールフィン９
の面に対し円周方向に流出しようとする作用力の為、一
つの凹凸部１８に対して、シールフィン漏洩蒸気流入間
隙からシールフィン間の熱膨張空間１６へと流出する漏
洩流８の流出方向が、凸部方向へ偏向され、シールフィ
ン間の熱膨張空間１６内において漏洩流８が衝突しあう
ような流れの方向となる。この漏洩流８が凸部に向かっ
て衝突する方向をもつことにより、従来よりも、先述の
シールフィン９間の熱膨張空間における漏洩流８の流れ
が複雑化し、漏洩流８の流れの乱れが促進されることに
なり、より効果的に渦損が発生し、結果として蒸気漏洩
を低減させる効果が生じる。また先述したように、シー
ルフィン９の形状を、円周上に沿って三角形の凹凸部１
８を連続して並ベ、シールフィン間の熱膨張空間１６を
周方向に連通した形状にすることにより、シールフィン
漏洩蒸気流入間隙からシールフィン間の熱膨張空間１６
へと流出する漏洩流８の流出方向が、円周方向で凹凸部
１ピッチ毎に異なることになり、一つの凹凸部１８での
流れの複雑化，乱れの促進効果にとどまらず、シールフ
ィン間の熱膨張空間１６全周で、各凹凸部１８の流れの
乱れが干渉しあう相乗効果を生み、より効果的な渦損が
発生し、蒸気漏洩を低減する効果がある。本実施例によ
り、動翼先端蒸気漏洩を約２０％低減し、段落効率にし
て約０.５％ の向上が可能である。
【００２５】図１１は本発明の他の実施例である。シー
ルフィン９の円周上に沿った、三角形の凹凸部１８を波
形１９にした構造とし、凸部がシュラウドカバー６先端
より上流側に突出しない範囲で、波形の凹凸部を全周に
配置することもできる。三角形にした場合と同様な蒸気
漏洩を低減する効果がある。
ルフィン９の円周上に沿った、三角形の凹凸部１８を波
形１９にした構造とし、凸部がシュラウドカバー６先端
より上流側に突出しない範囲で、波形の凹凸部を全周に
配置することもできる。三角形にした場合と同様な蒸気
漏洩を低減する効果がある。
【００２６】図１２は本発明の他の実施例である。シー
ルフィン９を円周上に沿って三角形の凹凸部を並べた形
状に加え、フィンに衝突後の流入蒸気が複雑な渦を生じ
るように、鈎２０を取り付けた構造とすることができ
る。熱膨張空間の圧力分布を複雑化することにより、効
果的に渦損を発生させ、蒸気漏洩を低減する効果があ
る。
ルフィン９を円周上に沿って三角形の凹凸部を並べた形
状に加え、フィンに衝突後の流入蒸気が複雑な渦を生じ
るように、鈎２０を取り付けた構造とすることができ
る。熱膨張空間の圧力分布を複雑化することにより、効
果的に渦損を発生させ、蒸気漏洩を低減する効果があ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、軸流タービンにおいて、特殊な操作や調整を行うこ
となく、また複雑な構造とすることもなく簡単に、漏洩
量を低減させ、軸流タービンの熱効率を向上させること
ができる。
ば、軸流タービンにおいて、特殊な操作や調整を行うこ
となく、また複雑な構造とすることもなく簡単に、漏洩
量を低減させ、軸流タービンの熱効率を向上させること
ができる。
【図１】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図２】図１の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】比較例の、主要部断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図７】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図８】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】シールフィン蒸気流入間隙の蒸気流れを示し
た図である。
た図である。
【図１１】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図１２】本発明の一実施例を示す概要図である。
【図１３】漏洩流と周速の関係を示す図である。
１…ダイヤフラム外輪、２…外輪ダイヤフラム内輪、３
…静翼、４…ロータ、５…動翼、９…シュラウドカバ
ー、７…作動流体主流、８…翼先端漏洩流、９…シール
フィン、１０…シュラウドカバー上流側端部、１１…突
起部、１２…外周部噴出流、１３…外周部逆流、１４…
外周部熱膨張空間、１５…テノン部突起部の上流側端
部、１６…シールフィン間の熱膨張空間、１７…波形、
１８…凹凸部、１９…波形、２０…鈎、２１…ケーシン
グ。
…静翼、４…ロータ、５…動翼、９…シュラウドカバ
ー、７…作動流体主流、８…翼先端漏洩流、９…シール
フィン、１０…シュラウドカバー上流側端部、１１…突
起部、１２…外周部噴出流、１３…外周部逆流、１４…
外周部熱膨張空間、１５…テノン部突起部の上流側端
部、１６…シールフィン間の熱膨張空間、１７…波形、
１８…凹凸部、１９…波形、２０…鈎、２１…ケーシン
グ。
フロントページの続き (72)発明者 潮下 創 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 柴下 直昭 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 3G002 HA04 HA10
Claims (3)
- 【請求項１】外周側にシュラウドカバーを備えた複数の
回転動翼を有する軸流タービンにおいて、 前記シュラウドカバーは、上流側端部に上流側に凸を形
成する突起を有し、前記突起が隣り合う回転動翼間に周
方向に複数個配置されるよう形成される突起部と、を有
することを特徴とする軸流タービン。 - 【請求項２】請求項１の軸流タービンにおいて、 前記突起部の下流側に上流側に凸を形成する突起を有
し、前記突起が周方向に複数配置される第２の突起部を
有することを特徴とする軸流タービン。 - 【請求項３】外周側にシュラウドカバーを備えた複数の
回転動翼と、該シュラウドカバーの外周側の対向する壁
面に形成された複数のシールフィンと、を有する軸流タ
ービンにおいて、 前記シールフィンは、上流側に向けて凹凸を周方向に複
数備える最上流側のシールフィンと、該最上流側のシー
ルフィンと間隔を介して下流側に設置される第２のシー
ルフィンと、を有すること特徴とする軸流タービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244689A JP2000073702A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 軸流タービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244689A JP2000073702A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 軸流タービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000073702A true JP2000073702A (ja) | 2000-03-07 |
Family
ID=17122485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244689A Pending JP2000073702A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 軸流タービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000073702A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009108142A1 (ru) * | 2008-02-26 | 2009-09-03 | Il Yushchenko Fedor Dmitrievic | Ступень газовой турбины |
| WO2012043254A1 (ja) | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 三菱重工業株式会社 | タービン |
| CN102680144A (zh) * | 2012-05-21 | 2012-09-19 | 东南大学 | 汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法 |
| JP2013100820A (ja) * | 2012-12-27 | 2013-05-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン |
| EP2607626A1 (de) * | 2011-12-20 | 2013-06-26 | MTU Aero Engines GmbH | Turbomaschine und Turbomaschinenstufe |
| JP2016133113A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン |
| US10316680B2 (en) | 2015-01-27 | 2019-06-11 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Turbine |
| JP2020133432A (ja) * | 2019-02-14 | 2020-08-31 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | タービン翼及び蒸気タービン |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10244689A patent/JP2000073702A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009108142A1 (ru) * | 2008-02-26 | 2009-09-03 | Il Yushchenko Fedor Dmitrievic | Ступень газовой турбины |
| US9429022B2 (en) | 2010-09-28 | 2016-08-30 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Steam turbine |
| WO2012043254A1 (ja) | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 三菱重工業株式会社 | タービン |
| EP2607626A1 (de) * | 2011-12-20 | 2013-06-26 | MTU Aero Engines GmbH | Turbomaschine und Turbomaschinenstufe |
| US9863251B2 (en) | 2011-12-20 | 2018-01-09 | Mtu Aero Engines Gmbh | Turbomachine and turbomachine stage |
| CN102680144A (zh) * | 2012-05-21 | 2012-09-19 | 东南大学 | 汽轮机中间分隔轴封漏汽率对机组热耗率影响的测算方法 |
| JP2013100820A (ja) * | 2012-12-27 | 2013-05-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン |
| CN107208492A (zh) * | 2015-01-22 | 2017-09-26 | 三菱日立电力系统株式会社 | 涡轮 |
| WO2016117246A1 (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン |
| JP2016133113A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン |
| US10316675B2 (en) | 2015-01-22 | 2019-06-11 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Turbine |
| CN107208492B (zh) * | 2015-01-22 | 2019-08-06 | 三菱日立电力系统株式会社 | 涡轮 |
| US10316680B2 (en) | 2015-01-27 | 2019-06-11 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Turbine |
| JP2020133432A (ja) * | 2019-02-14 | 2020-08-31 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | タービン翼及び蒸気タービン |
| JP7246959B2 (ja) | 2019-02-14 | 2023-03-28 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | タービン翼及び蒸気タービン |
| US11814981B2 (en) | 2019-02-14 | 2023-11-14 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Turbine blade and steam turbine |
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