JP2000073705A - 軸流式タ―ボ機械のシュラウドを備えた翼配列 - Google Patents
軸流式タ―ボ機械のシュラウドを備えた翼配列Info
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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
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
- F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/028—Layout of fluid flow through the stages
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 翼列ＬＥとＬＡとの間に円筒形の混合区
間が生じるように軸流式ターボ機械の流れ通路の輪郭が
形成されている。翼シュラウド１６，２３はシールに面
した側に同様に円筒形の輪郭を有しており、かつ翼列の
流出側のところにステータ８もしくはロータ７との半径
方向のオーバラップが存在するように取付けられてい
る。このことにより、シールの出口キャビティ４２が覆
われると共にシールの下流に円筒形の環状隙間４４が生
じ、漏れ流はこの環状隙間を通って、隙間の寸法決めが
適性であれば層流状で、方向を定めて流れ通路内へ戻し
案内される。漏れ流と主流との間の不都合な交換作用が
最小まで軽減される。その反面、入口キャビティ１８は
有利には開いたままである。 【効果】 漏れ流が横方向成分なしに主流内へ導入され
る。隙間出口のところで漏れ流の渦が回避される。
間が生じるように軸流式ターボ機械の流れ通路の輪郭が
形成されている。翼シュラウド１６，２３はシールに面
した側に同様に円筒形の輪郭を有しており、かつ翼列の
流出側のところにステータ８もしくはロータ７との半径
方向のオーバラップが存在するように取付けられてい
る。このことにより、シールの出口キャビティ４２が覆
われると共にシールの下流に円筒形の環状隙間４４が生
じ、漏れ流はこの環状隙間を通って、隙間の寸法決めが
適性であれば層流状で、方向を定めて流れ通路内へ戻し
案内される。漏れ流と主流との間の不都合な交換作用が
最小まで軽減される。その反面、入口キャビティ１８は
有利には開いたままである。 【効果】 漏れ流が横方向成分なしに主流内へ導入され
る。隙間出口のところで漏れ流の渦が回避される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は軸流式ターボ機械の
シュラウド(schroud）を備えた翼配列であって、ターボ
機械（若しくはタービン機械）のステータに結合された
少なくとも１つの案内翼列と、この案内翼列に下流で続
いていてターボ機械のロータに結合された少なくとも１
つの回転翼列とから成り、その場合、これらの翼列の少
なくともいずれか一方がシュラウドを備えており、この
シュラウドがこれに対向して配置されたロータ部分もし
くはステータ部分と共に溝キャビティ(recessed cavit
y）内に無接触式シールを形成しており、かつ、このシ
ュラウドが翼列の流出側でしかもシールに面した側で円
筒形に成形されている形式のものに関する。本発明は特
にシュラウドまたは覆い板のシール面の形状並びに翼列
と翼列との間のケーシング輪郭およびハブ輪郭に関す
る。
シュラウド(schroud）を備えた翼配列であって、ターボ
機械（若しくはタービン機械）のステータに結合された
少なくとも１つの案内翼列と、この案内翼列に下流で続
いていてターボ機械のロータに結合された少なくとも１
つの回転翼列とから成り、その場合、これらの翼列の少
なくともいずれか一方がシュラウドを備えており、この
シュラウドがこれに対向して配置されたロータ部分もし
くはステータ部分と共に溝キャビティ(recessed cavit
y）内に無接触式シールを形成しており、かつ、このシ
ュラウドが翼列の流出側でしかもシールに面した側で円
筒形に成形されている形式のものに関する。本発明は特
にシュラウドまたは覆い板のシール面の形状並びに翼列
と翼列との間のケーシング輪郭およびハブ輪郭に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ターボ機械においては案内翼先端とロー
タとの間もしくは回転翼先端とケーシングとの間に使用
される無接触式のシールを擦過して、翼列にわたり存在
するエンタルピ勾配を仕事に変換することなく翼列ジオ
メトリに依存して著しい量の作動流体が通流することが
できる。供給される質量流れの損失の他にも、漏れ流が
再び流れの核内に侵入する際に一面においてはこのこと
により誘発された渦により、かつ他面においては後続の
翼列への誤った入射流によって別の損失が生じる。
タとの間もしくは回転翼先端とケーシングとの間に使用
される無接触式のシールを擦過して、翼列にわたり存在
するエンタルピ勾配を仕事に変換することなく翼列ジオ
メトリに依存して著しい量の作動流体が通流することが
できる。供給される質量流れの損失の他にも、漏れ流が
再び流れの核内に侵入する際に一面においてはこのこと
により誘発された渦により、かつ他面においては後続の
翼列への誤った入射流によって別の損失が生じる。
【０００３】漏れ流を軽減するために多数の可能性が提
案されている。その場合、運転安全性のために少なくと
も必要であるあそびを維持するにはシール隙間を任意に
小さく選択することができないため、シール効果の改善
自体には狭い限界が設けられる。他面においてシールジ
オメトリの変更は累進的に上昇する製作費用をもたら
す。
案されている。その場合、運転安全性のために少なくと
も必要であるあそびを維持するにはシール隙間を任意に
小さく選択することができないため、シール効果の改善
自体には狭い限界が設けられる。他面においてシールジ
オメトリの変更は累進的に上昇する製作費用をもたら
す。
【０００４】漏れ流を軽減するために、流れ通路の形状
によってシール入口およびシール出口における圧力比に
有利な形式で影響を与えることも公知である。
によってシール入口およびシール出口における圧力比に
有利な形式で影響を与えることも公知である。
【０００５】最近ますます漏れ流と主流との間の干渉の
重要性が著しい影響因子として知られている。それゆ
え、漏れ流を横方向成分なしに再び主流内へ可能な限り
方向を定めて導入することが最大の努力の的となってい
る。
重要性が著しい影響因子として知られている。それゆ
え、漏れ流を横方向成分なしに再び主流内へ可能な限り
方向を定めて導入することが最大の努力の的となってい
る。
【０００６】漏れ量および干渉に影響を与えるための手
段の適用および実現化のための例が例えばヨーロッパ特
許第０７９９９７３号明細書に開示されている。
段の適用および実現化のための例が例えばヨーロッパ特
許第０７９９９７３号明細書に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は冒頭に
記載した形式の翼配列において、避け得ない漏れ流を、
可能な限り損失の少ないように、かつ下流に続く翼列の
誤った入射流を生じることなく再び主流内へ導入するこ
とにある。
記載した形式の翼配列において、避け得ない漏れ流を、
可能な限り損失の少ないように、かつ下流に続く翼列の
誤った入射流を生じることなく再び主流内へ導入するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば請求項１に記載したように、流れ通路を制限する、ロ
ータおよびステータの壁が翼列と翼列との間で円筒形に
形成されており、かつ、シールの出口キャビティがシュ
ラウドにより覆われるように、このシュラウドが、ロー
タもしくはステータの、溝キャビティを下流で制限する
段部とのポジティブな軸方向のオーバラップを有してお
り、かつ、溝キャビティの下流にはシュラウドとロータ
もしくはステータの対向して位置する部分との間に円筒
形の環状隙間が形成されていることにより解決される。
シュラウドはこの構造の設計にもとづきシールの一般に
は著しい乱流状の流れの存在する出口キャビティを覆
う。漏れ流は円筒形の環状隙間を通して、翼列と翼列と
の間で流れ通路のロータ側の壁とステータ側の壁により
形成された円筒形の混合区間内へ可能な限り方向を定め
て導入される。
ば請求項１に記載したように、流れ通路を制限する、ロ
ータおよびステータの壁が翼列と翼列との間で円筒形に
形成されており、かつ、シールの出口キャビティがシュ
ラウドにより覆われるように、このシュラウドが、ロー
タもしくはステータの、溝キャビティを下流で制限する
段部とのポジティブな軸方向のオーバラップを有してお
り、かつ、溝キャビティの下流にはシュラウドとロータ
もしくはステータの対向して位置する部分との間に円筒
形の環状隙間が形成されていることにより解決される。
シュラウドはこの構造の設計にもとづきシールの一般に
は著しい乱流状の流れの存在する出口キャビティを覆
う。漏れ流は円筒形の環状隙間を通して、翼列と翼列と
の間で流れ通路のロータ側の壁とステータ側の壁により
形成された円筒形の混合区間内へ可能な限り方向を定め
て導入される。
【０００９】
【発明の効果】本発明の利点は特に、オーバラップと混
合区間との円筒形の構成により、漏れ流が横方向成分な
しに主流内へ導入されることにある。出口隙間がなめら
かであるために、隙間出口のところで漏れ流の渦が回避
され、ひいては主流内への流入時の漏れ噴流の渦の崩壊
が回避される。シュラウドおよび流れ通路壁の円筒形は
ロータおよびステータの可能な限り妨げのない軸方向の
運動を可能ならしめる。安全な運転に必要な最小限まで
半径方向のあそびを減少させることはこの箇所では不必
要であり、かつ以下に示すように不所望でもある。それ
というのは円筒形の環状隙間は流れを案内する役目しか
有していないからである。このことにより、シール機能
に課せられる要求に比して、シュラウドおよび対向して
位置する構成部分の寸法精度に課せられる要求は著しく
わずかである。このことはこの領域内での設計並びに製
作および組立を著しく簡単ならしめる。
合区間との円筒形の構成により、漏れ流が横方向成分な
しに主流内へ導入されることにある。出口隙間がなめら
かであるために、隙間出口のところで漏れ流の渦が回避
され、ひいては主流内への流入時の漏れ噴流の渦の崩壊
が回避される。シュラウドおよび流れ通路壁の円筒形は
ロータおよびステータの可能な限り妨げのない軸方向の
運動を可能ならしめる。安全な運転に必要な最小限まで
半径方向のあそびを減少させることはこの箇所では不必
要であり、かつ以下に示すように不所望でもある。それ
というのは円筒形の環状隙間は流れを案内する役目しか
有していないからである。このことにより、シール機能
に課せられる要求に比して、シュラウドおよび対向して
位置する構成部分の寸法精度に課せられる要求は著しく
わずかである。このことはこの領域内での設計並びに製
作および組立を著しく簡単ならしめる。
【００１０】シールの形状についてはここでは故意に深
入りしない。それというのは、シールの形状は本発明の
対象ではなく、本発明はむしろ漏れ流の案内に関するに
過ぎないからである。
入りしない。それというのは、シールの形状は本発明の
対象ではなく、本発明はむしろ漏れ流の案内に関するに
過ぎないからである。
【００１１】シュラウドが翼通路側でその全長にわたり
翼ヘッドへ向かって傾斜し、かつ流出側で尖端を成すよ
うに先細りに形成されていると、流れ案内の作用がいっ
そう改善される。この形式で、死水領域ひいてはこれに
関連する、シュラウドの下流での漏れ流の乱流状の剥離
が回避される。簡単に表現すれば、この漏れ流は円筒形
の混合区間とこれに続く翼列内の壁境界層として役立っ
ている。この形式で、漏れ流と流れの核との間の乱流状
の横方向交換が最小にまで減少する。
翼ヘッドへ向かって傾斜し、かつ流出側で尖端を成すよ
うに先細りに形成されていると、流れ案内の作用がいっ
そう改善される。この形式で、死水領域ひいてはこれに
関連する、シュラウドの下流での漏れ流の乱流状の剥離
が回避される。簡単に表現すれば、この漏れ流は円筒形
の混合区間とこれに続く翼列内の壁境界層として役立っ
ている。この形式で、漏れ流と流れの核との間の乱流状
の横方向交換が最小にまで減少する。
【００１２】本発明によれば出口キャビティがシュラウ
ドにより覆われていなければならない反面、入口キャビ
ティは覆われずに開いていてもよい。上流に形成された
壁境界層は開いた入口キャビティを通ってシールを通し
て吸い込まれる。このことにより、下流に位置する翼列
内の、流れ通路の相応する輪郭形成により予期される剥
離傾向が著しく減少する。その上、多段のターボ機械の
場合には別の重要な効果が生じる。上述したように、本
発明による漏れ流案内によれば漏れ流は下流で壁境界層
となる。しかし、この壁境界層は後続段の対応する箇所
内では再び漏れ流となる。このことから、漏れ流と流れ
の核との間の本発明によるわずかな交換作用の全容が認
識される。
ドにより覆われていなければならない反面、入口キャビ
ティは覆われずに開いていてもよい。上流に形成された
壁境界層は開いた入口キャビティを通ってシールを通し
て吸い込まれる。このことにより、下流に位置する翼列
内の、流れ通路の相応する輪郭形成により予期される剥
離傾向が著しく減少する。その上、多段のターボ機械の
場合には別の重要な効果が生じる。上述したように、本
発明による漏れ流案内によれば漏れ流は下流で壁境界層
となる。しかし、この壁境界層は後続段の対応する箇所
内では再び漏れ流となる。このことから、漏れ流と流れ
の核との間の本発明によるわずかな交換作用の全容が認
識される。
【００１３】もちろん本発明は、翼列と翼列との間で円
筒形の混合区間の条件が満足される限りにおいて翼通路
内のそれぞれ任意の通路形状と組み合わされることがで
きる。有利に反動度の半径方向のネガティブな勾配を得
る目的で公知の波形状の通路輪郭を選択することができ
る。
筒形の混合区間の条件が満足される限りにおいて翼通路
内のそれぞれ任意の通路形状と組み合わされることがで
きる。有利に反動度の半径方向のネガティブな勾配を得
る目的で公知の波形状の通路輪郭を選択することができ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、図示の実施例につき本発明
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１５】添付した図面において作動媒体の主流の方
向は縦断面図では左から右であり、横断面図では図平面
からその背後へ出て行く方向である。
向は縦断面図では左から右であり、横断面図では図平面
からその背後へ出て行く方向である。
【００１６】予め注意しておくが、シュラウドという記
載は限定された意味で使用されておらず、覆い板と全く
同じ意味であると了解されたい。
載は限定された意味で使用されておらず、覆い板と全く
同じ意味であると了解されたい。
【００１７】図１には軸流式ターボ機械の２つの案内翼
列ＬＥと１つの回転翼列ＬＡとが縦断面で示されてい
る。案内翼列ＬＥはステータ８に結合されており、回転
翼列ＬＡはロータ７に結合されている。案内翼列ＬＥお
よび回転翼列ＬＡはシュラウド１６，２３を備えてい
る。ケーシング（ステータ８）および軸（ロータ７）に
はシールストリップ１７が配置されており、これらのシ
ールストリップはシュラウド１６，２３と共に無接触式
シールを形成している。この場合、これらのシールはケ
ーシング（ステータ８）またはハブ（ロータ７）の埋込
キャビテイ内に配置されており、この場合、埋込キャビ
テイはケーシングもしくはハブの対応する段部５５と５
６の間もしくは５７と５８の間に規定される。簡単なハ
ーフラビリンスとしてのシールのこの構成は必ずしも強
要されず、さらにシールストリップはそれぞれのシュラ
ウドに対向して位置する部分内に必ずしも配置されてい
なくともよく、むしろ本発明の枠内で任意のシールジォ
メトリを実現することができる。同様に、流れ通路５４
の翼列領域内の図示の輪郭線は必ずしも必要でなく、図
示の場合にはシールの周りの圧力比にボジティブに影響
するジォメトリを経験的に例示したに過ぎない。これに
対して、ハブ側で案内翼列ＬＥの後方、およびケーシン
グ側でロータ翼列ＬＡの後方の混合区間５３の円筒形の
構成は必須である。
列ＬＥと１つの回転翼列ＬＡとが縦断面で示されてい
る。案内翼列ＬＥはステータ８に結合されており、回転
翼列ＬＡはロータ７に結合されている。案内翼列ＬＥお
よび回転翼列ＬＡはシュラウド１６，２３を備えてい
る。ケーシング（ステータ８）および軸（ロータ７）に
はシールストリップ１７が配置されており、これらのシ
ールストリップはシュラウド１６，２３と共に無接触式
シールを形成している。この場合、これらのシールはケ
ーシング（ステータ８）またはハブ（ロータ７）の埋込
キャビテイ内に配置されており、この場合、埋込キャビ
テイはケーシングもしくはハブの対応する段部５５と５
６の間もしくは５７と５８の間に規定される。簡単なハ
ーフラビリンスとしてのシールのこの構成は必ずしも強
要されず、さらにシールストリップはそれぞれのシュラ
ウドに対向して位置する部分内に必ずしも配置されてい
なくともよく、むしろ本発明の枠内で任意のシールジォ
メトリを実現することができる。同様に、流れ通路５４
の翼列領域内の図示の輪郭線は必ずしも必要でなく、図
示の場合にはシールの周りの圧力比にボジティブに影響
するジォメトリを経験的に例示したに過ぎない。これに
対して、ハブ側で案内翼列ＬＥの後方、およびケーシン
グ側でロータ翼列ＬＡの後方の混合区間５３の円筒形の
構成は必須である。
【００１８】図示の実施例では、案内翼シュラウド２３
および回転翼シュラウド１６はロータ７もしくはケーシ
ング（ステータ８）内に挿入されたシールストリップ１
７と共にシールを形成する。シールストリップ１７の間
に形成された渦室２２もしくはそれぞれ最後のシールス
トリップの後方に存在する出口キャビテイ４２は、この
場合に示されたシールの機能のために必要である。本発
明の理解のために必要であり、また当業者にとって簡単
に推考可能であるが、シール自体はＡ−Ａ，Ｂ−Ｂおよ
びＣ−Ｃで示した横断平面のところで終わっている。
および回転翼シュラウド１６はロータ７もしくはケーシ
ング（ステータ８）内に挿入されたシールストリップ１
７と共にシールを形成する。シールストリップ１７の間
に形成された渦室２２もしくはそれぞれ最後のシールス
トリップの後方に存在する出口キャビテイ４２は、この
場合に示されたシールの機能のために必要である。本発
明の理解のために必要であり、また当業者にとって簡単
に推考可能であるが、シール自体はＡ−Ａ，Ｂ−Ｂおよ
びＣ−Ｃで示した横断平面のところで終わっている。
【００１９】本発明の構成の要点は、シュラウド１６，
２３が最後のシールストリップの下流でシールに面した
側では円筒形に成形されていること、かつシールの下
流、要するに横断平面Ａ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃの下
流にもシュラウドが延長されていることであり、その結
果、回転翼シュラウド１６とケーシング（ステータ８）
との間もしくは案内翼シュラウド２３とハブ（ロータ
７）との間に出口隙間４４が形成されていることであ
る。出口隙間４４のために得ようとする有利なジォメト
リ、要するに隙間幅とオーバラップの長さとを以下に検
討する。
２３が最後のシールストリップの下流でシールに面した
側では円筒形に成形されていること、かつシールの下
流、要するに横断平面Ａ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃの下
流にもシュラウドが延長されていることであり、その結
果、回転翼シュラウド１６とケーシング（ステータ８）
との間もしくは案内翼シュラウド２３とハブ（ロータ
７）との間に出口隙間４４が形成されていることであ
る。出口隙間４４のために得ようとする有利なジォメト
リ、要するに隙間幅とオーバラップの長さとを以下に検
討する。
【００２０】図面から分かるように、軸方向あそびが所
要の運転あそびの枠内でシュラウド逃げ溝による制約を
受けない構造が可能である。シール機能のいかなる制約
もなしに任意の軸方向の運転あそびが実現される。
要の運転あそびの枠内でシュラウド逃げ溝による制約を
受けない構造が可能である。シール機能のいかなる制約
もなしに任意の軸方向の運転あそびが実現される。
【００２１】同様に、シールを介する所要の圧力低下が
本実施例ではシールストリップ１７の先端を介して行わ
れていること、換言すれば翼列ＬＥ，ＬＡの周りの圧力
比が与えられている際の漏れ質量流れが、入口キャビテ
ィ１８と横断平面Ａ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃとの間の
シールジォメトリによってのみ左右されることは当業者
にとって簡単に了解されることである。しかし、出口隙
間４４の領域内の半径方向のあそびが同様に必要最低値
まで減少させられる必要はない。
本実施例ではシールストリップ１７の先端を介して行わ
れていること、換言すれば翼列ＬＥ，ＬＡの周りの圧力
比が与えられている際の漏れ質量流れが、入口キャビテ
ィ１８と横断平面Ａ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃとの間の
シールジォメトリによってのみ左右されることは当業者
にとって簡単に了解されることである。しかし、出口隙
間４４の領域内の半径方向のあそびが同様に必要最低値
まで減少させられる必要はない。
【００２２】その反面、図２、図３および図４に示され
た若干の流体機械的な条件が満足されるように出口隙間
４４のジォメトリを有利に選択することができる。図２
には案内翼車出口のところの軸方向の流れ状態が例示さ
れている。その場合、このことは軸方向で回転翼車出口
のところに同一の条件が存在するため制約を表していな
い。タービン段からの完全に軸方向の流出流が得られな
ければならないことを前提として図３には案内翼車出口
のところの、かつ図４には回転翼車出口のところの接線
方向の速度成分の分布が略示されている。この流れ状態
の一般化は当業者にとって以下の説明を待つまでもなく
簡単に推考可能である。さらに、同様に限定的な意味に
理解されることなく軸方向の流れ方向が図平面から背後
へ出て行く方向にあり、かつ視線方向で逆時計回りにロ
ータが回転することが前提される。
た若干の流体機械的な条件が満足されるように出口隙間
４４のジォメトリを有利に選択することができる。図２
には案内翼車出口のところの軸方向の流れ状態が例示さ
れている。その場合、このことは軸方向で回転翼車出口
のところに同一の条件が存在するため制約を表していな
い。タービン段からの完全に軸方向の流出流が得られな
ければならないことを前提として図３には案内翼車出口
のところの、かつ図４には回転翼車出口のところの接線
方向の速度成分の分布が略示されている。この流れ状態
の一般化は当業者にとって以下の説明を待つまでもなく
簡単に推考可能である。さらに、同様に限定的な意味に
理解されることなく軸方向の流れ方向が図平面から背後
へ出て行く方向にあり、かつ視線方向で逆時計回りにロ
ータが回転することが前提される。
【００２３】シュラウド１６，２３の輪郭は有利には流
出側で流れ剥離が生じないように、要するに流出側で尖
端を成すように先細りに形成される。案内翼車シュラウ
ド２３とロータ７との、もしくは回転翼車シュラウド１
６とステータ８との軸方向のオーバラップは出口隙間４
４内に隙間流れが形成されるように選択される。有利に
は軸方向並びに接線方向の速度成分のために層流状の速
度プロフィールを出口隙間４４の高さにわたり得るため
に隙間幅も十分大きく選択される。当業者にとって簡単
に分かるように、隙間流れは流れの核のためのいわば潤
滑膜として作用し、これにより効果的に円筒形の混合区
間５３内での壁剪断応力を減少せしめる。
出側で流れ剥離が生じないように、要するに流出側で尖
端を成すように先細りに形成される。案内翼車シュラウ
ド２３とロータ７との、もしくは回転翼車シュラウド１
６とステータ８との軸方向のオーバラップは出口隙間４
４内に隙間流れが形成されるように選択される。有利に
は軸方向並びに接線方向の速度成分のために層流状の速
度プロフィールを出口隙間４４の高さにわたり得るため
に隙間幅も十分大きく選択される。当業者にとって簡単
に分かるように、隙間流れは流れの核のためのいわば潤
滑膜として作用し、これにより効果的に円筒形の混合区
間５３内での壁剪断応力を減少せしめる。
【００２４】翼列内の流れ通路の壁５１，５２の実施例
に示された輪郭は背景技術から公知である。この壁は本
発明の枠内で、反動度の半径方向の分布に影響を与える
ために補助的に使用されることができる。このことによ
り、圧力をシール入口のところで局部的に低下させ、か
つシール出口のところで上昇させることができ、このこ
とは、与えられたシールジォメトリおよび翼列ジォメト
リで漏れ量へのポジティブな影響を有する。
に示された輪郭は背景技術から公知である。この壁は本
発明の枠内で、反動度の半径方向の分布に影響を与える
ために補助的に使用されることができる。このことによ
り、圧力をシール入口のところで局部的に低下させ、か
つシール出口のところで上昇させることができ、このこ
とは、与えられたシールジォメトリおよび翼列ジォメト
リで漏れ量へのポジティブな影響を有する。
【００２５】この通路ジォメトリでは案内翼車のところ
で符号Ｐで示した箇所にハブ側の剥離の危険が生じる。
この危険は開いた入口キャビティ１８により軽減され
る。シールを適当に設計すれば、回転翼車ＬＡの半径方
向で内側の通路壁５２のところに形成された、エネルギ
に乏しい境界層が漏れ流として入口キャビティ１８を通
して吸い込まれ、かつ剥離の危険が著しく軽減される。
で符号Ｐで示した箇所にハブ側の剥離の危険が生じる。
この危険は開いた入口キャビティ１８により軽減され
る。シールを適当に設計すれば、回転翼車ＬＡの半径方
向で内側の通路壁５２のところに形成された、エネルギ
に乏しい境界層が漏れ流として入口キャビティ１８を通
して吸い込まれ、かつ剥離の危険が著しく軽減される。
【００２６】実施例で示したように、漏れ流の無条件の
軽減が本発明の目的ではなく、本発明の目的は流れの核
との有害な交互作用なしに漏れ流を案内しかつ利用する
ことにあり、このことはタービン内でのエネルギ利用の
著しい改善に著しく貢献することができる。同様に、実
施例のまさに最後に示したこの観点は、ある程度の漏れ
量が有利ですらあることを示している。このことはシー
ルの内部の許容される隙間質量流れ自体を増大せしめ、
その結果、機械の運転安全性およびタービン内での効果
的なエネルギ変換が同じならば構成費用並びに製作費用
および組立費用が著しく削減される。
軽減が本発明の目的ではなく、本発明の目的は流れの核
との有害な交互作用なしに漏れ流を案内しかつ利用する
ことにあり、このことはタービン内でのエネルギ利用の
著しい改善に著しく貢献することができる。同様に、実
施例のまさに最後に示したこの観点は、ある程度の漏れ
量が有利ですらあることを示している。このことはシー
ルの内部の許容される隙間質量流れ自体を増大せしめ、
その結果、機械の運転安全性およびタービン内での効果
的なエネルギ変換が同じならば構成費用並びに製作費用
および組立費用が著しく削減される。
【図１】本発明の１実施例にもとづく軸流式ターボ機械
のシュラウドと、溝キャビティと流れ通路とを示す図で
ある。
のシュラウドと、溝キャビティと流れ通路とを示す図で
ある。
【図２】本発明による案内翼車の出口の１実施例につい
て出口隙間内の流れ状態を説明するための図である。
て出口隙間内の流れ状態を説明するための図である。
【図３】本発明によるシュラウドおよびシュラウドの逃
げ溝の構成における案内翼車出口のところの接線方向の
流れ状態を示す図である。
げ溝の構成における案内翼車出口のところの接線方向の
流れ状態を示す図である。
【図４】本発明によるシュラウドおよびシュラウドの逃
げ溝の構成における回転翼車出口のところの接線方向の
流れ状態を示す図である。
げ溝の構成における回転翼車出口のところの接線方向の
流れ状態を示す図である。
７ ロータ（ハブ）、 ８ ステータ（ケーシング）、
１６ 回転翼シュラウド、 １７ シールストリッ
プ、 １８ 入口キャビティ、 ２２ 渦室、２３ 案
内翼シュラウド、 ４２ 出口キャビティ、 ４４ 円
筒形の出口隙間、 ５１ 翼列ＬＥもしくはＬＡ内の流
れ通路の半径方向で外側の壁、 ５２翼列ＬＥもしくは
ＬＡ内の流れ通路の半径方向で内側の壁、 ５３ 円筒
形の混合区間、 ５４ 翼列ＬＥもしくはＬＡ内の流れ
通路、 ５５ 溝キャビティを上流で制限するケーシン
グ側の段部、 ５６ 溝キャビティを下流で制限するケ
ーシング側の段部、 ５７ 溝キャビティを上流で制限
するハブ側の段部、 ５８ 溝キャビティを下流で制限
するハブ側の段部、 ＬＥ 案内翼列、 ＬＡ回転翼
列、 Ｐ ハブ側の案内翼車入口、 Ａ−Ａ シールを
下流で制限する横断平面、 Ｂ−Ｂ シールを下流で制
限する横断平面、 Ｃ−Ｃ シールを下流で制限する横
断平面
１６ 回転翼シュラウド、 １７ シールストリッ
プ、 １８ 入口キャビティ、 ２２ 渦室、２３ 案
内翼シュラウド、 ４２ 出口キャビティ、 ４４ 円
筒形の出口隙間、 ５１ 翼列ＬＥもしくはＬＡ内の流
れ通路の半径方向で外側の壁、 ５２翼列ＬＥもしくは
ＬＡ内の流れ通路の半径方向で内側の壁、 ５３ 円筒
形の混合区間、 ５４ 翼列ＬＥもしくはＬＡ内の流れ
通路、 ５５ 溝キャビティを上流で制限するケーシン
グ側の段部、 ５６ 溝キャビティを下流で制限するケ
ーシング側の段部、 ５７ 溝キャビティを上流で制限
するハブ側の段部、 ５８ 溝キャビティを下流で制限
するハブ側の段部、 ＬＥ 案内翼列、 ＬＡ回転翼
列、 Ｐ ハブ側の案内翼車入口、 Ａ−Ａ シールを
下流で制限する横断平面、 Ｂ−Ｂ シールを下流で制
限する横断平面、 Ｃ−Ｃ シールを下流で制限する横
断平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ グライム スイス国 ビルメンストルフ ボルシュト ラーセ ８
Claims (6)
- 【請求項１】 軸流式ターボ機械のシュラウド（１６，
２３）を備えた翼配列であって、ターボ機械のステータ
（８）に結合された少なくとも１つの案内翼列（ＬＥ）
と、この案内翼列に下流で続いていてターボ機械のロー
タ（７）に結合された少なくとも１つの回転翼列（Ｌ
Ａ）とから成り、その場合、これらの翼列（ＬＥ，Ｌ
Ａ）の少なくともいずれか一方がシュラウド（１６，２
３）を備えており、このシュラウドがこれに対向して配
置されたロータ部分もしくはステータ部分と共に溝キャ
ビティ内に無接触式シールを形成しており、かつ、この
シュラウドが翼列の流出側でしかもシールに面した側で
円筒形に成形されている形式のものにおいて、 流れ通路（５３，５４）を制限する、ロータ（７）およ
びステータ（８）の壁が翼列と翼列との間で円筒形（２
３）に形成されており、かつ、シールの出口キャビティ
（４２）がシュラウド（１６，２３）により覆われるよ
うに、このシュラウド（１６，２３）が、ロータ（７）
もしくはステータ（８）の、溝キャビティを下流で制限
する段部（５６，５８）とのポジティブな軸方向のオー
バラップを有しており、かつ、溝キャビティの下流には
シュラウド（１６，２３）とロータ（７）もしくはステ
ータ（８）の対向して位置する部分との間に円筒形の環
状隙間（４４）が形成されていることを特徴とする、軸
流式ターボ機械のシュラウドを備えた翼配列。 - 【請求項２】 シュラウド（１６，２３）と、上流に位
置していてロータ（（７）もしくはステータ（８）の、
溝キャビティを制限する段部（５５，５７）とのポジテ
ィブな半径方向のオーバラップおよび軸方向のあそびが
設けられている、請求項１記載の翼配列。 - 【請求項３】 シュラウド（１６，２３）が、相応する
翼列（ＬＥ，ＬＡ）の流出側で楔状にかつ尖端を成すよ
うに先細りに成形されている、請求項１または２記載の
翼配列。 - 【請求項４】 案内翼列（ＬＥ）内では、流れ通路（５
４）の半径方向で外側の壁（５１）が流れ方向で機械軸
線から離れるように延びており、かつ流れ通路（５４）
の半径方向で内側の壁（５２）が流れ方向で機械軸線へ
向いている、請求項１から３までのいずれか１項記載の
翼配列。 - 【請求項５】 案内翼列（ＬＥ）内では、流れ通路（５
４）の半径方向で外側の壁（５１）が流れ方向で機械軸
線に対して平行に延びており、かつ流れ通路（５４）の
半径方向で内側の壁（５２）が流れ方向で機械軸線へ向
いている、請求項１から３までのいずれか１項記載の翼
配列。 - 【請求項６】 回転翼列（ＬＡ）内では流れ通路（５
４）の半径方向で外側の壁（５１）が流れ方向で機械軸
線から離れるように延びており、かつ流れ通路（５４）
の半径方向で内側の壁（５２）が流れ方向で機械軸線か
ら離れるように向いている請求項１から５までのいずれ
か１項記載の翼配列。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98810855.1 | 1998-08-28 | ||
| EP98810855A EP0982475A1 (de) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Beschaufelung einer axial durchströmten Turbomaschine mit Deckbändern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000073705A true JP2000073705A (ja) | 2000-03-07 |
Family
ID=8236289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24009199A Pending JP2000073705A (ja) | 1998-08-28 | 1999-08-26 | 軸流式タ―ボ機械のシュラウドを備えた翼配列 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0982475A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000073705A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10030820A1 (de) | 2000-06-23 | 2002-01-03 | Alstom Power Nv | Labyrinthdichtung für eine rotierende Welle |
| DE10233033A1 (de) * | 2002-07-20 | 2004-01-29 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Strömungs-Arbeits-Maschine mit überhöhtem Rotor-Stator-Kontraktionsverhältnis |
| DE102009052314A1 (de) * | 2009-11-07 | 2011-05-12 | Mtu Aero Engines Gmbh | Dichtanordnung für eine Gasturbine und eine derartige Gasturbine |
| CN104912604B (zh) * | 2015-06-01 | 2016-08-24 | 西安交通大学 | 一种具有止旋抑振作用的防旋板结构 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2675536B1 (fr) * | 1991-04-19 | 1994-12-09 | Alsthom Gec | Turbine a action a rotor tambour et perfectionnement a ces turbines. |
| EP0799973B1 (de) | 1996-04-01 | 2002-07-03 | Alstom | Wandkontur für eine axiale Strömungsmaschine |
-
1998
- 1998-08-28 EP EP98810855A patent/EP0982475A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-08-26 JP JP24009199A patent/JP2000073705A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0982475A1 (de) | 2000-03-01 |
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