JP2002081301A - 複数通路デフューザを有する低圧蒸気タービン - Google Patents
複数通路デフューザを有する低圧蒸気タービンInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改善された圧力回収を達成し、これによって
低圧蒸気タービンの効率が高められるようにする。 【解決手段】 入口面における３つの部分デフューザ
（１０，１１，１２）に対する面積分配を不均一にす
る。案内板（８，９）の始端接線は、最終段の翼通路
の、直線状に近似化されたハブ側の境界及びケーシング
側の境界と共に、少なくとも近似的に、１つの共通の交
点（Ａ）を形成している。案内板（８，９）は最後の動
翼列（３）の後縁の可及的に近くに配置されている。最
後の動翼列（３）と案内板（８，９）の前縁との間隔
は、すべての運転条件に対して許容される最小間隔によ
って定められている。
低圧蒸気タービンの効率が高められるようにする。 【解決手段】 入口面における３つの部分デフューザ
（１０，１１，１２）に対する面積分配を不均一にす
る。案内板（８，９）の始端接線は、最終段の翼通路
の、直線状に近似化されたハブ側の境界及びケーシング
側の境界と共に、少なくとも近似的に、１つの共通の交
点（Ａ）を形成している。案内板（８，９）は最後の動
翼列（３）の後縁の可及的に近くに配置されている。最
後の動翼列（３）と案内板（８，９）の前縁との間隔
は、すべての運転条件に対して許容される最小間隔によ
って定められている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸方向に貫流され
る低圧蒸気タービンであって、翼配列蒸気をわずかな損
失で導くためのアキシャル/ラジアル型の複数通路デフ
ューザ及び排蒸気ケーシングを備えている形式のものに
関する。
る低圧蒸気タービンであって、翼配列蒸気をわずかな損
失で導くためのアキシャル/ラジアル型の複数通路デフ
ューザ及び排蒸気ケーシングを備えている形式のものに
関する。
【０００２】
【従来の技術】この形式のデフューザは DE 44 22 700
に記載されている。ここに開示されているデフューザは
低圧蒸気タービンの最後の動翼列に続いて軸方向の流動
入口及び半径方向の流動出口を有している。デフューザ
は最大限可能な圧力回収によってタービン出力の最適化
が行われるように、構成されている。このために内側の
デフューザリング及び外側のデフューザリングの第１の
部分片はそれぞれハブ若しくは翼支持体に対して屈曲角
度で整向せしめられている。この手段は最後の動翼列の
範囲内でのデフューザの通路高さにわたっての全圧力プ
ロフィールの均等化に役立つ。更にデフューザは半径方
向で外方に向かって湾曲せしめられた１つの案内板を有
しており、この案内板はデフューザを内側の通路と外側
の通路とに分割している。外側の通路及び内側の通路の
内部においてはこの場合流動フィンが配置されており、
この流動フィンには半径方向若しくは斜めに蒸気が流れ
る。案内板は排流の転向並びにまた案内に役立つ。流動
フィンは案内板の支持を目的とし、特に遅滞領域内での
ねじれ流を減少させることを目的とし、これによって圧
力回収の最適化に寄与する。実現された流動フィンはし
かしながら、特定の運転負荷においてだけ最適のねじれ
流減少をもたらす。異なった運転負荷においては、ねじ
れ流減少は必ずしも最適に行われない。この手段を有す
るデフューザはしたがって特定の運転負荷においてだけ
最適の圧力回収を達成する。更に流動フィン及び案内板
におけるその固定は比較的に大きな構造的経費と結びつ
いている。更に超音波のギャップ流動が残りの亜音速の
流動に干渉する。
に記載されている。ここに開示されているデフューザは
低圧蒸気タービンの最後の動翼列に続いて軸方向の流動
入口及び半径方向の流動出口を有している。デフューザ
は最大限可能な圧力回収によってタービン出力の最適化
が行われるように、構成されている。このために内側の
デフューザリング及び外側のデフューザリングの第１の
部分片はそれぞれハブ若しくは翼支持体に対して屈曲角
度で整向せしめられている。この手段は最後の動翼列の
範囲内でのデフューザの通路高さにわたっての全圧力プ
ロフィールの均等化に役立つ。更にデフューザは半径方
向で外方に向かって湾曲せしめられた１つの案内板を有
しており、この案内板はデフューザを内側の通路と外側
の通路とに分割している。外側の通路及び内側の通路の
内部においてはこの場合流動フィンが配置されており、
この流動フィンには半径方向若しくは斜めに蒸気が流れ
る。案内板は排流の転向並びにまた案内に役立つ。流動
フィンは案内板の支持を目的とし、特に遅滞領域内での
ねじれ流を減少させることを目的とし、これによって圧
力回収の最適化に寄与する。実現された流動フィンはし
かしながら、特定の運転負荷においてだけ最適のねじれ
流減少をもたらす。異なった運転負荷においては、ねじ
れ流減少は必ずしも最適に行われない。この手段を有す
るデフューザはしたがって特定の運転負荷においてだけ
最適の圧力回収を達成する。更に流動フィン及び案内板
におけるその固定は比較的に大きな構造的経費と結びつ
いている。更に超音波のギャップ流動が残りの亜音速の
流動に干渉する。
【０００３】EP 581 978、特にその図４、においては、
軸方向に貫流されるガスタービンのための、軸方向の流
動入口と半径方向の流動出口とを有している複数通路排
ガスデフューザが開示されている。この複数通路デフュ
ーザはその長さに沿って３つの領域を有している。第１
の領域はベル形デフューザの形式で構成されていて、単
通路で最後の動翼列から複数の流動フィンの出口平面に
まで延びている。デフューザリングはこの場合において
も屈曲角度を有していて、全圧力プロフィールの均質化
が達成されるように、固定されている。第２の領域は流
動フィンの下流側に流動を導く案内リングを有してお
り、これらの案内リングは複数の通路を形成している。
第３の領域は半径方向への排ガス流動の強い転向に役立
ち、次いでガスタービンの煙突内に開口している。この
目的のために第２の領域の案内リングは第３の領域の長
さにわたって引き続き導かれていて、その際これらの案
内リングはそこで湾曲せしめられている。第２の領域は
わずかな転向、しかし大きなデフューザ作用を有してお
り、第３の領域な大きな転向、しかし単に極めてわずか
なデフューザ作用を有している。
軸方向に貫流されるガスタービンのための、軸方向の流
動入口と半径方向の流動出口とを有している複数通路排
ガスデフューザが開示されている。この複数通路デフュ
ーザはその長さに沿って３つの領域を有している。第１
の領域はベル形デフューザの形式で構成されていて、単
通路で最後の動翼列から複数の流動フィンの出口平面に
まで延びている。デフューザリングはこの場合において
も屈曲角度を有していて、全圧力プロフィールの均質化
が達成されるように、固定されている。第２の領域は流
動フィンの下流側に流動を導く案内リングを有してお
り、これらの案内リングは複数の通路を形成している。
第３の領域は半径方向への排ガス流動の強い転向に役立
ち、次いでガスタービンの煙突内に開口している。この
目的のために第２の領域の案内リングは第３の領域の長
さにわたって引き続き導かれていて、その際これらの案
内リングはそこで湾曲せしめられている。第２の領域は
わずかな転向、しかし大きなデフューザ作用を有してお
り、第３の領域な大きな転向、しかし単に極めてわずか
なデフューザ作用を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低圧
蒸気タービンのための、排蒸気ケーシングを備えたアキ
シャル/ラジアル型の複数通路デフューザが、背景技術
のデフューザに比較して、改善された圧力回収を達成
し、これによって低圧蒸気タービンの効率が高められる
ようにすることである。更に複数通路デフューザが蒸気
タービンの可及的に多い運転条件に対して一様に最適化
されており、減少せしめられた構造的経費と結びついて
いるようにする。最後に排蒸気ケーシングがタービン出
力に関してデフューザに調和せしめられているようにす
る。
蒸気タービンのための、排蒸気ケーシングを備えたアキ
シャル/ラジアル型の複数通路デフューザが、背景技術
のデフューザに比較して、改善された圧力回収を達成
し、これによって低圧蒸気タービンの効率が高められる
ようにすることである。更に複数通路デフューザが蒸気
タービンの可及的に多い運転条件に対して一様に最適化
されており、減少せしめられた構造的経費と結びついて
いるようにする。最後に排蒸気ケーシングがタービン出
力に関してデフューザに調和せしめられているようにす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１に
よる、排蒸気ケーシングを備えたアキシャル/ラジアル
型の３通路デフューザによって解決されている。３通路
デフューザは３つの部分デフューザ、すなわち内側の部
分デフューザ、中間の部分デフューザ及び外側の部分デ
フューザ、を有しており、これらの部分デフューザは、
内側のデフューザリングと、外側のデフューザリング
と、これらのデフューザリングの間に配置されている２
つの案内板とによって形成されている。内側のデフュー
ザリングの第１の部分片はこの場合ハブに関して、内方
のロータ軸線に向いた屈曲角度で配置されており、かつ
外側のデフューザリングの第１の部分片は最後の動翼列
の高さのところで翼通路に関して、ロータ軸線から外方
に離れる方向の屈曲角度で配置されている。
よる、排蒸気ケーシングを備えたアキシャル/ラジアル
型の３通路デフューザによって解決されている。３通路
デフューザは３つの部分デフューザ、すなわち内側の部
分デフューザ、中間の部分デフューザ及び外側の部分デ
フューザ、を有しており、これらの部分デフューザは、
内側のデフューザリングと、外側のデフューザリング
と、これらのデフューザリングの間に配置されている２
つの案内板とによって形成されている。内側のデフュー
ザリングの第１の部分片はこの場合ハブに関して、内方
のロータ軸線に向いた屈曲角度で配置されており、かつ
外側のデフューザリングの第１の部分片は最後の動翼列
の高さのところで翼通路に関して、ロータ軸線から外方
に離れる方向の屈曲角度で配置されている。
【０００６】本発明によるアキシャル/ラジアル型の３
通路デフューザにおいては、特に、２つの案内板はデフ
ューザの全長にわたって延びている。これらの案内板は
内側のデフューザリングと外側のデフューザリングとの
間で不均一に分配されており、したがってデフューザの
入口面における３つの部分デフューザへの面積分配は不
均一である。この場合入口平面内で、入口面の大部分は
内側の部分デフューザ及び中間の部分デフューザに割り
当てられており、かつ入口面の小部分は外側の部分デフ
ューザに割り当てられている。更に両方の案内板の始端
接線は、低圧蒸気タービンの最終段における翼通路の、
直線状に近似化されたハブ側の境界及びケーシング側の
境界と共に、少なくとも近似的に、子午線平面内で１つ
の共通の交点を形成している。最後に、案内板は最後の
動翼列の可及的に近くに配置されていて、その際最後の
動翼列と案内板の前縁との間隔は、すべての運転条件に
対して許容される最小間隔によって定められている。
通路デフューザにおいては、特に、２つの案内板はデフ
ューザの全長にわたって延びている。これらの案内板は
内側のデフューザリングと外側のデフューザリングとの
間で不均一に分配されており、したがってデフューザの
入口面における３つの部分デフューザへの面積分配は不
均一である。この場合入口平面内で、入口面の大部分は
内側の部分デフューザ及び中間の部分デフューザに割り
当てられており、かつ入口面の小部分は外側の部分デフ
ューザに割り当てられている。更に両方の案内板の始端
接線は、低圧蒸気タービンの最終段における翼通路の、
直線状に近似化されたハブ側の境界及びケーシング側の
境界と共に、少なくとも近似的に、子午線平面内で１つ
の共通の交点を形成している。最後に、案内板は最後の
動翼列の可及的に近くに配置されていて、その際最後の
動翼列と案内板の前縁との間隔は、すべての運転条件に
対して許容される最小間隔によって定められている。
【０００７】これによりデフューザの、最後の段とのそ
の相互作用領域における特徴が記載された。
の相互作用領域における特徴が記載された。
【０００８】
【発明の実施の形態】デフューザのデフューザ領域は次
の特徴によって特徴付けられている。個々の部分デフュ
ーザの出口面の入口面に対する比は、中間の部分デフュ
ーザについては２よりも大きく、かつ外側の部分デフュ
ーザについては３よりも大きい。内側の部分デフューザ
については相応する幾何学的な面比は１.５〜１.８の範
囲内である。
の特徴によって特徴付けられている。個々の部分デフュ
ーザの出口面の入口面に対する比は、中間の部分デフュ
ーザについては２よりも大きく、かつ外側の部分デフュ
ーザについては３よりも大きい。内側の部分デフューザ
については相応する幾何学的な面比は１.５〜１.８の範
囲内である。
【０００９】更に中間の部分デフューザについて、その
長さの、入口面における通路高さに対する比は少なくと
も４である。外側の部分デフューザについては、長さ
の、入口面における通路高さに対する比は少なくとも１
０であり、かつ内側の部分デフューザについては相応す
る比は少なくとも２.５である。この比較的に大きな通
路高さに対する長さの比に基づいて、部分デフューザの
転向は相応して比較的にゆっくりとしている。
長さの、入口面における通路高さに対する比は少なくと
も４である。外側の部分デフューザについては、長さ
の、入口面における通路高さに対する比は少なくとも１
０であり、かつ内側の部分デフューザについては相応す
る比は少なくとも２.５である。この比較的に大きな通
路高さに対する長さの比に基づいて、部分デフューザの
転向は相応して比較的にゆっくりとしている。
【００１０】デフューザ全体の出口面の入口面に対する
比は約２である。
比は約２である。
【００１１】最後にデフューザの排蒸気ケーシングは次
のように構成されている。すなわち排蒸気ケーシングの
上半部と下半部との分割平面の面積の大きさが部分デフ
ューザの出口面の大きさに調和せしめられている。
のように構成されている。すなわち排蒸気ケーシングの
上半部と下半部との分割平面の面積の大きさが部分デフ
ューザの出口面の大きさに調和せしめられている。
【００１２】２つの案内板はデフューザ通路を３つの部
分デフューザに分割するのに役立ち、これらの部分デフ
ューザ内で翼配列の排流が案内される。生ぜしめられる
流動案内はこの場合、デフューザ全体が同じで、部分デ
フューザが多いほど、それだけ良好になる。これに対
し、案内板が多く配置されているほど、それだけ摩擦損
失が大きくなりかつ閉塞作用が大きくなる。ここで選ば
れている数、すなわち３つの部分デフューザ及び２つの
案内板は、案内板の表面における是認可能な摩擦損失並
びに閉塞作用のもとで、最適化された流動案内が生ぜし
められるという利点を有している。
分デフューザに分割するのに役立ち、これらの部分デフ
ューザ内で翼配列の排流が案内される。生ぜしめられる
流動案内はこの場合、デフューザ全体が同じで、部分デ
フューザが多いほど、それだけ良好になる。これに対
し、案内板が多く配置されているほど、それだけ摩擦損
失が大きくなりかつ閉塞作用が大きくなる。ここで選ば
れている数、すなわち３つの部分デフューザ及び２つの
案内板は、案内板の表面における是認可能な摩擦損失並
びに閉塞作用のもとで、最適化された流動案内が生ぜし
められるという利点を有している。
【００１３】案内板及び部分デフューザは翼配列排流の
案内及び安定化並びに半径方向への転向を生ぜしめる。
案内板はデフューザの全長にわたって延びているので、
この案内は更に補助される。
案内及び安定化並びに半径方向への転向を生ぜしめる。
案内板はデフューザの全長にわたって延びているので、
この案内は更に補助される。
【００１４】部分デフューザの半径方向の延びは更に自
然の形式で接線方向速度の減少に役立つ。部分デフュー
ザはこれによってすべての運転条件に対して接線方向速
度の減少に関して最適である。更に案内板のための構造
的経費は比較的にわずかであり、接線方向速度の減少の
ために転向フィン及び流動フィンのような別の構造的な
手段を必要とすることはない。
然の形式で接線方向速度の減少に役立つ。部分デフュー
ザはこれによってすべての運転条件に対して接線方向速
度の減少に関して最適である。更に案内板のための構造
的経費は比較的にわずかであり、接線方向速度の減少の
ために転向フィン及び流動フィンのような別の構造的な
手段を必要とすることはない。
【００１５】流動案内及び流動安定化は更に、特にデフ
ューザ入口面を３つの部分デフューザに分配することに
よって、生ぜしめられる。入口面の大部分は内側の通路
及び中間の通路に割り当てられ、これによって流動の大
部分が翼配列から排蒸気ケーシングに案内される。入口
面の小部分は外側の通路に割り当てられ、この外側の通
路によって超音波のギャップ流動並びにギャップ流動に
より影響を受けるタービンからの流動が受容され、かつ
子午線方向に転向せしめられ、かつ流動の大部分から遮
へいされて排蒸気ケーシングに導かれる。この遮へいに
よって流動の大部分と高エネルゲティクのギャップ流動
との間の流動干渉が回避される。このような流動干渉は
デフューザ作用に不利な影響を及ぼすことになる。
ューザ入口面を３つの部分デフューザに分配することに
よって、生ぜしめられる。入口面の大部分は内側の通路
及び中間の通路に割り当てられ、これによって流動の大
部分が翼配列から排蒸気ケーシングに案内される。入口
面の小部分は外側の通路に割り当てられ、この外側の通
路によって超音波のギャップ流動並びにギャップ流動に
より影響を受けるタービンからの流動が受容され、かつ
子午線方向に転向せしめられ、かつ流動の大部分から遮
へいされて排蒸気ケーシングに導かれる。この遮へいに
よって流動の大部分と高エネルゲティクのギャップ流動
との間の流動干渉が回避される。このような流動干渉は
デフューザ作用に不利な影響を及ぼすことになる。
【００１６】最後の翼列と案内板の前縁との間の最小の
間隔は更にギャップ流動の最適の遮へいのため及び流動
干渉及び流動線の収束の回避のために寄与する。各部分
デフューザの長さの通路高さに対する２.５以上の比
は、軸方向のあるいは斜めの流動方向から半径方向の流
動方向へのゆっくりとした転向を可能にし、このこと
は、出口面の入口面に対する比が１.６である場合で
も、遅延せしめられた流動の剥離を阻止する。
間隔は更にギャップ流動の最適の遮へいのため及び流動
干渉及び流動線の収束の回避のために寄与する。各部分
デフューザの長さの通路高さに対する２.５以上の比
は、軸方向のあるいは斜めの流動方向から半径方向の流
動方向へのゆっくりとした転向を可能にし、このこと
は、出口面の入口面に対する比が１.６である場合で
も、遅延せしめられた流動の剥離を阻止する。
【００１７】３つの部分デフューザによる翼配列排流の
案内及び安定化、高エネルゲティクのギャップ流動の遮
へい並びに通路の長さの通路高さに対する比に基づくゆ
っくりとした転向は全体として、最後の動翼列の高さに
おける全圧力プロフィールの均一化及び低下を生ぜしめ
る。これによって生ぜしめられる出力増大は低圧蒸気タ
ービンの効率の増大をもたらす。
案内及び安定化、高エネルゲティクのギャップ流動の遮
へい並びに通路の長さの通路高さに対する比に基づくゆ
っくりとした転向は全体として、最後の動翼列の高さに
おける全圧力プロフィールの均一化及び低下を生ぜしめ
る。これによって生ぜしめられる出力増大は低圧蒸気タ
ービンの効率の増大をもたらす。
【００１８】本発明によるデフューザの構成は、最初に
支配的である流動フィールドを調べる逆のデザイン法を
基礎としている。次いで、これからその都度理想的な流
動フィールドが計算され、デフューザの幾何形状がこの
理想的な流動フィールドに基づいて決定される。特にこ
の３通路デフューザは限界負荷条件において構成され
た。限界負荷において、その案内板の始端接線が整向さ
れている本発明による３通路デフューザが最高の圧力回
収を達成する流動フィールドが調べられた。経験的な立
証によって、この設計から得られる幾何形状がタービン
の全運転範囲において背景技術のデフューザの上に置か
れた。この設計は更に次のような利点をもたらす。すな
わち同じコンデンサ（復水器）圧力でより大きなタービ
ン出力が達成され、あるいはより大きなコンデンサ圧力
で同じタービン出力が達成され、かつこれによって蒸気
タービンのためにより小型で、より安価な冷却システム
が必要とされる。
支配的である流動フィールドを調べる逆のデザイン法を
基礎としている。次いで、これからその都度理想的な流
動フィールドが計算され、デフューザの幾何形状がこの
理想的な流動フィールドに基づいて決定される。特にこ
の３通路デフューザは限界負荷条件において構成され
た。限界負荷において、その案内板の始端接線が整向さ
れている本発明による３通路デフューザが最高の圧力回
収を達成する流動フィールドが調べられた。経験的な立
証によって、この設計から得られる幾何形状がタービン
の全運転範囲において背景技術のデフューザの上に置か
れた。この設計は更に次のような利点をもたらす。すな
わち同じコンデンサ（復水器）圧力でより大きなタービ
ン出力が達成され、あるいはより大きなコンデンサ圧力
で同じタービン出力が達成され、かつこれによって蒸気
タービンのためにより小型で、より安価な冷却システム
が必要とされる。
【００１９】本発明の特別な構成において、以下におい
てデフューザの相互作用領域の別の特別な特徴が開示さ
れている。
てデフューザの相互作用領域の別の特別な特徴が開示さ
れている。
【００２０】本発明の第１の特別な構成においては、案
内板の始端接線は、案内板の第１の屈曲点を中心とし
て、少なくとも近似的に案内板の第１の屈曲点を通って
かつ翼通路の直線状に近似化された境界の交点を通って
導かれる基準始端接線に対して傾斜した角度範囲内に位
置している。
内板の始端接線は、案内板の第１の屈曲点を中心とし
て、少なくとも近似的に案内板の第１の屈曲点を通って
かつ翼通路の直線状に近似化された境界の交点を通って
導かれる基準始端接線に対して傾斜した角度範囲内に位
置している。
【００２１】本発明の別の特別な構成では、外側の部分
デフューザにはデフューザの全体の流動入口面の１０〜
１２％が割り当てられている。残りの入口面はその５５
〜６０％が内側の部分デフューザに、かつその３０〜３
５％が中間の部分デフューザに割り当てられている。
デフューザにはデフューザの全体の流動入口面の１０〜
１２％が割り当てられている。残りの入口面はその５５
〜６０％が内側の部分デフューザに、かつその３０〜３
５％が中間の部分デフューザに割り当てられている。
【００２２】別の構成では、案内板の前縁と最後の動翼
の後縁との間隔は動翼列の全高の約４％である。
の後縁との間隔は動翼列の全高の約４％である。
【００２３】別の構成では、案内板の前縁がデフューザ
の流動入口のところで成形されて構成されており、これ
によって部分デフューザ内に入る場合にやわらかい加速
が生ぜしめられる。
の流動入口のところで成形されて構成されており、これ
によって部分デフューザ内に入る場合にやわらかい加速
が生ぜしめられる。
【００２４】別の構成では、デフューザのデフューザ領
域は次のように特徴付けられている。
域は次のように特徴付けられている。
【００２５】案内板はそれぞれウェブ又は支材によって
支持されており、これらのウェブ又は支材は内側のデフ
ューザリング及び外側のデフューザリングから案内板に
延びている。中間の部分デフューザは支材がなく、これ
によって流動障害及び損失が最低限である。
支持されており、これらのウェブ又は支材は内側のデフ
ューザリング及び外側のデフューザリングから案内板に
延びている。中間の部分デフューザは支材がなく、これ
によって流動障害及び損失が最低限である。
【００２６】デフューザの排蒸気領域の別の特別な構成
では、内側の部分デフューザと中間の部分デフューザと
の間の案内板に、半径方向で延長して、排蒸気案内板が
配置されている。この排蒸気案内板は排蒸気ケーシング
内での良好な流動分配を生ぜしめ、これによって流動損
失が最低限にされ、並びにコンデンサが一様に負荷され
る。
では、内側の部分デフューザと中間の部分デフューザと
の間の案内板に、半径方向で延長して、排蒸気案内板が
配置されている。この排蒸気案内板は排蒸気ケーシング
内での良好な流動分配を生ぜしめ、これによって流動損
失が最低限にされ、並びにコンデンサが一様に負荷され
る。
【００２７】
【実施例】図１は３通路デフューザを低圧蒸気タービン
の一部分として示す。これは翼配列排流を排蒸気ケーシ
ング２０内に導く。低圧蒸気タービンについては、ロー
タ軸線２を有するロータ１と最後の動翼列の動翼３とが
示されている。３通路デフューザは内側のデフューザリ
ング４と外側のデフューザリング５とによって制限され
ている。外側のデフューザリング５は翼支持体７と結合
されている。内側のデフューザリング４と外側のデフュ
ーザリング５とは動翼３の後縁の範囲において屈曲角度
θＮ若しくはθＺを有しており、その際、図１ａ及び１
ｂに示すように、角度θＮは内側のデフューザリング４
の第１の部分片４′とハブ６の延長部とによって形成さ
れ、かつ角度θＺは翼支持体７の最後の部分片７′と外
側のデフューザリング５の第１の部分片５′とによって
形成される。これらの屈曲角度は例えば１０〜２０°で
あって、最後の動翼列の出口における可及的に均質な全
圧力プロフィールを達成するのに寄与する。
の一部分として示す。これは翼配列排流を排蒸気ケーシ
ング２０内に導く。低圧蒸気タービンについては、ロー
タ軸線２を有するロータ１と最後の動翼列の動翼３とが
示されている。３通路デフューザは内側のデフューザリ
ング４と外側のデフューザリング５とによって制限され
ている。外側のデフューザリング５は翼支持体７と結合
されている。内側のデフューザリング４と外側のデフュ
ーザリング５とは動翼３の後縁の範囲において屈曲角度
θＮ若しくはθＺを有しており、その際、図１ａ及び１
ｂに示すように、角度θＮは内側のデフューザリング４
の第１の部分片４′とハブ６の延長部とによって形成さ
れ、かつ角度θＺは翼支持体７の最後の部分片７′と外
側のデフューザリング５の第１の部分片５′とによって
形成される。これらの屈曲角度は例えば１０〜２０°で
あって、最後の動翼列の出口における可及的に均質な全
圧力プロフィールを達成するのに寄与する。
【００２８】デフューザはその内部に２つの案内板８及
び９を有しており、これらの案内板はデフューザを３つ
の部分通路に、すなわち内側の部分デフューザ１０と、
中間の部分デフューザ１１と、外側の部分デフューザ１
２とに、分割している。案内板はこの場合支材１３によ
って支持されており、これらの支材は内側のデフューザ
リング４及び外側のデフューザリング５から案内板に延
びている。強度の理由から、流動方向で上流側の支材１
３は下流側の支材よりも太くかつそれぞれ円形の横断面
をもって構成されている。中間の部分デフューザ１１は
特に支材を有していない。
び９を有しており、これらの案内板はデフューザを３つ
の部分通路に、すなわち内側の部分デフューザ１０と、
中間の部分デフューザ１１と、外側の部分デフューザ１
２とに、分割している。案内板はこの場合支材１３によ
って支持されており、これらの支材は内側のデフューザ
リング４及び外側のデフューザリング５から案内板に延
びている。強度の理由から、流動方向で上流側の支材１
３は下流側の支材よりも太くかつそれぞれ円形の横断面
をもって構成されている。中間の部分デフューザ１１は
特に支材を有していない。
【００２９】案内板はデフューザの通路高さにわたっ
て、全圧力プロフィールを考慮して、流体力学的に最適
の面積分配が３つの部分通路に対して達成されるよう
に、分配されている。第１の案内板８は、内側の部分デ
フューザ１０が全デフューザの流動入口面の例えば約６
０％の流動入口面を有しているように、配置されてい
る。第２の案内板９は更に、中間の部分デフューザ１１
が全流動入口面の例えば約３０％の流動入口面を有して
いるように、配置されている。これによって全入口面の
大部分が内側及び外側の両方の通路１０及び１１に割り
当てられている。外側の部分デフューザ１２はこれに対
し全流動入口面の例えば約１０％の流動入口面を有して
いる。
て、全圧力プロフィールを考慮して、流体力学的に最適
の面積分配が３つの部分通路に対して達成されるよう
に、分配されている。第１の案内板８は、内側の部分デ
フューザ１０が全デフューザの流動入口面の例えば約６
０％の流動入口面を有しているように、配置されてい
る。第２の案内板９は更に、中間の部分デフューザ１１
が全流動入口面の例えば約３０％の流動入口面を有して
いるように、配置されている。これによって全入口面の
大部分が内側及び外側の両方の通路１０及び１１に割り
当てられている。外側の部分デフューザ１２はこれに対
し全流動入口面の例えば約１０％の流動入口面を有して
いる。
【００３０】デフューザ出口面は、出口面の、全デフュ
ーザ、要するにその上半部及び下半部、の入口面に対す
る比が約２であるように、構成されている。
ーザ、要するにその上半部及び下半部、の入口面に対す
る比が約２であるように、構成されている。
【００３１】個々の部分デフューザにおいては出口面の
入口面に対する幾何学的な比は次の通りである。
入口面に対する幾何学的な比は次の通りである。
【００３２】内側の部分デフューザ１０について、例え
ばデフューザの上半部の出口面Ｓ１ ２の入口面Ｓ１１に
対する比は約１.３である。
ばデフューザの上半部の出口面Ｓ１ ２の入口面Ｓ１１に
対する比は約１.３である。
【００３３】デフューザの下半部の出口面Ｓ１３の入口
面Ｓ１１に対する比はより大きく、約１.６である。内
側の部分デフューザ１０の出口面Ｓ１３はしたがってデ
フューザの下半部においては上半部におけるよりも更に
外方に位置している。（この出口面は、それが本来はデ
フューザの下半部に位置しているにもかかわらず、この
図並びに図４においてもＳ１３で示されている。）中間
の部分デフューザ１１について、出口面Ｓ２２の入口面
Ｓ２１に対する比は約２.１である。
面Ｓ１１に対する比はより大きく、約１.６である。内
側の部分デフューザ１０の出口面Ｓ１３はしたがってデ
フューザの下半部においては上半部におけるよりも更に
外方に位置している。（この出口面は、それが本来はデ
フューザの下半部に位置しているにもかかわらず、この
図並びに図４においてもＳ１３で示されている。）中間
の部分デフューザ１１について、出口面Ｓ２２の入口面
Ｓ２１に対する比は約２.１である。
【００３４】外側の部分デフューザについて、出口面Ｓ
３２の入口面Ｓ３１に対する比は約３.３である。この
ような面積比は、タービンの効率を著しく増大させるこ
とができることの前提である。
３２の入口面Ｓ３１に対する比は約３.３である。この
ような面積比は、タービンの効率を著しく増大させるこ
とができることの前提である。
【００３５】デフューザは流動のやわらかい案内を顧慮
して、通路高さに比してわずかな曲率で構成されてい
る。３つの部分デフューザはこのために長さの通路高さ
に対する大きな比を有している。この比は内側の部分デ
フューザ１０については、デフューザの下半部において
例えば２.７よりも大きい。中間の部分デフューザ１１
及び外側の部分デフューザ１２については、この比は図
示の例では４.４よりも若しくは１２よりも大きい。内
側のデフューザリング及び外側のデフューザリング並び
に両方の案内板はその横断面において製作技術上の理由
から複数の直線状の部分片を有しており、これらの部分
片は、長さの通路高さに対する大きな比に基づいて互い
になだらかな傾斜角度をなしている。このなだらかな傾
斜角度は翼配列排流の改善された案内を可能にする。こ
れによって特に流動の干渉及び流動の剥離が回避され
る。デフューザ及び部分デフューザの比較的に大きな半
径方向の延びによって、接線方向速度の自然の減少も、
接線方向速度の減少のための付加的な流動フィンあるい
は他の手段なしに、達成される。
して、通路高さに比してわずかな曲率で構成されてい
る。３つの部分デフューザはこのために長さの通路高さ
に対する大きな比を有している。この比は内側の部分デ
フューザ１０については、デフューザの下半部において
例えば２.７よりも大きい。中間の部分デフューザ１１
及び外側の部分デフューザ１２については、この比は図
示の例では４.４よりも若しくは１２よりも大きい。内
側のデフューザリング及び外側のデフューザリング並び
に両方の案内板はその横断面において製作技術上の理由
から複数の直線状の部分片を有しており、これらの部分
片は、長さの通路高さに対する大きな比に基づいて互い
になだらかな傾斜角度をなしている。このなだらかな傾
斜角度は翼配列排流の改善された案内を可能にする。こ
れによって特に流動の干渉及び流動の剥離が回避され
る。デフューザ及び部分デフューザの比較的に大きな半
径方向の延びによって、接線方向速度の自然の減少も、
接線方向速度の減少のための付加的な流動フィンあるい
は他の手段なしに、達成される。
【００３６】３つの部分デフューザはその半径方向の延
びに基づいてなだらかな転向を有している。各部分デフ
ューザの全転向は、個々の部分デフューザ１０，１１若
しくは１２の中心線１５における角度θ１，θ２及びθ
３によって示されている。これらの角度は例えば約７０
°，３６°若しくは４７°である。
びに基づいてなだらかな転向を有している。各部分デフ
ューザの全転向は、個々の部分デフューザ１０，１１若
しくは１２の中心線１５における角度θ１，θ２及びθ
３によって示されている。これらの角度は例えば約７０
°，３６°若しくは４７°である。
【００３７】案内板８及び９は近似的に、それらの始端
接線の延長線が交点Ａを形成するように、構成されてい
る。この場合翼通路の直線状に近似化されたハブ側及び
ケーシング側の境界はこの交点Ａを通って延びる。案内
板８及び９の始端接線は図示の実施例ではロータ軸線２
に関して角度ε１若しくはε２で整向されている。本発
明の変化形では、タービンの最終段にわたっての翼通路
の直線状に近似化されたハブ側及びケーシング側の境界
の間の交点Ａ及び案内板８及び９の始端接線は少なくと
も近似的に共通の交点を形成する。この変化形では案内
板８の始端接線は直線状に近似化されたハブ側の境界と
ε１+８°の角度を形成する。案内板９の始端接線はε
２±４°の範囲内の角度を形成する。翼配列通路の境界
に関する案内板のこの幾何学的な設計は、例えば完全に
円すい状に直線状のケーシング輪郭、部分片が最後の動
翼列にわたって円筒状又はほとんど円筒状に延びている
ケーシング輪郭のような別のケーシング輪郭及び翼タイ
プに対しても、当てはまる。更にこの幾何形状は、単に
トップシールを有する動翼においてだけではなしに、カ
バーバンドを有する動翼においても、適用可能である。
この場合において、翼通路のケーシング側の境界は最後
の動翼の後縁とカバーバンドとの交点を通って延びる。
接線の延長線が交点Ａを形成するように、構成されてい
る。この場合翼通路の直線状に近似化されたハブ側及び
ケーシング側の境界はこの交点Ａを通って延びる。案内
板８及び９の始端接線は図示の実施例ではロータ軸線２
に関して角度ε１若しくはε２で整向されている。本発
明の変化形では、タービンの最終段にわたっての翼通路
の直線状に近似化されたハブ側及びケーシング側の境界
の間の交点Ａ及び案内板８及び９の始端接線は少なくと
も近似的に共通の交点を形成する。この変化形では案内
板８の始端接線は直線状に近似化されたハブ側の境界と
ε１+８°の角度を形成する。案内板９の始端接線はε
２±４°の範囲内の角度を形成する。翼配列通路の境界
に関する案内板のこの幾何学的な設計は、例えば完全に
円すい状に直線状のケーシング輪郭、部分片が最後の動
翼列にわたって円筒状又はほとんど円筒状に延びている
ケーシング輪郭のような別のケーシング輪郭及び翼タイ
プに対しても、当てはまる。更にこの幾何形状は、単に
トップシールを有する動翼においてだけではなしに、カ
バーバンドを有する動翼においても、適用可能である。
この場合において、翼通路のケーシング側の境界は最後
の動翼の後縁とカバーバンドとの交点を通って延びる。
【００３８】本発明の実際の構成では、案内板８，９の
始端接線は、案内板８若しくは９の第１の交点Ｂ及びＣ
を中心として、交点Ｂ若しくはＣと交点Ａとを通る基準
接線に対して傾斜した角度範囲内に位置している。
始端接線は、案内板８若しくは９の第１の交点Ｂ及びＣ
を中心として、交点Ｂ若しくはＣと交点Ａとを通る基準
接線に対して傾斜した角度範囲内に位置している。
【００３９】デフューザリング４及び５と案内板８及び
９とは図示の例では複数の直線状の部分片から成ってお
り、これらの部分片は互いに小さな傾斜角度をなして接
合されている。これらの部分片の代わりに、連続的に湾
曲せしめられた案内板及びデフューザリングも実現可能
である。
９とは図示の例では複数の直線状の部分片から成ってお
り、これらの部分片は互いに小さな傾斜角度をなして接
合されている。これらの部分片の代わりに、連続的に湾
曲せしめられた案内板及びデフューザリングも実現可能
である。
【００４０】部分デフューザ１０及び１１は、翼配列か
らの流動の主部分がこれら両方の部分デフューザを通っ
て排蒸気ケーシング２０内に排出されるように、配置さ
れている。この場合流動の主部分の安定した案内は中間
の部分デフューザの範囲内でそこで支配的であるマッハ
数に基づいて閉塞作用に対して最も敏感である。支材の
ない中間の部分デフューザ１１はこれによって主流動の
その部分を別の障害なしに案内する。最後の動翼列から
の高エネルゲティックな、超音速のギャップ流動はこれ
に対し外側の部分デフューザ一１２内に達し、その際こ
の部分デフューザの通路高さは支配的なギャップ流動と
の関係で定められている。ギャップ流動は外側の部分デ
フューザ１２によって、流動の主部分とは別個に、排蒸
気ケーシング２０内に導かれる。
らの流動の主部分がこれら両方の部分デフューザを通っ
て排蒸気ケーシング２０内に排出されるように、配置さ
れている。この場合流動の主部分の安定した案内は中間
の部分デフューザの範囲内でそこで支配的であるマッハ
数に基づいて閉塞作用に対して最も敏感である。支材の
ない中間の部分デフューザ１１はこれによって主流動の
その部分を別の障害なしに案内する。最後の動翼列から
の高エネルゲティックな、超音速のギャップ流動はこれ
に対し外側の部分デフューザ一１２内に達し、その際こ
の部分デフューザの通路高さは支配的なギャップ流動と
の関係で定められている。ギャップ流動は外側の部分デ
フューザ１２によって、流動の主部分とは別個に、排蒸
気ケーシング２０内に導かれる。
【００４１】長さの通路高さに対する大きな比は、デフ
ューザ流動の安定化及び最後の動翼列の高さにおける全
圧力プロフィールの均質化並びに低下を生ぜしめる。こ
れによってデフューザの圧力回収が高められ、全低圧蒸
気タービンの効率増大が達成される。
ューザ流動の安定化及び最後の動翼列の高さにおける全
圧力プロフィールの均質化並びに低下を生ぜしめる。こ
れによってデフューザの圧力回収が高められ、全低圧蒸
気タービンの効率増大が達成される。
【００４２】案内板８及び９はデフューザへの入口にお
いて動翼列の近くにまで延びている。案内板は有利に
は、動翼列の軸方向の熱的な動き並びに種々の運転条件
のために必要な安全間隔が許容する程度に近くに、接触
が生じることがないように、配置されている。例えば案
内板８及び９の前縁と最後の動翼３の後縁との間隔ａは
最後の動翼列３の全高ｈｗの４％である。更に案内板８
及び９の前縁は成形されて構成されており、これにより
部分デフューザ内へ可及的にわずかな超過速度でなだら
かに流入することが可能にされている。前縁は例えば、
図２に示すように、例えば規格ＮＡＣＡによって、なだ
らかに先細にされて成形されており、その際成形長さｅ
は厚さδの３倍である。更に案内板は可及的に薄く構成
されており、したがってマッハ数は可及的にわずかに増
大する。このためにその厚さは中間の部分デフューザ１
１の通路高さの例えば約５％である。
いて動翼列の近くにまで延びている。案内板は有利に
は、動翼列の軸方向の熱的な動き並びに種々の運転条件
のために必要な安全間隔が許容する程度に近くに、接触
が生じることがないように、配置されている。例えば案
内板８及び９の前縁と最後の動翼３の後縁との間隔ａは
最後の動翼列３の全高ｈｗの４％である。更に案内板８
及び９の前縁は成形されて構成されており、これにより
部分デフューザ内へ可及的にわずかな超過速度でなだら
かに流入することが可能にされている。前縁は例えば、
図２に示すように、例えば規格ＮＡＣＡによって、なだ
らかに先細にされて成形されており、その際成形長さｅ
は厚さδの３倍である。更に案内板は可及的に薄く構成
されており、したがってマッハ数は可及的にわずかに増
大する。このためにその厚さは中間の部分デフューザ１
１の通路高さの例えば約５％である。
【００４３】案内板８及び９の前縁の動翼列３からの可
及的にわずかな間隔及び前縁のなだらかな成形は圧力回
収に著しく寄与する。案内板が更に離れて配置されてい
る場合には、音場及び流動の干渉が生じ、この範囲内で
の圧力回収が不可能になる。
及的にわずかな間隔及び前縁のなだらかな成形は圧力回
収に著しく寄与する。案内板が更に離れて配置されてい
る場合には、音場及び流動の干渉が生じ、この範囲内で
の圧力回収が不可能になる。
【００４４】内側の部分デフューザと中間の部分デフュ
ーザとの間の案内板８には、図示の構成では、半径方向
に延長して、排蒸気案内板８′が配置されている。この
排蒸気案内板８′は排蒸気ケーシング２０内での流動の
改善及びコンデンサ内での流動の均一化を生ぜしめる。
排蒸気案内板８′は約５０°のなだらかな全転向角度θ
Ｌを有している。この転向はこの実施例では２つの部分
片によって実現されており、これらの部分片の全体の長
さの、出口平面における通路高さに対する比は約０.７
である。
ーザとの間の案内板８には、図示の構成では、半径方向
に延長して、排蒸気案内板８′が配置されている。この
排蒸気案内板８′は排蒸気ケーシング２０内での流動の
改善及びコンデンサ内での流動の均一化を生ぜしめる。
排蒸気案内板８′は約５０°のなだらかな全転向角度θ
Ｌを有している。この転向はこの実施例では２つの部分
片によって実現されており、これらの部分片の全体の長
さの、出口平面における通路高さに対する比は約０.７
である。
【００４５】図３は、分割平面２３によって互いに分割
されている上半部２１と下半部２２とを有する排蒸気ケ
ーシング２０の横断面図を示す。デフューザの上半部の
出口面を通って排蒸気ケーシング２０の上半部２１内に
達したタービン蒸気は、次いで分割平面２３を通って下
半部２２内に流れ、かつそこから排蒸気ケーシングの出
口面２４を通って、そこに接続されているコンデンサ内
に流れる。
されている上半部２１と下半部２２とを有する排蒸気ケ
ーシング２０の横断面図を示す。デフューザの上半部の
出口面を通って排蒸気ケーシング２０の上半部２１内に
達したタービン蒸気は、次いで分割平面２３を通って下
半部２２内に流れ、かつそこから排蒸気ケーシングの出
口面２４を通って、そこに接続されているコンデンサ内
に流れる。
【００４６】排蒸気ケーシングは、デフューザと調和し
て、排蒸気ケーシング２０の出口面２４がデフューザ全
体の出口面よりもほぼ１５％大きいように、構成されて
いる。このことは、排流内に万一閉塞作用が生じた場合
の分割平面における予備面積を保証する。
て、排蒸気ケーシング２０の出口面２４がデフューザ全
体の出口面よりもほぼ１５％大きいように、構成されて
いる。このことは、排流内に万一閉塞作用が生じた場合
の分割平面における予備面積を保証する。
【００４７】図４によれば、デフューザの上半部におけ
る部分デフューザ１１及び１２の出口面の和が分割平面
２３における面積２５にほぼ等しく、面積２５は排蒸気
ケーシングと案内板８の排蒸気案内板８′との間に形成
され、図では実線でハッチングして示されている。この
ことは、部分デフューザ１１若しくは１２の、デフュー
ザの１回転にわたる出口面Ｓ２２及びＳ３２の和の半分
が、図においてハッチングして示した分割平面面積２５
に等しいことを意味する。更に内側の部分デフューザ１
０の、デフューザの１回転にわたる出口面Ｓ１２の半分
は破線でハッチングして示した面積２６に等しい。これ
らの面積の適合により、部分デフューザ１１及び１２の
デフューザ排流はデフューザから排蒸気ケーシング内に
出る際に可及的に同じ大きさの貫流面積を有し、隘路を
有していない。このこと自体は圧力回収にポジティブに
作用する。
る部分デフューザ１１及び１２の出口面の和が分割平面
２３における面積２５にほぼ等しく、面積２５は排蒸気
ケーシングと案内板８の排蒸気案内板８′との間に形成
され、図では実線でハッチングして示されている。この
ことは、部分デフューザ１１若しくは１２の、デフュー
ザの１回転にわたる出口面Ｓ２２及びＳ３２の和の半分
が、図においてハッチングして示した分割平面面積２５
に等しいことを意味する。更に内側の部分デフューザ１
０の、デフューザの１回転にわたる出口面Ｓ１２の半分
は破線でハッチングして示した面積２６に等しい。これ
らの面積の適合により、部分デフューザ１１及び１２の
デフューザ排流はデフューザから排蒸気ケーシング内に
出る際に可及的に同じ大きさの貫流面積を有し、隘路を
有していない。このこと自体は圧力回収にポジティブに
作用する。
【００４８】図５には、図１の構成に比して最適化され
ている、本発明による排蒸気ケーシングを有する３通路
デフューザの変化形が示されている。排蒸気ケーシング
を有する最適化されたデフューザは特に内側の部分デフ
ューザを顧慮して、内側の部分デフューザ１０の出口面
Ｓ１２′が図１の構成に比して更に外方に規定されてい
るように、構成されている。出口面Ｓ１２′が、破線で
示すように、更に外方に位置していると、各部分デフュ
ーザの出口面の入口面に対する比が増大し、かつタービ
ンの効率が相応して増大せしめられる。このために出口
面Ｓ１２′は、その面積の入口面Ｓ１１に対する比が約
１.８に増大するように、規定されており、このことは
図１の変化形における約１.３の比に比して著しい増大
である。ところで更に、デフューザから排蒸気ケーシン
グ内への可及的に大きな貫流面積を保証するために、排
蒸気ケーシングの上半部の壁２１′又はフードは図１の
排蒸気ケーシングの壁２１に比して半径方向で更に外方
に配置されている。同時に排蒸気ケーシングの衝突壁２
７′も軸方向で更に外方に配置されている。相応して転
向角度θ１は図１の転向角度に比して約６０°に減少せ
しめられている。
ている、本発明による排蒸気ケーシングを有する３通路
デフューザの変化形が示されている。排蒸気ケーシング
を有する最適化されたデフューザは特に内側の部分デフ
ューザを顧慮して、内側の部分デフューザ１０の出口面
Ｓ１２′が図１の構成に比して更に外方に規定されてい
るように、構成されている。出口面Ｓ１２′が、破線で
示すように、更に外方に位置していると、各部分デフュ
ーザの出口面の入口面に対する比が増大し、かつタービ
ンの効率が相応して増大せしめられる。このために出口
面Ｓ１２′は、その面積の入口面Ｓ１１に対する比が約
１.８に増大するように、規定されており、このことは
図１の変化形における約１.３の比に比して著しい増大
である。ところで更に、デフューザから排蒸気ケーシン
グ内への可及的に大きな貫流面積を保証するために、排
蒸気ケーシングの上半部の壁２１′又はフードは図１の
排蒸気ケーシングの壁２１に比して半径方向で更に外方
に配置されている。同時に排蒸気ケーシングの衝突壁２
７′も軸方向で更に外方に配置されている。相応して転
向角度θ１は図１の転向角度に比して約６０°に減少せ
しめられている。
【００４９】図６はこの変化形を、デフューザの上半部
と下半部との間の分割平面２３において示す。この図は
また、排蒸気ケーシングの寸法の調和及び部分デフュー
ザの出口面の大きさの相互の調和がどのように行われて
いるかを示している。デフューザは次のように、すなわ
ち内側の部分デフューザ１０の、デフューザの１回転に
わたる出口面Ｓ１２′の半分が、デフューザの上半部と
下半部との間の分割平面２３における破線のハッチング
で示した面積２８とほぼ等しいように、構成されてい
る。面積２８は、軸方向で更に外方に配置されている衝
突壁２７′と、半径方向で更に外方に配置されているフ
ード２１′と、タービンに向いた壁３１と、排蒸気案内
板８′とによって形成される。面積２８は最後に、排蒸
気案内板８′と、壁３１との間の仮定の軸方向に延びる
線３０によって閉じられる。
と下半部との間の分割平面２３において示す。この図は
また、排蒸気ケーシングの寸法の調和及び部分デフュー
ザの出口面の大きさの相互の調和がどのように行われて
いるかを示している。デフューザは次のように、すなわ
ち内側の部分デフューザ１０の、デフューザの１回転に
わたる出口面Ｓ１２′の半分が、デフューザの上半部と
下半部との間の分割平面２３における破線のハッチング
で示した面積２８とほぼ等しいように、構成されてい
る。面積２８は、軸方向で更に外方に配置されている衝
突壁２７′と、半径方向で更に外方に配置されているフ
ード２１′と、タービンに向いた壁３１と、排蒸気案内
板８′とによって形成される。面積２８は最後に、排蒸
気案内板８′と、壁３１との間の仮定の軸方向に延びる
線３０によって閉じられる。
【００５０】更に、外方及び中間の両方の部分デフュー
ザの出口面Ｓ２２及びＳ３２の和は分割平面における実
線のハッチングで示した面積２９とほぼ等しい。この面
積２９は排蒸気案内板８′と、線３０と、壁３１とによ
って形成される。
ザの出口面Ｓ２２及びＳ３２の和は分割平面における実
線のハッチングで示した面積２９とほぼ等しい。この面
積２９は排蒸気案内板８′と、線３０と、壁３１とによ
って形成される。
【００５１】更にデフューザの下半部における出口面Ｓ
１３′は、この場合、デフューザの上半部のための出口
面Ｓ１２′と同じ箇所になる。
１３′は、この場合、デフューザの上半部のための出口
面Ｓ１２′と同じ箇所になる。
【図１】排蒸気ケーシングを有する本発明によるデフュ
ーザの鉛直断面図を示す。
ーザの鉛直断面図を示す。
【図１ａ】デフューザのシリンダ側の相互作用領域の細
部を示す。
部を示す。
【図１ｂ】デフューザのハブ側の相互作用領域の細部を
示す。
示す。
【図２】デフューザ入口における案内板の成形された前
縁の細部を示す。
縁の細部を示す。
【図３】デフューザの排蒸気ケーシングの横断面を示
す。
す。
【図４】デフューザの上半部と下半部との間の分割平面
を見た図を示す。
を見た図を示す。
【図５】排蒸気ケーシングを有する本発明によるデフュ
ーザの別の変化形の鉛直断面図を示す。
ーザの別の変化形の鉛直断面図を示す。
【図６】図５の別の変化形の上半部と下半部との間の分
割平面を見た図を示す。
割平面を見た図を示す。
【符号の説明】 １ ロータ、 ２ ロータ軸線、 ３ 動翼、 ４ 内
側のデフューザリング、４′ 内側のデフューザリング
の第１の部分片、 ５ 外側のデフューザリング、
５′ 外側のデフューザリングの第１の部分片、 ６
ハブ、 ７ 翼支持体、 ７′ 翼支持体の最後の部分
片、 ８ 第１の案内板、 ８′ 排蒸気案内板、 ９
第２の案内板、 １０ 内側の部分デフューザ、 １
１ 中間の部分デフューザ、 １２ 外側の部分デフュ
ーザ、 １３ 支材又はウェブ、１５ 部分デフューザ
の幾何学的な中心線、 ２０ 排蒸気ケーシング、 ２
１排蒸気ケーシングの上半部、 ２１′ 壁、 ２２
排蒸気ケーシングの下半部、 ２３ 分割平面、 ２４
排蒸気ケーシングからの出口面、 ２５ 部分デフュ
ーザ１１及び１２のための分割平面の貫流面積、 ２６
部分デフューザ１０のための分割平面の貫流面積、
２７ 衝突壁、 ２７′ 衝突壁、 ２８別の変化形の
部分デフューザ１０のための分割平面の貫流面積、 ２
９ 別の変化形の部分デフューザ１１及び１２のための
分割平面の貫流面積、 ３０ 補助分割線、 ３１ 排
蒸気ケーシングのタービンに向いた壁、 ａ 間隔、
Ａ交点、 Ｂ 交点、 Ｃ 交点、 ｅ 案内板前縁の
成形長さ、 ｈｗ 最後の動翼列の長さ、 Ｓ１１ 内
側の部分デフューザ１０内への入口面、 Ｓ１２デフュ
ーザの上半部における内側の部分デフューザ１０からの
出口面、 Ｓ１ ２′ 別の変化形のデフューザの上半部
における内側の部分デフューザ１０からの出口面、 Ｓ
１３ デフューザの下半部における内側の部分デフュー
ザ１０からの出口面、 Ｓ１３′ 別の変化形のデフュ
ーザの下半部における内側の部分デフューザ１０からの
出口面、 Ｓ２１ 中間の部分デフューザ１１内への入
口面、 Ｓ２２ 中間の部分デフューザ１１からの出口
面、 Ｓ３１ 外側の部分デフューザ１２内への入口
面、 Ｓ３２ 外側の部分デフューザ１２からの出口
面、 δ 案内板の厚さ、 ε１ 案内板の始端接線の
ロータ軸線に対する角度、 ε２ 案内板の始端接線の
ロータ軸線に対する角度、 θ１ 部分デフューザの転
向角度、 θ２ 部分デフューザの転向角度、 θ３
部分デフューザの転向角度、 θＬ 排蒸気案内板の転
向角度、 θＮ 内側のデフューザリングの屈曲角度、
θＺ 外側のデフューザリングの屈曲角度
側のデフューザリング、４′ 内側のデフューザリング
の第１の部分片、 ５ 外側のデフューザリング、
５′ 外側のデフューザリングの第１の部分片、 ６
ハブ、 ７ 翼支持体、 ７′ 翼支持体の最後の部分
片、 ８ 第１の案内板、 ８′ 排蒸気案内板、 ９
第２の案内板、 １０ 内側の部分デフューザ、 １
１ 中間の部分デフューザ、 １２ 外側の部分デフュ
ーザ、 １３ 支材又はウェブ、１５ 部分デフューザ
の幾何学的な中心線、 ２０ 排蒸気ケーシング、 ２
１排蒸気ケーシングの上半部、 ２１′ 壁、 ２２
排蒸気ケーシングの下半部、 ２３ 分割平面、 ２４
排蒸気ケーシングからの出口面、 ２５ 部分デフュ
ーザ１１及び１２のための分割平面の貫流面積、 ２６
部分デフューザ１０のための分割平面の貫流面積、
２７ 衝突壁、 ２７′ 衝突壁、 ２８別の変化形の
部分デフューザ１０のための分割平面の貫流面積、 ２
９ 別の変化形の部分デフューザ１１及び１２のための
分割平面の貫流面積、 ３０ 補助分割線、 ３１ 排
蒸気ケーシングのタービンに向いた壁、 ａ 間隔、
Ａ交点、 Ｂ 交点、 Ｃ 交点、 ｅ 案内板前縁の
成形長さ、 ｈｗ 最後の動翼列の長さ、 Ｓ１１ 内
側の部分デフューザ１０内への入口面、 Ｓ１２デフュ
ーザの上半部における内側の部分デフューザ１０からの
出口面、 Ｓ１ ２′ 別の変化形のデフューザの上半部
における内側の部分デフューザ１０からの出口面、 Ｓ
１３ デフューザの下半部における内側の部分デフュー
ザ１０からの出口面、 Ｓ１３′ 別の変化形のデフュ
ーザの下半部における内側の部分デフューザ１０からの
出口面、 Ｓ２１ 中間の部分デフューザ１１内への入
口面、 Ｓ２２ 中間の部分デフューザ１１からの出口
面、 Ｓ３１ 外側の部分デフューザ１２内への入口
面、 Ｓ３２ 外側の部分デフューザ１２からの出口
面、 δ 案内板の厚さ、 ε１ 案内板の始端接線の
ロータ軸線に対する角度、 ε２ 案内板の始端接線の
ロータ軸線に対する角度、 θ１ 部分デフューザの転
向角度、 θ２ 部分デフューザの転向角度、 θ３
部分デフューザの転向角度、 θＬ 排蒸気案内板の転
向角度、 θＮ 内側のデフューザリングの屈曲角度、
θＺ 外側のデフューザリングの屈曲角度
Claims (16)
- 【請求項１】 低圧蒸気タービンのための排蒸気ケーシ
ングを備えたアキシャル/ラジアル型の３通路デフュー
ザであって、翼配列蒸気を排蒸気ケーシング（２０）内
に導き、内側のデフューザリング（４）と、外側のデフ
ューザリング（５）と、２つの案内板（８，９）とを有
し、これら２つの案内板はデフューザを３つの部分デフ
ューザ、すなわち内側の部分デフューザ（１０）と、中
間の部分デフューザ（１１）と、外側の部分デフューザ
（１２）とに分割しており、その際内側のデフューザリ
ング（４）は低圧蒸気タービンのハブに対して屈曲角度
（θＮ）で配置され、かつ外側のデフューザリング
（５）は低圧蒸気タービンの翼支持体（７）の最後の部
分片（７′）に対して屈曲角度（θＺ）で配置されてい
る形式のものにおいて、 ２つの案内板（８，９）はデフューザの全長にわたって
延びており、かつ２つの案内板（８，９）は、入口面に
おける３つの部分デフューザ（１０，１１，１２）に対
する面積分配が不均一であるように、内側のデフューザ
リング（４）と外側のデフューザリング（５）との間で
分配されており、 その際デフューザ全体の流動入口面の大部分は内側の部
分デフューザ（１０）及び中間の部分デフューザ（１
１）に割り当てられ、デフューザ全体の流動入口面の小
部分が外側の部分デフューザ（１２）に割り当てられて
おり、 かつ案内板（８，９）の始端接線が、最終段の翼通路
の、直線状に近似化されたハブ側の境界及びケーシング
側の境界と共に、少なくとも近似的に、１つの共通の交
点（Ａ）を形成しており、 かつ案内板（８，９）が最後の動翼列（３）の後縁の可
及的に近くに配置されていて、その際最後の動翼列
（３）と案内板（８，９）の前縁との間隔が、すべての
運転条件に対して許容される最小間隔によって定められ
ている、 ことを特徴とする、低圧蒸気タービンのための排蒸気ケ
ーシングを備えたアキシャル/ラジアル型の３通路デフ
ューザ。 - 【請求項２】 中間の部分デフューザ（１１）の出口面
（Ｓ２２）の入口面（Ｓ２１）に対する比が少なくとも
２であり、外側の部分デフューザ（１２）の出口面（Ｓ
３２）の入口面（Ｓ３１）に対する比が少なくとも３で
あり、かつ内側の部分デフューザ（１０）の出口面（Ｓ
１２）の入口面（Ｓ１１）に対する比が、少なくともデ
フューザの下半部において、１.５〜１.８の範囲内であ
る、ことを特徴とする、請求項１記載のアキシャル/ラ
ジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項３】 各部分デフューザ（１０，１１，１２）
について、少なくともデフューザの下半部において、そ
の長さの、入口平面におけるその通路高さに対する比
が、少なくとも２.５である、ことを特徴とする、請求
項２記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフュー
ザ。 - 【請求項４】 ３通路デフューザの全出口面の全入口面
に対する比が約２である、ことを特徴とする、請求項３
記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項５】 内側の部分デフューザ（１０）の入口面
（Ｓ１１）がデフューザの全入口面の５５〜６０％、中
間の部分デフューザ（１１）の入口面（Ｓ２ １）がデフ
ューザの全入口面の３０〜３５％及び外側の部分デフュ
ーザ（１２）の入口面（Ｓ３１）がデフューザの全入口
面の１０〜１２％である、ことを特徴とする、請求項４
記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項６】 案内板（８，９）の始端接線がそれぞ
れ、案内板（８，９）の第１の屈曲点（Ｂ，Ｃ）を中心
として、案内板（８，９）の第１の屈曲点（Ｂ，Ｃ）と
最終段の翼通路の直線状に近似化されたハブ側及びケー
シング側の境界の交点（Ａ）とを通る基準始端接線から
８°の角度範囲内に位置している、ことを特徴とする、
請求項５記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフュ
ーザ。 - 【請求項７】 案内板（８，９）の前縁と最後の動翼の
後縁との間隔（ａ）が動翼列の全高（ｈｗ）の約４％で
ある、ことを特徴とする、請求項６記載のアキシャル/
ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項８】 案内板（８，９）の前縁が成形されて構
成されている、ことを特徴とする、請求項７記載のアキ
シャル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項９】 案内板（８，９）が支材（１３）によっ
て支持されており、これらの支材は内側のデフューザリ
ング（４）及び外側のデフューザリング（５）から案内
板（８，９）に延びており、かつ下流側で増大する直径
を有しており、かつ中間の部分デフューザ（１１）は支
材がない、ことを特徴とする、請求項８記載のアキシャ
ル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項１０】 内側の部分デフューザ（１０）と中間
の部分デフューザ（１１）との間に配置されている案内
板（８）に、半径方向で延長して、排蒸気案内板
（８′）が配置されている、ことを特徴とする、請求項
９記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項１１】 案内板（８，９）が、中間の部分デフ
ューザ（１１）の通路高さの約５％である厚さ（δ）を
有している、ことを特徴とする、請求項１０記載のアキ
シャル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項１２】 排蒸気ケーシング（２０）の、排蒸気
ケーシング（２０）の上半部（２１）と下半部（２２）
との間の分割平面（２３）における出口面の大きさが、
部分デフューザ（１０，１１，１２）の出口面
（Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ １３）の大きさに調和せしめられ
ている、ことを特徴とする、請求項１から１１までのい
ずれか１項記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフ
ューザ。 - 【請求項１３】 中間の部分デフューザ（１１）の出口
面（Ｓ２２）及び外側の部分デフューザ（１２）の出口
面（Ｓ３２）の和が、デフューザの上半部と下半部との
間の分割平面（２３）における、排蒸気ケーシング（２
０）のフード（２１）と、内側の部分デフューザ（１
０）及び中間の部分デフューザ（１１）の間の排蒸気案
内板（８′）との間に形成される面積（２５）とほぼ同
じである、ことを特徴とする、請求項１２記載のアキシ
ャル/ラジアル型の３通路デフューザ。 - 【請求項１４】 デフューザの上半部における内側の部
分デフューザ（１０）の出口面（Ｓ１２）が、内側の部
分デフューザ（１０）の入口面（Ｓ１１）に対して約
１.３の比であり、内側の部分デフューザ（１０）の、
３通路デフューザの１回転にわたる出口面（１２）が、
排蒸気ケーシング（２０）の上半部（２１）と下半部
（２２）との間の分割平面（２３）における面積（２
６）、それも排蒸気ケーシング（２０）の衝突壁（２
７）、フード（２１）及び内側の部分デフューザ（１
０）と中間の部分デフューザ（１２）との間の案内板
（８）及び排蒸気案内板（８′）により形成される面積
（２６）、の半分に等しい、ことを特徴とする、請求項
１３記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフュー
ザ。 - 【請求項１５】 デフューザの上半部における内側の部
分デフューザ（１０）の出口面（Ｓ１２′）が内側の部
分デフューザ（１０）の入口面（Ｓ１１）に対して約
１.８の比であり、かつデフューザの上半部における内
側の部分デフューザ（１０）の、３通路デフューザの１
回転にわたる出口面（Ｓ１２′）が、排蒸気ケーシング
（２０）の上半部（２１）と下半部（２２）との間の分
割平面（２３）における面積（２８）、それも排蒸気ケ
ーシング（２０）の衝突壁（２７′）、フード（２
１′）により、排蒸気案内板（８′）並びに排蒸気案内
板（８′）からタービンに向いた排蒸気ケーシング（２
０）の壁（３１）に通じている軸方向の線（３０）によ
り形成される面積（２８）、の半分にほぼ等しく、 かつ１回転にわたっての中間の部分デフューザ（１１）
の出口面（Ｓ２２）及び外側の部分デフューザ（１２）
の出口面（Ｓ３２）の和が、排蒸気ケーシング（２０）
の下半部と上半部との間の分割平面（２３）における面
積（２９）、それも排蒸気案内板（８′）によって、排
蒸気ケーシング（２０）の、タービンに向いた壁（３
１）によって、かつ排蒸気案内板（８′）からタービン
に向いた壁（３１）への軸方向の線（３０）よって形成
される面積（２９）、の半分にほぼ等しい、ことを特徴
とする、請求項１２記載のアキシャル/ラジアル型の３
通路デフューザ。 - 【請求項１６】 ３通路デフューザの全出口面が排蒸気
ケーシング（２０）の出口面（２４）よりもほぼ１５％
小さい、ことを特徴とする、請求項１から１５までのい
ずれか１項記載のアキシャル/ラジアル型の３通路デフ
ューザ。
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| DE10037684A DE10037684A1 (de) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | Niederdruckdampfturbine mit Mehrkanal-Diffusor |
| DE10037684.3 | 2000-07-31 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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