JP2005127276A

JP2005127276A - タービン用動翼及びタービン

Info

Publication number: JP2005127276A
Application number: JP2003365944A
Authority: JP
Inventors: Yoji Amahi; 洋二天日; Hideo Yoda; 秀夫依田; Kenichi Murata; 健一村田; Kenichiro Nomura; 健一郎野村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】本発明は、作動流体の流れを変えて漏洩量を低減することができるタービン用動翼及びそれを用いたタービンを提供することにある。
【解決手段】本発明は、動翼１を、回転軸と同心の回転部材周囲に沿って等間隔に複数配設し、各動翼１の外径側先端に周方向に延在する凸部４を表面に有する翼カバー３を設けると共に、運転時における隣接する前記翼カバー１の凸部４の端部が、軸方向にずれるように設けたのである。
上記構成によれば、運転時において凸部４の端部４Ｂが軸方向にずれているので、ずれた凸部４の端部４ｂによって渦７を発生させ、この渦７によって作動流体が漏洩するのを妨げるので、漏洩量を低減できるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は蒸気タービンやガスタービンに用いられるタービン用動翼及びタービンに係り、特に、蒸気や燃焼ガス等の作動流体の漏洩機構を施したタービン用動翼及びそれを用いたタービンに関する。

従来において、作動流体の漏洩機構を施したタービン用動翼及びタービンは、例えば特許文献１に開示されているように、既に提案されている。即ち、動翼の先端部に設けた翼カバーの表面に周方向に延在する凸部を設けると共に、この凸部の外周に形成されたダイヤフラム外輪の内周面に前記凸部に接近するフィンを設け、これら凸部とフィン間の隙間を小さくして作動流体の漏洩を防止している。

特開２００１−５５９０２号公報

従来の技術によれば、ある程度の作動流体の漏洩は防止できるが、構造的に翼カバー表面の凸部とダイヤフラム外輪のフィンとの隙間を縮小させるには限度があり、依然として作動流体の漏洩は存在する。そのために、作動流体の有効活用がタービン効率を向上させるための大きな課題となっている。

本発明の目的は、作動流体の流れを変えて漏洩量を低減することができるタービン用動翼及びタービンを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、動翼を、回転軸と同心の回転部材周囲に沿って等間隔に複数配設し、各動翼の外径側先端に周方向に延在する凸部を表面に有する翼カバーを設けると共に、運転時において隣接する前記翼カバーの凸部の端部が、軸方向にずれるように設けたのである。

上記構成によれば、運転時において凸部の端部が軸方向にずれているので、ずれた凸部の端部によって渦を発生させ、この渦によって作動流体が漏洩するのを妨げるので、漏洩量を低減できるのである。

このように本発明によれば、渦によって作動流体の流れを妨げて漏洩量を低減することができるタービン用動翼及びそれを用いたタービンを得ることができる。

以下本発明による第１の実施の形態を、図１〜図３に示す蒸気タービンに基づいて説明する。

蒸気タービンの動翼周辺の構成は、回転軸（図示せず）と同心の回転部材の周囲に沿って等間隔に複数配設された動翼１（１Ａ，１Ｂ）と、これら動翼１（１Ａ，１Ｂ）の外周の固定部材に支持されたダイヤフラム外輪２とで構成されている。

前記動翼１（１Ａ，１Ｂ）は、その外径側先端部に夫々翼カバー３（３Ａ，３Ｂ）を備えており、これら翼カバー３（３Ａ，３Ｂ）は隣接動翼間で互いに接触させるようにして全体を環状となるようにしている。さらに、各翼カバー３（３Ａ，３Ｂ）の外径側の表面には、前記ダイヤフラム外輪２側に突出し翼カバー３の周方向に全域に亘って延在する２つの凸部４を形成している。そして、隣接する動翼１Ａ，１Ｂに対向する前記凸部４の端部４Ａ，４Ｂは、運転時においても一直線とならないように軸方向にずらして設けられている。このため、本実施の形態においては、凸部４は回転方向に対して角度θをもって設けられている。

前記ダイヤフラム外輪２は、その内周面に前記凸部４に接近するように複数のフィン５，６が設けられている。突出寸法外大きいフィン５は前記凸部４の側部に接近するように、また突出寸法が短いフィン６は前記凸部４の頂部に接近するように形成されている。このように、各フィン５，６と前記凸部４によって、翼カバー３とダイヤフラム外輪２との間にラビリンスシール機構を形成している。

上記のように構成したので、いま作動流体である蒸気主流Ｍｓが矢印方向に動翼１に向かって供給されると、動翼１は矢印Ｒ方向に回転し、同時に漏洩蒸気Ｌｓが矢印で示すように、翼カバー３とダイヤフラム外輪２との間に流入する。

しかしながら、動翼１の回転に伴って前記凸部４の回転方向先端側となる端部４Ｂによって渦７が発生し、この渦７が漏洩蒸気Ｌｓの流れを乱して進行を妨げるので、翼カバー３とダイヤフラム外輪２との間を通過する漏洩蒸気Ｌｓの漏洩量を少なくすることができる。

尚、前記凸部４は回転方向に対して角度θをもって傾斜させているので、各翼カバー３について同じ凸部の加工を施すことができる。

次に、本発明による第２の実施の形態を、図４及び図５に示す蒸気タービンに基づいて説明する。

本実施の形態の基本構成は第１の実施の形態と同じであるので、再度の詳細な説明は省略する。本実施の形態において第１の実施の形態と異なるのは、翼カバー３の表面に設けた凸部４が回転方向に沿って設けられていることである。

上記のように構成したので、各翼カバー３（３Ａ，３Ｂ）に設けた凸部４は周方向にジグザグに、云い代えれば軸方向にずらして配置されることになり、動翼１が矢印Ｒ方向に回転した場合、凸部４の回転方向先端部となる端部４Ｂによって渦７が発生する。この渦７は、翼カバー３とダイヤフラム外輪２との間に流入する漏洩蒸気Ｌｓの流れを乱して進行を妨げるので、翼カバー３とダイヤフラム外輪２との間を通過する漏洩蒸気Ｌｓの漏洩量を少なくすることができる。

以上説明したように、本発明はラビリンスシール機構を構成する凸部４を利用して漏洩蒸気Ｌｓの流れを乱す渦７を発生させることで、漏洩蒸気Ｌｓの漏洩量を減らし、動翼１への蒸気主流Ｍｓの量の減少を防止したのである。したがって、漏洩蒸気Ｌｓの漏洩量を減らすために専用の漏洩防止装置を必要とすることはない。

尚、上記各実施の形態は、ダイヤフラム外輪２に複数のフィン５，６を設け、翼カバー３の凸部４との協調でラビリンスシール機構を構成したものであるが、前記凸部４の端部４Ｂでの渦７による漏洩防止効果が大きい場合には、前記フィン５，６は必ずしも必要とするものではない。また、各実施の形態は、蒸気タービンについて説明したが、本発明はガスタービンについても適用できることは云うまでもない。

本発明による第１の実施の形態であるタービンの一部を示す斜視図。図１の一部を示す側面図。図１の翼カバーを示す平面図。本発明による第２の実施の形態を示す図２相当図。図４の翼カバーを示す平面図。

符号の説明

１…動翼、２…ダイヤフラム外輪、３（３Ａ，３Ｂ）…翼カバー、４…凸部、４Ａ，４Ｂ…端部、５，６…フィン、７…渦、Ｍｓ…蒸気主流、Ｌｓ…漏洩蒸気。

Claims

回転軸と同心の回転部材の周囲に沿って等間隔に複数配設され、周方向に延在する凸部を表面に有する翼カバーを夫々の外径側先端に設けたタービン用動翼において、隣接する前記翼カバーの凸部の端部を、運転時に、軸方向にずれる位置に設けたことを特徴とするタービン。
前記凸部は、回転方向に対して角度をもって設けられていることを特徴とする請求項１記載のタービン。
前記凸部は、回転方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載のタービン。
回転軸と同心の回転部材の周囲に沿って等間隔に配設された複数の動翼と、これら動翼の外径側先端に夫々設けられた翼カバーと、この翼カバーの外周側の固定部に設けられ前記翼カバーに接近するダイヤフラム外輪とを備え、前記翼カバーの表面に前記ダイヤフラム外輪に接近して周方向に延在する凸部を設けてなるタービンにおいて、隣接する前記動翼に設けた翼カバーの凸部の端部を、運転時に、軸方向にずれるように設けたことを特徴とするタービン。
回転軸と同心の回転部材の周囲に沿って等間隔に配設された複数の動翼と、これら動翼の外径側先端に夫々設けられた翼カバーと、この翼カバーの外周側の固定部に設けられ前記翼カバーに接近するフィンを軸方向に複数形成したダイヤフラム外輪とを備え、前記翼カバーの表面に前記フィンに接近して周方向に延在する凸部を設けてなるタービンにおいて、隣接する前記動翼に設けた翼カバーの凸部の端部を、運転時に、軸方向にずれるように設けたことを特徴とするタービン。