JP2753237B2 - 蒸気タービンの静翼構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蒸気タービンの静翼構造に係り、特に、静
翼々面に付着した水膜流を効率よく系外に排出するのに
好適な蒸気タービンの静翼に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、火力発電用蒸気タービンの低圧段や原子力タ
ービン，地熱タービンでは、通常多量の微小水滴を含む
湿り蒸気域で作動する。このため、タービン段落内の翼
表面や側壁面には、微小水滴が付着して薄い水膜流が形
成されやすく、この水膜流が翼後縁端や側壁端面に到達
すると、気流によつて破砕され、再び作動流体中に噴出
される。このように作動流体中の微小水滴が翼面等への
捕集や再噴出を繰返させるに従つて、数十μｍ〜数百μ
ｍの粗大水滴に成長する。特に、静翼後流中に粗大水滴
が発生し易く、しかもこれらの水滴速度は蒸気速度に比
べて遅いため、動翼に達すると相対的に翼背面から高速
で衝突することになり、動翼が浸蝕作用（エロージヨ
ン）によつて損傷されることが多い。また、水滴は動翼
の背面に衝突するため、動翼には制動作用を与えること
になり性能低下の要因となる。 これら水滴の噴霧現像を第12図を用いて詳しく説明す
る。第12図は典型的な蒸気タービンの段落構造の断面図
である。第12図に示すように作動流体中の水滴のうち比
較的大きな水滴９は、慣性力により静翼1,1′の腹面に
捕集され、集積して水膜流10を形成する。この水膜流10
は、静翼１の翼面上を複雑な流れの様相を示しながら翼
後縁端の方向に流れる。翼後縁端に達した水膜流10は、
蒸気流による剪断力の作用によつて後縁端から引きちぎ
られて粗大水滴11となつて噴出する。このような粗大水
滴11は静翼１の後流中で加速されるが大きな水滴は十分
に加速されないまま動翼４に到達する。第12図に蒸気の
速度三角形を示すが、静翼１の出口部の蒸気の絶対速度
Ｖに比較して水滴の絶対速度V_dが小さいと、動翼４の周
速Ｕを考慮した相対速度場では、蒸気の相対速度Ｗに比
較して水滴の相対速度W_dが大きくなるとともに入射角が
小さくなつて翼面に高速で衝突することになる。このた
め、動翼４の、特に周速の速い翼先端部近傍では、水滴
によるエロージヨンを受け易く、また、水滴による動翼
４の制動損傷が増加する。 このような水滴による動翼のエロージヨン、あるいは
損失を低減するため、従来より静翼々面に吸込み溝や吸
込み孔を設けて、翼面に付着した水膜流を系外に排出す
る方法が採用されている。 例えば（１）特開昭49−9522号公報，実開昭60−7380
1号公報には、静翼を中空構造とし静翼に複数のスリツ
トを穿つとともに、翼中空部を低圧部と連通させ、翼面
上の水膜を翼中空部に吸い込み系外の低圧部に排出する
方法が開示されている。（２）実開昭52−27282号公報
には、静翼々面に水膜流を分離する水膜分離溝を設け、
分離した水膜流を低圧部に排出する方法が開示されてい
る。（３）実開昭44−22806号公報には、翼後縁端が開
口した中空構造の静翼後縁端に樋を設け、静翼後縁端よ
り噴出する水滴を樋で捕捉し水滴を系外に除去する方法
が開示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記した従来技術（１），（２），（３）は、翼面に
形成した水膜流を分離して系外に排出させることによ
り、静翼後縁端から噴出する粗大水滴の発生低減させ、
水滴によるエロージヨン、あるいは性能低下を防止する
ことが可能である。 しかしながら上記した従来技術では下記の点について
配慮がなされていなかつた。 従来技術（１），（２）は、翼面に形成するスリツト
の位置について配慮がなされておらず、スリツトによる
水膜の分離効率が悪いという問題があつた。例えば、実
開昭60−73801号公報では、静翼の腹側面に２本のスリ
ツトを形成してあるが、その形成位置が適切でないと、
一方のスリツトで分離する水膜流の流量が多く、他方の
スリツトで分離する水膜流の流量が少なくなる。この結
果、多量の水膜流を分離するスリツトでは、スリツトの
水膜分離能力を越える流量が流下するため、水膜流がス
リツトで分離しきれず下流側に流れ、翼後縁端より粗大
水滴となつて噴出しエロージヨンを発生しやすくなる。 一方、少量の水膜流を分離するスリツトでは、水膜流
とともに有効なエネルギをする作動蒸気も多量に吸い込
み排出するため、いわゆる随伴蒸気により漏洩損失が増
大し、性能低下の要因となる。 また、タービン起動時などのように蒸気流中に多量の
水滴が発生する場合、多量でしかも高速で流下する水膜
流を十分に分離することができなくなる。また、従来技
術（３）においても、水膜流量が多量になると水膜流が
翼後縁の樋部に停滞し、溢れ出すことが考えられる。さ
らに従来技術（３）では、翼後縁端の厚さが極端に厚く
なるため、翼形損失が増大するばかりでなく、翼後縁端
から噴出する水滴が一層大きくなり、エロージヨンを推
進させるとともに、湿り損失を増大させるなどの問題が
あつた。 本発明の目的は、翼面に形成された水膜流を効率よく
分離し、翼後縁端より噴出する粗大水滴の発生を低減さ
せ、エロージヨンを防止し信頼性の高い高性能な蒸気タ
ービンを提供するにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、湿り蒸気で駆動する蒸気タービンの静翼を
中空構造に形成し、該静翼の翼表面と中空部内面との間
に形成される壁の一部に２本のスリット状の吸込開孔を
備えた蒸気タービンの静翼において、２本のスリット状
の吸込開孔を蒸気流れと交差するように構成すると共
に、２本のスリット状の吸込開孔のうち、下流側の吸込
開孔の周方向形成位置を、前記静翼の前縁端に内接する
内接円の中心を通り、且つ翼軸方向に伸びる軸方向線
と、該軸方向線に平行で且つ該静翼の後縁端に接する基
準線１の周方向距離（周方向翼幅）をｗとし、前記基準
線１より軸方向線側の周方向に0.35wの位置とすると共
に、前記上流側の吸込開孔の周方向形成位置を、前記軸
方向線の線上に中心を有し、前記静翼の腹側表面と背側
表面に内接する最大直径の最大円を求め、該最大円と該
静翼の腹側表面が接する接点を通り、且つ前記軸方向に
平行な基準線２と、前記下流側吸込開孔の形成位置の周
方向の中央とすることを特徴とする。 また、２本の吸込開孔のうち少なくとも１本の吸込開
孔の上流側の翼形を、翼前縁側から該吸込開孔側の方向
に翼間流路が拡大する方向に順次転向させることによ
り、該吸込開孔の位置において、吸込開孔より上流側の
翼表面を吸込開孔側へ延長した延長面が吸込開孔より下
流側の翼表面より該静翼の内部側に位置するように段差
を形成させたものである。 また、２本の吸込開孔のうち少なくとも一本の吸込開
孔の下流側の翼形を、翼後縁側から該吸込開孔側の方向
に翼間流路が拡大する方向に順次転向させることによ
り、該吸込開孔の位置において、吸込開孔より下流の翼
表面を吸込開孔側へ延長した延長面が吸込開孔より上流
側の翼表面より該静翼の外部側に位置するように段差を
形成させたものである。 〔作用〕 前記のように構成した本発明の静翼構造における作用
について詳細に説明する。 通常、静翼翼面に形成した複数の水膜吸込開孔により
翼面の水膜流を分離する場合、吸込開孔の水膜流れ方向
の幅は、水膜流を十分に分離出来、且つ随伴蒸気による
漏洩損失を低減させるため、その幅を出来るだけ狭くす
ることが性能向上の面から好ましい。また、この吸込開
孔の幅は、製作上、同じ幅に形成する方が都合がよい。 これらの要求を満足し、吸込開孔による水膜分離効率
を向上するためには、複数の吸込開孔ど分離する水膜の
流量が等しくなるように、吸込開孔の位置を決めなけれ
ばならない。 本発明の静翼構造の２本の吸込開孔は、それぞれの吸
込開孔で分離する水膜の流量が等しくなるようにその位
置が決められているため、吸込開孔による水膜分離効率
を向上することができるとともに、随伴蒸気による漏洩
損失を低減することができる。 さらに、本発明の静翼構造では静翼腹面に形成したス
リツト状の吸込開孔の上流側の翼形を翼間流路が拡大す
る方向に順次転向させ翼表面の接線が、該静翼の中空内
部に入射するように構成したため、翼表面を流れる水膜
流は自らの慣性力により静翼内部空間に流入する。この
ため、水膜流を静翼内部空間に導くための差圧を大きく
する必要がなく、随伴蒸気による漏洩損失を小さくする
ことができる。また、水膜流の流量が多くなり水膜流の
流速が増しても、差圧を大きくすることなしに水膜流の
ほとんどを静翼内部空間に遠くことが可能となり翼後縁
端から噴出する水滴を減少することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図乃至第４図を用いて詳
細に説明する。 第１図は、典型的な蒸気タービンの１段階に本発明を
適用した例で、静翼１とそれを複数枚支持するダイヤフ
ラム２、及び支持リング3,動翼４とそれを複数枚固定し
て回転するデイスクロータ５等の主要構成部品は従来例
と同様である。本実施例では、中空構造の静翼１の中空
内部と、その中空内部よりも圧力の低い部分とを、ダイ
ヤフラム２、及び支持リング３に設けた水分排出孔6,7
を介して連通するよう構成すると共に、静翼４のエロー
ジヨンが発生しやすい半径方向外周部の位置と相対する
静翼１の腹側面1aに２本のスリツト状の吸込開孔8a,8b
を穿いたものである。 前述したように本実施例のようなタービン段落構造で
は、作動蒸気中の水滴が静翼の腹側面に付着し、捕集さ
れ更に集積して水膜流を形成し腹側面を流下して翼後縁
端から再び流路中に噴出する。 しかしながら本実施例では、中空構造の静翼の中空内
部を静翼間流路の圧力より低圧部と連通させてあるた
め、静翼１の腹側面1aを流下する水膜流を腹側面1aに穿
いた２本の吸込開孔8a,8bからその差圧によつて静翼１
の中空内部に吸い込むことができる。更に本実施例で
は、吸込開孔8a、及び吸込開孔8bから吸い込む水膜流の
流量が等しくなるよう、それぞれの吸込開孔8a,8bの位
置を決めているため腹側面1aの水膜流を効率よく中空内
部に吸い込むことができる。中空内部に流入した水膜流
は、デイスクロータの回転中心線より上側の上ケーシン
グ部では、ダイヤフラム２に設けた水分排出孔６を経由
して、また、回転中心線より下側の下ケーシング部で
は、支持リング３に設けた水分排出孔７を経由して系外
の低圧部に出されるため、静翼１の翼後縁端から噴出す
る水滴の量を大幅に減少することができ、動翼４のエロ
ージヨンを防止するに大きな効果がある。 第２図に第１図のＡ−Ａ′断面図と静翼１の腹側面1a
に形成される水膜流の累積水膜流量を示す。第２図に示
すように静翼１は、薄板13,14から構成される中空構造
となつており、静翼１の腹側面1aには、スリツト状の吸
込開孔8a,8bが穿がかれている。本実施例では吸込開孔8
a,8bより吸い込む水膜流量が互いに等しくなる位置に、
吸込開孔8a,8bを形成しているが、次にその形成位置に
ついて説明する。 まず、静翼１の翼後縁端側の吸込開孔8bの形成位置に
ついて説明する。第２図に示した腹側面1aの累積水膜流
量の図より明らかなように、累積水膜流量は翼後縁端で
最大となる。したがつて、翼後縁端部に水膜吸込機構を
設置すれば、水膜流を効率よく分離することが可能とな
るが、静翼１の翼後縁端に水膜吸込機構を設置すると、
翼後縁端厚さが極端に厚くなるため、翼形損失が増大
し、性能が著しく低下すると共に、翼後縁端から発生す
る水滴が大きくなりエロージヨン防止に不利となる。ま
た、本実施例のように静翼の中空内部を利用して、水膜
流を低圧側に流下させる場合、水分吸込開孔を翼後縁端
部に設置すると、静翼の中空内部に流入した水膜流が低
圧側に流下するための流路を確保できなくなり、水膜流
が中空内部に停滞し溢れ出すことが考えられる。また、
翼後縁端では水膜流の流速も最大となるため、水膜を分
離する時の障害となる。更に静翼１の強面度からも翼後
縁端に水膜分離機構を設置するのは好ましくない。そこ
で本実施例の吸込開孔8bの形成位置は、静翼１の中空内
部に流入した水膜流が低圧部に流下するのに十分な流路
を確保できる位置で、且つ、出来るだけ翼後縁端側とす
る。その位置は第２図の静翼１の断面図に示すように、
静翼１の前縁端15に内接する内接円16を描き、内接円16
の中心17を通り、翼軸方向に延びる軸方向線18を引く。
次に、この軸方向線18に平行で且つ、後縁端19に接する
基準線20を引き、軸方向線18と基準線20の翼周方向距離
をｗとする。本実施例では基準線20から周方向に0.35w
の位置に吸込開孔8bを形成した。これは、前述したよう
に、本実施例の段落構造では基準線20から周方向に0.35
wの位置付近から蒸気速度が急激に加速されるため、こ
れにともなつて水膜流の速度も速くなる。水膜流の速度
が速くなると、水膜を分離しずらくなり、水膜の分離効
率が極端に悪くなる。このため吸込開孔8bを形成する位
置は、基準線20から周方向に0.35wの近付がよい。静翼
１の翼後縁端近傍は、静翼１の蒸気入口側より見た場
合、隣接する静翼１′の死角となる部分がある。したが
つて、この範囲に流入した比較的大きな水滴は、静翼
１′の背側面1b′で付着捕集されるため、静翼１の腹側
面1aの累積水膜流量は、翼後縁端でその増加割合が比較
的少なくる。すなわち、吸込開孔8bより下流側の翼面に
付着する水膜量は比較的少量となるため、水膜の分離効
率を考慮した場合、吸込開孔8bを本実施例の位置に形成
するのは効果的である。 次に上流側の吸込開孔8aの形成位置について説明す
る。第２図に示した累積水膜流量の図の、周方向翼幅x/
wと累積水膜流量の関係は、静翼間流路に流入する蒸気
流の速度と、水滴の大きさに影響する。すなわち、静翼
間流路に流入する水滴が比較的大きい場合、水滴の慣性
力も大きくなるため、蒸気流の影響を受けにくくなり翼
腹面に衝突して水膜流となる。したがつて、この場合累
積水膜流量と周方向翼幅x/wの関係は、第２図に示すよ
うに比例関係21となる。ところが本実施例のような蒸気
タービンでは、蒸気流中に存在する水滴は、ある分布を
有しており、比較的小さな水滴の頻度が高い。この比較
的小さな水滴は、その慣性力も小さく蒸気流に追従しや
すくなる。この場合の累積水膜流量と周方向翼幅x/wの
関係は、周方向翼幅x/wが小さい範囲では、累積水膜流
量の増加割合が小さく、周方向翼幅x/wの大きい範囲で
は、累積水膜流量の増加割合も大きくなる傾向を示す。
これは、周方向翼幅x/wの小さい範囲では、静翼１の腹
側面1aの曲率半径が大きく、周方向翼幅x/wの大きい範
囲では、曲率半径が小さくなつていることに起因するも
のである。すなわち、静翼の曲率半径が大きい範囲で
は、蒸気流の偏向する割合も小さくなるため、比較的小
さな水滴は蒸気流に追従し下流側に飛翔する。しかし、
曲率半径の小さな周方向翼幅x/wの大きな位置では、蒸
気流の偏向する割合が大きくなると共に蒸気流の速度も
急増するため、比較的小さな水滴も蒸気流に追従しきれ
ず腹側面1aに衝突し捕集される。このため、累積水膜流
量と周方向翼幅x/wは第２図に示したような関係とな
る。これは、前述したように、静翼腹面上の蒸気流の加
速状況に大きな関係がある。 そこで、本実施例では、蒸気流が急激に加速される静
翼腹側面の転向位置に注目し、吸込開孔8aの形成位置を
下記のように決定する。 第２図の静翼１の断面図において、前述した軸方向線
18の線上に中心を有し、静翼１の腹側面1aと背面側1bに
内接する最大の円22を求める。この最大円22と静翼１の
腹側面1aとが接する位置、すなわち腹側面1aの転向位置
23を求める。次にこの転向位置23を通り且つ軸方向線18
に平行な直線24を引く。この直線24と、基準線20より0.
35wの位置すなわち、吸込開孔8bの形成位置を示す直線2
5の周方向距離をａとする。この周方向距離ａの1/2の位
置に吸込開孔8aを形成した。第２図の累積水膜流量の図
に示すように、軸方向線18から直線26の間で累積する水
膜流量G_aと、直線26から直線25の間で累積する水膜流量
G_bがほぼ等しくなるため、本実施例では効率よく水膜流
を分離することが可能となる。また、本実施例の吸込開
孔8a,8bの形成位置の定め方は、翼形が異つても適用で
きるものである。 次に、本実施例による効果について説明する。第３図
は、吸込開孔による水膜の分離効率を示したものであ
る。横軸は静翼入口湿り度、縦軸は水膜の分離効率を示
してある。図に示す本実施例は、前述したように、２本
の吸込開孔で分離する水膜流量がそれぞれ等しくなるよ
うに、吸込開孔の位置を定めたもの、従来例は、下流側
の吸込開孔の形成位置は、本実施例と同様であるが、上
流側の吸込開孔の形成位置を本実施例より上流側に形成
させたものである。第３図より明らかのように、設計点
では、本実施例の方が従来例に比べ数％優れている。 また、第４図には、吸込開孔から水膜流とともに吸い
込まれる有効な作動蒸気量の割合、すなわち随伴蒸気損
失と、静翼入口湿り度の関係を示したものであるが、設
計点では、本実施例の方が従来例に比べその損失が少な
くなつているのがわかる。 以上より、本実施例のように２本の吸込開孔を設置す
ると、水膜の分離効率がよく、しかも漏洩損失が少なく
なる効果がある。 次に本発明による第二の実施例について説明する。第
一の実施例では、２本の吸込開孔の形成位置を定めるこ
とにより水膜の分離効率を向上したが、第二の実施例で
は、吸込開孔の翼形状を改良し、分離効率の向上を計る
ものである。 第５図に本実施例による第二の実施例を示す。第６図
に第５図における吸込開孔８部の部分拡大図を示し、第
５図，第６図によつて本実施例を詳細に説明する。第５
図に示すように静翼１は薄板13,14から形成される中空
構造となつており、静翼１の腹側面1aにはスリツト状の
吸込開孔８が穿がかれている。本実施例では中空構造静
翼の翼形を形成する腹側の薄板13を、吸込開孔８より上
流側の任意の位置から中空内部12側に順次転向させて、
吸込開孔８の位置では、吸込開孔８より上流側の薄板13
の流路面13aの接線が、中空内部12に入射し、且つ吸込
開孔８より下流側の薄板13の中空内部面13bとの間に、
流路面13aの接線と垂直方向にギヤツプが形成されるよ
うに構成した。 前述したように本実施例のような段落構造では、作動
蒸気中の水滴が静翼の腹側表面に付着捕集され、集積し
て水膜流を形成し翼面を流下して翼後縁端から流路中に
再び噴出する。しかしながら、本実施例においては、第
６図の吸込開孔８部分の拡大図に示したように、吸込開
孔８より上流側の流路面13aの接線（図中矢印）が中空
内部12に入射しているため、流路面13aを流れる水膜流1
0の慣性力の方向も図中矢印の方向となり、水膜流10は
自ら中空内部12に流入する。静翼１の中空内部12に流入
した水膜流は、回転中心線より上側の上ケーシング部で
は、ダイヤフラム２に設けた水分排出孔６を経由して、
また中心線より下側の下ケーシング部では、支持リング
３に設けた水分排出孔７を経由してそれぞれ系外の低圧
部に排出されるため、静翼１の翼後縁端から噴出される
水滴の量を大幅に減少することができ、動翼４のエロー
ジヨンを防止するのに大きな効果がある。 一般に従来技術では、翼面を流下する水膜流を静翼の
中空内部に導入する場合、静翼の中空内部の圧力を翼間
流路部の圧力より低圧とし、翼間流路部との差圧によつ
て水膜流を、吸込開孔から強制的に中空内部に吸込む。
しかし、このような場合、水膜流とともに有効なエネル
ギをする作動蒸気を吸込み系外に排出してしまう欠点が
ある。ところが、本実施例では、水膜流の慣性力によつ
て、水膜流が自ら静翼の中空内部に流入するため、静翼
の中空内部の圧力は、中空内部に流入した水膜流が中空
内部に停滞せず系外に排出できるだけの微小な差圧があ
ればよい。このため上気した従来技術のような随伴蒸気
による漏洩損失を大幅に低減することが可能である。ま
た、タービンの起動時などのように作動蒸気の湿り度が
増加する場合、これに伴い翼面に付着捕集されて流下す
る水膜流の流量も増加する。本実施例のような蒸気ター
ビンの段落構造では、静翼間流路を流下する主蒸気流の
剪断力の影響により、翼面を流下する水膜流の流量が増
加しても水膜流の厚さはあまり変化（100μｍ以下）せ
ず、水膜流の速度が増加し水膜流の慣性力が増大する。
このように水膜流の流量が増加する場合、従来技術で
は、大きな慣性力を有する水膜流の静翼の中空内部に導
入するため、翼間流路と中空内部との差圧を大きくする
か、あるいはスリツト状の吸込開孔の流れ方向の幅を大
きくしないと、水膜流がその慣性力の影響により吸込開
孔部をジヤンプして、下流に流れたり、吸込開孔部で流
れが乱され粗大水滴を発生することになり、タービン性
能を低下させる原因となる。しかし本実施例によれば、
水膜流の流量が増加する場合でも、水膜流の慣性力を利
用することにより、水膜流のほとんどを静翼の中空内部
へ導入することができるため、動翼のエロージヨンを防
止することが可能である。 次に本実施例における吸込開孔８の形成位置、及び流
路面13aと中空内部面13bとの間に形成するギヤツプの大
きさについて説明を加える。 吸込開孔８の形成位置は、第１の実施例の下流側の吸
込開孔8bの位置が前述した理由より水膜を分離するのに
効果的である。 次に第６図に示した流路面13aと中空内部面13bとの間
に形成されるギヤツプの大きさについて説明する。前述
したように本実施例のようなタービン段落構造では、静
翼の腹側面の水膜流が形成されその水膜流の平均厚さは
数十μｍ程度となる。また、水膜流量が増加した場合も
その平均厚さは、あまり変化しない。しかし水膜流は高
速の蒸気流の影響を受け複雑な様相を示し、瞬間的には
水膜流の厚さも数百μｍ程度に達することが考えられ
る。したがつて本実施例では、上記した理由から吸込開
孔８の上流側の流路面13aと、吸込開孔８の下流側の中
空内部面13bとの間に形成される。流路面13aに垂直方向
のギヤツプは最大でも1mm程度に形成するのが有効であ
る。また、本実施例では第６図に示したように、中空内
部面13bを、水膜流10が静翼の中空内部12に流入しやす
いように形成してあるが、第７図に示すように、吸込開
孔８より下流側の薄板13の端面13cの接線27と翼面の接
線28となす角度αが90゜以下であれば、水膜流10は端面
13cに衝突し、中空内部12側に偏向して流入するため問
題はない。また第７図のような吸込開孔の場合も流路面
13aと流路面13dとの間に形成される段差は、前述した理
由により最大でも1mm程度とすることは言うまでもな
い。 ところで、本実施例のような中空構造の静翼の製造方
法は、第５図に示したように、腹側用薄板13と、背側用
薄板14を、静翼１の翼形に合せ別々に例えばプレス加工
などで形成し、それぞれを翼前縁部29と翼後縁部30で溶
接して中空構造の静翼１を構成する。したがつて、腹側
の翼形を形成する際、本実施例のような形状を形成する
ことは容易であり、従来の製造技術で簡単に製造するこ
とが可能である。 次に本発明による第三の実施例を第８図を用いて説明
する。第三の実施例における主要構成部品は第二の実施
例と全て同様であり、第８図には、第三の実施例による
吸込開孔８部の部分拡大図を示したものである。本実施
例では、吸込開孔８より下流側の薄板13を、吸込開孔８
より下流側の任意の位置より、翼間流路が縮小される方
向、すなわち翼間流路29側に順次転向させて、吸込開孔
８の位置では、吸込開孔８より下流側の流路面13dが翼
間流路29に突出するとともに、上流側の流路面13aとの
間に段差を有し、且つ流路面13aと中空内部面13bとの間
に、翼面と垂直方向にギヤツプが形成されるよう構成さ
れている。本実施例では、中空内部面13bが中空内部12
に湾曲して形成されているため、流路面13aを流下する
水膜流10は、中空内部面13bに沿つて中空内部12に流入
し系外の低圧部に排出され、動翼のエロージヨン防止に
ついて第二の実施例と同様の効果が得られる。更に本実
施例では吸込開孔８の下流側の中空内部面13bが翼間流
路29に突出しているため、水膜流10より引き裂かれて形
成された水滴30や、蒸気中の水滴９を捕捉することがで
き、吸込開孔８より下流側の流路面13dに付着捕集され
形成される水膜流の流量を大幅に減少することができ、
動翼のエロージヨン防止に、更に効果的となる。 次に本発明による第四の実施例を第９図を用いて説明
する。第四の実施例における主要構成部品は第二の実施
例と全て同様であり、第９図には、第四の実施例による
吸込開孔８部の部分拡大図を示したものである。本実施
例は第二の実施例と第三の実施例を組合せたものであ
る。すなわち中空構造の腹側の薄板13を、吸込開孔８よ
り上流側の任意の位置から中空内部12側に順次転向させ
るとともに、吸込開孔より下流側の薄板13を、吸込開孔
８より下流側の任意の位置から翼間流路29側に順次転向
させて、吸込開孔８の位置では、吸込開孔８より上流側
の薄板13の流路面13aの接線が、中空内部12に入射し、
吸込開孔８より下流側の中空内部面13bが翼間流路29に
突出するとともに、上流側の流路面13aとの間に段差を
有し、且つ流路面13aと中空内部面13bとの間に、翼面と
垂直方向にギヤツプが形成されるよう構成されている。
本実施例では、吸込開孔８より上流側の流路面13aの接
線が中空内部12に入射しているため、流路面13aを流下
する水膜流10の慣性力の方向も、これと同じ方向になる
ため、水膜流の流量が多い場合でも水膜流を静翼の中空
内部に導入することが可能であり、且つ翼間流路29を飛
翔する水滴９も、翼間流路29に突出した中空内部面13b
によつて捕捉することができるため動翼のエロージヨン
防止に大きな効果を得ることが可能である。 また、第一の実施例の２本の吸込開孔の少なくとも１
本に第二から第四までの実施例を適用すれば吸込開孔に
よる水膜分離効率は大幅に向上し、動翼のエロージヨン
防止により一層の効果がある。 次に本発明による第五の実施例を第10図，第11図を用
いて説明する。第五の実施例における主要構成部品は第
二の実施例と同様である。中空構造の静翼１の翼後縁端
近傍の腹側面13aを第10図に示すように三角形状に翼間
流路が拡大するよう順次転向させる。略三角形状に転向
させた先端部32は、腹側面13aと静翼１の内部空間が連
通する吸込開孔33が形成されるように構成する。第11図
は、吸込開孔33の部分拡大斜視図を示したものである。
前述したように静翼１の腹側面13aには、水膜流が形成
される。この水膜流10は複雑な流れの様相を示しながら
流下する。しかしながら本実施例では、略三角形状に腹
側面13aを転向させたため、腹側面13aの側面34が防波堤
の役目をし、水膜流10を吸込開孔33に案内するため、腹
側面13aの水膜流10は確実に吸込開孔33により分離され
る。このため、水膜流はほとんど全てを分離することが
できエロージヨン防止により一層効果的になる。 〔発明の効果〕 以上、説明した本発明によれば、湿り蒸気流で作動す
るタービン段落において、静翼に付着した水滴によつて
形成される水膜流を効率よく系外に排出することがで
き、静翼後縁端から噴出する水滴の量を大幅に減少せし
め、エロージヨンの発生を防止し、タービンの信頼性向
上，耐久性増加に貢献するところ多大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第一の実施例を示す構造図、第２図は
第１図のＡ−Ａ′矢視断面における水膜流量を示す図、
第３図及び第４図は、第一の実施例を効果を示す説明
図、第５図は、本発明の第二の実施例の翼断面図、第６
図及び第７図はその効果の説明図、第８図は本発明によ
る第三の実施例の説明図、第９図は本発明による第四の
実施例の説明図、第10図及び第11図は本発明による第五
の実施例の説明図、第12図は典型的な蒸気タービンの段
落断面図である。 １……静翼、４……動翼、８……吸込開孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 武 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 安ケ平 紀雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−73801（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−9522（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．湿り蒸気で駆動する蒸気タービンの静翼を中空構造
   に形成し、該静翼の翼表面と中空部内面との間に形成さ
   れる壁の一部に２本のスリット状の吸込開孔を備えた蒸
   気タービンの静翼において、２本のスリット状の吸込開
   孔を蒸気流れと交差するように構成すると共に、２本の
   スリット状の吸込開孔のうち、下流側の吸込開孔の周方
   向形成位置を、前記静翼の前縁端に内接する内接円の中
   心を通り、且つ翼軸方向に伸びる軸方向線と、該軸方向
   線に平行で且つ該静翼の後縁端に接する基準線１の周方
   向距離（周方向翼幅）をｗとし、前記基準線１より軸方
   向線側の周方向に0.35wの位置とすると共に、前記上流
   側の吸込開孔の周方向形成位置を、前記軸方向線の線上
   に中心を有し、前記静翼の腹側表面と背側表面に内接す
   る最大直径の最大円を求め、該最大円と該静翼の腹側表
   面が接する接点を通り、且つ前記軸方向に平行な基準線
   ２と、前記下流側吸込開孔の形成位置の周方向の中央と
   することを特徴とする蒸気タービンの静翼。 ２．特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンの静翼に
   おいて、２本の吸込開孔のうち少なくとも１本の吸込開
   孔の上流側の翼形を、翼前縁側から該吸込開孔側の方向
   に翼間流路が拡大する方向に順次転向させることによ
   り、該吸込開孔の位置において、吸込開孔より上流側の
   翼表面を吸込開孔側へ延長した延長面が吸込開孔より下
   流側の翼表面より該静翼の内部側に位置するように段差
   を形成させたことを特徴とする蒸気タービンの静翼。 ３．特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンの静翼に
   おいて、２本の吸込開孔のうち少なくとも一本の吸込開
   孔の下流側の翼形を、翼後縁側から該吸込開孔側の方向
   に翼間流路が拡大する方向に順次転向させることによ
   り、該吸込開孔の位置において、吸込開孔より下流の翼
   表面を吸込開孔側へ延長した延長面が吸込開孔より上流
   側の翼表面より該静翼の外部側に位置するように段差を
   形成させたことを特徴とする蒸気タービンの静翼。