JP4180131B2 - 多段式の翼構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流タービン機械の多段式の翼構造に関する。また本発明は、特に、翼が存在する領域における通路輪郭の形状に関し、また先端シール部を備えた翼構造において、又はカバープレート或いはカバーストリップシールを備えた翼構造に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形の翼を備えた、軸流タービン機械の、渦流にさらされる反応型翼構造(reaction blade system)においては、流過速度の交互の周方向成分によって、翼構造を通る作業媒体の質量微粒子の、子午面内に円筒形に投影される経路の蛇行状若しくは波状の運動が生ぜしめられる。この蛇行状若しくは波状の流れについては、“Walter Traupel, Thermisiche Turbomaschinen [Thermal Turbomaschines], 1.Band, Springer Verlag 1966, Kapital 7”（ワルター・トラウペル著「熱式タービン機械」、第１巻、シュプリンガー書店 １９９６年、第７章）に記載されている。翼構造と制限壁との間のギャップ損失を避けるために、このような波状の流れを維持しながら、流れが有しているのとほぼ同じ形状の波形を有するステータ側及びロータ側の制限面を備えることが公知である。この場合、ステータ側の波形状は、静翼のフットプレートの領域の輪郭が、機械長手方向軸線に向けられていて、動翼先端部の領域で機械長手方向軸線から離れた方向に向けられていることによって形成されている。それに応じて、ロータ側の波形形状は、静翼先端の領域の輪郭が機械長手方向軸線に向けられていて、動翼フットプレートの領域で機械長手方向軸線から離れた方向に向けられていることによって形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の翼構造で、幾何学的な手段によって段効率及び段負荷が高められるような通路輪郭形状を得るようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明によれば、ロータ側及び／又はステータ側の、貫流通路の流れを制限する壁部が、動翼の出口で直接、曲がり角度を備えており、該曲がり角度は、動翼からの流出流が、全圧及び流出角度に関連して均一化されるように設計されており、前記壁部が、後続の段の静翼の少なくともほぼ入口領域で対抗曲がり角度を備えており、静翼の翼端部の先端が、貫流通路の流れを制限する壁部をシールするようになっており、曲がり角度及び対抗曲がり角度を備えた壁部が、ロータ側でロータ表面によって形成されており、曲がり角度を備えた壁部の長手方向が、当該の段の動翼出口においてまず半径方向で外方に延びており、対抗曲がり角度を備えた壁部が、対抗曲がり角度に続いて、当該の段の少なくともほぼ動翼入口の平面で、本来の真っ直ぐな通路輪郭を備えた共通の交点を有している。
【０００５】
【発明の効果】
本発明の手段による利点は特に、第１の段を含んで、翼構造全体内に少なくともほぼ準反復条件が得られるという点にある。
【０００６】
動翼の翼端部がラビリンスを備えたカバープレートを介してステータをシールするようになっている翼構造においては、曲がり角度を備えた壁部が動翼の出口においてカバープレートの延長部として構成されるという利点を有している。これによって、勾配(pitch）に基づく圧力場によって生ぜしめられた、流動媒体の横方向変動が減少される。このような流動媒体の横方向変動は、翼の特に影響を受けやすい吸込み側における剥離の原因となる。
【０００７】
次いで有利な形式で、対抗角度を備えた壁部は、下流側に配置された静翼のフット部の領域内で対抗曲がり角度に続いて再び半径方向内方に延びていて、静翼出口で延長されているので、これによって形成された、流れを制限する壁部（延長された静翼フット部とそれに続く動翼カバープレートとの間で軸方向ギャップによって中断されている）は、この後続の段のほぼ動翼入口の平面内で、本来の真っ直ぐに延びる通路輪郭との交点を有している。
【０００８】
静翼の翼端部が、ラビリンスを備えたカバープレートを介してロータをシールする翼構造においては、有利な形式で、曲がり角度を備えた壁部が動翼の出口でフットプレートの延長部として構成される。
【０００９】
次いで有利な形式で、入口領域において対抗曲がり角度を備えた壁部は、対抗曲がり角度に続く、下流に配置された静翼のカバープレートで、再び内方に延びていて、静翼出口で同様に延長されている。このようにして形成された、流れを制限する壁部（延長された静翼カバープレートとそれに続く動翼フットプレートとの間で軸方向で中断されている）は、この後続の段の少なくともほぼ動翼入口の平面で、本来の真っ直ぐに延びる通路輪郭との交点を有している。
【００１０】
カバーリングストリップ若しくは翼フット部の延長部は、この箇所の空洞（キャビテーション）における流動材料の横方向変動を減少する。このような流動材料の横方向変動は、勾配に基づく圧力場によって生ぜしめられ、吸込み側で剥離が生じる原因となる。対抗曲がり角度は、マイナス圧力を上昇させる、若しくはラビリンスを介してプラス圧力を低下させる。これによって妨害的なギャップ質量流は低下される。
【００１１】
ラビリンス内への流入を困難にするために、同じ段の静翼フット部と動翼カバープレートとの間のラビリンス入口、並びに１つの段の動翼フット部とそれに続く段の静翼カバープレートとの間のラビリンス入口が、一般的な流過方向に抗して通路内で斜めに向けられている。
【００１２】
主通路内でのラビリンス質量流の再流入作用は、１つの段の動翼カバープレートとそれに続く段の静翼フット部との間、並びに同じ段の静翼カバープレートと動翼フット部との間の軸方向ギャップ内に開口するラビリンス出口は、一般的に、動翼通路内に形成された流れ方向に延びている。さらに、最後のシールギャップの後ろのラビリンス室は、付加的な損失を避けるために縮小されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。
【００１４】
図面には本発明による複数の実施例が、低圧蒸気タービン及び高圧蒸気タービンを用いて概略的に示されている。図面には、本発明を理解するために重要な部材だけが示されている。作業媒体の流過方向は矢印で示されている。
【００１５】
図１には、それぞれ１つの静翼Ｌｅと動翼Ｌａとから成る、低圧翼構造の第１の３段が示されている。動翼Ｌａ１，Ｌａ２はそのフットプレート２１がロータ９の回転切削凹部内にはめ込まれていて、その翼端部でカバープレート１６を備えている。カバープレートの半径方向外側の輪郭は、動翼に応じてそれぞれ種々異なって段付けされている。ラビリンス１５を形成しながら、動翼は、その段部が、ステータ９内に適当な形式で配置されたシールストリップに押しつけられてシールされている。静翼Ｌｅ１，Ｌｅ２及びＬｅ３はそのフットプレート１３がステータ８の回転切削凹部内にはめ込まれていて、その翼端部でカバープレート２０を備えている。カバープレートの半径方向内側の輪郭は、静翼列に応じて幾何学的に異なって段付けされている。静翼は、ラビリンス１９を形成しながら、その段部が、ローラ９内に適当な形式で配置されているシールストリップに押しつけられてシールされている。第１段と第２段との間でステータ８に、半径方向外方に向けられた取り出し口３０が設けられている。
【００１６】
貫流通路５０は、出口位置として、ステータで円すい形に延びる外側輪郭５１と、ロータで円筒形に延びる内側輪郭５２とを有している。これらの輪郭部はこれに限定されるものではない。いずれにしても、壁部の実際の形状とは無関係に、外側の流れを制限する輪郭部１０は、動翼の領域内で、通路側に向いた、動翼Ｌａ１，Ｌａ２及びＬａ３のカバープレート１６によって形成されていて、静翼の領域内では静翼Ｌｅ１，Ｌｅ２及びＬｅ３の、通路側に向いたフットプレート１３によって形成されている。同様に、動翼の領域内で、貫流通路の内側の流れ制限壁１１が、通路側に向けられた、動翼Ｌａ１，Ｌａ２及びＬａ３のフットプレート２１によって形成されていて、静翼の領域内では、通路側に向けられた、静翼Ｌｅ，Ｌｅ及びＬｅ３のカバープレート２０によって形成されている。カバープレート１６，２０の直接上流側には軸方向ギャップ１８（ステータにおける）及び２３（ロータにおける）が設けられており、これらの軸方向ギャップ１８，２３は、ラビリンスの入口４０（ステータにおける）及び４１（ロータにおける）を形成している。このカバープレート１６，２０の直接下流に、軸方向ギャップ２６（ステータにおける）２５（ロータにおける）が配置されており、これらの軸方向ギャップは、ラビリンスの出口４２（ステータにおける）及び４３（ローラにおける）を形成している。一般的に、前記ギャップは、他方側がステータ部分及びロータ部分によって制限されており、このステータ部分及びロータ部分は、翼の存在しない平面内での流れのガイドを行う。
【００１７】
本発明によれば、ステータ及び／又はロータにおける通路５０は、折れ曲がった輪郭形状を有して構成されており、この場合、この輪郭は次のように実現される。
【００１８】
まず、流れを制限するロータ側の壁部も、また貫流通路のステータ側の壁部１０も、動翼Ｌａ１，Ｌａ２及びＬａ３の出口で直接、曲がり角度Ａ，ＡＡを備えている。この曲がり角度は、動翼からの流出が、全圧及び流出角度に関連して均一化されるように設計されている。つまり例えば、ステータ側でもロータ側でも、図示の角度Ａ及びＡＡはポジティブに規定されているということである。折れ曲がった壁部は、半径方向外方に、つまり図示していない機械軸線から離れる方向に延びている。
【００１９】
曲がり角度の選択は、次のような考えに基づいている。つまり、動翼の出口には、場合によってはハブ(hub）における逆方向渦流及びシリンダにおける同方向流を伴った、分散した流れが存在する。少なくとも半径方向外側のゾーンにおける流れは、半径方向内側のゾーンにおけるよりも著しく強いエネルギーを有しており、これは、半径方向外側のゾーンにおける著しく強い全圧の形状で明らかになる。折れ曲がり角度の考え方によれば、翼高さに亙ってできるだけわずかな全圧非均一性及び流出角度非均一性を得るということである。半径方向での釣り合いのための方程式によれば、これが、まず第１に流れラインの子午面を介して得ることができるということが分かる。これは一次的に、曲がり角度に合わせることによって影響を受けなければならない。この考え方によって、内側の制限壁のポジティブな曲がり角度ＡＡが原則的に規定され、この際に、この領域内での全圧の上昇が得られる。これと同じ考え方によって、外側の制限壁の曲がり角度Ａが導きだされる。全圧の均一な分布は、通路の円すい形輪郭形状に対して、対応する曲がり角度Ａが外方に開放している場合、つまり同様にポジティブな値を有する場合にだけ得られる。この場合、この領域内での全圧の所望の低下が得られる。
【００２０】
この曲がり角度の考え方の完全な実行は、ａ／ｔ＝０．５の領域に亙って流れをスムーズにガイドすることを前提としている。この場合、ａは、動翼出口と次の段の動翼入口との間の間隔であって、ｔは、翼のピッチである。これは、ａ／ｔ＝０．５において、翼の循環によって生ぜしめられる流れの均一性が全体的に損なわれるということである。従って、翼出口における流れのスムーズなガイドは困難である。何故ならば上記のように、カバープレート１６の直接下流には一般的に、ラビリンス出口４２の軸方向ギャップが配置されていて、またフットプレート２１の下流には一般的に、ラビリンス入口４１のための軸方向ギャップ２３が配置されているからである。このために、一方では、曲がり角度Ａを有する壁部が、動翼の出口においてカバープレート１６の延長部として構成されている。他方では、曲がり角度ＡＡを有する壁部が、動翼の出口において、フットプレート２１の延長部として構成されている。この曲がり角度ＡＡを有する壁部は、延長された動翼フットプレートとそれに続く静翼カバープレート２０との間の軸方向ギャップ２３内まで延びている。条件ａ／ｔ＝０．５が完全に実現されない場合でも、小さい値ａ／ｔを有する正しい角度選択においても、あらかじめ測定可能な結果が得られる。重要なことは何よりも、折れ曲がった壁部部分１７及び２２の連続的な金属的ガイド部が、できるだけ長く延びるように、つまり壁部部分に続く軸方向ギャップ２６（外側）及び２３（内側）が、動翼出口の下流のできるだけ離れた位置に設けられるようにするということである。これによって、特に動翼カバープレートの領域内では、非常に重要な流出流が、ダメージを与える横方向流に対して保護される。
【００２１】
本発明によれば、ステータにおいてもロータにおいてもラビリンス流を避けるための特別な手段は、流れを制限する壁部１０，１１が少なくともほぼ、後続の段の静翼Ｌｅ２，Ｌｅ３の侵入領域内に対抗曲がり角度Ｂ，ＢＢを備えているという点にある。この対抗曲がり角度は、有利にはそれぞれの軸方向ギャップ２６（外側）及び２３（内側）のギャップ中央に配置されている。この場合、その呼称「対抗曲がり角度」に応じて、２つの角度Ｂ及びＢＢの値はネガティブである。つまり、隣接する壁部部分は、ポジティブに曲げられた壁部部分１７及び２２に向かって内側に向けられている。この場合、ステータの外側では、ラビリンス１５の出口４２における圧力上昇が得られる。これに対して、ロータの内側では、ラビリンス１９の入口４１における圧力の低下が得られる。これらの２つの手段によれば、相応のラビリンスを介して圧力低下が得られ、ひいてはラビリンスの質量流量の減少が得られる。こうして、２回曲げられた壁部が再び最初の通路輪郭形状に戻る。この場合、ステータにおいてもロータにおいてもさらにラビリンス流を避けるために、別の手段が選択される。
【００２２】
外側では、対抗曲がり角度Ｂを備えた壁部が、下流側に設けられた静翼Ｌｅ２，Ｌｅ３のフット領域（足部領域）で、対抗曲がり角度に続いて再び半径方向にガイドされている。さらに、静翼出口に延長部１４が設けられている。半径方向内方に向けられたプロフィールは、形成された、流れを制限する壁部（延長された静翼フットとそれに続く動翼カバープレート１６との間で軸方向ギャップ１８によって中断されている）が、後続段の少なくともほぼ動翼入口の平面内で、本来の直線的な通路輪郭５１を備えた交点Ｐを有するように選択されている。図示のように、本来の通路輪郭部５１（後続の動翼のカバープレート１６の、通路に向けられた側に存在する）を備えた延長部１４が、やはり外方に向かって開放するポジティブな角度を形成している。有利には、この曲がり箇所も、軸方向ギャップ１８の中央に配置されている。従ってラビリンス１５の入口４０で圧力の減少が得られる。ラビリンス入口における圧力の低下は、ラビリンス出口における圧力上昇と同様に、シール箇所に亙っての圧力低下が減少されるように作用する。
【００２３】
相応のことは、内側でハブにおいても実施される。入口領域で対抗曲がり角度ＢＢを備えた壁部は、静翼のカバープレート２０において、対抗曲がり角度に続いて再び半径方向内方に向いている。この壁部は、静翼出口で延長部２４を備えてもいる。延長された静翼カバープレートとそれに続く動翼フットプレート２１との間で軸方向ギャップ２５によって中断されている、流れを制限する形成された壁部は、少なくともほぼ動翼入口で、本来の直線的な通路輪郭形状５２を備えた共通の交点ＰＰを有するように向けられている。また図面から明らかなように、後続の動翼のフットプレート２１の、通路に向けられた側に形成された本来の通路輪郭５２を備えた延長部２４は、やはり、外方に開放するポジティブな角度を形成している。この曲がり箇所も、有利には軸方向ギャップ２５の中央に配置されている。これによって、ラビリンス１９の出口４３において圧力の上昇が得られる。ラビリンスの出口における、このような圧力の上昇は、ラビリンスの入口における圧力の低下と同様に、シール箇所に亙っての圧力低下を減少させるように作用する。
【００２４】
以上述べた通路形状は、ラビリンス流をさらに減少させる可能性を提供する。
【００２５】
ステータ側で、静翼のフットプレート１３が延長部１４を備えていることによって、同じ段の静翼のフットプレート１３と動翼のカバープレート１６との間のラビリンス入口４０は、通路内での一般的な流れ方向に抗して斜めに向けられる。このためには、静翼のフットプレートを出口側で、また動翼のカバーストリップが入口側で相応に構成するだけでよい。このような入口の傾斜箇所によって、ラビリンス１５への流入が困難になる。
【００２６】
これと同様に、動翼のフットプレート２１はロータ側で延長部２２を備えているので、後続の段の、動翼のフットプレート２１と静翼のカバープレート２０との間のラビリンス入口４１も、一般的な流れ方向に抗して通路内で斜めに向けられる。このためには、動翼のフットプレートを出口側で、また静翼のカバーストリップを入口側で相応に構成するだけでよい。このような入口の傾斜箇所によって、ラビリンス１９への流入が困難になる。
【００２７】
さらにまた、ラビリンス質量流量の再流入を著しく改善する手段が得られる。
【００２８】
一方では、軸方向ギャップ２６内に開口するラビリンス出口４２は外側で、段の動翼のカバープレート１６と、それに続く段の静翼のフットプレート１３との間で、一般的に通路５０内に形成された流れ方向に延びる。ラビリンス出口４２は、不必要なエネルギーの離散を避けるために、半径方向で可能な限り狭く維持されている。カバープレートの延長部１７に従って、ラビリンスからの流出は、後続の静翼入口のできるだけ近くで行われる。
【００２９】
同様に内側でも、軸方向ギャップ２５内に開口するラビリンス出口４３は、同じ段の動翼のフットプレート２１と静翼のカバープレート２０との間で、通路５０内に形成された一般的な流れ方向で斜めに延びている。エネルギーが離散する可能性のある有害な渦室がラビリンス４３の出口に形成されるのを避けるために、ロータ部分が相応の箇所で隆起部４４を備えており、該隆起部４４は、流れのために良好な出口を可能にする。
【００３０】
前記取り出し口３０の平面に特別な手段が設けられている。流れを制限する、ロータの壁部３１は、静翼Ｌｅ２の直接上流で、対抗曲がり角度Ｂを備えた壁部部分として構成されている。ロータ側では、取り出し口３０の平面に、ローラ９の流れに制限された壁部３２が、動翼Ｌａ１の直接下流で、曲がり角度ＡＡを備えた壁部として構成されている。
【００３１】
このための変化実施例が図２に示されている。ロータ側では、取り出し口３０の平面で、動翼Ｌａ１が前記延長部２２を備えており、これに対して下流側の静翼Ｌｅ２のカバープレート２０′は、侵入側の延長部３３を備えており、該延長部３３は、対抗曲がり角度ＢＢを備えた部分でもある。
【００３２】
図３には、本発明による装置を、カバープレートシールを備えた高圧翼構造において使用した実施例が示されている。この高圧翼構造では、貫流通路５０は非常に弱い円すい形性を有している。図面では、それぞれ１つの静翼列Ｌｅと動翼列Ｌａとを有する段が示されている。同じ作用を有する部材には、図１と同じ符号が記されている。図面で分かるように、３つの曲がり箇所Ｘがシリンダの外側にもまたハブの内側にも設けられている。曲がり箇所Ｘには、曲がり角度Ａ若しくはＡＡを備えた壁部１０及び１１が延びていて、曲がり箇所Ｙには、曲がり角度Ｂ若しくはＢＢを備えた壁部が延びている。曲がり箇所Ｙ及びＺは、やはり有利にはそれぞれのギャップ中央に配置されている。さらにまた、その他の上記手段、例えば、このような翼構造における、図示していないラビリンス入口の傾斜平面及び、ラビリンス出口の流れ制御形状も実現できることが明らかである。
【００３３】
図４には、本発明による構造を適用した翼構造が示されている。この翼構造においては、動翼Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３の翼端部の先端が、貫流通路５０の、流れを制限する壁部１０に対してシールしている。翼構造領域の外側で、この壁部１０はステータの通路側の内壁によって形成される。当該段部の動翼出口における、ポジティブな曲がり角度Ａを備えた壁部は、その長手方向でまず半径方向外方に開放するように延びている。ネガティブな対抗曲がり角度Ｂを備えた壁部は、ステータ側で、後続の段部の静翼Ｌｅ２、Ｌｅ３，Ｌｅ４の、貫流通路側に向けられたフットプレート１３によって形成されている。次いで、対抗曲がり角度を備えた壁部部分で、壁部は半径方向内方に延びているので、この壁部は少なくともほぼ、その次の段の動翼入口の平面内で、本来の直線的に延びる外側の通路輪郭５１を備えた共通の交点Ｐを有している。
【００３４】
静翼Ｌｅ２，Ｌｅ３，Ｌｅ４の翼端部もその先端が、貫流通路５０の流れを制限する壁部１１をシールする。ロータ側で、曲がり角度ＡＡ及び対抗曲がり角度ＢＢを備えた壁部１１は、ロータ表平面によって形成される。当該の段の動翼出口におけるポジティブな角度ＡＡを備えた壁部は、その長手方向でまず半径方向外方に延びている。ネガティブな対抗曲がり角度ＢＢを備えた壁部は、次いで対抗曲がり角度に延びているので、後続の段の少なくともほぼ動翼入口の平面において、本来の真っ直ぐに延びる通路輪郭５２を備えた共通の交点ＰＰを有している。
【００３５】
図５には、図１に示したＮＤ（低圧）タービンの最後の段の、通路輪郭の変化実施例が示されている。対抗曲がり角度は、静翼の領域内に湾曲された輪郭部を導入したことによって減少されている。この湾曲された輪郭部によって、交点Ｐにおけるプラス圧力の減少並びに、交点ＰＰにおけるマイナス圧力の上昇が得られる。
【００３６】
本発明は図示の実施例にみに限定されるものではない。本発明による新規な思想は、例えばステータにおいてだけ、又は（カバーリングプレート翼構造；covering plate blade systemの場合には）、例えばスペース的な問題がある場合には、動翼列の後ろ側だけで実現することができる。基本的にはすべてのタービン機械において使用することができる。従来の例においては、全圧がハブからシリンダに向かって大きくなるように構成されている。翼構造を最適にするための基本的な構成若しくは運転時点に応じて、全圧のプロフィールを変えることができる。いずれの場合においても決定的なことは、正しい寸法で構成された正しく方向付けられた曲がり角度を動翼の後ろの子午面輪郭部に配置することによって、全圧プロフィール及び流過角度プロフィールがポジティブな影響を受けて、均一化のためにポジティブに作用するということである。この場合、ａ／ｔ＝０．５の最小長さを有するスムーズな壁平面が達成されなければならない。これが実現されると、得ようとする全圧の均一化の他に、循環のために動翼出口において強い非均一化が生じる流れ領域が、妨害的な横方向流に対して遮蔽される。
【図面の簡単な説明】
【図１】カバーリングプレートシールを備えた低圧蒸気タービンの概略的な部分縦断図面である。
【図２】ステータ内に配置された取り出し箇所の平面内でのロータ部分の変化実施例を示す概略的な縦断図面である。
【図３】カバーリングプレートシールを備えたタービンの概略的な部分縦断図面である。
【図４】先端シール部を備えたタービンの概略的な部分縦断図面である。
【図５】図１に示した低圧蒸気タービンの、通路輪郭形状の変化実施例を示す概略的な部分縦断図面である。
【符号の説明】
８ ステータ、 ９ ロータ、 １０ ステータ側の流れ制限壁、 １１ ロータ側の流れ制限壁、 １３ 静翼Ｌｅのフットプレート、 １４ フットプレート１３の延長部、 １５ 動翼ラビリンス、 １６ 動翼Ｌａのカバープレート、 １７ カバープレート１６の延長部、 １８ １４と１６との間の軸方向ギャップ、 １９ 静翼ラビリンス、 ２０ 静翼Ｌｅのカバープレート、 ２０′ 静翼Ｌｅ２′のカバープレート、 ２１ Ｌａのフットプレート、 ２２２１の延長部、 ２３ ２２と２０との間の軸方向ギャップ、 ２４ ２０の延長部、 ２５ ２０と２１との間の軸方向ギャップ、 ２６ １７と１３との間の軸方向ギャップ、 ３０ 取り出し口、 ３１ 取り出し口の後ろのステータ側の、流れを制限する壁部、 ３２ 取り出し口の後ろのロータ側の、流れを制限する壁部、 ３３ Ｌｅカバープレートの侵入側の延長部、 ４０ ラビリンス入口の内側、 ４１ ラビリンス入口の外側、 ４２ ラビリンス出口の外側、 ４３ ラビリンス出口の内側、 ４４ ロータの隆起部、 ５０ 貫流通路、 ５１ 外側の通路輪郭、 ５２ 内側の通路輪郭、 Ｌａ１，Ｌａ２ 動翼、 Ｌｅ１，Ｌｅ２ 静翼、 Ａ 外側の曲がり角度、 ＡＡ 内側の曲がり角度、 Ｂ 外側の対抗曲がり角度、 ＢＢ 内側の対抗曲がり角度、 Ｐ 真っ直ぐに延びる外側の通路輪郭との交点、ＰＰ 真っ直ぐに延びる内側の通路輪郭との交点

Claims (12)

1. 軸流タービン機械の多段式の翼構造において、
   ロータ側及び／又はステータ側の、貫流通路の流れを制限する壁部（１０，１１）が、動翼（Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３）の出口で直接、曲がり角度（Ａ，ＡＡ）を備えており、該曲がり角度（Ａ，ＡＡ）は、動翼からの流出流が、全圧及び流出角度に関連して均一化されるように設計されており、
   前記壁部（１０，１１）が、後続の段の静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３）の少なくともほぼ入口領域で対抗曲がり角度（Ｂ，ＢＢ）を備えており、
   静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３，Ｌｅ４）の翼端部の先端が、貫流通路の流れを制限する壁部をシールするようになっており、
   前記曲がり角度（ＡＡ）及び前記対抗曲がり角度（ＢＢ）を備えた壁部（１１）が、ロータ側でロータ表面によって形成されており、
   前記曲がり角度（ＡＡ）を備えた壁部の長手方向が、当該の段の動翼出口においてまず半径方向で外方に延びており、
   前記対抗曲がり角度（ＢＢ）を備えた壁部が、対抗曲がり角度に続いて、当該の段の少なくともほぼ動翼入口の平面で、本来の真っ直ぐな通路輪郭（５２）を備えた共通の交点（ＰＰ）を有していることを特徴とする、多段式の翼構造。
2. 動翼（Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３）の翼端部の先端が、貫流通路（５０）の流れを制限する壁部をシールしている形式のものにおいて、
   対抗曲がり角度（Ｂ）を備えた壁部が、ステータ側で、前記後続の段の静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３，Ｌｅ４）の貫流通路側に向けられたフットプレート（１３）によって形成されており、次いで対抗曲がり角度において、該後続の段の少なくともほぼ動翼入口の平面内で、本来の真っ直ぐに延びる外側の通路輪郭（５１）との共通の交点（Ｐ）を有している、請求項１記載の多段式の翼構造。
3. 動翼（Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３）の翼端部が、ラビリンス（１５）を備えたカバープレート（１６）を介してステータ（８）をシールしており、貫流通路の流れを制限する輪郭が動翼の領域内で、通路側に向けられた、動翼（ Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３）によって、また静翼の領域内で、通路側に向けられた、静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３，Ｌｅ４）のフットプレート（１３）によって形成されており、
   曲がり角度（Ａ）を備えた壁部（１０）が、動翼の出口においてカバープレート（１６）の延長部（１７）として構成されている、請求項１記載の多段式の翼構造。
4. 対抗曲がり角度（Ｂ）を備えた壁部が、下流に配置された静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３）のフット領域内で、対抗曲がり角度に続いて再び半径方向内方に延びていて、また静翼出口で延長部（１４）を備えており、これによって、延長された静翼フット部とそれに続く動翼のカバープレート（１６）との間で軸方向ギャップ（１８）によって中断された、流れを制限する壁部が、この後続の段の少なくともほぼ動翼入口の平面内で、本来の真っ直ぐに延びる通路輪郭（５１）を備えた共通の交点（Ｐ）を有している、請求項３記載の多段式の翼構造。
5. ステータ（８）の、１つの段の動翼とそれに続く段の静翼との間の領域内に、少なくともほぼ半径方向に延びる取り出し口（３０）が配置されており、
   ステータの、流れを制限する壁部（３１）が、静翼の直接上流で、対抗曲がり角度（Ｂ）を備えた壁部の部分として構成されている、請求項３記載の多段式の翼構造。
6. 静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３）の翼端部が、ラビリンス（１９）を備えたカバープレート（２０）を介してロータ（９）をシールしており、貫流通路の、流れを制限する輪郭が、動翼の領域内で、動翼（ Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３）の、通路側に向けられたフットプレート（２１）によって、及び静翼の領域内で、静翼（Ｌｅ２，Ｌｅ３）の、通路側に向けられたカバープレート（２０）によって形成されており、
   曲がり角度（ＡＡ）を備えた、動翼の出口における壁部が、フットプレート（２１）の延長部（２２）として構成されていて、動翼の延長されたフットプレートと下流側に配置された静翼のカバープレート（２０）との間まで延びている、請求項１記載の多段式の翼構造。
7. 入口領域で対抗曲がり角度（ＢＢ）を備えた壁部が、下流側に配置された静翼のカバープレート（２０）内で対抗曲がり角度に続いて再び半径方向内方に延びていて、静翼出口において延長部（２４）を備えており、これによって形成された、延長された静翼カバープレートとそれに続く動翼フットプレート（２１）との間で軸方向ギャップ（２５）によって中断された、流れを制限する壁部が、本来の真っ直ぐに延びる通路輪郭（５２）を備えた共通の交点（ＰＰ）を有している、請求項６記載の多段式の翼構造。
8. ロータ側で取り出し口（３０）の平面において、ロータ（９）の流れを制限する壁部（３２）が、動翼の直接下流で、曲がり角度（ＡＡ）を備えた壁部として構成されている、請求項５記載の多段式の翼構造。
9. ロータ側で取り出し口（３０）の平面に、下流に配置された静翼のカバープレート（２０′）が、入口側で延長部（３３）を備えている、請求項５記載の多段式の翼構造。
10. ラビリンス入口（４０，４１）が、静翼のフットプレート（１３）と、同一段の動翼カバープレート（１６）との間で、及び１つの段の動翼のフットプレート（２１）とそれに続く段の静翼のカバープレート（２０）との間で、一般的な流れ方向に抗して通路内で斜めに延びている、請求項６記載の多段式の翼構造。
11. 軸方向ギャップ（２６，２５）内に開口するラビリンス出口（４２，４３）が、１つの段の動翼カバープレート（１６）とそれに続く段の静翼のフットプレート（１３）との間で、及び同じ段の動翼のフットプレート（２１）と静翼カバープレート（２０）との間で、一般的に通路（５０）内に形成される流れ方向に延びている、請求項７記載の多段式の翼構造。
12. ラビリンス出口（４２，４３）が狭められている、請求項１１記載の多段式の翼構造。

Images