JP5308995B2 - 軸流タービン - Google Patents
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
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Description
動翼の周速は、半径位置が一番大きい外周端、すなわち動翼先端部で最も大きくなる。先端部の周速を音速で割った周速マッハ数が1を超えて超音速となると、静翼からの流れの回転方向成分が十分でないと、動翼に流入してくる流れの相対速度が超音速となる。相対流入速度が超音速となると、動翼上流側で不連続な圧力上昇を伴う衝撃波が発生し、衝撃波そのものによるエントロピー上昇に加え、衝撃波が翼面の境界層と干渉して、その不連続な圧力上昇により境界層厚さが増加する。さらにははく離を生じさせることなどによるエントロピー上昇も生じる。この衝撃波によるエントロピー上昇により、タービン段落の環帯面積を増加させ、作動流体の流量を増加させたにも関わらず、増加流量に相当する回転力すなわち出力が増えないことがある。そのため、限界周速を超えて環帯面積を大きくすることにより、段落当たりの出力増加を実現するためには、動翼流入部で生じる衝撃波を無くす、もしくは弱くすることが重要であり、そのためには、動翼相対流入速度を小さくする必要がある。
翼とからなるタービン段落を作動流体流路中に複数備える軸流タービンにおいて、作動流
体流路中に設けられ、作動流体流れ方向上流側から流入する作動流体の一部を、タービン
段落の少なくとも一段の外周側をバイパスさせ、バイパスしたタービン段落の作動流体流
れ方向下流側にある動翼の動翼相対流入速度がマッハ数1.0を超える位置に導入するタービン段落バイパス流路を備える。
よって、第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、翼高さ方向において、翼入口角が不連続であることによって生じる損失を抑制できる。また、第2の分流板32は、動翼13の振動減衰効果が期待でき、翼の振動モードを調節して共振回避することに用いることもできる。
3 タービンケーシング
4,10,14,18 外周側ダイアフラム
5,11,15,19,53,57,62 内周側ダイアフラム
6,12,16,20,23,27,50,55,60 静翼
7,13,17,21,24,28,51,56,61 動翼
8 タービンロータ
9 タービン中心軸
26,43,44,45 分流板
29 バイパス流路
30 段落流路
31 サポート部材
32 第2の分流板
33 シール構造
35 延長部
36 シールフィン
37 延長部
40 分流板上流端
41 内周側流路
42 外周側流路
52,58,63 外周側固定部材
64 抽気スリット
Claims (5)
- 静止体に固定された静翼と、タービンロータに固定された動翼とからなるタービン段落
と、
前記タービン段落をタービン軸方向に複数有する作動流体流路とを備える軸流タービン
であって、
前記作動流体流路中に設けられ、作動流体流れ方向上流側から流入する作動流体の一部
を、前記タービン段落の少なくとも一段の外周側をバイパスさせ、バイパスした前記ター
ビン段落の作動流体流れ方向下流側にある前記動翼の動翼相対流入速度がマッハ数1.0を超える位置に導入するタービン段落バイパス流路を備え、
前記バイパスしたタービン段落の動翼出口流路高さが、上流側段落の動翼出口流路高さ
と比較して小さく、かつ下流側段落の動翼出口流路高さと比較しても小さいことを特徴とする軸流タービン。 - 請求項1記載の軸流タービンであって、
前記タービン段落バイパス流路は、
前記静止体と、
前記作動流体流路中に設けられ、前記作動流体流路を流下する作動流体の流れをタービ
ン半径方向に二分割し、内周側に前記タービン段落を有する分流板との間に設けられてい
ることを特徴とする軸流タービン。 - 請求項2記載の軸流タービンであって、前記タービン段落バイパス流路を流下した作動
流体が導入される前記動翼は、前記作動流体を前記タービン段落バイパス流路を流下した
流れと、その他の流れとに分流する第2の分流板を備えることを特徴とする軸流タービン
。 - 請求項3記載の軸流タービンであって、
前記分流板と前記第2の分流板とは、互いに間隙を空けて並行する延長部をそれぞれ有
し、
前記延長部のいずれか一方または両方にシール装置を設けたことを特徴とする軸流ター
ビン。 - 請求項2記載の軸流タービンであって、
前記タービン段落バイパス流路の外周側に、前記タービン段落バイパス流路を流下する
作動流体の一部を抽気し、タービン外部へ供給する抽気手段を備えることを特徴とする軸
流タービン。
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