JP6178268B2 - タービン動翼および蒸気タービン - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、タービン動翼および蒸気タービンに関する。

火力発電プラントまたは原子力発電プラントにおいて、ボイラ、熱交換器または蒸気発生機器などで発生した蒸気は、蒸気タービン内に導入される。蒸気タービンにおいて、導入された蒸気の熱エネルギが回転エネルギに変換される。

このような蒸気タービンに対して、高出力化、高効率化が要求されている。高出力化の一対策として、最終段に代表されるタービン出口のタービン段落における翼長を長くすることが検討されている。また、長翼化に伴って問題となる運転中の動翼の振動を抑制するための対策も同時に検討されている。高効率化の一対策として、タービン損失を低減することが検討されている。

図１３は、従来の蒸気タービンにおける動翼３００の斜視図である。図１４および図１５は、従来の蒸気タービンにおける動翼３００を半径方向外側から見たときの平面図である。図１４には静止時の動翼３００を、図１５には回転時の動翼３００を示している。また、図１３および図１４には、蒸気の流れ方向Ｄｓ、動翼３００の回転方向Ｄｒおよびタービンロータ軸方向Ｄａを示している。図１６は、図１５のＣ−Ｃ断面を示す図である。なお、図１６には、スナッバ３１０の断面のみを示している。ここでは、低圧タービンを例示している。また、動翼３００としては、最終段のタービン段落を構成するものを例示している。

図１３に示すように、最終段の動翼３００の先端にはスナッバ３１０が一体的に形成されている。スナッバ３１０は、動翼３００の前縁３０１側で背側３０２に突出する前縁スナッバ３１１と、動翼３００の後縁３０３側で腹側３０４に突出する後縁スナッバ３１２とを備えている。前縁スナッバ３１１は、隣接する動翼３００の後縁スナッバ３１２と周方向に隣接し、後縁スナッバ３１２は、隣接する動翼３００の前縁スナッバ３１１と周方向に隣接している。

静止時には、図１４に示すように、隣接するスナッバ３１０間に隙間Ｇを有するように構成されている。これは、静止時において隣接するスナッバ３１０間に隙間Ｇを構成しない場合、組立てが困難となり、さらに運転時に生じる拘束モーメントが大きくなりスナッバに過大な応力がかかるからである。

一方、回転時には、動翼３００の捻れ戻り（アンツイスト）が生じて、図１５に示すように、互いに隣接する動翼３００における前縁スナッバ３１１の接触面３１１ａと、後縁スナッバ３１２の接触面３１２ａとが接触する。これによって、全周一群の連結構造が構成される。このように、回転時に隣接するスナッバ３１０どうしを接触させることで、拘束モーメントの増大を最小限に抑えて、動翼３００の振動を抑制している。

なお、上記したように動翼３００は回転するため、スナッバ３１０と、動翼３００（スナッバ３１０）の周囲に設けられた静止部材であるダイアフラム外輪との間には、隙間を有している。この隙間から漏洩する蒸気の流量を抑えることも、タービン効率の向上に繋がる。

ここで、図１６に示すように、スナッバ３１０の断面形状は、矩形である。すなわち、蒸気が流れる動翼３００間の先端部は、後縁スナッバ３１２と前縁スナッバ３１１とからなるブロック状の構造となる。そのため、蒸気の流れ方向に対向する、後縁スナッバ３１２の前縁３１２ｂは平面となる。また、蒸気が流出する側の、前縁スナッバ３１１の後縁３１１ｂも平面となる。

スナッバ３１０は、最も外径が大きくなる翼先端部に備えられているため、周速が最も大きくなる。翼長の長い最終段の動翼３００の先端部では、周速が大きいことに起因して流れの相対流入速度が音速を超えることがある。最終段の動翼３００の先端部において入口から超音速の流れ場が形成されている場合、図１６に示すように、後縁スナッバ３１２の前縁３１２ｂの前方に離脱衝撃波３２０が形成されることがある。また、前縁スナッバ３１１の後縁３１１ｂからはウェーク３３０が発生する。

特許第４１０５５２８号公報

上記したように、蒸気が流れる動翼３００間の先端部には、ブロック状のスナッバ３１０が存在するため、流れに対してブロッケージ効果により、流体的な損失要因となる。また、後縁スナッバ３１２の前縁３１２ｂの前方に離脱衝撃波３２０が形成された場合、離脱衝撃波３２０の前後に全圧損失が発生するとともに、発生した離脱衝撃波３２０が蒸気の主流と干渉して流れを乱して流体的な損失が生じる。最終段の動翼３００の翼長が長くなるほど、先端部の周速が増して入口相対流入速度が大きくなり、強い離脱衝撃波３２０が誘起されるため、これらの損失は増加する傾向にある。さらに、前縁スナッバ３１１の後縁３１１ｂから発生するウェーク３３０によって、流体的な損失が発生する。

上記したような損失を低減するためには、スナッバ３１０の厚さＴを全体的に薄くすることが考えられる。これによって、離脱衝撃波３２０の強さを弱め、衝撃波損失を低減することができる。また、ブロッケージ効果やウェーク３３０による流体的な損失も低減することができる。しかしながら、スナッバ３１０の厚さＴを全体的に薄くした場合、前縁スナッバ３１１と後縁スナッバ３１２との接触面積が小さくなり、接触面圧が過大となる。そのため、スナッバ３１０に過大な応力が発生する。

本発明が解決しようとする課題は、動翼の先端部における流体的な損失を低減するとともに、隣接する動翼どうしの接触面における接触面圧が過大になることを抑制できるタービン動翼および蒸気タービンを提供するものである。

実施形態のタービン動翼は、翼先端部の前縁側で背側に突出する前縁連結部材と、前記翼先端部の後縁側で腹側に突出する後縁連結部材とを備える。そして、運転の際、前記後縁連結部材と隣接するタービン動翼の前記前縁連結部材、または前記前縁連結部材と隣接するタービン動翼の前記後縁連結部材が接触して形成される連結部構造体の蒸気流れ方向における断面において、前記連結部構造体の、前縁と後縁との間で前記連結部構造体の厚さが最大となり、前記連結部構造体の厚さが最大となる位置から、前記連結部構造体の、前縁側および後縁側に向かって、前記連結部構造体の厚さが単調に減少する。

第１の実施の形態の動翼を備えた蒸気タービンの鉛直方向の子午断面を示す図である。 第１の実施の形態の動翼の斜視図である。 第１の実施の形態の動翼を半径方向外側から見たときの平面図である。 第１の実施の形態の動翼を半径方向外側から見たときの平面図である。 図４のＡ−Ａ断面を示す図である。 第１の実施の形態の動翼の他の構成のスナッバ構造体の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。 第１の実施の形態の動翼の他の構成のスナッバ構造体の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。 第１の実施の形態の動翼におけるシールフィンを備えるスナッバ構造体を半径方向外側から見たときの平面図である。 図８のＢ−Ｂ断面を示す図である。 第２の実施の形態の動翼のスナッバ構造体の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。 第２の実施の形態の動翼において、他の構成を有するスナッバ構造体の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。 第３の実施の形態の動翼のスナッバ構造体の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。 従来の蒸気タービンにおける動翼の斜視図である。 従来の蒸気タービンにおける動翼を半径方向外側から見たときの平面図である。 従来の蒸気タービンにおける動翼を半径方向外側から見たときの平面図である。 図１５のＣ−Ｃ断面を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の動翼２２を備えた蒸気タービン１０の鉛直方向の子午断面を示す図である。なお、ここでは、低圧タービンを例示して説明する。

図１に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング２０を備え、このケーシング２０内には、タービンロータ２１が貫設されている。このタービンロータ２１には、ロータディスク２１ａが形成されている。このロータディスク２１ａに、複数の動翼２２が周方向に植設され、動翼翼列を構成している。動翼翼列は、タービンロータ２１の軸方向に複数段構成されている。なお、タービンロータ２１は、図示しないロータ軸受によって回転可能に支持されている。

ケーシング２０の内周には、ダイアフラム外輪２３が設置され、このダイアフラム外輪２３の内側には、ダイアフラム内輪２４が設置されている。また、ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２４との間には、周方向に複数の静翼２５が配置され、静翼翼列を構成している。この静翼翼列は、タービンロータ２１の軸方向に動翼翼列と交互に複数段備えられている。そして、静翼翼列と、その直下流側に位置する動翼翼列とで一つのタービン段落を構成している。

ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２４との間には、主蒸気が流れる環状の蒸気通路２９が形成されている。タービンロータ２１とケーシング２０との間には、蒸気の外部への漏洩を防止するために、グランドシール部２６が設けられている。また、タービンロータ２１とダイアフラム内輪２４との間には、この間を蒸気が下流側へ通過するのを防止するために、シール部２７が設けられている。

また、蒸気タービン１０には、クロスオーバ管２８からの蒸気を蒸気タービン１０の内部に蒸気を導入するための蒸気入口管（図示しない）がケーシング２０を貫通して設けられている。最終段のタービン段落の下流側には、タービン段落において膨張仕事をした蒸気を排気するための排気通路（図示しない）が設けられている。この排気通路は、復水器（図示しない）に連通されている。

次に、第１の実施の形態の動翼２２の構成について説明する。

図２は、第１の実施の形態の動翼２２の斜視図である。図３および図４は、第１の実施の形態の動翼２２を半径方向外側から見たときの平面図である。図３には静止時の動翼２２を、図４には回転時の動翼２２を示している。また、図２〜図３には、蒸気の流れ方向Ｄｓ、動翼２２の回転方向Ｄｒおよびタービンロータ軸方向Ｄａを示している。図５は、図４のＡ−Ａ断面を示す図である。なお、図５には、スナッバ構造体７０の断面のみを示している。ここでは、動翼２２として、最終段のタービン段落に設けられる動翼を例示して説明する。

図２に示すように、動翼２２は、翼根元から翼先端に亘って捻じれた翼有効部４０と、翼有効部４０の翼先端に形成されたスナッバ５０と、翼根元よりも半径方向内側に形成された翼植込部６０とを備える。ここでは、スナッバ５０は、連結部材として機能する。なお、連結部材は、例えば、シュラウドなどと称されることもある。

スナッバ５０は、翼先端部の前縁４１側で背側４３に突出する前縁スナッバ５１と、翼先端部の後縁４２側で腹側４４に突出する後縁スナッバ５２とを備える。スナッバ５０は、例えば、翼有効部４０と一体的に形成される。前縁スナッバ５１は、前縁連結部材として機能し、後縁スナッバ５２は、後縁連結部材として機能する。

図３に示すように、静止時には、後縁スナッバ５２と、この後縁スナッバ５２に隣接する前縁スナッバ５１との間に隙間Ｇを有するように構成されている。例えば、静止時において、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１との間に隙間Ｇを構成しない場合、組立てが困難となり、さらに運転時に生じる拘束モーメントが大きくなりスナッバ５０に過大な応力がかかる。

一方、運転時（回転時）おいて、図４に示すように、例えば、前縁スナッバ５１は、隣接する動翼２２の後縁スナッバ５２に接触する。また、運転時おいて、後縁スナッバ５２は、隣接する動翼２２の前縁スナッバ５１に接触する。このように、運転時おいて、動翼２２を備える動翼翼列は、全周一群の連結構造となる。ここでは、このように前縁スナッバ５１と後縁スナッバ５２とが接触したものをスナッバ構造体７０と呼ぶ。そして、スナッバ構造体は、連結部構造体として機能する。

次に、スナッバ５０の構成について説明する。

スナッバ構造体７０を図４に示すＡ−Ａ断面、すなわち蒸気流れ方向における断面で示すと図５のようになる。図５に示す断面において、スナッバ構造体７０は、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有する。なお、ここでいう、前縁７１と後縁７２との間には、前縁７１および後縁７２は含まれない。すなわち、前縁７１と後縁７２との間とは、前縁７１および後縁７２を除く、前縁７１と後縁７２との間を意味する。また、厚さＴとは、スナッバ構造体７０の半径方向の厚さ（幅）である。

ここでは、最大厚さＴｍは、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１との接触部８０よりも前縁スナッバ５１側に存在している。すなわち、最大厚さＴｍは、前縁スナッバ５１の断面で得られる。

スナッバ構造体７０の厚さＴは、図５に示すように、最大厚さＴｍとなる位置から、スナッバ構造体７０の、前縁７１側および後縁７２側に向かって単調に減少する。換言すると、スナッバ構造体７０は、最大厚さＴｍとなる位置から、スナッバ構造体７０の、前縁７１側および後縁７２側に向かって、先細りとなるテーパ形状を有している。

後縁スナッバ５２および前縁スナッバ５１ともに、内周側は、最大厚さＴｍとなる位置から前縁７１側および後縁７２側に向かって外周側に傾く面を構成する。一方、外周側は、後縁スナッバ５２および前縁スナッバ５１ともに、最大厚さＴｍとなる位置から前縁７１側および後縁７２側に向かって内周側に傾く面を構成する。

後縁スナッバ５２の接触面５２ａと、前縁スナッバ５１の接触面５１ａの断面は、例えば、同じ形状に形成される。これによって、接触部８０の内周側および外周側ともに、蒸気の流れ方向に段差のない接触部８０が形成される。

なお、ここでは、隣接する動翼間のほぼ中央における、蒸気流れ方向の断面（図４参照）を図５に示したが、中央以外の蒸気流れ方向の断面においても、同様の構成である。すなわち、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有する。

なお、ここでは、最大厚さＴｍが接触部８０よりも前縁スナッバ５１側に存在する一例を示したが、最大厚さＴｍは、接触部８０よりも後縁スナッバ５２側に存在してもよい。

次に、動翼２２のスナッバ５０の作用について説明する。

タービンロータ２１が回転すると、回転数の上昇に伴い、翼有効部４０には、翼根元から翼先端に向かって遠心力が作用する。翼有効部４０が捻じれているため、遠心力によって、翼有効部４０にアンツイストが発生する。この際、図４および図５に示すように、互いに隣接する動翼２２の、後縁スナッバ５２の接触面５２ａと、前縁スナッバ５１の接触面５１ａとが接触する。これによって、全周一群の連結構造が構成される。

ここで、動翼２２の先端部における入口相対マッハ数が１を超えると、図５に示すように、後縁スナッバ５２の前縁７１の上流側に離脱衝撃波Ｓが形成されることがある。離脱衝撃波Ｓは、上流側に湾曲した形状を有している。

ここで、図５に示したスナッバ構造体７０の断面における、蒸気流れ方向に延びる中心軸をＬとする。この中心軸Ｌ上の蒸気の流線と離脱衝撃波Ｓとのなす角である衝撃波角が９０度または９０度に近いところでは、離脱衝撃波Ｓを介して蒸気の流れが超音速から亜音速に減速される。これによって、大きな全圧損失が生じる。一方、スナッバ構造体７０の中心軸Ｌから十分に離れた位置では、衝撃波角がマッハ角とほとんど等しくなる。そのため、全圧損失はほとんど生じない。

離脱衝撃波Ｓによる全圧損失を低減するためには、衝撃波角が９０度または９０度に近い領域を小さくすることが重要である。本実施の形態のスナッバ５０においては、最大厚さＴｍとなる位置から、スナッバ構造体７０の前縁７１側に向かって、厚さＴが単調に減少する。そのため、例えば厚さＴが一定のスナッバ構造体に比べて前縁７１の厚さＴを薄くできる。これによって、離脱衝撃波Ｓの衝撃波角が全体的に小さくなり、離脱衝撃波Ｓによる全圧損失を低減できる。ここで、上記した効果を得るために、スナッバ構造体７０の前縁７１におけるくさび角度αを小さくすることが有効である。

また、スナッバ構造体７０の後縁７２からはウェークＷが発生する。それによって、流体的な損失が発生し、タービン段落の性能が低下する。本実施の形態のスナッバ５０においては、最大厚さＴｍとなる位置から、スナッバ構造体７０の後縁７２側に向かって、厚さＴが単調に減少する。そのため、例えば厚さＴが一定のスナッバ構造体に比べて後縁７２の厚さＴを薄くできる。これによって、ウェークＷによる損失を低減できる。ここで、上記した効果を得るために、スナッバ構造体７０の後縁７２におけるくさび角度βを小さくすることが有効である。

また、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有するため、接触部８０において十分な接触面積を確保することができる。これによって、接触部８０において接触面圧が過大になることを抑制できる。

上記したように、第１の実施の形態の動翼２２によれば、動翼２２の先端部における流体的な損失を低減するとともに、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１との接触部８０における過大な接触面圧の発生を抑制できる。

ここで、第１の実施の形態の動翼２２のスナッバ構造体７０の構成は上記した構成に限れるものではない。図６および図７は、第１の実施の形態の動翼２２の他の構成のスナッバ構造体７０の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。

図６に示すように、スナッバ構造体７０が最大厚さＴｍとなる位置を、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１とが接触する接触部８０としてもよい。上記したように、離脱衝撃波ＳおよびウェークＷによる損失を低減するためには、くさび角度αおよびくさび角度βを小さくすることが有効である。そのため、最大厚さＴｍとなる位置を接触部８０とすることで、スナッバ構造体７０における蒸気流れ方向の限られた長さの下で、くさび角度αおよびくさび角度βのそれぞれを小さくすることができる。

また、最大厚さＴｍとなる位置を接触部８０とすることで、接触部８０において最大の接触面積を得ることができる。これによって、接触部８０における過大な接触面圧の発生を抑制できる。

また、図７に示すように、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１とが接触する接触部８０において、後縁スナッバ５２の接触面５２ａの厚さＴを、前縁スナッバ５１の接触面５１ａの厚さＴ以上にしてもよい。すなわち、接触部８０において、後縁スナッバ５２の接触面５２ａの厚さＴの方が前縁スナッバ５１の接触面５１ａの厚さＴ以上であれば、それぞれの接触面の厚さＴは同じでなくてもよい。なお、図７には、スナッバ構造体７０の厚さＴが最大厚さＴｍとなる位置に接触部８０が位置する構成を例示している。

ここで、接触部８０において、後縁スナッバ５２の接触面５２ａの厚さＴと前縁スナッバ５１の接触面５１ａの厚さＴが同じ場合については、図５または図６を参照してすでに説明している。

接触面５２ａの厚さＴと接触面５１ａの厚さＴの差は、段差における流れの損失を小さくするため小さいことが好ましい。例えば、接触面５２ａの厚さＴを１とした場合、接触面５１ａの厚さＴは、０．８以上１未満であることが好ましい。なお、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１の蒸気の流れ方向Ｄｓの中心軸Ｌは同軸上であることが好ましい。

このように、上記した範囲内で、上流側の後縁スナッバ５２の接触面５２ａの厚さＴを大きくしても、段差において蒸気は流れ方向Ｄｓに膨張するため、段差による損失はほぼ無視できる。また、段差に起因する離脱衝撃波Ｓの発生も抑制できる。

図８は、第１の実施の形態の動翼２２におけるシールフィン９０を備えるスナッバ構造体７０を半径方向外側から見たときの平面図である。図８には回転時の動翼２２を示している。また、図９は、図８のＢ−Ｂ断面を示す図である。なお、図９には、シールフィン９０を備えたスナッバ構造体７０の断面のみを示している。

図８および図９に示すように、前縁スナッバ５１および後縁スナッバ５２の外面に、シールフィン９０を備えてもよい。このシールフィン９０の構成は、特に限定されるものではなく、一般に広く用いられている構造であればよい。図８に示すように、運転時（回転時）において、例えば、隣接する動翼２２のシールフィン９０どうしが接触する。このように、シールフィン９０においても、周方向に全周一群の連結構造が構成される。

シールフィン９０は、ダイアフラム外輪（図示しない）の内面に対向するように、前縁スナッバ５１および後縁スナッバ５２の外面に突設されている。シールフィン９０の先端と、シールフィン９０の外周を覆うダイアフラム外輪の内面との間には、所定の隙間が設けられている。

このように、シールフィン９０を備えたスナッバ構造体７０においては、離脱衝撃波ＳおよびウェークＷによる損失を低減するとともに、スナッバ構造体７０とダイアフラム外輪との間からの漏洩蒸気の流量を低減することができる。

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態の動翼２２のスナッバ構造体７０の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。なお、第１の実施の形態の構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。

図１０に示した断面において、スナッバ構造体７０の内周縁における、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１との接触点Ｐは、後縁スナッバ５２の内周縁の一部と前縁スナッバ５１の内周縁の一部とによって形成される直線Ｍ上に位置する。すなわち、接触点Ｐ側の後縁スナッバ５２の内周縁は直線Ｍ１で構成され、接触点Ｐ側の前縁スナッバ５１の内周縁は直線Ｍ２で構成されている。そして、これらの直線Ｍ１、Ｍ２が直線的に交わり、同一直線を構成し、直線Ｍが形成されている。

なお、第１の実施の形態と同様に、スナッバ構造体７０は、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有する。ここでは、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１との接触部８０が最大厚さＴｍなる一例を示している。

第２の実施の形態のスナッバ構造体７０によれば、第１の実施の形態と同様に、離脱衝撃波ＳやウェークＷによる損失を低減できる。さらに、スナッバ構造体７０の内周縁において、後縁スナッバ５２の内周縁の一部と前縁スナッバ５１の内周縁の一部とが連続的に直線状に繋がるため、接触点Ｐにおける流れの剥離などが抑制される。そのため、流体的な損失を低減することができる。

スナッバ構造体７０の内周面は、翼有効部４０を流れる蒸気が接する面である。そのため、連続的に直線状に繋がる面を有することで、この面に沿って流れる蒸気と、翼有効部４０を流れる蒸気との干渉が低減される。これによって、流体的な損失を低減することができる。

また、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有するため、接触部８０において十分な接触面積を確保することができる。これによって、接触部８０において接触面圧が過大になることを抑制できる。

ここで、スナッバ構造体７０の内周縁において、直線Ｍで構成される範囲が広いほど、スナッバ構造体７０の内周面に沿って流れる蒸気と、翼有効部４０を流れる蒸気との干渉が低減される。図１１は、第２の実施の形態の動翼２２において、他の構成を有するスナッバ構造体７０の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。

図１１に示すように、スナッバ構造体７０の内周縁を直線としてもよい。これは、図１０に示した、スナッバ構造体７０の内周縁の直線Ｍの範囲を最大とした構成である。この場合、後縁スナッバ５２および前縁スナッバ５１ともに、外周側は、最大厚さＴｍとなる位置から前縁７１側および後縁７２側に向かって内周側に傾く面を構成する。

この構成とすることで、スナッバ構造体７０の内周面に沿って流れる蒸気と、翼有効部４０を流れる蒸気との干渉がさらに低減される。さらに、スナッバ構造体７０の内周面に突面が無くなるため、スナッバ構造体７０の内周面から膨張波は発生しない。そのため、膨張波と翼有効部４０を流れる蒸気との干渉が防止され、流体的な損失を低減することができる。

（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態の動翼２２のスナッバ構造体７０の、図４のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す図である。

図１２に示す断面において、スナッバ構造体７０の外周縁は、直線である。なお、第１の実施の形態と同様に、スナッバ構造体７０は、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有する。スナッバ構造体７０の厚さＴは、図１２に示すように、最大厚さＴｍとなる位置から、スナッバ構造体７０の、前縁７１側および後縁７２側に向かって単調に減少する。

このスナッバ構造体７０においては、後縁スナッバ５２および前縁スナッバ５１ともに、内周側は、最大厚さＴｍとなる位置から前縁７１側および後縁７２側に向かって外周側に傾く面を構成する。なお、ここでは、後縁スナッバ５２と前縁スナッバ５１との接触部８０が最大厚さＴｍなる一例を示している。

第３の実施の形態のスナッバ構造体７０によれば、第１の実施の形態と同様に、離脱衝撃波ＳやウェークＷによる損失を低減できる。また、スナッバ構造体７０の、前縁７１と後縁７２との間で厚さＴが最大厚さＴｍとなる部分を有するため、接触部８０において十分な接触面積を確保することができる。これによって、接触部８０において接触面圧が過大になることを抑制できる。

さらに、加工の際、後縁スナッバ５２、前縁スナッバ５１、翼有効部４０の外周面を同一平面とすることができる。これによって、機械加工性を向上させることができる。

なお、上記した実施の形態では、動翼２２として、最終段のタービン段落を構成する長翼を例示して説明したが、本実施の形態の構成は、短翼にも適用することができる。

以上説明した実施形態によれば、動翼の先端部における流体的な損失を低減するとともに、隣接する動翼どうしの接触面における接触面圧が過大になることを抑制することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…蒸気タービン、２０…ケーシング、２１…タービンロータ、２１ａ…ロータディスク、２２…動翼、２３…ダイアフラム外輪、２４…ダイアフラム内輪、２５…静翼、２６…グランドシール部、２７…シール部、２８…クロスオーバ管、２９…蒸気通路、４０…翼有効部、４１，７１…前縁、４２，７２…後縁、４３…背側、４４…腹側、５０…スナッバ、５１…前縁スナッバ、５１ａ…接触面、５２…後縁スナッバ、５２ａ…接触面、６０…翼植込部、７０…スナッバ構造体、８０…接触部、９０…シールフィン。

Claims (7)

1. 翼先端部の前縁側で背側に突出する前縁連結部材と、
   前記翼先端部の後縁側で腹側に突出する後縁連結部材と
   を備え、
   運転の際、前記後縁連結部材と隣接するタービン動翼の前記前縁連結部材、または前記前縁連結部材と隣接するタービン動翼の前記後縁連結部材が接触して形成される連結部構造体の蒸気流れ方向における断面において、前記連結部構造体の、前縁と後縁との間で前記連結部構造体の厚さが最大となり、
   前記連結部構造体の厚さが最大となる位置から、前記連結部構造体の、前縁側および後縁側に向かって、前記連結部構造体の厚さが単調に減少することを特徴とするタービン動翼。
2. 前記連結部構造体の厚さが最大となる位置が、前記後縁連結部材と前記前縁連結部材とが接触する位置であることを特徴とする請求項１記載のタービン動翼。
3. 前記後縁連結部材と前記前縁連結部材とが接触する位置において、前記後縁連結部材の接触面の厚さが、前記前縁連結部材の接触面の厚さ以上であることを特徴とする請求項１または２記載のタービン動翼。
4. 前記断面において、前記連結部構造体の内周縁における、前記後縁連結部材と前記前縁連結部材との接触点が、前記後縁連結部材の内周縁の一部と前記前縁連結部材の内周縁の一部とによって形成される直線上に位置することを特徴とする請求項１または２記載のタービン動翼。
5. 前記断面において、前記連結部構造体の外周縁が、直線であることを特徴とする請求項１または２記載のタービン動翼。
6. 前記断面において、前記連結部構造体の内周縁が、直線であることを特徴とする請求項１または２記載のタービン動翼。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載のタービン動翼を備えたことを特徴とする蒸気タービン。

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