JP7378970B2 - 蒸気タービン静翼、蒸気タービンおよび蒸気タービン静翼の製造方法 - Google Patents
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Description
圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部と、
上記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と、
上記翼面に開口して上記水分除去流路と連通するとともに、上記翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットと、
上記翼面に設けられ、上記基端部から上記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が上記少なくとも一つのスリットに対して上記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部と、を備える。
上記(1)~(11)の何れかに記載の蒸気タービン静翼と、
上記蒸気タービン静翼を支持する環状部材と、
上記環状部材の内部に設けられるキャビティであって、上記翼本体部の上記水分除去流路および上記少なくとも一つの溝部の夫々から液体が送られるように構成されたキャビティと、を備える。
圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部の上記翼面に開口して上記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と連通するとともに、上記翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットを形成するスリット形成ステップと、
上記翼面に上記基端部から上記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が上記少なくとも一つのスリットに対して上記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部を形成する溝部形成ステップと、を備える。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
図1に示されるように、蒸気タービン1は、軸線LAの回りに回転可能に構成されるロータ11と、ロータ11に機械的に連結される少なくとも一つの動翼12と、ロータ11及び動翼12を回転自在に収容する環状部材13と、動翼12に隙間を介して対向するように配置されるとともに、環状部材13に機械的に連結される少なくとも一つの静翼3と、を備える。ロータ11は、ベアリング14により回転可能に支持されている。
静翼3は、図2に示されるように、高さ方向(図2中上下方向)に沿って延在する翼本体部4を含む。図示される実施形態では、翼本体部4は、高さ方向の一端に設けられる基端部41と、高さ方向の他端に設けられる先端部42と、を有している。基端部41は、上述した環状部材13に接続され、先端部42は、環状部材13よりも径が小さい環状のダイヤフラム23に接続されている。
他の幾つかの実施形態では、スリット7および溝部8の夫々は、圧力面45における中央よりも前縁43側や、負圧面46に設けてもよいが、液体(水膜流)が集積するのは、圧力面45における後縁44側であるため、負圧面46よりも圧力面45が好ましく、圧力面45における後縁44に近くに設けることが好ましい。また、溝部8は、スリット7よりも後縁44側に設けてもよい。
比較例にかかる静翼30は、図4、5に示されるように、圧力面45(翼面47)に溝部8の代わりに第2スリット70が設けられている点において、図2、3に示されるような静翼3と異なるものである。図5に示されるように、第2スリット70は、スリット7と同様に、水分除去流路5に連通している。スリット7は、第2スリット70よりも後縁44側に設けられており、第2スリット70よりも低圧になっている。この場合には、第2スリット70により翼面47に付着された液体Wが水分除去流路5に吸引されるが、スリット7と第2スリット70との間の差圧により、水分除去流路5に吸引された液体Wが、スリット7から噴出する(逆流する)虞がある。
図示される実施形態では、図2に示されるように、少なくとも一つのスリット7は、高さ方向に沿って延在している単一のスリット7Aを含む。少なくとも一つの溝部8は、その横断面形状がU字状に形成されており、基端部41に開口した開口端部81を有している。
幾つかの実施形態では、例えば図7、8に示されるように、少なくとも一つのスリット7は、高さ方向において互いに離隔して設けられた複数のスリット7Bを含む。図示される実施形態では、複数のスリット7Bの夫々は、高さ方向に沿って直列に配置され、高さ方向に沿って延在している。
幾つかの実施形態では、図10~13に示されるように、上述したスリット7は、上述した溝部8よりも前縁43側に設けられる。この場合には、スリット7が翼面47から除去することができなかった液体Wや、スリット7よりも翼面47の後縁44側に付着した液体Wを、スリット7よりも翼面47の後縁44側に設けられた溝部8により除去することができる。
幾つかの実施形態にかかる蒸気タービン静翼の製造方法100は、図15に示されるように、上述した少なくとも一つのスリット7を形成するスリット形成ステップS102と、上述した少なくとも一つの溝部8を形成する溝部形成ステップS103と、を備える。図示される実施形態では、蒸気タービン静翼の製造方法100は、図15に示されるように、上述した湾曲板部6を形成する湾曲板部形成ステップS101をさらに備える。湾曲板部形成ステップS101にて、一枚又は複数枚の板金から板金加工により上述した湾曲板部6が形成される。
溝部形成ステップS103にて、翼面47に基端部41から高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部8であって、少なくとも一部が少なくとも一つのスリット7に対して高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部8が形成される。
スリット7や溝部8の夫々は、切削加工により形成してもよいし、上述したように湾曲板部6を形成する際に、その形状が形成されてもよい。
3 静翼
30 比較例にかかる静翼
4 翼本体部
41 基端部
42 先端部
43 前縁
44 後縁
45 圧力面
46 負圧面
47 翼面
5 水分除去流路
51 基端側開口部
52 先端側開口部
53 後縁側端部
6 湾曲板部
61 内面
62 圧力面側湾曲板部
63 負圧面側湾曲板部
64 後縁部
64A 厚肉部
65 延在部
7,7A,7B スリット
70 第2スリット
71 入口開口
72 出口開口
8 溝部
81 開口端部
9 凹部
91 開口端部
11 ロータ
12 動翼
12A 最終段動翼
13 環状部材
131 第1連通孔
132 第2連通孔
133 第3連通孔
14 ベアリング
15 内側空間
15A 領域
15B 部分
16 ケーシング
17 排気室
18 蒸気入口
19 蒸気出口
20 蒸気導入ライン
21 蒸気発生装置
22 排気室入口
23 ダイヤフラム
24 キャビティ
100 静翼の製造方法
LA 軸線
S101 湾曲板部形成ステップ
S102 スリット形成ステップ
S103 溝部形成ステップ
T 厚み
TH スロート部
W 液体
WP 接合部
Claims (13)
- 圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部と、
前記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と、
前記翼本体部の蒸気タービン静翼を支持する環状部材に接続される基端部から先端部に向かう高さ方向に直交する方向において前記圧力面における中央よりも後縁側に開口して前記水分除去流路と連通するとともに、前記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットと、
前記高さ方向に直交する方向において前記圧力面における中央よりも後縁側に設けられ、前記基端部から前記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が前記少なくとも一つのスリットに対して前記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部と、を備える
蒸気タービン静翼。 - 前記少なくとも一つの溝部は、前記先端部から前記基端部に向かって後縁側に傾斜するように構成された
請求項1に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記少なくとも一つのスリットは、前記高さ方向において互いに離隔して設けられた複数のスリットを含む
請求項1又は2に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記蒸気タービン静翼は、前記翼面に設けられる凹部であって、前記複数のスリットの夫々が開口する凹部をさらに備える
請求項3に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記少なくとも一つのスリットは、前記少なくとも一つの溝部よりも前縁側に設けられる
請求項1乃至4の何れか1項に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記少なくとも一つのスリットは、前記少なくとも一つの溝部よりも後縁側に設けられる
請求項1乃至4の何れか1項に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記翼本体部は、前記水分除去流路の周囲を取り囲む湾曲板部であって、厚みの最大値と最小値との差分が前記厚みの平均値に対して40%以内となるように構成された湾曲板部を含む
請求項1乃至6の何れか1項に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記湾曲板部は、前記圧力面の少なくとも一部を含む面を有する圧力面側湾曲板部と、前記負圧面の少なくとも一部を含む面を有する負圧面側湾曲板部と、を含み、
前記少なくとも一つのスリット又は前記少なくとも一つの溝部のうちの一方は、前記圧力面側湾曲板部の一端部と前記負圧面側湾曲板部の一端部とを溶接により接合した接合部を含むように構成された
請求項7に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記翼本体部は、前記接合部よりも後縁側に設けられる後縁部であって、前記後縁に連なる後縁側圧力面と、前記後縁側圧力面の前端部から前記後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面と、を有する後縁部をさらに含み、
前記少なくとも一つの溝部は、前記接合部を含むとともに、前記後縁側壁面により一部が画定される
請求項8に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記翼本体部は、前記接合部よりも後縁側に設けられる後縁部であって、前記後縁に連なる後縁側圧力面と、前記後縁側圧力面の前端部から前記後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面と、を有する後縁部をさらに含み、
前記少なくとも一つのスリットは、前記接合部を含むとともに、前記後縁側壁面により一部が画定される
請求項8に記載の蒸気タービン静翼。 - 前記負圧面側湾曲板部は、後縁から前縁に向かって延在する延在部であって、前記圧力面の少なくとも一部を含む面を有する延在部を含み、
前記負圧面側湾曲板部の前記一端部は、前記延在部の前縁側に位置する前端部を含み、
前記少なくとも一つの溝部は、前記接合部を含むとともに、前記延在部の前記前端部の端面により一部が画定される
請求項8に記載の蒸気タービン静翼。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の蒸気タービン静翼と、
前記蒸気タービン静翼を支持する前記環状部材と、
前記環状部材の内部に設けられるキャビティであって、前記翼本体部の前記水分除去流路および前記少なくとも一つの溝部の夫々から液体が送られるように構成されたキャビティと、を備える
蒸気タービン。 - 圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部の蒸気タービン静翼を支持する環状部材に接続される基端部から先端部に向かう高さ方向に直交する方向において前記圧力面における中央よりも後縁側に開口して前記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と連通するとともに、前記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットを形成するスリット形成ステップと、
前記高さ方向に直交する方向において前記圧力面における中央よりも後縁側に前記基端部から前記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が前記少なくとも一つのスリットに対して前記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部を形成する溝部形成ステップと、を備える
蒸気タービン静翼の製造方法。
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