JPH06212902A - Turbine moving blade - Google Patents

Turbine moving blade

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Publication number
JPH06212902A
JPH06212902A JP710693A JP710693A JPH06212902A JP H06212902 A JPH06212902 A JP H06212902A JP 710693 A JP710693 A JP 710693A JP 710693 A JP710693 A JP 710693A JP H06212902 A JPH06212902 A JP H06212902A
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JP
Japan
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blade
turbine rotor
turbine
line
blade element
Prior art date
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Pending
Application number
JP710693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kawagishi
裕之 川岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH06212902A publication Critical patent/JPH06212902A/en
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Abstract

PURPOSE:To restrict the growth of secondary eddy so as to improve the turbine performance by setting the tilt angles of the center lines of blade element sections within specified range, and setting the heights of the center lines of the blade element sections to specified dimensions. CONSTITUTION:With the center line 4 of blade element sections for connecting together the central points of respective blade elements from the bottom part to the top part of a moving blade 1, the portion from the bottom part to the blade-intermediate part is formed to be curved in the direction of the belly side 6 of the blade. And the portion from the blade-intermediate part to the blade-top part is shifted in the direction of the back side 7 of the blade, and the blade-intermediate part is formed to be curved in the belly side 6. When the tilt angle of the center line 4 of the blade element section at the blade bottom part relative to a reference line 5 is alphar, and the tilt angle of the blade element section at the blade top part to the reference line 5 is alphat, both angles alphar, alphat are set in the range of 2 deg. to 22 deg.. Further, the heights 1r, 1t of the center lines 4 of the blade element sections at the bottom and top parts of the moving blade 1 are set in the range of 0 to 35% relative to the total blade height (h). Thus, the growth of secondary eddy is restricted, the flow of working stream becomes smooth, in the blade-intermediate part and thus the turbine performance can be tremendously improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超大形の軸流
タービンに適用されるタービン動翼にかかり、とりわけ
タービンロータに列状に植設された翼間通路のその流路
壁に生じる境界層の発達を抑制することによって二次流
れの発生を防止し、さらに二次流れが撹乱して発生する
二次渦による損失を低減し、タービン性能の飛躍的向上
を求めるタービン動翼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine rotor blade applied to, for example, a super-large-sized axial flow turbine, and more particularly, to a boundary formed in a passage wall of inter-blade passages implanted in a row in a turbine rotor. The present invention relates to a turbine rotor blade that suppresses the development of a layer to prevent the generation of a secondary flow, further reduces the loss due to a secondary vortex generated by the disturbance of the secondary flow, and seeks a dramatic improvement in turbine performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、発電プラントは、作動蒸気を作り
出す石油、天然ガス等の燃料を節約する必要上、タービ
ン性能の飛躍的改善が求められており、その性能を左右
する因子にタービン段落損失の改善がある。
2. Description of the Related Art In recent years, power plants are required to dramatically improve turbine performance in order to save fuel such as oil and natural gas that produce working steam. Turbine paragraph loss is a factor that affects the performance. There is an improvement.

【0003】タービン段落損失には、翼形損失、漏洩損
失、流出損失などの諸種の損失があるが、特に作動蒸気
が通過する翼相互間に形成される流路で生起する二次流
れによる損失が大部分の比率を占めており、この二次流
れによる損失はタービン動翼の翼素形状と直接結びつい
ている。このため翼素形状の改善がタービン性能を飛躍
させる上で必要不可欠である。ところが、従来の超大形
の軸流タービンに適用されているタービン動翼では、図
7に示す翼素のものが使用されている。
Turbine paragraph loss includes various types of loss such as airfoil loss, leakage loss, and outflow loss. In particular, loss due to a secondary flow generated in a flow path formed between blades through which working steam passes. Occupies a large proportion, and the loss due to this secondary flow is directly linked to the blade element shape of the turbine blade. For this reason, improvement of the blade element shape is indispensable to make the turbine performance leap. However, in the turbine rotor blade applied to the conventional super-large axial flow turbine, the blade having the blade element shown in FIG. 7 is used.

【0004】符号1は動翼を示し、この動翼1の翼素断
面中心線4(動翼を横断的に細く切断した場合の各片の
中心を結んだ線)は頂部から底部にわたって直線に形成
されているものである。動翼1の底部は、植込部2と一
体的に作製されて図示のように成形加工されており、ま
た動翼1の頂部はシュラウド3を装着し、テノン3aに
よってかしめられて固設されている。このような構成の
タービン動翼は、タービンロータの周方向に沿って列状
に植設され、タービン段落の一部を構成している。
Reference numeral 1 indicates a moving blade, and a blade element cross-section center line 4 of this moving blade 1 (a line connecting the centers of the pieces when the moving blade is finely cut transversely) is linear from the top to the bottom. It has been formed. The bottom portion of the rotor blade 1 is integrally formed with the implant portion 2 and is molded as shown in the figure. The top portion of the rotor blade 1 is fitted with the shroud 3 and is caulked and fixed by the tenon 3a. ing. The turbine rotor blades having such a configuration are arranged in a row along the circumferential direction of the turbine rotor and form a part of a turbine stage.

【0005】次に、上述タービン段落の一部を構成する
動翼1における二次流れの発生機構を図8を参照しつつ
説明を加える。なお、図8は図7に示す動翼相互間に形
成される流路を、作動蒸気出口側から観察した斜視図で
ある。
Next, a mechanism for generating a secondary flow in the moving blade 1 forming a part of the above-mentioned turbine stage will be described with reference to FIG. 8 is a perspective view of the flow path formed between the moving blades shown in FIG. 7 as observed from the working steam outlet side.

【0006】作動蒸気は、隣設する動翼1,1の流路を
流れるときに、流路中で円弧状に曲げられて流れる。こ
の場合、動翼1,1の入口に境界層が発達していると、
その境界層は動翼の前縁に衝突し、渦が発生する。この
渦は左右に分かれ、腹側の渦は翼間に生起する圧力勾配
に応じた押圧力によった隣翼の背側に向う。また翼間の
壁面に形成されている境界層は、上述圧力勾配に応じた
押圧力によって矢印のように、腹側から背側に向って移
動する。
[0006] When the working steam flows through the flow paths of the adjacent moving blades 1 and 1, the working steam is bent in an arc shape in the flow paths and flows. In this case, if a boundary layer develops at the entrance of the rotor blades 1 and 1,
The boundary layer collides with the leading edge of the rotor blade and a vortex is generated. This vortex is divided into left and right, and the vortex on the ventral side goes to the back side of the adjacent wing due to the pressing force according to the pressure gradient generated between the wings. The boundary layer formed on the wall surface between the blades moves from the ventral side to the dorsal side as indicated by the arrow due to the pressing force corresponding to the pressure gradient.

【0007】このような乱れによって生起する二次流れ
は、やがてパッセージポルテックスやカウンターボルテ
ックスとなって成長し、背側の境界層を寄び込んで巻き
上げ、大きな渦となって通路を塞ぐようになり、タービ
ン性能を著しく低下させる要因になっている。
The secondary flow caused by such turbulence eventually grows into a passage portex or a counter vortex, pulls up the boundary layer on the back side and rolls up, forming a large vortex to block the passage. This is a factor that significantly reduces turbine performance.

【0008】上述二次流れの発生機構は、隣翼間を一つ
のブロックとしてとらえたものであるが、このような二
次流れはタービンロータの円周方向に列状配置の全域に
発生している。
The above-described secondary flow generating mechanism is one in which the adjacent blades are regarded as one block, and such a secondary flow occurs in the entire area of the turbine rotor arranged in rows in the circumferential direction. There is.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、二次流れ発
生を今少し考察すると、翼相互間に形成される流路が有
限幅であることもさることながら、動翼の翼素断面中心
がその頂部から底部にわたって直線になっているがゆえ
に、翼相互間で形成される流路は動翼出口側から見た場
合長方形であり、このため渦エネルギの逸散または吸収
する部分がないことに起因していると考えられる。
By the way, considering the secondary flow generation for a moment, the flow passage formed between the blades has a finite width, and the blade element cross-section center of the blade is Due to the straight line from the top to the bottom, the flow path formed between the blades is rectangular when viewed from the blade outlet side, which is why there is no part for eddy energy dissipation or absorption. it seems to do.

【0010】そこでこの発明は、従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、翼素断面形状に若干
の改良を加えることによって、動翼相互間で形成される
流路に生ずる二次流れによる損失を低減させ、タービン
性能の向上を図るタービン動翼を公表することを目的と
する。
Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the prior art. By slightly improving the blade element cross-sectional shape, the present invention produces a flow path formed between rotor blades. The purpose is to announce the turbine blades that reduce the loss due to the secondary flow and improve the turbine performance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明は、底部を植込
部と一体作製し、頂部にシュラウドを装着する動翼を、
タービンロータの周方向に列状に配設するタービン動翼
において、動翼の底部から頂部までの各翼素の中心点を
結んだ翼素断面中心線は、動翼を植設するタービンロー
タの回転中心点から放射状に延びる基準線に対して、動
翼の底部および頂部から動翼の腹側に向う方向に傾斜さ
せて直線に形成するとともに、動翼の中間部における翼
素断面中心線は腹側方向にわん曲に形成する一方、動翼
の高さをhとし、動翼の底・頂部における傾斜させて直
線にした上記翼素断面中心線のタービンロータ回転中心
点から放射状に延びる基準線に対する傾斜角度をαr
αt とし、さらに動翼の底・頂部における傾斜させて直
線にした上記翼素断面中心線の高さをlr ,lt とする
とき、 2°≦αr およびαt ≦22° 0 ≦lr およびlt ≦0.35 の関係式を満す構成にしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a rotor blade having a bottom portion integrally formed with an implant portion and having a shroud mounted on the top portion thereof.
In turbine rotor blades arranged in a row in the circumferential direction of the turbine rotor, the blade element cross-section center line that connects the center points of the blade elements from the bottom to the top of the rotor blade is With respect to the reference line extending radially from the center of rotation, the blade is formed in a straight line by inclining from the bottom and top of the blade toward the ventral side of the blade, and the blade element cross-section center line in the middle of the blade is A reference extending radially from the turbine rotor rotation center point of the blade element cross-section center line, which is formed in a curved shape in the ventral direction, while the height of the blade is h, and is straightened by inclining the bottom and top of the blade. The inclination angle to the line is α r ,
Let α t be the height of the blade element cross-section center lines that are inclined and straight at the bottom and top of the blade, and let r t and l t be 2 ° ≦ α r and α t ≦ 22 ° 0 ≦ The structure satisfies the relational expressions l r and l t ≤0.35.

【0012】[0012]

【作用】上記構成のタービン動翼によれば、翼の底部か
ら翼頂部までの各翼素の中心点を結んだ翼素断面中心線
は、動翼を植設するタービンロータの回転中心点から放
射状に延びる基準線に対して翼底部および翼頂部から動
翼の腹側に向う方向に傾斜させて直線にしたため、翼底
部および翼頂部近傍に流入する作動蒸気はそれぞれの傾
斜させて直線にした周壁によって押圧力を受ける。この
ため両周壁における境界層の発達が効果的に抑制され、
さらに二次流れによって動翼の背側に発生する二次渦の
成長が抑制される。
According to the turbine rotor blade having the above-described structure, the blade element cross-section center line connecting the center points of the blade elements from the blade bottom portion to the blade top is determined from the rotation center point of the turbine rotor in which the blade is planted. The working steam flowing into the vicinity of the blade bottom and the tip of the blade was straightened because it was tilted in the direction from the blade bottom and the tip of the blade toward the ventral side of the blade with respect to the radially extending reference line. The pressing force is applied by the surrounding wall. Therefore, the development of the boundary layer on both peripheral walls is effectively suppressed,
Furthermore, the secondary flow suppresses the growth of secondary vortices generated on the back side of the rotor blade.

【0013】また、動翼の中間部における翼素断面中心
線は腹側方向にわん曲するように形成したため、当該部
分に流入する作動蒸気は滑らかに変化し、大きな撹乱が
生じることがない。
Further, since the blade element cross-section center line in the middle portion of the moving blade is formed to be bent in the ventral direction, the working steam flowing into the portion smoothly changes, and no large disturbance occurs.

【0014】したがって、この発明にかかるタービン動
翼では、境界層の発達を抑制するとともに二次流れに伴
う二次渦の成長を抑制する一方、作動蒸気の流れに撹乱
を与えないようにしてあるから、タービン性能は著しく
向上させることができる。
Therefore, in the turbine blade according to the present invention, the development of the boundary layer is suppressed and the growth of the secondary vortex accompanying the secondary flow is suppressed, but the flow of the working steam is not disturbed. Therefore, turbine performance can be significantly improved.

【0015】[0015]

【実施例】次に、この発明にかかるタービン動翼の一実
施例について、添付図面図1〜図6を参照して説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a turbine rotor blade according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings FIGS.

【0016】図1はこの発明にかかるタービン動翼の構
造を示す斜視図であり、動翼出口側より観察した例を示
す。また、図2は、動翼の翼素の形状を示すもので、動
翼出口側より見た概念図であり、図7に示す従来例と同
一構成部品には同一符号を付している。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a turbine rotor blade according to the present invention, showing an example observed from the rotor blade outlet side. Further, FIG. 2 shows the shape of the blade element of the moving blade, and is a conceptual view seen from the outlet side of the moving blade. The same components as those of the conventional example shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals.

【0017】この実施例にかかるタービン動翼では、翼
底部に一体作製された植込部2と、その頂部にテノン3
aによってかしめられて固設されたシュラウド3とを備
える動翼1である。動翼1の一つ一つは、植込部2を介
してタービンロータの円周方向に植設され、その全体は
列状にして環状翼群としての構成になっている。
In the turbine rotor blade according to this embodiment, the implant portion 2 integrally formed on the blade bottom portion and the tenon 3 on the top portion thereof.
and a shroud 3 which is crimped and fixed by a. Each of the moving blades 1 is planted in the circumferential direction of the turbine rotor via the implanting portion 2, and the whole thereof is arranged in rows to form a group of annular blades.

【0018】一つ一つの動翼1は、図2に示すように、
翼底部から翼頂部に向って翼素を積み重ねたもので、各
翼素の中心点を結んだ翼素断面中心線4は翼底部から翼
中間部に向って腹側6の方向に、また翼中間部から翼頂
部に向って背側7の方向にそれぞれ移動させることによ
って翼中間部を腹側6の方向にわん曲するように形成し
ている。また、翼底・頂部における翼素断面中心線4
は、タービンロータの回転中心点から放射状に延びる基
準線5に対して傾斜させて直線に形成してあり、翼底部
における翼素断面中心線4の上記基準線5に対する傾斜
角をαr 、翼頂部における翼素断面中心線の上記記準線
5に対する傾斜角をαt とすると両角αr,αt は2°
〜22°の範囲に設定されている。
Each moving blade 1 is, as shown in FIG.
The blade elements are stacked from the blade bottom toward the blade top, and the blade element cross-section center line 4 connecting the center points of the blade elements extends from the blade bottom to the blade intermediate portion in the direction of the ventral side 6 and the blade. The blade intermediate portion is formed to bend in the ventral side 6 by moving in the direction of the back side 7 from the intermediate portion toward the blade top. In addition, the center line of the blade cross section at the blade bottom / top 4
Is formed in a straight line by inclining with respect to the reference line 5 extending radially from the center of rotation of the turbine rotor, and the inclination angle of the blade element cross-section center line 4 at the blade bottom with respect to the reference line 5 is α r , If the inclination angle of the center line of the blade element at the top with respect to the normal line 5 is α t, both angles α r and α t are 2 °.
It is set in the range of ~ 22 °.

【0019】また、翼底部における翼素断面中心線4の
直線および翼頂部における翼素断面中心線4の直線のそ
れぞれを、上記基準線5に投影した場合の高さをlr
tとすると、両高lr ,lt は翼全高hに対して0〜3
5%の範囲に設定されている。
The height of the straight line of the blade element cross-section center line 4 at the blade bottom portion and the straight line of the blade element cross-section center line 4 at the blade tip portion projected on the reference line 5 is l r ,
When l t, against Ryotaka l r, l t wing Height h 0~3
It is set within the range of 5%.

【0020】この実施例にかかるタービン動翼におい
て、翼底・頂部における翼素断面中心線4は腹側6に向
って傾斜しているため、この傾斜によって翼底・頂部か
ら流入する作動蒸気は押圧力を受ける。このため翼底・
頂部の周壁における境界層の発達を抑制でき、また隣翼
相互間に形成される流路で発達する二次渦も抑制するこ
とができる。
In the turbine rotor blade according to this embodiment, since the center line 4 of the blade element cross section at the blade bottom / top is inclined toward the ventral side 6, the working steam flowing from the blade bottom / top is inclined by this inclination. Receive pressing force. Therefore, the wing bottom
It is possible to suppress the development of the boundary layer on the peripheral wall of the top portion, and also to suppress the secondary vortices that develop in the flow path formed between the adjacent wings.

【0021】また、翼中間部における翼素断面中心線4
は腹側6の方向にわん曲しているため、このわん曲によ
って作動蒸気の流れは滑らかになり、大きな撹乱が生じ
なくなる。このように、この発明にかかるタービン動翼
では、翼相互間に形成される流路における損失が低減さ
れ、タービン性能を著しく向上させることができる。
Further, the blade element cross-section center line 4 at the blade intermediate portion 4
Bends in the direction of the ventral side 6, this bend smoothes the flow of the working steam, and no large disturbance occurs. As described above, in the turbine rotor blade according to the present invention, the loss in the flow path formed between the blades is reduced, and the turbine performance can be significantly improved.

【0022】次に、従来の動翼およびこの発明にかかる
動翼に作用するマッハ数分布の大小比較を図3および図
4を用いて説明する。図3は横軸に翼素断面の前縁から
後縁に至る背側、腹側の両方の翼面長さを、縦軸に翼頂
部におけるマッハ数を採っている。また図4は横軸に翼
素断面の前縁から後縁に至る背側、腹側の両方の翼面長
さを、縦軸に翼底部におけるマッハ数を採っている。な
お、図3、図4ともに、破線は従来の動翼の各翼面長さ
に作用するマッハ数を、また、実線はこの発明にかかる
動翼の各翼面長さに作用するマッハ数を示す。
Next, the size comparison of the Mach number distribution acting on the conventional moving blade and the moving blade according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In FIG. 3, the abscissa represents the lengths of both the dorsal and ventral blade surfaces from the leading edge to the trailing edge of the blade element cross section, and the ordinate represents the Mach number at the blade top. Further, in FIG. 4, the horizontal axis represents the lengths of both the dorsal and ventral blade surfaces from the leading edge to the trailing edge of the blade element cross section, and the vertical axis represents the Mach number at the blade bottom. 3 and 4, the broken line indicates the Mach number acting on each blade surface length of the conventional blade, and the solid line indicates the Mach number acting on each blade surface length of the present invention. Show.

【0023】図3および図4において、動翼の各翼面長
さに作用するマッハ数分布は、従来例とこの実施例とを
比較してみると、背側、腹側マッハ数差の最大値は、翼
頂部(図3参照)、翼底部(図4参照)ともにこの実施
例の方が従来例よりも小さくなっており、また背側の後
縁におけるマッハ数の減速変化もこの実施例の方が小さ
くなっている。
In FIGS. 3 and 4, the Mach number distribution acting on each blade surface length of the moving blade is the maximum of the difference between the dorsal side and the ventral side Mach number when the conventional example and this example are compared. The values of this embodiment are smaller in both the wing top (see FIG. 3) and the wing bottom (see FIG. 4) than in the conventional example, and the deceleration change of the Mach number at the trailing edge of the back side is also in this embodiment. Is smaller.

【0024】ここで、二次流れによる損失とマッハ数と
は密接な因果関係がある。すなわち、二次流れによる損
失の少ない動翼ほど背側、腹側の圧力差、つまりマッハ
数差が小さい。この関係は、背側、腹側のマッハ数差が
小さいほど腹側から背側に向う流れが少なくなることを
意味し、このような流れの抑制は二次流れ渦の成長を抑
制する。また、背側の後縁において、マッハ数の減速変
化が小さいと、境界層の発達は抑止される関係にある。
Here, there is a close causal relationship between the loss due to the secondary flow and the Mach number. That is, the smaller the loss due to the secondary flow, the smaller the pressure difference between the back side and the ventral side, that is, the Mach number difference. This relationship means that the smaller the Mach number difference between the dorsal side and the ventral side, the less the flow from the ventral side to the dorsal side, and such suppression of the flow suppresses the growth of the secondary flow vortex. If the deceleration change of the Mach number is small at the back edge of the back side, the development of the boundary layer is suppressed.

【0025】したがって、この実施例にかかるタービン
動翼は、背側、腹側のマッハ数差が従来例よりも小さ
く、また背側の後端におけるマッハ数の減速変化も小さ
いから、従来の動翼性能よりもすぐれているといえる。
Accordingly, the turbine rotor blade according to this embodiment has a smaller Mach number difference between the back side and the ventral side than the conventional example, and the deceleration change of the Mach number at the rear end of the back side is also small. It can be said that it is superior to the wing performance.

【0026】なお、この実施例では、翼底・頂部におけ
る背側、腹側に作用するマッハ数分布の差を説明し、翼
中間部における背側、腹側に作用するマッハ数分布の差
を説明していないが、実はこの実施例における翼中間部
の方が従来例よりもマッハ数分布の差が大きくなってい
る。しかしながら、この実施例における翼中間の翼素断
面中心線4は腹側6に向う方向にわん曲に形成されてい
るので、当該部分にマッハ数分布の差が増加しても二次
流れによる損失におよぼす影響は小さく、タービン動翼
性能低下には至っていない。さらに、この発明にかかる
タービン動翼がタービン段落効率に好結果をもたらして
いることを説明する。
In this embodiment, the difference in the Mach number distribution acting on the dorsal side and the ventral side at the blade bottom / top will be described, and the difference in the Mach number distribution acting on the dorsal side and the ventral side at the blade intermediate portion will be described. Although not described, the difference in the Mach number distribution in the blade middle portion of this embodiment is actually larger than that in the conventional example. However, since the blade element cross-section centerline 4 in the middle of the blade in this embodiment is curved in the direction toward the ventral side 6, even if the difference in the Mach number distribution increases in that portion, the loss due to the secondary flow. Has a small effect on turbine blade performance. Further, it will be explained that the turbine rotor blade according to the present invention has a good effect on the efficiency of the turbine stage.

【0027】図5および図6は、ともにタービン段落効
率が向上したことを示すグラフである。すなわち、図5
は翼底・頂部における翼素断面中心線4のタービンロー
タの回転中心点から放射状に延びる基準線5に対して傾
斜角αr ,αt を2°〜22°にした場合のタービン段落
効率を示すグラフであり、縦軸には従来のタービン動翼
の段落効率η0 に対するこの実施例による段落効率ηi
の比(ηi /η0 )を示す。
5 and 6 are graphs showing that the turbine stage efficiency is improved. That is, FIG.
Is the turbine stage efficiency when the inclination angles α r and α t are set to 2 ° to 22 ° with respect to the reference line 5 extending radially from the center of rotation of the turbine rotor of the blade cross section centerline 4 at the blade bottom / top. Is a graph shown, where the vertical axis represents the paragraph efficiency η i according to this embodiment with respect to the paragraph efficiency η 0 of the conventional turbine rotor blade.
Shows the ratio (η i / η 0 ).

【0028】この図からも容易に理解されるように、傾
斜角αr ,αt を2°〜22°の範囲に選定すれば、ター
ビン段落効率比ηi /η0 が1を越え、従来例よりもす
ぐれた効果を発揮していることが判明する。
As can be easily understood from this figure, if the inclination angles α r and α t are selected within the range of 2 ° to 22 °, the turbine stage efficiency ratio η i / η 0 exceeds 1, which is a conventional value. It turns out that it is more effective than the example.

【0029】傾斜角αr ,αt を2°〜22°の範囲に選
定するのは、タービン段落効果率(ηi /η0 )の向上
もさることながら、この範囲を越えて傾斜角を高める
と、動翼出口における損失は低減する反面、作動蒸気の
当該部分の通過流量は増加し、本来、性能的にすぐれた
翼中間部における通過流量が減少して全体のタービン段
落効率としては、むしろ低下することがその一因であ
る。また、動翼の場合、強度上の制限を受けるため、傾
斜角を大きくすることができない。
The inclination angles α r and α t are selected in the range of 2 ° to 22 ° in order to improve the turbine stage effect ratio (η i / η 0 ). When it is increased, while the loss at the blade outlet is reduced, the flow rate of the working steam at the relevant portion is increased, and the flow rate at the blade middle portion, which is originally excellent in performance, is reduced, and the overall turbine stage efficiency is: Rather, the decrease is one of the reasons. Further, in the case of a moving blade, the inclination angle cannot be increased because it is restricted in strength.

【0030】図6は、翼底頂部における翼素断面中心線
4を直線にした場合、両直線のタービンロータの回転中
心点から放射状に延びた基準線5に投影した高さlr
tがタービン段落効率におよぼす影響を示すグラフで
あり、横軸に翼全高hに対する傾斜直線比(lr /h,
t /h)を示し、縦軸に従来例によるタービン段落効
率η0 に対するこの実施例によるタービン段落効率ηi
との比(ηi /η0 )を示す。
FIG. 6 shows a height l r projected onto a reference line 5 extending radially from the rotation center points of the turbine rotors on both straight lines when the blade element cross-section center line 4 at the blade bottom apex is a straight line.
4 is a graph showing the effect of l t on turbine stage efficiency, where the horizontal axis represents the inclination straight line ratio (l r / h,
l t / h), and the vertical axis represents the turbine stage efficiency η i according to this embodiment with respect to the turbine stage efficiency η 0 according to the conventional example.
The ratio (η i / η 0 ) is shown.

【0031】この図でも見られるように、lr /h,l
t /hが0.35の範囲に入っているとηi /η0 は1を越
え、タービン段落効率が向上していることがわかる。
As can be seen in this figure, l r / h, l
It can be seen that when t / h is within the range of 0.35, η i / η 0 exceeds 1, and the turbine stage efficiency is improved.

【0032】ところで、lr /h,lt /hが0.35を越
えると、翼底頂部における翼素断面中心線4の直線が長
くなりすぎ、翼中間部にわん曲を与える曲率が採れなく
なり、翼素形状はあたかも「く」の字状になる。このた
めタービン動翼は、その形状変化に伴う不測の損失を招
来する。したがって、lr /h,lt /hの範囲0.35以
内は好ましい適用例である。
By the way, when l r / h and l t / h exceed 0.35, the straight line of the blade element cross-section center line 4 at the apex of the blade bottom becomes too long, and it becomes impossible to obtain the curvature which gives the middle portion of the blade a bend. The shape of the wing element is as if it were a V-shape. Therefore, the turbine rotor blade causes an unexpected loss due to its shape change. Therefore, the range of l r / h and l t / h within 0.35 is a preferable application example.

【0033】なお、上述翼底部部における傾斜角αr
αt あるいは翼高比lr /h,lt/hはともに同一値
を採る必要はなく、作動蒸気の翼通過流量分布特性を見
て相互に異なる値を選定してもよい。
The inclination angle α r at the bottom of the blade,
It is not necessary for both α t or the blade height ratios l r / h and l t / h to have the same value, and different values may be selected by looking at the blade passing flow rate distribution characteristics of the working steam.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にかかる
タービン動翼によれば、翼底部から翼頂部までの各翼素
の中心点を結んだ翼素断面中心線を、動翼を植設するタ
ービンロータの回転中心から放射状に延びる基準線に対
して翼底頂部から動翼の腹側に向う方向に傾斜させて直
線に形成する一方、翼中間部における翼素断面中心線
を、動翼の腹側方向にわん曲に形成したので、翼底頂部
の周壁からは作動蒸気に対して押圧力が与えられて境界
層の発達に伴う二次渦の成長が抑制され、翼中間部では
作動蒸気の流れが円滑になり、その結果、タービン性能
は飛躍的に向上することができる。
As described above, according to the turbine rotor blade of the present invention, the blade blade cross-section center line connecting the center points of the blade blades from the blade bottom to the blade tip is planted. While forming a straight line by inclining in a direction from the blade bottom apex toward the ventral side of the blade with respect to a reference line radially extending from the rotation center of the turbine rotor, Since it is formed in a curved shape in the ventral direction of the blade, a pressing force is applied from the peripheral wall at the top of the blade bottom to the working steam, and the growth of secondary vortices accompanying the development of the boundary layer is suppressed. The smooth steam flow results in a dramatic improvement in turbine performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明にかかるタービン動翼の実施例を示す
斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a turbine rotor blade according to the present invention.

【図2】この発明にかかるタービン動翼の出口側から観
察した翼素形状の概念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a blade element shape observed from an outlet side of a turbine rotor blade according to the present invention.

【図3】翼頂部における翼表面マッハ数分布について、
この発明にかかる実施例と従来例とを比較して示すグラ
フ。
FIG. 3 is a wing surface Mach number distribution at the wing top,
The graph which compares and shows the Example concerning this invention, and a prior art example.

【図4】翼底部における翼表面マッハ数分布について、
この発明にかかる実施例と従来例とを比較して示すグラ
フ。
FIG. 4 is a wing surface Mach number distribution at the wing bottom,
The graph which compares and shows the Example concerning this invention, and a prior art example.

【図5】翼素断面中心線の傾斜角とタービン段落効率比
との関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the blade element cross-section center line and the turbine stage efficiency ratio.

【図6】翼素断面中心線の傾斜直線の高さとタービン段
落効率比との関係を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the height of an inclined straight line of the blade element cross-section center line and the turbine stage efficiency ratio.

【図7】従来のタービン動翼の実施例を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional turbine rotor blade.

【図8】二次流れの発生機構を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating a secondary flow generation mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 動翼 2 植込部 3 シュラウド 4 翼素断面中心線 5 タービンロータの回転中心点から放射状に延びた基
準線 6 腹側 7 背側
1 Moving Blade 2 Implanted Part 3 Shroud 4 Blade Cross Section Centerline 5 Reference Line Radially Extending from Rotation Center Point of Turbine Rotor 6 Ventral Side 7 Dorsal Side

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 底部を植込部と一体作製し、頂部にシュ
ラウドを装着する動翼を、タービンロータの周方向に列
状に配設するタービン動翼において、動翼の底部から頂
部までの各翼素の中心点を結んだ翼素断面中心線は、動
翼を植設するタービンロータの回転中心から放射状に延
びる基準線に対して、動翼の底部および頂部から動翼の
腹側に向う方向に傾斜させて直線に形成するとともに、
動翼の中間部における翼素断面中心線は腹側方向にわん
曲に形成する一方、動翼の高さをhとし、動翼の底・頂
部における傾斜させて直線にした上記翼素断面中心線の
タービンロータ回転中心点から放射状に延びる基準線に
対する傾斜角度をαr ,αt とし、さらに動翼の底・頂
部における傾斜させて直線にした上記翼素断面中心線の
高さをlr ,lt とするとき、 2°≦αr およびαt ≦22° 0 ≦lr およびlt ≦0.35 の関係式を満すことを特徴とするタービン動翼。
1. A turbine rotor blade in which a bottom portion is integrally formed with an implant portion and shrouds are attached to the top portion of the turbine rotor blades arranged in a row in a circumferential direction of a turbine rotor, from the bottom portion to the top portion of the rotor blade. The blade element cross-section center line that connects the center points of the blade elements is located from the bottom and top of the blade to the ventral side of the blade with respect to the reference line that extends radially from the center of rotation of the turbine rotor that implants the blade. Inclining in the direction to form a straight line,
The center line of the blade element cross section in the middle part of the blade is curved in the ventral direction, while the height of the blade is h, and the blade element cross section center is inclined and straight at the bottom and top of the blade. The inclination angles of the line with respect to the reference line extending radially from the turbine rotor rotation center point are α r and α t, and the height of the blade element cross-section center line which is inclined and straight at the bottom and top of the blade is l r , L t , satisfying the relational expressions of 2 ° ≦ α r and α t ≦ 22 ° 0 ≦ l r and l t ≦ 0.35.
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