JPH08210105A

JPH08210105A - 動翼のエロージョン防止装置

Info

Publication number: JPH08210105A
Application number: JP1577895A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nishimura; 重雄西村; Koichi Yoshida; 幸一吉田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】蒸気タービン等の動翼エロージョン防止装置
に関し、静翼表面の水滴を捕集する静翼表面に設けた溝
に充分サクションが働かせ、水滴の排出が充分であり、
又静翼の強度に劣化をきたさない装置を提供する。【構成】動翼１に前置した静翼２の外周側から半径方
向に、連続して設けたスリット６、スリットに沿って、
静翼内に穿設したドレン排出孔８、スリットの内周端と
連通して、スリットの延長線上内周側に設けた溝７、及
び静翼外輪３の半径方向に穿設し、ドレン排出孔と連通
したドレン孔９とからなる。これにより、スリットの
他、比較的静翼の内周側に配設した溝にも、充分吸引力
を発生でき、静翼表面から捕集した水滴を効率良く静主
流通路から排出できる。又、ドレン排出孔が、形状が比
較的単純な静翼外周側のスリットの内方にのみ設けるの
で、ドレン排出孔設置に伴う、余肉の確保が容易とな
り、静翼の強度低下をきたさない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン等、二相
流媒体中で作動するターボ機械の静翼に設けられ、当該
静翼の後流側に設置した動翼の液滴によるエロージョン
発生を防止するようにした、動翼のエロージョン防止装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、本発明の動翼のエロージョン防
止装置を適用する、二相流媒体中で作動するターボ機械
の一例としての、蒸気タービンの１つの段落を示すもの
である。

【０００３】図に示すように、このような段落では、静
翼外輪０３に保持された静翼０２と、ロータディスク０
１２の外周に植設された動翼０１とで、蒸気の通過する
主流通路０５が構成されている。そして、静翼０２で加
速された蒸気が導入された動翼０１の周速が高速になる
と、動翼０１の周速の速い場所に、蒸気の液化により生
じた水滴の衝突によるエロージョン０１１が発生して、
動翼０１の一部が欠損していくことがある。この動翼０
１の欠損は、回転バランスを悪化させ、高速で回転する
動翼０１をはじめとする、蒸気タービンの寿命を縮める
とともに、タービン効率を低下させることとなる。従っ
て、動翼０１の欠損を発生させるエロージョン０１１の
発生を防止するため、従来種々の対策が取られている。

【０００４】図３は、従来取られている対策の一例を示
すもので、静翼０２の表面上に生じる水膜（水脈）を、
図３（Ａ）に示すように、静翼０２の外周部の表面に半
径方向に設けられ、図３（Ｂ）に示すように、静翼０２
の表面に浅く凹設した溝０４で捕集し、捕集した水滴を
溝０４に沿って、静翼０２の外周端まで送り出し、静翼
外輪０３の内部に半径方向に穿設され、溝０４と連通さ
せたドレン孔０６を経由して、ドレン孔０６の出口に連
結したケーシングに設けられた、図示しないドレン孔で
ケーシング外に排出して、主流通路０５から、エロージ
ョン０１１発生の原因となる水滴（水膜）を排出するよ
うにしている。なお、図３（Ａ）において、０８は静翼
外輪０３の内周面に、円周方向に穿設され、静翼外輪０
３の内周面に生じる水滴を捕集し、ドレン孔０６の開口
部まで移送し、排出するドレン溝である。

【０００５】このようにして、主流通路０５から液滴を
排出するようにした、動翼のエロージョン防止装置で
は、ケーシングに設けたドレン孔、静翼外輪０３に設け
たドレン孔０６を介して、外部から負圧をかけて、溝０
４にサクションをかけるようにしているが、構造的に、
上述した静翼０２の表面に設けた溝０４では、内周側ま
で、サクションがかかりにくく、溝０４による、水滴の
静翼０２の外周端への送り出し、すなわち、主流通路０
５からの水滴排出効果があまり期待できないケースが生
じ、後置した動翼０１のエロージョン防止対策として
は、不充分なものであった。

【０００６】また、上記した対策によるエロージョン防
止の不充分さを補うものとして、従来から考えられてい
る対策の、他の例を図４に示す。本例においては、前に
示した例における溝０４に代えて、静翼０２の表面に開
口するスリット０９を、静翼０２の外周部半径方向に、
断続的に設けるとともに、スリット０９の底部と連通す
るドレン排出孔０１０を、静翼０２の内部に、スリット
０９に沿って設けている。また、上述した例における溝
０４と同様に、静翼０２の半径方向に設けられ、静翼０
２の外周端に開口するドレン排出口０１０は、静翼外輪
０３の内部に半径方向に穿設したドレン孔０６と連結さ
れており、スリット０９の静翼０２外周部表面の開口で
捕集した水滴を、主流通路０５から外部へ排出するよう
にしている。

【０００７】このように、本例においては、スリット０
９とスリット０９の内部に穿設したドレン排出孔０１０
を連通させ、さらに、ドレン排出孔０１０と静翼外輪０
３に設けたドレン孔０６を連通させることにより、静翼
０２の比較的内周側に設けたスリット０９、およびドレ
ン排出孔０１０にも、充分にサクションがかかるように
なり、静翼０２の比較的内周側の表面上の水膜も捕集で
きるようになり、後置した動翼０１に発生するエロージ
ョンを低減できるようになる。

【０００８】しかし、タービン効率の向上をはかるた
め、高性能化された最新の静翼０２では、静翼０２の各
断面が半径方向に捩れたり、あるいは、曲げて、積み上
げて、静翼０２を構成するような設計がなされることが
多くなっている。このような、最新の高性能化された静
翼０２では、前述した例で示した、静翼０２の内部に設
けるドレン排出孔０１０を、半径方向に長く設けようと
する場合、ドレン排出孔０１０の孔加工部に対して、所
定の強度を確保するための余肉部を設けることが困難で
あり、静翼０２の強度上に不具合が生じるという問題が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した、
従来の動翼のエロージョン防止対策に伴う不具合を解消
して、主流通路に発生する液滴の主流通路外への排出を
効果的に行うため、液滴排出の最終的駆動力となるサク
ションを、静翼の内周側まで発生させることができ、ま
た、このようなエロージョン防止装置にしても、静翼の
強度を充分に確保できるようにした、動翼のエロージョ
ン防止装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の動翼
のエロージョン防止装置は、次の手段とした。（１）エロージョンの発生を防止する動翼の上流側に設
置される、静翼の外周側の表面に、半径方向に連続して
開口するスリットを設けた。（２）静翼の表面に凹んだ状態で設けた溝を、スリット
開口の内周端に連通させ、スリットの内周側に連ねて設
けた。（３）スリットの底部に連通されて、スリットの内方
を、スリットが配設された静翼の半径方向に穿孔したド
レン排出孔を設けた。（４）静翼を保持する静翼外輪の半径方向に穿孔され、
静翼の外周端でドレン排出孔と連通させたドレン孔を設
けた。

【００１１】

【作用】本発明の動翼エロージョン防止装置は、上記
（１）〜（４）の手段により、静翼表面上に生じる水膜
は、静翼表面に開口するスリット、および溝により捕集
され、スリットに沿わせて、静翼の内部に穿設されたド
レン排出孔に生じるサクションにより、比較的内周側に
設けられた溝で捕集された水膜までも、効果的に静翼の
外周端まで移送され、静翼外輪に穿設された液滴排出口
から主流通路外へ排出できる。

【００１２】これにより、動翼のエロージョン発生の原
因となる液滴が、動翼の作動する主流通路から充分除去
でき、動翼のエロージョン発生を、効果的に防止するこ
とができる。また、静翼の内周側までサクションを発生
させるドレン排出孔が、スリットを設ける、形状が比較
的単純に形成される静翼の外周側にのみ設けるようにし
たので、ドレン排出孔を設けるための、静翼内部の孔加
工部に設ける余肉部が、容易に設けられるようになり、
最新の高性能化された複雑な形状をした静翼において
も、所定の強度を充分確保できるようにすることができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のタービン動翼の実施例を図面
にもとづき説明する。図１は、本発明のタービン動翼の
一実施例を具えた、蒸気タービンの１つの段落を示す縦
断面図、図２は、図１に示す矢視Ａ−Ａ断面図である。

【００１４】図に示すように、段落は、図示しないロー
タの外周面に突設された、ロータディスク１０の外周全
周にわたって、周方向に等ピッチに植設された動翼１、
ロータ、動翼１等の回転体を被包して設けた、図示しな
いケーシングの内周面に嵌合された静翼外輪３で保持さ
れる静翼２とからなる。静翼２の内周端部には、静翼内
輪４が設けられており、また、動翼１の外周端と静翼外
輪３の内周面の間、および静翼内輪４の内周端とロータ
の外周面の間には、それぞれ図示しないシール装置が設
けられている。このような、静翼２と動翼１により、気
液二相流媒体としての蒸気が通過する主流通路５が形成
される段落において、主流通路５に流入した蒸気を、静
翼２で加速し、後置した動翼１を作動させるようにして
いる。

【００１５】次に、この様な段落に適用する、本実施例
の動翼のエロージョン防止装置について説明する。動翼
１に前置する静翼２の外周側表面には、スリット６、及
び、溝７が半径方向に連続して設けられている。静翼２
の外周側に設けられているスリット６は、図１（Ｂ）に
示すように、静翼２の腹側、および背側にそれぞれ開口
されている。また、スリット６に相当する部分、すなわ
ち、静翼２の外周側に半径方向に配設されたスリット６
の内部には、静翼２の内部を穿孔して設けたドレン排出
孔８が設けられている。そして、スリット６の底部とド
レン排出孔８とは連通されている。

【００１６】また、スリット６の内周側に連続して設け
られた溝７は、断面形状が図３（Ｂ）に示す、従来の静
翼０２に設けられているものと同等の形状にされ、その
外周端はスリット６の内周端と連通されて、スリット６
の延長線上を静翼２の内周側に向けて設けられている。
従って、溝７も、スリット６を介してドレン排出孔８と
連通されている。

【００１７】また、静翼２の外周側内部に、半径方向に
設けられたドレン排出孔８の静翼２外周端の開口位置と
一致する位置に、その内周端側の開口を設けたドレン孔
９が、静翼外輪３の内部に半径方向に穿設されている。
ドレン孔９の外周端側の開口は、図示しないケーシング
に設けられたドレン孔に連通させてあり、ケーシングの
外部に設けた負圧発生装置により、ケーシングのドレン
孔、静翼外輪３に設けたドレン孔９、およびドレン排出
孔８を介して、スリット６および溝７の静翼２の表面開
口に、吸引力（サクション）を発生できる。

【００１８】このように、本実施例の動翼のエロージョ
ン防止装置は、余肉の確保が必要なスリット６、及びド
レン排出孔８を、静翼２の断面の半径方向の積み重ね
が、直線的に設計されている部分に相当する範囲の、余
肉の確保が容易な静翼の外周部へ設け、余肉の確保が比
較的少くて良い溝７を、断面が半径方向に捩れたり、曲
げて積み上げて構成する、静翼２のスリット６の延長線
上の比較的内周側に設けるようにしたので、溝４の形成
されている部分まで、充分にサクションを働かせること
ができ、スリット６、および溝７の静翼２表面開口部で
捕集した水滴を、静翼２の外周端へ効率良く送り出すこ
とができる。

【００１９】また、ドレン排出孔８を設けるために、ド
レン排出孔８の孔加工部に対して行う、余肉の確保も、
充分に行うことができ、静翼２の強度上に不具合が生じ
ることもなくなる。

【００２０】なお、静翼２の形状次第では、強度上許容
できる余肉が充分確保できる場合もあるが、このような
場合は、その許容範囲に相当する長さに、スリット６及
びドレン排出孔８を設け、さらに、スリット６の内周側
延長線上に溝７を設けることにより、静翼２の内周端近
くまでの水膜が、除去できるようになることは言うまで
もない。これにより、さらに、後置される動翼１のエロ
ージョン発生防止が完全なものとなる。

【００２１】また、静翼２の外周端までドレン排出孔８
で送り出された水滴は、静翼外輪３の内部に、半径方向
に穿孔して設けられ、ドレン排出孔８に連通させたドレ
ン孔９によって、ケーシングに設けたドレン孔を介し
て、外部へ排出されるので、主流通路５から排除され、
後置の動翼１のエロージョンを引き起すようなことはな
くなる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の動翼のエロ
ージョン防止装置によれば、特許請求の範囲に示す構成
により、エロージョンの発生を防止する動翼に前置され
ている、静翼の表面上に生じる液膜を、効果的に、主流
通路外に排出できるので、動翼のエロージョン発生を充
分に防止できる。

【００２３】また、形状が複雑になる、最新の高性能化
された静翼においても、外周端から相当離れた静翼の比
較的内周側で捕集した液滴を外周端まで送り出すため、
サクションを発生させるドレン排出孔の設置に伴う、静
翼の強度低下を抑制でき、強度上の不具合発生を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動翼のエロージョン防止装置の一実施
例を示す図で、図１（Ａ）は、本発明の一実施例を具え
た、蒸気タービンの１つの段落を示す縦断面図、図１
（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す矢視Ａ−Ａにおける静翼の
断面図、

【図２】蒸気タービンの１つの段落を示す縦断面図、

【図３】従来の動翼のエロージョン防止装置の一例を示
す図で、図３（Ａ）は、従来の動翼のエロージョン防止
装置の一例を具えた、蒸気タービンの１つの段落を示す
縦断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ
における静翼の断面図、

【図４】従来の動翼のエロージョン防止装置の他の例を
示す図で、図４（Ａ）は、従来の動翼のエロージョン防
止装置の他の例を具えた、蒸気タービンの１つの段落を
示す縦断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す矢視Ｃ
−Ｃにおける静翼の断面図である。

【符号の説明】

１動翼２静翼３静翼外輪４静翼内輪５主流通路６スリット７溝８ドレン排出孔９ドレン孔１０ロータディスク１１エロージョン１２ロータディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気液二相流媒体中で作動する動翼に発生
する、エロージョンを防止するための動翼のエロージョ
ン防止装置において、前記動翼の上流側に設置される静
翼の外周側表面に開口させ、半径方向に連続して設けた
スリットと、前記スリットの内周端と連通させて前記静
翼の表面に凹設され、前記スリットの内周側に配置した
溝と、前記スリットの底部と連通させ、前記スリットの
内方に穿設したドレン排出孔と、静翼外輪の半径方向に
穿設され、前記ドレン排出孔に連通したドレン孔を設け
たことを特徴とする動翼のエロージョン防止装置。