JPH08232604A - 蒸気タービンのエロージョン防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ノズル外周壁面を流れるドレンがノズル翼部で
の二次流れによってノズル背側に流れ込むことを確実に
防止し、動翼の侵食を有効的に防止できる蒸気タービン
のエロージョン防止装置を提供する。 【構成】タービン軸方向下流側に向って拡大する環状流
路を構成する外周壁１と、この外周壁１の内面側に円周
方向に沿って間隔的に複数枚配置されたノズル翼４と、
このノズル翼４の後段側に配置され環状流路に供給され
る湿り蒸気によって作動する動翼５とを備える。このも
のにおいて、二次流れによって外周壁１からノズル翼面
上を伝わり、ノズル後縁１１から吹き飛ばされる水滴の
半径方向の位置を規制する水滴流れ規制手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湿り蒸気で作動する蒸
気タービンの動翼のエロージョン防止対策技術に係り、
特に流路の外周壁を流れるドレンが二次流れによってノ
ズル背側に流れ込むことを防止するようにした蒸気ター
ビンのエロージョン防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力タービンの最終段付近や、飽和蒸気
を使用する原子力タービンの大部分の段落では、動翼が
多量の水滴を含んだ湿り蒸気中で作動している。このた
め、周速度の大きい動翼の入口縁に水滴が衝突すること
により、エロージョンの発生の問題が生じていた。特に
近年では、湿り度の大きい原子力タービンが増加すると
ともに、蒸気タービン全般が大容量化により最終段動翼
が長大なものになり、上述した問題への効果的な対策が
強く求められるようになってきた。

【０００３】図１５は蒸気タービンの子午面における水
滴流線Ｎを示している。同図に示すように、蒸気流路の
ノズル外周壁面１を構成するノズル外輪２と、流路内周
壁を構成するノズル内輪３との間に、ノズル翼４が固定
されている。また、ノズル翼４の後方には動翼５が取り
付けられている。

【０００４】湿り蒸気が流れる蒸気タービンの流路にお
いて、湿り蒸気が膨張して発生した微小水滴は、ノズル
翼４とその上下流段の動翼５，１２とに衝突しながら集
合して大きな水滴になっていく。ノズル翼４の上流段の
動翼１２に衝突した水滴は、その動翼１２に振り切られ
てノズル外周壁面１に衝突し、このノズル外周壁面１上
のドレン流れとなる。すなわち、ノズル部でのドレン流
れは大きく分けると、ノズル翼４の表面上を流れるドレ
ン流れと、ノズル外周壁面１上を流れるドレン流れの２
つになる。

【０００５】図１６はノズル翼表面における水滴の生成
状況を示している。同図に示すように、破線矢印で示す
水滴流ｆと、実線矢印で示す蒸気流ｅとが、ノズル翼４
に対して同一方向から流入するが、水滴流ｆは慣性力の
ために転向できず、ノズル腹面９に衝突して、そこに捕
集されるようになる。

【０００６】なお、水滴径が非常に大きくなると、水滴
流と蒸気流との前段動翼での出口相対速度が大きく異な
るため、水滴流は図１６に破線矢印ｇで示すように蒸気
流とは異なる角度で流入し、ノズル背面７に衝突して、
そこに捕集される。このようにして、ノズル腹面９およ
びノズル背面７に捕集された水滴は、ノズル翼後縁１１
から粗大水滴となって引き裂かれ、後段の動翼５に衝突
してこれを侵食することになる。

【０００７】また、湿り域で作動する蒸気タービンでは
翼長が長くなり、動翼内では、遠心力、コリオリ力、お
よび蒸気力による外周方向への運動が支配的となり、水
滴はノズル外周壁面１およびノズル翼４の外周部近傍に
付着することとなる。

【０００８】図１７および図１８は、それぞれノズル翼
４の翼面圧力分布およびノズル外周壁面１近傍での流れ
を示している。

【０００９】図１７に示すように、ノズル翼４の表面圧
力は、ノズル腹面９で高く、ノズル背面７で低い。この
ため、ノズル翼４間の蒸気通路部では、図１８に示すよ
うに、ノズル腹面９からノズル背面７へ向かう力Ｆが発
生する。特にノズル外周壁面１上では、蒸気の粘性によ
って蒸気主流方向の流速が遅くなるため、上述したノズ
ル腹面９からノズル背面７へ向かう力Ｆの影響が大きく
なる。したがって、ノズル外周壁面１では、ノズル腹面
９からノズル背面７へ向かう力Ｆにより、いわゆる二次
流れと呼ばれる渦流れＶが発生する。

【００１０】図１９はノズル外周壁面１を伝わる水滴流
線Ｎを示し、図２０はノズル外周壁面１近傍の水滴流線
Ｎを立体的に示している。図１９に示すように、ノズル
背面７には多くのドレンが流れ込み、このノズル背面７
に到達したドレンは図２０に示すように、二次流れの影
響でノズル背面７上をノズル内輪１側へ移動しながらノ
ズル翼後縁１１に到達し、粗大水滴となって引き裂か
れ、後段の動翼に衝突してそれを侵食する。

【００１１】このような浸蝕を防止するため従来、蒸気
タービンの段落中の水滴を除去する装置が提案された
（例えば特公昭４９−９５２２号）。図２１および図２
２は、この提案による水滴除去装置の構成を示してい
る。図２１はノズル翼の子午面での断面図であり、図２
２は図２１のＪ−Ｊ断面図である。

【００１２】この装置では、ノズル翼４と、このノズル
翼４を保持するノズル外輪２と、ノズル内輪３とが、全
て中空となっており、その各中空部１８，１９，２０は
互いに連通している。そして、ノズル腹面９とノズル背
面７とに径方向に沿うスリット状の水滴吸込口８，６が
それぞれ穿設されるとともに、ノズル外周壁面１にも互
いに隣接する一のノズル翼４のノズル腹面９と他のノズ
ル翼４のノズル背面７との間に位置してスリット状の水
滴吸込口１０が穿設されている。

【００１３】ノズル外輪２側の中空部１９は、図示しな
い復水器等の低圧源に連通しており、水滴吸込口６，
８，１０から水滴の吸引が行われるようになっている。
ノズル腹面９を伝わった水滴は、そのノズル腹面９の水
滴吸込口８から、またノズル背面７を伝わった水滴は、
そのノズル背面７の水滴吸込口６から、それぞれ中空部
１８に吸込され、さらにノズル外輪２側の中空部１９か
ら復水器に流入するようになっている。また、ノズル外
周壁面１を伝わった水滴は、そのノズル外周壁面１の水
滴吸込口１０から中空部１９に吸引され、これも同様に
復水器に流入するようになっている。

【００１４】図２３は、水滴吸込口を有するノズル翼４
についての水滴吸込口６，８の位置関係を示している。
水滴は、これらの水滴吸込口６，８を介して同一の中空
部１８に吸込されることから、図２３に示すように、ノ
ズル腹面９およびノズル背面７の、圧力が互いに等しい
位置に穿設される。

【００１５】一方、ノズル外周壁面１では、ドレンが前
述した水滴吸込口１０にて吸込される。吸込側であるノ
ズル外輪２の中空部１９の圧力は、ノズル翼４の中空部
１８の圧力とほぼ等しいため、ノズル外輪２の水滴吸込
口１０は図２２に示したように、ノズル腹面９およびノ
ズル背面７の水滴吸込口６，８を結ぶ直線上に穿設され
している。

【００１６】図２４は、他の提案（特開平４−２４６２
０５号）によるエロージョン低減装置の構成を示してい
る。この他の提案によると、図２４に示すように、ノズ
ル翼４のノズル背面７に僅かな高さの水障壁２３を設置
することにより、二次流れによって外周壁面１上からノ
ズル背面７へ流れ込むドレンをせき止めることができる
ようになっている。せき止められたドレンは、図示しな
い集水装置を用いて給水再熱器に案内される。

【００１７】このようにして、ノズル翼４およびノズル
外輪２の表面に沿って伝わる水滴を除去し、ノズル後縁
翼１１での粗大水滴の発生を減少させて、動翼のエロー
ジョンの低減を図るようになっている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが実際には、上
述した従来の水滴除去装置を採用しても、必ずしも水滴
を十分に除去することができず、動翼のエロージョンが
発生していた。その理由を、以下に詳しく説明する。

【００１９】ノズル翼後縁１１から引き裂かれた粗大水
滴による動翼のエロージョンを確実に防止するために
は、ノズル翼４の表面上のドレンを全て捕獲しなければ
ならない。その場合、ノズル翼４の表面上をノズル後縁
１１に向かって流れるドレンをできるだけノズル翼４の
表面の下流にて捕獲する必要がある。

【００２０】特に、前述したノズル外周壁面１上を流れ
るドレンは二次流れの影響でノズル背面７に流れ込むの
で、水滴吸込口６，８を可能な限りノズル翼後縁１１側
に近付けるのが理想であるが、一般的には前述したよう
に、ノズル背面７の水滴吸込口６とノズル腹面９の水滴
吸込口８とは翼面上の等圧となる位置に配置されるた
め、ノズル腹面９の水滴吸込口８はノズル後縁側に、ノ
ズル背面７の水滴吸込口６はノズル前縁側にそれぞれ穿
設されることになる。

【００２１】また、ノズル翼４表面およびノズル外周壁
面１上を流れるドレンを全て捕獲するためには、ノズル
外周壁面１の水滴吸込口１０をノズル翼４表面上の水滴
吸込口６，８に連通させる必要がある。しかし、ノズル
外周壁面１の水滴吸込口１０をノズル表面上の水滴吸込
口６，８に連通させることには強度上の問題があるた
め、実際には間隔をあけている。

【００２２】図２５および図２６は、前述した特公昭４
９−９５２２号の水滴吸込口６，８，１０を設けた場合
の水滴流線Ｎを示している。

【００２３】これらの図に示すように、水滴吸込口６，
８，１０に掛からないところを流れるドレンＭは、除去
されることなく前述した二次流れによってノズル背面７
を伝わり、ノズル翼後縁１１に達し、蒸気力で吹き千切
られて粗大水滴となり、動翼を侵食する。

【００２４】また、前述した特開平４−２４６２０５号
のノズル背面７上に僅かな高さの水障壁２３を設置し、
二次流れによってドレンがノズル背面７に流れ込むこと
を防止するという技術では、モデル試験の結果による
と、僅かな高さの水障壁ではドレンがノズル内輪３側へ
流れるのを阻止できないことが明らかになった。その理
由は、ノズル背面７の後縁付近では二次流れの渦径が大
きく発達するので、ドレンが水障壁２３を乗り越え、こ
の水障壁２３を乗り越えたドレンがそのまま粗大水滴と
なってノズル翼後縁１１から吹き飛ばされるためであ
る。

【００２５】本発明はこのような種々の事情に鑑みてな
されたもので、その目的は、ノズル外周壁面を流れるド
レンがノズル翼部での二次流れによってノズル背側に流
れ込むことを確実に防止し、動翼の侵食を有効的に防止
できる蒸気タービンのエロージョン防止装置を提供する
ことにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、タービン軸方向下流側に向
って拡大する環状流路を構成する外周壁と、この外周壁
の内面側に円周方向に沿って間隔的に複数枚配置された
ノズル翼と、このノズル翼の後段側に配置され前記環状
流路に供給される湿り蒸気によって作動する動翼とを備
えた蒸気タービンにおいて、二次流れによって外周壁か
らノズル翼面上を伝わり、ノズル後縁端から吹き飛ばさ
れる水滴の半径方向の位置を規制する水滴流れ規制手段
を設けたことを特徴とする。

【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の蒸
気タービンのエロージョン防止装置において、水滴流れ
規制手段として、タービンロータの回転中心を通る基準
ラジアル線に対してノズル翼をノズル腹面方向凸になる
形状に円周方向で湾曲または傾斜させたことを特徴とす
る。

【００２８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の蒸
気タービンのエロージョン防止装置において、水滴流れ
規制手段は、ノズル外周壁面と平行に全周に取り付け
た、環状の仕切板であることを特徴とする蒸気タービン
のエロージョン防止装置。

【００２９】請求項４の発明は、請求項３記載の蒸気タ
ービンのエロージョン防止装置において、ノズル翼の流
出角度をα、ノズル翼後縁から動翼前縁までの軸方向距
離をＡ、動翼半径をＢとしたとき、仕切板端のノズル翼
後縁点での半径位置Ｒを、

【数２】 となるように設定したことを特徴とする。

【００３０】請求項５記載の発明は、請求項３または４
記載の蒸気タービンのエロージョン防止装置において、
２枚以上のノズル翼、これらのノズル翼に設けられる仕
切板およびノズル内外輪が精密鋳造によって一体に製作
されており、これらノズル翼、仕切板およびノズル内外
輪が周方向で結合され、かつ前記仕切板同士はノズル翼
の腹側面と背側面との両方に突出した部分で結合されて
タービンノズルを構成していることを特徴とする。

【００３１】請求項６記載の発明は、請求項１記載の蒸
気タービンのエロージョン防止装置において、水滴流れ
規制手段として、ノズル翼の腹側面と背側面とを貫通す
る孔を穿孔し、この貫通した孔のノズル翼背側面におけ
る開口部をノズル翼の外周側に向けはことを特徴とす
る。

【００３２】

【作用】本発明によれば、水滴流れ規制手段によってノ
ズル翼後縁から吹き飛ばされる水滴の半径方向の位置を
規制することで、二次流れによって外周壁からノズル背
側上に流れ込むドレンを外周壁近傍にとどめることがて
き、ノズル翼後縁から吹き飛ばされたドレンが動翼に到
達する前にノズル外周壁に衝突させることにより、水滴
の衝突による動翼のエロージョンを防止することができ
る。

【００３３】この場合、ノズル翼をタービンロータの回
転中心を通る基準ラジアル線に対してノズル腹面方向凸
になるように円周方向に湾曲または傾斜させることによ
り、二次流れによって外周壁からノズル翼の背面に流れ
込むドレンを、流体力によって効果的に外周壁近傍に押
し付け、ノズル翼後縁から吹き飛ばされる水滴の半径方
向の位置を高くすることにより、動翼の侵食を低減させ
ることができる。

【００３４】また、二次流れによって外周壁からノズル
背面に流れ込むドレンを仕切板によりせき止め、ノズル
後縁から吹き飛ばされる水滴の半径方向の位置を高くす
ることにより、動翼の侵食を低減させることができる。

【００３５】さらに、ノズル翼の腹側面と背側面との圧
力差により背側面を流れるドレンを外周壁近傍に移動さ
せ、また背側表面にて外周壁方向へ吹き付ける流体力に
より外周壁からノズル背面に流れ込むドレンを外周壁面
へ押し付け、ノズル後端から吹き飛ばされる水滴の半径
方向の位置を高くすることにより、動翼の侵食を低減さ
せることができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明に係る蒸気タービンのエロージ
ョン防止装置の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、従来の構成と同一または対応する部分には同一の符
号を用いて説明する。

【００３７】第１実施例（図１〜図３） 図１および図２は本実施例による蒸気タービンのエロー
ジョン防止装置の構成を示している。これら図１および
図２に示すように、蒸気流路のノズル外周壁面１を構成
するノズル外輪２と流路内周壁を構成するノズル内輪３
との間に、ノズル翼４が固定されている。また、ノズル
翼４の後方には動翼５が取り付けられている。

【００３８】ノズル背面７にはノズル背面吸込口６、ノ
ズル翼腹面９にはノズル腹面吸込口８、ノズル外周壁面
１にはノズル外周壁吸込口１０がそれぞれ穿設されて、
水滴を吸込むようになっている。

【００３９】そして図２に示すように、タービンロータ
の回転中心１３を通る基準ラジアル線Ｇに対し、ノズル
翼４が、ノズル腹面方向で凸になるように円周方向に湾
曲形成され、これによって水滴流れ規制手段が構成され
ている。

【００４０】次に、図３によって上記の構成からなる本
実施例の作用について説明する。図３は、ノズル流出方
向を立体的に示した図である。

【００４１】同図に示すように、ノズル翼４間での流体
の通過する流路には、最小通路としてのスロート２１が
設けられており、このスロート２１に対し、流体は直交
方向に流出する。

【００４２】このスロート２１を半径方向に積み重ねる
と、スロート面２２となる。三次元的に考えると、流体
はスロート面２２に対して直交方向に流出する。したが
って、二次流れによって、ノズル翼背面７を流れるドレ
ンは、流体力によってノズル外周壁面１側へ押し付けら
れるので、本実施例のように、ノズル後縁端１１から吹
き飛ばされる水滴の半径方向の位置を高くすることによ
り、後段側の動翼５の先端側に水滴流れを規制し、動翼
５のエロージョンを防止することができる。

【００４３】また、本実施例によると、ノズル外周壁面
１の水滴吸込口１０が無い場合でも、ノズル外周壁面１
上を流れるドレンは全て動翼５のチップ回転半径よりも
外側に飛ばされ、従来設けられているドレンキャッチャ
ーにより全て除去できる。そのため、ノズル外周壁面吸
込口１０を省略してもよい。

【００４４】第２実施例（図４および図５） 図４は本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止装
置の第２実施例の構成を示している。なお、前記第１実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明する。

【００４５】前記第１実施例と異なる点は、ノズル翼４
をタービンロータの回転中心を通る基準ラジアル線Ｇに
対してノズル腹面方向凸になるように円周方向に傾斜さ
せている点である。

【００４６】このような構成の本実施例によると、図５
に示すように、前記第１実施例と同様に、二次流れによ
ってノズル背面７を流れるドレンを流体力によってノズ
ル外周壁側へ押し付け、ノズル後縁端から吹き飛ばされ
る水滴の半径方向の位置を高くすることにより、動翼５
のエロージョンを防止することができる。

【００４７】第３実施例（図６〜図８） 図６および図７は本発明に係る蒸気タービンのエロージ
ョン防止装置の第３実施例の構成を示している。なお、
前記第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して説
明する。

【００４８】図６および図７に示すように、本実施例で
はノズル外周壁面１と平行に、環状の仕切板１４が全周
に亘って取り付けられている。

【００４９】そして、本実施例では図７に示すように、
２枚以上のノズル翼４と、ノズル内外輪２，３および仕
切板１４からなるノズルを精密鋳造法にて加工し、それ
を複数合せて環状にすることによって、ノズル全体が形
成される。製造の際には、図７に示すように、各仕切板
１４をそれらの先端が半ピッチ分突き出るように加工し
ておき、これらを後に結合する。

【００５０】次に、上記の構成からなる本実施例の作用
について説明する。

【００５１】前述したように、ノズル背面７上に僅かな
高さの水障壁１７を設置しても二次流れによってドレン
がノズル外周壁面１上からノズル背面７へ流れ込むこと
をせき止めることはできない。そのため、完全にせき止
めるには、環状の仕切板１４を全周に取り付ける必要が
ある。

【００５２】図６において、ノズル外周壁面１と平行
に、環状の仕切板１４を全周に取り付けることにより、
前述したノズル背面７を流れるドレンをせき止めてドレ
ンを動翼５のチップ回転半径よりも外側へ飛ばし、動翼
５のエロージョンを防止することができる。

【００５３】勿論、仕切板１４の内面１５上にも前段か
ら吹き飛ばされた水滴が仕切板１４に付着するが、外周
壁面１上を流れるドレン量よりも圧倒的に少ないので、
動翼５のエロージョンには殆ど影響はない。

【００５４】また、モデル試験によると、ノズル外周壁
面１上のドレンはノズル翼外周側端部の軸方向翼弦長Ｃ
の１／２より下流側においてノズル背面７に流入するの
で、仕切板１４をＣ／２からノズル翼後縁１１までとす
れば、仕切板１４の内面１５上の二次流れによる動翼５
のエロージョンは、殆ど防止できる。

【００５５】一方、水滴は主流の蒸気より比重が十分大
きく、主流の流体力に影響されずにノズル後縁１１から
ノズル後縁線に直角に吹き飛ばされる。

【００５６】図８は、ノズル後縁１１から吹き飛ばされ
た水滴の軌跡を示したものである。本図において、ノズ
ル流出角度をα、ノズルチップ後縁から動翼チップ前縁
までの軸方向距離をＡ、動翼チップ回転半径Ｂとする。
また、ノズル後縁１１から吹き飛ばされたドレンが動翼
チップ前縁に当たるときの、そのドレンのノズル後縁位
置１６の半径距離をＲ、ドレンが動翼チップ前縁に当た
る衝突位置をＤとする。

【００５７】本図に示した幾何学的形状により、

【数３】 となれば、ドレンは動翼チップ前縁に到達する前に外周
壁に衝突する。よって、

【数４】 のときはドレンは動翼５に当たらず、エロージョンを防
止できる。

【００５８】第４実施例（図９〜図１１） 図９は本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止装
置の第４実施例の構成を示している。なお、前記第１実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明する。

【００５９】図９において、本実施例ではノズル翼４の
ノズル腹面９とノズル背面７の外周壁付近を貫通する複
数の孔１７を穿設し、かつノズル背側の孔１７の開口部
をノズル翼外周壁面１の方向に向けている。さらに、ノ
ズル腹面９とノズル背面７とを貫通する孔１７の半径位
置は等しく設定されている。

【００６０】次に、上記の構成からなる本実施例の作用
について説明する。

【００６１】図１０は、ノズル表面の圧力分布図であ
り、横軸にノズル翼の軸方向位置、縦軸に圧力を示し、
各々をノズル翼の軸方向距離とノズル翼入口全圧を用い
て無次元化している。ノズル背側の圧力ｂはノズル腹側
の圧力ａよりも低いので、流体はノズル腹側から孔１７
を介してノズル背側へ移動する。

【００６２】図１１はノズル背側の孔１７の開口部の形
状を示している。この図１１に示すように、ノズル翼背
側に開口した孔１７をノズル翼外周壁面１の方向に向け
ることによって、孔１７を通る流体が外周壁面１の方向
に向かって吹き出すので、二次流れによるノズル背面７
を流れるドレンを外周壁面１へ押し付けることができ
る。

【００６３】したがって、二次流れによってノズル背面
７を流れるドレンは流体力によりノズル外周壁側へ押し
付けられ、ノズル後縁から吹き飛ばされる水滴の半径方
向の位置を高くすることにより、動翼５のエロージョン
を防止することができる。

【００６４】第５実施例（図１２〜図１４） 図１２は本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止
装置の第５実施例の構成を示している。なお、前記第１
実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明する。

【００６５】図１２に示すように、本実施例ではノズル
翼４のノズル腹面９とノズル背面７の外周壁付近を貫通
する孔１８を穿孔し、かつ孔１７のノズル背側での開口
部をノズル翼外周壁面１の方向に向けている。さらに、
ノズル腹面９の開口部の半径位置は、ノズル背面７の開
口部の半径位置よりも小さく設定されている。

【００６６】次に、上記の構成からなる本実施例の作用
について説明する。

【００６７】図１３は、ノズル表面の圧力分布図であ
り、前記第４実施例と同様に無次元化している。孔１７
のノズル背側の開口部の圧力ｂはノズル腹側の開口部の
圧力ｃよりも低いので、ノズル腹側から孔１７を介して
ノズル背側へ流体が移動する。

【００６８】図１４は、孔１７のノズル背側の開口部の
形状を示している。この図１４に示すように、ノズル翼
背側に開口した孔１７をノズル翼外周壁面１の方向に向
けることによって、孔１７を通る流体が外周壁面１の方
向に向かって吹き出すので、二次流れによるノズル背面
７を流れるドレンを外周壁面１へ押し付けることができ
る。

【００６９】したがって、二次流れによってノズル背面
７を流れるドレンは、流体力によりノズル外周壁側へ押
し付けられ、ノズル後縁から吹き飛ばされる水滴の半径
方向の位置を高くすることにより、動翼５のエロージョ
ンを防止することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、二次流れによって外周壁からノズル背側上に流れ込
むドレンを外周壁近傍にとどめることがてき、ノズル翼
後縁から吹き飛ばされたドレンが動翼に到達する前にノ
ズル外周壁に衝突するので、水滴の衝突による動翼のエ
ロージョンを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止
装置の第１実施例におけるタービン構成を示す断面図。

【図２】図１に示すノズル翼のＩ−Ｉ矢視図。

【図３】同実施例における流体の流出方向を示す説明
図。

【図４】本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止
装置の第２実施例におけるノズル翼をノズル出口方向か
ら見た図。

【図５】同実施例における流体の流出方向を示す説明
図。

【図６】本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止
装置の第３実施例におけるタービン構成を示す断面図。

【図７】同実施例におけるノズルの組立方法を示す説明
図。

【図８】同実施例におけるノズル後縁から吹き飛ばされ
たドレンの移動距離を示す説明図。

【図９】本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防止
装置の第４実施例におけるタービン構成を示す断面図。

【図１０】同実施例における同一半径高さでの翼面圧力
を示す図。

【図１１】同実施例における孔のノズル背側での開口位
置を示す図。

【図１２】本発明に係る蒸気タービンのエロージョン防
止装置の第５実施例におけるタービン構成を示す断面
図。

【図１３】同実施例における異なった半径位置での翼面
圧力を示す図。

【図１４】同実施例における孔のノズル背側での開口位
置を示す図。

【図１５】蒸気タービンにおける段落での水滴流線を示
す断面図。

【図１６】ノズル翼表面の水滴の生成状況を示す説明
図。

【図１７】ノズル翼表面の圧力分布図。

【図１８】ノズル外周壁近傍の渦流れを示す説明図。

【図１９】ノズル外周壁面での水滴流線図。

【図２０】ノズル外周壁近傍での水滴流線図。

【図２１】従来のエロージョン防止装置を示すノズル断
面図。

【図２２】図２１に示す外周壁面のＪ−Ｊ線断面図。

【図２３】図２１に示すノズル翼の表面の水滴吸込口の
位置を示す説明図。

【図２４】他の従来例を示すもので、ノズル翼と水障壁
を示す説明図。

【図２５】外周壁面に水滴吸込口を設けたときの外周壁
面上の水滴流線図。

【図２６】外周壁面上とノズル背側の各々に水滴吸込口
を設けたときの外周壁近傍の水滴流線図。

【符号の説明】

１ ノズル外周壁面 ２ ノズル外輪 ３ ノズル内輪 ４ ノズル翼 ５ 動翼 ６ ノズル背面吸込口 ７ ノズル背面 ８ ノズル腹面吸込口 ９ ノズル腹面 １０ ノズル外周壁面吸込口 １１ ノズル後縁 １２ 動翼 １３ 回転中心線 １４ 仕切板 １５ 仕切板内面 １６ 仕切板ノズル後縁半径位置 １７ ノズル背面を貫通する孔 １８ ノズル翼中空部 １９ ノズル外輪中空部 ２０ ノズル内輪中空部 ２１ スロート ２２ スロート面 ２３ 水障面 Ａ 仕切板ノズル後縁点から動翼チップ前縁までの距離 Ｂ 動翼チップ半径 Ｃ ノズル外周側端部の軸方向翼弦長 Ｄ 水滴の衝突位置 Ｆ ノズル腹面から背面に向かう力 Ｇ 基準ラジアル線 Ｈ ノズル後縁での水滴半径 Ｍ，Ｎ 水滴流線 Ｒ 仕切板のノズル後縁部半径 Ｖ 渦流れ α ノズル流出角度 ａ ノズル腹側外周壁付近の圧力 ｂ ノズル背側外周壁付近の圧力 ｃ 任意のノズル腹側圧力 ｄ 任意のノズル背側圧力 ｅ 蒸気流線 ｆ，ｇ 水滴流線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービン軸方向下流側に向って拡大する
   環状流路を構成する外周壁と、この外周壁の内面側に円
   周方向に沿って間隔的に複数枚配置されたノズル翼と、
   このノズル翼の後段側に配置され前記環状流路に供給さ
   れる湿り蒸気によって作動する動翼とを備えた蒸気ター
   ビンにおいて、二次流れによって外周壁からノズル翼面
   上を伝わり、ノズル後縁端から吹き飛ばされる水滴の半
   径方向の位置を規制する水滴流れ規制手段を設けたこと
   を特徴とする蒸気タービンのエロージョン防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蒸気タービンのエロージ
   ョン防止装置において、水滴流れ規制手段として、ター
   ビンロータの回転中心を通る基準ラジアル線に対してノ
   ズル翼をノズル腹面方向凸になる形状に円周方向で湾曲
   または傾斜させたことを特徴とする蒸気タービンのエロ
   ージョン防止装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の蒸気タービンのエロージ
   ョン防止装置において、水滴流れ規制手段は、ノズル外
   周壁面と平行に全周に取り付けた、環状の仕切板である
   ことを特徴とする蒸気タービンのエロージョン防止装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の蒸気タービンのエロージ
   ョン防止装置において、ノズル翼の流出角度をα、ノズ
   ル翼後縁から動翼前縁までの軸方向距離をＡ、動翼半径
   をＢとしたとき、仕切板端のノズル翼後縁点での半径位
   置Ｒを、 【数１】 となるように設定したことを特徴とする蒸気タービンの
   エロージョン防止装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の蒸気タービンの
   エロージョン防止装置において、２枚以上のノズル翼、
   これらのノズル翼に設けられる仕切板およびノズル内外
   輪が精密鋳造によって一体に製作されており、これらノ
   ズル翼、仕切板およびノズル内外輪が周方向で結合さ
   れ、かつ前記仕切板同士はノズル翼の腹側面と背側面と
   の両方に突出した部分で結合されてタービンノズルを構
   成していることを特徴とする蒸気タービンのエロージョ
   ン防止装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の蒸気タービンのエロージ
   ョン防止装置において、水滴流れ規制手段として、ノズ
   ル翼の腹側面と背側面とを貫通する孔を穿孔し、この貫
   通した孔のノズル翼背側面における開口部をノズル翼の
   外周側に向けはことを特徴とする蒸気タービンのエロー
   ジョン防止装置。