JPH10238303A - Axial flow turbine - Google Patents

Axial flow turbine

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JPH10238303A
JPH10238303A JP4381097A JP4381097A JPH10238303A JP H10238303 A JPH10238303 A JP H10238303A JP 4381097 A JP4381097 A JP 4381097A JP 4381097 A JP4381097 A JP 4381097A JP H10238303 A JPH10238303 A JP H10238303A
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JP
Japan
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blade
center
turbine
blade element
section
Prior art date
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Application number
JP4381097A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kawagishi
裕之 川岸
Sakae Kawasaki
榮 川崎
Naoki Shibukawa
直紀 渋川
Mitsuko Toi
充子 遠井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH10238303A publication Critical patent/JPH10238303A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial flow turbine to suppress a secondary flow vortex occurring accompanying to a secondary flow between the blade trains of moving blades and improve efficiency of a blade. SOLUTION: An axial flow turbine is constituted such that a blade element section central line I to linearly connecting the blade element section central point of the root part 26b of a moving blade 23, with the blade element section central point of a tip part 26a, and the blade element section central point of a tip part 26a, is inclined based on a rotation center reference line R passing through the center of a turbine axis 24, and the inclination is arranged to the wake flow side of the turbine axis 24. Further, the inclination angle α of the blade element section central line I of the moving blade 23 with a rotation center reference line R passing through the center 0 of the turbine axis 24 is set in the range of 0<α<=15 deg..

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軸流タービンに係
り、特に翼列内で成長する二次流渦を抑制し、翼効率の
向上を図った軸流タービンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an axial turbine, and more particularly to an axial turbine in which secondary flow vortices growing in a cascade are suppressed to improve blade efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、軸流タービン、例えば蒸気ター
ビン、ガスタービンは、図14に示すように、作動流体
(以下主流Fと記す)の流れに沿って多数の段落1を備
えており、一つの段落1にノズル(静翼)2と動翼3を
組み合せた構成になっている。
2. Description of the Related Art Generally, an axial flow turbine, for example, a steam turbine or a gas turbine is provided with a number of stages 1 along a flow of a working fluid (hereinafter referred to as a main flow F) as shown in FIG. In the first paragraph, a nozzle (stationary blade) 2 and a moving blade 3 are combined.

【0003】ノズル2は、ダイヤフラム外輪4とダイヤ
フラム内輪5とで支持され、タービン軸6に対し、周方
向に環状列に配置されており、また動翼3は環状列に配
置されたノズル2に対応させてタービン軸6の植込部7
に植設されている。
[0003] The nozzles 2 are supported by a diaphragm outer ring 4 and a diaphragm inner ring 5, and are arranged in an annular row in the circumferential direction with respect to the turbine shaft 6, and the moving blades 3 are attached to the nozzles 2 arranged in the annular row. Correspondingly, the implantation part 7 of the turbine shaft 6
It is planted in.

【0004】また、動翼3は、そのチップ(翼頂部)に
シュラウド8とシールフィン9とをそれぞれ備え、運転
中に発生する振動をシュラウド8で抑制するとともに、
主流Fの通り抜けをシールフィン9で防止するようにな
っている。
[0004] Further, the rotor blade 3 is provided with a shroud 8 and a seal fin 9 at its tip (wing apex), and the vibration generated during operation is suppressed by the shroud 8.
The passage of the main stream F is prevented by the seal fins 9.

【0005】このような構成を備える軸流タービンにお
いて、ノズル2に流入した主流Fは、膨張により速度エ
ネルギを高め、その速度エネルギを動翼3に与えて回転
させ、その回転力を利用してタービン軸6から回転トル
クを発生させるようになっている。
In the axial flow turbine having such a configuration, the main flow F flowing into the nozzle 2 increases velocity energy by expansion, gives the velocity energy to the rotor blades 3 and rotates the rotor, and utilizes the rotational force. A rotation torque is generated from the turbine shaft 6.

【0006】主流の持つ限られたエネルギからより多く
の回転トルクを発生させるには、翼列間を通過する主流
Fを、如何に効果的に流すかが重要である。ところが、
翼列間は、限られた湾曲状の流路になっており、ここを
流れる主流Fの挙動も複雑になっている。このため、従
来の軸流タービンでは、主流Fの流れに損失が出てお
り、この損失のために翼効率を向上させることができな
い要因の一つになっていた。
In order to generate more rotational torque from the limited energy of the mainstream, it is important how effectively the mainstream F passing between the cascades flows. However,
A limited curved flow path is formed between the cascades, and the behavior of the main flow F flowing therethrough is also complicated. For this reason, in the conventional axial turbine, the flow of the main flow F has a loss, and this loss has become one of the factors that cannot improve the blade efficiency.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】翼効率の向上を阻害さ
せる一つに、主流Fの二次流れの発生に伴う二次流れ渦
がある。
One of the obstacles to the improvement of the blade efficiency is a secondary flow vortex accompanying the generation of the secondary flow of the main flow F.

【0008】二次流れとは、主流Fが翼列間で形成する
流路を通過する際、翼高の中間部分で翼形状に沿って効
果的に流れるものの、チップ部(翼頂部)やルート部
(翼根元部)で、その中間部分を流れる主流Fに交差す
る方向に流れることをいう。この主流Fの交差流れは、
一方の翼の腹側の圧力が他方の隣りの翼の背側の圧力よ
りも高くなっていることに起因している。
When the main flow F passes through a flow path formed between the cascades, the secondary flow effectively flows along the blade shape at an intermediate portion of the blade height, but the tip portion (wing top) and the route Part (wing root part) means flowing in a direction intersecting with the main flow F flowing through the middle part. The crossflow of this mainstream F is
This is due to the pressure on the ventral side of one wing being higher than the pressure on the dorsal side of the other adjacent wing.

【0009】主流Fが二次流れを発生させると、渦を伴
うが、この渦は、図15に示すように発生し、やがて成
長する。すなわち、入口境界層10a,10bを伴った
主流Fa,Fbは、翼11a,11b,11cで形成す
る流路12a,12bに流入するとき、前縁13a,1
3bに衝突して渦14a,14bを発生する。
When the main flow F generates a secondary flow, it is accompanied by a vortex. The vortex is generated and grows as shown in FIG. That is, when the main flows Fa and Fb accompanied by the inlet boundary layers 10a and 10b flow into the flow paths 12a and 12b formed by the blades 11a, 11b and 11c, the leading edges 13a and 1b.
The vortices 14a and 14b are generated by colliding with 3b.

【0010】渦14a,14bは、腹側馬蹄型渦15
a,15bと背側馬蹄型渦16a,16b,16cとの
それぞれに分かれる。背側馬蹄型渦16a,16b,1
6cのそれぞれは、負圧になっている翼11a,11
b,11cの背側17a,17b,17cに沿って流れ
る間に流路12a,12bの境界層を巻き込んで次第に
成長しながら後縁18a,18b,18cに流れる。
The vortices 14a and 14b are formed in a ventral horseshoe vortex 15
a, 15b and the dorsal horseshoe vortex 16a, 16b, 16c. Dorsal horseshoe vortex 16a, 16b, 1
6c are negative pressure wings 11a, 11
While flowing along the dorsal sides 17a, 17b, 17c of b, 11c, they flow to the trailing edges 18a, 18b, 18c while gradually growing by involving the boundary layer of the flow paths 12a, 12b.

【0011】一方、腹側馬蹄型渦15a,15bは、正
圧になっている翼11a,11b,11cの腹側19
a,19b,19cと負圧になっている隣りの翼11
b,11cの背側17b,17cとの圧力差により二次
流れ20a,20bとともに、隣りの翼11b,11c
の背側17b,17cに向って流れるとき、流路12
a,12bの境界層を巻き込んで大きく成長し、流路渦
21a,21bとなってやがて背側馬蹄型渦16a,1
6b,16cに合流する。
On the other hand, the ventral horseshoe vortex 15a, 15b is formed on the ventral side 19 of the wings 11a, 11b, 11c under positive pressure.
a, 19b, 19c, adjacent wing 11 under negative pressure
Due to the pressure difference between the back sides 17b and 17c of the b and 11c, the adjacent blades 11b and 11c together with the secondary flows 20a and 20b.
When flowing toward the back sides 17b and 17c of the
a, 12b, which grows greatly, involving the boundary layer, and turns into the channel vortices 21a, 21b, and eventually the dorsal horseshoe vortex 16a, 1
Merge with 6b and 16c.

【0012】このように、主流Fa,Fbの翼11a,
11bの前縁13a,13bでの衝突により発生する渦
14a,14bは、腹側馬蹄型渦15a,15bと背側
馬蹄型渦16a,16b,16cとのそれぞれに分か
れ、腹側馬蹄型渦15a,15bが大きく成長して流路
渦21a,21bとなり、また背側馬蹄型渦16a,1
6b,16cが背側17a,17b,17cに沿って流
れる間に大きく成長することを総称して二次流れ渦と称
している。
Thus, the wings 11a of the mainstream Fa, Fb,
The vortices 14a, 14b generated by the collision of the front edges 11a, 13b of the 11b are divided into ventral horseshoe vortices 15a, 15b and dorsal horseshoe vortices 16a, 16b, 16c, respectively, and the ventral horseshoe vortex 15a , 15b grow large and become channel vortices 21a, 21b, and dorsal horseshoe vortices 16a, 1b.
The large growth of 6b, 16c while flowing along the dorsal side 17a, 17b, 17c is collectively called secondary flow vortex.

【0013】この二次流れ渦は、流路12a,12bの
壁面22近くを通過する主流Fa,Fbの流線を乱し、
翼11a,11b,11cの翼効率を低下させる大きな
原因になっている。このため、二次流れ渦を如何にして
抑制するかは、翼効率を従来よりも飛躍的に向上させる
課題になっていた。
The secondary flow vortex disturbs the streamlines of the main flows Fa and Fb passing near the wall surface 22 of the flow paths 12a and 12b,
This is a major cause of lowering the blade efficiency of the blades 11a, 11b, 11c. For this reason, how to suppress the secondary flow vortex has been a problem to dramatically improve the blade efficiency as compared with the conventional one.

【0014】この二次流れの渦の抑制を、ノズルに適用
した技術として、例えば文献「TheEffect of Nozzle Le
an on Turbrine Efficiency」(ASME paper PWR. Vol.1
3)や特許第2038293号で公表されており、実機
適用での好結果を得ている。
As a technique in which the suppression of the secondary flow vortex is applied to a nozzle, for example, the document “The Effect of Nozzle Le”
an on Turbrine Efficiency ”(ASME paper PWR. Vol.1
3) and Japanese Patent No. 2038293, and have obtained good results in actual application.

【0015】しかし、動翼2については、上述ノズル2
と同様に、主流Fの二次流れに伴う二次流れ渦が発生し
ているにも拘らず、その開発の進展があまり見受けられ
ていない。動翼3は、ノズル2から与えられた速度エネ
ルギにより回転し、その回転力をタービン軸6に伝える
だけなので、その強度および振動対策に開発の力点が置
かれ、翼効率の向上に力点を置いていないと考えられ
る。
However, with respect to the moving blade 2, the nozzle 2
Similarly to the above, despite the occurrence of secondary flow vortices accompanying the secondary flow of the main flow F, little progress has been seen in its development. Since the rotor blade 3 rotates by the velocity energy given from the nozzle 2 and only transmits its rotational force to the turbine shaft 6, the development and emphasis are placed on its strength and vibration countermeasures, and the emphasis is on improving blade efficiency. It is considered not.

【0016】しかし、発電プラントの熱効率の向上を目
指して研究が進められている今日、動翼3の翼効率向上
も軸流タービンの全体の段落効率を飛躍的に向上させる
上で大切なことである。
However, today, research is being conducted to improve the thermal efficiency of a power plant. Improving the blade efficiency of the rotor blade 3 is also important in dramatically improving the overall stage efficiency of the axial turbine. is there.

【0017】本発明は、このような背景技術の下になさ
れたもので、動翼の翼列間に発生する二次流れに伴って
発生する二次流れ渦を抑制し、翼効率の向上を図った軸
流タービンを提供することを目的とする。
The present invention has been made under such background art, and suppresses a secondary flow vortex generated due to a secondary flow generated between the blade rows of the moving blades, thereby improving blade efficiency. It is an object of the present invention to provide an intended axial turbine.

【0018】また、本発明の他の目的は、動翼の翼効率
の向上とともに、ノズルの翼効率もより一層向上させた
軸流タービンを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an axial turbine in which the blade efficiency of the nozzle is further improved as well as the blade efficiency of the moving blade.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明に係る軸流タービ
ンは、上記目的を達成するために、請求項1に記載した
ように、ノズルと動翼を組み合せた段落をタービン軸の
軸方向に沿って複数段配置した軸流タービンにおいて、
上記動翼のルート部の翼素断面中心点とチップ部の翼素
断面中心点とを直線状に結ぶ翼素断面中心線を、上記タ
ービン軸の中心を通る回転中心基準線に対し傾斜させ、
かつその傾斜が上記タービン軸の後流側に向うように構
成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, an axial flow turbine according to the present invention, as described in claim 1, includes a stage in which a nozzle and a moving blade are combined in the axial direction of the turbine shaft. Axial turbines arranged in multiple stages along
The blade element cross-section center line connecting the blade element cross-section center point of the root portion of the rotor blade and the blade element cross-section center point of the tip portion in a straight line is inclined with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft,
Further, it is configured such that its inclination is directed to the downstream side of the turbine shaft.

【0020】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項2に記載したように、翼素断面
中心線は、タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対
し傾斜させるとき、その傾斜角度αを、0<α≦15°
の範囲に設定したものである。
In order to achieve the above object, in the axial flow turbine according to the present invention, the blade element cross-sectional center line is inclined with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft. When the inclination angle α is 0 <α ≦ 15 °
Is set in the range.

【0021】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項3に記載したように、ノズルと
動翼を組み合せた段落をタービン軸の軸方向に沿って複
数段配置した軸流タービンにおいて、上記動翼の翼素断
面中心線は、タービン軸の中心を通る回転中心基準線に
対し、そのルート部の翼素断面中心点から傾斜させた直
線と、そのチップ部の翼素断面中心点から傾斜させた直
線と、中間部を上記タービン軸の上流側に向う凸状の湾
曲線とを組み合せて構成したものである。
In order to achieve the above object, in the axial flow turbine according to the present invention, a plurality of stages each including a combination of a nozzle and a moving blade are arranged along the axial direction of the turbine shaft. In the axial flow turbine, the blade element cross-section center line of the rotor blade is a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the root portion with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft, and the blade portion of the tip portion. This is a combination of a straight line inclined from the elementary cross-section center point and a convex curved line toward the upstream side of the turbine shaft at the intermediate portion.

【0022】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項4に記載したように、翼素断面
中心線は、ルート部の翼素断面中心点から傾斜させた直
線のタービン軸の中心を通る回転中心基準線に対する傾
斜角度をβrとし、そのチップ部の翼素断面中心点から
傾斜させた直線のタービン軸の中心を通る回転中心基準
線に対する傾斜角度をβtとするとき、各傾斜角度β
r,βtを、0°<βr,βt≦20°の範囲に設定し
たものである。
In order to achieve the above object, in the axial flow turbine according to the present invention, as set forth in claim 4, the blade element cross-section center line is a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the root portion. When the inclination angle with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft is βr, and the inclination angle with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft of a straight line inclined from the blade element sectional center of the tip portion is βt. , Each inclination angle β
r and βt are set in a range of 0 ° <βr, βt ≦ 20 °.

【0023】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項5に記載したように、ノズルと
動翼を組み合せた段落をタービン軸の軸方向に沿って複
数段配置した軸流タービンにおいて、上記動翼の翼素断
面中心線は、子午面から観察したとき、タービン軸の中
心を通る回転中心基準線に対し、そのルート部の翼素断
面中心点から傾斜させた直線と、そのチップ部の翼素断
面中心点から傾斜させた直線と、中間部を上記タービン
軸の上流側に向う凸状の湾曲線とを組み合せて構成する
一方、上記タービン軸の横断方向から観察したとき、上
記タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対し、その
ルート部の翼素断面中心点から傾斜させた直線と、その
チップ部の翼素断面中心点から傾斜させた直線と、中間
部を上記動翼の腹側に向う凸状の湾曲線とを組み合せて
構成したものである。
In order to achieve the above object, the axial flow turbine according to the present invention has a stage in which nozzles and moving blades are combined are arranged in a plurality of stages along the axial direction of the turbine shaft. In an axial flow turbine, when viewed from the meridian plane, the blade element cross-section center line of the rotor blade is a straight line inclined from the blade element cross-section center point of its root with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft. And a straight line inclined from the center point of the blade element cross section of the tip portion and a convex curved line directed to the upstream side of the turbine shaft in combination with the intermediate portion, while observing from the transverse direction of the turbine shaft. Then, with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft, a straight line inclined from the blade element cross-sectional center point of the root portion and a straight line inclined from the blade element cross-sectional center point of the tip portion, Above the blade of the bucket It is obtained by constituting a convex arc line toward the combination.

【0024】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項6に記載したように、翼素断面
中心線は、タービン軸の横断方向から観察したとき、ル
ート部の翼素断面中心点から傾斜させた直線のタービン
軸の中心を通る回転中心基準線に対する傾斜角度をδr
とし、チップ部の翼素断面中心点から傾斜させた直線の
タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対する傾斜角
度をδtとするとき、各傾斜角度δr,δtを、0<δ
r,δt≦20°の範囲に設定したものである。
In order to achieve the above object, in the axial flow turbine according to the present invention, the center line of the blade element cross section is, when observed from a direction transverse to the turbine axis, the blade of the root portion. The inclination angle relative to the rotation center reference line passing through the center of the turbine axis of the straight line inclined from the elementary section center point is δr
Where δt is the inclination angle of a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the tip portion with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine axis, each inclination angle δr, δt is defined as 0 <δ
r, δt ≦ 20 °.

【0025】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項7に記載したように、ノズルと
動翼を組み合せた段落をタービン軸の軸方向に沿って複
数段配置した軸流タービンにおいて、上記動翼のルート
部の翼素断面中心点とそのチップ部の翼素断面中心点と
を直線状に結ぶ翼素断面中心線を、上記タービン軸の中
心を通る回転中心基準線に対し傾斜させ、かつその傾斜
が上記タービン軸の後流側に向うように構成するととも
に、上記ノズルを上記動翼の翼素断面中心線と同一方向
に傾斜させて上記動翼の上流側に配置したものである。
In order to achieve the above object, in the axial flow turbine according to the present invention, a plurality of stages in which nozzles and moving blades are combined are arranged along the axial direction of the turbine shaft. In the axial flow turbine, a blade element cross-section center line that linearly connects the blade element cross-section center point of the root portion of the rotor blade and the blade element cross-section center point of its tip portion is defined as a rotation center reference passing through the center of the turbine shaft. And the nozzle is tilted in the same direction as the blade element cross-sectional center line of the blade so that the nozzle is upstream of the blade. It is arranged in.

【0026】本発明に係る軸流タービンは、上記目的を
達成するために、請求項8に記載したように、ノズルと
動翼を組み合せた段落をタービン軸の軸方向に沿って複
数段配置した軸流タービンにおいて、上記動翼の翼素断
面中心線は、タービン軸の中心を通る回転中心基準線に
対し、そのルート部の翼素断面中心点から傾斜させた直
線と、そのチップ部の翼素断面中心点から傾斜させた直
線と、中間部を上記タービン軸の上流側に向う凸状の湾
曲線とを組み合せて構成するとともに、上記ノズルを上
記動翼の翼素断面中心線と同一形状に形成させて上記動
翼の上流側に配置したものである。
In order to achieve the above object, in the axial flow turbine according to the present invention, a stage in which a nozzle and a moving blade are combined is arranged in a plurality of stages along the axial direction of the turbine shaft. In the axial flow turbine, the blade element cross-section center line of the rotor blade is a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the root portion with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft, and the blade portion of the tip portion. A straight line inclined from the center point of the elemental section and a convex curved line facing the upstream side of the turbine shaft at the intermediate portion are combined, and the nozzle has the same shape as the blade element section center line of the rotor blade. And arranged upstream of the rotor blade.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸流タービン
の一実施の形態を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an axial turbine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は、本発明に係る軸流タービンの第1
実施形態を示す概略図である。なお、図1は、軸流ター
ビンのうち、段落の一部を構成する動翼を示している。
FIG. 1 shows a first embodiment of an axial flow turbine according to the present invention.
It is a schematic diagram showing an embodiment. FIG. 1 shows a moving blade constituting a part of the paragraph in the axial flow turbine.

【0029】本実施形態に係る動翼23は、タービン軸
24の植込部25に植設され、そのタービン軸24の周
方向に沿って環状列に配置されている。
The moving blades 23 according to the present embodiment are implanted in an implant 25 of a turbine shaft 24 and are arranged in an annular row along the circumferential direction of the turbine shaft 24.

【0030】動翼23は、チップ部26aの翼素断面中
心点Aとルート部26bの翼素断面中心点Bとを結ぶ翼
素断面中心線(慣性主軸)Iを、タービン軸24の中心
Oを通る回転中心基準線Rに対し、角度αで傾斜させる
ようになっている。つまり、主流Fの流れに対し、翼素
断面中心線Iは、タービン軸24の後流側に向って傾く
ように形成されている。
The rotor blade 23 has a blade element section center line (inertial principal axis) I connecting the blade element section center point A of the tip section 26a and the blade element section center point B of the root section 26b with a center O of the turbine shaft 24. Is tilted at an angle α with respect to a rotation center reference line R passing through. That is, with respect to the flow of the main flow F, the blade element cross-sectional center line I is formed so as to be inclined toward the downstream side of the turbine shaft 24.

【0031】また、動翼23の翼素断面中心線Iは、タ
ービン軸24の中心Oを通る回転中心基準線Rに対し、
その傾斜角度αを、0<α≦15°の範囲に設定され
る。
The center line I of the blade element cross section of the rotor blade 23 is defined with respect to a rotation center reference line R passing through the center O of the turbine shaft 24.
The inclination angle α is set in a range of 0 <α ≦ 15 °.

【0032】本実施形態に係る動翼23は、翼素断面中
心線Iの傾斜角度αを、タービン軸24の中心Oを通る
回転中心基準線Rに対し、0<α≦15°の範囲に設定
すると、図2に示すように、チップ部26aの入口流路
翼列線Tiがルート部26bの入口流路翼列線Riより
もタービン軸24の後流側に向って傾斜するため、図1
に示すベクトルVのように、主流Fの流れに対してチッ
プ部26aへ押し付ける押圧力が発生する。
The moving blade 23 according to the present embodiment sets the inclination angle α of the blade element sectional center line I within a range of 0 <α ≦ 15 ° with respect to a rotation center reference line R passing through the center O of the turbine shaft 24. When set, as shown in FIG. 2, the inlet passage cascade line Ti of the tip portion 26a is inclined toward the downstream side of the turbine shaft 24 with respect to the inlet passage cascade line Ri of the root portion 26b. 1
As shown in a vector V shown in FIG. 5, a pressing force is generated against the flow of the main flow F against the tip portion 26a.

【0033】したがって、本実施形態では、チップ部2
6aに対し、主流FがベクトルVの押圧力を発生させる
ので、図15で示した背側馬蹄型渦16a,16bおよ
び流路渦21a,21bを抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the tip 2
Since the main flow F generates a pressing force of the vector V with respect to 6a, the dorsal horseshoe vortices 16a and 16b and the channel vortices 21a and 21b shown in FIG. 15 can be suppressed.

【0034】さらに、図3を参照して腹側と背側との圧
力差低減効果を説明する。
Further, the effect of reducing the pressure difference between the ventral side and the dorsal side will be described with reference to FIG.

【0035】図3は、図15で示した腹側19aから背
側17bに向って発生する圧力勾配(二次流れ20a)
を従来と比較して示すグラフである。図15に示す従来
の圧力勾配と比較すると、腹側の静圧分布は、ほぼ同一
値になっているが、背側の静圧分布は、従来に比較して
本実施形態の方が高くなり、腹側と背側の圧力差は本実
施形態の方が著しく少なくなって低減されている。この
圧力差低減効果は、動翼23の翼素断面中心線Iを、従
来に較べて主流Fの流れの後流側に傾斜させたために、
主流Fの流れに対してチップ部26aにベクトルVの押
圧力が発生し、この押圧力によりチップ部26aの主流
の負荷分担が従来に較べて低減していることに起因する
ものと考えられる。
FIG. 3 shows a pressure gradient (secondary flow 20a) generated from the ventral side 19a to the dorsal side 17b shown in FIG.
Is a graph showing a comparison with a conventional example. As compared with the conventional pressure gradient shown in FIG. 15, the abdominal static pressure distribution has almost the same value, but the dorsal static pressure distribution is higher in the present embodiment than in the conventional art. The pressure difference between the ventral side and the dorsal side is significantly reduced in the present embodiment and is reduced. The effect of reducing the pressure difference is that the center line I of the blade element cross section of the rotor blade 23 is tilted to the downstream side of the flow of the main flow F as compared with the related art.
It is considered that the pressing force of the vector V is generated at the tip portion 26a with respect to the flow of the main flow F, and the load sharing of the main flow of the tip portion 26a is reduced by the pressing force as compared with the related art.

【0036】このように、腹側と背側との圧力差が小さ
くなる場合、図16で示すように、圧力差が大きいため
に二次流れ28が強くなり、前縁27で発生した背側馬
蹄型渦や流路渦の合流渦29が他方の隣りの動翼23の
背側30で大きく成長する従来に対し、本実施形態で
は、図4に示すように、圧力差が小さいために二次流れ
28も弱くなり、合流渦29も相対的に小さくなる。こ
のため、主流Fはその流線の乱れを少なくするので、翼
効率を従来よりも向上させることができる。
As described above, when the pressure difference between the ventral side and the back side becomes small, as shown in FIG. 16, the secondary flow 28 becomes strong due to the large pressure difference, and the back side generated at the front edge 27 is formed. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, since the confluence vortex 29 of the horseshoe type vortex and the flow path vortex grows greatly on the back side 30 of the other adjacent moving blade 23, the pressure difference is small. The next flow 28 is also weakened, and the confluence vortex 29 is relatively small. For this reason, the turbulence of the streamline of the main stream F is reduced, and the blade efficiency can be improved as compared with the conventional case.

【0037】次に、動翼23の翼素断面中心線Iの傾斜
角度αを、0°<α≦15°の範囲に変化させた場合の
翼効率ηの比(η/η0 )を示している。
Next, the ratio (η i / η 0 ) of the blade efficiencies η i when the inclination angle α of the blade element section center line I of the rotor blade 23 is changed in the range of 0 ° <α ≦ 15 °. Is shown.

【0038】図5から、傾斜角度αが0°〜15°の範
囲で翼効率比1.0を超え、従来よりも優れた翼効率で
あることが認められる。
FIG. 5 shows that the blade efficiency ratio exceeds 1.0 when the inclination angle α is in the range of 0 ° to 15 °, and that the blade efficiency is superior to the conventional one.

【0039】さらに、図6を参照して動翼23の圧力損
失を説明する。図6は、動翼出口における翼高の方向に
沿った圧力損失分布を、従来と比較して示すグラフであ
る。従来の動翼の圧力損失と比較すると、本実施形態に
よる圧力損失分布Aでは、動翼の中間部分およびルート
部26bでほぼ近似しているが、そのチップ部26aで
その変動が著しく小さくなっている。通常、動翼の圧力
損失は、二次流れの影響を受けるため、そのルート部2
6bおよびチップ部26aで大きくなるものであるが、
本実施形態では、動翼23の翼素断面中心線Iを、主流
Fの流れの後流側に向って傾斜させ主流Fに対し動翼2
3から傾斜状の押圧力Vを発生させているので、図6で
示すように、チップ部26aの圧力損失を低くさせてい
ることがわかる。
Further, the pressure loss of the moving blade 23 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing the pressure loss distribution along the blade height direction at the blade outlet in comparison with the related art. Compared with the pressure loss of the conventional moving blade, the pressure loss distribution A according to the present embodiment is almost similar to the middle portion of the moving blade and the root portion 26b, but the fluctuation is significantly reduced at the tip portion 26a. I have. Normally, since the pressure loss of the rotor blade is affected by the secondary flow, its root portion 2
6b and the tip portion 26a are larger,
In the present embodiment, the blade element cross-sectional center line I of the blade 23 is inclined toward the downstream side of the flow of the main flow F so that the blade 2
Since the inclined pressing force V is generated from 3, the pressure loss of the tip portion 26a is reduced as shown in FIG.

【0040】図7は、本発明に係る軸流タービンの第2
実施形態を示す概略図である。なお、第1実施形態の構
成部品と同一部分には、同一符号を付している。
FIG. 7 shows a second embodiment of the axial turbine according to the present invention.
It is a schematic diagram showing an embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0041】本実施形態に係る動翼23は、翼素断面中
心線Iを、子午面で観察した場合、チップ部26aの翼
素断面中心点Aおよびルート部26bの翼素断面中心点
Bのそれぞれにおいて、タービン軸24の中心Oを通る
回転中心基準線Rに対し、傾斜角度βt,βrの直線I
1 ,I2 にし、その中間部を前縁27に向って凸状の湾
曲線I3 にし、その湾曲線I3 を直線I1 ,I2 のそれ
ぞれに連続的に接続する構成にしたものである。
The moving blade 23 according to the present embodiment, when observing the blade element cross-sectional center line I in the meridian plane, has the blade element cross-sectional center point A of the tip part 26a and the blade element cross-sectional center point B of the root part 26b. In each case, a straight line I having an inclination angle βt, βr with respect to a rotation center reference line R passing through the center O of the turbine shaft 24.
1, the I 2, in which the intermediate portion toward the front edge 27 and the convex curved line I 3, and the serially connected and constitute a curved line I 3 the respective straight lines I 1, I 2 is there.

【0042】また、翼素断面中心線Iのうち、直線
1 ,I2 のそれぞれは、回転中心基準線Rに対する傾
斜角度βt,βrを、0°<βt,βr≦20°の範囲
に設定される。
The straight lines I 1 and I 2 of the blade element section center line I respectively set the inclination angles βt and βr with respect to the rotation center reference line R in the range of 0 ° <βt, βr ≦ 20 °. Is done.

【0043】本実施形態に係る動翼23は、翼素断面中
心線Iのうち、直線I1 ,I2 のそれぞれのタービン軸
24の中心Oを通る回転中心基準線Rに対する傾斜角度
βt,βrを、0°<βt,βr≦20°の範囲に設定
すると、第1実施形態と同様に、主流Fの流れに対して
チップ部26aおよびルート部26bのそれぞれにベク
トルV1 ,V2 の押圧力が発生する。
The moving blade 23 according to this embodiment has the inclination angles βt, βr of the straight lines I 1 , I 2 with respect to the rotation center reference line R passing through the center O of each turbine shaft 24 among the blade element cross-sectional center lines I. Is set in the range of 0 ° <βt, βr ≦ 20 °, the pushing of the vectors V 1 and V 2 to the tip part 26a and the root part 26b with respect to the flow of the main flow F, respectively, as in the first embodiment. Pressure develops.

【0044】したがって、本実施形態では、チップ部2
6aおよびルート部26bのそれぞれにベクトルV1
2 の押圧力が発生するから、二次流れを抑制して一方
の動翼の腹側と他方の隣りの動翼の背側との圧力勾配を
小さくすることができ、これに伴って二次流れ渦の発生
も、従来に較べ比較的低く抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the tip 2
6a and the root portion 26b respectively have a vector V 1 ,
Since the pressing force of the V 2 occurs, it is possible to reduce the pressure gradient between the back side of the blade to suppress secondary flows next to one blade ventral and other, along with this two Generation of the next flow vortex can also be suppressed relatively low as compared with the related art.

【0045】次に、動翼23の翼素断面中心線Iのう
ち、直線I1 ,I2 の傾斜角度βt,βrのそれぞれ
を、0°<βt,βr≦20°の範囲に変化させた場合
の翼効率ηiに与える影響度合を説明する。図8は、動
翼23の翼素断面中心線Iのうち、直線I1 ,I2 にし
た場合の傾斜角度βt,βrと翼効率ηiとの関係を示
すグラフであり、縦軸に、従来の翼効率η0 に対する本
実施形態における翼効率ηの比(η/η0 )を示し
ている。
Next, among the blade element cross-sectional center lines I of the rotor blades 23, the inclination angles βt and βr of the straight lines I 1 and I 2 were changed in the range of 0 ° <βt, βr ≦ 20 °. The degree of influence on the blade efficiency ηi in this case will be described. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the inclination angles βt and βr and the blade efficiency ηi when the straight lines I 1 and I 2 are taken out of the blade element cross-sectional center line I of the rotor blade 23. The ratio (η i / η 0 ) of the blade efficiency η i in the present embodiment to the blade efficiency η 0 of FIG.

【0046】図8から、傾斜角度βt,βrが0°〜2
0°の範囲で翼効率比1.0を超え、従来よりも優れた
翼効率であることが認められる。
FIG. 8 shows that the inclination angles βt and βr are 0 ° to 2 °.
The blade efficiency ratio exceeds 1.0 in the range of 0 °, and it is recognized that the blade efficiency is superior to the conventional one.

【0047】また、動翼23の圧力損失を、従来と比較
すると、図6に示すように、本実施形態による圧力損失
分布Bでは、チップ部26aおよびルート部26bでも
その変動が低くなっている。これは、チップ部26aお
よびルート部26bのそれぞれに向うベクトルV1 ,V
2 の押圧力の影響を受けたためと考えられる。
As shown in FIG. 6, when the pressure loss of the rotor blade 23 is compared with that of the prior art, in the pressure loss distribution B according to the present embodiment, the fluctuation is also reduced in the tip portion 26a and the root portion 26b. . This means that the vectors V 1 and V 1 directed to the tip part 26a and the root part 26b,
Probably because of the influence of the pressing force of 2 .

【0048】図9は、本発明に係る軸流タービンの第3
実施形態を示す概略図である。なお、第1実施形態の構
成部分と同一部分には同一符号を付す。また、図面中、
左図と右図とは構成部品の位置関係を対応させたもの
で、左図は第2実施形態と同様に子午面から観察した動
翼23であり、右図は、タービン軸24の横断方向から
観察した動翼23を示している。
FIG. 9 shows a third embodiment of the axial flow turbine according to the present invention.
It is a schematic diagram showing an embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Also, in the drawing,
The left diagram and the right diagram correspond to the positional relationship of the components, the left diagram is the rotor blade 23 observed from the meridian plane as in the second embodiment, and the right diagram is the transverse direction of the turbine shaft 24. 4 shows the moving blade 23 observed from FIG.

【0049】本実施形態に係る動翼23は、右図に示す
ように、翼素断面中心線Iを、チップ部26aの翼素断
面中心点Aおよびルート部26bの翼素断面中心点Bの
それぞれにおいて、タービン軸24の中心Oを通る回転
中心基準線Rに対し、傾斜角度δt,δrの直線I1
2 にし、その中間部を腹側31に向って凸状の湾曲線
3 にし、その湾曲線I3 を直線I1 ,I2 のそれぞれ
に連続的に接続する構成にしたものである。
As shown in the right figure, the moving blade 23 according to the present embodiment is configured such that the blade element cross-sectional center line I is defined by the blade element cross-sectional center point A of the tip part 26a and the blade element cross-sectional center point B of the root part 26b. In each case, a straight line I 1 , at an inclination angle δt, δr with respect to a rotation center reference line R passing through the center O of the turbine shaft 24,
To I 2, the middle portion toward the ventral side 31 and the convex curved line I 3, is obtained by the serially connected and constitute a curved line I 3 the respective straight lines I 1, I 2.

【0050】また、翼素断面中心線Iのうち、直線
1 ,I2 のそれぞれは、回転中心基準線Rに対する傾
斜角度δt,δrを、0°<δt,δr≦20°の範囲
に設定される。
The straight lines I 1 and I 2 of the blade element section center line I respectively set the inclination angles δt and δr with respect to the rotation center reference line R in the range of 0 ° <δt, δr ≦ 20 °. Is done.

【0051】本実施形態に係る動翼23は、左図で示し
た子午面から観察した翼素断面中心線Iのうち、直線I
1 ,I2 を前縁27に向わせたものと、右図で示したタ
ービン軸24の横断方向から観察した直線I1 ,I2
腹側31に向わせたものとを組み合せることにより、チ
ップ部26aおよびルート部26bに向ってベクトルV
1 ,V2 の押圧力が発生し、また、腹側31方向からチ
ップ部26aおよびルート部26bに向ってベクトルV
3 ,V4 の押圧力が発生し、これら押圧力が相乗されて
二次流れおよび二次流渦を従来よりも大幅に抑制するこ
とができる。
The moving blade 23 according to the present embodiment has a straight line I among the blade element sectional center lines I observed from the meridional plane shown in the left diagram.
1 and I 2 are directed toward the leading edge 27 and the straight lines I 1 and I 2 observed from the transverse direction of the turbine shaft 24 shown in the right figure are directed toward the ventral side 31 by combining them. , The vector V toward the tip 26a and the root 26b.
1 and V 2 are generated, and the vector V is applied from the ventral side 31 toward the tip 26a and the root 26b.
3, the pressing force of the V 4 occurs, the secondary flow and the secondary flow vortices these pressing force is synergistic can be significantly suppressed than the prior art.

【0052】また、本実施形態ではタービン軸24の横
断方向から観察した翼素断面中心線Iののうち、直線I
1 ,I2 のタービン軸24の中心Oを通る回転中心基準
線Rに対する傾斜角度δt,δrを、0°<δt,δr
≦20°の範囲に設定すると、図10に示すように、従
来の翼効率η0 に対する翼効率ηの翼効率比(η
η0 )を向上させることができる。
In the present embodiment, of the blade element section center lines I observed from the transverse direction of the turbine shaft 24, a straight line I
The inclination angles δt, δr of 1 and I 2 with respect to the rotation center reference line R passing through the center O of the turbine shaft 24 are defined as 0 ° <δt, δr
When it is set in the range of ≦ 20 °, as shown in FIG. 10, the blade efficiency ratio of the blade efficiency η i to the conventional blade efficiency η 0i /
η 0 ) can be improved.

【0053】また、動翼23の圧力損失を、従来と比較
すると、図6に示すように、本実施形態による圧力損失
分布Cでは、チップ部26aおよびルート部26bでも
その変動が著しく低くなっている。これは、チップ部2
6aおよびルート部26bに向うベクトルV1 ,V2
押圧力と、腹側31方向からチップ部26aおよびルー
ト部26bに向うベクトルV3 ,V4 の押圧力との相乗
効果の影響を受けたためと考えられる。
As shown in FIG. 6, when the pressure loss of the rotor blades 23 is compared with the conventional one, in the pressure loss distribution C according to the present embodiment, the fluctuation is significantly reduced even at the tip portion 26a and the root portion 26b. I have. This is the tip 2
The pressing force of the vector V 1, V 2 toward the 6a and the root portion 26b and, due to the influence of synergy between the pressing force of the vector V 3, V 4 toward the ventral 31 direction to the tip portion 26a and the root portion 26b it is conceivable that.

【0054】図11は、本発明に係る軸流タービンの第
4実施形態を示す概略図である。なお、第1実施形態の
構成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 11 is a schematic view showing a fourth embodiment of the axial turbine according to the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0055】本実施形態は、動翼23の翼素断面中心線
Iを、タービン軸24の中心Oを通る回転中心基準線に
対して傾斜角αだけタービン軸24の後流側に傾斜させ
たことに伴い、ダイヤフラム外輪32およびダイヤフラ
ム内輪33で支持されるノズル34の後縁35を、その
チップ部26aからルート部26bに向って直線状にタ
ービン軸24の後流側に傾斜させたものである。
In this embodiment, the blade element cross-sectional center line I of the rotor blade 23 is inclined to the downstream side of the turbine shaft 24 by an inclination angle α with respect to a rotation center reference line passing through the center O of the turbine shaft 24. Accordingly, the rear edge 35 of the nozzle 34 supported by the diaphragm outer ring 32 and the diaphragm inner ring 33 is inclined linearly from the tip 26a toward the root 26b toward the downstream side of the turbine shaft 24. is there.

【0056】一般に、ノズル34と動翼23を組み合せ
た軸流タービンの段落36では、ノズル34の後縁35
の厚さによる不均一な速度分布を備えた後流(ウェー
ク)が発生する。このため、ノズル34の後流側に配置
する動翼23には、後流の発生に伴う付加的な損失が発
生する。この損失は、混合損失と非定常流れ損失に分類
される。
Generally, in the stage 36 of the axial flow turbine in which the nozzle 34 and the blade 23 are combined, the trailing edge 35 of the nozzle 34
A wake with a non-uniform velocity distribution due to the thickness of the wake occurs. For this reason, the rotor blade 23 arranged on the downstream side of the nozzle 34 generates an additional loss due to the generation of the downstream side. This loss is classified into mixing loss and unsteady flow loss.

【0057】この混合損失は、図12に示すように、主
流Fと後縁35の厚みによる速度欠損との混合に起因
し、図11に示すように、ノズル34と動翼23との間
が大きくなるに従って両者の混合が進行するため、その
損失を増加させる。
This mixing loss is caused by the mixing of the main flow F and the velocity loss due to the thickness of the trailing edge 35, as shown in FIG. 12, and as shown in FIG. As the mixture becomes larger, the mixing of the two proceeds, so that the loss increases.

【0058】また、非定常流れ損失は、主流Fの動翼2
3への流入角および流入速度がノズル34の後縁35か
らの後流により周期的に変動するために生じており、ノ
ズル34と動翼23との間が大きくなるに従ってその変
動の大きさが緩和されるため、その損失を減少させる。
The unsteady flow loss is caused by the moving blade 2 of the main flow F.
3 is generated because the inflow angle and the inflow speed to the nozzle 3 periodically fluctuate due to the wake from the trailing edge 35 of the nozzle 34. As the distance between the nozzle 34 and the blade 23 increases, the magnitude of the fluctuations increases. Being mitigated reduces its losses.

【0059】したがって、ノズル34と動翼23との間
隙は、図12に示すように、混合損失と非定常流れ損失
との和である合計損失が最小となる適正値が存在する。
Therefore, as shown in FIG. 12, the gap between the nozzle 34 and the rotor blade 23 has an appropriate value that minimizes the total loss which is the sum of the mixing loss and the unsteady flow loss.

【0060】軸流タービンの段落36を設計する場合、
従来、ノズル34の後縁35と動翼23との間隙は、動
翼23の翼素断面中心線Iが翼高方向に向って各翼素の
中央を通るようになっているため、この翼素断面中心線
Iに合せるように適正値を設定していた。
When designing paragraph 36 of an axial turbine,
Conventionally, the gap between the trailing edge 35 of the nozzle 34 and the blade 23 is such that the blade element cross-sectional center line I of the blade 23 passes through the center of each blade toward the blade height direction. An appropriate value has been set so as to match the center line I of the elementary section.

【0061】しかし、従来の間隙適正値をそのまま採用
すると、本実施形態では、ノズル34の後縁35と動翼
23との間隙、特にチップ部の間隙が大きくなり過ぎ
る。このため、本実施形態では、図11に示すように、
動翼23の翼素断面中心線Iに合せるように、ノズル3
4の前縁37および後縁35をタービン軸24の後流側
に向って傾斜されたものである。
However, if the conventional proper gap value is adopted as it is, in the present embodiment, the gap between the trailing edge 35 of the nozzle 34 and the moving blade 23, particularly the gap of the tip portion, becomes too large. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG.
The nozzle 3 is adjusted to match the center line I of the blade element cross section of the rotor blade 23.
The leading edge 37 and the trailing edge 35 are inclined toward the downstream side of the turbine shaft 24.

【0062】したがって、本実施形態では、動翼23の
翼素断面中心線Iに合せるように、ノズル34の前縁3
7および後縁35を、そのチップ部26aからルート部
26bにかけてタービン軸24の後流側に向って傾斜さ
せたので、ノズル34の後縁35と動翼23との間隙値
を図12に示す適正値に保つことができ、従来の合計損
失を低く抑えることができる。
Therefore, in the present embodiment, the leading edge 3 of the nozzle 34 is
The gap value between the trailing edge 35 of the nozzle 34 and the moving blade 23 is shown in FIG. 12 because the trailing edge 7 and the trailing edge 35 are inclined toward the downstream side of the turbine shaft 24 from the tip portion 26a to the root portion 26b. It can be kept at an appropriate value, and the conventional total loss can be kept low.

【0063】図13は、本発明に係る軸流タービンの第
5実施形態を示す概略図である。なお、第1実施形態の
構成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 13 is a schematic view showing a fifth embodiment of the axial turbine according to the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0064】本実施形態は、動翼23の翼素断面中心線
Iを、子午面で観察した場合、チップ部26aの翼素断
面中心点Aおよびルート部26bの翼素断面中心点Bの
それぞれにおいて、タービン軸24の中心Oを通る回転
中心基準線Rに対し、傾斜角度βt,βrの直線I1
2 のそれぞれに連続的に接続する構成にしたことに伴
い、ノズル34の前縁37および後縁35の形状も、直
線I1 ,I2 、湾曲線I3 を組み合せた動翼23の翼素
断面中心線Iの形状に合せたものである。
In this embodiment, when the blade element section center line I of the rotor blade 23 is observed on the meridian plane, the blade element section center point A of the tip section 26a and the blade element section center point B of the root section 26b are respectively determined. At a rotation center reference line R passing through the center O of the turbine shaft 24, the straight lines I 1 ,
Along with the configuration of continuous connection to each of I 2 , the shapes of the leading edge 37 and the trailing edge 35 of the nozzle 34 are also changed to the blades of the rotor blade 23 in which the straight lines I 1 , I 2 and the curved line I 3 are combined. This is in accordance with the shape of the elementary sectional center line I.

【0065】本実施形態は、ノズル34の前縁37およ
び後縁35の形状を、動翼23の翼素断面中心線Iの形
状に合せたので、ノズル34の後縁35と動翼23との
間隙を図12に示す適正値に設定することができる。
In the present embodiment, the shapes of the leading edge 37 and the trailing edge 35 of the nozzle 34 are adjusted to the shape of the blade element cross-sectional center line I of the moving blade 23. Can be set to an appropriate value shown in FIG.

【0066】したがって、本実施形態では、ノズル34
の後縁35と動翼23との間隙を適正値に設定したの
で、図12に示す合計損失を低く抑えることができる。
Therefore, in this embodiment, the nozzle 34
Since the gap between the trailing edge 35 and the rotor blade 23 is set to an appropriate value, the total loss shown in FIG. 12 can be reduced.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る軸流
タービンは、動翼の翼素断面中心線を、そのチップ部か
らルート部に亘ってタービン軸の中心を通る回転中心基
準線に対し、主流の後流側に向う方向に直線状に構成
し、チップ部およびルート部のそれぞれに向う押圧力を
発生させたので、二次流れおよび二次流れ渦の発生を抑
制することができ、翼効率を従来よりも大幅に向上させ
ることができる。
As described above, in the axial flow turbine according to the present invention, the center line of the blade element section of the moving blade is set to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft from the tip portion to the root portion. On the other hand, it is configured linearly in the direction toward the wake side of the main flow, and generates a pressing force toward each of the tip part and the root part, so the generation of secondary flow and secondary flow vortex can be suppressed. Thus, the blade efficiency can be greatly improved as compared with the conventional case.

【0068】また、本発明に係る軸流タービンは、動翼
の翼素断面中心線を、そのチップ部およびルート部で回
転中心基準線に対し傾斜させた直線に、その中間部で主
流の上流側に向って凸状の湾曲線にそれぞれ構成し、こ
れら直線および湾曲線を連続的に接続し、動翼のチップ
部およびルート部のそれぞれに向う押圧力を発生させた
ので、より一層二次流れおよび二次流れ渦の発生を抑制
することができる。その際、タービン軸の横断方向から
観察した場合、動翼の翼素断面中心線を、上述と同様
に、そのチップ部およびルート部で回転中心基準線に対
し傾斜させた直線に、その中間部で腹側に向って凸状の
湾曲線にそれぞれ構成し、これら直線および湾曲線を連
続的に接続し、腹側方向からチップ部およびルート部の
それぞれに向う押圧力を発生させたので、二次流れおよ
び二次流れ渦を確実に抑制することができる。
Further, in the axial flow turbine according to the present invention, the center line of the blade element cross section of the rotor blade is formed into a straight line which is inclined with respect to the rotation center reference line at the tip portion and the root portion, and the upstream portion of the main flow at the intermediate portion. Each of the straight lines and the curved lines is continuously connected to generate a pressing force toward each of the tip portion and the root portion of the moving blade, so that a more secondary shape is obtained. Generation of flow and secondary flow vortices can be suppressed. At that time, when observed from the transverse direction of the turbine axis, the blade element cross-sectional center line of the rotor blade is, as described above, a straight line inclined with respect to the rotation center reference line at the tip part and the root part, and the intermediate part thereof Each of the straight lines and the curved lines was continuously connected to generate a pressing force from the ventral side toward each of the tip portion and the root portion. The secondary and secondary flow vortices can be reliably suppressed.

【0069】また、本発明に係る軸流タービンは、ノズ
ルの形状を、動翼の翼素断面中心線に合せるように形成
し、ノズルとの動翼との間隙を適正値に設定したので、
混合損失と非定常流れ損失との合流損失を低くすること
ができ、翼効率の高い軸流タービンを実現することがで
きる。
In the axial flow turbine according to the present invention, the shape of the nozzle is formed so as to conform to the center line of the blade element cross section of the moving blade, and the gap between the nozzle and the moving blade is set to an appropriate value.
The combined loss of the mixing loss and the unsteady flow loss can be reduced, and an axial turbine with high blade efficiency can be realized.

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

【図1】本発明に係る軸流タービンの第1実施形態を示
す概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of an axial turbine according to the present invention.

【図2】第1実施形態に係る動翼をチップ部から観察し
た平面展開概略図。
FIG. 2 is a schematic plan development view of the blade according to the first embodiment observed from a tip portion.

【図3】第1実施形態に係る動翼の腹側・背側に発生す
る圧力分布と従来とを比較したグラフ。
FIG. 3 is a graph comparing pressure distributions generated on the ventral and dorsal sides of the rotor blade according to the first embodiment with those of the related art.

【図4】第1実施形態に係る動翼の二次流れの挙動を説
明する図。
FIG. 4 is a view for explaining the behavior of the secondary flow of the rotor blade according to the first embodiment.

【図5】第1実施形態に係る動翼の翼素断面中心線を、
タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対し傾斜させ
た場合の傾斜角度と翼効率比との関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a diagram showing the blade element cross-sectional center line of the rotor blade according to the first embodiment;
9 is a graph showing a relationship between an inclination angle and a blade efficiency ratio when inclined with respect to a rotation center reference line passing through the center of a turbine shaft.

【図6】第1実施形態、第2実施形態および第3実施形
態における動翼の圧力損失分布を従来と比較して示すグ
ラフ。
FIG. 6 is a graph showing distribution of pressure loss of a moving blade in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment in comparison with a conventional case.

【図7】本発明に係る軸流タービンの第2実施形態を示
す概略図。
FIG. 7 is a schematic view showing a second embodiment of the axial flow turbine according to the present invention.

【図8】第2実施形態に係る動翼の翼素断面中心線を、
ルート部およびチップ部でタービン軸の中心を通る回転
中心基準線に対し、傾斜させて直線にし、その中間部を
主流の上流側に向って凸状の湾曲線に構成し、これら直
線および湾曲線を組み合せたときの、その直線の傾斜角
度と翼効率比との関係を示すグラフ。
FIG. 8 shows a blade element cross-sectional center line of the rotor blade according to the second embodiment,
The root portion and the tip portion are inclined with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft to make a straight line, and the intermediate portion is formed into a convex curved line toward the upstream side of the main flow, and the straight line and the curved line are formed. 7 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the straight line and the blade efficiency ratio when.

【図9】本発明に係る軸流タービンの第3実施形態を示
す概略図。
FIG. 9 is a schematic view showing a third embodiment of the axial turbine according to the present invention.

【図10】第2実施形態に係る動翼をタービン軸の横断
方向から観察したとき、その翼素断面中心線を、ルート
部およびチップ部でタービン軸の中心を通る回転中心基
準線に対し、傾斜させて直線にし、その中間部を腹側に
向って凸状の湾曲線に構成し、これら直線および湾曲線
を組み合せたときの、その直線の傾斜角度と翼効率比と
の関係を示すグラフ。
FIG. 10 is a diagram illustrating the blade according to the second embodiment viewed from a direction transverse to the turbine axis. The blade element cross-sectional center line is defined with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft at the root portion and the tip portion. A graph showing the relationship between the angle of inclination of the straight line and the blade efficiency ratio when these straight lines and curved lines are combined by forming the intermediate portion into a curved line convex toward the ventral side by inclining it into a straight line. .

【図11】本発明に係る軸流タービンの第4実施形態を
示す概略図。
FIG. 11 is a schematic view showing a fourth embodiment of the axial flow turbine according to the present invention.

【図12】ノズルと動翼との間隙に伴って発生する損失
を説明する図。
FIG. 12 is a view for explaining a loss generated due to a gap between a nozzle and a rotor blade.

【図13】本発明に係る軸流タービンの第5実施形態を
示す概略図。
FIG. 13 is a schematic view showing a fifth embodiment of the axial flow turbine according to the present invention.

【図14】従来の軸流タービンの実施形態を示す概略
図。
FIG. 14 is a schematic view showing an embodiment of a conventional axial flow turbine.

【図15】二次流れおよび二次流れ渦の発生・挙動を説
明する図。
FIG. 15 is a diagram illustrating generation and behavior of a secondary flow and a secondary flow vortex.

【図16】従来の動翼の二次流れの挙動を説明する図。FIG. 16 is a view for explaining the behavior of a secondary flow of a conventional moving blade.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 段落 2 ノズル(静翼) 3 動翼 4 ダイヤフラム外輪 5 ダイヤフラム内輪 6 タービン軸 7 植込部 8 シュラウド 9 シールフィン 10a,10b 入口境界層 11a,11b,11c 翼 12a,12b 流路 13a,13b 前縁 14a,14b 渦 15a,15b 腹側馬蹄型渦 16a,16b,16c 背側馬蹄型渦 17a,17b,17c 背側 18a,18b,18c 後縁 19a,19b,19c 腹側 20a,20b 二次流れ 21a,21b 流路渦 22 壁面 23 動翼 24 タービン軸 25 植込部 26a チップ部 26b ルート部 27 前縁 28 二次流れ 29 合流渦 30 背側 31 腹側 32 ダイヤフラム外輪 33 ダイヤフラム内輪 34 ノズル 35 後縁 36 段落 37 前縁 1 Paragraph 2 Nozzle (Static Blade) 3 Moving Blade 4 Diaphragm Outer Ring 5 Diaphragm Inner Ring 6 Turbine Shaft 7 Implanted Section 8 Shroud 9 Seal Fin 10a, 10b Inlet Boundary Layer 11a, 11b, 11c Blade 12a, 12b Channel 13a, 13b Front Edge 14a, 14b Vortex 15a, 15b Ventral horseshoe vortex 16a, 16b, 16c Dorsal horseshoe vortex 17a, 17b, 17c Dorsal 18a, 18b, 18c Trailing edge 19a, 19b, 19c Ventral 20a, 20b Secondary flow 21a, 21b Flow path vortex 22 Wall surface 23 Rotor blade 24 Turbine shaft 25 Implantation part 26a Tip part 26b Root part 27 Front edge 28 Secondary flow 29 Merging vortex 30 Back side 31 Abdominal side 32 Diaphragm outer ring 33 Diaphragm inner ring 34 Nozzle 35 Rear Edge 36 Paragraph 37 Front edge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠井 充子 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mitsuko Toi 1-1-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside Toshiba Corporation Head Office

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズルと動翼を組み合せた段落をタービ
ン軸の軸方向に沿って複数段配置した軸流タービンにお
いて、上記動翼のルート部の翼素断面中心点とチップ部
の翼素断面中心点とを直線状に結ぶ翼素断面中心線を、
上記タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対し傾斜
させ、かつその傾斜が上記タービン軸の後流側に向うよ
うに構成したことを特徴とする軸流タービン。
1. An axial flow turbine in which a stage in which a nozzle and a moving blade are combined is arranged in a plurality of stages along an axial direction of a turbine shaft, a blade element cross-sectional center point of a root portion of the moving blade and a blade element cross section of a tip portion. The center line of the wing element section connecting the center point in a straight line,
An axial flow turbine, wherein the turbine is inclined with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft, and the inclination is directed to the downstream side of the turbine shaft.
【請求項2】 翼素断面中心線は、タービン軸の中心を
通る回転中心基準線に対し傾斜させるとき、その傾斜角
度αを、0<α≦15°の範囲に設定したことを特徴と
する請求項1記載の軸流タービン。
2. When the blade element sectional center line is inclined with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft, the inclination angle α is set in a range of 0 <α ≦ 15 °. The axial flow turbine according to claim 1.
【請求項3】 ノズルと動翼を組み合せた段落をタービ
ン軸の軸方向に沿って複数段配置した軸流タービンにお
いて、上記動翼の翼素断面中心線は、タービン軸の中心
を通る回転中心基準線に対し、そのルート部の翼素断面
中心点から傾斜させた直線と、そのチップ部の翼素断面
中心点から傾斜させた直線と、中間部を上記タービン軸
の上流側に向う凸状の湾曲線とを組み合せて構成したこ
とを特徴とする軸流タービン。
3. An axial flow turbine in which a stage in which a nozzle and a moving blade are combined is arranged in a plurality of stages along an axial direction of a turbine shaft, wherein a center line of a blade element cross section of the moving blade is a rotation center passing through the center of the turbine shaft. With respect to the reference line, a straight line inclined from the center point of the blade element cross section of the root part, a straight line inclined from the center point of the blade element cross section of the tip part, and a convex part in which the middle part faces the upstream side of the turbine shaft. An axial flow turbine comprising a combination of a curved line and a curved line.
【請求項4】 翼素断面中心線は、ルート部の翼素断面
中心点から傾斜させた直線のタービン軸の中心を通る回
転中心基準線に対する傾斜角度をβrとし、そのチップ
部の翼素断面中心点から傾斜させた直線のタービン軸の
中心を通る回転中心基準線に対する傾斜角度をβtとす
るとき、各傾斜角度βr,βtを、0°<βr,βt≦
20°の範囲に設定したことを特徴とする請求項3記載
の軸流タービン。
4. The blade element cross-section center line is defined as βr, the inclination angle of a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the root portion with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine axis. Assuming that an inclination angle of a straight line inclined from the center point with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft is βt, each inclination angle βr, βt is 0 ° <βr, βt ≦
The axial turbine according to claim 3, wherein the axial flow turbine is set within a range of 20 °.
【請求項5】 ノズルと動翼を組み合せた段落をタービ
ン軸の軸方向に沿って複数段配置した軸流タービンにお
いて、上記動翼の翼素断面中心線は、子午面から観察し
たとき、タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対
し、そのルート部の翼素断面中心点から傾斜させた直線
と、そのチップ部の翼素断面中心点から傾斜させた直線
と、中間部を上記タービン軸の上流側に向う凸状の湾曲
線とを組み合せて構成する一方、上記タービン軸の横断
方向から観察したとき、上記タービン軸の中心を通る回
転中心基準線に対し、そのルート部の翼素断面中心点か
ら傾斜させた直線と、そのチップ部の翼素断面中心点か
ら傾斜させた直線と、中間部を上記動翼の腹側に向う凸
状の湾曲線とを組み合せて構成したことを特徴とする軸
流タービン。
5. In an axial flow turbine in which a stage in which a nozzle and a moving blade are combined is arranged in a plurality of stages along an axial direction of a turbine shaft, when a blade element cross-sectional center line of the moving blade is observed from a meridian plane, With respect to the rotation center reference line passing through the center of the shaft, a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the root part, a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the tip part, and the intermediate part are the turbine shaft. And a convex curved line directed toward the upstream side of the turbine shaft, and when viewed from a direction transverse to the turbine shaft, a blade element cross section of the root portion with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft. A straight line inclined from the center point, a straight line inclined from the center point of the blade element cross section of the tip portion, and a middle curved portion formed by combining a convex curved line facing the ventral side of the rotor blade. And axial flow turbine.
【請求項6】 翼素断面中心線は、タービン軸の横断方
向から観察したとき、ルート部の翼素断面中心点から傾
斜させた直線のタービン軸の中心を通る回転中心基準線
に対する傾斜角度をδrとし、チップ部の翼素断面中心
点から傾斜させた直線のタービン軸の中心を通る回転中
心基準線に対する傾斜角度をδtとするとき、各傾斜角
度δr,δtを、0<δr,δt≦20°の範囲に設定
したことを特徴とする請求項5記載の軸流タービン。
6. The blade element cross-section center line, when observed from the transverse direction of the turbine axis, represents an angle of inclination with respect to a rotation center reference line passing through the center of the turbine axis of a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the root portion. Let δr denote the angle of inclination of a straight line inclined from the blade element cross-section center point of the tip portion with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine axis. 6. The axial flow turbine according to claim 5, wherein the angle is set in a range of 20 [deg.].
【請求項7】 ノズルと動翼を組み合せた段落をタービ
ン軸の軸方向に沿って複数段配置した軸流タービンにお
いて、上記動翼のルート部の翼素断面中心点とそのチッ
プ部の翼素断面中心点とを直線状に結ぶ翼素断面中心線
を、上記タービン軸の中心を通る回転中心基準線に対し
傾斜させ、かつその傾斜が上記タービン軸の後流側に向
うように構成するとともに、上記ノズルを上記動翼の翼
素断面中心線と同一方向に傾斜させて上記動翼の上流側
に配置したことを特徴とする軸流タービン。
7. An axial flow turbine in which a plurality of stages each including a nozzle and a moving blade are arranged along an axial direction of a turbine shaft, wherein a blade element cross-sectional center point of a root portion of the moving blade and a blade element of a tip portion thereof are provided. The blade element cross-section center line connecting the cross-section center point in a straight line is inclined with respect to the rotation center reference line passing through the center of the turbine shaft, and the inclination is directed to the downstream side of the turbine shaft. An axial flow turbine, wherein the nozzle is arranged in the same direction as the center line of the blade element cross section of the rotor blade and arranged upstream of the rotor blade.
【請求項8】 ノズルと動翼を組み合せた段落をタービ
ン軸の軸方向に沿って複数段配置した軸流タービンにお
いて、上記動翼の翼素断面中心線は、タービン軸の中心
を通る回転中心基準線に対し、そのルート部の翼素断面
中心点から傾斜させた直線と、そのチップ部の翼素断面
中心点から傾斜させた直線と、中間部を上記タービン軸
の上流側に向う凸状の湾曲線とを組み合せて構成すると
ともに、上記ノズルを上記動翼の翼素断面中心線と同一
形状に形成させて上記動翼の上流側に配置したことを特
徴とする軸流タービン。
8. In an axial flow turbine in which a stage in which a nozzle and a moving blade are combined is arranged in a plurality of stages along an axial direction of a turbine shaft, a center line of a blade element cross section of the moving blade is a rotation center passing through the center of the turbine shaft. With respect to the reference line, a straight line inclined from the center point of the blade element cross section of the root part, a straight line inclined from the center point of the blade element cross section of the tip part, and a convex part in which the middle part faces the upstream side of the turbine shaft. Wherein the nozzle is formed in the same shape as the center line of the blade element cross section of the moving blade, and is arranged upstream of the moving blade.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006299819A (en) * 2005-04-15 2006-11-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Turbine blade
JP2013533943A (en) * 2010-07-14 2013-08-29 アイシス イノヴェイション リミテッド Blade assembly for an axial turbine

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