JPS5849681B2 - 蒸気タ−ビン翼の侵食防止構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子カタービン、火力蒸気タービン、地熱蒸気
タービンなどの蒸気タービンの作動時に蒸気の膨張過程
で発生する水滴により動翼が侵食されるのを防止する蒸
気タービン翼の侵食防止構造に関する。

蒸気タービンは例えば第１図にその要部を示すようにケ
ーシング３内に回転軸１に取付けた動翼２と、ケーシン
グ３の内壁に取付けた静翼４とを交互に配設している。

しかるに蒸気タービンは低圧段において（ただし多くの
原子カタービン及び地熱発電用タービンは全段）通常相
当量の水滴を含む蒸気条件のもとに作動する。

このため静翼４の腹面４ａに付着した粗大な水滴が高速
で回転する動翼２に衝突し、この結果周速度の大きな動
翼２の先端部２ａにおいて粗大水滴による侵食作用を受
けて蒸気タービンの寿命が著しく低下する問題がある。

このため従来は動翼２の侵食を防止するために、例えば
第２図イ及び同図口に示すように、静翼４の腹面４ａに
条溝５を設け、腹面４ａを流動する水膜１２を上記条溝
５内に流下せしめてこれを図示しないコンデンサーなど
の低圧部へ排出するようにしたものがある。

しかしこのものは水分の排出機能が必ずしも十分ではな
い。

また第３図に示すように静翼４を中空状に形成し、さら
にこの中空状静翼４に多数の孔６・・・・・・をあけて
これら孔６・・・・・・から翼表面の水膜を内部に吸引
し、吸引した水分をコンデンサーなどの低圧部へ排出す
るようにしたものがある。

しかし第３図に示すものは静翼４の構造が複雑で製造コ
スト高く、さらに水分の排出と同時に有効な作動蒸気が
排出されてしまう欠点があった。

また第４図に示すように静翼４を中空状に形成し、さら
に静翼４の後縁を開口してスリット部７を形成した構造
を有し、蒸気を静翼４の中空部４ｂ内に導入した後これ
をスリット部７から噴出させるようにしたものがある。

このものはスリット部７から噴出する水滴を微細化する
とともに水滴自身を加速して動翼２との相対速度を小さ
くし、この結果水滴の衝突力を小さくして水滴による動
翼２の侵食を軽減させることができるが、静翼４の構造
が複雑となり製造コストが高い欠点があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、簡単な構造で蒸気タービン動翼が水
滴により侵食されるのを防止するようにした蒸気タービ
ン翼の侵食防止構造を提供するものである。

すなわち本発明は、回転軸に取付けた動翼とケーシング
内壁に取付けた静翼とをそれぞれ交互に配設した蒸気タ
ービンの該ケーシング内壁に棒状体を植設したもので、
この棒状体は政翼腹面との間に同静翼腹面上を流下する
水膜を破断する程度の間隙を有しかつ静翼根部の蒸気流
出後縁と接近してほぼ平行に延びていることを特徴とす
る。

以下本発明を図示する実施例を参照して詳細に説明する
。

第５図は本発明に係る蒸気タービンの要部を示す説明図
で、回転軸１に取付けた動翼２・・・とケーシング３内
壁に取付けた静翼４・・・とを交互に配設している。

（図では静翼４が蒸気流入側に、動翼２が蒸気流出側に
位置している。

）さらに上記ケーシング３内壁には棒状体９が植設され
ている。

この棒状体９は、静翼腹面４ａとの間に同静翼腹面４ａ
上を流下する水膜を破断する程度の間隙を有し、かつ静
翼根部８の蒸気流出側後縁８ａと近接してこれとほぼ平
行に延びている。

この棒状体９は断面円形で流体抵抗が小さく、蒸気流を
乱さないようにしている。

また棒状体９の長さは動翼２先端の侵食被害を受ける個
所に相当する長さとする。

さらに棒状体９と静翼４との間の間隙ｌは蒸気タービン
の種類、翼段、蒸気のしめり、風速などにより異なるが
、翼表面上の水膜厚さ匁と棒状体を設けたことによる水
膜の凹みＡδｌとからほぼもとめられる。

翼表面上の水膜厚さδｌは、Ｒｅｌ＜１ ０ ０ ０の
場合次に示す三次方程式の解として、おおよそ求まる。

またＡδｌは実験的にもとめられ、第７図のグラフに示
す如くである。

第７図のグラフ中、縦軸「凹み推定量Ａδｌ（μ）」は
、棒状体を挿入した時、翼表面上を流下している水膜（
厚さδｌ）が凹む量を示している。

このＡδｌはまた下式に示すように棒状体と翼表面間の
距離ｌにほぼ等しい関係にある。

またＪδｌはδｌとの間に下弐に示す関係がある。δｌ
＜Ａδｌのとき翼表面上の水膜は破断ずるので、棒状体
と翼表面間の間隙ｌをＡδｌ前後とすれば、水膜の破断
という所期の目的を達成できる。

この間隙ｌの一例をあげれば１０〜５００μ程度である
。

このように静翼４の根部後縁８ａと棒状体９との間にわ
ずかな間隙を設けたことにより矢印方向へ流通する気流
がこの間隙を通るため、この気流の作用により静翼４に
形成された水膜１１がこの棒状体９を設けた個所で破断
され、静翼４の根部後縁８ａへ粗大水滴が流出しない。

このため根部後縁８ａに対応する動翼２の先端部２ａに
は静翼４から水滴が衝突することがなく、ここには水滴
による侵食が生じない。

なお静翼４の棒状体９を設けていない個所から粗大水滴
が流出し動翼２に衝突するが、この水滴が衝突する個所
は回転軸１に近く周速の遅い個所であるから水滴の衝突
力は小さく侵食の被害を受けることはほとんどない。

このことは本発明者が受験により明らかにしたことで、
第８図に示すように水平面１０ａを有する台１０上に、
先端を尖らせた直径２φ關の丸棒１１をその先端が台１
０と微少間隙を有するように垂直に設置し、台１０表面
に付着した水膜１２を空気流によって矢印方向に流動さ
せた場合、丸棒１１の先端を通る気流の影響を受けてこ
こで水膜１２が破断され第９図に示す斜線部分には水膜
１２が生じないことが確認された。

なお、この場合気流速度が６０ｍ／秒のときは破断しう
る最大水膜厚さが約１２０μ扉で、気流速度が９０ｍ／
秒のときは破断される最天水膜厚さが約８０μ肌であっ
た。

なお本発明に係る棒状体９は上記実施例に限らず、その
断面が例えばだ円形あるいは流線形など流体抵抗が小さ
い形状であればよい。

以上説明したように本発明によれば静翼根部の蒸気流出
側後縁に沿って棒状体を設けるという簡単な構造で、水
滴による動翼の侵食作用を確実に防止して蒸気タービン
翼を長寿命化することができる顕蓄な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蒸気タービンの要部を示す説明図、第２
図イは第１図の静翼を改良した従来の静翼の一部破断斜
視図、第２図口は同静翼の断面図第３図及び第４図はそ
れぞれ異なる従来の静翼の一部破断斜視図、第５図は本
発明の一実施例を示す蒸気タービンの要部の説明図、第
６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、第７図は凹
み推定量Ａδｌとパラメータ■との関係を示すグラフ、
第８図は本発明の作用を説明する実施例を示した説明図
、第９図は第８図の［一［線に沿う断面図である。 １・・・・・・回転図、２・・・・・・動翼、３・・・
・・・ケーシング、４・・・・・・静翼、４ａ・・・・
・・腹面、８・・・・・・静翼根部、８ａ・・・・・・
静翼根部の蒸気流出側後縁、９・・・・・・棒状体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸に取付けた動翼とケーシング内壁に取付けた
   静翼とをそれぞれ交互に配設した蒸気タービンの該ケー
   シング内壁に棒状体を植設し、同棒状体は、静翼腹面と
   の間に同静翼腹面上を流下する水膜を破断ずる程度の間
   隙を有しかつ静翼根部の蒸気流出側後縁と近接してほぼ
   平行に延びていることを特徴とする蒸気タービン翼の侵
   食防止構造。