JPS588203A - 軸流タ−ビンのダイヤフラム - Google Patents
軸流タ−ビンのダイヤフラムInfo
- Publication number
- JPS588203A JPS588203A JP10340281A JP10340281A JPS588203A JP S588203 A JPS588203 A JP S588203A JP 10340281 A JP10340281 A JP 10340281A JP 10340281 A JP10340281 A JP 10340281A JP S588203 A JPS588203 A JP S588203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inlet
- diaphragm
- blade
- stator blade
- boundary layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は軸流タービンのダイヤフラム構造に関するもの
である。
である。
一般に、軸流タービンの段落内部では、翼形損失、側壁
拶失（二次流れ損失＋境界層損失）、非定常流損失やそ
の他の多くの損失が発生し、軸流タービンの性能を劣化
さ−せている。従って、上記堺失の低減はｒ軸流タービ
ンの性能向上のための要点となる。本発明は、上記損失
のなかの側壁損失を対象とし１．その低減法忙関するも
のである。
拶失（二次流れ損失＋境界層損失）、非定常流損失やそ
の他の多くの損失が発生し、軸流タービンの性能を劣化
さ−せている。従って、上記堺失の低減はｒ軸流タービ
ンの性能向上のための要点となる。本発明は、上記損失
のなかの側壁損失を対象とし１．その低減法忙関するも
のである。
側壁損失は、翼列と側壁によって囲まれた曲がり流路に
おいて発生する。発生原因については詳細な研究が過去
に、多くλさ些ているが、ζこで、簡単に述べる。側壁
に発達“する境界層が曲がシ流路に入ると、その速度勾
配のため、流路中心と側壁近傍では遠心力の差が生じ、
その遠心力の差によって二次流れと呼ばれる大きな渦運
動が誘起される。この渦運動と境界層内の粘性効果へよ
って側壁近傍に大きな損失が発生するのである。
おいて発生する。発生原因については詳細な研究が過去
に、多くλさ些ているが、ζこで、簡単に述べる。側壁
に発達“する境界層が曲がシ流路に入ると、その速度勾
配のため、流路中心と側壁近傍では遠心力の差が生じ、
その遠心力の差によって二次流れと呼ばれる大きな渦運
動が誘起される。この渦運動と境界層内の粘性効果へよ
って側壁近傍に大きな損失が発生するのである。
上記側壁損失の低減法は、過去に種々提案されている。
例として側壁フェンス、側壁絞り、境界層の吸込み、＠
道具などがあるが、いずれ本有効な結果社得られていな
い。
道具などがあるが、いずれ本有効な結果社得られていな
い。
本発明は、上記の境界層制御に原理をおいているが、以
下にその詳細を実験結果を参考にしながら述ぺ机 第１図には、本発明を適用する前の軸流タービンの段落
構造を示す。同図の段落において、静翼出口における損
失及び流出角の測定結果を第２図に示す。なお、損失は
次式で示すエネルギ損失係数（Ｅ）で示す。
下にその詳細を実験結果を参考にしながら述ぺ机 第１図には、本発明を適用する前の軸流タービンの段落
構造を示す。同図の段落において、静翼出口における損
失及び流出角の測定結果を第２図に示す。なお、損失は
次式で示すエネルギ損失係数（Ｅ）で示す。
ここでＰｏ、は入口全圧Ｎ ｐｏｔは出口全圧ＮＰ２は
出口静圧、Ｋは比熱比である。また流出角は設計値から
の”偏向角で示す。第２図は翼長中心から翼先端までの
結果を示す一ロ；、同図から明らかなように、翼先端近
傍、すなわち側壁近傍で大きな損失が発生している。ま
た流出角の偏向も正、負の方向に大きく変化する。従っ
て、静翼の側壁損失（イ）は、静翼性能を劣化させるだ
けでなく、下流に位置する動翼への流入角も設計値とず
れてしまい動翼の迎え角損失を増大させる。
出口静圧、Ｋは比熱比である。また流出角は設計値から
の”偏向角で示す。第２図は翼長中心から翼先端までの
結果を示す一ロ；、同図から明らかなように、翼先端近
傍、すなわち側壁近傍で大きな損失が発生している。ま
た流出角の偏向も正、負の方向に大きく変化する。従っ
て、静翼の側壁損失（イ）は、静翼性能を劣化させるだ
けでなく、下流に位置する動翼への流入角も設計値とず
れてしまい動翼の迎え角損失を増大させる。
第３図に、本発明の実施例を示す。本発明の特徴は、吟
翼人口部でダイヤフラム３に段差を設け、その段差部か
ら静翼出口と動翼入口の間までの貫通流路７を設けたこ
とである。貫通流路７の目的は、静翼入口まで発達して
きたダイヤフラム３上の境界層を貫通流路を通して吸込
むことである。
翼人口部でダイヤフラム３に段差を設け、その段差部か
ら静翼出口と動翼入口の間までの貫通流路７を設けたこ
とである。貫通流路７の目的は、静翼入口まで発達して
きたダイヤフラム３上の境界層を貫通流路を通して吸込
むことである。
従って境界層部分は貫通流路を通って静翼出口と動翼入
口の空間に導かれ、静翼へ流入する流れは境界層のない
ほぼ一様な流れになる。従って、二次流れの発生原因と
なる境界層は翼列へ流入してから発達したものだけとな
り、二次流れは非常に小さくなる。その例を実験結果を
用いて説明する。
口の空間に導かれ、静翼へ流入する流れは境界層のない
ほぼ一様な流れになる。従って、二次流れの発生原因と
なる境界層は翼列へ流入してから発達したものだけとな
り、二次流れは非常に小さくなる。その例を実験結果を
用いて説明する。
第４図は実験より得られたエネルギ損失係数と流出角の
偏向を第２図と同様に示したものである。
偏向を第２図と同様に示したものである。
第２図と比べると、側壁損失は非常に小さくなっており
、第２図のようクビークも消失する。−刃部出角の偏向
も小さくなり、翼長方向の流出角はほぼ設計値に等しい
値となる。従って、静翼内部流れは改善され、本発明が
一部タービンの効率向上に大きく寄与できることがわか
った。
、第２図のようクビークも消失する。−刃部出角の偏向
も小さくなり、翼長方向の流出角はほぼ設計値に等しい
値となる。従って、静翼内部流れは改善され、本発明が
一部タービンの効率向上に大きく寄与できることがわか
った。
本発明の段落としての効果を考えてみる。第５図に段落
の先端近傍を示す。ダイヤフラムに発達する境界層は、
静翼入口に設けられた本発明の貫通流路を過って動翼の
シュラウド近傍に流れる。
の先端近傍を示す。ダイヤフラムに発達する境界層は、
静翼入口に設けられた本発明の貫通流路を過って動翼の
シュラウド近傍に流れる。
従来例では、エネルギの大きい主流１１の一部がフィン
とシュラウドを通ってリーク流れとなる力ζ本発明の構
造では、貫通流路を通ってきたもともとエネルギの小さ
い境界層の流れがリーク流れとなり、静翼入口で分岐さ
゛れた境界層流れが有効に活かさ′れそいる。一方、動
翼の迎え角に対する損失の様子を第６図に示す。迎え角
が０度近傍において損失は最小となるが、静翼流出角が
設計値からずれてくると、迎え角が設□計値からずれて
きて、迎え角瑣失が増大する。従って本発明を適用すれ
ば、静翼流出角は設計値に近くなり、動翼の迎え角損失
も低減できる。 −第７図は、下剤ダイヤ
フラムにも本発明を適用した例を示す。根元部の貫通流
路からの流れは、動翼に設けられたバランスホールを通
る流れとなり、シュラウドとフィン間を通る先端部と同
様な効果がある。
とシュラウドを通ってリーク流れとなる力ζ本発明の構
造では、貫通流路を通ってきたもともとエネルギの小さ
い境界層の流れがリーク流れとなり、静翼入口で分岐さ
゛れた境界層流れが有効に活かさ′れそいる。一方、動
翼の迎え角に対する損失の様子を第６図に示す。迎え角
が０度近傍において損失は最小となるが、静翼流出角が
設計値からずれてくると、迎え角が設□計値からずれて
きて、迎え角瑣失が増大する。従って本発明を適用すれ
ば、静翼流出角は設計値に近くなり、動翼の迎え角損失
も低減できる。 −第７図は、下剤ダイヤ
フラムにも本発明を適用した例を示す。根元部の貫通流
路からの流れは、動翼に設けられたバランスホールを通
る流れとなり、シュラウドとフィン間を通る先端部と同
様な効果がある。
本発明の効果を定量的に示したのが第８図である。第８
図は、翼長に対する本発明の効果をエネルギ損失の低減
量で示したものであり、例えば、翼長５０ｍｍの静翼に
本発明を実施した時に得られるエネルギ損失係数の低減
量は約１．４％となる。
図は、翼長に対する本発明の効果をエネルギ損失の低減
量で示したものであり、例えば、翼長５０ｍｍの静翼に
本発明を実施した時に得られるエネルギ損失係数の低減
量は約１．４％となる。
側壁損失は、特に翼長の短い翼で深刻な問題となるが、
本発明は翼長が短くなればなるほど、効果があることを
第８図は示している。
本発明は翼長が短くなればなるほど、効果があることを
第８図は示している。
第９図は本発明の応用、例を示したものである。
第９図の（ａ）は、貫通流路を回転軸に対して斜めに設
けた例、’（ｂ）は貫通流路を流路入口と流路出口の間
の位置から流路を分岐した例、（Ｃ）は貫通流路を出迫
端で拡がり流路とした例、（ｄ）は貫通流路を、流路入
口から流路出口の間で合流した例を示し、いずれの例も
本発明と同等の効果がある。
けた例、’（ｂ）は貫通流路を流路入口と流路出口の間
の位置から流路を分岐した例、（Ｃ）は貫通流路を出迫
端で拡がり流路とした例、（ｄ）は貫通流路を、流路入
口から流路出口の間で合流した例を示し、いずれの例も
本発明と同等の効果がある。
第１Ｏ図にも本発明の応用例を示すものであり、゛貫通
流路の入口端を、ダイヤフラム入口と静翼入口の間に設
けた例である。本応用例は本発明より側壁損失低減の効
果は小さくなるが、本発明より強度は増加する。
流路の入口端を、ダイヤフラム入口と静翼入口の間に設
けた例である。本応用例は本発明より側壁損失低減の効
果は小さくなるが、本発明より強度は増加する。
以上、本発明の詳細について、実施例を用いて説明して
きたが、本発明によって得られる効果を以ドに列挙する
。
きたが、本発明によって得られる効果を以ドに列挙する
。
１．軸流タービンの静翼翼列内部に発生する側壁損失（
二次流れ損失＋境界層損失）を低減することができる。
二次流れ損失＋境界層損失）を低減することができる。
その低減量は、翼長５０簡に本発明を適用しだ場合、エ
ネルギ損失係数で約１．４％である。
ネルギ損失係数で約１．４％である。
２、静翼出口流れが改善されることにより、動翼へ流入
する流れが設計値に近づき、動翼の迎え角損失を低減す
ることができる。
する流れが設計値に近づき、動翼の迎え角損失を低減す
ることができる。
３、 動翼の先端漏洩流やバランスホール漏洩流に、貫
通流路を通るもともとエネルギの小さな境界層内流れの
流体を使うことにより、漏洩損失を低減することができ
る。
通流路を通るもともとエネルギの小さな境界層内流れの
流体を使うことにより、漏洩損失を低減することができ
る。
第１図は従来の軸流タービンの段落構造図、第２図は従
来のダイヤフラム構造におけ号エネルギ □損失係数分
布と流出角分布の図、第３図は本発明°゛の実施例を示
す図、第４図は本発明の実施例におけるエネルギ損失係
数分布と流出角分布の図、第５図は本発明の段落流れへ
の効果の説明図、第６図は迎え角損失の説明図、第７図
は下部ダイヤフラムにも本発明を実施した例を示す図、
第８図は本発明の効果を定量的に示した図、第９図、第
１０図は本発明の応用例を示した図である。 ｌ・・・静翼、２・・・動翼、３・・・上部ダイヤフラ
ム、４・・・下部ダイヤフラム、７・・・貫通流路。 ゛（１箭二）：上 第１ 口 ＄２ 目 第３０ 工半ル呵η―雫シを緊Ｒ瑚１」ｈ％ｑ ４繍り町と２１
ノ第ｆ口 ｌｉｔ 目 迎え轡（＆） 葛９図 番δ図 １、ｑ口 ギｌθ 目
来のダイヤフラム構造におけ号エネルギ □損失係数分
布と流出角分布の図、第３図は本発明°゛の実施例を示
す図、第４図は本発明の実施例におけるエネルギ損失係
数分布と流出角分布の図、第５図は本発明の段落流れへ
の効果の説明図、第６図は迎え角損失の説明図、第７図
は下部ダイヤフラムにも本発明を実施した例を示す図、
第８図は本発明の効果を定量的に示した図、第９図、第
１０図は本発明の応用例を示した図である。 ｌ・・・静翼、２・・・動翼、３・・・上部ダイヤフラ
ム、４・・・下部ダイヤフラム、７・・・貫通流路。 ゛（１箭二）：上 第１ 口 ＄２ 目 第３０ 工半ル呵η―雫シを緊Ｒ瑚１」ｈ％ｑ ４繍り町と２１
ノ第ｆ口 ｌｉｔ 目 迎え轡（＆） 葛９図 番δ図 １、ｑ口 ギｌθ 目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、軸流タービンの静翼群を固定するダイヤフラムにお
いて、静翼群入口部に、上流、側の流路面積が大きくな
る方向の段差を設け、さらに前記段差部に１静翼群出口
部と動翼群入口部の間に位置する肩・まで貫通する、複
数個の流路を配置したことを特徴と讐る軸流タービンの
ダイヤプラム。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記の段差及び貫
通する複数個の流路の配置を、静翼群入口よシ上流側に
設けたことを特徴とする軸流タービンのダイヤプラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10340281A JPS588203A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 軸流タ−ビンのダイヤフラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10340281A JPS588203A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 軸流タ−ビンのダイヤフラム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS588203A true JPS588203A (ja) | 1983-01-18 |
Family
ID=14353053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10340281A Pending JPS588203A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | 軸流タ−ビンのダイヤフラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS588203A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4702670A (en) * | 1985-02-12 | 1987-10-27 | Rolls-Royce | Gas turbine engines |
| JP2009085185A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Toshiba Corp | 軸流タービンおよび軸流タービン段落構造 |
| JP2011069308A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Hitachi Ltd | 軸流タービン |
| EP2320028A3 (en) * | 2009-11-05 | 2014-03-26 | General Electric Company | Steampath flow separation reduction system |
-
1981
- 1981-07-03 JP JP10340281A patent/JPS588203A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4702670A (en) * | 1985-02-12 | 1987-10-27 | Rolls-Royce | Gas turbine engines |
| JP2009085185A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Toshiba Corp | 軸流タービンおよび軸流タービン段落構造 |
| JP2011069308A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Hitachi Ltd | 軸流タービン |
| EP2320028A3 (en) * | 2009-11-05 | 2014-03-26 | General Electric Company | Steampath flow separation reduction system |
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