JPS61229904A

JPS61229904A - タ−ビンの部分噴射段落構造

Info

Publication number: JPS61229904A
Application number: JP6899885A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sasada; 哲男笹田; Takeshi Sato; 武佐藤; Ryoichi Kaneko; 金子　了市; Kazuo Ikeuchi; 和雄池内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1986-10-14

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、蒸気タービン等の軸流タービンに係シ、特に
多段の部分噴射段落を備えたタービンの、熱効率を向上
させるに好適な段落構造に関する。

〔発明の背景〕

従来、この種の部分噴射段落の熱効率の改善技術として
は、特開昭５６−１５９５０８号公報に見られるように
、１つの部分噴射段落の熱効率改善に着目し友ものがほ
とんどである。しかし、部分噴射段落を複数段落連ねた
、多段部分噴射タービンでは、段落間の流れの干渉によ
る損失が大きな割合を占める。

即ち、第７図に示すごとく、作動流体である蒸気８は、
第１段の静翼１．動翼６を通過して仕事をした後、下流
側の第ｎ段に流入する。本来、部分噴射段の目的は、蒸
気の体積流量の小さい小型高圧タービンにおいて、翼長
の低下に伴う効率低下を防止する次めに部分噴射構造と
して翼長を長くしたものである。したがって後続段にお
いて、蒸気圧力が低下し、蒸気の体積流量が増加して、
成る程度の翼長が確保できるようになれば、部分噴射に
伴う損失の発生を極力防止するため、閉塞部３０割合を
小さくし、全周噴射構造に近づけてゆくのが一般的であ
る。し几がって、蒸気の通過する靜止興列部の円周方向
長さ、即ち有効流路長ｅｌは、後続段に向うにしたがい
、第８図に示すように両次拡大する構造となる。

また静止翼列１の周方向長さ、即ち有効流路長ｅｘ、ｅ
、は、入口有効流路長ｅｌと出口有効流路長ｅ、が等し
くとられるのが従来構造の通例である。

ところで、蒸気８は、第８図に示すように第１段を通過
しても急拡大せず、第１段の動翼６の直後においても、
第１段の有効流路中ｅｌとほぼ等しい巾の蒸気流として
、第ｎ段の静翼１に流入してくる。このため、静翼列１
の周方向両端の蒸気は、急拡大のために渦流９を発生し
、滑らかな蒸気の流動を実現し得す、段落効率を低下さ
せるという欠点を有していた。

前述の公知例に見られるように、従来の技術はこの段落
間の干渉に対する積極的な改善の配慮はなされていない
。また、通常の部分噴射段落設計では、上記損失を考慮
して、第１段と第ｎ段の有効流路面積の増加割合を極力
大きくしないように設定するが、上記段落間損失が比較
的大きな割合を占めるため、部分噴射構造の必要のない
翼長の長い段落でも、前段との兼ね合い上、部分噴射段
落としなければならず、結果として、部分噴射損失を増
大させることＫなる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、静止円環翼列の入口部を周方向にディ
フューザー流路形状とすることにより、前述の段落間で
流路の拡大に起因して発生する流れの損失を低減し、多
段部分噴射タービンの熱効率を向上させることを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、前段の動翼より流出する蒸気流の周方向中が
、上記前段の静翼列の有効流路長、即ち静翼列の周方向
長さくほぼ等しい点に着目して、後続段の静翼列の入口
における有効流路長を前段の静翼出口の有効流路長とほ
ぼ等しくシ、かつ当該段静翼出口における有効流路長を
、その段落に必要な有効流路長まで増加させ、この入口
、出口間では滑らかな拡大流路（ディフューザー）とし
、蒸気流の拡大損失を減少させようとするものである。

〔発明の実施例〕

、次に、第１図ないし第５図により、本発明の詳細な説
明する。本発明に係る部分噴射段落構造は第１図ないし
第３図に示すように、ダイヤフラム外輪４．内輪５間に
静翼ｌが複数枚配設されて円環翼列を形成している。こ
の円環翼列の一部は、閉塞ブロック３によって閉塞され
、円周上の一部しか蒸気８の通過しない部分噴射構造と
なっている（第３図参照）。

さて、第２図は第１図の■−■断面を示すものである。

本発明では、第２図に示すごとく、静翼　　゛列ｌを囲
む閉塞ブロック３の開口端間の円周方向距離を有効流路
長としたとき、静翼列１の出口の有効流路長ｅ、は、そ
の段落に最適な部分噴射率よシ決定される有効流路長ｅ
、とじ、入口部における有効流路長ｅｉはｅ、よりも小
さく設定されている。この時ｅＩは、本段落の上流側に
位置する前段の有効流路長をｅｌとしたとき、ｅ　Ｉ＝
　（３，０〜１．１　）　・ｅ　ｔに設定される。これ
は、前段動翼内における蒸気の拡散による蒸気流中の若
干の増加を考慮して、前段の有効流路長ｅ１よりも、わ
ずかに大きくとるのが良い。

通常、静翼ｌは大量生産によシ同−形状のものを複数配
設するのが実際的であるので、静翼１の前縁１ａよシ上
流側の部分において、閉塞プロツり３の開口端壁３ａ、
３ｂを傾斜させ、段落人口においてｅｌ、静翼前縁１ａ
において、はぼｅ。

と等しい有効流路長になるような、下流側に向っての拡
大流路を形成している。

ここで、案内板２は、通常強度補強メンバーとして取付
けられるが、本例では、各々の案内板は有効流路中ＣＩ
の中央に向って傾斜させて取付けてあシ、各々の案内板
間に形成される流路は、下流に向って徐々に拡大する拡
大流路を形成している。

さて、このような構造の段落による流れの改善効果を説
明する。

本図に示すように、段落を通過する蒸気８は、前段（第
１段）の静翼１′の有効流路長ｅ−ｊとほぼ等しい蒸気
流量で、第■段に流入してくる。

本発明では、閉塞ブロック３により、段落人口の有効流
路長ｅｔが、この蒸気流８とほぼ等しい長さに設定され
て、下流側に漸次拡大する。したかって蒸気流８は、こ
の壁形状に沿って、スムーズな拡散が促されて、従来例
で発生した端部の渦損失９や、端部の静翼１での蒸気流
量の不足に基づく損失の発生がなく、段落効率の向上が
可能となる。

次に、他の実施例を第４図について説明する。

第４■は、静翼の断面図であシ、第２図の実施例と異な
るところは、静翼１の上流側に案内板がないことである
。この実施例では、静翼１の入口側に空間が形成され、
蒸気流に干渉が生ずるが、入口側の有効流路長ｅｌに比
べて出口側の有効流路長ｅ、が大きくとっであるので、
従来例よりも効率は向上する。

つぎに、本発明の応用例について、第５図によシ説明す
る。第５図は、第１図の■〜■断面に相当し、閉塞ブロ
ック３の構造は、第２図の例と同じである。

本例では、案内板２を設ける代シに、靜ｌ／＜１の前縁
部１ａを入口側に延長した長鼻構造とし、それぞれの静
翼１は同一形状ではなく、前記前縁部１ａが、有効流路
の中央に向って傾斜した形状をしておシ、案内板２の代
シの働きをするものである。このように、翼形状で入口
部の流路を形成した場合は、翼間流路は、流れの剥離の
可能性の全くない縮り流路とすることが可能であるので
、流体の摩擦損失を減少させて、第１の実施例に比べ、
よシ性能的に優れた部分噴射段落構造とすることが可能
である。

第６図は、本発明の効果に関する翼列実験の結果を示す
が、ケース■が第７図の従来例、ケース■が第４図の実
施例に相当する。本図に示すように、入口流路中ｅ、と
出口流路中ｅ、の拡大率ｅ　＠　／　ｅ　１の増加にと
もない、従来例のケースＩでは、翼列の平均損失が急激
に増大するのに反し、本発明のケース■では、流路中拡
大にともなう損失増加が少なく、この差が段落効率の向
上量Δηとしてあられれる。

また、ケース■は、第２図の案内板２を追加した場合を
示すものである。ケース■の案内板無しの場合は、流路
拡大率ｅ、／ｅｌが、ある上限を超えると、流れの剥離
が発生して堆朱が急増し始めるが、案内板２を設けるこ
とにより、流れの分配が促進され、各々の案内板間の流
路拡大率も小さい為、全体の流路拡大率６　＊　／　ｅ
　ｔの広い範囲で効率の改善効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の部分噴射段落に発生した段落間
損失を低減可能であシ、実験によれば、流路拡大率ｅ　
＠　／　ｅ　Ｂが１０５〜１．２の範囲で、８効率１％
〜５％の効率向上が可能であシ、部分噴射率の異なる段
落が組み合わされる、多段タービンにおいても、全体と
して、１％〜２％の効率向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１因は本発明を実施したタービン段落の縦断面図、第
２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第１図
■−■線に沿う断面図、第４図及び第５図はそれぞれ他
の実施例を示す断面図、第６′図は段落の損失を示す特
性図、第７図は従来の段落を示す断面図である。１・・・静翼、２・・・案内板、３・・・閉鎖ブロック
、４・・・ダイヤフラム外輪、５・・・ダイヤフラム内
輪、６・・・動翼、７・・・ロータ、訃・・蒸気流。

Claims

【特許請求の範囲】１、静止円環翼列と回転動翼列から１つの段落を構成し
、さらに上記静止円環翼列の一部を閉塞して部分噴射構
造とし、この部分噴射段落を複数段連ねた、多段軸流タ
ービンにおいて、上記静止円環翼列の閉塞されていない
部分の円周方向長さを有効流路長としたとき、静止翼列
の入口における有効流路長ｅ＿１が、出口における有効
流路長ｅ＿０より短かく、かつ前段の静止円環翼列の出
口における有効流路長より、わずかに大きくしたことを
特徴とするタービンの部分噴射段落構造。２、特許請求の範囲第１項において、同一形状の静翼を
複数配設した静翼列の上流側に複数枚の案内板を配設し
、上記案内板の入口側が、有効流路の中央に向つて各々
傾斜するよう、案内板を配設したことを特徴とするター
ビンの部分噴射段落構造。３、特許請求の範囲第１項において、各々前縁形状の異
なる静翼を配設し、上記静止翼列の前縁が、入口有効流
路長の中央部に向つて傾斜させたことを特徴とするター
ビンの部分噴射段落構造。４、特許請求の範囲第１項において、前記ｅ＿０とｅ＿
１の比ｅ＿０／ｅ＿１が１．０５〜１．２の範囲に設定
したことを特徴とするタービンの部分噴射段落構造。