JPS6251701A - ト−タルフロ−タ−ビン - Google Patents
ト−タルフロ−タ−ビンInfo
- Publication number
- JPS6251701A JPS6251701A JP60190368A JP19036885A JPS6251701A JP S6251701 A JPS6251701 A JP S6251701A JP 60190368 A JP60190368 A JP 60190368A JP 19036885 A JP19036885 A JP 19036885A JP S6251701 A JPS6251701 A JP S6251701A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- steam
- total flow
- flow turbine
- hot water
- Prior art date
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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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
- F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
-
- 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
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
-
- 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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/005—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of liquid and steam or evaporation of a liquid by expansion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (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】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、熱水を膨張させて動力に変換するトータル
フロータ−ビンに関するものである。
フロータ−ビンに関するものである。
（ロ）従来技術
本出願人は、熱水をノズルにおいて一部膨張加速するト
ータルフロータ−ビンを先に提案した（特＠５９−１５
９３７７号参照）。
ータルフロータ−ビンを先に提案した（特＠５９−１５
９３７７号参照）。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
しかしながら、このトータルフロータ−ビンにおいては
、ノズル前後の圧力差或いは圧力比が小さい場合には、
ノズル出口の２相流に下記のような問題が生じる。
、ノズル前後の圧力差或いは圧力比が小さい場合には、
ノズル出口の２相流に下記のような問題が生じる。
■ノズル内での熱水にフラッシュ（蒸発）の遅れを生ず
る。
る。
■ノズル内での水滴の大きさのバラツキが大きく、従っ
て各水滴の流速のバラツキも大きくなる。
て各水滴の流速のバラツキも大きくなる。
■水滴の微細化が行なわれ難い。
以上のような傾向は熱水の圧力が低い程顕著になる。こ
のようなノズル出口の熱水の流れに不均一、すなわち水
滴の粒子の大きさと、各水滴の粒子の速度の差を生じる
と、動翼の入口に対する各水滴の相対流入速度及び相対
流入角度に大きな差を生じ、動翼入口における水滴の衝
突をおこす可能性が生じ、新たな追加損失を発生させる
可能性が生じる。
のようなノズル出口の熱水の流れに不均一、すなわち水
滴の粒子の大きさと、各水滴の粒子の速度の差を生じる
と、動翼の入口に対する各水滴の相対流入速度及び相対
流入角度に大きな差を生じ、動翼入口における水滴の衝
突をおこす可能性が生じ、新たな追加損失を発生させる
可能性が生じる。
（ニ）発明の目的
本発明は、上記の損失を低減し、効率の向上を計ること
にある。すなわちノズル出口での流水の流れを極力均一
にし、動翼入口での水滴の衝突損失を低減することにあ
る。
にある。すなわちノズル出口での流水の流れを極力均一
にし、動翼入口での水滴の衝突損失を低減することにあ
る。
（ホ）発明の構成
上記の通り、ノズルにおける圧力比、すなわち熱落差が
小さい状態では、ノズル内において、熱水を膨張、フラ
ッシュさせて、均一で、微細な水滴流を得ることは実際
に可成り難かしいことである。本発明は、この問題を解
決するために、ノズル前の熱水を飽和状態もしくは若干
適冷の状態にし、ノズル内では熱水のフラシュは行なわ
せず、熱水の加速のみにとどめ、ノズル出口で均一な熱
水の流れを実現して、動翼入口での水滴の衝突による追
加損失を除去せんとするものである。この場合、ノズル
流路は先狭りに形成され、動翼内の流路は末広がりに形
成され、熱水の膨張及びフラッシュとそれに伴う加速は
動翼内において行なわれることになる。
小さい状態では、ノズル内において、熱水を膨張、フラ
ッシュさせて、均一で、微細な水滴流を得ることは実際
に可成り難かしいことである。本発明は、この問題を解
決するために、ノズル前の熱水を飽和状態もしくは若干
適冷の状態にし、ノズル内では熱水のフラシュは行なわ
せず、熱水の加速のみにとどめ、ノズル出口で均一な熱
水の流れを実現して、動翼入口での水滴の衝突による追
加損失を除去せんとするものである。この場合、ノズル
流路は先狭りに形成され、動翼内の流路は末広がりに形
成され、熱水の膨張及びフラッシュとそれに伴う加速は
動翼内において行なわれることになる。
（へ）実施例
第１図は、本発明による高反動式フロータ−ビンの原理
図で、第１図（ａ）はピックサークル段面を、第１図（
ｂ）は軸方向断面図を示しており、１はノズルホルダー
２に設けられたトータルフローノズル、３はトータルフ
ローノズル１と対向する動翼、４は動翼３と一体となっ
たローター、５．６は動翼３とケーシング８の間及びノ
ズルホルダー２とロータ４との間に設けられたラビリン
スシールである。ここで、本発明におけるフロータ−ビ
ンが前述の特許出願と異なる点は、トータルフローノズ
ル１の流路が先狭すノズルとして形成され、動翼３の流
路が末広がりに形成されていることである。
図で、第１図（ａ）はピックサークル段面を、第１図（
ｂ）は軸方向断面図を示しており、１はノズルホルダー
２に設けられたトータルフローノズル、３はトータルフ
ローノズル１と対向する動翼、４は動翼３と一体となっ
たローター、５．６は動翼３とケーシング８の間及びノ
ズルホルダー２とロータ４との間に設けられたラビリン
スシールである。ここで、本発明におけるフロータ−ビ
ンが前述の特許出願と異なる点は、トータルフローノズ
ル１の流路が先狭すノズルとして形成され、動翼３の流
路が末広がりに形成されていることである。
まず、ノズル前の熱水が飽和の状態にあっても、ノズル
スロート部までの流路においては通常熱水のフラシュが
おこり戴く、従ってスロート部で熱水が過飽和の状態を
保ち得ることが実験的に確認されており、ノズル１の前
の熱水が飽和の状態にある場合においても上述の考えは
成立し得る。しかしから、より確実を期する意味におい
て、第２図に示したようにトータルフロータ−ビン８の
前に設置される気水分離器９の高位差Ｈを利用するか、
第３図に示したように気水分離器９とトータルフロータ
−ビン８との間に昇圧ポンプ１０を設置して、必要な昇
圧を行ない、蒸気を通過させる方法を採用することも可
能である。
スロート部までの流路においては通常熱水のフラシュが
おこり戴く、従ってスロート部で熱水が過飽和の状態を
保ち得ることが実験的に確認されており、ノズル１の前
の熱水が飽和の状態にある場合においても上述の考えは
成立し得る。しかしから、より確実を期する意味におい
て、第２図に示したようにトータルフロータ−ビン８の
前に設置される気水分離器９の高位差Ｈを利用するか、
第３図に示したように気水分離器９とトータルフロータ
−ビン８との間に昇圧ポンプ１０を設置して、必要な昇
圧を行ない、蒸気を通過させる方法を採用することも可
能である。
この場合、ノズル１の前における熱水の過冷度を適切に
選ぶことによって、ノズル１で減圧され、加速された動
翼３の入口の熱水を丁度飽和の条件に合わせる設計も可
能になる。
選ぶことによって、ノズル１で減圧され、加速された動
翼３の入口の熱水を丁度飽和の条件に合わせる設計も可
能になる。
このノズル１の出口でなお熱水の状態を保持する上述の
考えにもとづいた設計において問題になるのは、動翼３
の先端と軸シール部分、即ちラビリンスシール５．６か
らの漏れ損失を低減する方法である。
考えにもとづいた設計において問題になるのは、動翼３
の先端と軸シール部分、即ちラビリンスシール５．６か
らの漏れ損失を低減する方法である。
第４図は、これを解消するためになされたもので、トー
タルフロータ−ビン８の前に設置させる気水分離器９か
ら熱水に比べて著しく比容積の大きい蒸気を導びくこと
によって、漏れ損失を低減させる方法の１例を示した図
であり、ノズルホルダー２に熱水人口１１が接続され、
ラビリンスシール５．６の部分のケーシング７にシール
蒸気人口１２．１３を設けている。
タルフロータ−ビン８の前に設置させる気水分離器９か
ら熱水に比べて著しく比容積の大きい蒸気を導びくこと
によって、漏れ損失を低減させる方法の１例を示した図
であり、ノズルホルダー２に熱水人口１１が接続され、
ラビリンスシール５．６の部分のケーシング７にシール
蒸気人口１２．１３を設けている。
またこの構成において、シール蒸気入口１２．１３を点
線１２′、１３′で示したようにノズル１と動翼３の間
に直接気水分離器９から飽和蒸気を導き入れることによ
って、ノズル１の出口、即ち動翼３の入口において飽和
熱水とすることができる。
線１２′、１３′で示したようにノズル１と動翼３の間
に直接気水分離器９から飽和蒸気を導き入れることによ
って、ノズル１の出口、即ち動翼３の入口において飽和
熱水とすることができる。
第５図は１以上の原理による本発明の１実施例のトータ
ルフロータ−ビンの構成図で、１はノズル、２はノズル
ホルダー、３は動翼、４はロータ、５はラビリンスシー
ル、６はラビリンスシール（スラストバランスピストン
用）、７はケーシング、８はトータルフロータ−ビン、
９は気水分離器、１０は昇圧ポンプ、１１は熱水入口、
１２．１３はシール蒸気入口であり、これらの構成は
前述と同じであるので説明は省略するが１本実施例では
、昇圧ポンプｌＯと熱水人口１１の０間に非常止め弁１
４及び加減弁１５が接続され、また、気水分離器９とシ
ール蒸気入口１２．１３の間に調節弁１６が接続されて
いる。
ルフロータ−ビンの構成図で、１はノズル、２はノズル
ホルダー、３は動翼、４はロータ、５はラビリンスシー
ル、６はラビリンスシール（スラストバランスピストン
用）、７はケーシング、８はトータルフロータ−ビン、
９は気水分離器、１０は昇圧ポンプ、１１は熱水入口、
１２．１３はシール蒸気入口であり、これらの構成は
前述と同じであるので説明は省略するが１本実施例では
、昇圧ポンプｌＯと熱水人口１１の０間に非常止め弁１
４及び加減弁１５が接続され、また、気水分離器９とシ
ール蒸気入口１２．１３の間に調節弁１６が接続されて
いる。
本実施例においては、熱水と蒸気の混合二相流体１７は
、まず気水分離器９において熱水と蒸気（不凝縮ガスを
含む）に分離され、熱水１８はまず昇圧ポンプ１０で昇
圧されて過冷状態で非常止め弁１４、加減弁１５を介し
て熱水人口１１からトータルフロータ−ビン８のノズル
１へ導かれる。蒸気１９はその一部が飽和の状態でノズ
ルｌの後の蒸気室２０へ調節弁１６を経て導かれ、シー
ル蒸気として利用される。
、まず気水分離器９において熱水と蒸気（不凝縮ガスを
含む）に分離され、熱水１８はまず昇圧ポンプ１０で昇
圧されて過冷状態で非常止め弁１４、加減弁１５を介し
て熱水人口１１からトータルフロータ−ビン８のノズル
１へ導かれる。蒸気１９はその一部が飽和の状態でノズ
ルｌの後の蒸気室２０へ調節弁１６を経て導かれ、シー
ル蒸気として利用される。
ノズルｌを通った熱水は飽和圧まで減圧加速されて動翼
３に流入し、減圧、フラッシュ、膨張、加速して動翼か
ら流出し、その反動力でロータに仕事を与える。
３に流入し、減圧、フラッシュ、膨張、加速して動翼か
ら流出し、その反動力でロータに仕事を与える。
第６図は、本発明によるノズルｌと動翼３の列の断面図
で、ノズル１は先狭りに形成され、動翼３は末広がりの
形状を有している。
で、ノズル１は先狭りに形成され、動翼３は末広がりの
形状を有している。
第７図は、本発明の実施例によるノズルｌと動翼２の速
度三角形の例を示したもので、Ｃ２はノズル出口速度、
Ｃ２は動翼出口速度％ Ｗｌは動翼入口相対速度、Ｗ２
は動翼出口相対速度、Ｕは周速、α、は出口角度、β□
は相対入口角、Ｃ２及びβ２は角度である。
度三角形の例を示したもので、Ｃ２はノズル出口速度、
Ｃ２は動翼出口速度％ Ｗｌは動翼入口相対速度、Ｗ２
は動翼出口相対速度、Ｕは周速、α、は出口角度、β□
は相対入口角、Ｃ２及びβ２は角度である。
以上のように構成することにより、先狭りの流路を持っ
たノズル１によって熱水の均一な加速を行なわしめ、こ
れによって動翼３への円滑な流入を可能とし、曲りのな
い末広がりの流路を形成する動翼３内において熱水の膨
張、増速を行なわせ、。
たノズル１によって熱水の均一な加速を行なわしめ、こ
れによって動翼３への円滑な流入を可能とし、曲りのな
い末広がりの流路を形成する動翼３内において熱水の膨
張、増速を行なわせ、。
その反動によって動力の変換を行なうので、高効率のト
ータルフロータ−ビンが得られる。
ータルフロータ−ビンが得られる。
以上の説明においては、水と水蒸気をその動作媒体とし
た場合について述べたが、水以外の動作媒体、例えばプ
レオンやアンモニヤ等を使用した場合にも、当然同じこ
とが適用できる。
た場合について述べたが、水以外の動作媒体、例えばプ
レオンやアンモニヤ等を使用した場合にも、当然同じこ
とが適用できる。
（ト）効果
以上の説明から明らかなように、本発明は、先狭りの流
路を持ったノズルによって熱水の均一な加速を行なわし
め、これによって動翼への円滑な流入を可能とし、曲り
のない末広がりの流路を形成する動翼内において熱水の
膨張、増速を行なわせ、その反動によって動力の変換を
行なうので。
路を持ったノズルによって熱水の均一な加速を行なわし
め、これによって動翼への円滑な流入を可能とし、曲り
のない末広がりの流路を形成する動翼内において熱水の
膨張、増速を行なわせ、その反動によって動力の変換を
行なうので。
高効率のトータルフロータ−ビンが得られるという利点
がある。
がある。
第１図〜第４図は本発明による高反動式フロータ−ビン
の原理を説明するための図、第５図は本発明の１実施例
の高反動式フロータ−ビンの構成図、第６図は本発明の
１実施例のノズルと動翼の断面図、第７図は第６図の構
成による速度三角形の例を示した図である。 １・・・ノズル、２・・・ノズルホルダー、３・・・動
翼、４・・・ローター、５．６・・・ラビリンスシール
、７・・・ケーシング、８・・・トータルフロータ−ビ
ン、９・・・気水分離器、１０・・・昇圧ポンプ、１１
・・・熱水入口、１２．１３・・・シール蒸気入口、１
４・・・非常止め弁、１５・・・加減弁、１６・・・調
節弁、１７・・・二相流、１８・・・熱水、１９・・・
蒸気、２０・・・蒸気室。 図面の浄♂（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第５図 手続補正書（方式） 昭和乙／年ユ月／ＪＨ 昭和ｌρ年Ｆ１吟願第 ／２ρノｔＰ号２）考案の名称 Ｆ−１１し７豐−２−ばン ６、補正をする者 事件との関係 出 願 人 住所 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和６７年７ 月コＰ日（発送
日）手 続 浦 正 書
の原理を説明するための図、第５図は本発明の１実施例
の高反動式フロータ−ビンの構成図、第６図は本発明の
１実施例のノズルと動翼の断面図、第７図は第６図の構
成による速度三角形の例を示した図である。 １・・・ノズル、２・・・ノズルホルダー、３・・・動
翼、４・・・ローター、５．６・・・ラビリンスシール
、７・・・ケーシング、８・・・トータルフロータ−ビ
ン、９・・・気水分離器、１０・・・昇圧ポンプ、１１
・・・熱水入口、１２．１３・・・シール蒸気入口、１
４・・・非常止め弁、１５・・・加減弁、１６・・・調
節弁、１７・・・二相流、１８・・・熱水、１９・・・
蒸気、２０・・・蒸気室。 図面の浄♂（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第５図 手続補正書（方式） 昭和乙／年ユ月／ＪＨ 昭和ｌρ年Ｆ１吟願第 ／２ρノｔＰ号２）考案の名称 Ｆ−１１し７豐−２−ばン ６、補正をする者 事件との関係 出 願 人 住所 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和６７年７ 月コＰ日（発送
日）手 続 浦 正 書
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）タービンの駆動流体としての熱水を加速するノズル
と、該ノズルによって加速された熱水を受け入れる動翼
列とからなるトータルフロータービンにおいて、上記ノ
ズル内の流路を先狭りとして形成し、上記動翼内の流路
は極力転向しないように、かつ末広がりに形成して熱水
の膨張と増速が行なえるようにしたことを特徴とするト
ータルフロータービン。 ２）特許請求の範囲第１項記載のトータルフロータービ
ンにおいて、上記トータルフロータービンの前に設置さ
れる気水分離器との間に必要な水頭差を持たせるか、或
いは上記気水分離器との間に昇圧ポンプを設置して必要
な昇圧をし、上記熱水加速ノズルの入口において必要な
過冷状態を作り出すことを特徴とするトータルフロータ
ビン。 ３）特許請求の範囲第１項記載のトータルフロータービ
ンにおいて、上記トータルフロータービンの前に設置さ
れる気水分離器にて分離される蒸気或いは蒸気と不凝縮
ガスの混分気またはこれ等と同等もしくはそれより高い
圧力の他の蒸気源からの蒸気を動翼とケーシング、ロー
タとケーシングの間のラビリンス部分に導びいて蒸気シ
ールを行なうことを特徴とするトータルフロータービン
。 ４）特許請求の範囲第１項記載のトータルフロータービ
ンにおいて、上記トータルフロータービンの前に設置さ
れる気水分離器にて分離される蒸気或いは蒸気と不凝縮
ガスとの混合気を、ノズルと動翼との間の蒸気翼に導び
き、これによって蒸気シールを行なうことを特徴とする
トータルフロータービン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60190368A JPS6251701A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | ト−タルフロ−タ−ビン |
| US06/899,213 US4776754A (en) | 1985-08-29 | 1986-08-21 | Total flow turbine |
| DE8686111746T DE3666856D1 (en) | 1985-08-29 | 1986-08-25 | Total flow turbine |
| EP86111746A EP0213586B1 (en) | 1985-08-29 | 1986-08-25 | Total flow turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60190368A JPS6251701A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | ト−タルフロ−タ−ビン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6251701A true JPS6251701A (ja) | 1987-03-06 |
| JPH0370086B2 JPH0370086B2 (ja) | 1991-11-06 |
Family
ID=16257017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60190368A Granted JPS6251701A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | ト−タルフロ−タ−ビン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4776754A (ja) |
| EP (1) | EP0213586B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6251701A (ja) |
| DE (1) | DE3666856D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02142641A (ja) * | 1988-11-23 | 1990-05-31 | Asahi Tec Corp | 石膏鋳型成形装置 |
| JPH0378504A (ja) * | 1989-08-21 | 1991-04-03 | Fuji Electric Co Ltd | トータルフロータービン |
| JP2015229980A (ja) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | 株式会社テイエルブイ | 蒸気システム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3424714A1 (de) * | 1984-07-05 | 1986-02-06 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Verfahren zur herstellung eines ebenen leuchtschirmes |
| WO2004113770A2 (en) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Elliott Company | Swirl-reversal abradable labyrinth seal |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB190809889A (en) * | 1907-05-06 | 1909-05-06 | Arnold Kienast | Improvements in Turbines. |
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