WO2015015858A1 - 蒸気タービンの水分除去装置 - Google Patents

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WO2015015858A1
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vane
slit hole
stator blade
flow
water
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亮 ▲高▼田
創一朗 田畑
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a water removing apparatus capable of efficiently removing water droplets and a water film attached to the inner surface of a stationary blade of a steam turbine.
  • the wetness of the steam flow is 8% or more near the final stage of the steam turbine.
  • the water droplets generated from the wet steam flow cause a loss of moisture, which reduces the efficiency of the turbine.
  • water droplets generated from the wet steam collide with a moving blade rotating at high speed to cause an erosion phenomenon.
  • Water droplets contained in the wet steam flow adhere to the surface of the stationary blade to form a water film.
  • the water film flows as a water film flow on the surface of the stationary blade and flows to the trailing edge side of the stationary blade, and then it breaks at the trailing edge of the stationary blade to form a coarse water droplet.
  • FIG. 14 shows the flow field of the steam flow in the steam turbine.
  • the stationary blade 100 is connected between a diaphragm 104 provided on the rotor shaft (not shown) side and a support ring 106 provided on the tip side.
  • the small water droplets dw included in the wet steam flow s adhere more to the surface of the stationary blade 100, in particular, the ventral surface fs facing the wet vapor s than the stationary blade rear surface bs, and accumulate on the stationary blade ventral surface fs Thus, a water film flow sw directed to the trailing edge side of the stationary blade is formed.
  • the water film flow sw on the vane outer surface fs flows from the vane leading edge fe side to the vane trailing edge re side, breaks up at the vane trailing edge re and becomes a coarse water droplet cw, and collides with the downstream blade. Erodes the wing surface.
  • FIG. 15 shows a velocity triangle of the wet steam flow s at the vane exit.
  • the absolute velocity Vcw of the coarse water droplet cw is smaller than the absolute velocity Vs of the wet steam flow s on the stationary blade outlet side. Therefore, in the relative velocity field in consideration of the circumferential velocity U of the moving blade 102, the relative velocity Wcw of the coarse water droplet cw is larger than the relative velocity Ws of the wet steam flow s, and the incident angle becomes smaller. Crash at high speed on the wing surface of the. This makes the blade 102 susceptible to erosion by the coarse water droplet cw particularly near the tip of the blade 102 where the circumferential velocity is high. In addition, the braking loss of the moving blade 102 is increased by the collision of the coarse water droplet cw.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose the configuration of a stator blade in which such slit holes are formed.
  • FIGS. 16 to 19 show an example of a stator blade in which such slit holes are formed.
  • both axial ends of the stationary blade 100 are provided on the rotor shaft 108 side and connected between the diaphragm 104 separate from the rotor shaft 108 and the support ring 106 on the tip side.
  • the moving blade 102 is integrally formed with the rotor shaft 108 via the disk rotor 110.
  • a plurality of slit holes 112 are formed in the vane side surface fs, and a plurality of slit holes 114 are formed in the vane height direction of the vane 100 in the vane rear surface bs, respectively.
  • a hollow portion 106 a is also formed inside the support ring 106.
  • the water film flow sw may be taken in from the slit holes 112 and 114 with respect to the flow field of the steam flow, and the hollow portion 106 a may have a pressure difference enough to discharge it.
  • FIG. 18 shows a conventional example in which a slit hole is formed on the vane side.
  • a hollow portion 100 a is formed inside the stationary blade 100.
  • the hollow portion 100 a communicates with the hollow portion 106 a through the hole 106 b formed in the support ring 106.
  • the hollow portion 100a is in communication with the low pressure region through the hole 106c.
  • the water film flow sw attached to the surface of the vane and flowing toward the trailing edge is taken into the hollow portion 100 a from the slit hole 112.
  • the slit holes 112 opened in the stator vane flank fs are formed as close as possible to the trailing edge of the vane within a range where communication with the hollow portion 100a is possible.
  • the trailing edge sidewall surface 112 a and the leading edge sidewall surface 112 b of the slit hole 112 conventionally formed in the vane inner surface fs are static, as disclosed in Patent Document 1;
  • the inclination angle A of the wing flank fs with respect to the front reference surface is formed to be an obtuse angle (90 ° ⁇ A).
  • the arrangement of the hollow portion 100 a on the trailing edge side of the stationary blade is limited due to the space inside the stationary blade.
  • the inclination angle A of the slit hole 112 opened to the vane outer surface fs is an obtuse angle
  • the water film flow sw formed on the trailing edge side of the vane from the inlet opening a can not be removed, and the water removal efficiency is reduced.
  • the amount of steam flowing out of the slit hole 112 increases with the water film flow sw, there is a problem that the leakage loss increases and the turbine efficiency decreases.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the simple processing of the stationary blade improves the removal efficiency of the water film flow formed on the inner surface of the stationary blade, thereby suppressing the erosion of the moving blade.
  • the purpose is to
  • the water removal device of the steam turbine according to the present invention is provided with a water removal flow passage formed inside the stationary blade and an open end of the stationary blade, and communicates with the trailing edge end of the water removal flow passage. And a slit hole extending in a direction intersecting the steam flow, and the stationary blade trailing edge side wall surface of the slit hole is configured to be at an acute angle with respect to the leading edge side reference surface of the stationary blade flank surface.
  • the leading edge side reference surface of the vane bevel surface refers to the vane bevel surface on the vane leading edge side with respect to the wall surface when expressing the inclination angle with respect to the vane bevel surface of the wall constituting the slit hole. It means to do.
  • the stationary blade trailing edge side wall surface of the slit hole formed in the stationary blade ventral surface has an acute angle with the leading edge side reference surface of the stationary blade ventral surface
  • the inlet opening of the slit hole is conventionally It can be closer to the rear end of the stationary blade.
  • the inlet opening of the slit hole can be arranged at a place where the water droplet accumulation rate is high. Therefore, since the water film flow on the stator vane flank surface can be removed at a place where the water film flow accumulation rate is high, the water removal efficiency can be improved.
  • the stator blade leading edge side wall surface of the slit hole can be configured to have an acute angle with respect to the leading edge side reference surface of the stator blade ventral surface.
  • separation of the steam flow occurs at the upper end of the stator blade leading edge side wall surface of the slit hole, and this separation makes it difficult for the vapor flow to flow into the slit hole, and part of the separated steam flow becomes turbulent and the slit hole Form a vortex at the inlet opening of the
  • the stator blade leading edge side wall surface and the stator blade trailing edge side wall surface of the slit hole are at an acute angle with respect to the leading edge side reference surface of the stator vane flank surface, the inlet opening of the slit hole is relatively narrow.
  • the water removal flow path formed inside the stator vane is decompressed with respect to the steam flow.
  • the water film flow attached to the outer surface of the stator blade is likely to flow into the slit hole due to the separation of the steam flow at the upper end of the side wall surface of the stator blade leading edge of the slit hole, and the water film flow channel is Since the film is bent at a large angle of 90 ° or more toward the slit hole side, the water film flow is easily separated from the steam flow. Further, the generation of the vortex shields the inlet opening of the slit hole, and a pressure difference is easily generated between the flow field of the steam flow and the inside of the slit hole, and the pressure difference makes the water film flow efficient from the steam flow. It can be separated well. Therefore, as compared with the conventional case, the water removal efficiency can be improved, and the inflow of the steam flow to the slit hole can be reduced, so that the leakage loss of the steam flow can be reduced and the reduction of the turbine efficiency can be suppressed.
  • the stator blade leading edge side wall surface of the slit hole can be configured to have an obtuse angle with respect to the leading edge side reference surface of the stator blade ventral surface.
  • the cross section of the slit hole has an inverted trapezoidal shape in which the inlet opening is wide.
  • the machining of this shape employs electric discharge machining, and the slit shape can be formed in one machining step by forming the electrode in a reverse trapezoidal shape. Therefore, the processing time can be reduced, the processing cost can be reduced, and the outlet opening of the slit hole can be made to have a fine diameter, so that the leakage of the steam flow can be effectively suppressed.
  • the inlet side region of the sidewall surface of the stator blade leading edge of the slit hole is configured to have an obtuse angle with respect to the reference surface of the leading edge of the stator blade surface, and the outlet side region of the sidewall surface of the stator vane front surface is stationary. It can be configured to be at an acute angle with respect to the leading edge reference surface of the wing flank surface.
  • the inlet opening of the slit hole can be expanded, so that the flow of water film attached to the outer circumferential surface of the vane can be promoted to flow into the inlet opening of the slit hole.
  • the stator blade leading edge side wall surface of the slit hole is configured to be at an acute angle with respect to the leading edge side reference surface of the stator blade flank, and the inlet side region of the stator blade leading edge wall surface of the slit hole is It is possible to form a stepped surface which is notched and has a level difference with respect to the vane side.
  • the shielding action of the inlet opening by the wet steam flow is reduced, but the flow of the water film on the inner surface of the stationary blade is temporarily taken into the stepped surface while the flow of the steam flow is suppressed without widening the width of the slit hole. Can improve the separation effect of water on the steam flow. Therefore, the water removal effect can be improved.
  • the wall surface connected to the vane flank and the step face is configured to have an acute angle with respect to the reference surface on the leading edge of the vane flank, the upper end of the vane vane Since the flow path can be bent at a large angle toward the slit hole side, the separation effect between the wet steam flow and the water film flow can be further enhanced.
  • the water film flow can be easily taken into the step surface by configuring the wall surface connected to the vane inner surface and the step surface to be at an obtuse angle with respect to the front edge side reference surface of the vane surface. At the same time, machining of the wall surface connected to the stationary blade leading edge side wall surface and the step surface is facilitated.
  • the wall surface connected to the inner surface of the stationary blade and the step surface is configured as a convex arc surface, the water film flow attached to the inner surface of the stationary blade can be gradually led to the step surface.
  • the water film stream can be separated from the wet steam stream without disturbing the wet steam flow near the inlet opening of the slit hole.
  • the water removal efficiency of the vane vent flank surface is improved by a simple process in which the side wall face of the nozzle blade trailing edge of the slit hole has an acute angle with the front edge side reference face of the vane stub face. As a result, erosion of the blade can be suppressed and the life of the blade can be extended.
  • FIG. 6 is a diagram showing the total moisture accumulation ratio on the vane surface. It is a cross-sectional view which shows the modification of said 1st Embodiment applied to the solid stator blade. It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of the slit hole which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of the slit hole which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a Y portion in FIG.
  • FIG. 1 a stationary blade 12 is provided in the wet steam flow path of the steam turbine.
  • the hub portion of the vane 12 is connected to the diaphragm 14 and the tip portion is connected to the support ring 16.
  • FIG. 2 similarly to the stationary blade 100 shown in FIG. 15, the stationary blade leading edge fe is disposed upstream in the flow direction of the wet vapor flow s with respect to the wet steam flow s, and the stationary blade trailing edge re is downstream. Will be placed.
  • the vane vane flank surface fs is disposed obliquely to the wet steam flow s so as to face the wet steam flow s.
  • the water contained in the wet steam flow s adheres as water droplets to the vane vent face fs and the vane back face bs.
  • a hollow portion 12 a is formed inside the stationary blade 12, and a hollow portion 16 a is formed inside the support ring 16.
  • the hollow portions 12 a and 16 a communicate with each other through a hole 18 formed in the support ring 16.
  • a hole 20 communicating with a region lower in pressure than the flow field of the wet steam flow s is formed, and the hollow portions 12a and 16a are lower in pressure than the flow field of the wet steam flow s.
  • the slit hole 22 is formed in the rear edge side end portion of the hollow portion 12 a in the width direction of the vane 12 and is in communication with the hollow portion 12 a.
  • the vane trailing edge side wall surface 22 a of the slit hole 22 and the vane leading edge leading side wall surface 22 b are linear in cross-sectional shape and formed in parallel with each other.
  • the inclination angle A of the vane trailing edge side wall surface 22a with respect to the leading edge side reference surface of the vane outer surface fs and the inclination angle B of the vane leading edge side wall surface 22b with respect to the leading edge reference surface of the vane outer surface fs are both acute angles.
  • Are formed (0 ° ⁇ A, B ⁇ 90 °, A B or A ⁇ B). From the viewpoint of ease of processing and the strength of the vane 12, it is desirable that 20 ° ⁇ A and B ⁇ 70 °.
  • the width of the inlet opening a and the width of the outlet opening c are larger than the slit width b of the slit hole 22.
  • the slit width b of the slit hole 22 is usually set to 0.5 mm or more in consideration of processing restrictions.
  • FIG. 4 shows the total accumulation ratio of water on the vane flank fs and the vane back bs.
  • the total moisture accumulation ratio of the blade rear face bs does not change in the width direction of the vane
  • the total moisture accumulation ratio increases dramatically toward the trailing edge side in the vane vane surface fs. ing. It can be understood from FIG. 4 that the amount of water removal can be increased as the inlet opening a of the slit hole 22 is disposed on the rear edge side.
  • the wet steam flow s flows from the leading edge side of the stator blade along the vane flank surface fs, and the flow of the wet steam flow s causes the water film flow sw attached to the stator flank fs to also move toward the trailing edge of the vane.
  • Flow Since the inclination angle B of the vane leading edge side wall surface 22b is an acute angle, the flow path of the water film flow sw at the inlet opening a of the slit hole 22 is a large angle of 90 ° or more at the upper end of the vane leading edge side wall surface 22b. Be bent. Therefore, the water film stream sw can be efficiently separated from the wet steam stream s.
  • the width of the inlet opening a of the slit hole 22 is larger than the slit width b of the slit hole 22 but is the same as the width of the outlet opening c and is not particularly enlarged. Since the inclination angle B is an acute angle, separation of the wet steam flow s occurs at the upper end of the vane leading edge side wall surface 22b, and this separation makes it difficult for the steam flow s to flow into the slit holes 22 and the separated steam flow A part of V forms a vortex e at the inlet opening a of the slit hole 22.
  • the water film flow sw attached to the vane front surface fs easily flows into the inlet opening a due to the separation of the wet steam flow s at the upper end of the vane front edge side wall surface 22b.
  • the flow path of the water film flow sw is bent at a large angle toward the slit hole 22 at the upper end of the vane front edge side wall surface 22b, the water film flow sw is easily separated from the wet steam flow s.
  • the generation of the vortex e shields the inlet opening a and a pressure difference is easily generated between the flow field of the wet steam flow s and the inside of the slit hole, and the pressure difference efficiently sucks the water film flow sw. it can.
  • the slit hole 22 of the present embodiment can bring the inlet opening a closer to the stationary blade trailing edge re compared to the conventional slit hole 112. Therefore, since the inlet opening a can be disposed at a place where the total moisture accumulation ratio is high, the water removal efficiency can be enhanced more than that of the conventional slit hole 112.
  • FIG. 5 shows a modification of the first embodiment in which the present invention is applied to a solid stator vane 13.
  • a water removal flow passage 24 having a smaller volume than the hollow portion 12 a is formed.
  • the water removal channel 24 may be disposed as close as possible to the vane trailing edge re in relation to the above-described total moisture accumulation rate.
  • the slit hole 22 having the same configuration as that of the first embodiment is disposed to communicate with the rear edge side end of the water removing channel 24, and the inlet opening a of the slit hole 22 is open to the vane flank fs. Also in the present modification, the same function and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • a suction pipe is connected to the hole 20 of the hollow portion 16a, and a suction pump is provided in the suction pipe, and the hollow portion 16a or the water removing flow path 24 is formed by the suction pump.
  • the pressure may be reduced. By this, the pressure reduction state of the hollow part 16a or the water removal flow path 24 can be reliably maintained.
  • the vane trailing edge sidewall surface 30a and the vane leading edge sidewall surface 30b of the slit hole 30 have a linear cross-sectional shape, and the inclination angle A of the vane trailing edge sidewall surface 30a with respect to the leading edge reference surface of the vane vane surface fs,
  • the cross section of the slit hole 30 is formed symmetrically in the left-right direction, and has an inverted trapezoidal shape in which the inlet opening a is large and the outlet opening c is small.
  • the configuration other than the slit hole 30 is the same as that of the first embodiment. From the viewpoint of ease of processing and the strength of the stator 12, it is desirable that 20 ° ⁇ A ⁇ 70 ° and 110 ° ⁇ B ⁇ 160 °.
  • the shielding effect of the wet steam flow s is inferior to that of the first embodiment, but this cross-sectional shape employs electric discharge machining to reverse the electrode.
  • the trapezoidal shape allows the slit hole 30 to be processed in one processing step.
  • the width of the outlet opening c can be processed with a fine dimension.
  • the inlet opening width can be 1.5 mm and the outlet opening width can be 0.5 mm. Therefore, while being able to reduce processing effort and processing cost, it is possible to reduce the leakage loss of the steam flow.
  • the arrangement location and direction of the slit holes 40 in the present embodiment are the same as the slit holes 22 in the first embodiment.
  • the cross-sectional shape of the slit hole 40 is a shape in which the inlet side region 40b of the sidewall surface of the vane front edge is cut away as compared with the slit hole 22 of the first embodiment.
  • the inclination angle A of the vane trailing edge sidewall surface 40a with respect to the leading edge reference surface of the vane bevel surface fs is an acute angle (0 ° ⁇ A ⁇ 90 °), and the vane leading edge sidewall surface with respect to the leading edge reference surface of the vane flank fs
  • the inclination angle B of the inlet side area 40b is obtuse (90 ° ⁇ B ⁇ 180 °)
  • the inclination angle C of the outlet side area 40c of the vane leading edge side wall surface with respect to the leading edge reference surface of the vane flank fs is formed acute (0 ° ⁇ C ⁇ 90 °).
  • the vane trailing edge side wall surface 40a, the inlet side area 40b and the outlet side area 40c of the vane leading edge side wall surface have linear cross-sectional shapes, respectively.
  • the configuration other than the slit hole 40 is the same as that of the first embodiment.
  • the inlet opening a of the slit hole 40 can be widened. Therefore, although the shielding effect of the inlet opening a by the wet steam flow s is reduced, there is an advantage that the water film flow sw attached to the stationary blade flank surface fs easily flows into the inlet opening a.
  • the arrangement location and direction of the slit holes 50A of the present embodiment are the same as the slit holes 22 of the first embodiment.
  • the sectional shape of the slit hole 50A is such that the inclination angle A of the vane trailing edge sidewall surface 50a with respect to the leading edge side reference surface of the vane bevel surface fs is an acute angle (0 ° ⁇ A ⁇ 90 °).
  • a step surface 50c parallel to these surfaces is formed between the wing flank fs and the back surface 50e parallel to the vane flank fs and defining the hollow portion 12a.
  • An inlet side wall surface 50b connected to the stationary blade flank surface fs and the step surface 50c, and an outlet side wall surface 50d connected to the stepped surface 50c and the back surface 50e are formed in parallel with the stationary blade trailing edge side wall surface 50a. That is, the inclination angle C of the inlet side wall surface 50b with respect to the front edge side reference surface of the vane surface fs and the inclination angle B of the outlet side wall surface 50d with respect to the front edge side reference surface of the vane surface fs are both acute angles (0 ° ⁇ B , C ⁇ 90 °).
  • the cross-sectional shapes of the wall surfaces constituting the slit hole 50A are all formed in a straight line. From the viewpoint of ease of processing and the strength of the vane 12, it is desirable that 20 ° ⁇ A, B and C ⁇ 70 °.
  • the present embodiment is the same as the first embodiment except for the shape of the slit hole 50A.
  • the inlet opening a largely spreads on the upstream side in the flow direction of the wet steam flow s, so the shielding effect of the wet steam flow s on the inlet opening a is reduced.
  • the inlet opening a of the slit hole 50A can be expanded while suppressing the inflow of the wet steam flow s. Therefore, the water film flow sw attached to the stationary blade flank surface fs can easily flow into the slit hole 50A, and the water removing effect can be improved.
  • the flow path of the water film flow sw can be bent at the upper end of the wall surface 50b to a large angle of 90 ° or more toward the slit hole side.
  • the separation effect between the steam flow s and the water film flow sw can be further enhanced.
  • the inclination angle C of the inlet side wall surface 50b (the wall surface connected to the stationary blade flank surface fs and the step surface 50c) with respect to the front edge side reference surface of the stationary blade flank surface fs is an obtuse angle (90 ° ⁇ C ⁇ 180 °).
  • the other configuration is the same as that of the fourth embodiment.
  • the inclination angle C of the inlet side wall surface 50b is an obtuse angle, the water film flow sw can easily flow into the step surface 50c, and the inlet side wall surface 50b can be easily processed. There is.
  • the slit hole 50C of this embodiment has an inlet side wall surface 50b (a wall surface connected to the vane flank surface fs and the step surface 50c) as a convex arc surface, as compared with the fourth embodiment.
  • the other configuration is the same as that of the fourth embodiment.
  • the inlet side wall surface 50b is a convex circular arc surface
  • the water film flow sw which has reached the upper end of the inlet side wall surface 50b can be gradually led to the step surface 50c. Therefore, the water film stream sw can be separated from the wet steam flow s without disturbing the wet steam flow s at the inlet opening a.
  • the present invention may be configured by combining the respective embodiments as necessary.
  • FIG. 11 shows the slit hole of the embodiment and the conventional slit hole.
  • the slit holes used in this test are the slit hole 22 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 and the conventional slit hole 112 shown in FIG.
  • the inclination angle B of the slit hole 22 is 45 °
  • the inclination angle A of the slit hole 112 is 135 °
  • the slit widths b of both slit holes are the same.
  • the inlet openings a of both slit holes are formed at the same position in the width direction of the stationary blade 12.
  • FIG. 12 shows the water removal efficiency of both slit holes
  • FIG. 13 shows the leak ratio of the working fluid mf leaking into the hollow portion 12 a of the stationary blade 12.
  • the horizontal axes (slit pressure ratios) in FIG. 12 and FIG. 13 indicate “static vane vent surface fs-side pressure / pressure of hollow portion 12 a”.
  • the water removal efficiency and the working fluid leakage ratio increase as the slit pressure ratio increases in both slit holes.
  • the water removal efficiency shown in FIG. 12 is slightly higher for the slit hole 22 than for the slit hole 112.
  • the inlet opening a of the slit hole 22 can be disposed at the trailing edge of the vane 12 from the inlet opening a of the slit hole 112, the water removal efficiency can be greatly improved compared to the slit hole 112. .
  • the working fluid leakage ratio is approximately 20 to 30% compared to the slit hole 112 as shown in FIG. It can be reduced.

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Abstract

　静翼の簡単な加工で、静翼腹面に形成される水膜流の除去効率を向上させ、動翼のエロージョンを抑制することを目的とし、静翼１２の内部に中空部１２ａが形成され、湿り蒸気流ｓを受ける静翼腹面ｆｓに入口開口ａを有し、静翼１２の軸方向に中空部１２ａと連通するスリット孔２２が形成されている。中空部１２ａは湿り蒸気流ｓの流れ場より低圧の領域に連通している。中空部１２ａを減圧し、静翼腹面ｆｓに付着した水滴ｄｗによって形成された水膜流ｓｗをスリット孔２２に吸い込む。スリット孔２２は、中空部１２ａの湿り蒸気流ｓの流れ方向下流側端に形成されると共に、スリット孔２２の静翼後縁側壁面２２ａが、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されているため、入口開口ａを静翼後縁ｒｅ側へ配置できる。

Description

蒸気タービンの水分除去装置
　本発明は、蒸気タービンの静翼腹面に付着した水滴や水膜を効率良く除去可能な水分除去装置に関する。
　蒸気タービンの最終段付近では蒸気流の湿り度が８％以上となる。この湿り蒸気流から発生する水滴によって湿り損失が発生し、タービン効率が低下する。また、この湿り蒸気から発生した水滴が高速で回転する動翼に衝突して浸食現象が起る。湿り蒸気流に含まれる水滴は、静翼表面に付着し水膜が形成される。この水膜が静翼表面で水膜流となって静翼後縁側へ流れ、その後、静翼後縁で千切れて粗大水滴が形成される。この粗大水滴が動翼のエロージョンを引き起こす大きな原因のひとつとなっている。
　図１４は、蒸気タービンにおける蒸気流の流れ場を示す。静翼１００は、ロータ軸（図示省略）側に設けられたダイヤフラム１０４と、チップ側に設けられた支持リング１０６との間に接続されている。湿り蒸気流ｓに含まれる微小水滴ｄｗは、静翼１００の表面、特に、静翼背面ｂｓよりも湿り蒸気ｓに面している静翼腹面ｆｓに多く付着し、静翼腹面ｆｓで集積して静翼後縁側へ向かう水膜流ｓｗを形成する。静翼腹面ｆｓの水膜流ｓｗは静翼前縁ｆｅ側から静翼後縁ｒｅ側へ流れ、静翼後縁ｒｅで千切れて粗大水滴ｃｗとなり、下流側の動翼に衝突して動翼表面を浸食する。
　図１５は、静翼出口部の湿り蒸気流ｓの速度三角形を示す。静翼出口側の湿り蒸気流ｓの絶対速度Ｖｓと比較して、粗大水滴ｃｗの絶対速度Ｖｃｗは小さくなる。そのため、動翼１０２の周速Ｕを考慮した相対速度場では、湿り蒸気流ｓの相対速度Ｗｓと比較して、粗大水滴ｃｗの相対速度Ｗｃｗが大きくなり、入射角が小さくなって動翼１０２の翼面に高速で衝突する。これによって、動翼１０２の特に周速が大きい翼先端部付近では粗大水滴ｃｗによる浸食を受けやすい。また、粗大水滴ｃｗの衝突で動翼１０２の制動損失が増加する。
　そこで、静翼表面に付着した水滴を除去するために、静翼表面に開口するスリット孔を形成し、静翼表面に付着した水滴をこのスリット孔から取り込み、蒸気流の流れ場から除去する方法が従来から行われている。特許文献１及び特許文献２には、かかるスリット孔を形成した静翼の構成が開示されている。
　図１６～図１９は、かかるスリット孔を形成した静翼の例を示す。図１６及び図１７において、静翼１００の軸方向両端は、ロータ軸１０８側に設けられロータ軸１０８とは別体のダイヤフラム１０４と、チップ側の支持リング１０６との間に接続されている。動翼１０２はディスクロータ１１０を介してロータ軸１０８と一体に形成されている。静翼腹面ｆｓに複数のスリット孔１１２が、静翼背面ｂｓに複数のスリット孔１１４が、夫々静翼１００の翼高さ方向に形成されている。支持リング１０６の内部にも中空部１０６ａが形成されている。中空部１０６ａ及び支持リング１０６の後端に形成されたスリット溝１１６は、低圧域に連通している。この低圧域は、蒸気流の流れ場に対して、スリット孔１１２及び１１４から水膜流ｓｗを取り込み、中空部１０６ａに排出できるだけの差圧があればよい。
　図１８は、静翼腹面にスリット孔を形成した従来の例を示す。図１８に示すように、静翼１００の内部には中空部１００ａが形成されている。中空部１００ａは、支持リング１０６に形成された孔１０６ｂを介して中空部１０６ａに連通している。中空部１００ａは孔１０６ｃを介して低圧域に連通している。静翼表面に付着し後縁に向かって流れる水膜流ｓｗは、スリット孔１１２から中空部１００ａに取り込まれる。
　静翼腹面ｆｓに形成される水膜流ｓｗは、静翼前縁ｆｅから静翼後縁ｒｅへ行くほど、水滴を集めて集積量が増大する。これを加味して水分除去量を多くするため、静翼腹面ｆｓに開口しているスリット孔１１２は、中空部１００ａとの連通が可能な範囲で、できるだけ静翼後縁側に形成されている。
　また、図１９に示すように、従来、静翼腹面ｆｓに形成されたスリット孔１１２の静翼後縁側壁面１１２ａ及び静翼前縁側壁面１１２ｂは、特許文献１に開示されているように、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する傾斜角度Ａが鈍角となるように形成されている（９０°＜Ａ）。これによって、スリット孔１１２のスリット幅ｂと比較してスリット孔１１２の入口開口ａの幅を広げると共に、スリット孔１１２の向きを湿り蒸気流ｓの流れ方向に向けることで、湿り蒸気流ｓをスリット孔に進入しやすくしている。即ち、湿り蒸気流ｓをスリット孔１１２に積極的に取り込み、湿り蒸気流ｓに随伴させて水膜流ｓｗをスリット孔１１２に取り込むことを意図している。
特開平６４－０８０７０５号公報 特開平０９－０２５８０３号公報
　中空部１００ａの静翼後縁側への配置は、静翼内部のスペースの関係で限界がある。静翼腹面ｆｓに開口したスリット孔１１２の傾斜角度Ａを鈍角とすると、図１８に示すように、スリット孔１１２の入口開口ａを静翼前縁側へ近づける必要がある。入口開口ａが静翼前縁側へ近づくと、入口開口ａより静翼後縁側で形成される水膜流ｓｗを除去できなくなり、水分除去効率が低下するという問題がある。
　また、水膜流ｓｗと共に、スリット孔１１２から流出する蒸気量が多くなるほど、漏洩損失が増加し、タービン効率が低下するという問題がある。
　本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、静翼の簡単な加工で、静翼腹面に形成される水膜流の除去効率を向上させ、これによって、動翼のエロージョンを抑制することを目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明の蒸気タービンの水分除去装置は、静翼の内部に形成された水分除去流路と、静翼腹面に開口し、水分除去流路の後縁側端部に連通すると共に、蒸気流と交差する方向に延在するスリット孔とを備え、スリット孔の静翼後縁側壁面が、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されている。
　前記構成において、「静翼腹面の前縁側基準面」とは、スリット孔を構成する壁面の静翼腹面に対する傾斜角を表現する場合に、該壁面より静翼前縁側の静翼腹面を基準とすることを意味する。
　本発明では、静翼腹面に形成されたスリット孔の静翼後縁側壁面が、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されているので、スリット孔の入口開口を従来より静翼後端に近づけることができる。これによって、水滴集積率が高い場所にスリット孔の入口開口を配置できる。従って、水膜流集積率が高い場所で静翼腹面の水膜流を除去できるので、水分除去効率を向上できる。
　本発明の一態様として、スリット孔の静翼前縁側壁面が、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成することができる。これによって、スリット孔の静翼前縁側壁面の上端で蒸気流の剥離が起り、この剥離によって蒸気流がスリット孔に流入しにくくなると共に、剥離した蒸気流の一部が乱流となり、スリット孔の入口開口で渦を形成する。
　また、スリット孔の静翼前縁側壁面及び静翼後縁側壁面は、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となっているので、スリット孔の入口開口は比較的狭くなっている。なお、静翼の内部に形成された水分除去流路は蒸気流れに対して減圧されている。
　静翼腹面に付着した水膜流は、スリット孔の静翼前縁側壁面上端における蒸気流の剥離によって、スリット孔に流入し易くなると共に、静翼前縁側壁面上端で水膜流の流路がスリット孔側へ９０°以上の大角度で曲がるので、水膜流は蒸気流から分離しやすくなる。
　さらに、前記渦の発生によって、スリット孔の入口開口が遮蔽され、蒸気流の流れ場とスリット孔内との間に圧力差が生じやすくなり、この圧力差によって、蒸気流から水膜流を効率良く分離できる。従って、従来と比べて、水分の除去効率を向上できると共に、スリット孔への蒸気流の流入量を少なくできるため、蒸気流の漏洩損失を低減し、タービン効率の低下を抑制できる。
　本発明の一態様として、スリット孔の静翼前縁側壁面が、静翼腹面の前縁側基準面に対して鈍角となるように構成することができる。この態様では、スリット孔の断面が入口開口が広い逆台形状となる。この形状の加工は、放電加工を採用し、電極を逆台形状とすることで、一加工工程でスリット孔を形成できる。従って、加工の手間を低減でき、加工コストを節減できると共に、スリット孔の出口開口を微細径とすることができるので、蒸気流の漏洩を有効に抑制できる。
　本発明の一態様として、スリット孔の静翼前縁側壁面の入口側領域を静翼腹面の前縁側基準面に対して鈍角となるように構成し、静翼前縁側壁面の出口側領域を静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成することができる。
　これによって、スリット孔の入口開口を広げることができるので、静翼腹面に付着した水膜流がスリット孔の入口開口に流入するのを促進できる。
　本発明の一態様として、スリット孔の静翼前縁側壁面を、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成すると共に、スリット孔の静翼前縁側壁面の入口側領域を切り欠き、静翼腹面に対して段差を有する段差面を形成することができる。
　かかる構成では、湿り蒸気流による入口開口の遮蔽作用は減じられるが、スリット孔の幅を広げることなく、蒸気流の流入を抑制したまま、静翼腹面の水膜流を一旦段差面に取り込むことで、蒸気流に対する水分の分離効果を向上できる。そのため、水分除去効果を向上できる。
　前記構成に加えて、静翼腹面と段差面とに連なる壁面を、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成すれば、静翼前縁側壁面の上端で水膜流の流路をスリット孔側へ大角度に曲げることができるので、湿り蒸気流と水膜流との分離効果をさらに高めることができる。
　あるいは、前記構成に加えて、静翼腹面と段差面とに連なる壁面を、静翼腹面の前縁側基準面に対して鈍角となるように構成すれば、水膜流を段差面に取り込みやすくなると共に、静翼前縁側壁面と段差面とに連なる壁面の加工が容易になる。
　あるいは、前記構成に加えて、静翼腹面と段差面とに連なる壁面を凸状の円弧面となるように構成すれば、静翼腹面に付着した水膜流を徐々に段差面に導くことができるので、スリット孔の入口開口付近の湿り蒸気流を乱すことなく、湿り蒸気流から水膜流を分離できる。
　本発明によれば、スリット孔の静翼後縁側壁面を、静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成するという簡単な加工によって、静翼腹面の水分除去効率を向上させることができ、これによって、動翼のエロージョンを抑制でき、動翼の寿命を長期化できる。
本発明の第１実施形態に係る水分除去装置の正面図である。 前記第１実施形態に係る静翼の横断面図である。 図２中のＸ部の拡大横断面図である。 静翼翼面における水分総集積割合を示す線図である。 中実の静翼に適用された前記第１実施形態の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスリット孔の断面形状を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスリット孔の断面形状を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るスリット孔の断面形状を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係るスリット孔の断面形状を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係るスリット孔の断面形状を示す断面図である。 効果確認試験に用いられた本発明の一実施形態及び従来のスリット孔を示す断面図である。 前記効果確認試験による試験結果を示す線図である。 前記効果確認試験による別な試験結果を示す線図である。 蒸気タービンにおける湿り蒸気流の流れ場を示す説明図である。 静翼下流側における湿り蒸気流の速度三角形を示す線図である。 従来の水分除去装置を示す正面視断面図である。 従来のスリット孔が形成された静翼の斜視図である。 従来のスリット孔が形成された静翼の横断面図である。 図１５中のＹ部の拡大横断面図である。
　以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
（実施形態１）
　次に、本発明の第１実施形態に係る水分除去装置を図１～図４により説明する。図１において、静翼１２が蒸気タービンの湿り蒸気流路に設けられている。静翼１２のハブ部位はダイヤフラム１４に接続され、チップ部位は支持リング１６に接続されている。
　図２において、図１５に示す静翼１００と同一に、湿り蒸気流ｓに対して、静翼前縁ｆｅが湿り蒸気流ｓの流れ方向上流側に配置され、静翼後縁ｒｅが下流側に配置される。また、静翼腹面ｆｓが湿り蒸気流ｓに面するように湿り蒸気流ｓに対して斜めに配置されている。湿り蒸気流ｓに含まれる水分は、静翼腹面ｆｓ及び静翼背面ｂｓに水滴となって付着する。
　水分除去装置１０は、静翼１２の内部に中空部１２ａが形成され、支持リング１６の内部に中空部１６ａが形成されている。中空部１２ａ及び１６ａは支持リング１６に形成された孔１８を介して連通している。中空部１６ａには、湿り蒸気流ｓの流れ場より低圧の領域に連通する孔２０が形成され、中空部１２ａ及び１６ａは湿り蒸気流ｓの流れ場より低圧になっている。
　図２に示すように、スリット孔２２は、静翼１２の幅方向で中空部１２ａの後縁側端部に形成され、中空部１２ａと連通している。
　図３に示すように、スリット孔２２の静翼後縁側壁面２２ａと静翼前縁側壁面２２ｂとは断面形状が直線状で、かつ互いに平行に形成されている。また、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼後縁側壁面２２ａの傾斜角Ａ、及び静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼前縁側壁面２２ｂの傾斜角Ｂは、共に鋭角となるように形成されている（０°＜Ａ、Ｂ＜９０°、Ａ＝ＢあるいはＡ≠Ｂでも良い）。なお、加工のしやすさ及び静翼１２の強度の面から、２０°≦Ａ、Ｂ≦７０°が望ましい。
　これによって、入口開口ａの幅及び出口開口ｃの幅はスリット孔２２のスリット幅ｂより大きくなっている。スリット孔２２のスリット幅ｂは、通常、加工上の制約から０．５ｍｍ以上に設定される。
　図４は、静翼腹面ｆｓ及び静翼背面ｂｓにおける水分の総集積割合を示している。図４に示すように、静翼背面ｂｓの水分総集積割合は、静翼の幅方向で変わらないのに対し、静翼腹面ｆｓでは後縁側に行くほど水分総集積割合が飛躍的に増加している。図４から、スリット孔２２の入口開口ａを後縁側へ配置するほど、水分除去量を増大できることがわかる。
　図３において、湿り蒸気流ｓが静翼前縁側から静翼腹面ｆｓに沿って流れ、湿り蒸気流ｓの流れによって、静翼腹面ｆｓに付着した水膜流ｓｗも静翼後縁に向かって流れる。静翼前縁側壁面２２ｂの傾斜角Ｂが鋭角であるので、スリット孔２２の入口開口ａで、水膜流ｓｗの流路は、静翼前縁側壁面２２ｂの上端で９０°以上の大角度で曲げられる。そのため、湿り蒸気流ｓから水膜流ｓｗを効率良く分離できる。
　また、スリット孔２２の入口開口ａの幅は、スリット孔２２のスリット幅ｂより大きいが、出口開口ｃの幅と同一であり、特に広げられてはいない。
　傾斜角Ｂが鋭角であるので、静翼前縁側壁面２２ｂの上端で、湿り蒸気流ｓの剥離が起り、この剥離によって、蒸気流ｓがスリット孔２２に流入しにくくなると共に、剥離した蒸気流の一部が、スリット孔２２の入口開口ａで渦ｅを形成する。
　静翼腹面ｆｓに付着した水膜流ｓｗは、静翼前縁側壁面２２ｂの上端における湿り蒸気流ｓの剥離によって、入口開口ａへ流入し易くなる。また、静翼前縁側壁面２２ｂの上端で水膜流ｓｗの流路がスリット孔２２側へ大角度で曲がるので、水膜流ｓｗを湿り蒸気流ｓから分離しやすくなる。
　さらに、渦ｅの発生によって、入口開口ａが遮蔽され、湿り蒸気流ｓの流れ場とスリット孔内との間に圧力差が生じやすくなり、この圧力差によって、水膜流ｓｗを効率良く吸引できる。従って、湿り蒸気流ｓに含まれる水分の除去効率を向上できると共に、従来と比べて水膜流ｓｗの流出量を増加し、かつスリット孔２２への蒸気流の流入量を少なくできるため、漏洩損失を低減し、タービン効率の低下を抑制できる。
　また、図１に示すように、本実施形態のスリット孔２２は、従来のスリット孔１１２と比べて、入口開口ａを静翼後縁ｒｅに近づけることができる。そのため、水分総集積割合が高い場所に入口開口ａを配置できるので、従来のスリット孔１１２より水分除去効率を高めることができる。
　図５は、本発明を中実の静翼１３に適用した前記第１実施形態の変形例である。静翼１３には、中空部１２ａと比べて容積が小さい水分除去流路２４が形成されている。前述の水分総集積割合との関係で、水分除去流路２４はできるだけ静翼後縁ｒｅに近づけて配置するとよい。しかし、静翼内部のスペースの関係で限界がある。第１実施形態と同一構成のスリット孔２２が水分除去流路２４の後縁側端部に連通するように配置され、スリット孔２２の入口開口ａは静翼腹面ｆｓに開口している。本変形例においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　なお、前記第１実施形態又は前記変形例において、中空部１６ａの孔２０に吸引管を接続すると共に、該吸引管に吸引ポンプを設け、該吸引ポンプで中空部１６ａ又は水分除去流路２４を減圧するようにしてもよい。これによって、中空部１６ａ又は水分除去流路２４の減圧状態を確実に維持できる。
（実施形態２）
　次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態のスリット孔３０の静翼腹面ｆｓに対する配置場所及び向きは前記第１実施形態のスリット孔２２と同一である。スリット孔３０の静翼後縁側壁面３０ａ及び静翼前縁側壁面３０ｂは、直線状の断面形状を有し、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼後縁側壁面３０ａの傾斜角Ａ、及び静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼前縁側壁面３０ｂの傾斜角Ｂは、前者は、鋭角に後者は鈍角に形成されている（０°＜Ａ＜９０°、９０°＜Ｂ＜１８０°、Ａ＋Ｂ＝１８０°）。
　即ち、スリット孔３０の断面は、左右対称に形成され、入口開口ａが大きく、出口開口ｃが小さい逆台形状となっている。スリット孔３０以外の構成は、第１実施形態と同一である。なお、加工のしやすさ及び静翼１２の強度の面から、２０°≦Ａ≦７０°及び１１０°≦Ｂ≦１６０°が望ましい。
　このように、スリット孔３０の断面形状を逆台形状とすることで、湿り蒸気流ｓの遮蔽効果は、前記第１実施形態より劣るが、かかる断面形状を放電加工を採用し、電極を逆台形状とすることで、一加工工程でスリット孔３０を加工できる。また、この加工方法により、出口開口ｃの幅を微細寸法で加工できる。例えば、入口開口幅を１．５ｍｍとし、出口開口幅を０．５ｍｍとすることができる。そのため、加工の手間及び加工コストを低減できると共に、蒸気流の漏洩損失を低減できる。
（実施形態３）
　次に、本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。本実施形態のスリット孔４０の配置場所及び向きは前記第１実施形態のスリット孔２２と同一である。スリット孔４０の断面形状は、前記第１実施形態のスリット孔２２と比べて、静翼前縁側壁面の入口側領域４０ｂが切り欠かれた形状となっている。
　即ち、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼後縁側壁面４０ａの傾斜角Ａを鋭角とし（０°＜Ａ＜９０°）、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼前縁側壁面の入口側領域４０ｂの傾斜角Ｂを鈍角とし（９０°＜Ｂ＜１８０°）、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼前縁側壁面の出口側領域４０ｃの傾斜角Ｃを鋭角に形成している（０°＜Ｃ＜９０°）。静翼後縁側壁面４０ａ、静翼前縁側壁面の入口側領域４０ｂ及び出口側領域４０ｃは、夫々直線状の断面形状となっている。スリット孔４０以外の構成は前記第１実施形態と同一である。
　本実施形態によれば、第１実施形態のスリット孔２２と比べて、スリット孔４０の入口開口ａを広げることができる。そのため、湿り蒸気流ｓによる入口開口ａの遮蔽作用が減じられるが、静翼腹面ｆｓに付着した水膜流ｓｗが入口開口ａに流入しやすくなる利点がある。
（実施形態４）
　次に、本発明の第４実施形態を図８に基づいて説明する。本実施形態のスリット孔５０Ａの配置場所及び向きは前記第１実施形態のスリット孔２２と同一である。スリット孔５０Ａの断面形状は、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する静翼後縁側壁面５０ａの傾斜角Ａは鋭角であり（０°＜Ａ＜９０°）、静翼前縁側壁面は、静翼腹面ｆｓと、静翼腹面ｆｓと平行で中空部１２ａを画定する裏面５０ｅとの間に、これらの面に平行な段差面５０ｃが形成されている。
　静翼腹面ｆｓと段差面５０ｃとに連なる入口側壁面５０ｂ、及び段差面５０ｃと裏面５０ｅとに連なる出口側壁面５０ｄは、静翼後縁側壁面５０ａと平行に形成されている。即ち、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する入口側壁面５０ｂの傾斜角Ｃ，及び静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する出口側壁面５０ｄの傾斜角Ｂは共に鋭角である（０°＜Ｂ、Ｃ＜９０°）。なお、スリット孔５０Ａを構成する各壁面の断面形状はすべて直線状に形成されている。なお、加工のしやすさ及び静翼１２の強度の面から、２０°≦Ａ、Ｂ及びＣ≦７０°が望ましい。本実施形態において、スリット孔５０Ａの形状以外は前記第１実施形態と同一である。
　本実施形態によれば、段差面５０ｃを形成したことで、入口開口ａが湿り蒸気流ｓの流れ方向上流側に大きく広がるので、湿り蒸気流ｓによる入口開口ａの遮蔽効果は減じられる。しかし、スリット孔５０Ａのスリット幅ｂを広げることなく、湿り蒸気流ｓの流入を抑制したまま、スリット孔５０Ａの入口開口ａを広げることができる。そのため、静翼腹面ｆｓに付着した水膜流ｓｗをスリット孔５０Ａに流入しやすくすることができ、水分除去効果を向上できる。
　また、入口側壁面５０ｂの傾斜角Ｃを鋭角としたことで、壁面５０ｂの上端で水膜流ｓｗの流路をスリット孔側へ９０°以上の大角度に曲げることができ、これによって、湿り蒸気流ｓと水膜流ｓｗとの分離効果をさらに高めることができる。
（実施形態５）
　次に、本発明の第５実施形態を図９に基づいて説明する。本実施形態のスリット孔５０Ｂは、静翼腹面ｆｓの前縁側基準面に対する入口側壁面５０ｂ（静翼腹面ｆｓと段差面５０ｃとに連なる壁面）の傾斜角Ｃを鈍角としている（９０°＜Ｃ＜１８０°）。その他の構成は前記第４実施形態と同一である。
　本実施形態によれば、入口側壁面５０ｂの傾斜角Ｃを鈍角としたので、段差面５０ｃへの水膜流ｓｗの流入を容易にできると共に、入口側壁面５０ｂの加工が容易になるという利点がある。
（実施形態６）
　次に、本発明の第６実施形態を図１０に基づいて説明する。本実施形態スリット孔５０Ｃは、前記第４実施形態と比べて、入口側壁面５０ｂ（静翼腹面ｆｓと段差面５０ｃとに連なる壁面）を凸状の円弧面としている。その他の構成は第４実施形態と同一である。
　本実施形態によれば、入口側壁面５０ｂを凸状の円弧面としたので、入口側壁面５０ｂの上端に到達した水膜流ｓｗを徐々に段差面５０ｃに導くことができる。そのため、入口開口ａの湿り蒸気流ｓを乱すことなく、湿り蒸気流ｓから水膜流ｓｗを分離できる。又本発明は必要に応じて前記夫々の実施形態を組み合わせて構成してもよい。
　次に、本発明の一実施形態に係る作用効果を確認するために行った試験結果を図１１～１３に基づいて説明する。図１１は実施形態のスリット孔及び従来のスリット孔を示す。図１１に示すように、この試験に用いられたスリット孔は、図３に示す本発明の第１実施形態に係るスリット孔２２と、図１９に示す従来のスリット孔１１２である。スリット孔２２の傾斜角Ｂは４５°であり、スリット孔１１２の傾斜角Ａは１３５°であり、両スリット孔のスリット幅ｂは同一である。また、両スリット孔の入口開口ａは静翼１２の幅方向で同一位置に形成されている。
　この試験は、作動流体ｍｆとして、実際の湿り蒸気流ｓに似せて、空気中に水分を付加した２層流体を用いた。該水分の粒径は湿り蒸気流ｓに含まれる水分の粒径に合わせた。
　図１２は両スリット孔の水分除去効率を示し、図１３は作動流体ｍｆが静翼１２の中空部１２ａに漏れた漏れ比率を示している。図１２及び図１３の横軸（スリット圧力比）は、「静翼腹面ｆｓ側圧力／中空部１２ａの圧力」を示している。
　図１２及び図１３に示すように、両スリット孔とも、スリット圧力比が増加するにつれて、水分除去効率及び作動流体漏れ比率は増加している。図１２に示す水分除去効率は、スリット孔２２の方がスリット孔１１２よりわずかに上回っている。
　この理由は、前述のように、スリット孔２２では、静翼前縁側壁面２２ｂの上端で水膜流ｓｗの流路がスリット孔２２側へ大角度で曲がるので、水膜流ｓｗを湿り蒸気流ｓから分離しやすくなると共に、渦ｅの発生によって、入口開口ａが遮蔽され、湿り蒸気流ｓの流れ場とスリット孔内との間に圧力差が生じやすくなり、この圧力差によって、水膜流ｓｗを効率良く吸引できるからである。
　なお、実際の静翼１２では、スリット孔２２の入口開口ａはスリット孔１１２の入口開口ａより静翼１２の後縁に配置できるため、スリット孔１１２と比べて水分除去効率を大幅に向上できる。
　また、スリット孔２２は入口開口ａで水膜流ｓｗと湿り蒸気流ｓとの分離効果が大きいため、図１３に示すように、スリット孔１１２と比べて作動流体漏れ比率をおおよそ２０～３０％低減できる。
　本発明によれば、静翼の簡単な加工で湿り蒸気流から水分を高効率で除去できるので、動翼のエロージョンを有効に抑制できる。
　１０　　　　　　　　　　　　　　　　　水分除去装置
　１２，１３、１００　　　　　　　　　　静翼
　　１２ａ、１００ａ　　　　　　　　　　中空部
　１４，１０４　　　　　　　　　　　　　ダイヤフラム
　１６，１０６　　　　　　　　　　　　　支持リング
　　１６ａ、１０６ａ　　　　　　　　　　中空部
　１８，２０、１０６ｂ、１０６ｃ　　　　孔
　２２，３０、４０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、１１２，１１４　　スリット孔
　　２２ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、１１２ａ　　静翼後縁側壁面
　　２２ｂ、３０ｂ、１１２ｂ　　　　　　静翼前縁側壁面
　　４０ｂ　　　　　　　　　　　　　　　入口側領域
　　４０ｃ　　　　　　　　　　　　　　　出口側領域
　　５０ｂ　　　　　　　　　　　　　　　入口側壁面
　　５０ｃ　　　　　　　　　　　　　　　段差面
　　５０ｄ　　　　　　　　　　　　　　　出口側壁面
　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　入口開口
　　ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　スリット幅
　　ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　出口開口
　２４　　　　　　　　　　　　　　　　　水分除去流路
　　５０ｅ　　　　　　　　　　　　　　　裏面
　１０２　　　　　　　　　　　　　　　　動翼
　１０８　　　　　　　　　　　　　　　　ロータ軸
　１１０　　　　　　　　　　　　　　　　ディスクロータ
　１１６　　　　　　　　　　　　　　　　スリット溝
　Ａ、Ｂ、Ｃ　　　　　　　　　　　　　　傾斜角
　Ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　　周速
　Ｖｓ、Ｖｃｗ　　　　　　　　　　　　　絶対速度
　Ｗｓ、Ｗｃｗ　　　　　　　　　　　　　相対速度
　ｂｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　静翼背面
　ｃｗ　　　　　　　　　　　　　　　　　粗大水滴
　ｄｗ　　　　　　　　　　　　　　　　　微小水滴
　ｆｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　静翼前縁
　ｆｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　静翼腹面
　ｍｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　作動流体
　ｒｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　静翼後縁
　ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　　湿り蒸気流
　ｓｗ　　　　　　　　　　　　　　　　　水膜流

Claims (8)

  1. 　静翼腹面に付着する水分を除去する蒸気タービンの水分除去装置において、
    　静翼の内部に形成された水分除去流路と、
    　前記静翼腹面に開口し、前記水分除去流路の後縁側端部に連通すると共に、蒸気流と交差する方向に延在するスリット孔とを備え、
    　前記スリット孔の静翼後縁側壁面が、前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されていることを特徴とする蒸気タービンの水分除去装置。
  2. 　前記スリット孔の静翼前縁側壁面が、前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
  3. 　前記スリット孔の静翼前縁側壁面が、前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鈍角となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
  4. 　前記スリット孔の静翼前縁側壁面の入口側領域が前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鈍角となるように構成され、
    　前記静翼前縁側壁面の出口側領域が前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
  5. 　前記スリット孔の静翼前縁側壁面の入口側領域に、前記静翼腹面に対して段差を有する段差面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
  6. 　前記静翼腹面と前記段差面とに連なる壁面が、前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鋭角となるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
  7. 　前記静翼腹面と前記段差面とに連なる壁面が、前記静翼腹面の前縁側基準面に対して鈍角となるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
  8. 　前記静翼腹面と前記段差面とに連なる壁面が、凸状の円弧面で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービンの水分除去装置。
     
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