JP2018003812A - Bucket and turbine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動翼およびそれを用いたタービンに関する。 The present invention relates to a moving blade and a turbine using the same.
近年のタービンの高出力化、高効率化の要求に対応すべく、低圧タービンの最終段の動翼(以下、最終段動翼)は長翼化傾向にある(特許文献1等を参照)。 In order to meet the demand for higher output and higher efficiency of turbines in recent years, the moving blades at the final stage of the low-pressure turbine (hereinafter referred to as the final moving blades) tend to be longer blades (see Patent Document 1, etc.).
最終段動翼を長翼化した場合、最終段動翼の周速が増加し、その増加した周速に合う大きな段落熱落差を得るために、最終段動翼の作動流体の流れ方向の上流側(以下、上流側)における作動流体の圧力を上昇させる必要がある。一方、最終段動翼の作動流体の流れ方向の下流側(以下、下流側)における作動流体の圧力は、タービンの下流側に配置された復水器内の圧力によりほぼ決定される。そのため、最終段動翼の上流側にある作動流体の圧力を上昇させると、最終段動翼の作動流体の下流圧力に対する上流圧力の比が大きくなる。 When the last stage blade is made longer, the peripheral speed of the last stage blade increases, and in order to obtain a large stage heat drop that matches the increased peripheral speed, the upstream of the last stage blade in the flow direction of the working fluid. It is necessary to increase the pressure of the working fluid on the side (hereinafter referred to as the upstream side). On the other hand, the pressure of the working fluid on the downstream side (hereinafter referred to as the downstream side) in the flow direction of the working fluid of the final stage rotor blade is substantially determined by the pressure in the condenser disposed on the downstream side of the turbine. Therefore, when the pressure of the working fluid upstream of the last stage blade is increased, the ratio of the upstream pressure to the downstream pressure of the working fluid of the last stage blade increases.
ところで、タービンでは、回転体であるタービンロータの動翼とタービンロータを覆う静止体との間に隙間があり、最終段動翼の上流側にある作動流体の一部が隙間を通過し得る。このように、動翼の翼部(プロフィル部)を通らず、動翼先端とこれに対向する静止体との間の隙間を通る流れを本願明細書では漏れ流れと記載する。漏れ流れは、動翼先端と静止体との対向面にシールフィンを設けて抑制される場合があるが、この場合でもシールフィン先端とその対向部との間に微小な隙間が残り、完全には抑えきれない。 By the way, in the turbine, there is a gap between the rotor blade of the turbine rotor that is a rotating body and the stationary body that covers the turbine rotor, and part of the working fluid on the upstream side of the final stage rotor blade can pass through the gap. Thus, a flow that does not pass through the blade portion (profile portion) of the moving blade but passes through the gap between the tip of the moving blade and the stationary body facing the blade is referred to as a leakage flow in the present specification. Leakage flow may be suppressed by providing a seal fin on the opposed surface of the rotor blade tip and stationary body, but even in this case, a minute gap remains between the seal fin tip and the opposed part, and the leakage flow is completely eliminated. Can not be suppressed.
上述のように、最終段動翼の下流圧力に対する上流圧力の比が大きくなり、漏れ流れのシールフィン前後の圧力比が臨界圧力比を超えると、漏れ流れも超音速で微小な隙間から流出する。一般的に、超音速流れは、亜音速流れとは反対に、流れの断面積の増加に伴って流速が増加し圧力が低下する。そのため、超音速の漏れ流れは、主流の亜音速流れを減速させるために流れの断面積が増加するように設けられたディフューザーの部分で流速が増加する。さらにその下流で、衝撃波が発生し亜音速流れになる。このとき、シールフィン通過に伴って下がった漏れ流れの圧力が、ディフューザー内の衝撃波(不連続な圧力の変化)により急激に上昇する。ディフューザー壁面の近傍を流れる流速の遅い壁面境界層流れが、この衝撃波を通過する際、ディフューザー壁面から剥離し、ディフューザーとしての流路面積拡大効果が小さくなり、圧力回復性能が低下する、さらには圧力損失が増加する可能性がある。 As described above, when the ratio of the upstream pressure to the downstream pressure of the final stage rotor blade becomes large and the pressure ratio before and after the seal fin of the leak flow exceeds the critical pressure ratio, the leak flow also flows out from a minute gap at supersonic speed. . In general, a supersonic flow, contrary to a subsonic flow, increases in flow velocity and decreases in pressure as the cross-sectional area of the flow increases. Therefore, the flow velocity of the supersonic leakage flow increases at the portion of the diffuser provided so that the cross-sectional area of the flow increases in order to decelerate the mainstream subsonic flow. Further downstream, a shock wave is generated and becomes a subsonic flow. At this time, the pressure of the leakage flow that has dropped along with the passage of the seal fins rapidly increases due to the shock wave (discontinuous pressure change) in the diffuser. When the wall boundary layer flow with a slow flow velocity near the diffuser wall passes through this shock wave, it separates from the diffuser wall, reducing the effect of expanding the channel area as a diffuser, reducing pressure recovery performance, and pressure. Loss can increase.
本発明は上記に鑑みてなされたもので、漏れ流れのディフューザー壁面からの剥離による圧力損失の増加を抑制できる動翼を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a moving blade capable of suppressing an increase in pressure loss due to separation of leakage flow from a diffuser wall surface.
上記目的を達成するために、本発明は、タービンロータと、これを覆う静止体とを有し、前記静止体の作動流体の出口側にディフューザーを接続したタービンの複数の段落のうち、前記ディフューザーに最も近い最終段に配置され、前記静止体に設けたシールフィンに先端が対向する動翼において、翼部と、前記翼部の先端部に設けたカバーと、前記カバーの前記静止体に対向する面である動翼先端面に設けたガイドとを備え、前記タービンに組み付けた場合、前記タービンロータの回転軸を含む平面で切断した断面で見て、前記動翼先端面は前記タービンロータの回転軸方向に延びていて、前記ガイドは前記シールフィンに対し前記ディフューザーに近い側に位置すると共に前記シールフィンから前記ディフューザーに向かう方向に上り傾斜に形成されたガイド面を有するように構成されていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a turbine rotor and a stationary body that covers the turbine rotor, and the diffuser among a plurality of paragraphs of a turbine in which a diffuser is connected to a working fluid outlet side of the stationary body. In a moving blade that is disposed at the final stage closest to the tip and faces the seal fin provided on the stationary body, a blade, a cover provided at the tip of the blade, and the stationary body of the cover And a guide provided on the front end surface of the moving blade, which is a surface to be rotated, and when assembled to the turbine, the front end surface of the moving blade is The guide extends in the direction of the rotation axis, and the guide is positioned on the side closer to the diffuser with respect to the seal fin and is inclined upward in the direction from the seal fin toward the diffuser. Characterized in that it is configured to have a formed guide surfaces.
本発明によれば、漏れ流れのディフューザー壁面からの剥離による圧力損失の増加を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase in the pressure loss by peeling from the diffuser wall surface of a leak flow can be suppressed.
<第1実施形態>
(構成)
1.蒸気タービン発電設備
図1は、本実施形態に係る動翼を適用する蒸気タービン発電設備の一構成例の全体構成を表す概略図である。以下、本実施形態に係る動翼を蒸気タービン発電設備に適用した場合について説明するが、本実施形態に係る動翼の適用対象は蒸気タービン発電設備に限定されず、例えば、ガスタービン発電設備に適用することもできる。
<First Embodiment>
(Constitution)
1. Steam Turbine Power Generation Facility FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a configuration example of a steam turbine power generation facility to which a moving blade according to this embodiment is applied. Hereinafter, although the case where the moving blade according to the present embodiment is applied to the steam turbine power generation facility will be described, the application target of the moving blade according to the present embodiment is not limited to the steam turbine power generation facility, for example, to the gas turbine power generation facility. It can also be applied.
図1に示すように、蒸気タービン発電設備100は、蒸気発生源1、高圧タービン3、中圧タービン6、低圧タービン9、復水器11及び負荷機器13を備えている。
As shown in FIG. 1, the steam turbine
蒸気発生源(ボイラ)1は、復水器11から供給された給水を加熱し、高温高圧の蒸気を発生させるものである。ボイラ1で発生した蒸気は、主蒸気管2を介して高圧タービン3に導かれ、高圧タービン3を駆動する。高圧タービン3を駆動して減圧した蒸気は、高圧タービン排気管4を流下してボイラ1に導かれ、再度加熱されて再熱蒸気となる。
The steam generation source (boiler) 1 heats the water supplied from the
ボイラ1で加熱された再熱蒸気は、再熱蒸気管5を介して中圧タービン6に導かれ、中圧タービン6を駆動する。中圧タービン6を駆動して減圧した蒸気は、中圧タービン排気管7を介して低圧タービン9に導かれ、低圧タービン9を駆動する。低圧タービン9を駆動して減圧した蒸気は、ディフューザー10を流れて復水器11に導かれる。復水器11は冷却水配管(不図示)を備えており、復水器11に導かれた蒸気と冷却水配管内を流れる冷却水とを熱交換させて蒸気を復水する。復水器11で生成された復水は、給水として給水ポンプ56により再びボイラ1に送られる。
The reheat steam heated by the boiler 1 is guided to the intermediate pressure turbine 6 through the reheat steam pipe 5 to drive the intermediate pressure turbine 6. The steam depressurized by driving the intermediate pressure turbine 6 is guided to the low pressure turbine 9 via the intermediate pressure turbine exhaust pipe 7 to drive the low pressure turbine 9. The steam decompressed by driving the low-pressure turbine 9 flows through the
高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9は、タービンロータ12によって同軸上に連結されている。負荷機器(本実施形態では、発電機)13は、タービンロータ12に連結されており、高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9の回転動力により発電機13が駆動され、高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9の回転動力が電力に変換される。
The high-pressure turbine 3, the intermediate-pressure turbine 6, and the low-pressure turbine 9 are coaxially connected by a
本実施形態では、連結された高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9が発電機13を駆動する構成を例示したが、高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9がそれぞれ発電機を駆動し個別に電力に変換する構成としても良いし、高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9のうち任意の2つを連結したもので発電機を駆動し電力に変換する構成としても良い。また、高圧タービン3、中圧タービン6及び低圧タービン9を備える構成を例示したが、中圧タービン6を省略し、高圧タービン3及び低圧タービン9を備える構成としても良い。更に、蒸気発生源1としてボイラを備える構成を例示したが、蒸気発生源1としてガスタービンの排熱を利用する廃熱回収蒸気発生器(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)を備える構成、つまり蒸気タービン設備をコンバインドサイクル発電設備としても良い。また、蒸気発生源1として原子炉を備える原子力発電設備としても良い。
In the present embodiment, the configuration in which the high-pressure turbine 3, the intermediate-pressure turbine 6, and the low-pressure turbine 9 that are connected drive the
2.蒸気タービン
図2は、本実施形態に係る動翼を適用する低圧タービン9の要部の内部構造を表す断面図である。図2に示すように、低圧タービン9は、タービンロータ12、及びタービンロータ12を覆う静止体14を備えており、静止体14の作動流体22の出口側(最下流側)にディフューザー10が接続している。なお、本明細書では、タービンロータ12の回転方向、回転軸方向を単に「回転方向」、「回転軸方向」と、タービンロータ12の径方向内側、径方向外側を単に「径方向内側」、「径方向外側」と言う。
2. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an internal structure of a main part of the low-pressure turbine 9 to which the moving blade according to the present embodiment is applied. As shown in FIG. 2, the low-pressure turbine 9 includes a
静止体14は、ケーシング16、外側ダイヤフラム17a〜17d、静翼18a〜18d及び内側ダイヤフラム19a〜19dを備えている。
The
ケーシング16は、低圧タービン9の外周壁を形成する筒状の部材である。ケーシング16内に、外側ダイヤフラム17a〜17d、静翼18a〜18d、内側ダイヤフラム19a〜19d及びタービンロータ12が収容されている。
The
外側ダイヤフラム17a〜17dは、ケーシング16の内周面に支持されている。外側ダイヤフラム17a〜17dは、回転方向に延在する円筒状の部材である。本実施形態では、外側ダイヤフラム17a〜17dは、半円形状に形成された部材を組み合わせて構成されている。外側ダイヤフラム17a〜17dは、内周面が下流側に向かって径方向外側に広がるように形成されている。外側ダイヤフラム17a〜17dのうち、最下流側に設けられた外側ダイヤフラム17dの突出部55の下流側の端部に、ディフューザー10の外周壁10Aが接続している。なお、本実施形態では、外側ダイヤフラム17a〜17dをそれぞれケーシング16の内周面で支持する構成を例示しているが、外側ダイヤフラム17a〜17dを一体的に形成し、ケーシング16の内周面で支持する構成としても良い。
The
静翼18a〜18dは、外側ダイヤフラム17a〜17dの内周面に回転方向に沿って複数設けられている。静翼18a〜18dは、外側ダイヤフラム17a〜17dの内周面から径方向内側に向かって延伸して設けられている。
A plurality of
内側ダイヤフラム19a〜19dは、外側ダイヤフラム17a〜17dの径方向内側に設けられている。内側ダイヤフラム19a〜19dは、回転方向に延在する円筒状の部材である。本実施形態では、内側ダイヤフラム19a〜19dは、半円形状に形成された部材を組み合わせて構成されている。内側ダイヤフラム19a〜19dの外周面には、静翼18a〜18dが接続している。つまり、静翼18a〜18dは、外側ダイヤフラム17a〜17dと内側ダイヤフラム19a〜19dとの間に固定されている。
The
本実施形態では、外側ダイヤフラム17a、静翼18a及び内側ダイヤフラム19aは第1段の静翼翼列15aを、外側ダイヤフラム17b、静翼18b及び内側ダイヤフラム19bは第2段の静翼翼列15bを、外側ダイヤフラム17c、静翼18c及び内側ダイヤフラム19cは第3段の静翼翼列15cを、外側ダイヤフラム17d、静翼18d及び内側ダイヤフラム19dは第4段(最終段)の静翼翼列15dを構成している。
In the present embodiment, the
内側ダイヤフラム19a〜19d及び動翼21a〜21dのプラットフォーム(後述する)と外側ダイヤフラム17a〜17d及びカバー(後述する)との間に形成される環状の空間は、作動流体22が流れる流路(環状流路)23を構成している。環状流路23の内周壁は内側ダイヤフラム19a〜19dの外周面及び動翼21a〜21dのプラットフォームの外周面で形成され、外周壁は外側ダイヤフラム17a〜17dの内周面及びカバーの径方向内側を向いた面で形成されている。
An annular space formed between the platforms (described later) of the
タービンロータ12は、ロータディスク20a〜20d及び動翼21a〜21dを備えている。
The
ロータディスク20a〜20dは、回転軸方向に並べて配置された円盤状の部材である。ロータディスク20a〜20dは、スペーサ(不図示)と交互に重畳される場合もある。
The
動翼21a〜21dは、それぞれロータディスク20a〜20dの外周面に回転方向に沿って等間隔に複数設けられている。動翼21a〜21dは、ロータディスク20a〜20dの外周面から径方向外側に向かって延伸して設けられている。動翼21a〜21dは、環状流路23を流れる作動流体22により、ロータディスク20a〜20dと共に回転軸Rを中心に回転する。
A plurality of
本実施形態では、ロータディスク20a及び動翼21aは第1段の動翼翼列53aを、ロータディスク20b及び動翼21bは第2段の動翼翼列53bを、ロータディスク20c及び動翼21cは第3段の動翼翼列53cを、ロータディスク20d及び動翼21dは第4段(最終段)の動翼翼列53dを構成している。
In the present embodiment, the
静翼18a〜18dと動翼21a〜21dは、静止体14の作動流体22の入口側(最上流側)から下流側に向かって、静翼18a、動翼21a、静翼18b、動翼21b・・・となるように、回転軸方向に交互に設けられており、静翼18a〜18dは、動翼21a〜21dに対して回転軸方向に対向するように配置されている。
The
静止体14の作動流体22の入口側から、回転軸方向に隣接する1組の静翼翼列と動翼翼列は、翼段落を構成している。本実施形態では、第1段の静翼翼列15aと第1段の動翼翼列53aは第1の翼段落24aを、第2段の静翼翼列15bと第2段の動翼翼列53bは第2の翼段落24bを、第3段の静翼翼列15cと第3段の動翼翼列53cは第3の翼段落24cを、第4段の静翼翼列15dと第4段の動翼翼列53dは第4の翼段落24dを構成している。第4の翼段落24dは、静止体14の作動流体22の出口側に配置された最終段であり、ディフューザー10に最も近い位置に配置されている。第1〜第4の翼段落に配置された動翼21a〜21dの翼長(径方向の長さ)は、下流側に位置するものほど長くなるように形成されており、第4の翼段落24dに配置された動翼(最終段動翼)21dの翼長は、動翼21a〜21cのうち最も長く形成されている。具体的に、最終段動翼21dは、タービンロータ12の回転中に翼部26(後述する)の先端部の回転周速を翼部26の先端部を流れる作動流体22の音速で割った動翼先端周速マッハ数が1.0を超えるような翼長を有している。
A pair of stationary blade cascades and moving blade cascades adjacent to each other in the rotational axis direction from the inlet side of the working
図3は、最終段動翼21dの概略構成を表す斜視図である。図3に示すように、最終段動翼21dは、プラットフォーム25、翼部26、インテグラルカバー27及びタイボス28を備えている。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the final
プラットフォーム25は、翼部26の根元部(径方向内側の部分)29の端面の全体を覆う大きさを有しており、本実施形態では、径方向外側から見てひし形状に形成されている。プラットフォーム25の下面(径方向内側の面)には、翼部26と反対側に突出する植え込み部(不図示)が設けられている。植え込み部は、例えば、逆クリスマスツリー型に形成されている。この植え込み部をロータディスク20d(図2を参照)の外周面に形成された溝部(不図示)と嵌め合わせることにより、最終段動翼21dがロータディスク20dに固定される。なお、本実施形態では植え込み部を逆クリスマスツリー型に形成した場合を例示したが、ロータディスク20dの外周面に形成された溝部と嵌め合い、タービンロータ12の回転時に生じる遠心力に抗して最終段動翼21dをロータディスク20dに固定することができれば、植え込み部の形状は逆クリスマスツリー型に限定されない。
The
翼部26は、プラットフォーム25の外周面に取り付けられ、プラットフォーム25の外周面から径方向外側に延在している。翼部26は、捩れて形成されている。
The
インテグラルカバー(カバー)27は、翼部26の先端部(径方向外側の端部)30に設けられている。カバー27は、最終段動翼21dの背側部を回転方向に延在する背側インテグラルカバー(第1のカバー)27A、及び最終段動翼21dの腹側部を回転方向に延在する腹側インテグラルカバー(第2のカバー)27Bを備えている。上述のように、カバー27は、径方向内側を向いた面が環状流路23の外周壁の一部を構成し、環状流路23を画定している。また、カバー27は、タービンロータ12の回転中に最終段動翼21dと回転方向の両側に隣接する最終段動翼(隣接翼)のカバーと接触し、最終段動翼21dと隣接翼を連結する。タービンロータ12の回転中におけるカバー27の作用については後述する。
The integral cover (cover) 27 is provided at the tip end (radially outer end) 30 of the
カバー27は、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、タービンロータ12の回転軸Rを含む平面で切断した断面(以下、子午面断面と言う)で見て、外側ダイヤフラム17d(静止体14)の内周面に対向し、回転軸方向に延在する面を有している。本願明細書では、カバー27の径方向外側を向いて、外側ダイヤフラム17dの内周面に対向する面を、便宜上、動翼先端面31と記載する。本実施形態では、動翼先端面31は、最終段動翼21dの先端部30の端面の全体を覆う大きさに形成されている。つまり、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、動翼先端面31の回転軸方向の長さは、最終段動翼21dの先端部30における翼部26の回転軸方向の長さより長くしてある。動翼先端面31と外側ダイヤフラム17dの内周面との間には、最終段動翼21dの上流及び下流側の空間を連通する隙間42がある(図2を参照)。動翼先端面31には、ガイド32が設けられている。ガイド32については後述する。
When the final
タイボス28は、翼部26の根元部29と先端部30の間に設けられている。本実施形態では、タイボス28は、翼部26の径方向における中間部に設けられている。タイボス28は、最終段動翼21dの背側に設けられた背側タイボス(第1のタイボス)28A、及び腹側に設けられた腹側タイボス(第2のタイボス)28Bを備えている。タイボス28は、タービンロータ12の回転中に隣接翼のタイボスと接触し、最終段動翼21dと隣接翼を連結する。タービンロータ12の回転中におけるタイボス28の作用については後述する。なお、本実施形態では、タイボス28を翼部26の径方向における中間部に設けた場合を例示したが、翼部26のねじり剛性等に応じてタイボス28を翼部26の中間部から径方向内側又は径方向外側にずらしても良い。
The
図4は最終段動翼21dをロータディスク20dに固定した状態を表す斜視図、図5は図4を径方向外側から見た図である。なお、図4では、ロータディスク20dを省略している。
4 is a perspective view showing a state in which the final
タービンロータ12の回転速度の上昇に伴い、最終段動翼21dの翼部26には、根元部29から先端部30に向かって遠心力が作用する。上述のように、翼部26は捩れているため、遠心力により、翼部26には、捩り戻り(アンツイスト)が生じる。これにより、図4に示すように、翼部26の先端部30にはアンツイストモーメント33が、中間部にはアンツイストモーメント34が、根元部29にはアンツイストモーメント35がそれぞれ矢印の示す方向に作用する。同様に、最終段動翼21dに対し回転方向に隣接する最終段動翼21d’の翼部26’の先端部30’にはアンツイストモーメント33’が、中間部にはアンツイストモーメント34’が、根元部29’にはアンツイストモーメント35’がそれぞれ矢印の示す方向に作用する。
As the rotational speed of the
図5に示すように、本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、径方向外側から見て、最終段動翼21dの第1のカバー27Aの回転方向の下流側の端面36と最終段動翼21d’の第2のカバー27B’の回転方向の上流側の端面36’とがタービンロータ12の回転中にアンツイストモーメント33,33’を拘束するようにしてある。また、最終段動翼21dの第2のタイボス28Bと最終段動翼21d’の第1のタイボス28A’とがアンツイストモーメント34,34’を拘束するようにしてある。これにより、タービンロータ12の回転中に端面36と端面36’が面接触し、第2のタイボス28Bと第1のタイボス28A’が面接触して、最終段動翼21d,21d’が回転方向に連結される。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, when the final
図6は、最終段動翼21dの先端部30を表す部分拡大図である。
FIG. 6 is a partially enlarged view showing the
本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、図6に示すように、子午面断面で見て、外側ダイヤフラム17dの突出部55の最終段動翼21dに対向する面にシールフィン38が設けられている(カバー27の動翼先端面31にはシールフィンを設けていない)。本願明細書では、外側ダイヤフラム17dの突出部55の内周面のうち、回転軸方向に延在し最終段動翼21dに対向する部分を、便宜上、動翼対向面40と記載する。なお、本実施形態では、外側ダイヤフラム17dと突出部55が一体成形されている構成を例示したが、突出部55を最終段動翼21dの外側の内ケーシングとして外側ダイヤフラム17dに溶接等により取り付ける構成としても良い。シールフィン38は、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、カバー27と動翼対向面40の間の隙間42を流れる漏れ流れ43を抑制するように、動翼対向面40から最終段動翼21dに向かって延在している。言い換えれば、最終段動翼21dは、その先端(カバー27)がシールフィン38に対向するように配置されている。本実施形態では、シールフィン38は、動翼対向面40に回転軸方向に1つ設けられている。シールフィン38の先端部(径方向内側の端部)と動翼先端面31との間には、静止体14とタービンロータ12の接触を回避するため微小な隙間がある。
In the present embodiment, when the last
図6に示すように、ガイド32は、カバー27の動翼先端面31に、シールフィン38に対しディフューザー10に近い側に位置するように設けられている。なお、図6では、外側ダイヤフラム17dの動翼対向面40にシールフィン38を回転軸方向に1つ設けた場合を例示しているが、回転軸方向に複数のシールフィンが設けられている場合は、複数のシールフィンのうち最もディフューザー10側にあるシールフィンに対しディフューザー10に近い側に位置するようにガイド32を設ければ良い。
As shown in FIG. 6, the
図5に示すように、本実施形態では、ガイド32は、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、径方向外側から見て、回転方向に延在し、回転方向の両側に隣り合う最終段動翼の各ガイドの端部に両端が対向するように設けられている。つまり、最終段動翼21dのガイド32の回転方向の下流側の端部は、最終段動翼21dに対し回転方向に隣り合う最終段動翼21d’のガイド32’の回転方向の上流側の端部に対向している。本実施形態では、ガイド32は、カバー27の動翼先端面31に回転方向の上流側の端部から下流側の端部に亘って設けられている。このように構成することで、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、上流側から見て、ガイド32は、回転方向に並べられた複数の最終段動翼の外方を覆うようにリング状に形成される。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, when the
図6に示すように、本実施形態では、ガイド32は、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、動翼先端面31から動翼対向面40側に突出する突出部として設けられている。ガイド32は、壁面37及びガイド面41を備えている。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, when the final
壁面37は、カバー27の動翼先端面31から外側ダイヤフラム17dの動翼対向面40に向かって延在している。壁面37の高さ(動翼先端面31からの径方向の長さ)は、回転時の動翼先端面31からシールフィン38の先端部までの径方向の長さより短くしてある。これにより、最終段動翼21dとシールフィン38の回転軸方向の相対位置が、ロータなどの回転部とケーシング等の静止部の熱伸び差により変化した場合でも、ガイド32がシールフィン38に接触することを回避することができ、低圧タービン9の信頼性を確保することができる。
The
ガイド面41は、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、シールフィン38からディフューザー10に向かう方向に上り傾斜に形成されている。本実施形態では、ガイド面41は、シールフィン38側の端部(上流縁部)からディフューザー10側の端部(下流縁部)まで回転軸に向かって凸形状に形成されている。
When the final
ガイド32の設計及び製造方法、並びに最終段動翼21dへの適用方法について説明する。
The design and manufacturing method of the
図6に示すように、本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、隙間42のシールフィン38の下流側を流れる超音速の漏れ流れ43がガイド面41の上流縁部を通過する際にガイド面41に衝突することで、ガイド面41の上流縁部で生じる、径方向外側に傾斜した衝撃波(斜め衝撃波)Wの入射点(斜め衝撃波が他の媒質に当たる点)Pが、ディフューザー10の外周壁10Aより上流側にある外側ダイヤフラム17dの動翼対向面40に位置するようにする。この場合、斜め衝撃波Wの動翼先端面31(回転軸R)に対する傾斜角をβ、ガイド面41の上流縁部から外側ダイヤフラム17dとディフューザー10の外周壁10Aとの接続部までの回転軸方向の長さをL、動翼先端面31から動翼対向面40までの径方向の長さをdとすると、以下の式(1)を満たす必要がある。
tanβ≧d/L・・・(1)
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, when the final
tan β ≧ d / L (1)
一方、ガイド面41の上流縁部と下流縁部とを結ぶ線分の動翼先端面31(回転軸R)に対する傾斜角をθとすると、以下の式(2)のように表せる。
tanθ={2cotβ(M12sin2β−1)}/{M12(κ+cos2β)+2}・・・(2)
On the other hand, if the inclination angle with respect to the moving blade tip surface 31 (rotation axis R) connecting the upstream edge portion and the downstream edge portion of the
tan θ = {2cot β (M1 2 sin 2 β−1)} / {M1 2 (κ + cos2β) +2} (2)
但し、κは作動流体の比熱比であり、最終段動翼を流れる作動流体(湿り蒸気)の場合、例えば、1.1〜1.14となる。本実施形態では、κを1.135としている。M1は、隙間42に流入する超音速の漏れ流れ43のマッハ数である。
However, κ is a specific heat ratio of the working fluid, and is 1.1 to 1.14, for example, in the case of the working fluid (wet steam) flowing through the final stage moving blade. In this embodiment, κ is set to 1.135. M 1 is the Mach number of the
傾斜角βが式(1)を満たすように、式(2)を用いて傾斜角θを決定し、壁面37の高さを決定して、ガイド32を設計し、製造する。そして、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、製造したガイド32を、動翼対向面40に設けられたシールフィン38に対しディフューザー10に近い側に位置するように、カバー27の動翼先端面31に溶接等により取り付ける。
The
(動作)
・主流(動翼の翼部を通る流れ)について
作動流体22の主流は、第1段の静翼翼列15aの静翼18a間に流入し、静翼18aの形状に沿って流れを転向しながら加速して、静翼18a間から流出する。静翼18a間から流出した主流は、第1段の静翼翼列15aの下流側に配置された第1段の動翼翼列53aの動翼21aに流入してタービンロータ12を回転駆動する。動翼21a間から流出した主流は、第1段の動翼翼列53aの下流側に配置された第2段の静翼翼列15bの静翼18b間に流入する。以降、主流は、静翼による転向及び加速成分の付与と動翼の回転駆動を繰り返しながら、最終段動翼21dの下流側に設けられたディフューザー10に流入する。
(Operation)
-Main flow (flow passing through blades of moving blades) The main flow of the working
・漏れ流れについて
図6に示すように、作動流体22の一部は、シールフィン38の先端部とカバー27の間にある微小な隙間を通り、漏れ流れ43として隙間42に流入する。
About Leakage Flow As shown in FIG. 6, a part of the working
最終段動翼21dの上流側における作動流体22の圧力を上昇させると、最終段動翼21dの回転速度が上昇し、翼部26の先端部の回転周速が上昇する。作動流体が動翼に対して回転駆動力を与えるためには、動翼入口の淀み点圧力は周速が大きくなるほど大きくする必要がある。そのため、シールフィン38前後の圧力比が大きくなり、翼部26の先端部の回転周速を翼部26に流入する作動流体22の音速で割った動翼先端周速マッハ数が1.0を超えて大きくなると、シールフィン38前後の圧力比は、シールフィン38を通過した下流で超音速となる、臨界圧力比を超える可能性が大きくなる。
When the pressure of the working
隙間42のシールフィン38の下流側を流れる超音速の漏れ流れ43は、動翼先端面31に設けられたガイド32のガイド面41の上流縁部を通過する際にガイド面41に衝突する。このとき、ガイド面41の上流縁部から動翼対向面40の入射点Pに向かって斜め衝撃波Wが生じる。ガイド面41の上流縁部を通過し、ガイド面41に沿って流れる超音速の漏れ流れ43は、この斜め衝撃波Wと干渉して減速されると共に、斜め衝撃波Wにより流れが径方向外側に転向される。その後、漏れ流れ43は、隙間42からディフューザー10に流入するが、外側に転向されているために、図6に示すように流路面積が拡大流路ではなく絞り流路となり、徐々に減速され、大きな圧力損失を伴わずに亜音速流れにまで減速される。
The
(効果)
(1)図7は、比較例に係る最終段動翼Aの先端部を表す部分拡大図である。図7に示すように、比較例に係る最終段動翼AのカバーBには、ガイドが設けられていない。そのため、シールフィンGの先端部とカバーBの間にある微小な隙間Fを通り、カバーBと外側ダイヤフラムCの間にある隙間を流れる超音速の漏れ流れDは、流速を増加させてディフューザーEに流入し、その後、衝撃波によって全圧損失を伴い亜音速流れになる。このとき、シールフィン通過に伴って下がった漏れ流れDの圧力が、ディフューザーE内の衝撃波Hを通過して亜音速になることで急激に上昇する。ディフューザー壁面の近傍を流れる流速の遅い壁面境界層流れが、この衝撃波を通過する際、ディフューザーEの壁面から剥離し、ディフューザーとしての流路面積拡大効果が小さくなり、圧力回復性能が低下する、さらには圧力損失が増加する可能性がある。
(effect)
(1) FIG. 7 is a partially enlarged view showing the tip of the final stage moving blade A according to the comparative example. As shown in FIG. 7, the guide B is not provided in the cover B of the final stage moving blade A according to the comparative example. Therefore, the supersonic leakage flow D that passes through the minute gap F between the front end portion of the seal fin G and the cover B and flows through the gap between the cover B and the outer diaphragm C increases the flow velocity to increase the diffuser E. After that, it becomes a subsonic flow with a total pressure loss by a shock wave. At this time, the pressure of the leakage flow D, which has decreased with the passage of the seal fin, rapidly increases as it passes through the shock wave H in the diffuser E and becomes subsonic. When the wall boundary layer flow with a slow flow velocity near the diffuser wall surface passes through this shock wave, it peels off from the wall surface of the diffuser E, and the effect of expanding the channel area as a diffuser is reduced, resulting in a decrease in pressure recovery performance. May increase the pressure loss.
これに対し、本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、図6に示すように、子午面断面で見て、シールフィン38からディフューザー10に向かう方向に上り傾斜に形成されたガイド面41を有するガイド32をカバー27の動翼先端面31に設けている。そのため、隙間42のシールフィン38の下流側を流れる超音速の漏れ流れ43をガイド面41に衝沿って転向させ斜め衝撃波Wを生じさせ、超音速の漏れ流れ43を減速させることができる。また、漏れ流れが斜め衝撃波Wを通過することで、超音速の漏れ流れ43の流れを径方向外側に転向させて流れの断面積を絞ることができ、超音速の漏れ流れ43を更に減速させることができる。以上のことから、超音速の漏れ流れ43がディフューザー10に流入し亜音速流れになる際の衝撃波による圧力の急激な上昇を抑制し、ディフューザー10内に生じる衝撃波の強さを低減させることができる。そのため、ディフューザー10内に生じる衝撃波を通過する際、ディフューザー10の外周壁10Aの近傍を流れる流速の遅い壁面境界層流れがディフューザー10の外周壁10Aから剥離することを回避することができ、圧力損失の増加を抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the final
(2)本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、ガイド面41をシールフィン38からディフューザー10に向かう方向に動翼先端面31から上り傾斜に形成している。そのため、隙間42のシールフィン38の下流側を流れる漏れ流れ43の断面積を、ガイド面41の上流縁部から下流縁部に向かって減少させることができる。従って、超音速の漏れ流れ43の流れの断面積を絞ることができ、超音速の漏れ流れ43を更に減速させることができる。このことも、流速の遅い壁面境界層流れがディフューザー10の外周壁10Aから剥離することを回避し、圧力損失の増加を抑制することに寄与する。
(2) In the present embodiment, when the last
(3)図7に示すように、比較例に係る最終段動翼Aでは、ディフューザーEを流れる超音速の漏れ流れDの一部が、最終段動翼Aの翼部Kを通ってディフューザーEに流入した主流Lに干渉し、速度の異なる流体混合による干渉損失が発生し得る。これに対し、本実施形態では、上述のように、超音速の漏れ流れ43の流れを径方向外側に転向させることができるため、最終段動翼21dの翼部26を通ってディフューザー10に流入した主流に干渉することを回避することができる。
(3) As shown in FIG. 7, in the final stage moving blade A according to the comparative example, a part of the supersonic leakage flow D flowing through the diffuser E passes through the blade part K of the final stage moving blade A and the diffuser E. Interference loss due to fluid mixing at different speeds may occur due to interference with the main flow L flowing into the. In contrast, in the present embodiment, as described above, the flow of the
(4)本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、径方向外側から見て、ガイド32を動翼先端面31に回転方向の上流側の端部から下流側の端部に亘って設け、回転方向の両側に隣り合う最終段動翼の各ガイドの端部に両端が対向するようにしている。これにより、上流側から見て、ガイド32を複数の最終段動翼の外方を覆うようにリング状に形成することができ、隙間42を流れる超音速の漏れ流れ43を回転方向の全周に亘って減速させ、圧力損失の増加を確実に抑制することができる。
(4) In the present embodiment, when the last
<第2実施形態>
(構成)
図8は、本実施形態に係る最終段動翼44dの先端部30を表す部分拡大図である。図8において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
Second Embodiment
(Constitution)
FIG. 8 is a partially enlarged view showing the
本実施形態に係る最終段動翼44dは、ガイド45の形状が異なる点で第1実施形態に係る最終段動翼21dと異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る最終段動翼21dと同様である。
The final stage moving blade 44d according to the present embodiment is different from the final
本実施形態では、最終段動翼44dを低圧タービン9に組み付けた場合、図8に示すように、子午面断面で見て、ガイド45は、カバー27の動翼先端面31から回転軸側(最終段動翼44dの翼部26側)に窪んだ凹部として設けられている。ガイド45は、壁面46及びガイド面47を備えている。
In this embodiment, when the last stage moving blade 44d is assembled to the low pressure turbine 9, as shown in FIG. It is provided as a recessed part recessed on the
壁面46は、カバー27の動翼先端面31から回転軸側に延在するように形成されている。壁面46の深さ(動翼先端面31から径方向内側に向かう長さ)は、カバー27の厚み(径方向の長さ)より小さくしてある。ガイド面47は、シールフィン38からディフューザー10に向かう方向に上り傾斜に形成されており、壁面46の径方向内側の端部と動翼先端面31を繋いでいる。
The
ガイド45の設計及び製造方法、並びに最終段動翼44への適用方法について説明する。
The design and manufacturing method of the
本実施形態では、最終段動翼44dを低圧タービン9に組み付けた場合、図8に示すように、子午面断面で見て、ガイド面47の上流縁部を通り回転軸方向に延びる線を基準線Xとし、斜め衝撃波Wの基準線Xに対する傾斜角をβ、動翼対向面40から基準線Xまでの径方向の長さをdとして、式(1),(2)から傾斜角θを決定し、壁面46の深さを決定して、ガイド45を設計し、製造する。そして、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、製造したガイド45を、動翼対向面40に設けられたシールフィン38に対しディフューザー10に近い側に位置するように、カバー27の動翼先端面31を切削等し形成する。
In the present embodiment, when the final stage moving blade 44d is assembled to the low pressure turbine 9, as shown in FIG. 8, a line extending in the rotation axis direction through the upstream edge of the
(効果)
本実施形態では、最終段動翼21dを低圧タービン9に組み付けた場合、図8に示すように、子午面断面で見て、シールフィン38からディフューザー10に向かう方向に上り傾斜に形成されたガイド面47を有するガイド45を動翼先端面31に設けている。そのため、第1実施形態と同様、ディフューザー10の外周壁10Aの近傍を流れる流速の遅い壁面境界層流れがディフューザー10の外周壁10Aから剥離することを回避し、圧力損失の増加を抑制することができる。加えて、本実施形態では、以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, when the final
本実施形態では、ガイド45を動翼先端面31から回転軸側に窪んだ凹部として設けているため、ガイド45とシールフィン38の干渉をより確実に回避することができ、低圧タービン9の信頼性を高めることができる。
In the present embodiment, since the
<第3実施形態>
(構成)
図9は、本実施形態に係る最終段動翼48dを径方向外側から見た図である。図9において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Third Embodiment>
(Constitution)
FIG. 9 is a view of the final
本実施形態に係る最終段動翼48dは、ガイド49の形状及び位置が異なる点で第1実施形態に係る最終段動翼21dと異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る最終段動翼21dと同様である。
The final
図9に示すように、本実施形態では、ガイド49は、径方向外側(静止体側)から見て、カバー27の動翼先端面31の後縁部(ディフューザー10側の縁部)に沿って設けられている。その他の構成は、第1実施形態に係るガイド32と同様である。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the
図9に例示する構成では、カバー27の動翼先端面31の後縁部は蛇行しながら回転方向に延在しており、ガイド49がカバー27の動翼先端面31の後縁部に沿って蛇行して設けられている。なお、本実施形態では、ガイド49を突出部とした場合を例示したが、第2実施形態と同様、動翼先端面31から回転軸側に窪んだ凹部としても良い。
In the configuration illustrated in FIG. 9, the trailing edge of the moving
(効果)
本実施形態でも、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、以下の効果が得られる。
(effect)
Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. In addition, in the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、ガイド49をカバー27の動翼先端面31の後縁部に沿って設けているため、動翼対向面40に設けられたシールフィン38(図6を参照)からディフューザー10側に離れた位置に設けることができる。従って、ガイド32とシールフィン38の干渉をより確実に回避することができ、低圧タービン9の信頼性をより高めることができる。
In the present embodiment, since the
<第4実施形態>
(構成)
図10は、本実施形態に係る最終段動翼50dを径方向外側から見た図である。図10において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Fourth embodiment>
(Constitution)
FIG. 10 is a view of the final
本実施形態に係る最終段動翼50dは、ガイド51の形状及び位置が異なる点で第1実施形態に係る最終段動翼21dと異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る最終段動翼21dと同様である。
The final
本実施形態では、径方向外側から見て、ガイド51を、最終段動翼50dのカバー27の動翼先端面31のうち翼部26の背面側の領域(第1のカバー27A)に流路52を塞ぐようにして設けられている。なお、本実施形態では、第1実施形態と同様、ガイド51を突出部とした場合を例示したが、第2実施形態と同様、動翼先端面31から回転軸側に窪んだ凹部としても良い。
In the present embodiment, when viewed from the outside in the radial direction, the
(効果)
図10に示すように、最終段動翼50dの上流側に設けられた静翼(不図示)から流出した作動流体がベクトルVで示す方向に最終段動翼50dに流入し、最終段動翼50dは回転軸を中心にベクトルUで示す方向に回転している場合、ベクトルVで示す方向に流れる作動流体は、最終段動翼50dと一緒に回転する相対座標系で見ると、ベクトルVとベクトルUの合成により、ベクトルWで示す方向に流れ、最終段動翼50dの翼部26と背面側に隣り合う最終段動翼50d’の翼部26’との間の流路52に流入する。
(effect)
As shown in FIG. 10, the working fluid flowing out from the stationary blade (not shown) provided upstream of the final
本実施形態では、径方向外側から見て、ガイド51をカバー27の動翼先端面31のうち翼部26の背面側の領域に流路52を塞ぐように設けているため、最終段動翼50dを上述のベクトルWで示す方向から見た場合、ガイド51は回転軸を中心に回転する複数の最終段動翼の外方を覆うようにリング状に形成される。そのため、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、以下の効果が得られる。
In the present embodiment, since the
本実施形態では、ガイド51をカバー27の動翼先端面31のうち翼部26の背面側の領域に設ければ良いので、ガイド32をカバー27の動翼先端面31に回転方向の上流側の端部から下流側の端部に亘って設ける必要がなく、その分、ガイドの製造コストの増加を抑制することができる。
In the present embodiment, since the
<第5実施形態>
(構成)
図11は、本実施形態に係る最終段動翼54dの先端部30を表す部分拡大図である。図11において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
(Constitution)
FIG. 11 is a partially enlarged view showing the
本実施形態は、ガイド32とシールフィン38の位置を入れ換えた点で第1実施形態に係る最終段動翼21dと異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る最終段動翼21dと同様である。
This embodiment is different from the final
図11に示すように、本実施形態では、シールフィン38を外側ダイヤフラム17dの動翼対向面40に代えてカバー27の動翼先端面31に設けると共に、ガイド32を動翼先端面31に代えて動翼対向面40に設けている。本実施形態では、ガイド32のガイド面41は、最終段動翼54dを低圧タービン9に組み付けた場合、子午面断面で見て、シールフィン38からディフューザー10に向かう方向に下り傾斜に形成されている。ガイド面41は、上流縁部から下流縁部まで回転軸に向かって凹形状に形成されている。
As shown in FIG. 11, in this embodiment, the
(効果)
本実施形態のように、シールフィン38を動翼対向面40に代えて動翼先端面31に設けると共に、ガイド32を動翼先端面31に代えて動翼対向面40に設けても、隙間42のシールフィン38の下流側を流れる超音速の漏れ流れ43をガイド面41に衝突させて斜め衝撃波Wを生じさせ、漏れ流れ43を減速させることができる。従って、第1実施形態と同様、ディフューザー10の外周壁10Aの近傍を流れる流速の遅い壁面境界層流れがディフューザー10の外周壁10Aから剥離することを回避し、圧力損失の増加を抑制することができる。
(effect)
As in the present embodiment, the
<その他>
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
上述した各実施形態では、ガイド面を上流縁部から下流縁部まで回転軸に向かって凸形状又は凹形状に形成した場合を例示した。しかしながら、本発明の本質的効果は、漏れ流れのディフューザー壁面からの剥離による圧力損失の増加を抑制できる動翼を提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、ガイド面を上流縁部から下流縁部まで直線状に形成しても良い。 In each embodiment mentioned above, the case where the guide surface was formed in the convex shape or the concave shape toward the rotation axis from the upstream edge portion to the downstream edge portion was exemplified. However, an essential effect of the present invention is to provide a moving blade that can suppress an increase in pressure loss due to separation of leakage flow from the diffuser wall surface. As long as this essential effect is obtained, the configuration described above is not necessarily required. It is not limited. For example, the guide surface may be formed linearly from the upstream edge to the downstream edge.
また、上述した各実施形態では、カバー27に外側ダイヤフラム17dが対向する構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。カバー27に対向する部材は静止体14であり、例えば、カバー27にケーシング16が対向する構成としても良い。
Moreover, in each embodiment mentioned above, the structure which the
また、上述した各実施形態では、本発明に係る動翼を低圧タービン9の最終段に適用した場合について説明したが、本発明に係る動翼の適用対象は低圧タービンの最終段に限定されない。例えば、高圧タービン3や中圧タービン6の最終段に適用することもできる。 Moreover, although each embodiment mentioned above demonstrated the case where the moving blade which concerns on this invention was applied to the last stage of the low pressure turbine 9, the application object of the moving blade which concerns on this invention is not limited to the last stage of a low pressure turbine. For example, the present invention can be applied to the final stage of the high-pressure turbine 3 or the intermediate-pressure turbine 6.
9 低圧タービン(タービン)
10 ディフューザー
12 タービンロータ
14 静止体
21d 最終段動翼(動翼)
22 作動流体
26 翼部
27 カバー
31 動翼先端面
32 ガイド
38 シールフィン
41 ガイド
9 Low pressure turbine
10
22 Working
Claims (9)
翼部と、
前記翼部の先端部に設けたカバーと、
前記カバーの前記静止体に対向する面である動翼先端面に設けたガイドとを備え、
前記タービンに組み付けた場合、前記タービンロータの回転軸を含む平面で切断した断面で見て、前記動翼先端面は前記タービンロータの回転軸方向に延びていて、前記ガイドは前記シールフィンに対し前記ディフューザーに近い側に位置すると共に前記シールフィンから前記ディフューザーに向かう方向に上り傾斜に形成されたガイド面を有するように構成されていることを特徴とする動翼。 A turbine rotor and a stationary body covering the turbine rotor, the turbine rotor being arranged at a final stage closest to the diffuser among a plurality of paragraphs of a turbine in which a diffuser is connected to a working fluid outlet side of the stationary body, and the stationary body In the moving blade whose tip faces the seal fin provided in
The wings,
A cover provided at the tip of the wing,
A guide provided on a tip surface of a moving blade, which is a surface facing the stationary body of the cover,
When assembled to the turbine, the rotor blade tip surface extends in the direction of the rotation axis of the turbine rotor when viewed in a cross section cut along a plane including the rotation axis of the turbine rotor, and the guide is in contact with the seal fin. A moving blade having a guide surface that is located on a side close to the diffuser and is formed to be inclined upward in a direction from the seal fin toward the diffuser.
前記ガイドは、前記動翼先端面から前記静止体側に突出した突出部又は前記動翼先端面から前記回転軸側に窪んだ凹部であることを特徴とする動翼。 The moving blade according to claim 1,
The moving blade according to claim 1, wherein the guide is a protruding portion that protrudes from the moving blade tip surface toward the stationary body or a concave portion that is recessed from the moving blade tip surface toward the rotating shaft.
前記翼部の先端部の回転周速を前記翼部の先端部を流れる作動流体の音速で割った動翼先端周速マッハ数が1.0を超えることを特徴とする動翼。 The moving blade according to claim 2,
A moving blade having a moving blade tip peripheral speed Mach number obtained by dividing the rotational peripheral speed of the tip of the blade by the sound speed of the working fluid flowing through the tip of the blade exceeds 1.0.
前記ガイド面は、前記回転軸に向かって凸形状の曲面であることを特徴とする動翼。 The moving blade according to claim 2,
The moving blade according to claim 1, wherein the guide surface is a curved surface convex toward the rotation axis.
前記ガイドは、前記タービンロータの回転方向に延在し、回転方向の両側に隣り合う動翼の各ガイドの端部に両端が対向するように設けられていることを特徴とする動翼。 The moving blade according to claim 2,
The moving blade according to claim 1, wherein the guide extends in the rotation direction of the turbine rotor, and is provided so that both ends thereof are opposed to the end portions of the guides of the moving blade adjacent to both sides in the rotation direction.
前記ガイドは、前記動翼先端面の後縁部に沿って設けられていることを特徴とする動翼。 The moving blade according to claim 2,
The moving blade according to claim 1, wherein the guide is provided along a rear edge portion of the moving blade front end surface.
前記静止体側から見て、前記ガイドは、前記動翼先端面のうち前記翼部の背面側の領域に設けられ、前記翼部と前記背面側に隣り合う動翼の翼部との間の流路を塞ぐようにして設けられていることを特徴とする動翼。 The moving blade according to claim 2,
When viewed from the stationary body side, the guide is provided in a region on the back side of the blade portion of the moving blade tip surface, and a flow between the blade portion and a blade portion of the moving blade adjacent to the back surface side. A moving blade characterized by being provided so as to block the road.
前記シールフィンを、前記静止体に代えて、前記動翼先端面に設けると共に、
前記ガイドを、前記動翼先端面に代えて、前記静止体の前記動翼先端面に対向する面である動翼対向面に設け、
前記タービンに組み付けた場合、前記タービンロータの回転軸を含む平面で切断した断面で見て、前記動翼対向面は前記タービンロータの回転軸方向に延びていて、前記ガイドは前記シールフィンから前記ディフューザーに向かう方向に下り傾斜に形成されたガイド面を有するように構成されていることを特徴とするタービン。 The turbine according to claim 8.
The seal fin is provided on the moving blade tip surface instead of the stationary body,
The guide is provided on a moving blade facing surface, which is a surface facing the moving blade tip surface of the stationary body, instead of the moving blade tip surface,
When assembled to the turbine, the moving blade-facing surface extends in the direction of the rotation axis of the turbine rotor when viewed in a cross-section cut along a plane including the rotation axis of the turbine rotor, and the guide extends from the seal fin to the seal fin. A turbine configured to have a guide surface formed in a downward slope in a direction toward a diffuser.
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