特許 5919123 蒸気タービン、および蒸気タービンの静翼

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5919123

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】蒸気タービン、および蒸気タービンの静翼

(51)【国際特許分類】

   F01D 9/02 20060101AFI20160428BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20160428BHJP

   F01D 25/32 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   F01D9/02 103

   F01D9/02 102

   F01D25/00 P

   F01D25/32 B

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-167902(P2012-167902)

(22)【出願日】2012年7月30日

(65)【公開番号】特開2014-25443(P2014-25443A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年1月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中野 晋

(72)【発明者】

【氏名】水見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】工藤 健

(72)【発明者】

【氏名】榊原 和也

(72)【発明者】

【氏名】石橋 光司

(72)【発明者】

【氏名】松田 政喜

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 ソ連国特許発明第００８４８７０８（ＳＵ，Ａ）

【文献】 ソ連国特許発明第００７７１３５０（ＳＵ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２９８４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０１−１１０８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０２６８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１０６４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ９／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｄ ２５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

翼壁面に、該翼壁面に附着した液滴を翼内部に導くスリットを有する静翼と、該静翼の作動流体流れ方向下流側に設けられた動翼とからなるタービン段落を備える蒸気タービンであって、
前記静翼は金属板を塑性加工して形成された中空翼状の静翼であり、
前記静翼の翼尾部に、翼背側の金属板と翼腹側の金属板を間隙を空けて重ね合わせて形成した前記スリットを有するとともに、
前記スリットの主流流れ方向上流側に翼高さ方向に複数設けられた第２のスリットを有し、
前記第２のスリットは、前記翼背側の金属板と前記翼腹側の金属板との間に設けられた間隙に繋がっており、
前記スリットおよび前記第２のスリットは、翼腹側に設けられており、
前記静翼の翼型前縁端から翼面の任意の位置までの翼面に沿った距離ｌと前記翼型前縁端から静翼後縁端までの翼面に沿った距離Ｌとの比ｌ／Ｌが０．６５〜０．７５の範囲内の位置に前記第２のスリットを設け、前記比ｌ／Ｌが０．７５〜０.９の範囲内の位置に前記スリットを設けたことを特徴とする蒸気タービン。

【請求項2】

翼壁面に、該翼壁面に附着した液滴を翼内部に導くスリットを有する静翼と、該静翼の作動流体流れ方向下流側に設けられた動翼とからなるタービン段落を備える蒸気タービンであって、
前記静翼は金属板を塑性加工して形成された中空翼状の静翼であり、
前記静翼の翼尾部に、翼背側の金属板と翼腹側の金属板を間隙を空けて重ね合わせて形成した前記スリットを有するとともに、
前記スリットの主流流れ方向上流側に翼高さ方向に複数設けられた第２のスリットを有し、
前記第２のスリットは、前記翼背側の金属板と前記翼腹側の金属板との間に設けられた間隙に繋がっており、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に一対で設けられた駒用孔と、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に挟まれて間隙を形成するスペーサ部と、該スペーサ部の両端に設けられ、前記駒用孔に挿入されて前記翼背側の金属板および前記腹側の金属板の相互の位置を固定する凸部とを有する位置決め駒と、
前記翼背側の金属板の翼内面側に設けられ、前記翼腹側の金属板の後縁側端部を間隔を空けて重ね合わせて前記スリットを形成する段差部と、を有することを特徴とする蒸気タービン。

【請求項3】

請求項１記載の蒸気タービンであって、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に一対で設けられた駒用孔と、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に挟まれて間隙を形成するスペーサ部と、該スペーサ部の両端に設けられ、前記駒用孔に挿入されて前記翼背側の金属板および前記腹側の金属板の相互の位置を固定する凸部とを有する位置決め駒と、
前記翼背側の金属板の翼内面側に設けられ、前記翼腹側の金属板の後縁側端部を間隔を空けて重ね合わせて前記スリットを形成する段差部と、を有することを特徴とする蒸気タービン。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸気タービンであって、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板は、静翼の本体部を形成する金属板と別体の金属板でそれぞれ構成されていることを特徴とする蒸気タービン。

【請求項5】

請求項４記載の蒸気タービンであって、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板は、静翼高さ方向外周側の一部領域が前記静翼の本体部と別体の金属板で構成されていることを特徴とする蒸気タービン。

【請求項6】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸気タービンであって、
前記翼背側の金属板は、静翼の本体部を形成する金属板と同一部材で構成され、
前記翼腹側の金属板は、前記静翼の本体部を形成する金属板と別体の金属板で構成されていることを特徴とする蒸気タービン。

【請求項7】

請求項６に記載の蒸気タービンであって、
前記静翼は、前記静翼の本体部を形成する金属板と前記翼腹側の金属板の溶接部を補強する補強リブを翼中空部に有し、
前記補強リブは、該補強リブによって二区画に分断された翼中空部を連通させる通気孔を有することを特徴とする蒸気タービン。

【請求項8】

翼壁面に、該翼壁面に附着した液滴を翼内部に導くスリットを有する蒸気タービンの静翼であって、
金属板を塑性加工して中空翼状に形成され、翼尾部において翼背側の金属板と翼腹側の金属板を間隙を空けて重ね合わせて前記スリットが形成されており、
前記スリットの主流流れ方向上流側に翼高さ方向に複数設けられた第２のスリットを有し、
前記第２のスリットは、前記翼背側の金属板と前記翼腹側の金属板との間に設けられた間隙に繋がっており、
前記スリットおよび前記第２のスリットは、翼腹側に設けられており、
前記静翼の翼型前縁端から翼面の任意の位置までの翼面に沿った距離ｌと前記翼型前縁端から静翼後縁端までの翼面に沿った距離Ｌとの比ｌ／Ｌが０．６５〜０．７５の範囲内の位置に前記第２のスリットを設け、前記比ｌ／Ｌが０．７５〜０．９の範囲内の位置に前記スリットを設けたことを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【請求項9】

翼壁面に、該翼壁面に附着した液滴を翼内部に導くスリットを有する蒸気タービンの静翼であって、
金属板を塑性加工して中空翼状に形成され、翼尾部において翼背側の金属板と翼腹側の金属板を間隙を空けて重ね合わせて前記スリットが形成されており、
前記スリットの主流流れ方向上流側に翼高さ方向に複数設けられた第２のスリットを有し、
前記第２のスリットは、前記翼背側の金属板と前記翼腹側の金属板との間に設けられた間隙に繋がっており、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に一対で設けられた駒用孔と、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に挟まれて間隙を形成するスペーサ部と、該スペーサ部の両端に設けられ、前記駒用孔に挿入されて前記翼背側の金属板および前記腹側の金属板の相互の位置を固定する凸部とを有する位置決め駒と、
前記翼背側の金属板の翼内面側に設けられ、前記翼腹側の金属板の後縁側端部を間隔を空けて重ね合わせて前記スリットを形成する段差部とを有することを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【請求項10】

請求項８記載の蒸気タービンの静翼であって、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に一対で設けられた駒用孔と、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板に挟まれて間隙を形成するスペーサ部と、該スペーサ部の両端に設けられ、前記駒用孔に挿入されて前記翼背側の金属板および前記腹側の金属板の相互の位置を固定する凸部とを有する位置決め駒と、
前記翼背側の金属板の翼内面側に設けられ、前記翼腹側の金属板の後縁側端部を間隔を空けて重ね合わせて前記スリットを形成する段差部とを有することを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【請求項11】

請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼であって、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板は、静翼の本体部を形成する金属板と別体の金属板でそれぞれ構成されていることを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【請求項12】

請求項１１記載の蒸気タービンの静翼であって、
前記翼背側の金属板および前記翼腹側の金属板は、静翼高さ方向外周側の一部領域が前記静翼の本体部と別体の金属板で構成されていることを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【請求項13】

請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼であって、
前記翼背側の金属板は、前記静翼の本体部を形成する金属板と同一部材で構成され、
前記翼腹側の金属板は、前記静翼の本体部を形成する金属板と別体の金属板で構成されていることを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【請求項14】

請求項１３に記載の蒸気タービンの静翼であって、
前記静翼の本体部を形成する金属板と前記翼腹側の金属板の溶接部を補強する補強リブを翼中空部に有し、
前記補強リブは、該補強リブによって二区画に分断された翼中空部を連通させる通気孔を有することを特徴とする蒸気タービンの静翼。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は蒸気タービンに関し、特に湿り蒸気によって生成される水滴の衝突に基因する動翼エロージョンを低減させるために、静翼面に生成される液膜を除去する静翼構造に関する。

【背景技術】

【0002】

低圧タービンの最終段落やその１〜２段前の段落では、一般的に圧力が非常に低いため、作動流体である蒸気は液化した微細な水滴(水滴核)を含む湿り蒸気状態となっている。凝結して翼面に付着した水滴核は、合体して翼面上で液膜を形成する。さらにその液膜は、作動流体主流の蒸気により引きちぎられたり、翼後縁端から再び蒸気流中に飛散する。これらの水滴は、始めに発生する水滴核に比べ遥かに大きな粗大水滴として下流に噴霧される。この粗大水滴はその後、主流蒸気により多少微細化されるものの、ある程度の大きさを保ちながら流下する。そして、粗大水滴はその慣性力のために蒸気のように流路に沿って急激に転向することができず、下流の動翼に高速で衝突し、翼表面を侵食するエロージョンの原因になったり、タービン翼の回転に抗する力を作用させるため損失の原因になったりする。

【0003】

これに対し従来から、エロージョン現象による浸食作用を防止するため、動翼前縁の先端部をステライト等の硬く強度の高い材料でできたシールド材で被覆している。あるいは、特許文献１のように翼の前縁部表面に様々な凹凸加工をして粗面を形成することにより、液滴衝突時の衝撃力を緩和する方法がある。ただし、その加工性の問題からシールド材を必ず設置できるわけではなく、また、一般に翼面を保護するだけではエロージョン対策として完全ではないため、通常は、他のエロージョン対策方法と併用される。

【0004】

一般にエロージョンの影響を低減するには、液滴自体を除去することが最も効果的である。特許文献２及び特許文献３に示すような、液滴を除去するために中空静翼とその翼表面にスリットを設けて中空静翼内を減圧して液膜を吸引する方法が用いられている。これらのスリットは中空構造を有する静翼構造の翼表面に直接加工される場合が多い。また、特許文献４に記載されているように、スリット部を別部材として加工し静翼に取り付ける方法もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭６１-１４２１０２号公報

【特許文献2】特開平１−１１０８１２号公報

【特許文献3】特開平１１−３３６５０３号公報

【特許文献4】特開２００７−２３８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

翼後縁を含む翼の翼尾部は肉厚が少ない尖鋭形状になっている。そのため静翼の中空構造を一枚の板を曲げ翼尾部で結合することで形成する場合や、中実材の内部をくりぬいて中空部を形成する場合のどちらの場合でも、翼表面から翼中空領域に到達できるスリットは、翼後縁端からある程度、離れた位置に加工せざるを得なかった。

【0007】

また、特許文献４に記載されているようにスリット部を別部材として加工し静翼に取り付ける方法に関しても、尖鋭な翼尾形状を得るとともに、スリットから中空部に液滴を導く経路を確保するためにはスリット施工位置は、前記の例と同様にある程度翼後縁端から離す必要があった。

【0008】

一方、液膜を効率良く除去するためには、スリット位置は重要な要因になる。静翼の下流側では蒸気流速は増速するため、翼面上に集積する湿分は増加するため、スリット位置は従来のスリット加工のように翼構造で規定される位置では、充分に下流域ではなくスリット下流においても湿分は再度翼に付着して液膜を形成する可能性があった。

【0009】

さらに、スリットを設ける領域では、蒸気流速は増速するため、液膜が蒸気流によって引きちぎられ翼面から飛散する場合もある。この場合は、スリットを設けて減圧吸引しても翼面を離脱した湿分の除去は不可能になる。

【0010】

そこで本発明の目的は、蒸気タービンにおいて、エロージョンによる動翼の浸食作用を低減し、信頼性を高めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために本発明では、静翼と、該静翼の作動流体流れ方向下流側に設けられた動翼とからなるタービン段落を備える蒸気タービンにおいて、静翼を金属板を塑性加工して中空翼状に形成し、静翼の翼尾部において翼背側の金属板と翼腹側の金属板の間に間隙を空けて重ね合わせることによって、翼壁面に、該翼壁面に附着した液滴を翼内部に導くスリットを形成する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、静翼の翼壁面に生成する液膜を除去するスリットを静翼後縁近傍に設置でき、液膜を十分に除去できるため、エロージョンによる動翼の浸食作用を低減し、信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来の蒸気タービンの段落と、静翼面上を流れる液膜の様子を示す模式図である。

【図2】従来の蒸気タービンの静翼面上に発達した液膜から翼後縁端において液滴が飛散する様子を摸式的に示す翼間流路断面図である。

【図3】本発明の第１の実施例に係る静翼の概略斜視図である。

【図4】図３の二点鎖線で示した位置での断面図である。

【図5】図４の翼尾部を拡大した拡大図である。

【図6】翼面に生成する液膜厚さと液膜流量の関係を示す図である。

【図7】本発明の第２の実施例に係る静翼の概略斜視図である。

【図8】本発明の第３の実施例に係る静翼の翼断面図である。

【図9】図８の翼尾部を拡大した拡大図である。

【図10】位置決め駒の斜視図である。

【図11】本発明の第４の実施例に係る静翼の概略斜視図である。

【図12】図１１に示した静翼のスリット形成部の任意断面の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

まず初めに、タービン翼面上での液膜と液滴発生の様子を図１と図２を用いて簡単に説明する。

【0015】

図１は従来の蒸気タービンの段落と、その静翼の壁面上に発達した液膜の流れの様子を示す模式図である。蒸気タービンのタービン段落は、外周側ダイヤフラム４と内周側ダイヤフラム６とに固定された静翼1と、静翼１の作動流体流れ方向下流側でロータ軸３に固定された動翼２とを有する。動翼２の先端の外周側には、流路壁面を構成するケーシング７が設けられている。上記構成により、作動流体である蒸気主流は、静翼１を通過する際に増速され、動翼２にエネルギーを与えロータ軸３を回転させる。

【0016】

低圧タービン等において、作動流体である蒸気主流が湿り蒸気状態となった場合、蒸気主流中に含まれる液滴が静翼1に付着し、この液滴が翼面上で寄せ集まって液膜が形成される。この液膜は、気体蒸気との界面における圧力とせん断力の合力で決まる力の方向に流れ、静翼の後縁端近傍まで移動する。図１に移動する液膜の流れ１１を示す。翼の後縁端近傍まで移動した液膜は、液滴１３となり蒸気主流と共に動翼２に向かって飛散する。

【0017】

図２は、静翼１の翼面上に発達した液膜から液滴が飛散する様子を摸式的に示す翼間流路断面図である。気流蒸気１０が静翼間を通過する際、静翼１に液滴が付着し、静翼面上で液滴が寄せ集まって液膜１２へと発達する。静翼１の翼面上に発達した液膜１２は、翼後縁端まで移動し、翼後縁端から液滴１３となって飛散する。飛散した液滴１３は下流に設けられた動翼２に衝突し、動翼表面を侵食するエロージョンの原因になったり、動翼の回転に抗する力を作用させ損失の原因になったりする。

【0018】

以上を踏まえて、本発明の実施例について、以下に適宜図を参照して詳細に説明する。
なお図１、２を含め、各図を通して同等の構成要素には同符号を付している。

【実施例1】

【0019】

本発明に係る第１の実施例について説明する。

【0020】

図３乃至５は、本発明を図１の静翼１に適用した場合の構成を表した説明図である。図３は本実施例に係る静翼１の概略斜視図、図４は図３の二点鎖線で示した位置での断面図、図５は図４の翼尾部を拡大した図である。

【0021】

図３に示すように、本実施例の静翼１は、本体部５と、本体部５と別体として形成した翼尾部８を溶接線９で接合して構成されている。本体部５は、図４に示すように、金属板を板曲げ等によって塑性変形させて成形されており、内側に中空部２６を有する中空翼状の構造になっている。一方、翼尾部８は、翼背側壁面を構成する金属板である背側板２０と翼腹側壁面を構成する金属板である腹側板２１からなり、背側板２０に、後述する位置決め駒２２を挟み込んで、腹側板２１を取り付けた構造になっている。

【0022】

位置決め駒２２は、図１０に示すように、スペーサの役割を果たす円盤状のツバ部３１と、ツバ部３１の両端に設けられた円筒状の凸部３４からなる。後述するように両側の凸部３４をそれぞれ背側板２０と腹側板２１に一対で形成された駒用孔に挿入することにより、背側板２０と腹側板２１の相互の位置を容易に所定位置に固定することができる。また円盤状のツバ部３１が背側板２０と腹側板２１に挟まれることにより、背側板２０と腹側板２１との間にツバ部３１の厚さ分の間隙が形成される。ツバ部３１の厚さを調節することにより、背側板２０と腹側板２１との間に所定の間隙を容易に形成することができる。なお、位置決め駒２２のツバ部と凸部の形状は、位置の固定とスペーサの役割が果たせれば、円盤状や円筒状に限定されるものではない。

【0023】

翼尾部８の説明に戻る。図５に示したように背側板２０の一方の端部は、本体部５の翼背側の金属板に溶接されて固定され、他端は尖鋭形状の翼後縁端を形成している。また、背側板２０の翼内面側の面は、翼後縁端からある程度離れたところから本体部５側に向かって一部切削され、段差部２７が設けられている。

【0024】

一方、腹側板２１は、背側板２０の段差部２７に間隙を空けて重ね合わせられる。腹側板１の一端は本体部５の翼腹側の金属板に溶接されて固定され、もう一端は段差部２７との間に間隙を有する。背側板２０の段差部２７と腹側板２１の端部との間に隙間を設けることにより、スリット２４を形成することができる。このスリット２４の翼前縁側の壁は腹側板２１の端部で形成され、翼後縁側の壁は背側板２０で形成されており、翼高さ方向にわたって開口している。例えば図３に示した例ではスリット２４は翼高さ方向全長にわたって設けられているが、必ずしも翼高さ方向全長にわたって設ける必要はなく、翼高さ方向外周側の一部に設けるのであっても良い。

【0025】

背側板２０と腹側板２１とには、前述した位置決め駒２２が設置される一対の駒用孔２９と３０が開けられている。図５に示すように、この駒用孔２９と３０に位置決め駒２２を嵌めんで、背側板２０と腹側板２１で挟むことにより、背側板２０と腹側板２１の間に位置決め駒２２のツバ部３１の厚み分の間隙部２５を形成することができる。腹側板２１を背側板２０の段差部２７に間隙を空けて重ね合わせているため、間隙部２５はスリット２４と繋がっており、スリット２４から流入した液滴を中空部２６に導く流路を形成する。

【0026】

腹側板２１には、図３に示すようにスリット２４の蒸気主流の流れ方向上流側に第２のスリット２３が翼高さ方向に複数設けられている。この第２のスリット２３は、図５に示すように腹側板２１を貫通しており、背側板２０に腹側板２１を取り付けた際、背側板２０と腹側板２１の間の間隙部２５に繋がる。従って第２のスリット２３から流入した液滴も間隙部２５を通って中空部２６に導くことができる。

【0027】

背側板２０、腹側板２１、及び位置決め駒２２が取り付けられた後に、駒用孔２９及び３０を溶接またはロウ付け等で塞ぐことで、背側板２０と腹側板２１を規定位置で固定して翼尾部８を一体構造に形成する。翼尾部８の上下端は図３のように蓋３３で塞ぐか、または外周側ダイヤフラム４と内周側ダイヤフラム６に直接溶接して、第２のスリット２３、スリット２４及び間隙部２５からの液滴の漏れを防止する。

【0028】

なお、駒用孔は、図３に示すようにスリット２４と第２のスリット２３との間に翼高さ方向に一定間隔で数箇所設ければ良い。翼外周側で2箇所、翼中央から内周側では翼長が短くなるので1箇所設け、それぞれに位置決め駒を嵌めこめば、背側板２０と腹側板２１を安定して固定できる。しかしながら、背側板２０と腹側板２１を安定して固定できるのであれば、図3に示した例に限るものではない。背側板２０と腹側板２１に対で設けられた駒用孔２９、３０と、位置決め駒２２により、背側板２０と腹側板２１の相互の位置を、スリット２４、間隙部２５が形成される所定の位置に容易に固定することができる。

【0029】

次に、スリット２４と第２のスリット２３の設置位置について説明する。

【0030】

翼面上に生成する液膜は、蒸気流速が速くなると不安定になり、一部は翼面から飛散する。この液膜の不安定現象は、蒸気密度ρ、液膜厚さh、蒸気流速Ｕ、液膜流速Ｗと液膜の表面張力σで表される相対ウェーバ数Ｗｒ＝0.5×ρｈ(U-W)×(U-W)/σが0.78以上で生じる。この相対ウェーバ数が0.78以上のところにスリットを設けても、液膜の一部は流路中に飛散しており湿分の効果的な除去は行えない。従って、翼尾部８に加工及び形成されるスリット２４、第２のスリットは、いずれも液膜流の相対ウェーバ数が0.78になる部分に設置する。

【0031】

図６は壁面に生成する液膜厚さと相対ウェーバ数が0.78になるときの液膜厚さ（飛散限界液膜厚さ）を示した図である。横軸は図４に示した翼型前縁端３２から翼面の任意の位置まで翼面に沿って測った距離lを、翼型前縁端３２から後縁端２８までの翼面に沿って測った距離Ｌで無次元化した距離である。飛散限界水膜厚さが翼面に生成する水膜厚さよりも薄くなる位置では、液膜は翼面上に付着していられず、スリットを設けても湿分を十分に除去できない。図３に示したスリット位置は、上流側の第２のスリット２３がl/L=0.65〜0.75の範囲内に設置されている。l/L=0.65〜0.75の範囲よりも下流域での蒸気流速の増加は大きく、第2のスリット２３において液膜を100％除去しても、その下流側で再び大量の液膜が生成する。この液膜の相対ウェーバ数は再び飛散限界液膜厚さを越えるため、l/L=0.75〜0.9の範囲の位置にスリット２４を設ける。スリット２４の下流域においても液膜は生成されるが、上記の2本のスリットによって静翼面に生成する液膜の８０％以上を除去することができる。

【0032】

本実施例においては、静翼を中空構造の本体部５と翼尾部８の２体の接合体として形成する。また、翼尾部８は翼背側の金属板と翼腹側の金属板とを結合することによって形成する。翼尾部８は翼背側の金属板と翼腹側の金属板を直接接合せず、翼背側の金属板と翼腹側の金属板の間にスペーサを挟み込み、間隙を形成するように重ね合わせることで、翼後縁端近傍にスリットを設けることができる。

【0033】

翼尾部は、後縁端の尖鋭部と一方の表面に段差を形成する背側板に、高さ方向にスリット加工した腹側板を、位置決め駒を挟むように組み付け、背側板と腹側板の内面側に位置決め駒の厚み分の空間を形成し、さらに腹側板の片側端面と背側板の段差部の間に隙間を設け、2本目のスリットを形成するように、背側板と腹側板を組みつける。背側板の段差部を後縁端に近い位置に設けることで、スリット位置を後縁端の直近に位置させることができる。

【0034】

本実施例の構成によれば、翼壁面に附着した液滴を翼内部に導くスリットの位置を飛散限界液膜厚さになる領域に設定することができるため、静翼に生成する液膜の８０％以上を除去することができ、エロージョンによる動翼の浸食作用を低減し、信頼性を高めることができるという効果がある。

【0035】

なお、翼尾部８は、無次元距離l/L＝0.5より下流側で、第２のスリット２３より上流側の位置から翼尾部８として、本体部５と別体で製造すれば良い。

【実施例2】

【0036】

次に、本発明の第２の実施例について図７を用いて説明する。本実施例は、スリットを静翼高さ方向全域には形成せず、図１に示した動翼２の先端部分に対峙する領域に限定したものである。

【0037】

スリット２４と、第２のスリット２３とによって液膜は除去されるが、液膜と同時に蒸気も吸引される。この随伴蒸気量の増加は蒸気タービンの性能低下に直接影響する。また、静翼から飛散する液滴によるエロージョン量は動翼の周速の増加に伴い増加する。このため、翼高さ方向７０％以上の領域の翼構造を実施例1に示した翼尾部８と本体部５の接合で形成する。

【0038】

本実施例においては、エロージョン量の大きな領域の液膜除去ができ、またスリットでの随伴蒸気量を低減できるという効果の他に、2体構造の領域を翼高さ方向の３０％、即ち液膜が特に発生しやすい翼高さ方向の一部に限定することで、低圧タービン最終段静翼のような長翼において、構造体の製作が容易になるという効果がある。

【0039】

なお、図３及び図５に示した翼尾部８は位置決め駒２２を用いて形成するようにしたが、翼尾部８を精密鋳造によって形成させても良い。

【実施例3】

【0040】

次に、本発明の第３の実施例について図８および図９に示す。図８は第３の実施例に係る静翼の翼断面を、また図９は図８に示した静翼の翼尾部の拡大図である。

【0041】

本実施例は、翼尾部８を本体部５と完全に独立に形成するのでなく、翼尾部８の背側板２０は本体部５の翼面を形成する部材をそのまま延長して適用する。即ち翼背側は、本体部５と翼尾部８は一枚の金属板で形成される。一方、翼腹側は、実施例１と同様に本体部５と翼尾部８を構成する金属板を別体で構成する。腹側板２１は、本体部５と一体に形成された背側板２０の段差部２７に間隙を空けて重ね合わされ、一端を本体部５の翼腹側の金属板に溶接線９で溶接して固定される。一方、腹側板２１の他方の端部は、本体部５と一体に形成された背側板２０の段差部２７との間に間隙を有する。実施例１と同様に、背側板２０と腹側板２１の間に間隙をあけて重ね合わせることにより、スリットの一方の壁を腹側板２１の端部で形成し、他方の壁を背側板の段差で形成して、スリット２４を形成する。隙間を設けることにより背側板の段差部２７と腹側板２１の端部との間にスリット２４を形成することができる。

【0042】

腹側板２１を位置決め駒２２によって背側板２０と接合させる方法は図３に示した方法と同様である。本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、翼尾部８の背側板と本体部５の金属板とを一枚の金属板とすることで、溶接や部材の切り出し等の加工工数を低減することができ、より低コストでエロージョンによる動翼の浸食作用を低減できる。

【実施例4】

【0043】

次に、本発明の第４の実施例について図１１及び図１２に示す。図１１は、本実施例に係る静翼の概略斜視図である。図１２は図１１のスリット形成部の任意断面の断面図である。図１１の翼型の構成は、図８に示した翼型の構成で、翼尾部８の腹側板２１を、本体部と別体部材で形成するのではなく、本体部の翼面を形成する部材をそのまま延長して適用する。

【0044】

本実施例では、翼型は全体を一枚の板材で、予め型押し曲げ加工により形成しておく。型押し曲げ加工後に、翼腹側部を前縁から十分離れた位置で切断し、腹側板２１を取り出す。背側板の翼尾部と腹側のスリット形成部は、翼板材の厚さ方向を切削加工して、翼型の外形状と、翼内面の背側と腹側の隙間流路部を形成するように加工する。前縁の腹側板２１の切り出し部３５には、翼内側に補強用のリブ３６を溶接等で固定しておき、このリブ上で、腹側板２１を溶接により固定する。腹側板２１の翼尾側は、第２のスリット２３の上流側と、スリット２４と第２のスリット２３との間に設けた位置決め駒によって、固定される。また、補強用のリブ３６には、リブ３６によって分断される、中空部２６が連通できる通気孔３７を設ける。通気孔３７を設けることにより、翼中空部の圧力を均一にすることができ、補強用のリブ３６に作用する圧力による負荷を緩和できる。

【0045】

本実施例では、実施例１と実施例３の効果に加えて、翼内側に補強用のリブ３６を設けたため、中空翼の構造強度が増すという効果がある。

【符号の説明】

【0046】

１ 静翼
２ 動翼
５ 本体部
８ 翼尾部
２０ 背側板
２１ 腹側板
２２ 位置決め駒
２３ 第２のスリット
２４ スリット
２５ 間隙部
２６ 中空部
２７ 段差部
２８ 後縁端
２９ 駒用孔
３０ 駒用孔
３１ ツバ部
３２ 翼型前縁端
３４ 凸部
３６ リブ
３７ 通気孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】