CN114542193A - 蒸汽涡轮机动叶片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蒸汽涡轮机动叶片，在抑制对动叶片的空气动力性能的影响的同时使在动叶片叶片面上移动的水滴从叶片面脱离而提高涡轮机效率。蒸汽涡轮机动叶片在叶片长度方向上的中间位置具有用于与相邻叶片连结的连接凸台，在叶片长度方向上的中间位置处具备在叶片弦长方向上呈堤坝状地延伸的前缘侧突部，上述前缘侧突部的始端位于背侧面，上述前缘侧突部的末端位于腹侧面，上述前缘侧突部从上述始端到上述末端经由叶片前缘而连续，在从上游侧观察时，叶片长度方向上的配置与上述连接凸台重叠。

Description

蒸汽涡轮机动叶片

技术领域

本发明涉及蒸汽涡轮机动叶片。

背景技术

在蒸汽涡轮机中，在从高压级向低压级流动的蒸汽的能量被转换为机械功的过程中蒸汽降温，蒸汽的一部分冷凝而产生微细水滴。因此，在驱动蒸汽涡轮机的蒸汽中，除了气相以外还存在液相即微细水滴，越是低压级，与气相相伴的微细水滴越增加。在低压级中，微细水滴被静叶片的叶片面捕集，这些微细水滴在由于从气相受到的阻力在叶片面上向下游侧移动的过程中相互吸附而粗大化。被静叶片的叶片面捕集到的微细水滴形成水膜、水路或粗大水滴，并到达静叶片后缘附近。在本申请说明书中，如果不作特别说明，则将上述三个水膜形成的状态、即“水膜”、“水路”及“粗大水滴”统称地记载为“粗大水滴”。水滴作为粗大水滴而再次与气相相伴。脱离了该静叶片的水滴的一部分被下游侧的动叶片的叶片面捕集。被动叶片的叶片面捕集的水滴在受到伴随动叶片的旋转而产生的离心力而在动叶片的叶片面上向叶片前端侧移动的过程中获得动能，使涡轮效率降低，或飞散而产生侵蚀。

对此，在专利文献1中公开了如下的结构：在动叶片的背侧面和腹侧面分别设置从前缘附近延伸到后缘附近的肋，并利用肋将在动叶片叶片面上向叶片前端侧移动的水滴引导到叶片后缘侧。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2016-166569号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在如专利文献1那样在动叶片的叶片面设置肋的情况下，肋成为重物而使动叶片的重量及重量分布发生变化。近年来，由于蒸汽涡轮机的转速高速化，特别是叶片长度较长的动叶片的设计变得极其严格，实际情况是几乎没有容许动叶片的重量的增加和重量分布的变化的设计上的余量。另外，从叶片面突出的肋也成为动叶片的空气动力性能降低的主要原因。

本发明的目的在于提供一种蒸汽涡轮机动叶片，能够在抑制对动叶片的空气动力性能的影响的同时使在动叶片叶片面上移动的水滴从叶片面脱离来提高涡轮机效率。

用于解决课题的技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种蒸汽涡轮机动叶片，在叶片长度方向上的中间位置具有用于与相邻叶片连结的连接凸台，上述蒸汽涡轮机动叶片的特征在于，在叶片长度方向上的中间位置处具备在叶片弦长方向上呈堤坝状地延伸的前缘侧突部，上述前缘侧突部的始端位于背侧面，上述前缘侧突部的末端位于腹侧面，上述前缘侧突部从上述始端到上述末端经由叶片前缘而连续，在从上游侧观察时，叶片长度方向上的配置与上述连接凸台重叠。

发明效果

根据本发明，能够在抑制对动叶片的空气动力性能的影响的同时使在动叶片叶片面上移动的水滴从叶片面脱离而提高涡轮机效率。

附图说明

图1是示意地表示使用本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的蒸汽涡轮机设备的一例的图。

图2是使用本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的蒸汽涡轮机的剖视图，并且是在穿过涡轮机转子的旋转中心线的平面切断的剖视图。

图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的单体的外观结构的立体图。

图4是将由本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机动叶片构成的叶片列的一部分抽出表示的立体图。

图5是图2中的最终级的动叶片的叶型部的示意图。

图6是图5中的VI-VI线的动叶片的剖视图。

图7是图6中的VII-VII线的凸状叶片面的剖视图。

图8是第一变形例所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的凸状叶片面的剖视图。

图9是第二变形例所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的凸状叶片面的剖视图。

图10是第三变形例所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的凸状叶片面的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

-蒸汽涡轮机发电设备-

图1是示意地表示使用本发明的一个实施方式所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的蒸汽涡轮机设备的一例的图。该图所示的蒸汽涡轮机发电设备100具备：蒸汽产生源1、高压涡轮机3、中压涡轮机6、低压涡轮机9、冷凝器11及负载设备13。

蒸汽产生源1是锅炉，对从冷凝器11供给的水进行加热，产生高温高压的蒸汽。在蒸汽产生源1中产生的蒸汽经由主蒸汽管2而被引导到高压涡轮机3，对高压涡轮机3进行驱动。对高压涡轮机3进行驱动而降温减压后的蒸汽经由高压涡轮机排气管4而被引导到蒸汽产生源1，被再次加热而成为再热蒸汽。

在蒸汽产生源1中产生的再热蒸汽经由再热蒸汽管5而被引导到中压涡轮机6，对中压涡轮机6进行驱动。对中压涡轮机6进行驱动而降温减压后的蒸汽经由中压涡轮机排气管7而被引导到低压涡轮机9，对低压涡轮机9进行驱动。对低压涡轮机9进行驱动而进一步降温减压后的蒸汽经由扩散器而被引导到冷凝器11。冷凝器11具备冷却水配管(未图示)，使被引导到冷凝器11的蒸汽与在冷却水配管内流动的冷却水进行热交换而对蒸汽进行冷凝。在冷凝器11中冷凝而得到的水由供水泵P再次输送到蒸汽产生源1。

高压涡轮机3、中压涡轮机6及低压涡轮机9的涡轮机转子12同轴地连结。负载设备13代表性地为发电机，与涡轮机转子12连结，通过高压涡轮机3、中压涡轮机6及低压涡轮机9的旋转输出而被驱动。

另外，负载设备13有时也采用泵来代替发电机。另外，例示了具备高压涡轮机3、中压涡轮机6及低压涡轮机9的结构，但例如也可以为省略了中压涡轮机6的结构。例示了由高压涡轮机3、中压涡轮机6及低压涡轮机9驱动同一负载设备13的结构，但也可以是由高压涡轮机3、中压涡轮机6及低压涡轮机9分别驱动不同的负载设备的结构。也可以为将高压涡轮机3、中压涡轮机6及低压涡轮机9分为两个组(即两个涡轮机和一个涡轮机)，并由每个组各驱动一个负载设备的结构。而且，例示了具备锅炉作为蒸汽产生源1的结构，但也可以为采用利用燃气涡轮机的排热的余热回收蒸汽产生器(HRSG)作为蒸汽产生源1的结构。即，联合循环发电设备也能够使用后述的蒸汽涡轮机动叶片。用于地热发电或原子能发电的蒸汽涡轮机也能够应用后述的蒸汽涡轮机动叶片。

-蒸汽涡轮机-

图2是在穿过涡轮机转子12的旋转中心线的平面切断的低压涡轮机9的剖视图、即子午面的剖视图。如该图所示，低压涡轮机9具备上述涡轮机转子12和覆盖该涡轮机转子12的静止体15。在静止体15的出口配置有扩散器。另外，在本申请说明书中，将涡轮机转子12的旋转方向定义为“周向”，将涡轮机转子12的旋转中心线C延伸的方向定义为“轴向”，将涡轮机转子12的半径方向定义为“径向”。

涡轮机转子12构成为包含转子盘13a-13d和动叶片14a-14d。转子盘13a-13d是圆盘状的部件，在轴向上重叠配置。也存在转子盘13a-13d与间隔件交替地重叠配置的情况。动叶片14d在转子盘13d的外周面在周向上等间隔地设置有多个。相同地，动叶片14a-14c分别在转子盘13a-13c的外周面在周向上等间隔地设置有多个。动叶片14a-14d从转子盘13a-13d的外周面向径向外侧延伸，面向筒状的工作流体流路F。在工作流体流路F中流动的蒸汽S的能量由动叶片14a-14d转换为机械功，涡轮机转子12以旋转中心线C为中心而一体地旋转。

静止体15构成为包含壳体16和隔板17a-17d。壳体16是形成低压涡轮机9的外周壁的筒状的部件。在该壳体16的内周部安装有隔板17a-17d。隔板17a-17d是构成静叶片的叶片列的扇形体，分别包含隔板外圈18、隔板内圈19及多个静叶片20而一体地形成。隔板17a-17d分别在周向上配置多个并呈环状，构成多级(图2中为4级)的静叶片20的叶片列。

隔板外圈18是在其内周面划定工作流体流路F的外周的部件，被支撑于壳体16的内周面。隔板外圈18在周向上配置多个而形成环。在本实施方式中，隔板外圈18的内周面随着靠近下游侧(图2中的右方)而向径向外侧倾斜。隔板内圈19是在其外周面划定工作流体流路F的内周的部件，相对于隔板外圈18配置于径向内侧。隔板内圈19在周向上配置多个而形成环。静叶片20在各级中在周向上排列配置多个，并沿着径向延伸而连结隔板内圈19和隔板外圈18。

另外，由静叶片20和在其下游侧相邻的动叶片构成一个级。在本实施方式中，隔板17a的静叶片20和动叶片14a构成第一级(初级)。相同地，隔板17b的静叶片20和动叶片14b构成第二级，隔板17c的静叶片20和动叶片14c构成第三级，隔板17d的静叶片20和动叶片14d构成第四级(最终级)。

-蒸汽涡轮机动叶片-

图3是表示动叶片单体的外观结构的立体图，图4是将由多个动叶片构成的叶片列的一部分抽出表示的立体图。这些图所示的动叶片被称为所谓的长叶片，相同结构的动叶片能够在低压涡轮机9的最终级或最终的多级中使用。在近年来的长叶片中，动叶片前端周速马赫数超过1.0的情况较多。图3及图4所示的动叶片作为最终级的动叶片14d来说明，但在其他级中使用的长叶片也是相同的结构。

图3及图4所示的动叶片14d分别具备：平台25、叶型部(轮廓部)26、整体围带27及连接凸台28。

平台25支撑叶型部26的根部(径向内侧的部分)29，虽未图示，但具备向与叶型部26相反的一侧(即径向的内侧)突出的嵌入部(未图示)。通过将该嵌入部与形成于转子盘13d(图2)的外周面的槽(未图示)嵌合，而动叶片14d被固定于转子盘13d。

叶型部26是将蒸汽的能量转换为机械功的部分，从平台25的外周面向径向外侧延伸。在本实施方式中，在从径向外侧观察时，叶型部26向顺时针方向扭转，但也存在构成为向相反方向扭转的结构的情况。

整体围带27是在周向上相邻的动叶片14d彼此的连结部之一，设置于叶型部26的前端部(径向外侧的端部)30。整体围带27的朝向径向内侧的面划定工作流体流路F的外周。当动叶片14d旋转时，受到离心力，叶型部26向使扭转恢复的方向扭转，因此，在周向上相邻的动叶片14d的整体围带27彼此因叶型部26的扭转恢复而接触，由此，相邻叶片彼此连结(图4)。

连接凸台28是在周向上相邻的动叶片14d彼此的连结部之一，设置在叶型部26的根部29与前端部30之间，在本实施方式中设置于叶型部26的叶片长度方向(径向)上的中间部。连接凸台28在动叶片14d的背侧面S1及腹侧面S2分别从叶片面突出地设置。与整体围带27相同地，当动叶片14d旋转时，在周向上相邻的动叶片14d的背腹的连接凸台28彼此因叶型部26的扭转恢复而接触，由此相邻叶片彼此连结(图4)。在图3及图4中，例示了连接凸台28设置于叶型部26的叶片长度方向上的中央部的情况，但也可以根据叶型部26的扭转刚性等变更连接凸台28在叶片长度方向上的位置。

-叶型-

图5是图2中的最终级的动叶片的叶型部的示意图，图6是图5中的VI-VI线的动叶片的剖视图(叶型)，图7是图6中的VII-VII线的凸状叶片面的剖视图。在这些图中代表示出了动叶片14d，但在最终级以外也使用长叶片的情况下，不限于最终级的动叶片14d，最终的多级的动叶片(长叶片)也能够应用相同的结构。

动叶片14a-14d是通过机械加工从冲压成型或铸造成型而成的坯料(未图示)切出而被高精度地制作的。因此，在坯料的叶型部的整个面确保了几mm的切削余量。在本实施方式中，如图7所示，最终级的动叶片14d或最终的多级的动叶片(长叶片)在以与涡轮机转子12的旋转中心线C正交的正交面切断的截面观察时，呈叶片面局部地鼓出(突出)的叶型。以下，将该鼓出的局部叶片面称为前缘侧突部S3。动叶片14d形成为加入了前缘侧突部S3的叶型，换言之，形成为根据与叶片长度方向上的位置之间的关系而局部地改变叶片面的曲率(或者使叶片面弯曲)而形成了前缘侧突部S3的叶型。

动叶片14d的叶型部以包含前缘侧突部S3的方式通过切削余量的机械加工而从坯料切出。也就是说，前缘侧突部S3从背侧面S1或腹侧面S2的突出量被限制为机械加工对坯料的切削余量以下，例如2mm左右。换言之，前缘侧突部S3在叶型的轮廓调整的范围内被设计。除了前缘侧突部S3以外的背侧面S1及腹侧面S2(以下，在记载为背侧面S1或腹侧面S2的情况下，是指除了凸状叶片面以外的叶片面)是考虑动叶片的强度与质量分布的平衡并且重视空气动力性能而设计的。与此相对，前缘侧突部S3(后述的后缘侧突部S4也相同)是确保叶片面上的水滴的除水功能并且考虑了动叶片的强度、质量分布、空气动力性能的平衡而设计的。

如图5所示，前缘侧突部S3在动叶片的弦长方向上呈堤坝状延伸。如图6所示，前缘侧突部S3的始端E1位于动叶片的背侧面S1，末端E2位于动叶片的腹侧面S2。在本例中，前缘侧突部S3的始端E1位于比动叶片的背侧面S1的连接凸台28靠前缘侧的位置。前缘侧突部S3的末端E2在动叶片的腹侧面S2与连接凸台28的前部接触或接近。前缘侧突部S3从该始端E1到末端E2经由动叶片的叶片前缘E3而连续。

另外，如图5所示，前缘侧突部S3位于动叶片的叶片长度方向(该图中的上下方向)上的中间位置。如该图所示，前缘侧突部S3在叶片长度方向上所占的宽度W(图7)比连接凸台28在该方向上所占的宽度小，在从蒸汽S的流动方向的上游侧观察时，叶片长度方向上的配置至少一部分(优选为全部)与连接凸台28重叠。前缘侧突部S3还如图5所示那样从始端E1到末端E2以使距叶片根部(换言之为转子盘13d(图2))的距离单调增加的方式延伸，在本实施方式中相对于旋转中心线C均匀地倾斜。因此，在动叶片的背侧，前缘侧突部S3随着靠近前缘而向径向外侧倾斜(图5中的虚线)，在动叶片的腹侧，前缘侧突部S3随着靠近后缘而向径向外侧倾斜(图5中的实线)。

另外，蒸汽S的流动方向是大致沿着旋转中心线C的方向，但若以与动叶片的相对关系进行说明，则严格来说是沿着叶片面从叶片前缘朝向叶片后缘的方向，另外，随着靠近叶片后缘而向叶片前端侧倾斜。

另外，如图7所示，前缘侧突部S3为薄型，前缘侧突部S3在叶片面(背侧面S1或腹侧面S2)的法线方向上所占的厚度D小于前缘侧突部S3的宽度W。厚度D只要较小即可，在将厚度D与前缘侧突部S3的宽度W之间的纵横比定义为W/D的情况下，能够在例如W/D＞2、实际上为2＜W/D＜100的范围内设定前缘侧突部S3的截面形状。作为一例，可以设为宽度W为4mm左右，厚度D为2mm左右。

在本实施方式中，从加工的容易性出发，前缘侧突部S3的截面形成为梯形。前缘侧突部S3的梯形截面的上边部(在该图中为与腹侧面S2平行的面)的两端部(该图中的上下端部)形成了尖锐的边缘。前缘侧突部S3的梯形截面的斜边部(在该图中为将前缘侧突部S3的上边部与腹侧面S2相连的面)形成了曲率半径为R的圆角，前缘侧突部S3的斜边部与叶片面(在该图中为腹侧面S2)平滑地连接。

另外，在本实施方式中，在动叶片的腹侧的比连接凸台28靠后缘侧处还设置有后缘侧突部S4。后缘侧突部S4形成为与前缘侧突部S3相同的截面形状及截面面积，在腹侧面S2的后缘侧区域位于前缘侧突部S3的延长线上，并以与前缘侧突部S3之间隔着连接凸台28的方式延伸。当从蒸汽S的流动方向的上游侧观察时，后缘侧突部S4的至少一部分(优选为全部)与连接凸台28重叠，并且至少一部分(优选为全部)被连接凸台28遮挡。后缘侧突部S4的始端(叶片前缘侧的端部)与连接凸台28接触或接近，后缘侧突部S4的末端(叶片后缘侧的端部)从动叶片的后缘离开一定距离。

这样，在本实施方式中，从径向观察时在动叶片的叶片面形成有凸状叶片面的范围仅为前缘侧突部S3和后缘侧突部S4的形成区域。如图6所示，在从径向观察时，在背侧面S1及腹侧面S2的连接凸台28的设置区域、腹侧面S2的后缘附近、背侧面S1的比连接凸台28靠后缘侧的区域不存在凸状叶片面。在从径向观察时，前缘侧突部S3和后缘侧突部S4避开动叶片周围的上述三个区域地设置于背侧面S2及腹侧面S2。

-蒸汽涡轮机动叶片的制造-

如上所述，最终级的动叶片14d或最终的多级的动叶片通过机械加工(例如端铣加工)从通过冲压加工或铸造而成形的坯料切出来成形。在同一机械加工工序中，一并形成背侧面S1、腹侧面S2、前缘侧突部S3及后缘侧突部S4。接着，对通过机械加工而切出的动叶片的至少叶型部实施喷丸硬化，实现动叶片的表面的加工硬化，通过赋予压缩残留应力，使疲劳强度、耐磨损性、耐应力腐蚀开裂性提高。

-水滴的行为-

举出低压涡轮机9的最终级为例进行说明，在最终级的静叶片20的叶片面生长并从静叶片20脱离的粗大水滴的一部分附着于动叶片14d的背侧面S1的前缘附近。另外，在这样的粗大水滴之外，未附着于静叶片而与气相相伴地通过了相邻的静叶片间的微细水滴的一部分与动叶片14d的背侧面S1及腹侧面S2惯性碰撞并附着。作为长叶片的动叶片14d如图3所示那样形成为扭转的形状，因此在叶片长度方向上的靠根部的部分被背侧面S1捕集到的水滴在受到离心力而朝向叶片前端移动时经由前缘而迂回到腹侧面S2。在图3中，用虚线箭头例示了被背侧面S1捕集到的水滴的行为，用实线箭头例示了迂回到腹侧面S2后的水滴的行为。

这样，包括迂回到腹侧的水滴在内，被腹侧面S2捕集到的水滴由于蒸汽S的气相的喷射和表面张力而贴附于腹侧面S2，但伴随着涡轮机转子12的旋转产生的惯性力向使水滴从腹侧面S2脱离的方向作用。因此，被腹侧面S2捕集到的水滴在受到离心力而向叶片前端方向移动的期间，受到要停在叶片面的力和要从叶片面剥离的力而处于不稳定的状态。

在比连接凸台28靠根部侧处在叶片面上移动的水滴在由于离心力而向叶片前端侧移动的过程中，在背侧及腹侧加速到达前缘侧突部S3或后缘侧突部S4。这些水滴势头猛烈地冲上前缘侧突部S3或后缘侧突部S4，由于除水效果而不到达叶片前端地从叶片面脱离(图7)。特别是在叶片的腹侧，如上所述，由于水滴以不稳定的状态附着于叶片面，因此，通过冲上前缘侧突部S3或后缘侧突部S4的势头而容易从叶片面剥离。在腹侧，蒸汽S的气相向将水滴向腹侧面S2按压的方向作用，但从叶片面脱离的水滴粗大，因此不易受到基于气相的按压效果的影响。此外，由于动叶片向从脱离的水滴离开的方向旋转，所以脱离的水滴不会再次附着于腹侧面S2。从叶片面脱离的水滴被气相向下游冲走而运送到冷凝器11(图1)。

另一方面，在腹侧到达前缘侧突部S3或后缘侧突部S4但如图7所示未从前缘侧突部S3脱离的一部分水滴被这些凸状叶片面引导而朝向叶片后缘移动。这样朝向叶片后缘移动的水滴也不会到达叶片前端而在叶片后缘附近从腹侧面S2脱离。

另外，在背侧到达前缘侧突部S3但未从前缘侧突部S3脱离的一部分水滴沿着前缘侧突部S3朝向叶片前缘E3移动而迂回到腹侧，并被引导至叶片后缘附近而从腹侧面S2脱离。

-效果-

(1)如上所述，在比连接凸台28靠叶片根部侧的区域中，成为被背侧面S1捕集到的粗大水滴向上游侧逆流并经由叶片前缘E3迂回到腹侧面S2那样的姿态。该前缘附近的流动中，因离心力而朝向叶片前端的速度分量是主导性的。在叶片前缘E3附近被腹侧面S2捕集到的水滴也是相同的。这种在动叶片叶片面上朝向叶片前端的水滴的移动消耗动叶片的旋转能量。特别是为了将水滴从动叶片的根部侧运送到前端而消耗的能量大，是动叶片作功损失的主要原因。此外，水滴在叶片面移动的过程中一边粗大化一边加速，到达动叶片前端的水滴超过动叶片前端速度，以超音速恢复为蒸汽的流动而与隔板外圈18、密封件等碰撞，成为侵蚀的主要原因。

根据本实施方式，能够使在前缘附近在叶片根部侧的区域被捕集到的水滴不到达叶片前端而通过前缘侧突部S3在叶片长度方向的中间部从叶片面脱离。由此，能够削减为了将水滴从比连接凸台28靠叶片根部侧移送到叶片前端而无谓消耗的动叶片的机械功，由此能够提高蒸汽涡轮机的能量效率。

此时，前缘侧突部S3设置成在从蒸汽S的流动方向的上游侧观察时与连接凸台28重叠。由于为了与相邻叶片连结而设置的连接凸台28原本就不起到将蒸汽S的流体能量转换为机械功的作用，因此能够合理地抑制由于与连接凸台28重叠地设置前缘侧突部S3而对叶片性能带来的影响。另外，前缘侧突部S3的延伸范围不是动叶片的整周而是一部分，因此也抑制了因在叶片面设置鼓起而引起的动叶片的重量增加。此外，动叶片的截面的根部侧设定得相对较厚，但考虑到离心力，以连接凸台28的附近为边界，叶片前端侧变薄。通过在连接凸台28附近的高强度且厚的部分设置前缘侧突部S3，也能够抑制重量分布的变化。通过这样抑制动叶片的重量和重量分布的变化，也避免了难以调整动叶片的固有振动频率。

如上所述，根据本实施方式，能够在抑制对动叶片的空气动力性能的影响的同时使在动叶片叶片面上移动的水滴从叶片面脱离而提高涡轮机效率。

(2)如上所述，从叶片根部侧移送到动叶片前端的水滴以粗大化的状态从叶片前端脱离，并以高速与周围的构造物碰撞而可能产生侵蚀。已知侵蚀以水滴相对于对象物的碰撞速度的3次方发展。

根据本实施方式，能够使在比连接凸起28靠根部侧被捕集到的水滴在到达叶片前端之前，在与叶片前端相比周速较慢的凸状叶片面脱离。虽然也取决于凸状叶片面在叶片长度方向上的设置位置，但从动叶片前端脱离的水滴量由于凸状叶片面的存在而有可能减半，也能够期待侵蚀的进展的大幅抑制。

(3)如上所述，在动叶片的前缘附近被背侧面S1捕集到的水滴具有不向叶片后缘侧移动而经由叶片前缘E3迂回到腹侧面S2的倾向。在本实施方式中，通过设置经由叶片前缘E3从背侧面S1延伸到腹侧面S2的前缘侧突部S3，能够使在叶片前缘E3附近被背侧面S1捕集到的水滴在适当的位置合理地从叶片面脱离。

(4)在此，假设在动叶片的背侧使前缘侧突部S3随着靠近叶片后缘而向叶片前端侧倾斜的情况下，成为阻挡要经由叶片前缘从背侧向腹侧迂回的水滴的流动那样的姿态。在该情况下，在叶片前缘E3附近的背侧面S1到达前缘侧突部S3之后仍残留于叶片面的一部分水滴有可能不会被顺利地引导到下游侧。

与此相对，前缘侧突部S3从背侧的始端E1到腹侧的末端E2以使距叶片根部的距离单调增加的方式延伸，并且在背侧随着靠近叶片前缘E3而向叶片前端侧倾斜。通过这样的凸状叶片面的倾斜与离心力和气相的剪切力的协同动作，能够将在叶片前缘E3附近的背侧面S1到达前缘侧突部S3后仍残留于叶片面的一部分水滴以经由叶片前缘E3的路线朝向后缘没有困难地顺利地引导。

(5)作为蒸汽S的液相的微细液滴的一部分由于惯性碰撞而被动叶片的腹侧面S2捕集，该微细液滴的一部分在腹侧面S2移动而粗大化，假设经过比连接凸台28靠后缘侧而到达叶片前端，则从能量损失、侵蚀的观点出发不为优选。与此相对，在本实施方式中，在腹侧面S2的叶片后缘侧的区域，具体而言，在隔着连接凸台28而与前缘侧突部S3相反的一侧的区域也设置有后缘侧突部S4。由此，能够使水滴在连接凸台28的后缘侧也不会到达叶片前端而在适当的位置合理地从叶片面脱离。

(6)另外，后缘侧突部S4的末端从叶片后缘分离，即使是腹侧面S2，在后缘附近也不存在凸状叶片面。叶片后缘附近的水滴无需被凸状叶片面引导，通过气相的剪切等作用就自然地到达后缘而从叶片面排除。另外，在背侧面S1的比连接凸台28靠后缘侧的区域也不存在凸状叶片面。如上所述，在背侧面S1，在前缘附近可能捕集到粗大水滴，但由于这些粗大水滴经由叶片前缘E3而迂回到腹侧面S2，所以在背侧面S1的比连接凸台28靠叶片后缘侧的区域形成凸状叶片面的必要性低。这样，通过准确地掌握水滴的动线，将凸状叶片面的设置区域仅限制在适当的位置，能够合理地抑制伴随凸状叶片面的形成而产生的动叶片的重量增加和重量分布的变化。

(7)前缘侧突部S3及后缘侧突部S4在坯料的切削余量的范围内通过轮廓调整而形成。因此，不需要新准备冲压加工或铸造的模具，具有凸状叶片面的动叶片能够沿用现有的模具来制造，在制造成本方面优点也大。

(8)前缘侧突部S3及后缘侧突部S4在叶片长度方向上所占的宽度W均比连接凸台28在该方向上所占的宽度小。在这一点上，在从蒸汽S的流动方向观察时与连接凸台28重叠的方面是有利的，如上所述，能够合理地抑制对动叶片的空气动力性能带来的影响。此外，前缘侧突部S3及后缘侧突部S4在叶片面的法线方向上所占的厚度D设定得比宽度W更小，这些凸状叶片面的截面小且薄。如上所述，是能够在坯料的切削余量的范围内形成的程度。因此，在前缘侧突部S3及后缘侧突部S4，几乎没有从背侧面S1或腹侧面S2的法线方向看不到的部分(在图7中为曲率半径R的圆角的边缘部分)。由此，能够对包括前缘侧突部S3及后缘侧突部S4在内的叶型的实质上整个面实施喷丸硬化。

(9)通常已知有以控制蒸汽的气相的流动为目的而在动叶片的叶片面设置翅片的想法。但是，从引导气相的流动的观点出发，通过变更叶片面的轮廓的程度的高度(例如坯料的切削余量以下的高度)的翅片不能发挥作用，翅片必须从叶片面突出相应的高度。近年来的动叶片的设计在强度方面达到了极限，实际情况是，由于动叶片的重量增加和重量分布的变化的大小，难以将突出得较高的翅片安装于叶片面。

与此相对，本实施方式的凸状叶片面具有对水滴赋予用于从叶片面脱离的速度矢量的变化的程度的起伏就足够，在设计条件方面也能够允许应用，即使以近年来的长叶片为对象也能够确保一定的实现性。

-变形例-

图8是第一变形例所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的凸状叶片面的剖视图，图9是第二变形例所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的凸状叶片面的剖视图，图10是第三变形例所涉及的蒸汽涡轮机动叶片的凸状叶片面的剖视图。图8-图10都是与上述实施方式的图7对应的图。如这些图所示，前缘侧突部S3、后缘侧突部S4的截面形状都能够适当地进行设计变更。如图8所示，凸状叶片面的截面形状例如可以形成为斜边部分仅由直线形成而不具有圆角(即，斜面部分仅由平面形成)的梯形。如图9所示，也可以将凸状叶片面的截面形状形成为三角形。在该情况下，截面形状也可以形成为等腰三角形，但如该图所示，也可以形成为使顶角向叶片前端侧偏移的形状。如图10所示，也可以将凸状叶片面的截面形状形成为没有边缘的凸透镜状或圆弧形状。

另外，也可以考虑通过对凸状叶片面实施防水涂层来使水滴易于从凸状叶片面脱离。

另外，在图5中例示了使前缘侧突部S3及后缘侧突部S4相对于旋转中心线C倾斜而将水滴积极地引导到叶片后缘的结构，但凸状叶片面的本质功能在于使到达它们的水滴从叶片面脱离的除水功能。因此，朝向叶片后缘积极地引导水滴的功能不是必须的，与图5相同地在子午面上观察的情况下，例如也可以使前缘侧突部S3及后缘侧突部S4与旋转中心线C平行地延伸。

另外，在图5中例示了前缘侧突部S3及后缘侧突部S4各自仅设有一列的结构，但只要在动叶片的强度设计方面允许，则也可以将前缘侧突部S3及后缘侧突部S4的至少一方在叶片长度方向设置多列。在将前缘侧突部S3及后缘侧突部S4设置多列的情况下，只要根据列数减少凸状叶片面的厚度D即可。在该情况下，优选为，在从蒸汽S的流动方向观察时，任何列的凸状叶片面都与连接凸台28重叠。

附图标记说明

14a-14d…蒸汽涡轮机动叶片，28…连接凸台，C…蒸汽涡轮机的旋转中心线，D…前缘侧突部在叶片面的法线方向上所占的厚度，E1…前缘侧突部的始端，E2…前缘侧突部的末端，E3…叶片前缘，S1…背侧面，S2…腹侧面，S3…前缘侧突部，S4…后缘侧突部，W…前缘侧突部在叶片长度方向上所占的宽度。

Claims (5)

1.一种蒸汽涡轮机动叶片，在叶片长度方向上的中间位置具有用于与相邻叶片连结的连接凸台，所述蒸汽涡轮机动叶片的特征在于，

在叶片长度方向上的中间位置处具备在叶片弦长方向上呈堤坝状地延伸的前缘侧突部，

所述前缘侧突部的始端位于背侧面，所述前缘侧突部的末端位于腹侧面，

所述前缘侧突部从所述始端到所述末端经由叶片前缘而连续，在从上游侧观察时，叶片长度方向上的配置与所述连接凸台重叠。

2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮机动叶片，其特征在于，

所述前缘侧突部从所述始端到所述末端以距叶片根部的距离单调增加的方式延伸。

3.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮机动叶片，其特征在于，

所述蒸汽涡轮机动叶片具备后缘侧突部，所述后缘侧突部在所述腹侧面的后缘侧区域位于所述前缘侧突部的延长线上，并以在所述后缘侧突部与所述前缘侧突部之间隔着所述连接凸台的方式延伸。

4.根据权利要求3所述的蒸汽涡轮机动叶片，其特征在于，

所述后缘侧突部的末端与叶片后缘分离。

5.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮机动叶片，其特征在于，

所述前缘侧突部在叶片长度方向上所占的宽度小于所述连接凸台在该方向上所占的宽度，

所述前缘侧突部在叶片面的法线方向上所占的厚度小于所述前缘侧突部的宽度。

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