JP6436187B2 - タービン - Google Patents
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Description
回転軸を回転中心とした断面形状で構成される前記シュラウドは、
前記タービンに流入する流体が接触する接触面部と、
前記接触面部のうち、前記タービンの軸方向において上流側を向く接触面部に深さdで形成され、かつ、前記タービンの軸方向において上流側を向く接触面部の一部となる前記断面形状を有する窪み部と、
を有し、
前記フィンのうち前記接触面部に最も近いフィンは、前記軸方向において前記窪み部よりも下流側に設置され、
前記窪み部は、前記接触面部の上流側かつ翼側の端部よりも下流側に窪む。
0.0<d/s<1.0 (1)
上記(1)式のように、第1比d/sが0.0より大きく、かつ、1.0未満であると、以下のような効果を奏する。
0.0<d/s<1.0 (1)
さらに、より望ましくは、段差型シュラウドである場合には、下記(2)式のように、第1比d/sは、0.0より大きくて0.5未満となるのが望ましい。
0.0<d/s<0.5 (2)
又は、より望ましくは、段差型シュラウドである場合には、下記(3)式のように、第1比d/sは、0.0より大きくて1.0未満であり、かつ、フィンFINから接触面部TAの端部EG(図2参照)までの距離w(以下「第2距離」という。)と、第1距離sとの比(以下「第2比」という。)w/sが、0.8より大きくて3.0未満となるのが望ましい。
0.0<d/s<1.0 かつ 0.8<w/s<3.0 (3)
一方で、凹凸型シュラウドである場合には、第1比d/sは、下記(4)式のように、0.8以下となるのが望ましい。
0.0<d/s≦0.8 (4)
さらに、より望ましくは、凹凸型シュラウドである場合には、下記(5)式のように、第1比d/sは、0.0より大きくて0.3未満となるのが望ましい。
0.0<d/s<0.3 (5)
又は、より望ましくは、凹凸型シュラウドである場合には、下記(6)式のように、第1比d/sは、0.0より大きくて0.4未満であり、かつ、第2比w/sが1.0以上2.0未満となるのが望ましい。
0.0<d/s<0.4 かつ 1.0≦w/s<2.0 (6)
なお、上記(6)式では、「w」(図2参照)は、第2距離を示す。また、「w/s」は、第2比を示す。以下、同様に記載する。
0.0<d/s<0.7 かつ 0.8≦w/s≦1.5 (7)
以上のような条件になる窪み部であると、より渦度の高い渦WH2を作ることができる。すなわち、窪み部DEによって、強い縮流効果を発生させることができる。
図5は、本発明の一実施形態における段差型シュラウドの(A)第1比d/sと流体の漏れ量(%)、(B)第2比w/sと流体の漏れ量(%)の解析結果例を示す図である。
図7は、第1比較例を示す拡大図である。第1比較例は、図3に示す構成と比較すると、窪み部DEがない構成である。また、第1比較例は、図5における第2点D2(すなわち、第1比d/sが「0.0」である。)に相当する。
第2比較例は、図5に示す第1点D1のように、第1比d/sが所定値以上の窪み部がある場合である。すなわち、図5に示す例では、第1比d/sが「1.0」以上の構成に相当する。図5に示すように、第1比d/sが「1.0」以上となると、漏洩する流体の漏洩量が多くなる。
図10は、第3比較例を示す拡大図である。
以上の通り、本発明の窪み部DEがある構成では、漏洩流れFLが、第1比d/sの値によって、異なった流れとなる。図3に示すように、第1比d/sが「0.0」より大きく、「1.0」未満であると、漏洩流れFLの慣性は、比較的小さいので、漏洩流れFLは、第2シュラウドSHD2の接触面部TAに沿って、左上向きに向かった後、速やかに時計回りに転向する。このような流れでは、漏洩流れFLと、第2シュラウドSHD2の上面とが成す角度は、直角よりも鈍角となる。そのため、図3に示すような構成では、漏洩流れFLの内側に励起される渦は、図8に示すような渦WH12と異なり、「円」に近い形状の渦となりやすい。
図11は、本発明の一実施形態におけるタービンの変形例を示す断面図である。図示するように、タービン10は、窪み部DEとなる形状が複数ある段差部分11を有するシュラウドを有するのが望ましい。
TA 接触面部
DE 窪み部
DR1 第1方向
DR2 第2方向
EG 端部
OUR 外周
Claims (4)
- 回転部又は静止部にフィンを有し、かつ、前記フィンと対向する回転部又は静止部にシュラウドを有するタービンであって、
回転軸を回転中心とした断面形状で構成される前記シュラウドは、
前記タービンに流入する流体が接触する接触面部と、
前記接触面部のうち、前記タービンの軸方向において上流側を向く接触面部に深さdで形成され、かつ、前記タービンの軸方向において上流側を向く接触面部の一部となる前記断面形状を有する窪み部と、を有し、
前記フィンのうち前記接触面部に最も近いフィンは、前記軸方向において前記窪み部よりも下流側に設置され、
前記窪み部は、前記接触面部の上流側かつ翼側の端部よりも下流側に窪む、
タービン。 - 前記深さdは、前記タービンの軸中心から前記シュラウドの外周に向かって増え、その後、前記シュラウドの外周に向かって減る請求項1に記載のタービン。
- 前記流体が流れる方向に向かって、前記シュラウドの外周に、前記窪み部となる形状が複数ある段差部分が形成される請求項1又は2に記載のタービン。
- 前記シュラウドを複数有する請求項1から3のいずれかに記載のタービン。
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