JP6539525B2

JP6539525B2 - Turbine bucket

Info

Publication number: JP6539525B2
Application number: JP2015137950A
Authority: JP
Inventors: 真嗣岡村; 賢一加瀬; 彰義小浜
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: JP2017020403A

Description

本発明の実施の形態は、タービン動翼に関する。 An embodiment of the present invention relates to a turbine bucket.

蒸気タービンの流路内を流れる蒸気は、湿り度が高いほど多くのドレンを含み、エンタルピーが低下する。そのため、蒸気タービンにおいては、流路内の蒸気の湿り度が高いほど内部効率が低下する。特に、蒸気タービンの流路内の蒸気は、低圧側（下流側）の段落において湿り度が特に高くなるため、当該段落における内部効率が低下し易い。これに対し、蒸気に含まれるドレンを除去した場合には、蒸気の湿り度が低下して蒸気のエンタルピーが増大するため、内部効率の向上を図ることができる。 The steam flowing in the flow path of the steam turbine contains more drains as the degree of humidity is higher, and the enthalpy decreases. Therefore, in the steam turbine, the higher the degree of wetness of the steam in the flow path, the lower the internal efficiency. In particular, since the steam in the flow path of the steam turbine has a particularly high degree of wetness in the low pressure side (downstream side), the internal efficiency in the phase tends to be reduced. On the other hand, when the drain contained in the steam is removed, the wetness of the steam is reduced and the enthalpy of the steam is increased, so that the internal efficiency can be improved.

また、蒸気に含まれるドレンは、一般的に、数十ミクロン以上の粗大水滴と、それよりも小さい微小水滴と、を含む。このようなドレンは、蒸気タービンの流路内において、水滴の形で蒸気の主流とともに下流に向かって流れる。この際、粗大水滴となったドレンが高速で回転しているタービン動翼（以下、動翼と呼ぶ。）に衝突すると、動翼が浸食され、その結果、その寿命が縮まるとともに、翼断面形状の変化による性能低下が生じる。 In addition, the drain contained in the steam generally contains coarse water droplets of several tens of microns or more and micro water droplets smaller than that. Such drains flow downstream in the flow path of the steam turbine with the main stream of steam in the form of water droplets. At this time, if the drain, which has become a coarse water droplet, collides with a turbine moving blade (hereinafter called moving blade) rotating at high speed, the moving blade is eroded and as a result, its life is shortened and the blade cross-sectional shape Changes in performance cause performance degradation.

上述の観点から、蒸気タービンでは、その流路内にドレンを除去するための構造が設けられる場合がある。 From the above viewpoint, in the steam turbine, a structure for removing drain may be provided in the flow path.

蒸気タービンの流路において、ドレンが蒸気の主流とともに上流側の段落から下流側の段落に向けて流れる際には、ドレンは、まず、下流側の段落のノズル表面に接触して液膜を形成する。この液膜は、ノズル後端（下流端）から排出されるが、その際にノズルの腹面側と背面側を流れる蒸気の主流によってせん断を受けることで微細化し、再度、水滴となる。ここで水滴となったドレンのうちの微小水滴は、蒸気の主流とともに動翼に向けて流れるが、粗大水滴は慣性が大きいため、蒸気の主流とは一体的に流れることができない場合がある。その結果、流路内の旋回流の影響により、下流に進むに従って蒸気タービンの半径方向（以下、タービン半径方向と呼ぶ。）外側へ流れる場合がある。 In the flow path of the steam turbine, when the drain flows from the upstream stage to the downstream stage together with the mainstream of the steam, the drain first contacts the nozzle surface of the downstream stage to form a liquid film Do. This liquid film is discharged from the rear end (downstream end) of the nozzle, and at that time, it is refined by being sheared by the main flow of the vapor flowing on the ventral surface side and the back surface side of the nozzle, and it becomes water droplets again. Here, although the micro water droplets of the drain that has become water droplets flow toward the moving blades together with the main flow of steam, the large water droplets may not flow integrally with the main flow of steam because the large water droplets have large inertia. As a result, due to the influence of the swirling flow in the flow path, the gas may flow outward in the radial direction of the steam turbine (hereinafter, referred to as the turbine radial direction) as it proceeds downstream.

図８（Ａ）は、蒸気タービンにおける粗大水滴の流れを蒸気タービン軸方向（以下、タービン軸方向と呼ぶ。）から見た図を示している。図８（Ｂ）は、粗大水滴の流れをタービン軸方向に沿って延びる面から見た図を示している。図８（Ａ）において、矢印８１は、蒸気タービンの回転方向を示し、流路内では、矢印８１の方向に旋回流が生じる。また、図８（Ａ），（Ｂ）において、矢印８２は、蒸気及びこれと一体に流れる微小水滴の流れを示し、矢印８３は、粗大水滴の動きを示し、符号１０１はノズルを示している。図８（Ａ），（Ｂ）の矢印８３に示すように、粗大水滴は、ノズル１０１から下流に向けてタービン半径方向外側に流れ、微小水滴を含む蒸気の主流から外れる場合がある。 FIG. 8A shows a view of the flow of coarse water droplets in the steam turbine as viewed from the axial direction of the steam turbine (hereinafter referred to as the turbine axial direction). FIG. 8 (B) shows a view of the flow of coarse water droplets as viewed from the plane extending along the axial direction of the turbine. In FIG. 8A, an arrow 81 indicates the rotation direction of the steam turbine, and a swirling flow occurs in the direction of the arrow 81 in the flow path. 8 (A) and 8 (B), arrow 82 indicates the flow of steam and micro water droplets flowing integrally therewith, arrow 83 indicates the movement of coarse and large water droplets, and numeral 101 indicates a nozzle. . As indicated by arrows 83 in FIGS. 8A and 8B, the coarse water droplets may flow downstream from the nozzle 101 radially outward in the turbine and may be separated from the main flow of the steam including the micro water droplets.

図９（Ａ）は、ノズルから動翼に流れる蒸気の主流の流れを説明する速度三角形を示している。図９（Ｂ）は、ノズルから動翼に向かう粗大水滴の流れを説明する速度三角形を示している。なお、図９において、符号１０２は動翼を示している。 FIG. 9A shows a velocity triangle that describes the mainstream flow of steam flowing from the nozzle to the blades. FIG. 9 (B) shows a velocity triangle that describes the flow of coarse and large water droplets from the nozzle toward the moving blades. In FIG. 9, reference numeral 102 denotes a moving blade.

図９（Ａ）に示すように、主流の蒸気の流れは、ノズル１０１の出口（後端）における絶対速度Ｃと動翼の周速度Ｕとで定まる動翼１０２への相対流入速度Ｗの方向が、動翼１０２の入り口形状に合う方向となるように、設計されている。 As shown in FIG. 9A, the flow of the mainstream steam is determined by the absolute velocity C at the outlet (rear end) of the nozzle 101 and the circumferential velocity U of the moving blade, and the direction of the relative inflow velocity W to the moving blade 102 However, it is designed to be in a direction that matches the inlet shape of the moving blade 102.

これに対して、図９（Ｂ）に示すように、ノズル１０１の出口における粗大水滴の絶対速度Ｃ’は、その質量が大きいことから、蒸気の絶対速度Ｃより小さくなる。そのため、動翼の周速度Ｕを考慮すると、動翼１０２への流入速度Ｗ’の方向は、下流の段落の動翼１０２の背面の前部に衝突する方向となる（特に、図９（Ｂ）の拡大部分参照）。 On the other hand, as shown in FIG. 9 (B), the absolute velocity C 'of the coarse water droplet at the outlet of the nozzle 101 is smaller than the absolute velocity C of the steam because the mass is large. Therefore, in consideration of the circumferential velocity U of the moving blade, the direction of the inflow velocity W ′ to the moving blade 102 is in the direction to collide with the front portion of the back surface of the moving blade 102 in the downstream stage (in particular, FIG. See enlarged part of)).

したがって、粗大水滴は、動翼１０２の背面の前部に衝突し易い。なお、このように衝突した粗大水滴の一部は、タービン軸方向に流れるが、その大部分は、動翼１０２の背面に付着して、動翼１０２の回転により、動翼１０２の背面上を半径方向外側に流れる。 Therefore, coarse droplets tend to collide with the front of the back of the moving blade 102. Although a part of the coarse water droplets that collided in this way flow in the axial direction of the turbine, most of them adhere to the back surface of the moving blade 102 and the rotation of the moving blade 102 causes the back surface of the moving blade 102 to move Flow radially outward.

このように、粗大水滴は動翼の背面の前部に衝突する傾向にあるため、この点を考慮して、動翼の背面の前部においてドレンの除去を行う構造が従来から用いられる場合がある。一般的な構造として、動翼の背面の前部付近に、ドレンを排出するためのドレン溝が複数設けられる構造が知られている。このようなドレン溝では、粗大水滴のほとんどがドレン溝を伝って半径方向外側へ流れる。その一方、動翼の背面に衝突した水滴の一部は、弾かれたり、動翼の背面を流れる間に剥離したりして、蒸気の主流に戻り、下流の段落へ運ばれる。 As described above, since the coarse water droplets tend to collide with the front of the rear face of the moving blade, there is a case where a structure for removing the drain at the front of the rear face of the moving blade is conventionally used taking this point into consideration. is there. As a general structure, there is known a structure in which a plurality of drain grooves for draining are provided in the vicinity of the front of the rear face of the moving blade. In such a drain groove, most of the coarse water droplets flow radially outward along the drain groove. On the other hand, a part of the water droplets that collided with the back of the blade are repelled or separated while flowing on the back of the blade, and return to the mainstream of the steam and are carried to the downstream stage.

図１０は、一般的なドレン溝を有する動翼の背面側を周方向に沿って見た図を示し、図１１（Ａ）〜（Ｄ）は、図１０のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に対応する図を示している。また、図１１（Ｅ）は、図１１（Ａ）の拡大図である。以下では、図示の一般的なドレン溝について説明する。なお、図１０及び図１１においても、符号１０２が動翼を示している。 FIG. 10 shows a view of the back side of a moving blade having a general drain groove along the circumferential direction, and FIGS. 11 (A) to 11 (D) show lines A-A and B-B in FIG. The figure corresponding to a line, a C-C line, and a D-D line is shown. Further, FIG. 11 (E) is an enlarged view of FIG. 11 (A). Below, the general drain groove of illustration is demonstrated. In addition, the code | symbol 102 has shown the moving blade also in FIG.10 and FIG.11.

図１０及び図１１に示す動翼１０２における複数のドレン溝１０２ａ〜１０２ｄは、動翼１０２の高さ方向（以下、翼高さ方向と呼ぶ。）の先端から基端側に向けて延びるように形成されている。なお、一般的なドレン溝の加工本数は、通常２つ以上であるが、この例では、４つのドレン溝１０２ａ〜１０２ｄが設けられている。以下では、４つのドレン溝１０２ａ〜１０２ｄを、動翼の前側から後側（上流側から下流側）に並ぶ順で、第１ドレン溝１０２ａ、第２ドレン溝１０２ｂ、第３ドレン溝１０２ｃ、第４ドレン溝１０２ｄと呼ぶ。 The plurality of drain grooves 102a to 102d in the moving blade 102 shown in FIGS. 10 and 11 extend from the tip of the moving blade 102 in the height direction (hereinafter referred to as the blade height direction) to the proximal end side. It is formed. In addition, although the number of processing of a general drain groove is two or more normally, in this example, four drain grooves 102a-102d are provided. In the following, the first drain groove 102a, the second drain groove 102b, the third drain groove 102c, and the fourth drain groove 102a to 102d are arranged in the order from the front side to the rear side (upstream side to downstream side) of the moving blade. 4 referred to as drain groove 102d.

図１１（Ｅ）に示すように、この例において、第１ドレン溝１０２ａは、翼高さ方向に沿って見た場合に、動翼１０２の背面から蒸気タービン周方向（以下、タービン周方向と呼ぶ。）における反回転側に延びるに従い後側に向けて延びる直線状の前側内面１１１と、前側内面１１１の後側に位置して動翼１０２の背面からタービン周方向における反回転側に延びるに従い前側に向けて延びる直線状の後側内面１１２と、前側内面１１１及び後側内面１１２を接続する円弧状の底面１１３と、で形成されている。底面１１３は、前側内面１１１の内部側端点と後側内面１１２の内部側端点とを接続する半円形状となっている。なお、他のドレン溝１０２ｂ〜１０２ｄも、第１ドレン溝１０２ａと同様の形状であり、前側内面と、後側内面と、円弧状（半円形状）の底面と、で形成されている。 As shown in FIG. 11E, in this example, when viewed along the blade height direction, the first drain groove 102a from the back surface of the moving blade 102 in the circumferential direction of the steam turbine (hereinafter referred to as the turbine circumferential direction A straight front inner surface 111 extending backward as it extends to the opposite side of the rotation, and a back side of the front inner surface 111 from the back of the moving blade 102 to the opposite side in the circumferential direction of the turbine It is formed of a straight rear side inner surface 112 extending toward the front side, and an arc-like bottom surface 113 connecting the front side inner surface 111 and the rear side inner surface 112. The bottom surface 113 has a semicircular shape that connects the inner end point of the front inner surface 111 and the inner end point of the rear inner surface 112. The other drain grooves 102b to 102d also have the same shape as the first drain groove 102a, and are formed by the inner front surface, the rear inner surface, and the bottom surface of a circular arc (semicircular shape).

この例における各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの形状は、上述の前側内面と後側内面とによって規定される開き角度と、この開き角度の二等分線がタービン周方向となす角度と、溝深さとによって決定されている。 The shapes of the drain grooves 102a to 102d in this example are an opening angle defined by the front inner surface and the rear inner surface described above, an angle between a bisector of the opening angle and the circumferential direction of the turbine, and a groove depth. It is determined by

詳しくは、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの開き角度は、前側内面と後側内面とがなす角度である。この開き角度は、任意の値（例えば、３０度等）に設定される。また、開き角度の二等分線は、当該開き角度を二等分する線である。具体的にこの例における各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄでは、翼高さ方向に沿って見た場合に、各々の開き角度の二等分線がタービン周方向に平行となっている。これにより、各ドレン溝１０２ａ〜１０２の向きが規定されている。すなわち、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの二等分線とタービン周方向とがなす角度が０°となっており、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄは、タービン周方向に沿うように開放している。このように各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの二等分線とタービン周方向とがなす角度が０°となる関係は、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの先端から基端にわたる全断面で成立している。 Specifically, the opening angles of the drain grooves 102a to 102d are angles formed by the front inner surface and the rear inner surface. The opening angle is set to an arbitrary value (for example, 30 degrees or the like). The bisector of the opening angle is a line that bisects the opening angle. Specifically, in each of the drain grooves 102a to 102d in this example, a bisector of each opening angle is parallel to the turbine circumferential direction when viewed along the blade height direction. Thereby, the direction of each drain groove 102a-102 is prescribed | regulated. That is, the angle formed between the bisector of each drain groove 102a to 102d and the turbine circumferential direction is 0 °, and each drain groove 102a to 102d is opened along the turbine circumferential direction. The relationship in which the angle formed by the bisectors of the drain grooves 102a to 102d and the circumferential direction of the turbine is 0 ° in this way is established in the entire cross section from the tip to the base end of each drain groove 102a to 102d.

具体的に、図１１（Ｅ）に示す第１ドレン溝１０２ａについて説明すると、図中のα１１は、第１ドレン溝１０２ａの開き角度を示し、図中のＬ１１は、開き角度Ｌ１１の二等分線を示している。二等分線Ｌ１１は、タービン周方向と平行であり、タービン周方向となす角度は、０°である。 Specifically, the first drain groove 102a shown in FIG. 11E will be described. In the figure, α11 indicates the opening angle of the first drain groove 102a, and L11 in the figure is a bisecting of the opening angle L11. The line is shown. The bisector L11 is parallel to the circumferential direction of the turbine, and the angle formed with the circumferential direction of the turbine is 0 °.

また、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの溝深さは、図１１（Ｂ）において、ｈ１ａ〜ｈ１ｄで示されている。これら溝深さｈ１ａ〜ｈ１ｄは、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄにおいて、底面におけるタービン周方向で最も深くなる位置（以下、最下点と呼ぶ。）と、前側内面の外部側端点及び後側内面の外部側端点を流線形状に接続する仮想曲線と、を結んだ長さで規定されている。なお、前記仮想曲線は、溝加工前の動翼１０２の背面によって形成される曲線に相当する。また、これら溝深さｈ１ａ〜ｈ１ｄの各々は、対応する各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの先端から基端にわたる全断面で一定となっている。 The groove depths of the drain grooves 102a to 102d are indicated by h1a to h1d in FIG. The groove depths h1a to h1d are the positions (hereinafter referred to as the lowest points) in the bottom surface of the drain grooves 102a to 102d which are deepest in the circumferential direction of the turbine, and the outer side end point and the rear side inner surface of the front inner surface. It is specified by the length which connected the imaginary curve which connects the outside side end point in streamline shape. The virtual curve corresponds to a curve formed by the back surface of the moving blade 102 before the groove processing. Further, each of the groove depths h1a to h1d is constant in the entire cross section from the tip end to the base end of the corresponding drain grooves 102a to 102d.

また、この例におけるドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの配置は、ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄのうちの隣り合うドレン溝の半円形状の底面の中心間の間隔である溝間隔によって決定されている。隣り合うドレン溝の溝間隔は、図１１（Ａ）において、ｄ１ａ〜ｄ１ｃで示されている。これら溝深さｄ１ａ〜ｄ１ｃは、先端から基端にわたり一定となっている。さらに、図１０において、符号Ｈは、ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの翼高さ方向における設置範囲を示している。この設置範囲Ｈは、この例では、動翼１０２の先端から全体高さに対する５０〜６０％までの範囲に規定されている。設置範囲Ｈは、上流のノズルから動翼１０２に流れて衝突する水滴の水滴量の多い領域をドレン溝１０２ａ〜１０２ｄでカバーするために、設定されている。 Further, the arrangement of the drain grooves 102a to 102d in this example is determined by a groove interval which is the distance between the centers of the bottom surfaces of adjacent semicircular drain grooves of the drain grooves 102a to 102d. The groove intervals of adjacent drain grooves are indicated by d1a to d1c in FIG. The groove depths d1a to d1c are constant from the distal end to the proximal end. Furthermore, in FIG. 10, the code | symbol H has shown the installation range in the wing-height direction of drain groove 102a-102d. In this example, the installation range H is defined in the range of 50 to 60% from the tip of the moving blade 102 to the entire height. The installation range H is set in order to cover the region where the amount of water droplets of the water droplets flowing from the upstream nozzle to the moving blade 102 and collide with it is covered by the drain grooves 102 a to 102 d.

一方、図１１（Ａ）〜（Ｄ）において、符号Ｄは、動翼１０２の前端から最も後側に位置する第４ドレン溝１０２ｄの後側内面の外部側端点までのタービン軸方向における距離であり、複数のドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの設置範囲を示している。この設置範囲Ｄは、約１５〜２０ｍｍの範囲となっている。設置範囲Ｄは、実稼動後の動翼表面の観察結果である動翼表面に残された流跡に基づいて、上流のノズルから流れて動翼１０２に衝突する水滴の大部分がこの範囲に集中していると判断されるため、設定されている。 On the other hand, in FIGS. 11A to 11D, a symbol D denotes a distance in the axial direction of the turbine from the front end of the moving blade 102 to the outside end point of the rear inner surface of the fourth drain groove 102d located on the rearmost side. 4 shows the installation range of the plurality of drain grooves 102a to 102d. The installation range D is in the range of about 15 to 20 mm. In the installation range D, most of the water droplets flowing from the upstream nozzle and colliding with the moving blade 102 are within this range based on the traces left on the moving blade surface, which are observation results of the moving blade surface after actual operation. It is set because it is determined to be concentrated.

図１２は、ドレン溝の無い図１０及び図１１に示す形状の動翼の実稼動後の表面上での流跡の観察結果を説明するための図である。この観察結果では、動翼の表面が、以下で説明する表面の状況に基づき、図１２に示すＩ〜Ｖの５つの領域に分類されている。 FIG. 12 is a figure for demonstrating the observation result of the trace on the surface after the real operation of the moving blade of the shape shown to FIG.10 and FIG.11 without a drain groove. In this observation result, the surface of the moving blade is classified into five regions I to V shown in FIG. 12 based on the condition of the surface described below.

「領域Ｉ：エロージョンによる動翼形状の変化あり」
領域Ｉは、動翼の前端から背面の前部のうちの特に翼断面形状の変化が大きかった部分までの領域である。領域Ｉでは、粗大水滴が直接衝突することによって発生したと考えられる、エロージョンによる翼断面形状の変化が確認された。この領域Ｉでは、翼断面形状が変化するほどの影響を受けていることから、粗大水滴が、高速で回転する動翼へ直接衝突していると考えられる。
「領域ＩＩ：動翼表面上をタービン半径方向に沿って延びる窪みあり」
領域ＩＩは、背面の前部のうちの領域Ｉよりも後側であり、領域Ｉよりも翼断面形状の変化が小さかった領域である。領域ＩＩでは、動翼表面に付着した水滴の流れによって発生したと考えられるタービン半径方向に延びる窪みが形成されていた。この窪みには軸方向への傾きはほとんどなく、動翼表面に付着した水滴は、動翼の高速回転により、タービン軸方向とほぼ垂直にタービン半径方向外側に移動するものと考えられる。
「領域ＩＩＩ：表面に薄く不純物付着あり」
領域ＩＩＩは、領域ＩＩの後端から背面の前後方向略中央までの領域である。領域ＩＩＩでは、まだら模様の水跡が残されているが、これは動翼表面上に薄く付着しているだけであった。このため、動翼表面上に存在していた水滴量は少ないものと考えられる。
「領域ＩＶ：水跡の痕跡なし」
領域ＩＶは、領域ＩＩＩの後端から背面の後端までの領域である。領域ＩＶでは、水跡は確認されず、動翼表面上に存在した水滴は非常に少ないと考えられる。
「Ｖ：表面に薄く不純物付着あり」
領域Ｖは、動翼の腹面全体である。領域Ｖでは、領域ＩＩＩと同様に、存在した水滴量は少ないと考えられる。 "Region I: Change in blade shape due to erosion"
Region I is a region from the front end of the rotor blade to the front portion of the rear surface, in particular, the portion where the change in the blade cross-sectional shape is large. In the region I, a change in blade cross-sectional shape due to erosion, which is considered to be caused by direct collision of coarse water droplets, was confirmed. In this region I, it is considered that the coarse water droplet directly collides with the moving blade rotating at high speed, since it is affected to the extent that the blade cross-sectional shape changes.
"Region II: Indented extending in radial direction of turbine on blade surface"
The region II is a region behind the region I of the front portion of the back surface, and is a region where the change in blade cross-sectional shape is smaller than the region I. In the region II, a radially extending recess was formed which was considered to be generated by the flow of water droplets attached to the blade surface. There is almost no inclination in the axial direction in this depression, and it is considered that water droplets attached to the blade surface move outward in the radial direction of the turbine substantially perpendicular to the axial direction of the turbine due to high speed rotation of the blade.
"Region III: thin surface with impurities attached"
Region III is a region from the rear end of region II to the approximate center of the back surface in the front-rear direction. In region III, mottled water marks were left, but this was only thinly attached on the blade surface. For this reason, it is considered that the amount of water droplets present on the blade surface is small.
"Region IV: no trace of water marks"
Region IV is a region from the rear end of region III to the rear end of the back surface. In the region IV, no water trace is confirmed, and it is considered that very few water droplets are present on the blade surface.
"V: lightly attached to the surface"
Region V is the entire ventral surface of the blade. In the region V, as in the region III, the amount of water droplets present is considered to be small.

この観察結果において、形状変化が大きく現れた図１２における領域Ｉ，ＩＩは、動翼の前端から１５〜２０ｍｍの範囲であった。これに基づき、上述の一般的なドレン溝１０２ａ〜１０２ｄを有する動翼１０２では、ドレン溝の設置範囲Ｄが、約１５〜２０ｍｍの範囲に設定されている。 In the observation results, the regions I and II in FIG. 12 where the shape change appeared largely were in the range of 15 to 20 mm from the front end of the moving blade. Based on this, in the moving blade 102 having the general drain grooves 102 a to 102 d described above, the installation range D of the drain grooves is set to a range of about 15 to 20 mm.

特開２０１２−１３７０９４号公報JP, 2012-137094, A

しかしながら、上述した一般的なドレン溝には、以下の問題点１〜４がある。 However, the general drain groove described above has the following problems 1 to 4.

（問題点１）
上述のように、水滴量が多く存在する範囲は、図１２に示した領域Ｉ及びＩＩである。このことを考慮すると、第１ドレン溝１０２ａは、可能な限り動翼１０２の前端の近くに設置することが望ましい。しかしながら、第１ドレン溝１０２ａでは、例えば図１１（Ｄ）に示す距離ｄ２ｄのように、特に動翼ルート部側で、動翼１０２の前端から第１ドレン溝１０２ａの底面までのタービン軸方向の距離が比較的大きくなっている。 (Problem 1)
As described above, the range in which the amount of water droplets is large is the regions I and II shown in FIG. In consideration of this, it is desirable to install the first drain groove 102 a as close to the front end of the moving blade 102 as possible. However, in the first drain groove 102a, for example, as shown by a distance d2d shown in FIG. 11D, particularly on the moving blade root side, the axial direction from the front end of the moving blade 102 to the bottom surface of the first drain groove 102a The distance is relatively large.

この理由は、一般的な動翼流体設計の結果、動翼の捻り角度は、動翼先端で大きく、動翼ルート部で小さいためである。すなわち、この場合、動翼１０２の前端近傍となる第１ドレン溝１０２ａの設置位置でのタービン周方向における肉厚Ｔ１ａ〜Ｔ１ｄ（加工前）は、図１１（Ａ）〜（Ｄ）から明らかなように、各断面で異なり、ロータ中心からの距離が近い（動翼ルート部側の）断面ほど、小さくなる傾向となる。ここで、第１ドレン溝１０２ａを加工した際には肉厚Ｔ１ａ〜Ｔ１ｄは減少するが、溝加工後の肉厚Ｔ２ａ〜Ｔ２ｄはある程度の厚さを確保する必要がある。そのため、動翼ルート部に近い断面では、動翼先端側の断面と比較して、上述の距離ｄ２ｄのように、動翼の前端から下流側に比較的離れた位置に第１ドレン溝１０２ａを設置する必要が生じる。このような理由から、第１ドレン溝１０２ａでは、特に、動翼ルート部側で、動翼１０２の前端から第１ドレン溝１０２ａの底面までのタービン軸方向の距離を比較的大きくせざるを得ない。 The reason for this is that as a result of general blade fluid design, the twist angle of the blade is large at the blade tip and small at the blade root. That is, in this case, the thicknesses T1a to T1d (before processing) in the circumferential direction of the turbine at the installation position of the first drain groove 102a near the front end of the moving blade 102 are apparent from FIGS. As described above, the cross sections are different in each cross section, and the closer to the cross section (on the moving blade root portion side), the smaller the distance from the rotor center. Here, when the first drain groove 102a is processed, the thickness T1a to T1d decreases, but the thickness T2a to T2d after the groove processing needs to secure a certain thickness. Therefore, in the cross section near the blade root, as compared with the cross section on the tip side of the moving blade, the first drain groove 102a is located at a relatively distant position downstream from the front end of the moving blade like the above-mentioned distance d2d. It will need to be installed. For this reason, in the first drain groove 102a, particularly on the blade root portion side, the distance in the turbine axial direction from the front end of the moving blade 102 to the bottom surface of the first drain groove 102a has to be relatively large. Absent.

しかしながら、動翼１０２の前端から第１ドレン溝１０２ａまでの距離が大きくなることは、第１ドレン溝１０２ａを可能な限り動翼１０２の前端の近くに設置することが望ましいという上述の理想から外れる。したがって、上述の一般的なドレン溝には、効果的にドレンを捕獲できておらず、効果的にドレンを排出できていないという問題がある。 However, an increase in the distance from the front end of the moving blade 102 to the first drain groove 102a deviates from the above-described ideal that it is desirable to install the first drain groove 102a as close to the front end of the moving blade 102 as possible. . Therefore, the above-mentioned general drain groove has a problem that drains can not be effectively captured and drains can not be drained effectively.

（問題点２）
図１３（Ａ）〜（Ｄ）には、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示す各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄを重ねて翼高さ方向に沿って見た図が示されている。なお、図１３における各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄには、符号Ａ〜Ｄを括弧書きで付している。この付記された符号は、図１１（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかに対応することを意味する。図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄでは、各断面におけるドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの底面を線で結んだ場合に、この線が折れ曲がっていることが分かる。 (Problem 2)
FIGS. 13A to 13D show the drain grooves 102a to 102d shown in FIGS. 11A to 11D, respectively, superimposed on one another and viewed along the wing height direction. Reference symbols A to D are attached to the drain grooves 102a to 102d in FIG. 13 in parentheses. This appended code means that it corresponds to any one of FIGS. 11 (A) to (D). As shown in FIGS. 13A to 13D, in the drain grooves 102a to 102d, when the bottom surfaces of the drain grooves 102a to 102d in each cross section are connected by a line, it is understood that the line is bent.

また、図１４は、第１ドレン溝１０２ａの底面の翼高さ方向の先端から基端にかけてのタービン周方向での位置変化を表すグラフを示している。図１４において、縦軸は、動翼１０２の全長を１．０とした際の高さ位置を示し、横軸は、第１ドレン溝１０２ａの底面のタービン軸方向の位置（ｍｍ）を示している。また、符号Ｃａは図１１（Ａ）に対応する底面の位置、符号Ｃｂは図１１（Ｂ）に対応する底面の位置、符号Ｃｃは図１１（Ｃ）に対応する底面の位置、符号Ｃｄは図１１（Ｄ）に対応する底面の位置を示している。図１４に示すように、第１ドレン溝１０２ａの底面は、基端から先端側に向けて延びる際に、ＣｃとＣｂの間で急激に傾きが変換する傾き変化点を有することが分かる。図示省略するが、他のドレン溝１０２ｂ〜１０２ｄも同様に急激に傾きが変換する傾き変化点を有する。 FIG. 14 is a graph showing a positional change in the circumferential direction of the turbine from the tip end to the base end in the blade height direction of the bottom surface of the first drain groove 102a. In FIG. 14, the vertical axis indicates the height position when the total length of the moving blade 102 is 1.0, and the horizontal axis indicates the position (mm) of the bottom surface of the first drain groove 102 a in the turbine axial direction. There is. Further, the symbol Ca is the position of the bottom corresponding to FIG. 11A, the symbol Cb is the position of the bottom corresponding to FIG. 11B, the symbol Cc is the position of the bottom corresponding to FIG. 11C, and the symbol Cd is The position of the bottom corresponding to FIG. 11 (D) is shown. As shown in FIG. 14, it can be seen that the bottom surface of the first drain groove 102 a has a slope change point at which the slope is rapidly converted between Cc and Cb when extending from the base end to the tip side. Although not shown, the other drain grooves 102b to 102d also have inclination change points at which the inclination is rapidly converted.

ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄにて確保された水滴は、溝内をタービン半径方向外側に移動するが、上述のように、底面に折れ曲がりや傾き変化点が存在する場合には、このような箇所で水滴が溝から離脱し易くなり、蒸気タービンの流路内に再び戻ってしまう可能性がある。これは、ドレンの排出に関して良好な形状とは言い難い。したがって、この点においても、上述した一般的なドレン溝には、効果的にドレンを排出できていないという問題がある。なお、ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄにて確保された水滴は、回転方向と略直交するタービン半径方向外側へ流れるため、この方向に流れる水滴を阻害しない溝形状が望まれる。 The water droplets secured by the drain grooves 102a to 102d move outward in the radial direction of the turbine in the grooves, but as described above, when there is a bending or inclination change point on the bottom surface, the water droplets at such points Is likely to leave the groove, and may return to the flow path of the steam turbine again. This is not a good shape for draining. Therefore, also in this point, there is a problem that the general drain groove mentioned above can not drain the drain effectively. Since the water droplets secured by the drain grooves 102a to 102d flow outward in the radial direction of the turbine substantially orthogonal to the rotation direction, a groove shape that does not inhibit water droplets flowing in this direction is desired.

（問題点３）
ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄのうちの隣り合うドレン溝の底面の中心の間の間隔である溝間隔が一定である点に着目すると、特に、図１１（Ａ）の断面において、第３ドレン溝１０２ｃと第４ドレン溝１０２ｄとの間の部分が、刃状に尖った形状となっていることがわかる。これは、全てのドレン溝１０２ａ〜１０２ｄにおいて、開き角度の二等分線とタービン周方向とが平行（開き角度（ドレン溝加工角度）β＝０°）のために、動翼１０２の捻り角度が大きくなる先端側は、隣り合うドレン溝の間の部分、特に下流側で隣り合うドレン溝の間の部分が、基端側に比べて平たい形状になってしまうことに起因している。 (Problem 3)
Focusing on the fact that the groove spacing, which is the spacing between the centers of the bottom surfaces of adjacent drain grooves out of the drain grooves 102a to 102d, is constant, in particular, in the cross section of FIG. It can be seen that the portion between the fourth drain groove 102d and the second drain groove 102d has a blade-like shape. This is because in all the drain grooves 102a to 102d, the twist angle of the moving blade 102 because the bisector of the opening angle is parallel to the circumferential direction of the turbine (opening angle (drain groove processing angle) β = 0 °). The leading end side where the angle is increased is due to the portion between the adjacent drain grooves, in particular the portion between the adjacent drain grooves on the downstream side, becoming flat compared to the proximal end side.

しかしながら、上述のように隣り合う溝の間の尖った形状の部分においては、ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの設置範囲Ｄに制約があるために、肉厚を確保することが難しい。そのため、エロージョンが生じた際に、溝形状を保つことが困難となり易く、ドレン溝での水滴の捕獲が困難となる恐れがある。したがって、上述した一般的なドレン溝には、ドレン溝の間の部分の強度を確保し難しく、これにより水滴の捕獲性能に支障が生じ得るという問題がある。 However, it is difficult to secure the thickness in the pointed portion between the adjacent grooves as described above because the installation range D of the drain grooves 102a to 102d is restricted. Therefore, when erosion occurs, it tends to be difficult to maintain the groove shape, and it may be difficult to capture water droplets in the drain groove. Therefore, in the general drain groove mentioned above, it is difficult to secure the strength of the portion between the drain grooves, which causes a problem that the capture performance of water droplets may be impaired.

（問題点４）
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示すドレン溝１０２ａ〜１０２ｄにおいて水滴を保持できる有効面積を示す図であり、斜線部が有効面積領域を示している。動翼１０２が高速で回転することにより、水滴は各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの底面に押し付けられるため、図中の斜線部で水滴を保持することができる。ここで、例えば図１１（Ｃ），（Ｄ）に示す断面では、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの有効面積に大きな差は見られないが、図１１（Ａ），（Ｂ）に示す断面では、動翼１０２の捻りの影響を受け、各ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄの有効面積が小さくなっていることが分かる。 (Problem 4)
FIGS. 15A to 15D are diagrams showing effective areas capable of holding water droplets in the drain grooves 102a to 102d shown in FIGS. 11A to 11D, and hatched portions indicate effective area areas. . When the moving blade 102 rotates at a high speed, the water droplets are pressed against the bottom surfaces of the drain grooves 102a to 102d, so that the water droplets can be held at the hatched portions in the drawing. Here, for example, in the cross sections shown in FIGS. 11C and 11D, a large difference is not seen in the effective areas of the drain grooves 102a to 102d, but in the cross sections shown in FIGS. It can be seen that the effective area of each of the drain grooves 102a to 102d is reduced under the influence of the twist of the moving blade 102.

図１６は、第１ドレン溝１０２ａ及び第４ドレン溝１０２ｄの有効面積の翼高さ方向における変化状況を表すグラフを示す。縦軸は、動翼１０２の全長を１．０とした際の高さ位置を示し、横軸は、各ドレン溝の各高さ位置における有効面積を最大有効面積で除して示した値を示している。また、破線は、第１ドレン溝１０２ａの有効面積を示し、実線は、第４ドレン溝１０２ｄの有効面積を示している。 FIG. 16 is a graph showing a change in the effective area of the first drain groove 102a and the fourth drain groove 102d in the blade height direction. The vertical axis indicates the height position when the total length of the moving blade 102 is 1.0, and the horizontal axis indicates the value obtained by dividing the effective area at each height position of each drain groove by the maximum effective area It shows. The broken line indicates the effective area of the first drain groove 102a, and the solid line indicates the effective area of the fourth drain groove 102d.

図１６に示すように、第１ドレン溝１０２ａ及び第４ドレン溝１０２ｄの有効面積はともに、動翼先端側において減少する傾向にある。特に、下流側に位置する第４ドレン溝１０２ｄでは、動翼１０２の捻りの影響を大きく受けるために、例えば、図１１（Ａ）に示す断面での有効面積は、図１１（Ｄ）に示す断面での有効面積の３０％程度に減少している。このように有効面積が先端に向けて減少し且つその変化量が大きい場合には、確保した水滴の多くが、タービン半径方向外側に排出される際に、保持しきれずに溢れて蒸気に戻ってしまい易い。そのため、上述した一般的なドレン溝では、この点においても、効果的にドレンを捕獲できておらず、効果的にドレンを排出できていないという問題がある。 As shown in FIG. 16, the effective areas of the first drain groove 102a and the fourth drain groove 102d both tend to decrease on the blade tip side. In particular, since the fourth drain groove 102d located on the downstream side is greatly affected by the twisting of the moving blade 102, for example, the effective area in the cross section shown in FIG. 11A is shown in FIG. It is reduced to about 30% of the effective area in the cross section. Thus, when the effective area decreases toward the tip and the variation thereof is large, many of the secured water droplets overflow without being able to be retained and return to steam when being discharged outward in the radial direction of the turbine. It is easy to kill. Therefore, the above-described general drain groove also has a problem that the drain can not be effectively captured even at this point, and the drain can not be effectively drained.

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、ドレンを効果的に排出することができるタービン動翼を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a turbine blade capable of effectively discharging a drain.

実施の形態によるタービン動翼は、動翼本体を備える。前記動翼本体の背面の前部に、翼高さ方向の先端から基端側に向けて延びる複数のドレン溝が形成されている。翼高さ方向に沿って見た場合に、前記複数のドレン溝のうちの最も前側に位置するドレン溝の前側内面と後側内面とがなす開き角度の二等分線が、前記タービン周方向に対して前側に傾く、及び／又は、前記複数のドレン溝のうちの最も前側に位置するドレン溝よりも後側に位置するドレン溝の少なくともいずれかの前側内面と後側内面とがなす開き角度の二等分線が、前記タービン周方向に対して後側に傾く。 The turbine bucket according to the embodiment includes a bucket body. A plurality of drain grooves extending from the tip end in the blade height direction toward the base end side are formed at the front of the rear surface of the rotor blade body. When viewed along the blade height direction, the bisector of the opening angle formed by the front inner surface and the rear inner surface of the drain groove located at the frontmost side among the plurality of drain grooves forms the turbine circumferential direction. An opening formed by at least one of the front inner surface and the rear inner surface of the drain groove positioned behind the drain groove positioned on the front side among the plurality of drain grooves. A bisector of the angle is inclined rearward with respect to the turbine circumferential direction.

本発明によれば、ドレンを効果的に排出することができる。 According to the present invention, drain can be effectively drained.

実施の形態に係るタービン動翼の背面側を周方向に沿って見た図である。It is the figure which looked at the back side of the turbine rotor blade concerning an embodiment along the peripheral direction. （Ａ）〜（Ｄ）は、図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に対応する図である。(A)-(D) are the figures corresponding to the AA line of FIG. 1, the BB line, the CC line, and the DD line. （Ａ）〜（Ｄ）は、実施の形態に係るタービン動翼に設けられるドレン溝の拡大図である。(A)-(D) are the enlarged views of the drain groove provided in the turbine bucket concerning embodiment. （Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す各ドレン溝を重ねて翼高さ方向に沿って見た図である。(A)-(D) are the figures which piled up each drain groove | channel shown to FIG. 2 (A)-(D), and were seen along the wing height direction. 本実施の形態に係る第１ドレン溝の底面の翼高さ方向の先端から基端にかけてのタービン軸方向での位置変化を表すグラフを示した図である。It is a figure showing the graph showing the position change in the direction of the turbine shaft from the tip to the base end of the bottom of the 1st drain slot concerning the 1st embodiment of the blade height direction. （Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すドレン溝の各々において水滴を保持できる有効面積を示す図である。(A)-(D) are figures which show the effective area which can hold a water droplet in each of the drain groove shown to FIG. 2 (A)-(D). 本実施の形態に係るドレン溝のうちの第１ドレン溝及び第４ドレン溝の有効面積の翼高さ方向における変化状況を表すグラフを示した図である。It is the figure which showed the graph showing the change condition in the blade height direction of the effective area of the 1st drain groove and the 4th drain groove among the drain grooves which concern on this Embodiment. （Ａ）は、蒸気タービンにおける粗大水滴の流れを蒸気タービン軸方向から見た図であり、（Ｂ）は、粗大水滴の流れをタービン軸方向に沿って延びる面から見た図である。(A) is a view of the flow of coarse droplets in the steam turbine as viewed from the axial direction of the steam turbine, and (B) is a view of the flow of the coarse droplets as viewed from a surface extending along the axial direction of the turbine. （Ａ）は、ノズルから動翼に流れる蒸気の主流の流れを説明する速度三角形を示した図であり、（Ｂ）は、ノズルから動翼に向かう粗大水滴の流れを説明する速度三角形を示した図である。(A) is a diagram showing a velocity triangle explaining the mainstream flow of steam flowing from the nozzle to the blade, and (B) shows a velocity triangle explaining the flow of coarse water droplets from the nozzle toward the blade FIG. 一般的なドレン溝を有する動翼の背面側を周方向に沿って見た図である。It is the figure which looked at the back side of the moving blade which has a general drain groove along the circumferential direction. （Ａ）〜（Ｄ）は、図１０のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に対応する図であり、（Ｅ）は（Ａ）の拡大図である。(A)-(D) are the figures corresponding to the AA, BB, CC, and DD line of FIG. 10, (E) is an enlarged view of (A). . ドレン溝の無い図１０及び図１１に示す形状の動翼の実稼動後の表面上での流跡の観察結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the observation result of the trace on the surface after the real operation of the moving blade of the shape shown to FIG. 10 and FIG. 11 without a drain groove. （Ａ）〜（Ｄ）は、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示す各ドレン溝を重ねて翼高さ方向に沿って見た図である。(A)-(D) are the figures which piled up each drain groove | channel shown to FIG. 11 (A)-(D), and were seen along the wing height direction. 一般的なドレン溝のうちの第１ドレン溝の底面の翼高さ方向の先端から基端にかけてのタービン軸方向での位置変化を表すグラフを示した図である。It is a figure showing the graph showing the position change in the direction of a turbine axis from the tip to the base end of the bottom of the 1st drain slot among the general drain slots in the direction of the wing height. （Ａ）〜（Ｄ）は、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示すドレン溝の各々において水滴を保持できる有効面積を示す図である。(A)-(D) are figures which show the effective area which can hold a water droplet in each of the drain groove shown to FIG. 11 (A)-(D). 一般的なドレン溝のうちの第１ドレン溝及び第４ドレン溝の有効面積の翼高さ方向における変化状況を表すグラフを示した図である。It is the figure which showed the graph showing the change condition in the blade height direction of the effective area of the 1st drain groove and the 4th drain groove among common drain grooves.

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本実施の形態に係るタービン動翼１の背面側を周方向に沿って見た図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に対応する図である。図１に示すように、本実施の形態に係るタービン動翼１は、図示省略するロータに結合されてロータの半径方向外側に延びる動翼本体２を備えている。動翼本体２の根元には、図示省略する植え込み部が設けられている。動翼本体２は、この植え込み部によってロータに結合されるようになっている。 FIG. 1 is a view of the back side of a turbine bucket 1 according to the present embodiment as viewed in the circumferential direction. 2A to 2D are diagrams corresponding to the line A-A, the line B-B, the line C-C, and the line D-D in FIG. 1. As shown in FIG. 1, a turbine bucket 1 according to the present embodiment includes a bucket main body 2 coupled to a rotor (not shown) and extending radially outward of the rotor. At the root of the moving blade body 2, an implantation unit (not shown) is provided. The blade body 2 is connected to the rotor by this implant.

以下の説明においては、動翼本体２が延びるロータの半径方向のことを、タービン半径方向又は翼高さ方向と呼ぶ。ロータの回転軸方向をタービン軸方向と呼び、タービン軸方向周りの方向をタービン周方向と呼ぶ。また、タービン動翼１は、軸流タービンに設けられることが想定されており、この場合、蒸気はタービン軸方向に沿って流れる。この蒸気の流れで見た場合のタービン軸方向の上流側を前側と呼び、下流側を後側と呼ぶ。 In the following description, the radial direction of the rotor in which the bucket body 2 extends is referred to as the turbine radial direction or the wing height direction. The rotational axis direction of the rotor is referred to as a turbine axial direction, and the direction around the turbine axial direction is referred to as a turbine circumferential direction. Moreover, it is assumed that the turbine moving blade 1 is provided in an axial flow turbine, in which case the steam flows along the turbine axial direction. The upstream side in the axial direction of the turbine when viewed by the flow of steam is called the front side, and the downstream side is called the rear side.

図１及び図２に示すように、動翼本体２は、ロータを回転させるためにノズルから流れる蒸気を受ける腹面２１と、その反対側の背面２２と、を有している。このうち背面２２の前部２２Ｆに、翼高さ方向の先端から基端側に向けて延びる複数のドレン溝２ａ〜２ｄが形成されている。本実施の形態では、ドレン溝２ａ〜２ｄが４つ形成されているが、この数に限られるものではない。以下では、４つのドレン溝２ａ〜２ｄを、前側から後側に並ぶ順で、第１ドレン溝２ａ、第２ドレン溝２ｂ、第３ドレン溝２ｃ、第４ドレン溝２ｄと呼ぶ。 As shown in FIGS. 1 and 2, the bucket body 2 has an abdominal surface 21 for receiving the steam flowing from the nozzle to rotate the rotor, and a back surface 22 on the opposite side. Among them, a plurality of drain grooves 2a to 2d extending from the tip end in the wing height direction toward the base end side are formed in the front portion 22F of the back surface 22. Although four drain grooves 2a to 2d are formed in the present embodiment, the number is not limited to this number. Hereinafter, the four drain grooves 2a to 2d will be referred to as a first drain groove 2a, a second drain groove 2b, a third drain groove 2c, and a fourth drain groove 2d in order from the front side to the rear side.

腹面２１と背面２２とは、図示省略するキャンバーラインによって区切られている。上述のドレン溝２ａ〜２ｄが形成される背面２２の前部２２Ｆは、キャンバーラインが動翼本体２に前側で交差する境界点に近接した背面２２の前側の部分を意味する。なお、図２に示す符号２２ＤＥは、動翼本体２のうちで最も前側に位置する部分である前端を示している。また、図１において、符号Ｈは、ドレン溝２ａ〜２ｄの翼高さ方向における設置範囲を示している。この設置範囲Ｈは、この例では、動翼本体２の先端から全体高さに対する５０〜６０％までの範囲に規定されている。 The ventral surface 21 and the back surface 22 are separated by a camber line (not shown). The front portion 22F of the back surface 22 in which the above-mentioned drain grooves 2a to 2d are formed means the front portion of the back surface 22 close to the boundary point where the camber line intersects the bucket body 2 on the front side. In addition, the code | symbol 22DE shown in FIG. 2 has shown the front end which is a part located in the forefront side among the blade main bodies 2. As shown in FIG. Moreover, in FIG. 1, the code | symbol H has shown the installation range in the blade-height direction of drain groove 2a-2d. In this example, the installation range H is defined in the range of 50 to 60% of the entire height from the tip of the bucket body 2.

図３（Ａ）には、第１ドレン溝２ａが示され、図３（Ｂ）には、第２ドレン溝２ｂが示され、図３（Ｃ）には、第３ドレン溝２ｃが示され、図３（Ｄ）には、第４ドレン溝２ｄが示されている。図３（Ａ）に示すように、本実施の形態の第１ドレン溝２ａは、翼高さ方向に沿って見た場合に、背面２２からタービン周方向における反回転側に延びる直線状の前側内面３０ａと、前側内面３０ａの後側に位置して背面２２からタービン周方向における反回転側に延びる直線状の後側内面３０ｂと、前側内面３０a及び後側内面３０ｂを接続する底面３０ｃと、で形成されている。 The first drain groove 2a is shown in FIG. 3 (A), the second drain groove 2b is shown in FIG. 3 (B), and the third drain groove 2c is shown in FIG. 3 (C). The fourth drain groove 2d is shown in FIG. 3 (D). As shown in FIG. 3A, when viewed in the blade height direction, the first drain groove 2a of the present embodiment has a linear front side extending from the back surface 22 to the opposite side in the circumferential direction of the turbine. An inner surface 30a, a straight rear inner surface 30b located on the rear side of the front inner surface 30a and extending from the rear surface 22 to the opposite side in the circumferential direction of the turbine, and a bottom surface 30c connecting the front inner surface 30a and the rear inner surface 30b; It is formed of

本実施の形態では、底面３０ｃが、一例として、前側内面３０ａの内部側端点Ｐ１と後側内面３０ｂの内部側端点Ｐ２とを接続する半円形状となっているが、これに限られるものではない。例えば、底面３０ｃは、前側内面３０ａの内部側端点と後側内面３０ｂの内部側端点とに内接する内接円の一部によって構成される円弧形状に形成されてもよい。また、底面３０ａは、前側内面３０ａの内部側端点と後側内面３０ｂの内部側端点とを直線状に結ぶ平坦面状に形成されてもよい。 In the present embodiment, the bottom surface 30c has a semicircular shape connecting the inner end point P1 of the front inner surface 30a and the inner end point P2 of the rear inner surface 30b as an example, but the present invention is not limited to this. Absent. For example, the bottom surface 30c may be formed in an arc shape configured by a part of an inscribed circle inscribed in the inner end point of the front inner surface 30a and the inner end point of the rear inner surface 30b. The bottom surface 30a may be formed in a flat surface shape that linearly connects the inner end point of the front inner surface 30a and the inner end point of the rear inner surface 30b.

他のドレン溝２ｂ〜２ｄも、第１ドレン溝２ａと同様の形状である。すなわち、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、第２ドレン溝２ｂは、前側内面３１ａと、後側内面３１ｂと、底面３１ｃと、で形成されている。第３ドレン溝２ｃは、前側内面３２ａと、後側内面３２ｂと、底面３２ｃと、で形成されている。第４ドレン溝２ｄは、前側内面３３ａと、後側内面３３ｂと、底面３３ｃと、で形成されている。 The other drain grooves 2b to 2d also have the same shape as the first drain groove 2a. That is, as shown in FIGS. 3B to 3D, the second drain groove 2b is formed by the front inner surface 31a, the rear inner surface 31b, and the bottom surface 31c. The third drain groove 2c is formed by a front inner surface 32a, a rear inner surface 32b, and a bottom surface 32c. The fourth drain groove 2d is formed by a front inner surface 33a, a rear inner surface 33b, and a bottom surface 33c.

各ドレン溝２ａ〜２ｄにおいては、前後で並ぶ上述の前側内面と上述の後側内面とがなす角度によって、開き角度α１〜α４が規定されている。開き角度α１〜α４は任意の角度に設定されている。そして、翼高さ方向に沿って見た場合に、当該開き角度α１〜α４を二等分する二等分線Ｌ１〜Ｌ４のタービン周方向に対する傾きによって、各ドレン溝２ａ〜２ｄの向きが規定されている。 In each of the drain grooves 2a to 2d, opening angles α1 to α4 are defined by angles formed by the above-described front inner surface and the above-described rear inner surface arranged in the front and rear direction. The opening angles α1 to α4 are set to arbitrary angles. Then, when viewed along the blade height direction, the inclination of the bisector L1 to L4 bisecting the opening angles α1 to α4 with respect to the circumferential direction of the turbine defines the direction of each drain groove 2a to 2d. It is done.

詳しくは、本実施の形態においては、翼高さ方向に沿って見た場合に、第１ドレン溝２ａの二等分線Ｌ１が、タービン周方向に対して前側に１５度（β１）の角度をなして傾いている。第２ドレン溝２ｂの二等分線Ｌ２は、タービン周方向に対して平行であり、二等分線Ｌ２がタービン周方向となす角度は０度（β２）となっている。第３ドレン溝２ｃの二等分線Ｌ３は、タービン周方向に対して後側に１５度（β３）の角度をなして傾き、同様に、第４ドレン溝２ｄの二等分線Ｌ４は、タービン周方向に対して後側に１５度（β４）の角度をなして傾いている。なお、開き角度の二等分線とタービン周方向とがなす角度は、当該タービン周方向に対して前側に３０度から後側に３０度の範囲に設定されることが好ましい。当該範囲であれば、動翼本体２の強度或いは剛性は好適に確保され得る。 Specifically, in the present embodiment, when viewed along the blade height direction, the bisector L1 of the first drain groove 2a is an angle of 15 degrees (β1) on the front side with respect to the turbine circumferential direction. Are leaning to The bisector L2 of the second drain groove 2b is parallel to the circumferential direction of the turbine, and the angle between the bisector L2 and the circumferential direction of the turbine is 0 degree (β2). The bisector L3 of the third drain groove 2c is inclined rearward at an angle of 15 degrees (β3) with respect to the circumferential direction of the turbine, and similarly, the bisector L4 of the fourth drain groove 2d is It is inclined rearward at an angle of 15 degrees (β4) with respect to the circumferential direction of the turbine. The angle formed by the bisector of the opening angle and the circumferential direction of the turbine is preferably set in the range of 30 degrees on the front side to 30 degrees on the rear side with respect to the turbine circumferential direction. If it is the said range, the intensity | strength or rigidity of the moving blade main body 2 may be ensured suitably.

各ドレン溝２ａ〜２ｄについてさらに詳述すると、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す各ドレン溝２ａ〜２ｄを重ねて翼高さ方向に沿って見た図であり、この図４における各ドレン溝２ａ〜２ｄには、符号Ａ〜Ｄを括弧書きで付している。この付記された符号は、図２（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかに対応することを意味する。 4A to 4D, the respective drain grooves 2a to 2d shown in FIGS. 2A to 2D are overlapped to extend along the wing height direction. It is the figure which looked at, and code | symbol A-D is attached to each drain groove 2a-2d in this FIG. 4 with the parenthesis. This appended code means that it corresponds to any one of FIGS. 2 (A) to 2 (D).

図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、本実施の形態において、ドレン溝２ａ〜２ｄの各々は、翼高さ方向に沿って見た場合に、それぞれの半円形状の底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの中心が翼高さ方向の先端から基端にわたって直線状に並ぶように形成されている。なお、上述の３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの中心とは、それぞれ半円形状に形成される底面の輪郭を規定する円の中心を意味する。図中の符号Ｃ１は第１ドレン溝２ａの底面３０ｃの中心を示し、符号Ｃ２は第２ドレン溝２ｂの底面３１ｃの中心を示し、符号Ｃ３は第３ドレン溝２ｃの底面３２ｃの中心を示し、符号Ｃ４は第４ドレン溝２ｄの底面３３ｃの中心を示している。なお、このようなドレン溝の配置を実現するために、図４から明らかなように、本実施の形態では、ドレン溝２ａ〜２ｄの溝深さは、翼高さ方向の先端から基端にかけて変化している。また、底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃが内接円の一部によって規定される円弧形状となる場合には、この内接円の中心が各底面の中心となる。 As shown in FIGS. 4A to 4D, in the present embodiment, each of the drain grooves 2a to 2d is a bottom surface 30c of the respective semicircular shape when viewed along the wing height direction. The centers of 31c, 32c, and 33c are formed to be linearly aligned from the tip end to the base end in the wing height direction. The centers of 30c, 31c, 32c, and 33c described above mean the centers of circles defining the outline of the bottom surface formed in a semicircular shape. The code C1 in the figure indicates the center of the bottom surface 30c of the first drain groove 2a, the code C2 indicates the center of the bottom surface 31c of the second drain groove 2b, and the code C3 indicates the center of the bottom surface 32c of the third drain groove 2c. The symbol C4 indicates the center of the bottom surface 33c of the fourth drain groove 2d. In order to realize such an arrangement of the drain grooves, as is apparent from FIG. 4, in the present embodiment, the groove depth of the drain grooves 2a to 2d is from the tip end to the base end in the wing height direction. It is changing. When the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c have an arc shape defined by a part of the inscribed circle, the center of the inscribed circle is the center of each bottom surface.

このように底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの中心が直線状に並ぶ場合には、底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃのタービン軸方向における急激な位置変化が抑制され、底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃが翼高さ方向の先端から基端にかけて滑らかに連続する。具体的に、図５には、第１ドレン溝２ａの底面３０ｃの翼高さ方向の先端から基端にかけてのタービン軸方向での位置変化を表すグラフが示されている。図５に示すように、底面３０ｃは、翼高さ方向の先端から基端にかけて滑らかに連続している。なお、詳細には、図５は、底面３０ｃの最下点の位置変化を示している。最下点は、翼高さ方向に沿って見た場合に、底面３０ｃのうちのタービン周方向に最も深くなる位置を意味する。 As described above, when the centers of the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c are aligned in a straight line, rapid positional changes in the turbine axial direction of the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c are suppressed, and the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 32c, 33c continues smoothly from the tip end to the base end in the wing height direction. Specifically, FIG. 5 is a graph showing the positional change in the turbine axial direction from the tip end to the base end in the blade height direction of the bottom surface 30 c of the first drain groove 2 a. As shown in FIG. 5, the bottom surface 30 c is smoothly continuous from the tip end to the base end in the blade height direction. In addition, FIG. 5 shows the position change of the lowest point of the bottom surface 30c in detail. The lowest point means the position of the bottom surface 30 c that is the deepest in the circumferential direction of the turbine when viewed along the blade height direction.

また、図２（Ｂ）を参照し、符号ｄ１２は、第１ドレン溝２ａの後側内面３０ｂの外部側端点Ｐ１２と第２ドレン溝２ｂの前側内面３１ａの外部側端点Ｐ２１との間のタービン軸方向での間隔を示している。符号ｄ２３は、第２ドレン溝２ｂの後側内面３１ｂの外部側端点Ｐ２２と第３ドレン溝２ｃの前側内面３２ａの外部側端点Ｐ３１との間のタービン軸方向での間隔を示している。符号ｄ３４は、第３ドレン溝２ｃの後側内面３２ｂの外部側端点Ｐ３２と第４ドレン溝２ｄの前側内面３３ａの外部側端点Ｐ４１との間のタービン軸方向での間隔を示している。 Further, referring to FIG. 2B, a symbol d12 indicates a turbine between an outer end point P12 of the rear inner surface 30b of the first drain groove 2a and an outer end point P21 of the front inner surface 31a of the second drain groove 2b. The spacing in the axial direction is shown. The symbol d23 indicates the distance in the turbine axial direction between the outer end point P22 of the rear inner surface 31b of the second drain groove 2b and the outer end point P31 of the front inner surface 32a of the third drain groove 2c. The code | symbol d34 has shown the space | interval in the turbine axial direction between the outer side end point P32 of the rear side inner surface 32b of the 3rd drain groove 2c, and the outer side end point P41 of the front side inner surface 33a of 4th drain groove 2d.

間隔ｄ１２，ｄ２３，ｄ３４の各々は、翼高さ方向の位置に応じて変化するが、本実施の形態では、翼高さ方向の先端から基端にかけて１ｍｍ以上に確保されている。なお、このような間隔は、１ｍｍ未満となってもよいが、１ｍｍ以上であれば蒸気の衝突及びそれに含まれる水滴の衝突に好適に耐え得る強度が確保される。 Each of the intervals d12, d23 and d34 changes according to the position in the wing height direction, but in the present embodiment, it is secured at 1 mm or more from the tip end to the base end in the wing height direction. Note that such a distance may be less than 1 mm, but if it is 1 mm or more, a strength that can suitably withstand a collision of steam and a collision of water droplets contained therein is secured.

次に、本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.

本実施の形態では、翼高さ方向に沿って見た場合に、複数のドレン溝２ａ〜２ｄのうちの最も前側に位置する第１ドレン溝２ａの開き角度α１の二等分線Ｌ１が、タービン周方向に対して前側に傾く。これにより、第１ドレン溝２ａに好適に水を捕獲し得る溝深さを設定し、翼高さ方向の先端から基端にわたって第１ドレン溝２ａの底面３０ｃから動翼本体２の腹面２１までの望ましい肉厚を確保できる程度に、動翼本体２の前端２２ＤＥから底面３０ｃまでのタービン軸方向での距離を比較的大きく確保した場合であっても、第１ドレン溝２ａを前端２２ＤＥに極力近づけることが可能となる。これにより、動翼本体２の適切な強度或いは剛性を確保しつつ、ノズルから流れて動翼本体２２の前端２２ＤＥ近傍に衝突する水滴を、第１ドレン溝２ａによって多く捕獲できることにより、効果的にドレンを捕獲でき、且つ効果的にドレンを排出できる。 In the present embodiment, when viewed along the blade height direction, the bisector L1 of the opening angle α1 of the first drain groove 2a positioned on the front side among the plurality of drain grooves 2a to 2d is Tilt forward with respect to the turbine circumferential direction. Thereby, the groove depth which can capture water suitably to the 1st drain groove 2a is set up from the bottom 30c of the 1st drain groove 2a to the flank 21 of the bucket main body 2 from the tip to the base end of the wing height direction. Even if the distance in the axial direction of the turbine from the front end 22DE of the rotor blade main body 2 to the bottom surface 30c is relatively large enough to ensure the desired thickness of the rotor blade 2, the first drain groove 2a is as far as possible to the front end 22DE. It becomes possible to approach. As a result, the first drain groove 2a can effectively capture a large number of water droplets flowing from the nozzle and colliding with the vicinity of the front end 22DE of the rotor main body 22 while securing appropriate strength or rigidity of the rotor main body 2 Drain can be captured and drained effectively.

具体的に、図１０及び図１１等を用いて説明した一般的なドレン溝（第１ドレン溝１０２ａ）との対比で説明すると、本実施の形態に係る第１ドレン溝２ａと一般的な第１ドレン溝１０２ａとの間で、溝深さ、タービン軸方向での形成位置、及び開き角度を同一と想定した場合に、本実施の形態に係る第１ドレン溝２ａは前側に傾くことにより、一般的な第１ドレン溝１０２ａよりも、前端２２ＤＥに近づくため、一般的な第１ドレン溝１０２ａよりも効果的にドレンを捕獲でき、捕獲性能を向上させることができる。 Specifically, in comparison with the general drain groove (first drain groove 102a) described with reference to FIGS. 10 and 11, the first drain groove 2a according to the present embodiment and the general Assuming that the groove depth, the formation position in the turbine axial direction, and the opening angle are the same between the first drain groove 102a, the first drain groove 2a according to the present embodiment is inclined to the front side. Because the front end 22DE is closer than the general first drain groove 102a, the drain can be captured more effectively than the general first drain groove 102a, and the capture performance can be improved.

さらに、一般的な第１ドレン溝１０２ａと対比すると、本実施の形態に係る第１ドレン溝２ａは前側に傾くことにより、前側内面３０ａと後側内面３０ｂとの間のタービン軸方向における距離が、一般的な第１ドレン溝１０２ａよりも大きくなる。そのため、本実施の形態の第１ドレン溝２ａでは、一般的な第１ドレン溝１０２ａを有する動翼と同等の強度或いは剛性を確保しつつ、水滴を捕獲し得る有効面積を拡大させることもできる。また、溝深さを一般的な第１ドレン溝１０２ａよりも小さくしながらも、一般的な第１ドレン溝１０２ａと同等の水滴を捕獲し得る有効面積を確保することもできる。したがって、本実施の形態の第１ドレン溝２ａの構成によれば、一般的な第１ドレン溝１０２ａを有する動翼よりも、動翼本体２２の強度或いは剛性を有利に確保しつつ、水滴の捕獲性能を向上させることも可能となる。 Furthermore, in contrast to the general first drain groove 102a, when the first drain groove 2a according to the present embodiment is inclined to the front side, the distance in the turbine axial direction between the front inner surface 30a and the rear inner surface 30b is , Larger than the general first drain groove 102a. Therefore, in the first drain groove 2a of the present embodiment, it is possible to enlarge the effective area capable of capturing water droplets while securing the same strength or rigidity as the moving blade having the general first drain groove 102a. . In addition, while making the groove depth smaller than the general first drain groove 102a, it is also possible to secure an effective area capable of capturing water droplets equivalent to the general first drain groove 102a. Therefore, according to the configuration of the first drain groove 2a of the present embodiment, the strength or the rigidity of the moving blade main body 22 is advantageously secured compared to the moving blade having the general first drain groove 102a. It is also possible to improve the capture performance.

また、図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すドレン溝２ａ〜２ｄの各々において水滴を保持できる有効面積を示す図であり、斜線部が有効面積領域を示している。本実施の形態では、第１ドレン溝２ａを前側に傾けるとともに、第３ドレン溝２ｃ及び第３ドレン溝２ｄを後側に傾けることにより、図１０及び図１１等を用いて説明した一般的なドレン溝を有する動翼よりも、効果的にドレン溝の有効面積のばらつきを抑えて、効果的にドレンの捕獲性能及びドレンの排出性能を向上させることも可能となる。 6A to 6D are diagrams showing effective areas capable of holding water droplets in each of the drain grooves 2a to 2d shown in FIGS. 2A to 2D, and hatched portions indicate effective area areas. Is shown. In the present embodiment, the first drain groove 2a is inclined to the front side, and the third drain groove 2c and the third drain groove 2d are inclined to the rear side. As compared with a moving blade having a drain groove, it is possible to effectively suppress the variation in the effective area of the drain groove and to effectively improve the drain capture performance and the drain discharge performance.

詳しくは、各ドレン溝２ａ〜２ｄの有効面積は、動翼本体２の捻りの影響によって、先端側において減少する傾向にある。ここで、本実施の形態に係る第１ドレン溝２ａにおいては、一般的な第１ドレン溝１０２ａと、溝深さ、タービン軸方向での形成位置、及び開き角度を同一と想定した場合に、第１ドレン溝２ａが前側に傾くことにより、特に、先端側において、一般的な第１ドレン溝１０２ａよりも有効面積を大きく確保できる。これにより、本実施の形態に係る第１ドレン溝２ａでは、一般的な第１ドレン溝１０２ａを有する動翼よりも、動翼本体２２の強度或いは剛性を低下させることなく、且つドレン溝の基端側と先端側との有効面積との差を小さく抑えることができる。これにより、一般的なドレン溝を有する動翼よりも、効果的にドレン溝の有効面積のばらつきを抑えて、効果的にドレンの捕獲性能及びドレンの排出性能を向上させることができることになる。 Specifically, the effective areas of the drain grooves 2a to 2d tend to decrease on the tip side due to the influence of the twisting of the moving blade main body 2. Here, in the first drain groove 2a according to the present embodiment, assuming that the groove depth, the formation position in the turbine axial direction, and the opening angle are the same as the general first drain groove 102a, When the first drain groove 2a is inclined to the front side, an effective area can be secured larger than that of the general first drain groove 102a, particularly on the tip end side. Thereby, in the first drain groove 2a according to the present embodiment, the base of the drain groove is not reduced without lowering the strength or the rigidity of the moving blade main body 22 than the moving blade having the general first drain groove 102a. The difference between the effective area of the end side and that of the tip side can be reduced. As a result, the variation in the effective area of the drain groove can be effectively suppressed and the drain capture performance and the drain discharge performance can be effectively improved, compared to a general moving blade having a drain groove.

また、本実施の形態に係る第３ドレン溝２ｃ及び第４ドレン溝２ｄでは、基端側との有効面積との差を抑制するために、先端側の溝深さを大きくして有効面積を大きく確保した場合であっても、後側に傾くことにより、第３ドレン溝２ｃ及び第４ドレン溝２ｄのタービン軸方向での設置範囲を抑えることができる。これに対して、一般的なドレン溝の第３ドレン溝１０２ｃ及び第４ドレン溝１０２ｄでは、溝深さを大きくして有効面積を大きく確保した場合には、タービン軸方向での設置範囲が大きくなってしまい、動翼の流体性能の低下が生じ得る。したがって、本実施の形態に係る第３ドレン溝２ｃ及び第４ドレン溝２ｄでは、一般的な第３ドレン溝１０２ｃ及び第４ドレン溝１０２ｄよりも、動翼の流体性能を低下させることなく、ドレン溝の基端側と先端側との有効面積との差を小さく抑えることができる。これにより、一般的なドレン溝を有する動翼よりも、効果的に有効面積のばらつきを抑えて、効果的にドレンの捕獲性能及びドレンの排出性能を向上させることができることになる。 Further, in the third drain groove 2c and the fourth drain groove 2d according to the present embodiment, in order to suppress the difference with the effective area with the proximal end side, the groove depth at the distal end side is increased to increase the effective area. Even in the case where a large size is secured, the installation range of the third drain groove 2c and the fourth drain groove 2d in the turbine axial direction can be suppressed by tilting rearward. On the other hand, in the third drain groove 102c and the fourth drain groove 102d of the general drain groove, when the effective area is secured by increasing the groove depth, the installation range in the axial direction of the turbine is large. As a result, the fluid performance of the moving blades may be degraded. Therefore, in the third drain groove 2c and the fourth drain groove 2d according to the present embodiment, the fluid performance of the moving blades is not reduced compared to the general third drain groove 102c and the fourth drain groove 102d. The difference between the effective area of the proximal end and the distal end of the groove can be reduced. As a result, the variation of the effective area can be effectively suppressed and the drain capture performance and the drain discharge performance can be effectively improved, compared to a general moving blade having a drain groove.

ここで、図７は、本実施の形態に係る第１ドレン溝２ａ及び第４ドレン溝２ｄの有効面積の翼高さ方向における変化状況を表すグラフを示している。図７において、縦軸は、動翼本体２の全長を１．０とした際の高さ位置を示し、横軸は、各ドレン溝の各高さ位置における有効面積を最大有効面積で除して示した値を示している。また、破線は、第１ドレン溝２ａの有効面積を示し、実線は、第４ドレン溝２ｄの有効面積を示している。 Here, FIG. 7 shows a graph showing the change in the effective area of the first drain groove 2a and the fourth drain groove 2d in the blade height direction according to the present embodiment. In FIG. 7, the vertical axis indicates the height position when the total length of the rotor blade main body 2 is 1.0, and the horizontal axis indicates the effective area at each height position of each drain groove divided by the maximum effective area Indicates the value shown. The broken line indicates the effective area of the first drain groove 2a, and the solid line indicates the effective area of the fourth drain groove 2d.

図７に示すように、本実施の形態では、第１ドレン溝２ａ及び第４ドレン溝２ｄにおいては、捩じれ角の大きな先端側でも有効面積を大きく確保できており、第１ドレン溝２ａでは最大値の８０％以上、第４ドレン２ｄでは最大値の７０％以上の有効面積となっている。そのため、有効面積の変化が緩やかになっており、水滴がドレン溝を通って半径方向外側に排出される際に、途中で溢れて蒸気流の中に戻る可能性を防止することができるようになっている。 As shown in FIG. 7, in the present embodiment, in the first drain groove 2a and the fourth drain groove 2d, a large effective area can be secured even on the tip end side with a large twist angle, and the maximum in the first drain groove 2a. The effective area is 80% or more of the value, and 70% or more of the maximum value in the fourth drain 2d. Therefore, the change in effective area is gradual, and it is possible to prevent the possibility of overflowing halfway and returning to the vapor flow when water droplets are discharged radially outward through the drain groove. It has become.

また、本実施の形態では、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、ドレン溝２ａ〜２ｄの各々は、翼高さ方向に沿って見た場合に、それぞれの半円形状（円弧状）の底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの中心が翼高さ方向の先端から基端にわたって直線状に並ぶように形成されている。これにより、底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃのタービン軸方向における急激な位置変化が抑制され、底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃは翼高さ方向の先端から基端にかけて滑らかに連続する。このように底面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃが翼高さ方向の先端から基端にかけて滑らかに連続する場合には、ドレン溝２ａ〜２ｂの基端側で捕獲された水滴が、動翼の回転によって、翼高さ方向（タービン半径方向）に沿って外側に排出される際に、途中で離脱することが抑制される。したがって、本実施の形態によれば、ドレンの排出性能を更に向上させることもできる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4A to 4D, each of the drain grooves 2a to 2d has a semicircular shape (when viewed along the wing height direction) The centers of the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c of the arc shape are formed in a straight line from the tip end to the base end in the wing height direction. As a result, the rapid positional change of the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c in the turbine axial direction is suppressed, and the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c smoothly continue from the tip end to the base end in the blade height direction. As described above, when the bottom surfaces 30c, 31c, 32c, and 33c smoothly continue from the tip end to the base end in the blade height direction, the water droplets captured on the base end side of the drain grooves 2a to 2b rotate the moving blades. By this, when being discharged outward along the blade height direction (turbine radial direction), it is possible to suppress the separation in the middle. Therefore, according to the present embodiment, the drainage performance of the drain can be further improved.

また、本実施の形態では、第１ドレン溝２ａの後側内面３０ｂの外部側端点Ｐ１２と第２ドレン溝２ｂの前側内面３１ａの外部側端点Ｐ２１との間の間隔ｄ１２、第２ドレン溝２ｂの後側内面３１ｂの外部側端点Ｐ２２と第３ドレン溝２ｃの前側内面３２ａの外部側端点Ｐ３１との間の間隔ｄ２３、及び第３ドレン溝２ｃの後側内面３２ｂの外部側端点Ｐ３２と第４ドレン溝２ｄの前側内面３３ａの外部側端点Ｐ４１との間の間隔ｄ３４の各々が１ｍｍ以上確保されている。これにより、水滴の衝突に好適に耐え得る強度が確保される。そして、エロージョンでドレン溝間の部分が減肉した際におけるドレン溝２ａ〜２ｄの有効面積の減少を抑えることができる。すなわち、侵食に対するロバスト性能を向上できる。 Further, in the present embodiment, the distance d12 between the outer end point P12 of the rear inner surface 30b of the first drain groove 2a and the outer end point P21 of the front inner surface 31a of the second drain groove 2b, the second drain groove 2b Distance d23 between the outer end point P22 of the rear inner surface 31b and the outer end point P31 of the front inner surface 32a of the third drain groove 2c, and the outer end point P32 of the rear inner surface 32b of the third drain groove 2c Each of the intervals d34 between the front end inner surface 33a of the four drain grooves 2d and the outside end point P41 is 1 mm or more. Thereby, the strength which can endure the collision of a water drop suitably is secured. And when the part between drain grooves is thinned by erosion, the reduction of the effective area of drain grooves 2a-2d can be suppressed. That is, the robust performance against erosion can be improved.

ここで、本実施の形態では、第１ドレン溝２ａを前側に傾けるとともに、第３ドレン溝２ｃ及び第４ドレン溝２ｄを後側に傾けることにより、上述の間隔ｄ１２，ｄ２３，ｄ３４を１ｍｍ以上確保し、且つ水滴を好適に捕獲し得る有効面積を確保しつつ、ドレン溝２ａ〜２ｄのタービン軸方向での設置範囲をコンパクトに抑制してタービン動翼１の流体性能の低下を抑制することができる。これに対して、一般的なドレン溝１０２ａ〜１０２ｄを有する動翼において、隣接する溝間の間隔を１ｍｍ以上確保し、本実施の形態と同等の有効面積を確保しようとした場合には、ドレン溝１０２ａ〜１０２ｄのタービン軸方向での設置範囲が大きくなってしまい、流体性能が低下してしまう。そのため、本実施の形態によれば、一般的なドレン溝１０２ａ〜１０２ｄを有する動翼よりも、コンパクトに複数のドレン溝を形成しながらも、水滴の衝突に好適に耐え得る強度及び水滴を好適に捕獲し得る有効面積を確保することができるという効果も得られる。 Here, in the present embodiment, the above-mentioned intervals d12, d23 and d34 are 1 mm or more by tilting the first drain groove 2a to the front side and tilting the third drain groove 2c and the fourth drain groove 2d to the rear side. To suppress the decrease of the fluid performance of the turbine rotor blade 1 by suppressing the installation range of the drain grooves 2a to 2d in the axial direction of the turbine compactly while securing and securing an effective area capable of appropriately capturing water droplets. Can. On the other hand, in a moving blade having general drain grooves 102a to 102d, when it is intended to secure an interval of 1 mm or more between adjacent grooves and to secure an effective area equal to that of the present embodiment, The installation range of the grooves 102a to 102d in the axial direction of the turbine is increased, and the fluid performance is degraded. Therefore, according to the present embodiment, while a plurality of drain grooves are formed in a compact manner, a strength and a water droplet that can suitably withstand a water droplet collision are preferable to a moving blade having general drain grooves 102a to 102d. The effect of being able to secure the effective area which can be captured is also obtained.

したがって、本実施の形態によれば、ドレンを効果的に排出することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the drain can be effectively drained.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, said embodiment is shown as an example, and it is not intending limiting the range of invention. This novel embodiment can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements and changes can be made without departing from the scope of the invention. While this embodiment and its modification are included in the range and subject matter of invention, they are included in the invention indicated to the claim, and the equivalent range.

例えば、第１ドレン溝２ａの二等分線Ｌ１の角度等は、上述の実施の形態に限定されるものではない。この角度は、ノズルからのドレンの飛来位置及び方向に応じて適切な角度が設定されればよい。また、上述の実施の形態では、ドレン溝２ａ〜２ｄの前側内面及び後側内面が直線状に形成される例であるが、これら前側内面及び後側内面は円弧状でもよい。この場合、前側内面と後側内面とで規定される開き角度は、前側内面の両端点間を結ぶ直線と、後側内面の両端点間を結ぶ直線とで規定される。 For example, the angle or the like of the bisector L1 of the first drain groove 2a is not limited to the above embodiment. An appropriate angle may be set according to the position and direction of the drain coming from the nozzle. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the front inner surface and rear side inner surface of drain groove 2a-2d are formed in linear form, these front inner surface and rear side inner surface may be circular arc shape. In this case, the opening angle defined by the front inner surface and the rear inner surface is defined by a straight line connecting the two end points of the front inner surface and a straight line connecting the two end points of the rear inner surface.

１タービン動翼、２動翼本体、２ａ第１ドレン溝、２ｂ第２ドレン溝、２ｃ第３ドレン溝、２ｄ第４ドレン溝、２２背面、２２Ｆ前部、２２ＤＥ前端、３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ前側内面、３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ後側内面、３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｄ底面、Ｐ１内部側端点、Ｐ２内部側端点、Ｐ１２．Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１外部側端点、α１，α２，α３，α４開き角度、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４二等分線、ｄ１２，ｄ２３，ｄ３４間隔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 turbine moving blade, 2 moving blade main body, 2a 1st drain groove, 2b 2nd drain groove, 2c 3rd drain groove, 2d 4th drain groove, 22 back surface, 22F front part, 22DE front end, 30a, 31a, 32a, 33a front inner surface, 30b, 31b, 32b, 33b rear inner surface, 30c, 31c, 32c, 33d bottom surface, P1 inner end point, P2 inner end point, P12. P21, P22, P31, P32, P41 External end point, α1, α2, α3, α4 Opening angle, L1, L2, L3, L4 bisector, d12, d23, d34 interval.

Claims

動翼本体を備えるタービン動翼であって、
前記動翼本体の背面の前部に、翼高さ方向の先端から基端側に向けて延びる複数のドレン溝が形成され、
前記翼高さ方向に沿って見た場合に、前記複数のドレン溝のうちの最も前側に位置するドレン溝の前側内面と後側内面とがなす開き角度の二等分線が、前記タービン周方向に対して前側に傾き、前記複数のドレン溝のうちの最も前側に位置するドレン溝よりも後側に位置するドレン溝の少なくともいずれかの前側内面と後側内面とがなす開き角度の二等分線が、前記タービン周方向に対して後側に傾く、
ことを特徴とするタービン動翼。 A turbine blade having a blade body,
A plurality of drain grooves extending from the tip end in the blade height direction toward the base end side are formed at the front of the rear surface of the rotor blade body,
When viewed along the blade height direction, a bisector of an opening angle formed by the front inner surface and the rear inner surface of the drain groove located at the frontmost side among the plurality of drain grooves forms the turbine circumference. tilt-out on the front side with respect to the direction of the most open and the rear inner surface and at least one of the front inner surface forms a drain groove located on the rearward of the drain groove located on the front side angle of the plurality of drain grooves A bisector inclined rearward with respect to the circumferential direction of the turbine;
Turbine blades characterized by

前記翼高さ方向に沿って見た場合の前記複数のドレン溝の各々の前記開き角度の二等分線と前記タービン周方向とがなす角度が、当該タービン周方向に対して前側に３０度から後側に３０度の範囲に設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のタービン動翼。 The angle formed by the bisector of the opening angle of each of the plurality of drain grooves when viewed along the blade height direction and the turbine circumferential direction is 30 degrees forward with respect to the turbine circumferential direction It is set in the range of 30 degrees from the rear side,
The turbine blade according to claim 1, characterized in that:

前記複数のドレン溝の各々は、前記前側内面と、前記後側内面と、前記前側内面の内部側端点及び前記後側内面の内部側端点を接続する円弧状の底面と、で構成されており、
前記複数のドレン溝の各々は、前記翼高さ方向に沿って見た場合に、円弧状の前記底面の中心が翼高さ方向の先端から基端にわたって直線状に並ぶように形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン動翼。 Each of the plurality of drain grooves is composed of the front inner surface, the rear inner surface, and an arc-shaped bottom surface connecting the inner end of the front inner surface and the inner end of the rear inner surface. ,
Each of the plurality of drain grooves is formed such that the center of the arc-shaped bottom surface is linearly aligned from the tip end to the base end in the wing height direction when viewed along the wing height direction. ,
The turbine blade according to claim 1 or 2, characterized in that:

隣り合う前記ドレン溝の外部側端点の間のタービン軸方向での間隔が、１ｍｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のタービン動翼。 The axial distance between the outer side end points of the adjacent drain grooves is 1 mm or more.
The turbine blade according to any one of claims 1 to 3, characterized in that: