JPS5990704A - 軸流流体機械用ダイヤフラムリング - Google Patents
軸流流体機械用ダイヤフラムリングInfo
- Publication number
- JPS5990704A JPS5990704A JP20030882A JP20030882A JPS5990704A JP S5990704 A JPS5990704 A JP S5990704A JP 20030882 A JP20030882 A JP 20030882A JP 20030882 A JP20030882 A JP 20030882A JP S5990704 A JPS5990704 A JP S5990704A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wall
- diaphragm
- ring
- stationary
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、軸流機械に用いるダイヤフラムリングに関す
る。この種のものは蒸気タービン等の軸流機械において
使用され、特に蒸気タービン低圧段などに傾斜ダイヤス
ラムとして使用されるなどしている。
る。この種のものは蒸気タービン等の軸流機械において
使用され、特に蒸気タービン低圧段などに傾斜ダイヤス
ラムとして使用されるなどしている。
従来の多段蒸気タービン低圧段落においては、下流側に
段落に至る程、蒸気の比体積の増加に応じてダイヤフラ
ムリングが支持している静翼の翼長が増大し、全体とし
て末広が９の流路形状となっている。各段落間の蒸気流
路をスムーズに構成するため、第１図に示すように静翼
列２全固定するダイヤフラムの外輪１は、急激な１頃奈
：を持つ構造がとられている。このような形状の傾斜外
壁を有するダイヤフラムは、静翼出口２Ｃの外壁近傍で
流れの剥離４を発生して蒸気タービンの性能を低下させ
る。その理由を第２図を用いて説明すると次の通９であ
る。第２図は第１図のＩＩ −ＩＩ断面を示すが、ダイ
ヤフラム１には１図のような静翼２が複数枚固定されて
、間外を構成している。この静翼列間の流路を蒸気３が
通量する。蒸気３は、静翼２間の流路を通過して圧力を
減じる。第２図（ｂ）は、静翼背面２ａと腹面２ｂの圧
力分布６ａ。
段落に至る程、蒸気の比体積の増加に応じてダイヤフラ
ムリングが支持している静翼の翼長が増大し、全体とし
て末広が９の流路形状となっている。各段落間の蒸気流
路をスムーズに構成するため、第１図に示すように静翼
列２全固定するダイヤフラムの外輪１は、急激な１頃奈
：を持つ構造がとられている。このような形状の傾斜外
壁を有するダイヤフラムは、静翼出口２Ｃの外壁近傍で
流れの剥離４を発生して蒸気タービンの性能を低下させ
る。その理由を第２図を用いて説明すると次の通９であ
る。第２図は第１図のＩＩ −ＩＩ断面を示すが、ダイ
ヤフラム１には１図のような静翼２が複数枚固定されて
、間外を構成している。この静翼列間の流路を蒸気３が
通量する。蒸気３は、静翼２間の流路を通過して圧力を
減じる。第２図（ｂ）は、静翼背面２ａと腹面２ｂの圧
力分布６ａ。
６ｂを示す。ここで問題となるのは、翼背面２ａの圧力
分布６ａである。蒸気圧力は、図の分布６ａの如く、ス
ロート５の点寸では減圧するが、スロート５すなわち翼
面上の２ｄの点以降は、蒸気流路で規制されないために
一定圧力となる。実１奈には楓面の曲率の影響でスロー
ト部２ｄで出口圧力ｐ、よりも若干低い圧力となり、ス
ロート部２ｄから出口端２Ｃｊでは圧力が上昇し逆圧力
勾配となっている。このような逆圧力勾配部では境界層
が発搾し、この逆圧力勾配が激しい場合には流れが剥離
する。一方力１図に示したダイヤフラム１では、スロー
ト部以降も流路が拡大するため、一種のディフューザー
となり、外壁の傾斜角θ。
分布６ａである。蒸気圧力は、図の分布６ａの如く、ス
ロート５の点寸では減圧するが、スロート５すなわち翼
面上の２ｄの点以降は、蒸気流路で規制されないために
一定圧力となる。実１奈には楓面の曲率の影響でスロー
ト部２ｄで出口圧力ｐ、よりも若干低い圧力となり、ス
ロート部２ｄから出口端２Ｃｊでは圧力が上昇し逆圧力
勾配となっている。このような逆圧力勾配部では境界層
が発搾し、この逆圧力勾配が激しい場合には流れが剥離
する。一方力１図に示したダイヤフラム１では、スロー
ト部以降も流路が拡大するため、一種のディフューザー
となり、外壁の傾斜角θ。
が大きくなると、流れ３は剥離４を生じるのである。
このため従来形状のダイヤフラムでは、ターピノ段の性
能を低下させるという問題カニ避けられない。
能を低下させるという問題カニ避けられない。
本発明は、このような従来の傾斜形ダイヤフラムの外輪
形状を改良し、流体の運動上効適なづ形状のダイヤフラ
ムを提供することにより、翼先ａＭ部の損失を減少させ
て、蒸気ターヒ゛ン等ＩＩＩＩＩｌ流十ｍ ＋Ｊθの性
り目を向上させようとするものである。
形状を改良し、流体の運動上効適なづ形状のダイヤフラ
ムを提供することにより、翼先ａＭ部の損失を減少させ
て、蒸気ターヒ゛ン等ＩＩＩＩＩｌ流十ｍ ＋Ｊθの性
り目を向上させようとするものである。
本発明屯グイヤフラムリングの傾斜部分を静ｊ４背面の
スロート部よりＵ：、流側にして、夕゛イヤフラノ、リ
ングを構成することにより上記目的を達ＩＪ克する。こ
の構成をとれば、該スロート部以降はず頃斜壁を設けな
いで平行流路とするか、又は、傾斜角度を減少さぜるこ
とによって、静翼スロートｆｔ＄以降の逆圧力勾配’を
緩和式せ、流れの剥離を防止し、流体損失を低減させる
仁とができる。
スロート部よりＵ：、流側にして、夕゛イヤフラノ、リ
ングを構成することにより上記目的を達ＩＪ克する。こ
の構成をとれば、該スロート部以降はず頃斜壁を設けな
いで平行流路とするか、又は、傾斜角度を減少さぜるこ
とによって、静翼スロートｆｔ＄以降の逆圧力勾配’を
緩和式せ、流れの剥離を防止し、流体損失を低減させる
仁とができる。
本発明の一実施例を第３図乃至第５図を用いて説明する
。この実施例は本発明を蒸気タービン低圧段に使用する
傾斜ダイヤフラムリングに適用したものである。
。この実施例は本発明を蒸気タービン低圧段に使用する
傾斜ダイヤフラムリングに適用したものである。
本実施例のダイヤフラム外輪１は、従来例同様広大流路
を形成するために、傾斜外壁１ａ分有するが、この外壁
の傾斜部分は静翼２の背面スロート部２ｄより上流側に
構成する（第４図（ａ）（ｂＪ参照）。本例では該傾斜
外壁１ａの変曲点ＩＣ以降は平行流路１ｂとしている。
を形成するために、傾斜外壁１ａ分有するが、この外壁
の傾斜部分は静翼２の背面スロート部２ｄより上流側に
構成する（第４図（ａ）（ｂＪ参照）。本例では該傾斜
外壁１ａの変曲点ＩＣ以降は平行流路１ｂとしている。
この変曲点ＩＣの位置を第４図に示す如く、翼静面のス
ロート点２ｄ（同図（１）Ｊ ）より上流（１１に設け
るものである。明示のため？ＪＣ４図（ａ）にも、該ス
ロート点２ｄに対応する点を符号２ｄ’で示しておく。
ロート点２ｄ（同図（１）Ｊ ）より上流（１１に設け
るものである。明示のため？ＪＣ４図（ａ）にも、該ス
ロート点２ｄに対応する点を符号２ｄ’で示しておく。
すなわち、放出Ｄ Ｄ：：ａ ２ Ｃ（第４図（Ｉ〕】
から、変曲点ＩＣまでの距離Ｌ（同図（ａ））が免田目
端からスロート２ｄまでの軸方向距離Ｓ（同図（ｂ））
よりも大きくとられている。このような流路形状では、
第２図に示した翼圧力分布の逆圧勾配部では、流路は拡
大流路と成らず、さらには、流れが転向することによっ
てＩＣ点の圧力が若干上ＪＶＩシ逆圧力勾配を緩和して
流れの剥離を防止できる。
から、変曲点ＩＣまでの距離Ｌ（同図（ａ））が免田目
端からスロート２ｄまでの軸方向距離Ｓ（同図（ｂ））
よりも大きくとられている。このような流路形状では、
第２図に示した翼圧力分布の逆圧勾配部では、流路は拡
大流路と成らず、さらには、流れが転向することによっ
てＩＣ点の圧力が若干上ＪＶＩシ逆圧力勾配を緩和して
流れの剥離を防止できる。
一方を寸法をあ−１ニジ太きくすると上流側の外壁面傾
斜θ、が大きくな９すぎるため、静翼２とダイヤフラム
入口端の間で剥離を発生する可能性がある。そこで、ス
ロート点２ｄと変曲点ＩＣを一致させればよいわけであ
るが、通常のタービン翼では、スロート２ｄまでの軸方
向距離Ｓは、ピッチＴによって決まり、 Ｓ ＝ ０．２ Ｔ〜０．４Ｔ としてよい。
斜θ、が大きくな９すぎるため、静翼２とダイヤフラム
入口端の間で剥離を発生する可能性がある。そこで、ス
ロート点２ｄと変曲点ＩＣを一致させればよいわけであ
るが、通常のタービン翼では、スロート２ｄまでの軸方
向距離Ｓは、ピッチＴによって決まり、 Ｓ ＝ ０．２ Ｔ〜０．４Ｔ としてよい。
さらに上記の如く、流れが転向することによって変曲点
ＩＣの圧力が上昇し、剥離の防止ができるので、変曲点
ＩＣ以降の流路壁１ｂは必ずしもタービン軸７と平行に
する必要はなく、外壁前部１ａの傾斜角θ１ よシ小き
い傾斜角θ２を持った傾斜壁として艮い。
ＩＣの圧力が上昇し、剥離の防止ができるので、変曲点
ＩＣ以降の流路壁１ｂは必ずしもタービン軸７と平行に
する必要はなく、外壁前部１ａの傾斜角θ１ よシ小き
い傾斜角θ２を持った傾斜壁として艮い。
簡略解析によれば、流れが０１からθ２に転向する圧力
上昇分は第５図（ｂ）に示すように、流体密吸音ρとし
、流速〜■のＸ、ｙ方向成分全ｕ、■とすれば δＰ−ΔＰ−ΔＰ′ 一方主流の流Ｌ→ｌＷはスロート近傍では近似的にＷ２
ホ２ （Ｐ＋ Ｐ２）／ρ よって（１）式は次の（２）で表わされる。
上昇分は第５図（ｂ）に示すように、流体密吸音ρとし
、流速〜■のＸ、ｙ方向成分全ｕ、■とすれば δＰ−ΔＰ−ΔＰ′ 一方主流の流Ｌ→ｌＷはスロート近傍では近似的にＷ２
ホ２ （Ｐ＋ Ｐ２）／ρ よって（１）式は次の（２）で表わされる。
δ Ｐ ６ （Ｐ 、 Ｐ ２ ） （ｓ＋
ｎ２θ、 −５ｉｎ２ θ２ ） −−−−−−
−−−（２）一般のタービン翼の、１劫合翼面の最低圧
力と、出口圧力Ｐ２の差ΔＰは Δｊ、’ ＝ ０．２ （Ｐｓ Ｐｔ）でるる ・・
・・・・・・・・・・（３）よってスロート部以後が逆
圧力勾配とならない条件は、 δＩ）＞ΔＰ・・・・・・・・・・・・・・・（４）こ
こから、（２）、（３）式よシ ５１０２θ１−ｓｉ口２θ２）０．２・・・・・・・・
・・・・・・・（５）を満足するθ、とすれば良いこと
がわかる。
ｎ２θ、 −５ｉｎ２ θ２ ） −−−−−−
−−−（２）一般のタービン翼の、１劫合翼面の最低圧
力と、出口圧力Ｐ２の差ΔＰは Δｊ、’ ＝ ０．２ （Ｐｓ Ｐｔ）でるる ・・
・・・・・・・・・・（３）よってスロート部以後が逆
圧力勾配とならない条件は、 δＩ）＞ΔＰ・・・・・・・・・・・・・・・（４）こ
こから、（２）、（３）式よシ ５１０２θ１−ｓｉ口２θ２）０．２・・・・・・・・
・・・・・・・（５）を満足するθ、とすれば良いこと
がわかる。
上述したように本発明Ｑてよれば、蒸気タービン等のｉ
！’ｆｉｌ流１晟（戒に用いる外壁傾斜ダイヤフラムに
発生する損失を低減でき、その効率を高めることが可能
である。外壁傾斜角を大きくとる場合でも、この効果に
より効率向上がｉｊＪ能である。
！’ｆｉｌ流１晟（戒に用いる外壁傾斜ダイヤフラムに
発生する損失を低減でき、その効率を高めることが可能
である。外壁傾斜角を大きくとる場合でも、この効果に
より効率向上がｉｊＪ能である。
尚轟然のことではあるが、本発明は図示の実施例にのみ
限定されるものではない。
限定されるものではない。
第１図は従来のクーピンダイヤフラム形状金示す。第２
図（ａｌは第１図のＩＩ−ＩＩ断面を示し、同図（ｂ）
は、その翼面の圧力分布を示す。 ？Ａ３図は、本発明のダイヤフラムの一実施例の形状を
示す。第４図（、ａｌは第３図の部分拡大図である。ま
た同図（ｈｌはそのＩＶ−ＩＶ断面図である。第５図（
ａ）は、該実施例のダイヤフラム形状を示して、同図（
ｂｌはこれに対応して同図（ａｌの■−■線に沿う翼背
面の圧力分布を示したものである。 １・・・ダイヤスラムリング（外軸）、１ａ・・・傾斜
部、１ｂ・・・平行部又は低傾斜ｖ１μ、ＩＣ・・・変
曲点、２・・・静瑞、２ａ・・・酢４ｇＲ面、２ｂ・・
・静翼腹面、２ｃ・・・静翼用Ｄ ＶｉＡ！、２ｄ・・
・背Ｌｈｉ上のスロート点％３・・・蒸気θＩＬ、４・
・・γｔルの剥１ζ（を領域、５・・・スロット部。 Ｌ」 （（Ａ） 殻ｉｇＪ Ｇ −ｖｍ
図（ａｌは第１図のＩＩ−ＩＩ断面を示し、同図（ｂ）
は、その翼面の圧力分布を示す。 ？Ａ３図は、本発明のダイヤフラムの一実施例の形状を
示す。第４図（、ａｌは第３図の部分拡大図である。ま
た同図（ｈｌはそのＩＶ−ＩＶ断面図である。第５図（
ａ）は、該実施例のダイヤフラム形状を示して、同図（
ｂｌはこれに対応して同図（ａｌの■−■線に沿う翼背
面の圧力分布を示したものである。 １・・・ダイヤスラムリング（外軸）、１ａ・・・傾斜
部、１ｂ・・・平行部又は低傾斜ｖ１μ、ＩＣ・・・変
曲点、２・・・静瑞、２ａ・・・酢４ｇＲ面、２ｂ・・
・静翼腹面、２ｃ・・・静翼用Ｄ ＶｉＡ！、２ｄ・・
・背Ｌｈｉ上のスロート点％３・・・蒸気θＩＬ、４・
・・γｔルの剥１ζ（を領域、５・・・スロット部。 Ｌ」 （（Ａ） 殻ｉｇＪ Ｇ −ｖｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ｎｌｔ流流体流体機械力段落を構成し、かつ流
れ方向に拡大流路を形成するために傾斜した外壁を有す
る静翼列固定用ダイヤフラムリングにおいて、該外壁の
傾斜部分を静翼背面スロート部よシ上流側に構成したこ
とを特徴とする軸流流体機械用ダイヤスラムリング。 ２、上記ダイヤスラム傾斜部の終了変曲点から、静翼出
口端壕での距離を、静翼ピッチの２０％〜４０％とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１ｍに記載の軸流流
体機械用ダイヤフラムリング。 ３、上記ダイヤスラムリングはその上流側傾斜部の終了
変曲点以降も若干の傾斜角θ、を持たせた外壁形状とし
、該傾斜角θ、と前記上流傾斜部のタービン軸に対する
傾斜角度θ、との間に０．２≧５ｉｎ２θ１−ｓｉｎ２
θ！ の関係をもたせたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項に記載の軸流流体機械用ダイヤフラムリ
ング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20030882A JPS5990704A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 軸流流体機械用ダイヤフラムリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20030882A JPS5990704A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 軸流流体機械用ダイヤフラムリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5990704A true JPS5990704A (ja) | 1984-05-25 |
Family
ID=16422154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20030882A Pending JPS5990704A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 軸流流体機械用ダイヤフラムリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5990704A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127132A (ja) * | 2005-03-31 | 2007-05-24 | Hitachi Ltd | 軸流タービン |
| EP2362063A3 (en) * | 2005-03-31 | 2012-08-29 | Hitachi Ltd. | Axial turbine |
| US10301970B2 (en) | 2015-06-18 | 2019-05-28 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Axial turbine |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP20030882A patent/JPS5990704A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127132A (ja) * | 2005-03-31 | 2007-05-24 | Hitachi Ltd | 軸流タービン |
| EP2362063A3 (en) * | 2005-03-31 | 2012-08-29 | Hitachi Ltd. | Axial turbine |
| US8308421B2 (en) | 2005-03-31 | 2012-11-13 | Hitachi, Ltd. | Axial turbine |
| US10301970B2 (en) | 2015-06-18 | 2019-05-28 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Axial turbine |
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