JPH03903A - 軸流タービンのノズル・ダイヤフラム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軸流タービンのノズル・ダイヤフラムの改良に
関する。

〔従来の技術〕

軸流タービンでは、高温高圧の流体を低温低圧の状態ま
で、有効、かつ、安全に動翼に導くためにノズル・ダイ
ヤフラムが設けられる。第７図はノズル・ダイヤフラム
部の概略の構造を示す。ノズル・ダイヤフラム１は、ケ
ーシング２の所定位置に支持されたノズル・ダイヤフラ
ム外軸３と、その内周側に配置されたノズル・ダイヤフ
ラムの内輪４と、このノズル・ダイヤフラム内外＠３゜
４の間に挾持され、放射状に配置された複数枚のノズル
翼５とによって構成され、作動流体は矢印で示すように
、ノズル・ダイヤフラム１のノズル翼５の間で形成され
る流路を通過して動翼６に導かれ、ロータ７を回転させ
る。

ところで、一般の軸流タービンでは５動Ｘ６の出口にお
ける流体の絶対流出方向は軸方向に流れるように設計さ
れている。しかし、流路の内外壁面の近傍では、ノズル
翼５、および、動翼６の翼列流路での二次流れ損失等に
より動翼６の出口における相対流出速度が低下して、第
８図に破線で示すように周方向成分が大きい旋回流とな
る。

この流出方向、および、速度の大きく異った壁近傍と流
路中央部の流れは下流に移動するに従って混合され、混
合損失を発生させる。特に、第７図に示すようにノズル
・ダイヤフラム外輪３の内周壁面が流体の流れの方向に
沿って急激に広がっている場合は、次段落のノズル翼入
口までの距離が長くなり、混合損失が大きくなる。この
ため、時にはノズル翼５に流入する前に壁面ではく離を
生じることもある。

そこで、従来では、例えば、実開昭５５−１．５４３０
１号公報のように、ノズル翼の根元部、および、先端部
前方にそれぞれ個々に仕切板を、没け、これらの仕切板
の後縁部から生成されろうず流れを利用して混合の改善
が行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

」二記従来技術により、壁面におけるはく離は防ぐこと
ができるが、混合損失を低減するための考慮は未だ不十
分であった。

本発明は、ノズル・ダイヤフラム内外輪の壁面近傍での
混合損失を低減し、タービンの性能を向」；させること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、壁面近傍の旋回流を案内羽
根により主流の流れと同じ方向に流れるようにしたもの
である。

〔作用〕

第８図に示すように、動翼６出口における流体の相対流
出速度は、主流のＵに対してノズルダイヤフラム内外輪
の壁面近傍ではＵ′と遅くなっている。しかし、絶対流
出速度は主流のＶに対して壁面近傍ではＶ′と主流より
もむしろ速くなっている。

従って、壁面近傍の流れを案内羽根により主流の流れと
同じ方向に転向させると、両方の流れの運動量の差が小
さくなり、運動量の変化によって発生する混合損失を小
さくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する。

この実施例に係る軸流タービンでは、ノズル・ダイヤフ
ラム外輪３．および、ノズル・ダイヤフラム内輪４に、
ノズルＸ５の上流に位置してそれぞれ案内羽根７，８を
設置する。この場合、案内羽根７，８は、第２図に示す
ように、翼壁形状となっており、ノズル・ダイヤフラム
内輪４、および、ノズル・ダイヤフラム外輪３に、周方
向等間隔に、それぞれ、配置すると共に、案内羽根出口
部をタービン回転軸とほぼ平行に設置する。また、案内
羽根７，８の出口部高さは、第９図に示すδが一側に急
変している部分までであり、通常前段動翼６の翼弦長の
１〜１．５　倍である。第３図は案内羽根８の斜視図で
あり、入口端は根元から先端になるにつれて後退してい
る。

すなわち、第３図のＩＶ−ＩＶ断面を根元側から順に示
したのが第４図の（ａ）〜（ｅ）である。−番根元で案
内羽根８の入口角αが一番大きくなっており、先端にな
るにつれて、第９図のδに対応して小さくなっている。

次に、本発明の詳細な説明する。翼壁断面の案内羽根７
，８がノズル・ダイヤフラム外輪３、および、ノズル・
ダイヤフラム内輪４に取付けられると、第９図に示すよ
うに、壁面近傍で大きな旋回角（−δ）をもった流れは
案内羽根７，８で効率よく軸方向に転向される。これに
より、主流と同方向の流れとなるため、主流との混合が
減り。

壁面近傍での損失が減る。しかも、案内羽根７゜８は根
元側から先端側に位置が変るにつれて案内羽根の入口端
は下流側に移って案内羽根の翼弦長が小さくなるために
、案内羽根による損失は必要以上には大きくならない。

本発明の変形例として、その断面形状が第５図および第
６図に示すように、鋼板で製作した案内羽根、さらには
案内羽根の入口角のみが変り、入口端は下流側に変化し
ない場合もあり、何れも本発明の意図する効果を達成す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、軸流タービンのノズル・ダイヤフラム
外軸およびノズル・ダイヤフラム内輪に周方向等間隔に
翼形断面の案内羽根を取りつけ、壁面近傍の旋回流が主
流と同じタービン回転軸方向に転向し、主流との混合が
減り、タービンの性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
■−■矢視図、第３図は案内羽根の斜視図、第４図は第
３図のＩＶ−ＴＶ矢視断面の長さ方向断面形状の変化を
示す断面図、第５図および第６図は変形例の案内羽根の
断面図、第７図は軸流タービンの一般例の断面図、第８
図は動翼出口の流れの状態を表わす速度三角形図、第９
図は動翼出口の絶対流出角の半径方向分布図である。 第２　図 第３図 ■ 第４図 ＋（Ｌ＋ ＋ａ＋ ＋（，１ ＋ｄ＋ ｅｌ （ユ） （八） （従） 第６図 （■） （ｆ、＋ ｆＱ） 第７図 第８図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対のノズル・ダイヤフラム内輪および外輪により
   挾持されたノズル翼の根元部および先端部前方にそれぞ
   れ個々に案内羽根を設けた軸流タービンノズルダイヤフ
   ラムにおいて、 周方向に複数枚配置された前記案内羽根の入口角を前記
   ノズル・ダイヤフラムの壁面側から流路の中央に向つて
   、周方向から軸方向に変るように形成したことを特徴と
   する軸流タービンのノズル・ダイヤフラム。 ２、前記案内羽根の出口角が軸方向に形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の軸流タービンのノズル
   ・ダイヤフラム。 ３、前記案内羽根の入口端が前記ノズル・ダイヤフラム
   の壁面側から前記流路の中央に向つて、前記流路の下流
   側に後退していることを特徴とする請求項１に記載の軸
   流タービンのノズル・ダイヤフラム。