JPS6133968B2 - - Google Patents
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- JPS6133968B2 JPS6133968B2 JP8215080A JP8215080A JPS6133968B2 JP S6133968 B2 JPS6133968 B2 JP S6133968B2 JP 8215080 A JP8215080 A JP 8215080A JP 8215080 A JP8215080 A JP 8215080A JP S6133968 B2 JPS6133968 B2 JP S6133968B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、多段軸流タービンのごとき多段軸流
機械の段落内部構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a stage internal structure of a multi-stage axial flow machine, such as a multi-stage axial flow turbine.
第1図ないし第6図について、従来の多段軸流
タービンの段落内部構造の作動流体の流れおよび
損失等を説明する。 With reference to FIGS. 1 to 6, the flow and loss of working fluid in the stage internal structure of a conventional multistage axial flow turbine will be explained.
第1図は、多段軸流タービンの段落を示し、ロ
ータRの軸方向に、上流側の段落である前段A
と、これの後続段Bとを備えている。その前段A
は、静翼1と動翼3とを有し、静翼1は外側のダ
イヤフラム2aと内側のダイヤフラム2b間に、
円周方向に複数枚固定されて静翼列を構成してお
り、動翼3は静翼1の下流側に配置され、ロータ
デイスク4の円周方向に複数枚固定されて動翼列
を構成している。また、動翼3の先端はシユラウ
ド5を介して複数枚連結されている。一方、後続
段Bは静翼1′と動翼3′とを有し、静翼1′は外
側のダイヤフラム2a′と内側のダイヤフラム2
b′間の円周方向に複数枚固定されて静翼列を構成
しており、動翼3′は静翼1′の下流側においてロ
ータデイスク4′の円周方向に複数枚固定されて
動翼列を構成し、前記動翼3′の先端はシユラウ
ド5′を介して複数枚連結されている。なお、第
1図中の符号6は車室を示す。 FIG. 1 shows the stages of a multistage axial flow turbine, and in the axial direction of the rotor R, the upstream stage A
and a subsequent stage B. The previous stage A
has a stator blade 1 and a rotor blade 3, and the stator blade 1 is arranged between an outer diaphragm 2a and an inner diaphragm 2b.
A plurality of rotor blades are fixed in the circumferential direction to form a stator blade row, and a rotor blade 3 is arranged downstream of the stator blade 1, and a plurality of rotor blades are fixed in the circumferential direction of the rotor disk 4 to form a rotor blade row. are doing. Further, a plurality of tips of the rotor blades 3 are connected via a shroud 5. On the other hand, the subsequent stage B has a stator blade 1' and a rotor blade 3', and the stator blade 1' has an outer diaphragm 2a' and an inner diaphragm 2a'.
A plurality of rotor blades 3' are fixed in the circumferential direction between the stator blades 1' and a stator blade row. A plurality of rotor blades 3' are connected to each other via a shroud 5', forming a row of blades. Note that the reference numeral 6 in FIG. 1 indicates a vehicle interior.
そして、この多段軸流タービンでは作動流体9
は前段Aの静翼1を通過してその熱エネルギーが
連動エネルギーに変換され、動翼3を回転させて
仕事をしたのち、後続段Bに入り、静翼1′を通
過して動翼3′に流れ、前段Aと同様に動翼3′を
回転させて仕事をする。 In this multi-stage axial flow turbine, the working fluid 9
passes through the stator blade 1 of the preceding stage A, and its thermal energy is converted into interlocking energy, rotates the rotor blade 3 and performs work, then enters the succeeding stage B, passes through the stator blade 1', and generates the rotor blade 3. ', and as in the previous stage A, the rotor blades 3' are rotated to perform work.
ところで、前述のごとき軸流タービンでは種々
の損失が発生する。 By the way, various losses occur in the above-mentioned axial flow turbine.
第2図は、特に静翼列において発生する損失を
示し、第2図bは静翼の損失の翼長方向分布を示
す。静翼の損失は、翼面と流体の摩擦損失等に起
因する翼形損失EPと、外側の側壁であるダイヤ
フラム2aの内側近傍と内側の側壁であるダイヤ
フラム2bの外側近傍とに発生する側壁則失EW
とに大別される。殊に側壁損失EWは、翼長の短
い段落では5〜10%のエネルギー損失となり、軸
流タービン効率低下の大きな要因となつている。
また、側壁損失EWは側壁摩擦損失と2次流れ損
失とからなつているが、いずれも側壁近傍に発達
する境界層に起因するため、第2図a,cに示さ
れるように、静翼1の入口における境界層厚さの
δ1が大きい程、側壁損失EWも増加する。な
お、第2図a中の符号13は静翼の入口境界層を
示し、第2図b,c中の符号14,14a,14
bは静翼損失、側壁損失、翼形損失をそれぞれ示
す。 FIG. 2 particularly shows the losses occurring in the row of stator blades, and FIG. 2b shows the distribution of losses in the stator blades in the blade span direction. Losses in stationary blades include airfoil shape loss E P caused by friction loss between the blade surface and the fluid, and sidewall losses occurring near the inner side of the diaphragm 2a, which is the outer side wall, and near the outer side of the diaphragm 2b, which is the inner side wall. Loss of rules E W
It is broadly divided into. In particular, the sidewall loss E W is an energy loss of 5 to 10% in a stage with a short blade length, and is a major factor in reducing the efficiency of an axial flow turbine.
In addition, sidewall loss E W consists of sidewall friction loss and secondary flow loss, both of which are caused by the boundary layer that develops near the sidewall. The larger the boundary layer thickness δ 1 at the inlet of 1, the greater the sidewall loss E W . Note that the reference numeral 13 in FIG.
b indicates stator blade loss, sidewall loss, and airfoil loss, respectively.
第3図は、前記2次流れ損失の発生機構を説明
している。静翼1の側壁である外側のダイヤフラ
ム2aと内側のダイヤフラム2bの近傍の流体
は、境界層13の存在によつて非常に流速の遅い
流れとなつている。このため、前記境界層13内
では流体の遠心力と、静翼1の背側1aと腹側1
b間の圧力差とのバランスがくずれ、圧力の高い
腹側1bから背側1aに向つて2次流れ10が発
生する。この2次流れ10は、背側1aのコーナ
部において渦10aを発生して損失となる。この
ように2次流れ10は、低エネルギー状態の境界
層13内にに発生するものであり、前記側壁の境
界層13が厚い程、2次流れ10によつて失なわ
れる運動エネルギーが大きくなり、静翼の側壁損
失を増大させる結果となる。 FIG. 3 explains the mechanism by which the secondary flow loss occurs. The fluid near the outer diaphragm 2a and the inner diaphragm 2b, which are the side walls of the stationary blade 1, flows at a very low velocity due to the existence of the boundary layer 13. Therefore, within the boundary layer 13, the centrifugal force of the fluid and the dorsal side 1a and ventral side 1 of the stationary blade 1 are generated.
The balance with the pressure difference between the two sides is lost, and a secondary flow 10 is generated from the high-pressure ventral side 1b toward the dorsal side 1a. This secondary flow 10 generates a vortex 10a at the corner of the back side 1a, resulting in loss. In this way, the secondary flow 10 is generated within the boundary layer 13 in a low energy state, and the thicker the boundary layer 13 on the side wall, the greater the kinetic energy lost by the secondary flow 10. , resulting in increased sidewall losses of the stator vanes.
この静翼の側壁損失は、静翼1の外側の側壁で
著しく、内側の側壁近傍の損失より数倍多いこと
が実験により判明している。その原因は流体の流
れの3次元効果の他に、静翼1の入口における境
界層厚さδ1が内側の側壁よりも外側の側壁にお
いてより一層厚いことに起因している。そして、
静翼1の外側の側壁の境界層が著しく発達する主
原因は、前段Aの動翼3における流れの非一様性
にある。なお、第3図中の符号9′は主流を示
す。 Experiments have shown that the sidewall loss of the stator vane is significant on the outer sidewall of the stator vane 1 and is several times greater than the loss near the inner sidewall. The reason for this is that, in addition to the three-dimensional effect of the fluid flow, the boundary layer thickness δ 1 at the inlet of the vane 1 is thicker on the outer side wall than on the inner side wall. and,
The main reason why the boundary layer on the outer side wall of the stator blade 1 develops significantly is the non-uniformity of the flow in the rotor blade 3 of the front stage A. Note that the reference numeral 9' in FIG. 3 indicates the mainstream.
第4図は、動翼列間の主流9′の流れと、動翼
先端側部材であるシユラウド5とその外側部材で
あるダイヤフラム2a間の間隙からの先端漏洩流
11の流れを示す。その第4図aに示されるよう
に、主流9′は動翼列の翼間を通過して流れ去
る。一方、先端漏洩流11はシユラウド5と先端
漏洩流11を最小限に押える目的で設置されてい
るラジアルフイン7間の間隙から漏洩して流れ
る。この動翼3の先端漏洩流11は、シユラウド
5との摩擦力によつて動翼3の回転方向Sの成分
を有する流れとなつて動翼3の下流側へ流出す
る。このため、動翼3の下流における流速分布9
a′は第4図bに示されるように、先端で旋回流9
a″を有する捩れた流れとなる。 FIG. 4 shows the flow of the main flow 9' between the rotor blade rows and the flow of the tip leakage flow 11 from the gap between the shroud 5, which is the rotor blade tip side member, and the diaphragm 2a, which is the outer member. As shown in FIG. 4a, the main flow 9' passes between the blades of the rotor blade row and flows away. On the other hand, the tip leakage flow 11 leaks from the gap between the shroud 5 and the radial fin 7, which is installed for the purpose of minimizing the tip leakage flow 11. The tip leakage flow 11 of the rotor blade 3 becomes a flow having a component in the rotational direction S of the rotor blade 3 due to the frictional force with the shroud 5 and flows out to the downstream side of the rotor blade 3. Therefore, the flow velocity distribution 9 downstream of the rotor blade 3
a' is a swirling flow 9 at the tip, as shown in Figure 4b.
It becomes a twisted flow with a''.
第5図は、前述の流れの機構を回転座標系の上
と、相対速度場で説明している。その第5図a,
bに示されるように、動翼列の翼間を通過する主
流9′は動翼3において転向して流出するのに対
し、シユラウド5とラジアルフイン7間の間隙か
ら漏洩する先端漏洩流11はほぼロータの軸方向
に流出するため、両者の流出方向には大きな差が
生ずる。このため、動翼出口における流出角αは
第5図dに符号15で示されるように捩れたもの
となる。 FIG. 5 illustrates the above-mentioned flow mechanism on a rotating coordinate system and in a relative velocity field. Figure 5 a,
As shown in Fig. b, the main flow 9' passing between the blades of the rotor blade row is turned and flows out at the rotor blade 3, whereas the tip leakage flow 11 leaking from the gap between the shroud 5 and the radial fin 7 is Since it flows out almost in the axial direction of the rotor, there is a large difference in the direction of the two outflows. Therefore, the outflow angle α at the rotor blade outlet becomes twisted as shown by reference numeral 15 in FIG. 5d.
つぎに、第6図は前段Aの動翼列の翼間から流
出した流れが、後続段Bの静翼1′の側壁近傍で
どのような挙動をとるかを説明している。その第
6図aに示されるように、前段Aの動翼列の翼間
から流出した流れ9a′は、後続段Bの静翼1′の
側壁近傍を通過し、境界層13を発達させて静翼
1′の入口に至る。ところで、前述したように前
段Aの動翼3′の先端部は先端漏洩流11によつ
て捩れた流れとなつているが、第6図bに示され
るように、漏洩流絶対速度11aは周速12の成
分と相対速度11bの成分とが合成された旋回度
γの方向に向う。このため、後続段Bの静翼1′
の外側の側壁であるダイヤフラム2a′近傍の流れ
16は、第6図bに一点鎖線で示されるように、
大きく迂回して静翼1′の入口まで到達すること
になる。その結果、外側の側壁であるダイヤフラ
ム2a′近傍の流れの助走距離lは、ダイヤフラム
2a′の入口から静翼1′の入口まで距離laよりも
大幅に長くなる。そして、静翼1′における入口
の境界層厚さδ1は、助走距離lに比例する。す
なわち、
δ1∝l
したがつて、第6図cに示されるように、漏洩
流による旋回角γが大きい程、助走距離lが長く
なり、静翼入口における境界層厚さδ1が増大
し、前述のごとく後続段Bの静翼1′の側壁損失
EWが増大する。 Next, FIG. 6 explains how the flow flowing out from between the blades of the rotor blade row of the preceding stage A behaves in the vicinity of the side wall of the stationary blade 1' of the succeeding stage B. As shown in FIG. 6a, the flow 9a' flowing out from between the blades of the rotor blade row of the preceding stage A passes near the side wall of the stationary blade 1' of the succeeding stage B, and develops a boundary layer 13. It reaches the inlet of the stationary blade 1'. By the way, as mentioned above, the tip of the rotor blade 3' of the front stage A has a twisted flow due to the tip leakage flow 11, but as shown in FIG. 6b, the leakage flow absolute velocity 11a is It heads in the direction of turning angle γ, which is a combination of the speed 12 component and the relative speed 11b component. For this reason, the stationary blade 1' of the succeeding stage B
The flow 16 near the diaphragm 2a', which is the outer side wall of the
It takes a large detour to reach the inlet of the stationary blade 1'. As a result, the run-up distance l of the flow near the diaphragm 2a', which is the outer side wall, becomes significantly longer than the distance la from the inlet of the diaphragm 2a' to the inlet of the stationary blade 1'. The boundary layer thickness δ 1 at the inlet of the stationary blade 1' is proportional to the run-up distance l. That is, δ 1 ∝l Therefore, as shown in Fig. 6c, the larger the swirl angle γ due to the leakage flow, the longer the run-up distance l becomes, and the boundary layer thickness δ 1 at the stationary blade inlet increases. , the side wall loss E W of the stationary blade 1' of the succeeding stage B increases as described above.
要するに、従来の多段軸流タービンは前段Aの
動翼先端側部材とその外側の部材間の間隙から漏
洩する先端漏洩流に起因する流れの旋回により後
続段Bの静翼1′における外側の側壁近傍に発生
する側壁損失EWが著しく増大する欠点がある。 In short, in a conventional multi-stage axial flow turbine, the flow swirl caused by the tip leakage flow leaking from the gap between the tip side member of the rotor blade of the preceding stage A and the member outside thereof causes the outer side wall of the stator blade 1' of the succeeding stage B to There is a drawback that the side wall loss E W occurring in the vicinity increases significantly.
本発明の目的は、段落の前段の動翼先端側部材
とその外側の部材との間隙から漏洩する先端漏洩
流の旋回によつて、後続段の静翼の外側の側壁近
傍に発生する側壁損失を著しく低減できる多段軸
流機械の段落内部構造を提供することにある。 An object of the present invention is to reduce the sidewall loss that occurs near the outer sidewall of the stator blade in the subsequent stage due to swirling of the tip leakage flow leaking from the gap between the tip side member of the rotor blade in the previous stage and the member outside thereof. An object of the present invention is to provide a stage internal structure of a multistage axial flow machine that can significantly reduce the
本発明の特徴は、段落の前段の動翼と後続段と
の間であつてかつ前記動翼の先端側位置に、動翼
先端側部材とその外側の部材との間隙から漏洩す
る先端漏洩流を主流の流出方向に転向させる整流
板を、円周方向に複数枚取り付けたところに存
し、この構成により後続段の静翼における外側の
側壁損失を著しく低減しうる多段軸流機械の段落
内部構造を得たものである。 A feature of the present invention is that a tip leakage flow leaks from a gap between a rotor blade tip side member and a member outside the rotor blade between a rotor blade in a preceding stage and a succeeding stage and at a position on the tip side of the rotor blade. This structure consists of a plurality of baffle plates installed in the circumferential direction to divert the current to the outflow direction of the main stream. The structure has been obtained.
以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.
第7図ないし第11図は、本発明の一実施例を
示し、多段軸流タービン本発明を適用した場合を
示す。この実施例では、第7図、第8図a,bお
よび第9図に示されるように、多段タービンの前
段Aの動翼3と後続段Bの静翼1′との間であつ
てかつ前記動翼3の先端側位置に、整流板8が円
周方向に等間隔を存して複数枚配列されている。
各整流板8は、比較的薄い板材で形成され、また
第8図に示されるように、動翼先端位置から動翼
根元方向に延びる整流板内側端縁8aまでの高さ
Hは、動翼先端の翼弦長をBWとするとき、
H=0〜0.7BW
に形成されている。さらに、整形板8は動翼の回
転軸であるロータと平行に配置され、かつ前段A
の外側のダイヤフラム2aを後続段B方向に延長
させて形成された静止外壁2cに固定されていて
第9図に明示されるように、動翼3の先端側部材
であるシユラウド5とその外側の部材であるラジ
アルフイン7との間隙から漏洩する先端漏洩流1
1を主流9′の流出方向に転向させうるように取
り付けられている。 FIG. 7 to FIG. 11 show an embodiment of the present invention, and show a case where the present invention is applied to a multi-stage axial flow turbine. In this embodiment, as shown in FIG. 7, FIG. 8a, b, and FIG. A plurality of rectifier plates 8 are arranged at equal intervals in the circumferential direction at the tip side of the rotor blade 3.
Each baffle plate 8 is formed of a relatively thin plate material, and as shown in FIG. When the chord length at the tip is BW , H=0 to 0.7BW . Further, the shaping plate 8 is arranged parallel to the rotor, which is the rotation axis of the rotor blade, and is
It is fixed to a stationary outer wall 2c formed by extending the outer diaphragm 2a in the direction of the succeeding stage B, and as clearly shown in FIG. Tip leakage flow 1 leaking from the gap with the radial fin 7 which is a member
1 in the outflow direction of the main stream 9'.
つぎに、第10図および第11図に基づいて、
整流板8の内側端縁8aと動翼先端間の距離を前
述のごとく、
H=0〜0.7BW
とすべき理由につき説明する。 Next, based on FIGS. 10 and 11,
The reason why the distance between the inner edge 8a of the baffle plate 8 and the tip of the rotor blade should be set to H=0 to 0.7BW as described above will be explained.
前記整流板8は前段Aの動翼3の直後に配置さ
れているが、回転体である動翼3と固定板である
整流板8との接触、干渉を避けるため、整流板8
は特に第11図に示されるように、シユラウド5
の後端縁5aと整流板8の前端縁8bとの間に数
mmの間隔をおいて配置される。その結果、先端漏
洩流11と主流9′は整流板8の前端縁8bに到
達するまで混合される。したがつて、整流板8の
前端縁8bにおける流れは、第10図bに示され
る従来例と同様の流れ状態となつており、旋回成
分を有する流れの領域は動翼先端位置よりもさら
に動翼根元方向にHだけ入つた位置までの領域と
なる。それ故、整流板8の内側端縁8aは、動翼
先端から動翼根元方向にHだけ入つた位置に設定
することにより、整流機能をより良く発揮させる
ことができる。なお、前記高さHを0.7BWよりも
大きくすると第11図bに示されるように、整流
板8自体の流体摩擦損失EFを増加させることに
なり、効果的でない。実験の結果によれば、さら
に好ましくは、
H=0.3〜0.7BW
に設定される。 The baffle plate 8 is placed immediately after the rotor blade 3 of the front stage A, but in order to avoid contact or interference between the rotor blade 3, which is a rotating body, and the baffle plate 8, which is a fixed plate, the baffle plate 8 is
In particular, as shown in FIG.
Between the rear edge 5a and the front edge 8b of the current plate 8
spaced at mm intervals. As a result, the tip leakage flow 11 and the main flow 9' are mixed until they reach the front edge 8b of the baffle plate 8. Therefore, the flow at the front edge 8b of the baffle plate 8 is in a flow state similar to that of the conventional example shown in FIG. This is the area up to the position H in the direction of the blade root. Therefore, by setting the inner end edge 8a of the baffle plate 8 at a position extending by H from the tip of the rotor blade in the direction of the root of the rotor blade, the flow straightening function can be better exhibited. Incidentally, if the height H is made larger than 0.7BW , as shown in FIG. 11b, the fluid friction loss E F of the baffle plate 8 itself increases, which is not effective. According to the results of experiments, it is more preferable to set H=0.3 to 0.7BW .
つぎに第6図、第9図、第10図および第11
図に関連して作用を説明する。 Next, Figures 6, 9, 10 and 11
The operation will be explained with reference to the figures.
前述構成の段落内部構造では、動翼先端のシユ
ラウド5とラジアルフイン7との間隙から漏洩す
る先端漏洩流11は、第9図および第10図aに
示されるように、動翼の回転方向Sに流出したの
ち、整流板8により流れの方向を主流9′の流出
方向に転向される。これにより、整流板8を通過
したのちの流れの状態は、符号9aで示されるよ
うに旋回成分を有しない流れとなる。したがつ
て、第10図bに示されるように、従来の多段軸
流タービンでは段落間の流れが翼先端部において
動翼の回転方向に旋回成分を有する流れ15′と
なるのに対し、本発明では整流板8の整流作用に
より第10図cに示されるように、旋回成分がな
い一様な流れ15となる。 In the above-mentioned paragraph internal structure, the tip leakage flow 11 leaking from the gap between the shroud 5 and the radial fin 7 at the tip of the rotor blade is directed in the rotating direction S of the rotor blade, as shown in FIGS. 9 and 10a. After flowing out, the direction of the flow is changed by the current plate 8 to the outflow direction of the main stream 9'. As a result, the state of the flow after passing through the current plate 8 becomes a flow that does not have a swirling component, as shown by reference numeral 9a. Therefore, as shown in FIG. 10b, in the conventional multi-stage axial flow turbine, the flow between the stages becomes a flow 15' having a swirling component in the rotating direction of the rotor blade at the tip of the blade, whereas this In the present invention, due to the rectifying action of the rectifier plate 8, a uniform flow 15 without swirling components is created as shown in FIG. 10c.
その結果、従来の多段軸流タービンでは第6図
bに示されるように、後続段Bの静翼1′の外側
の側壁であるダイヤフラム2a′において、ロータ
の軸方向に対して旋回角γの角度で流動する流れ
16を、本発明によればロータの軸方向に流れる
主流9′と同一の方向の流れとすることが可能で
あり、これにより本発明では静翼1′の外側の側
壁における助走距離lを最小限に短縮でき、この
外側の側壁近傍での静翼入口における境界層厚さ
δ1を極めて薄くすることができ、したがつて第
6図cに示されるように、静翼1′における側壁
損失を大幅に低減することができる。 As a result, in the conventional multi-stage axial flow turbine, as shown in FIG. According to the invention, it is possible for the angular flow 16 to flow in the same direction as the main flow 9' flowing in the axial direction of the rotor, so that the invention provides a flow in the outer side wall of the vane 1'. The run-up distance l can be reduced to a minimum, and the boundary layer thickness δ1 at the stator blade inlet near this outer sidewall can be made extremely thin, so that the stator blade 1' can be significantly reduced.
なお、この第7図ないし第11図に示される実
施例において、他の部分の構成、作用は第1図に
示される従来のものと同様である。 In the embodiment shown in FIGS. 7 to 11, the structure and operation of other parts are similar to the conventional one shown in FIG. 1.
第12図は、本発明の他の実施例を示し、整流
板の形状を異にしている。 FIG. 12 shows another embodiment of the present invention, in which the shape of the current plate is different.
すなわち、この実施例に示される整流板8は、
第12図aに示されるように、動翼先端位置から
動翼根元方向に延びる部分における先端漏洩流の
上流側半部が、動翼先端の後端縁3aからの距離
mを漸増する傾斜面8cに形成され、かつ第12
図b,dに示されるように、傾斜面8cを有する
部分が動翼の回転方向Sと反対方向に湾曲されて
いる。 That is, the current plate 8 shown in this embodiment is
As shown in FIG. 12a, the upstream half of the tip leakage flow in the portion extending from the tip position of the rotor blade toward the root of the rotor blade is an inclined surface that gradually increases the distance m from the trailing edge 3a of the rotor blade tip. 8c and the twelfth
As shown in FIGS. b and d, the portion having the inclined surface 8c is curved in a direction opposite to the rotating direction S of the rotor blade.
しかして、第12図b,cに示されるように整
流板8におけるロータの軸方向の中心線が整流板
8の前端縁8bにおいて円周方向となす角を整流
板入口角βnとするとき、この整流板入口角βnを
第12図bに破線で示される前段Aの動翼出口に
おける流れの流出角βsに一致されており、整流
板8による流れの転向を、より一層少ない損失で
効果的に達成しうるようになつている。その結
果、この第12図に示される実施例では、先端漏
洩流11と整流板8との衝突による損失を防ぐこ
とができ、タービン効率をより一層向上できる。 Therefore, as shown in FIGS. 12b and 12c, when the angle between the center line of the rotor in the axial direction of the baffle plate 8 and the circumferential direction at the front edge 8b of the baffle plate 8 is defined as the baffle plate inlet angle β n . , this baffle plate inlet angle β n is matched with the outflow angle β s of the flow at the rotor blade outlet of the front stage A shown by the broken line in FIG. It has become possible to achieve this effectively. As a result, in the embodiment shown in FIG. 12, loss due to collision between the tip leakage flow 11 and the baffle plate 8 can be prevented, and the turbine efficiency can be further improved.
さらに、第13図は本発明の別の実施例を示す
もので、この実施例のものは整流板8が後続段B
の静翼1′の外側の側壁であるダイヤフラム2
a′を前段Aの動翼3側に延長させた静止外壁2
c′に取り付けられている外は、第12図に示され
る実施例と同様である。 Furthermore, FIG. 13 shows another embodiment of the present invention, in which the current plate 8 is connected to the subsequent stage B.
The diaphragm 2 which is the outer side wall of the stationary blade 1'
Stationary outer wall 2 with a′ extended toward the rotor blade 3 side of the front stage A
It is similar to the embodiment shown in FIG. 12 except that it is attached to c'.
以上は第7図ないし第13図に示される各実施
例とも、多段軸流タービンに本発明を適用した場
合について詳述したが、これに限らず、本発明は
多段軸流機械一般に適用できること勿論である。 The embodiments shown in FIGS. 7 to 13 above have been described in detail with respect to the case where the present invention is applied to a multi-stage axial flow turbine, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to multi-stage axial flow machines in general. It is.
本発明は、以上説明した構成、作用のものであ
つて、本発明によれば多段軸流機械の後続段の静
翼における側壁損失を著しく低減でき、したがつ
て軸流機械の効率を大幅に向上しうる効果があ
る。 The present invention has the configuration and operation described above, and according to the present invention, it is possible to significantly reduce the side wall loss in the stator vane of the succeeding stage of a multi-stage axial flow machine, thereby significantly increasing the efficiency of the axial flow machine. There is an effect that can be improved.
第1図は従来の多段軸流タービンの子午断面
図、第2図a,bおよびcは同軸流タービンの静
翼構造、静翼における損失、および側壁損失と静
翼入口における境界層厚さとの関係を示す説明
図、第3図は同軸流タービンの静翼の翼列におけ
る2次流れ損失の発生機構の説明図、第4図aお
よびbは同軸流タービンを動翼出口側からみた斜
視図、および動翼出口から流出する主流の説明
図、第5図a,b,cおよびdは同軸流タービン
動翼を流れる流れ、主流の流出角、漏洩流の状
態、および動翼からの流れの流出角の説明図、第
6図a,b,cは同軸流タービンの段落間の流れ
を正面からみた状態、第6図a中のb―b線
からみた状態、および静翼の外側の側壁の流れの
旋回角と側壁損失との関係を示す説明図である。
続いて第7図は本発明を多段軸流タービンに適
用した一実施例を示す子午断面図、第8図aおよ
びbは本発明を構成する整流板の周りの拡大正面
図、および第8図a中のb―bからみた図、
第9図aおよびbは同整流板の整流作用を動翼出
口側からみた状態、および主流の流れの説明図、
第10図a,bおよびcは動翼出口側の流れの旋
回角、従来の多段軸流タービンの旋回角、および
本発明を構成する整流板の作用による旋回角の説
明図、第11図aおよびbは整流板と前段の動翼
との関係、および整流板の高さ寸法と静翼損失と
の関係の説明図、第12図a,b,cおよびdは
本発明の他の実施例の正面からみた状態、第12
図a中XIIb―XIIb線からみた状態、整流板入口角
と動翼出口の流れの流出角との関係、および整流
板を斜面からみた状態を示す図、第13図は本発
明の別の実施例を示す拡大正面図である。
A…多段軸流機械の段落の前段、B…同後続
段、R…ロータ、1…前段の静翼、1′…後続段
の静翼、2a,2b…前段の外側、内側のダイヤ
フラム、2a′,2b′…後続段の外側、内側のダイ
ヤフラム、3…前段の動翼、3′…後続段の動
翼、5…前段のシユラウド、5′…後続段のシユ
ラウド、7…ラジアルフイン、8…整流板、8a
…整流板の内端縁、8b…同前端縁、8c…同傾
斜面、H…整流板における動翼先端位置から動翼
根元方向に延びる部分の高さ、BW…動翼先端の
翼弦長、9…作動流体、9′…主流、11…動翼
の先端漏洩流、m…動翼先端の後端縁から整流板
の前端縁までの距離。
Figure 1 is a meridional cross-sectional view of a conventional multistage axial turbine, and Figures 2 a, b, and c are the stator blade structure of a coaxial turbine, the loss in the stator blade, and the relationship between sidewall loss and boundary layer thickness at the inlet of the stator blade. Figure 3 is an explanatory diagram showing the mechanism of secondary flow loss generation in the stator blade rows of a coaxial flow turbine. Figures 4 a and b are perspective views of the coaxial flow turbine viewed from the rotor blade outlet side. , and explanatory diagrams of the mainstream flowing out from the rotor blade outlet, Figures 5a, b, c, and d show the flow flowing through the coaxial flow turbine rotor blade, the outflow angle of the mainstream, the state of leakage flow, and the flow from the rotor blade. An explanatory diagram of the outflow angle, Figures 6a, b, and c are the front view of the flow between the stages of a coaxial flow turbine, the view from line bb in Figure 6a, and the outer side wall of the stationary blade. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the swirl angle of the flow and the sidewall loss. Next, FIG. 7 is a meridional cross-sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a multi-stage axial flow turbine, FIGS. View from bb in a,
Figures 9a and 9b show the rectifying action of the baffle plate as seen from the rotor blade outlet side, and an explanatory diagram of the mainstream flow;
Figures 10a, b, and c are explanatory diagrams of the swirling angle of the flow on the rotor blade outlet side, the swirling angle of a conventional multistage axial flow turbine, and the swirling angle due to the action of the baffle plate constituting the present invention, and Figure 11a and b is an explanatory diagram of the relationship between the baffle plate and the preceding moving blade, and the relationship between the height dimension of the baffle plate and the stator blade loss, and Fig. 12 a, b, c, and d are other embodiments of the present invention. Viewed from the front, 12th
Figure 13 is a diagram showing the state seen from the line XIIb-XIIb in Figure a, the relationship between the baffle plate inlet angle and the outflow angle of the flow at the rotor blade outlet, and the state of the baffle plate seen from the slope. It is an enlarged front view showing an example. A...Previous stage of a stage of a multi-stage axial flow machine, B...Subsequent stage, R...Rotor, 1...Stator vane of the previous stage, 1'...Stator vane of the subsequent stage, 2a, 2b...Outer and inner diaphragms of the previous stage, 2a ', 2b'...Outer and inner diaphragm of the succeeding stage, 3... Moving blade of the preceding stage, 3'... Moving blade of the succeeding stage, 5... Shroud of the preceding stage, 5'... Shroud of the succeeding stage, 7... Radial fin, 8 ...straightening plate, 8a
...Inner edge of the baffle plate, 8b...Front edge, 8c...Slanted surface, H...Height of the portion of the baffle plate extending from the moving blade tip position to the root direction of the moving blade, B W ...Chord of the moving blade tip Length, 9...Working fluid, 9'...Main stream, 11...Leakage flow at the tip of the rotor blade, m...Distance from the rear edge of the tip of the rotor blade to the front edge of the baffle plate.
Claims (1)
とを有する段落を、ロータの軸方向に複数組設け
た多段軸流機械において、前段の動翼と後続段の
静翼との間であつてかつ前記動翼の先端側近傍位
置に、動翼先端部とその外周側の部材との間隙か
ら漏洩する先端漏洩流を主流の流出方向に転向さ
せる整流板を、円周方向に複数枚取り付けたこと
を特徴とする多段軸流機械の段落内部構造。 2 前記整流板の動翼端位置から動翼根元方向に
延びる部分の高さHを、 H=0〜0.7BW (ただしBWは動翼先端の翼弦長) としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の多段軸流機械の段落内部構造。 3 前記整流板の動翼先端位置から動翼根元方向
に延びる部分における動翼の先端漏洩流の上流側
半部を、動翼先端の後端縁からの距離を漸増する
傾斜面としかつ動翼回転方向の反対方向に湾曲さ
せた形状に形成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の多段軸流機械の段落内部構造。[Claims] 1. In a multi-stage axial flow machine in which a plurality of stages each having a plurality of stator blade rows and a rotor blade row arranged in the circumferential direction are provided in the axial direction of the rotor, A rectifier for diverting a tip leakage flow leaking from a gap between a tip part of a rotor blade and a member on its outer circumferential side to the outflow direction of the main flow between the stationary blade of a succeeding stage and at a position near the tip side of the rotor blade. A stage internal structure of a multistage axial flow machine characterized by a plurality of plates attached in the circumferential direction. 2. The height H of the portion of the baffle plate extending from the tip of the rotor blade toward the root of the rotor blade is set to H=0 to 0.7B W (where B W is the chord length of the tip of the rotor blade). A stage internal structure of a multistage axial flow machine according to claim 1. 3. The upstream half of the tip leakage flow of the rotor blade in the portion of the baffle plate extending from the rotor blade tip position toward the root of the rotor blade is an inclined surface that gradually increases the distance from the rear edge of the rotor blade tip, and The stage internal structure of a multistage axial flow machine according to claim 1, characterized in that the stage is formed in a shape curved in a direction opposite to the rotation direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215080A JPS578302A (en) | 1980-06-19 | 1980-06-19 | Internal stage structure of multistage axial-flow machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215080A JPS578302A (en) | 1980-06-19 | 1980-06-19 | Internal stage structure of multistage axial-flow machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS578302A JPS578302A (en) | 1982-01-16 |
| JPS6133968B2 true JPS6133968B2 (en) | 1986-08-05 |
Family
ID=13766404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8215080A Granted JPS578302A (en) | 1980-06-19 | 1980-06-19 | Internal stage structure of multistage axial-flow machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS578302A (en) |
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-
1980
- 1980-06-19 JP JP8215080A patent/JPS578302A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS578302A (en) | 1982-01-16 |
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