JP2013181390A - インペラ、及び遠心圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正圧面11と、負圧面12と、これら正圧面11及び負圧面12を接続する後縁部13とを有する複数の羽根4を備え、軸線回りに回転されることで軸線方向から流入する流体Fを径方向外側に向かって圧送するインペラであって、正圧面11が、軸線の径方向外側に向かうに従って回転方向Rの後方側に向かって湾曲して後縁部13に接続される後縁側正圧面21を有し、負圧面12が、径方向外側に向かうに従って回転方向Rの後方側に向かって湾曲する第一負圧面22と、この第一負圧面22に接続されて、径方向外側に向かうに従って正圧面11に向かって湾曲して後縁部13に接続された第二負圧面23とを有することを特徴とする。
【選択図】図4
Description
また、インペラでは通常、羽根の厚さ寸法(周方向の幅寸法)は、径方向外側に向かって徐々に減少していくが、羽根の後縁側の端部では、インペラの周方向に沿って軸方向視で略直線状に切り落とされたような形状に形成されている。従って、図8に示すように、回転方向R1に向かって回転するインペラ201における羽根204の後縁204aの下流側には、流体が剥離することで後流F1が発生し、この後流F1による損失が、インペラの性能向上を妨げる他の要因として知られていた。
即ち、本発明に係るインペラは、正圧面と、負圧面と、これら正圧面及び負圧面を接続する後縁部とを有する複数の羽根を備え、軸線回りに回転されることで前記軸線方向から流入する流体を前記軸線の径方向の外側に向かって圧送するインペラであって、前記正圧面が、前記径方向の外側に向かうに従って回転方向後方側に向かって湾曲して前記後縁部に接続される後縁側正圧面を有し、前記負圧面が、前記径方向の外側に向かうに従って回転方向後方側に向かって湾曲する第一負圧面と、該第一負圧面に接続されて、前記径方向の外側に向かうに従って前記正圧面に向かって湾曲して前記後縁部に接続された第二負圧面とを有することを特徴とする。
さらに、負圧面においては、第一負圧面と第二負圧面との接続部分から正圧面に向かって第二負圧面が湾曲している。このため、流体の負圧面からの流体の剥離を抑制することができ、後流の発生を抑えることが可能となる。
図1に示すように、遠心圧縮機100は、ケーシング102にジャーナル軸受103及びスラスト軸受104を介して軸支され、軸線P回りに回転可能とされた回転軸101に、軸線P方向に並んで取り付けられた複数のインペラ1(本実施形態では6個)を備えている。
図2及び図3に示すように、インペラ1は、回転軸101とともに軸線Pを中心として回転方向Rに回転可能とされている。
また、インペラ1は、軸線P方向視で略円盤状をなすディスク3と、ディスク3に設けられた複数の羽根4と、羽根4を軸線P方向から覆うシュラウド5とを備えている。
また、このディスク3の径方向内側には、該ディスク3を軸線P方向に貫く貫通孔3bが形成されている。この貫通孔3bに回転軸101が挿入されて嵌合されることで、インペラ1が回転軸101に一体に固定される。
図3及び図4に示すように、それぞれの羽根4は、回転方向Rの前方側を向く正圧面11と後方側を向く負圧面12と、これら正圧面11と負圧面12とを、径方向外側の端部、即ち後縁側の端部で接続する後縁部13と、これら正圧面11と負圧面12とを、径方向内側の端部、即ち前縁側の端部で接続する前縁部14(図2、図3参照)とを有している。
図5に示すように、第二負圧面33は、軸線P方向から見て、楕円Oの長軸を羽根4の中心線方向とし、また楕円Oの短軸を羽根4の厚み方向として、この楕円Oの略4分の1に相当する楕円弧形状に形成されていてもよい。この場合にも、第二負圧面33の曲率半径は径方向外側に向かうに従って、漸次小さくなっている。しかしこれに加え、楕円弧形状とすることで、第二負圧面33の回転方向Rの厚さ寸法が極端に小さくなることがなく、羽根の強度を確保しながら、後流損失の低減によってインペラ1の性能向上が可能となる。
図6に示すように、第二負圧面43は、軸線P方向から見て、複数の円弧を接続することで形成されていてもよい。この場合には、インペラ1の寸法、形状、流体Fの流量等で異なる流体Fの流動状況に合わせてより複雑な曲面を形成でき、さらに確実に流体Fの剥離を抑制して後流損失の低減が可能となり、インペラ1の性能向上につながる。
図7に示すように、第二負圧面53は、軸線P方向から見て、複数の任意の点(図7における×印の点)を結んだ曲線によって形成されていてもよい。この場合にも、インペラ1の寸法、形状、流体Fの流量等で異なる流体Fの流動状況に合わせてより複雑な曲面を形成でき、さらに確実に流体Fの剥離を抑制して後流損失の低減が可能となり、インペラ1の性能向上を図ることができる。
例えば、本実施形態ではシュラウド5が設けられたクローズドインペラとなっているが、シュラウド5が設けられていないオープンインペラについても、本発明を適用可能である。
Claims (6)
- 正圧面と、負圧面と、これら正圧面及び負圧面を接続する後縁部とを有する複数の羽根を備え、軸線回りに回転されることで前記軸線方向から流入する流体を前記軸線の径方向の外側に向かって圧送するインペラであって、
前記正圧面が、前記径方向の外側に向かうに従って回転方向後方側に向かって湾曲して前記後縁部に接続される後縁側正圧面を有し、
前記負圧面が、前記径方向の外側に向かうに従って回転方向後方側に向かって湾曲する第一負圧面と、該第一負圧面に接続されて、前記径方向の外側に向かうに従って前記正圧面に向かって湾曲して前記後縁部に接続された第二負圧面とを有することを特徴とするインペラ。 - 前記第二負圧面は、前記径方向の外側に向かうに従って、曲率半径が漸次小さくなっていることを特徴とする請求項1に記載のインペラ。
- 前記第二負圧面は、前記軸線方向視で、楕円の長軸を前記羽根の中心線方向とし、短軸を前記羽根の厚み方向として、前記楕円の略4分の1に相当する楕円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインペラ。
- 前記第二負圧面は、前記軸線方向視で、複数の円弧によって形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインペラ。
- 前記第二負圧面は、前記軸線方向視で、任意の点を結んだ曲線によって形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインペラ。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のインペラを備えることを特徴とする遠心圧縮機。
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