JP2015137607A - 動翼、及び軸流回転機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸と、ケーシング3と、ケーシング3の下流側に設けられてケーシング3の流路Cに連通して環状をなし、下流側に向かって流路断面積が拡大するディフューザ流路DCが画成されたディフューザ部4と、ケーシング3に複数列に設けられた静翼列10と、ガスGの圧縮を行う動翼列20とを備える軸流圧縮機に設けられる動翼22である。動翼22は、動翼列20のうちの最も下流側に位置する最終動翼列20Aを構成するとともに、互いに周方向に間隔をあけて複数配され、各々の転向角が翼高さ方向の中央部に比べてハブ側及びチップ側の方が大きくなっている翼部25を備えている。
【選択図】図2
Description
即ち、本発明の一の態様としての動翼は、軸線の方向に延びて該軸線を中心として回転する回転軸と、前記回転軸を相対回転可能に外周側から支持して前記回転軸との間に流体の流路を画成するケーシングと、前記ケーシングの下流側に設けられて前記流路に連通して前記軸線を中心とした環状をなすとともに下流側に向かって流路断面積が拡大するディフューザ流路が画成されたディフューザ部と、前記ケーシングから前記軸線の径方向内側に突出して該軸線の方向に複数列に設けられた静翼列と、前記静翼列に前記軸線の方向に隣接して複数列に設けられて前記流体の圧縮又は圧送を行う動翼列と、を備える軸流回転機械に設けられ、前記動翼列のうちの前記流体の流れの最も下流側に位置する最終動翼列を構成するとともに、互いに前記軸線の周方向に間隔をあけて複数配され、各々の転向角が翼高さ方向の中央部に比べてハブ側及びチップ側の方が大きくなっている翼部を備えている。
ここで、仮に動翼における転向角が翼高さ方向に一律である場合には、流体とケーシングの流路の内面との間のせん断力の影響でハブ側及びチップ側で流体の流速が遅くなる。この点、上述のように動翼の転向角を翼高さ方向に変化させることで、流路の内面近傍での流体の流速を増大させ、最終動翼列を通過した流体の速度(全圧)分布を、ディフューザ部の出口で、翼高さ方向、即ち軸線の径方向により均一とすることができる。この結果、ディフューザ流路内での流体の剥離を抑制することができる。
さらに、このような流体の剥離抑制によって、ディフューザ部の軸線の方向の寸法を短縮したとしても安定して圧力を回復させることができ、ディフューザ流路との間の摩擦によって生じる流体の摩擦損失の低減が可能となる。
また、流体の剥離抑制によって、ディフューザ流路の入口と出口との流路断面積の比を大きくすることも可能となり、圧力回復量を大きくすることができる。
ここで、流路断面積の拡大量とは、各領域のディフューザ流路の軸線を基準とした角度、即ち、開き角を意味する。
以下、本発明の第一実施形態に係る軸流圧縮機1(軸流回転機械)について、図面を参照して説明する。
各々の静翼12は径方向に直交する断面が翼形状をなす翼部13と、翼部13の径方向外側に設けられた外側シュラウド14と、翼部13の径方向内側に設けられた内側シュラウド15とを備えている。外側シュラウド14はケーシング3に嵌め込まれてケーシング3の内面の一部を構成している。周方向に隣接する静翼12の内側シュラウド15同士が連結されることで、軸線Oを中心とした環状をなしている。
各々の動翼22は、径方向に直交する断面が翼形状をなす翼部25と、翼部25の径方向内側に設けられたプラットフォーム23と、プラットフォーム23から径方向内側に突出する翼根24とを備えている。
この角度θ1、θ2は、翼高さ方向の中央部からハブ側、チップ側に向かうに従って滑らかに変化していくことが好ましい。
このディフューザ部4はケーシング3と一体に設けられていてもよいし、別体で設けられていてもよい。
なお、ここでいう開き角とは、内筒4aの表面であるディフューザ流路DCの径方向内側の面が軸線Oに対して傾斜する角度と、外筒4bの表面であるディフューザ流路DCの径方向外側の面が軸線Oに対して径方向に傾斜する角度との和を示す。
以下、本発明の第二実施形態に係る軸流圧縮機31(軸流回転機械)について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
図5に示すように、軸流圧縮機31では、ディフューザ部34は、最終動翼列20Aよりも下流側で、かつ、第二最終静翼列10Bの下流側の端部よりも上流側からディフューザ流路DC1が延びるように、ケーシング3に設けられている。そして、本実施形態では、最終動翼列20Aと、第二最終静翼列10Bとの間からディフューザ流路DC1が延びている。
以下、本発明の第二実施形態に係る軸流圧縮機51について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
例えば、ディフューザ部4(34、54)では、ディフューザ流路DC(DC1、DC2)における軸線Oの径方向外側の内面、即ち、外筒4bの内面が下流側に向かって径方向外側に傾斜するように流路断面積が拡大してもよい。ここで、ガスGは回転軸2の回転方向Rの成分を有した状態でディフューザ流路DCに流入するため、ディフューザ流路DCにおける径方向外側の内面側にガスGが寄った状態でディフューザ流路DC内を流通することになる。
また、本発明の他の態様としての軸流回転機械は、軸線の方向に延びて該軸線を中心として回転する回転軸と、前記回転軸を相対回転可能に外周側から支持して前記回転軸との間に流体の流路を画成するケーシングと、前記ケーシングの下流側に設けられて前記流路に連通して前記軸線を中心とした環状をなすとともに下流側に向かって流路断面積が拡大するディフューザ流路が画成されたディフューザ部と、前記ケーシングから前記軸線の径方向内側に突出して該軸線の方向に複数列に設けられた静翼列と、前記静翼列に前記軸線の方向に隣接して複数列に設けられて前記流体の圧縮又は圧送を行う動翼列と、を備え、前記ディフューザ部は、前記最終動翼列の上流側の端部よりも下流側で、かつ、該最終動翼列よりもさらに下流側に設けられた最終静翼列の下流側の端部よりも上流側から前記ディフューザ流路が延びるように、前記ケーシングに設けられている。
また、前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路の内面の一部が前記最終静翼列における前記静翼の一部によって形成されていてもよい。
また、前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路が、前記最終静翼列の設けられた前記軸線の方向の領域に対応する第一領域と、該第一領域よりも下流側の第二領域と、該第二領域よりもさらに下流側の第三領域とに分割され、前記第一領域よりも前記第二領域の方が流路断面積の拡大量が大きくなり、前記第二領域よりも前記第三領域の方が流路断面積の拡大量が小さくなっていてもよい。
また、前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路が、前記最終静翼列の設けられた前記軸線の方向の領域に対応する第一領域と、該第一領域よりも下流側の第二領域とに分割され、前記第一領域よりも前記第二領域の方が流路断面積の拡大量が小さくなっていてもよい。
また、前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路における前記軸線の径方向外側の内面が下流側に向かって前記径方向外側に傾斜するように流路断面積が拡大してもよい。
また、前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路における前記軸線の径方向内側の内面が下流側に向かって前記径方向内側に傾斜するように流路断面積が拡大してもよい。
また、前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路における前記軸線の径方向内側の内面が下流側に向かって前記径方向外側に傾斜するように前記流路断面積が拡大してもよい。
Claims (9)
- 軸線の方向に延びて該軸線を中心として回転する回転軸と、前記回転軸を相対回転可能に外周側から支持して前記回転軸との間に流体の流路を画成するケーシングと、前記ケーシングの下流側に設けられて前記流路に連通して前記軸線を中心とした環状をなすとともに下流側に向かって流路断面積が拡大するディフューザ流路が画成されたディフューザ部と、前記ケーシングから前記軸線の径方向内側に突出して該軸線の方向に複数列に設けられた静翼列と、前記静翼列に前記軸線の方向に隣接して複数列に設けられて前記流体の圧縮又は圧送を行う動翼列と、を備える軸流回転機械に設けられ、
前記動翼列のうちの前記流体の流れの最も下流側に位置する最終動翼列を構成するとともに、互いに前記軸線の周方向に間隔をあけて複数配され、各々の転向角が翼高さ方向の中央部に比べてハブ側及びチップ側の方が大きくなっている翼部を備える動翼。 - 請求項1に記載の動翼を有する動翼列と、
前記動翼列を固定し、前記軸線の方向に延びて該軸線を中心として回転する回転軸と
前記回転軸を相対回転可能に外周側から支持し、前記回転軸との間に流体の流路を画成するケーシングと、
前記ケーシングの下流側に設けられて前記流路に連通し、前記軸線を中心とした環状をなすとともに下流側に向かって流路断面積が拡大するディフューザ流路が画成されたディフューザ部と、
前記ケーシングから前記軸線の径方向内側に突出するとともに、前記動翼列に前記軸線の方向に隣接して複数列に設けられ、列毎に前記軸線の周方向に互いに離間して設けられた静翼を有する静翼列と、
を備える軸流回転機械。 - 前記ディフューザ部は、前記最終動翼列の上流側の端部よりも下流側で、かつ、該最終動翼列よりもさらに下流側に設けられた最終静翼列の下流側の端部よりも上流側から前記ディフューザ流路が延びるように、前記ケーシングに設けられている請求項2に記載の軸流回転機械。
- 前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路の内面の一部が前記最終静翼列における前記静翼の一部によって形成されている請求項3に記載の軸流回転機械。
- 前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路が、前記最終静翼列の設けられた前記軸線の方向の領域に対応する第一領域と、該第一領域よりも下流側の第二領域と、該第二領域よりもさらに下流側の第三領域とに分割され、
前記第一領域よりも前記第二領域の方が流路断面積の拡大量が大きくなり、前記第二領域よりも前記第三領域の方が流路断面積の拡大量が小さくなる請求項3又は4に記載の軸流回転機械。 - 前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路が、前記最終静翼列の設けられた前記軸線の方向の領域に対応する第一領域と、該第一領域よりも下流側の第二領域とに分割され、
前記第一領域よりも前記第二領域の方が流路断面積の拡大量が小さくなる請求項3又は4に記載の軸流回転機械。 - 前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路における前記軸線の径方向外側の内面が下流側に向かって前記径方向外側に傾斜するように流路断面積が拡大する請求項3から6のいずれか一項に記載の軸流回転機械。
- 前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路における前記軸線の径方向内側の内面が下流側に向かって前記径方向内側に傾斜するように流路断面積が拡大する請求項7に記載の軸流回転機械。
- 前記ディフューザ部では、前記ディフューザ流路における前記軸線の径方向内側の内面が下流側に向かって前記径方向外側に傾斜するように前記流路断面積が拡大する請求項7に記載の軸流回転機械。
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