JP2016044568A - 回転機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Dr1<Dh1≦Dr2とDc1≧Dt1>Dc2の少なくとも一方を満たす回転機械。ここで、Dr1、Dh1、Dr2、Dc1、Dt1及びDc2は、それぞれ、ハブの回転中心軸から、可変翼のハブ側端面に対向する第1翼対向面の上流端、翼角最大時におけるハブ側端面の上流端、翼対向面の上流側に隣接する第1外周面の下流端、可変翼のチップ側端面に対向する第2翼対向面の上流端、翼角最小時におけるチップ側端面の上流端、第2翼対向面の上流側に隣接する第1内周面の下流端までの距離である
【選択図】 図3
Description
(a)Dr1<Dh1≦Dr2
(b)Dc1≧Dt1>Dc2
ここで、Dr1は、前記第1翼対向面の上流端と前記ハブの回転中心軸(回転機械の回転軸方向)との距離であり、Dh1は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最大のときの前記可変翼のハブ側端面における上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dr2は、前記第1外周面の下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc1は、前記第2翼対向面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dt1は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最小のときの前記可変翼のチップ側端面における上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc2は、前記第1内周面の下流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。
このように、クリアランスロスの低減効果と剥離現象の抑制効果のニーズは、翼の前縁側(翼のコードラインの中心より上流側)で大きく、後縁側では相対的に小さい。
したがって、後縁側では、クリアランスロスの低減効果と剥離現象の抑制効果とを含むメリットよりも、再循環流の発生に伴う効率低下が生じるデメリットが大きくなる場合がある。
一方、上記(2)に記載の回転機械によれば、第1翼対向面が、下流側に向かうにつれてハブの回転中心軸から離れるよう傾斜しているため、後縁側では再循環流に起因するデメリットを抑えることができる。
一方、上記(3)に記載の回転機械によれば、第2翼対向面が、下流側に向かうにつれてハブの回転中心軸に近づくよう傾斜しているため、後縁側では再循環流に起因するデメリットを抑えることができる。
ここで、Dh2は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最小のときの前記可変翼のハブ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dr3は、前記第2外周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。
なお、上記(2)に記載の回転機械についての説明に記載したように、クリアランスロスの低減効果のニーズは、翼の前縁側(翼のコードラインの中心より上流側)で大きくなり、翼の後縁側では相対的に小さくなる。したがって、上記(4)に記載の回転機械のように、翼の後縁側において、翼角が最小のときにハブ側クリアランスが流体流路の主流にかからなければ、クリアランスロスの低減効果のニーズをある程度満たすことができる。
ここで、Dh3は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最大のときの前記可変翼のハブ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dr3は、前記第2外周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。
ここで、Dt2は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最大のときの前記可変翼のチップ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc3は、前記第2内周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。
なお、上記(2)に記載の回転機械についての説明に記載したように、クリアランスロスの低減効果のニーズは、翼の前縁側(翼のコードラインの中心より上流側)で大きくなり、翼の後縁側では相対的に小さくなる。したがって、上記(6)に記載の回転機械のように、翼の後縁側において、翼角が最大のとき(回転機械の低流量運転時)にチップ側クリアランスが流体流路の主流にかからなければ、クリアランスロスの低減効果のニーズをある程度満たすことができる。
ここで、Dt3は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最小のときの前記可変翼のチップ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc3は、前記第2内周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
(a)Dr1<Dh1≦Dr2
(b)Dc1≧Dt1>Dc2
ここで、図3(B)、図4(B)及び図5(B)に示すように、Dr1は、第1翼対向面14の上流端14aとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dh1は、動翼8の翼角が最大のときの動翼8のハブ側端面12における上流端12aとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dr2は、第1外周面18の下流端18aとハブ2の回転中心軸O1との距離である。また、図3(A)、図4(A)及び図5(A)に示すように、Dc1は、第2翼対向面24の上流端24aとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dt1は、動翼8の翼角が最小のときの動翼8のチップ側端面22における上流端22aとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dc2は、第1内周面28の下流端28aとハブ2の回転中心軸O1との距離である。
このように、クリアランスロスの低減効果と剥離現象の抑制効果のニーズは、動翼8の前縁側で大きく、後縁側では相対的に小さい。したがって、後縁側では、クリアランスロスの低減効果と剥離現象の抑制効果とを含むメリットよりも、再循環流の発生に伴う効率低下が生じるデメリットが大きくなる場合がある。
ここで、Dh2は、動翼8の翼角が最小のときの動翼8のハブ側端面12における下流端12bとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dr3は、第2外周面34の上流端34aとハブ2の回転中心軸O1との距離である。
なお、上述のように、クリアランスロスの低減効果のニーズは、動翼8の前縁側(動翼8のコードラインの中心より上流側)で大きく、動翼8の後縁側では相対的に小さい。したがって、図3(A)〜図5(B)に示す軸流圧縮機100のように、動翼8の後縁側において、翼角が最小のときにハブ側クリアランスChが流体流路4の主流にかからなければ、クリアランスロスの低減効果のニーズをある程度満たすことができる。
ここで、Dh3は、翼角が最大のときの動翼8のハブ側端面12における下流端12bとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dr3は、第2外周面34の上流端34aとハブ2の回転中心軸O1との距離である。
ここで、Dt2は、翼角が最大のときの動翼8のチップ側端面22における下流端22bとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dc3は、第2内周面38の上流端38aとハブ2の回転中心軸O1との距離である。
なお、上述のように、クリアランスロスの低減効果のニーズは、動翼8の前縁側で大きく、動翼8の後縁側では相対的に小さい。したがって、図3(B)、図4(B)及び図5(B)に示す軸流圧縮機100のように、動翼8の後縁側において、翼角が最大のときにチップ側クリアランスCtが流体流路4の主流にかからなければ、クリアランスロスの低減効果のニーズをある程度満たすことができる。
ここで、Dt3は、翼角が最小のときの動翼8のチップ側端面22における下流端22bとハブ2の回転中心軸O1との距離であり、Dc3は、第2内周面38の上流端38aとハブ2の回転中心軸O1との距離である。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、動翼8の形状とハブ2又はケーシング6の形状との関係について説明したが、これらの関係については、静翼10の形状とハブ2又はケーシング6の形状との関係にも適用することができる。
また、翼角の変更に伴うハブ側クリアランス又はチップ側クリアランスの増大を抑制するために、特許文献1に記載されるような球面加工をハブ側端面12、第1翼対向面14、チップ側端面22及び第2翼対向面24に適宜施してもよい。
また、本発明は、例えばボイラ用軸流ファン、高炉用軸流ブロワ、ガスタービン圧縮機及び各種タービン等の回転機械に適用することができる。
4 流体流路
6 ケーシング
7 入口
8 動翼
9 出口
10 静翼
12 ハブ側端面
12a ハブ側端面の上流端
12b ハブ側端面の下流端
14 第1翼対向面
14a 第1翼対向面の上流端
16 翼対向ハブ部
18 第1外周面
18a 第1外周面の下流端
20 上流側ハブ部
22 チップ側端面
22a チップ側端面の上流端
22b チップ側端面の下流端
24 第2翼対向面
24a 第2翼対向面の上流端
26 翼対向ケーシング部
28 第1内周面
28a 第1内周面の下流端
30 上流側ケーシング部
32 下流側ハブ部
34 第2外周面
34a 第2外周面の上流端
36 下流側ケーシング部
38 第2内周面
38a 第2内周面の上流端
100 軸流圧縮機
Claims (7)
- 回転中心軸周りに回転するように構成されたハブと、
前記ハブを覆うよう構成され、前記ハブとの間に流体流路を形成するケーシングと、
前記流体流路上に配置され、前記ハブの径方向に沿った回動軸周りに回動可能に構成された可変翼と、を備える回転機械であって、
前記ハブは、
前記可変翼のハブ側端面に対向する第1翼対向面を含む翼対向ハブ部と、
前記ハブの軸方向において前記翼対向ハブ部の上流側に設けられ、前記軸方向において前記第1翼対向面に隣接する第1外周面を有する上流側ハブ部と、
を含み、
前記ケーシングは、
前記可変翼のチップ側端面に対向する第2翼対向面を含む翼対向ケーシング部と、
前記軸方向において前記翼対向ケーシング部の上流側に設けられ、前記軸方向において前記第2翼対向面に隣接する第1内周面を有する上流側ケーシング部と、
を含み、
以下の条件(a)と条件(b)の少なくとも一方を満たす回転機械。
(a)Dr1<Dh1≦Dr2
(b)Dc1≧Dt1>Dc2
ここで、Dr1は、前記第1翼対向面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dh1は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最大のときの前記可変翼のハブ側端面における上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dr2は、前記第1外周面の下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc1は、前記第2翼対向面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dt1は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最小のときの前記可変翼のチップ側端面における上流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc2は、前記第1内周面の下流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。 - 少なくとも前記条件(a)を満たし、
前記第1翼対向面は、下流側に向かうにつれて前記ハブの回転中心軸から離れるよう傾斜している請求項1に記載の回転機械。 - 少なくとも前記条件(b)を満たし、
前記第2翼対向面は、下流側に向かうにつれて前記ハブの回転中心軸に近づくよう傾斜している請求項1又は2に記載の回転機械。 - 前記ハブは、該ハブの軸方向において前記翼対向ハブ部の下流側に設けられる下流側ハブ部を含み、
前記下流側ハブ部は、前記軸方向において前記第1翼対向面に隣接する第2外周面を有し、
前記回転機械は、Dh2≦Dr3を満たす請求項1乃至3の何れか1項に記載の回転機械。
ここで、Dh2は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最小のときの前記可変翼のハブ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dr3は、前記第2外周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。 - 前記ハブは、該ハブの軸方向において前記翼対向ハブ部の下流側に設けられる下流側ハブ部を含み、
前記下流側ハブ部は、前記軸方向において前記第1翼対向面に隣接する第2外周面を有し、
前記回転機械は、Dh3≦Dr3を満たす請求項2に記載の回転機械。
ここで、Dh3は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最大のときの前記可変翼のハブ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dr3は、前記第2外周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。 - 前記ケーシングは、前記ハブの軸方向において前記翼対向ケーシング部の下流側に設けられる下流側ケーシング部を含み、
前記下流側ケーシング部は、前記軸方向において前記第2翼対向面に隣接する第2内周面を有し、
前記回転機械は、Dt2≧Dc3を満たす請求項1乃至5の何れか1項に記載の回転機械。
ここで、Dt2は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最大のときの前記可変翼のチップ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc3は、前記第2内周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。 - 前記ケーシングは、前記ハブの軸方向において前記翼対向ケーシング部の下流側に設けられる下流側ケーシング部を含み、
前記下流側ケーシング部は、前記軸方向において前記第2翼対向面に隣接する第2内周面を有し、
前記回転機械は、Dt3≧Dc3を満たす請求項3に記載の回転機械。
ここで、Dt3は、前記ハブの軸方向と前記可変翼のコードラインとがなす角が最小のときの前記可変翼のチップ側端面における下流端と前記ハブの回転中心軸との距離であり、Dc3は、前記第2内周面の上流端と前記ハブの回転中心軸との距離である。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114458632A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-10 | 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 | 一种用于压气机的可调静子叶片的机械限位结构 |
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-
2014
- 2014-08-20 JP JP2014167695A patent/JP6215154B2/ja active Active
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