JP2016084751A - Impeller, centrifugal fluid machine and fluid device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インペラ、これを備える遠心式流体機械、及び複数の遠心式流体機械を備える流体装置に関する。 The present invention relates to an impeller, a centrifugal fluid machine including the impeller, and a fluid device including a plurality of centrifugal fluid machines.
遠心圧縮機等の遠心式流体機械では、インペラが回転することで、ケーシング内に流体を吸い込み、この流体に圧力を加えてケーシングから吐出する。 In a centrifugal fluid machine such as a centrifugal compressor, an impeller rotates to suck a fluid into the casing, apply pressure to the fluid, and discharge the fluid from the casing.
以下の特許文献1に記載の技術では、インペラの性能向上を図るために、インペラの適切なブレード角度分布を提案している。
The technique described in
遠心式流体機械のインペラに関して、上記特許文献1のように各種提案がなされているものの、さらなる性能向上が望まれている。
Although various proposals have been made on the impeller of a centrifugal fluid machine as in
そこで、本発明は、性能向上を図ることができるインペラ、遠心式流体機械、及び流体装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an impeller, a centrifugal fluid machine, and a fluid device that can improve performance.
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのインペラは、
軸線を中心として回転するディスクと、前記軸線を中心とする周方向に間隔をあけて前記ディスクに複数設けられ、前記ディスクと一体回転することで前記軸線が延びる軸線方向から流入する流体を前記軸線に対する径方向外側に案内するブレードと、を備え、前記流体が流入する側の前記ブレードの入口縁から前記流体が流出する前記ブレードの出口縁に向かって延びるキャンバーラインに沿った方向であるキャンバーライン方向における少なくとも一領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する。
The impeller as one aspect according to the invention for solving the above problems is
A disk that rotates about an axis, and a plurality of fluids that are provided in the disk at intervals in the circumferential direction centered on the axis, and fluid that flows in from the axial direction in which the axis extends by rotating together with the disk A blade that guides radially outward with respect to the camber line, the camber line being in a direction along a camber line extending from an inlet edge of the blade on the side into which the fluid flows toward an outlet edge of the blade from which the fluid flows out In at least one region in the direction, the thickness of the blade gradually decreases as it goes from the disk side to the chip side, and the decreasing rate of the thickness gradually decreases as it goes from the disk side to the chip side.
当該インペラでは、ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて減少する割合が一定のものよりも、ディスク側からチップ側に向かう高さ方向の一部におけるブレードの厚さを薄くできる。よって、当該インペラでは、インペラの軽量化を図ることができる。また、軸線を中心とする慣性モーメント、言い換えるとGD2小さくすることができ、このブレードを備える遠心式流体機械の起動時における負荷を軽減することができる。さらに、インペラの軽量化により、このインペラの高周速耐久性を高めることができる。また、インペラの軽量化により、このインペラの固有振動数を高めることができ、このブレードを備える遠心式流体機械の起動から停止までの間でのインペラの振動を抑えることができる。 In the impeller, the thickness of the blade in a part in the height direction from the disk side to the chip side can be made thinner than a constant rate in which the blade thickness decreases from the disk side to the chip side. . Therefore, with the impeller, the weight of the impeller can be reduced. Further, the moment of inertia about the axis, in other words, GD 2 can be reduced, and the load at the start of the centrifugal fluid machine including this blade can be reduced. Furthermore, the weight reduction of the impeller can enhance the high peripheral speed durability of the impeller. Further, by reducing the weight of the impeller, the natural frequency of the impeller can be increased, and the vibration of the impeller between the start and stop of the centrifugal fluid machine including the blade can be suppressed.
ここで、前記インペラにおいて、前記ブレード中で前記キャンバーライン方向の中間位置よりも前記出口縁側であって、前記出口縁を含む出口領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少してもよい。 Here, in the impeller, the thickness of the blade is directed from the disk side to the chip side in the outlet region on the outlet edge side of the intermediate position in the camber line direction in the blade and including the outlet edge. The thickness may gradually decrease, and the thickness decreasing rate may gradually decrease from the disk side toward the chip side.
当該インペラでは、出口縁でのブレードの厚さが高さ方向の一部で薄くなるため、インペラ出口における流体のウェーク幅を小さくすることができる。 In the impeller, since the thickness of the blade at the outlet edge becomes thin in a part in the height direction, the wake width of the fluid at the impeller outlet can be reduced.
また、以上のいずれかの前記インペラにおいて、前記ブレード中で前記キャンバーライン方向の中間位置よりも前記入口縁側であって、前記入口縁を含む入口領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少してもよい。 Further, in any of the above impellers, the blade has a thickness from the disk side in the inlet region that is closer to the inlet edge than the intermediate position in the camber line direction in the blade and includes the inlet edge. The thickness may be gradually decreased toward the side, and the thickness reduction rate may be gradually decreased from the disk side toward the chip side.
当該インペラでは、入口縁でのブレードの厚さが高さ方向の一部で薄くなるため、インペラ入口における流体の衝撃波を小さくすることができる。 In the impeller, since the thickness of the blade at the inlet edge is reduced in a part in the height direction, the shock wave of the fluid at the impeller inlet can be reduced.
以上のいずれかの前記インペラにおいて、前記ブレードにおける前記キャンバーライン方向の全領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少してもよい。 In any one of the above impellers, the thickness of the blade gradually decreases from the disk side toward the chip side in the entire area of the blade in the camber line direction, and the reduction rate of the thickness is reduced to the disk side. It may be gradually decreased from the chip toward the chip side.
当該インペラでは、キャンバーライン方向の全領域にわって、ブレードの軽量化を図るこができるため、インペラのさらなる軽量化を図ることができる。また、出口縁でのブレードの厚さが高さ方向の一部で薄くなるため、インペラ出口における流体のウェーク幅を小さくすることができる。さらに、入口縁でのブレードの厚さも高さ方向の一部で薄くなるため、インペラ入口における流体の衝撃波を小さくすることができる。 In the impeller, since the blade can be reduced in weight over the entire area in the camber line direction, the impeller can be further reduced in weight. Further, since the thickness of the blade at the outlet edge is reduced in part in the height direction, the wake width of the fluid at the impeller outlet can be reduced. Further, since the thickness of the blade at the inlet edge is also reduced in a part in the height direction, the shock wave of the fluid at the impeller inlet can be reduced.
また、以上のいずれかの前記インペラにおいて、前記ブレードの厚さが、前記キャンバーライン方向で前記入口縁から前記出口縁へ向かうに連れて次第に増加してから、次第に減少してもよい。 In any of the above impellers, the thickness of the blade may gradually increase and then gradually decrease from the inlet edge toward the outlet edge in the camber line direction.
当該インペラでは、ブレードの入口縁及び出口縁での厚さが、キャンバーライン方向の中間部分に比べて薄くなるため、インペラ出口における流体のウェーク幅を小さくできると共に、インペラ入口における流体の衝撃波を小さくすることができる。 In the impeller, the thickness at the inlet and outlet edges of the blade is thinner than the middle part in the camber line direction, so that the wake width of the fluid at the impeller outlet can be reduced and the shock wave of the fluid at the impeller inlet can be reduced. can do.
また、上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としてのインペラは、
軸線を中心として回転するディスクと、前記軸線を中心とする周方向に間隔をあけて前記ディスクに複数設けられ、前記ディスクと一体回転することで前記軸線が延びる軸線方から流入する流体を前記軸線に対する径方向外側に案内するブレードと、を備え、
前記流体が流入する側の前記ブレードの入口縁から前記流体が流出する前記ブレードの出口縁に向かって延びるキャンバーラインに沿った方向であるキャンバーライン方向で、前記ブレードの厚さが前記入口縁から前記出口縁へ向かうに連れて次第に増加してから、次第に減少する。
Moreover, an impeller as another aspect according to the invention for solving the above problems is
A disk that rotates about an axis, and a plurality of fluids that are provided in the disk at intervals in the circumferential direction centered on the axis, and fluid that flows in from the axial direction in which the axis extends by rotating together with the disk. A blade that guides radially outward with respect to,
The thickness of the blade is from the inlet edge in a camber line direction, which is a direction along a camber line extending from the inlet edge of the blade on the fluid inflow side toward the outlet edge of the blade from which the fluid flows out. It gradually increases as it goes to the exit edge, and then gradually decreases.
当該インペラでは、ブレードの入口縁及び出口縁での厚さが、キャンバーライン方向の中間部分に比べて薄くなるため、インペラ出口における流体のウェーク幅を小さくできると共に、インペラ入口における流体の衝撃波を小さくすることができる。 In the impeller, the thickness at the inlet and outlet edges of the blade is thinner than the middle part in the camber line direction, so that the wake width of the fluid at the impeller outlet can be reduced and the shock wave of the fluid at the impeller inlet can be reduced. can do.
キャンバーライン方向でブレードの厚さが変化する、以上のいずれかの前記インペラにおいて、前記キャンバーライン方向における前記ブレードの厚さの最大減少率の絶対値は、前記キャンバーライン方向における前記ブレードの厚さの最大増加率の絶対値よりも小さくてもよい。 In any one of the above impellers, in which the blade thickness varies in the camber line direction, the absolute value of the maximum reduction rate of the blade thickness in the camber line direction is the thickness of the blade in the camber line direction. It may be smaller than the absolute value of the maximum increase rate.
当該インペラでは、ブレードの入口縁側で、出口縁に向かうに連れて厚さが相対的に急激に増加し、ブレードの出口縁側では、出口縁に向かうに連れて厚さが相対的に緩やか減少する。このため、当該インペラでは、インペラ出口における流体のウェーク幅をより小さくすることができる。 In the impeller, on the blade inlet edge side, the thickness increases relatively rapidly toward the outlet edge, and on the blade outlet edge side, the thickness decreases relatively gradually toward the outlet edge. . For this reason, in the said impeller, the wake width of the fluid in an impeller exit can be made smaller.
キャンバーライン方向でブレードの厚さが変化する、以上のいずれかの前記インペラにおいて、前記キャンバーライン方向における前記ブレードの厚さの変化率は、ディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に小さくなってもよい。 In any one of the above-described impellers in which the blade thickness changes in the camber line direction, the rate of change in the blade thickness in the camber line direction gradually decreases from the disk side toward the chip side. Also good.
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての遠心式流体機械は、
以上のいずれかの前記インペラと、前記軸線を中心として円柱状を成し、前記インペラが取り付けられる回転軸と、前記インペラを回転可能に覆うケーシングと、を備えている。
A centrifugal fluid machine as one aspect according to the invention for solving the above problems is
One of the above-described impellers, a rotary shaft that is formed in a columnar shape around the axis and to which the impeller is attached, and a casing that rotatably covers the impeller are provided.
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての流体装置は、
複数の前記遠心式流体機械と、回転駆動軸と、前記回転駆動軸の回転を複数の前記遠心式流体機械の前記回転軸に伝達する駆動力伝達機構と、を備える。
The fluid device as one aspect according to the invention for solving the above problems is
A plurality of centrifugal fluid machines, a rotation drive shaft, and a driving force transmission mechanism that transmits rotation of the rotation drive shaft to the rotation shafts of the plurality of centrifugal fluid machines.
本発明の一態様では、インペラの性能向上を図ることができる。 In one embodiment of the present invention, the performance of the impeller can be improved.
以下、本発明に係る遠心式流体機械の各種実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, various embodiments of a centrifugal fluid machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
「遠心式流体機械の第一実施形態」
遠心式流体機械の第一実施形態について、図1〜図6を用いて説明する。
“First Embodiment of Centrifugal Fluid Machine”
A first embodiment of a centrifugal fluid machine will be described with reference to FIGS.
本実施形態の遠心式流体機械は、遠心圧縮機である。図1に示すように、この遠心圧縮機10は、軸線Arを中心として円柱状の回転軸11と、この回転軸11に装着されて回転軸11と共に軸線Arを中心として回転するインペラ20と、このインペラ20を回転可能に覆うケーシング15と、を備えている。
The centrifugal fluid machine of this embodiment is a centrifugal compressor. As shown in FIG. 1, the
本実施形態のインペラ20は、オープンインペラである。このインペラ20は、軸線Arが延びる軸線方向Daから見た形状が軸線Arを中心として円形を成すディスク21と、軸線Arを中心とする周方向Dcに間隔をあけて設けられている複数のブレード23と、を有する。
The
ディスク21は、軸線方向Daの第一の側から反対側の第二の側に向かうに連れて、その外径が次第に大きくなっている。さらに、このディスク21は、その表面と子午断面との境界線上の各位置での接線が、軸線方向Daの第一の側から第二の側に向かうに連れて、軸線Arとほほ平行な方向から次第に軸線Arに対する径方向Drに向く形状になっている。
The outer diameter of the
複数のブレード23は、図2及び図3に示すように、ディスク21の表面に対して垂直な方向成分を含む方向に突出し、ディスク21の表面に沿ってディスク21の径方向Drの内側から径方向Drの外側に向かって延びている。このブレード23は、径方向Drの内側から径方向Drの外側に向かうに連れて次第に、周方向Dcの一方側に傾いている。この周方向Dcの一方側は、ディスク21の回転方向Rの後側である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of
このブレード23で、軸線方向Daの第一の側の縁は、複数のブレード23の相互間に気体が流入する入口縁24を成す。また、このブレード23で、径方向Drの外側の縁は、複数のブレード23相互間から径方向Drの外側に気体が流出する出口縁25を成す。このブレード23で、ディスク21の表面に対する突出方向、言い換えると高さ方向Dhの端は、チップ26を成し、ケーシング15の内周面と対向している。また、このブレード23で、回転方向Rの前側を向く面は正圧面28を成し、回転方向Rの後側を向く面が負圧面29を成す。
In this
ケーシング15には、図1に示すように、インペラ20を基準にして軸線方向Daの第一の側に、軸線Arを中心として円柱状の入口流路16が形成されている。さらに、ケーシング15には、インペラ20の径方向Drの外側であって、ブレード23の出口縁25と対向する位置に、軸線Arを中心として環状の出口流路17が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
インペラ20のブレード23の厚さは、図4に示すように、ディスク側からチップ側に向かうに連れて、次第に減少する。また、この厚さの減少率は、ディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する。なお、図4では、厚さの中心線Lcがディスク21の表面に対して垂直な方向に延びているが、これは、ブレード23の高さ方向Dhの位置変化に伴うブレード23の厚さ変化を理解し易くするためである。実際には、厚さの中心線Lcは、入口縁24から出口縁25までの間の少なくとも一部の位置でディスク21の表面に対して傾斜し、さらに、この間の少なくとも一部の位置で曲線を成している。本実施形態におけるブレード23の厚さは、図3に示すように、ブレード23のキャンバーラインCLを中心としてブレード23の正圧面28及び負圧面29に接する円Ccの直径である。なお、キャンバーラインCLとは、ブレード23の正圧面28からの距離と負圧面29からの距離が等しい点が集まった線であって、ブレード23の入口縁24から出口縁25に向かって延びる線である。このキャンバーラインCLは、ブレード23の高さ方向Dhの位置毎に存在する。
As shown in FIG. 4, the thickness of the
また、ブレード23の厚さは、図5に示すように、キャンバーラインCLに沿ったキャンバーライン方向Dclで、入口縁24から出口縁25に向かうに連れて次第に増加してから次第に減少する。
Further, as shown in FIG. 5, the thickness of the
ここで、図6を用いて、高さ方向Dhの位置変化及びキャンバーライン方向Dclの位置変化に伴うブレード23の厚さ変化について説明する。なお、図6中の横軸は、キャンバーラインCLに沿って入口縁24から出口縁25までの距離を100%とした場合の入口縁24からキャンバーライン方向Dclの各位置までの距離の百分率を示す。また、図6中の縦軸は、高さ方向Dhにおける最大厚さに対する高さ方向Dhの各位置での厚さの割合を示す。また、図6中、各曲線は、ブレード23の高さ方向Dhにおけるディスク側縁27からチップ26までの距離に対するディスク側縁27からの距離の割合がキャンバーライン方向Dclで同じ位置を結んだ厚さ曲線である。各厚さ曲線のうち、太実線は、ブレード23の高さ方向Dhの距離の割合が0の位置、つまりディスク側縁27の位置での厚さ曲線である。以下、点線は、ブレード23の高さ方向Dhの距離の割合が0.2の位置での厚さ曲線である。二点鎖線は、ブレード23の高さ方向Dhの距離の割合が0.4での位置での厚さ曲線である。破線は、ブレード23の高さ方向Dhの距離の割合が0.6の位置での厚さ曲線である。一点鎖線は、ブレード23の高さ方向Dhの距離の割合が0.8の位置での厚さ曲線である。細実線は、ブレード23の高さ方向Dhの距離の割合が1.0の位置、つまりチップ26の位置での厚さ曲線である。
Here, the thickness change of the
同図に示すように、ブレード23は、ディスク側縁27からの距離の割合が0の位置、つまりディスク側縁27での厚さが、高さ方向Dhのいずれの位置よりも、キャンバーライン方向Dclの各位置で最も厚い。また、ブレード23は、ディスク側縁27からの距離の割合が1の位置、つまりチップ26の位置での厚さが、高さ方向Dhのいずれの位置よりも、キャンバーライン方向Dclの各位置で最も薄い。ブレード23の厚さは、図4を用いて前述したように、ディスク側縁27からの距離の割合が大きくなるに連れて、つまりチップ側に向かうに連れて、次第に減少する。また、この厚さの減少率は、ディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する。
As shown in the figure, the
また、同図に示すように、ブレード23の厚さは、図5を用いて前述したように、高さ方向Dhのいずれの位置でも、入口縁24から出口縁25に向かうに連れて次第に増加してから次第に減少する。しかも、同図におけるディスク側縁27からの距離の割合が0の位置での厚さ曲線(太実線)やディスク側縁27からの距離の割合が0.2の位置での厚さ曲線(点線)で顕著に示されるように、キャンバーライン方向Dclの厚さの最大増加率ΔTimaxの絶対値は、キャンバーライン方向Dclの厚さの最大減少率Tdmaxの絶対値よりも大きい。言い換えると、ブレード23の入口縁24側では、出口縁25に向かうに連れて厚さが相対的に急激に増加し、ブレード23の出口縁25側では、出口縁25に向かうに連れて厚さが相対的に緩やか減少する。このキャンバーライン方向Dclの厚さの変化率は、ディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に小さくなる。
As shown in FIG. 5, the thickness of the
以上のように、本実施形態では、キャンバーライン方向Dclの全領域で、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、しかもその減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する。このため、本実施形態では、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて減少する割合が一定のものよりも、キャンバーライン方向Dclの全領域で、高さ方向Dhの一部におけるブレード23の厚さを薄くできる。よって、本実施形態では、インペラ20の軽量化を図ることができる。また、軸線Arを中心とする慣性モーメント、言い換えるとGD2小さくすることができ、遠心圧縮機10の起動時における負荷を軽減することができる。さらに、インペラ20の軽量化により、このインペラ20の高周速耐久性を高めることができる。また、インペラ20の軽量化により、このインペラ20の固有振動数を高めることができ、遠心圧縮機10の起動から停止までの間でのインペラ20の振動を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the thickness of the
また、本実施形態では、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて減少する割合が一定のものよりも、入口縁24でのブレード23の厚さが高さ方向Dhの一部で薄くなる上に、入口縁24側では、入口縁24から出口縁25に向かうに連れて次第にブレード23の厚さが厚くなる。このため、本実施形態では、インペラ20の入口における気体の衝撃波を小さくすることができ、空力性能を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the thickness of the
また、本実施形態では、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて減少する割合が一定のものよりも、出口縁25でのブレード23の厚さが高さ方向Dhの一部で薄くなる上に、出口縁25側では、出口縁25に向かうに連れて次第にブレード23の厚さが薄くなる。このため、本実施形態では、インペラ20の出口における気体のウェーク幅を小さくすることができる。特に、本実施形態では、ブレード23の入口縁24側でのキャンバーライン方向Dclにおける厚さの変化率よりも、ブレード23の出口縁25側でのキャンバーライン方向Dclにおける厚さの変化率が小さいため、インペラ20の出口における気体のウェーク幅をより効果的に小さくすることができ、空力性能を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the thickness of the
「遠心式流体機械の第二実施形態」
遠心式流体機械の第二実施形態について、図7〜図9を用いて説明する。
"Second Embodiment of Centrifugal Fluid Machine"
A second embodiment of the centrifugal fluid machine will be described with reference to FIGS.
本実施形態の遠心式流体機械も、遠心圧縮機である。図7に示すように、本実施形態の遠心圧縮機10aも、図7に示すように、第一実施形態と同様、軸線Arを中心として円柱状の回転軸11と、この回転軸11に装着されて回転軸11と共に軸線Arを中心として回転するインペラ20aと、このインペラ20aを回転可能に覆うケーシング15と、を備えている。また、インペラ20aは、第一実施形態のインペラ20と同様に、ディスク21と複数のブレード23aとを有している。但し、本実施形態のインペラ20aは、クローズインペラである。このため、各ブレード23aのチップ26にシュラウド22が設けられている。言い換えると、複数のブレード23aは、ディスク21とシュラウド22との間に配置され、両者に接続されている。
The centrifugal fluid machine of this embodiment is also a centrifugal compressor. As shown in FIG. 7, the
このインペラ20aのブレード23aは、図8に示すように、ブレード23aの高さ方向Dhのいずれの位置でも、その厚さがほぼ同じである。また、インペラ20aのブレード23aは、第一実施形態におけるブレード23aと同様、図9に示すように、キャンバーラインCLに沿ったキャンバーライン方向Dclで、入口縁24から出口縁25に向かうに連れて次第にその厚さが増加してから次第に減少する。しかも、キャンバーライン方向Dclの厚さの最大増加率ΔTimaxの絶対値は、キャンバーライン方向Dclの厚さの最大減少率Tdmaxの絶対値よりも大きい。言い換えると、ブレード23aの入口縁24側では、出口縁25に向かうに連れて厚さが相対的に急激に増加し、ブレード23aの出口縁25側では、出口縁25に向かうに連れて厚さが相対的に緩やか減少する。
As shown in FIG. 8, the
このため、本実施形態でも、第一実施形態と同様、インペラ20aの入口における気体の衝撃波を小さくすることができる上に、インペラ20aの出口における気体のウェーク幅を小さくすることができる。よって、本実施形態でも、インペラ20aの空力性能を高めることができる。
For this reason, in this embodiment as well as the first embodiment, the shock wave of the gas at the inlet of the
「流体装置の実施形態」
流体装置の一実施形態について、図10を用いて説明する。
"Fluid Device Embodiment"
An embodiment of a fluid device will be described with reference to FIG.
流体装置として、図10に示すように、回転駆動軸31と、複数の遠心圧縮機10x,10y,10zと、回転駆動軸31の回転を複数の遠心圧縮機10x,10y,10zの回転軸11x,11y,11zに伝達する駆動力伝達機構32と、を備えているものがある。駆動力伝達機構32は、回転駆動軸31に設けられている駆動ギヤ33と、各遠心圧縮機10x,10y,10zの回転軸11x,11y,11zに設けられている従動ギヤ34と、駆動ギヤ33の回転を従動ギヤ34に伝える伝達ギヤ35と、を有する。駆動力伝達機構32は、回転駆動軸31の回転を各ギヤ33,34,35を介して各遠心圧縮機10x,10y,10zの回転軸11x,11y,11zに伝えることで、回転駆動軸31の回転を増速させる。よって、この駆動力伝達機構32は、増速機として機能する。
As a fluid device, as shown in FIG. 10, the
複数の遠心圧縮機10x,10y,10zのうち、1以上の第一段遠心圧縮機10xは、外部からの気体を吸込み、これを昇圧する。複数の遠心圧縮機10x,10y,10zのうち、1以上の第二段遠心圧縮機10yは、第一段遠心圧縮機10xで昇圧された気体をさらに昇圧する。残りの第三段遠心圧縮機10zは、第二段遠心圧縮機10yで昇圧された気体をさらに昇圧して、これを外部に吐出する。このため、この流体装置では、第一段遠心圧縮機10xの吐出口と第二段遠心圧縮機10yの吸込口とが配管37で接続され、第二段遠心圧縮機10yの吐出口と第三段遠心圧縮機10zの吸込口とが配管38で接続されている。
Among the plurality of
このように、複数の遠心圧縮機10x,10y,10zの各回転軸11x,11y,11zと回転駆動軸31とが駆動力伝達機構32で連結され、各段の遠心圧縮機10x,10y,10zで順次気体を昇圧する流体装置は、ギヤード圧縮機と呼ばれることがある。そこで、以下では、この種の流体装置をギヤード圧縮機30と呼ぶことにする。
In this way, the
ギヤード圧縮機30では、第一段遠心圧縮機10xに、流量係数が大きなインペラが用いられる。このようなインペラでは、機械マッハ数が最大で1.3(大気吸込条件下ではインペラ周速で430m/s)程度になることがある。よって、このようなインペラには、高周速耐久性や高い空力性能が要求される。
In the geared
そこで、本実施形態では、第一段遠心圧縮機10xとして、上記第一実施形態又は上記第二実施形態の遠心圧縮機を用いる。
Therefore, in the present embodiment, the centrifugal compressor of the first embodiment or the second embodiment is used as the first stage
なお、本実施形態は、第一段遠心圧縮機10xのみに上記第一実施形態又は上記第二実施形態の遠心圧縮機を用いる例であるが、第二段遠心圧縮機10yや第三段遠心圧縮機10zにも、上記第一実施形態又は上記第二実施形態の遠心圧縮機を用いてもよい。また、本実施形態のギヤード圧縮機30は、第一段から第三段までの遠心圧縮機10x,10y,10zを有する例であるが、ギヤード圧縮機は、第一段及び第二段のみの遠心圧縮機を有するものであっても、第四段以上の遠心圧縮機を有するものであってもよい。
In addition, although this embodiment is an example which uses the centrifugal compressor of said 1st embodiment or said 2nd embodiment only for 1st stage
「変形例」
第一実施形態では、キャンバーライン方向Dclの全領域で、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、しかもその減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する。しかしながら、ブレード23中でキャンバーライン方向Dclの中間位置よりも出口縁25側であって、出口縁25を含む出口領域のみで、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、その減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少するようにしてもよい。また、ブレード23中でキャンバーライン方向Dclの中間位置よりも入口縁24側であって、入口縁24を含む入口領域のみで、又はこの入口領域及び前述の出口領域のみで、ブレード23の厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、その減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少するようにしてもよい。
"Modification"
In the first embodiment, in the entire area in the camber line direction Dcl, the thickness of the
第二実施形態では、ブレード23aの厚さが高さ方向Dhのいずれの位置でもほぼ同じである。しかしながら、第二実施形態のように、クローズドインペラのブレード23aに関しても、第一実施形態と同様、キャンバーライン方向Dclの少なくとも一領域で、ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、しかもその減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少するようにしてもよい。
In the second embodiment, the thickness of the
以上の各実施形態は、いずれも遠心式流体機械が遠心圧縮機である例である。しかしながら、遠心式流体機械であれば、遠心圧縮機に限定されず、例えば、遠心ポンプであってもよい。 Each of the above embodiments is an example in which the centrifugal fluid machine is a centrifugal compressor. However, if it is a centrifugal fluid machine, it is not limited to a centrifugal compressor, For example, a centrifugal pump may be sufficient.
10,10a,10x,10y,10z:遠心圧縮機(遠心式流体機械)、11,11x,11y,11z:回転軸、15:ケーシング、20,20a:インペラ、21:ディスク、22:シュラウド、23,23a:ブレード、24:入口縁、25:出口縁、26:チップ、27:ディスク側縁、28:正圧面、29:負圧面、30:ギヤード圧縮機(流体装置)、Ar:軸線、CL:キャンバーライン、Da:軸線方向、Dc:周方向、Dcl:キャンバーライン方向、Dh:高さ方向、Dr:径方向 10, 10a, 10x, 10y, 10z: centrifugal compressor (centrifugal fluid machine), 11, 11x, 11y, 11z: rotating shaft, 15: casing, 20, 20a: impeller, 21: disc, 22: shroud, 23 23a: blade, 24: inlet edge, 25: outlet edge, 26: tip, 27: disc side edge, 28: pressure surface, 29: suction surface, 30: geared compressor (fluid device), Ar: axis, CL : Camber line, Da: Axial direction, Dc: Circumferential direction, Dcl: Camber line direction, Dh: Height direction, Dr: Radial direction
Claims (10)
前記軸線を中心とする周方向に間隔をあけて前記ディスクに複数設けられ、前記ディスクと一体回転することで前記軸線が延びる軸線方向から流入する流体を前記軸線に対する径方向外側に案内するブレードと、
を備え、
前記流体が流入する側の前記ブレードの入口縁から前記流体が流出する前記ブレードの出口縁に向かって延びるキャンバーラインに沿った方向であるキャンバーライン方向における少なくとも一領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する、
インペラ。 A disc that rotates about an axis;
A plurality of blades that are provided in the disk at intervals in the circumferential direction centered on the axis, and that guide the fluid flowing in from the axial direction in which the axis extends by rotating integrally with the disk outward in the radial direction with respect to the axis; ,
With
In at least one region in the camber line direction, which is a direction along the camber line extending from the inlet edge of the blade on the fluid inflow side toward the blade outlet edge from which the fluid flows out, the thickness of the blade is The thickness gradually decreases from the disk side toward the chip side, and the rate of decrease in the thickness gradually decreases from the disk side toward the chip side.
Impeller.
前記ブレード中で前記キャンバーライン方向の中間位置よりも前記出口縁側であって、前記出口縁を含む出口領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する、
インペラ。 The impeller according to claim 1,
In the blade, the exit edge side of the intermediate position in the camber line direction, and the outlet region including the exit edge, the thickness of the blade gradually decreases from the disk side toward the chip side, The decreasing rate of thickness gradually decreases from the disk side to the chip side,
Impeller.
前記ブレード中で前記キャンバーライン方向の中間位置よりも前記入口縁側であって、前記入口縁を含む入口領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する、
インペラ。 The impeller according to claim 1 or 2,
In the blade, at the inlet edge side from the intermediate position in the camber line direction, and in the inlet region including the inlet edge, the thickness of the blade gradually decreases from the disk side toward the chip side, The decreasing rate of thickness gradually decreases from the disk side to the chip side,
Impeller.
前記ブレードにおける前記キャンバーライン方向の全領域で、前記ブレードの厚さがディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少し、前記厚さの減少率がディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に減少する、
インペラ。 The impeller according to any one of claims 1 to 3,
In the entire region of the blade in the camber line direction, the thickness of the blade gradually decreases from the disk side to the chip side, and the rate of decrease in the thickness gradually increases from the disk side to the chip side. Decrease,
Impeller.
前記ブレードの厚さが、前記キャンバーライン方向で前記入口縁から前記出口縁へ向かうに連れて次第に増加してから、次第に減少する、
インペラ。 The impeller according to any one of claims 1 to 4,
The thickness of the blade gradually increases and then gradually decreases from the inlet edge toward the outlet edge in the camber line direction.
Impeller.
前記軸線を中心とする周方向に間隔をあけて前記ディスクに複数設けられ、前記ディスクと一体回転することで前記軸線が延びる軸線方から流入する流体を前記軸線に対する径方向外側に案内するブレードと、
を備え、
前記流体が流入する側の前記ブレードの入口縁から前記流体が流出する前記ブレードの出口縁に向かって延びるキャンバーラインに沿った方向であるキャンバーライン方向で、前記ブレードの厚さが前記入口縁から前記出口縁へ向かうに連れて次第に増加してから、次第に減少する、
インペラ。 A disc that rotates about an axis;
A plurality of blades provided in the disk at intervals in the circumferential direction centered on the axis, and a blade for guiding fluid flowing in from the axial direction in which the axis extends by rotating integrally with the disk outward in the radial direction with respect to the axis; ,
With
The thickness of the blade is from the inlet edge in a camber line direction, which is a direction along a camber line extending from the inlet edge of the blade on the fluid inflow side toward the outlet edge of the blade from which the fluid flows out. Gradually increases and then decreases gradually toward the exit edge,
Impeller.
前記キャンバーライン方向における前記ブレードの厚さの最大減少率の絶対値は、前記キャンバーライン方向における前記ブレードの厚さの最大増加率の絶対値よりも小さい、
インペラ。 The impeller according to claim 5 or 6,
The absolute value of the maximum decrease rate of the blade thickness in the camber line direction is smaller than the absolute value of the maximum increase rate of the blade thickness in the camber line direction,
Impeller.
前記キャンバーライン方向における前記ブレードの厚さの変化率は、ディスク側からチップ側に向かうに連れて次第に小さくなる、
インペラ。 In the impeller according to any one of claims 5 to 7,
The rate of change of the thickness of the blade in the camber line direction gradually decreases from the disk side toward the chip side.
Impeller.
前記軸線を中心として円柱状を成し、前記インペラが取り付けられる回転軸と、
前記インペラを回転可能に覆うケーシングと、
を備えている遠心式流体機械。 An impeller according to any one of claims 1 to 8,
A rotating shaft to which the impeller is attached, which has a cylindrical shape with the axis as a center;
A casing that rotatably covers the impeller;
Equipped with a centrifugal fluid machine.
回転駆動軸と、
前記回転駆動軸の回転を複数の前記遠心式流体機械の前記回転軸に伝達する駆動力伝達機構と、
を備える流体装置。 A plurality of centrifugal fluid machines according to claim 9;
A rotary drive shaft;
A driving force transmission mechanism for transmitting rotation of the rotary drive shaft to the rotary shafts of the plurality of centrifugal fluid machines;
A fluidic device comprising:
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