JP2021088989A

JP2021088989A - ラジアルコンプレッサインペラ

Info

Publication number: JP2021088989A
Application number: JP2020200116A
Authority: JP
Inventors: イジー・クリマ; Klima Jiri; クラウス・ベーンケ; Klaus Behnke
Original assignee: MAN Energy Solutions SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-06-10
Also published as: CH716947B1; CN112901552A; KR20210070211A; CH716947A2; DE102019132861A1; US20210164488A1

Abstract

【課題】新しいタイプのラジアルコンプレッサインペラを創出する。【解決手段】ラジアルコンプレッサインペラ（１０）は、ハブ状の主本体（１１）を備え、この主本体の流れガイド面（１３）は、流れ入口端部（１４）から流れ出口端部（１５）への方向である径方向において大きさが増大する輪郭を有し、ハブ状の主本体（１１）に配置された複数の動翼、すなわち複数の第１の動翼（１２ａ）および複数の第２の動翼（１２ｂ）を備え、第１の動翼（１２ａ）は、前記第２の動翼（１２ｂ）よりも長く形成されており、２つの隣接した第１の動翼（１２ａ）の間の各々に、各第２の動翼（１２ｂ）が配置されている。複数の第３の動翼（１２ｃ）は、第２の動翼よりも短く形成されており、隣接した第１の動翼（１２ａ）と第２の動翼（１２ｂ）との間の各々に、第３の動翼（１２ｃ）の各々が配置されていることを特徴としている。【選択図】図４

Description

本発明は、請求項１の前段によるラジアルコンプレッサインペラに関する。

特許文献１から、ラジアルコンプレッサインペラは、ハブ状の主本体、およびこのハブ状の主本体に配置された動翼を備えている。ハブ状の主本体は、コンプレッサインペラの流れガイド面を提供し、この面は、ラジアルコンプレッサの流れ入口端部からラジアルコンプレッサインペラの流れ出口端部の方向への径方向において大きさが増大している。ハブ状の主本体には、複数の第１の動翼および複数の第２の動翼が配置されており、第１の動翼は、軸方向および径方向に見て、第２の動翼よりも長く形成されており、２つの隣接した第１の動翼の間の各々に、第２のブレードの各々が配置されている。第１の動翼はいわゆる主翼とも称され、第２の動翼はいわゆるスプリッタ翼とも称される。

運転の間に、ラジアルコンプレッサインペラは熱くなる。ラジアルコンプレッサインペラの加熱を制限する必要がある。また、ラジアルコンプレッサインペラの空力特性、すなわちラジアルコンプレッサインペラの流れガイド特性を改善する必要もある。

独国特許第１０２０１２２０７７２７号明細書

このことから出発して、本発明は新しいタイプのラジアルコンプレッサインペラを創出する目的に基づいている。この目的は、請求項１によるラジアルコンプレッサインペラを通じて達成される。

本発明によるラジアルコンプレッサインペラは第３の動翼を備え、第３の動翼は第２の動翼よりも短く形成されており、隣接した第１の動翼と記第２の動翼との間の各々に、第３の動翼の各々が配置されている。

軸方向および径方向において第２の動翼よりも短く形成された第３の動翼により、熱は、ラジアルコンプレッサインペラの出口端部の流れの領域において、ラジアルコンプレッサインペラによりガイドされる流れへと伝達されることが可能である。このことにより、運転の間のラジアルコンプレッサインペラの加熱が制限されることが可能である。

さらに、ラジアルコンプレッサインペラ、特にラジアルコンプレッサインペラの部分負荷運転時の空力特性は、流れ出口端部の領域における流れの案内の改善を視野に入れて、第３の動翼を通じて改善することが可能である。

さらなる有利な開発によれば、第２の動翼の流れ前縁は、流れ方向から見て、第１の動翼の流れ前縁の下流に配置されており、第３の動翼の流れ前縁は、流れ方向から見て、第２の動翼の流れ前縁の下流に配置されている。

さらなる有利な開発によれば、ハブ状の主本体の流れ出口端部は出口半径を有し、第３の動翼の流れ前縁は、出口半径の６０％から８５％の間の範囲内に配置されている。第３の動翼の流れ後縁は、出口半径の９０％から１００％の間の範囲内に優先的に配置されている。

特に、ラジアルコンプレッサインペラの出口半径に基づいて、第３の動翼が先に決定された範囲内に配置されている場合、ラジアルコンプレッサインペラからの熱は、ラジアルコンプレッサインペラの流れ出口端部の領域内においてガイドされる流れへと特に有利に伝達されることが可能である。ラジアルコンプレッサインペラの部分負荷範囲において、特に有利な流れの案内が可能である。

さらなる有利な開発によれば、ラジアルコンプレッサインペラは、アルミニウム合金またはマグネシウム合金から製造されている。本発明は、アルミニウム合金またはマグネシウム合金から形成されたラジアルコンプレッサインペラを、特に有利に採用している。

本発明のさらに好適な開発は、従属請求項および以下の記載から得られる。本発明の例示的な実施形態は、添付図を用いてより詳細に説明されているが、これに制限されない。

本発明によるラジアルコンプレッサインペラの正面を示した斜視図である。本発明によるラジアルコンプレッサインペラの背面を示した斜視図である。本発明によるラジアルコンプレッサインペラの正面を示した図である。本発明によるラジアルコンプレッサインペラの側面を示した図である。

図１から図４はラジアルコンプレッサインペラ１０を異なった視点から示しており、ラジアルコンプレッサインペラ１０は、ハブ状の主本体１１およびハブ状の主本体１１に配置された複数の動翼１２を備えている。

ハブ状の主本体１１は、ラジアルコンプレッサインペラ１０のための流れガイド面１３を提供し、この面は、ラジアルコンプレッサインペラ１０の流れ入口端部１４から流れ出口端部１５の方向へと径方向Ｒにおいて大きさが増大している。この流れガイド面１３上において、動翼１２が形成され、動翼はこの流れガイド面１３を起点として、径方向Ｒおよび軸方向Ａに伸びている。これらの動翼１２は周方向に湾曲しており、ラジアルコンプレッサインペラ１０のさらなるガイド面を提供している。

ハブ状の主本体１１上には、異なった動翼１２が形成されており、すなわち第１の動翼１２ａ、第２の動翼１２ｂ、および第３の動翼１２ｃが形成されている。

第１の動翼１２ａは、軸方向Ａおよび／または径方向Ｒから見て、第２の動翼１２ｂよりも長く形成されている。２つの隣接した第１の動翼１２ａの間の各々に、第２の動翼１２ｂの各々が配置されている。

軸方向Ａおよび／または径方向Ｒから見て、第３の動翼１２ｃは、第２の動翼１２ｂよりも短く形成されている。隣接した第１の動翼１２ａと第２の動翼１２ｂとの間の各々に、第３の動翼１２ｃが配置されている。

本発明によれば、ラジアルコンプレッサインペラ１０は、結果的に３つの異なったタイプの動翼１２ａ、１２ｂ、および１２ｃを備えている。基本的に、第１の動翼１２ａおよび第２の動翼１２ｂは、先行技術から既知である。第３の動翼１２ｃは追加で採用されており、第３の動翼は、径方向および軸方向から見て、各々が３つの異なったタイプの動翼１２ａ、１２ｂ、および１２ｃのうち最も短い長さを有する。

第３の動翼１２ｃは、ラジアルコンプレッサインペラ１０の流れ出口端部１５に隣接して配置されている。

一方では、第３の動翼１２ｃは、流れ出口端部１５の領域内において、ラジアルコンプレッサインペラ１０から、ラジアルコンプレッサインペラ１０によりガイドされ且つ圧縮される流れへと熱を伝達するための冷却機能を担っている。他方では、第３の動翼１２ｃは流れガイド機能を担っており、その機能は、部分負荷運転時の流れ案内を改善し、したがってラジアルコンプレッサインペラ１０の空力特性を改善するために、特に部分負荷運転において有利である。

各動翼１２ａ、１２ｂ、および１２ｃは、流れ前縁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および流れ後縁１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備えている。

第２の動翼１２ｂの流れ前縁１６ｂは、軸方向および流れ方向から見て、第１の動翼１２ａの流れ前縁１６ａの下流に配置されている。第３の動翼１２ｃの流れ前縁１６ｃは、軸方向および流れ方向から見て、第２の動翼１２ｂの流れ前縁１６ｂの下流に配置されている。

図示された例示的な実施形態においては、すべての動翼１２ａ、１２ｂ、および１２ｃの流れ後縁１７ａ、１７ｂ、および１７ｃは、径方向および流れ方向から見て同じ位置に配置されている。第３の動翼１２ｃの流れ後縁１７ｃは、径方向および流れ方向から見て、第１のおよび第２の動翼１２ａ、１２ｂの流れ後縁１７ａ、１７ｂの上流に配置されることも可能である。

ハブ状の主本体１１の流れ出口端部１５、ひいてはラジアルコンプレッサインペラ１０は、出口半径により特徴付けられている。第３の動翼１２ｃの流れ前縁１６ｃは、この出口半径の６０％から８５％の間の範囲内に配置されている。第３の動翼１２ｃの流れ後縁１７ｃは、この出口半径の９０％から１００％の間の範囲内に配置されている。

したがって、第３の動翼１２ｃは、この出口半径の６０％から１００％の間の範囲内、特に８５％から１００％の間の範囲内、または６０％から９０％の間の範囲内、もしくは８５％から９０％の間の範囲内にも広がっている。

すでに説明したように、熱は、ラジアルコンプレッサインペラ１０から圧縮される流れへと、第３の動翼１２ｃを最適に伝達されることが可能である。

特に、動翼１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含んだラジアルコンプレッサインペラ１０は、アルミニウム合金またはマグネシウム合金から製造される。

１０・・・ラジアルコンプレッサインペラ
１１・・・主本体
１２ａ・・・動翼
１２ｂ・・・動翼
１２ｃ・・・動翼
１３・・・ガイド面
１４・・・流れ入口端部
１５・・・流れ出口端部
１６ａ・・・流れ前縁
１６ｂ・・・流れ前縁
１６ｃ・・・流れ前縁
１７ａ・・・流れ後縁
１７ｂ・・・流れ後縁
１７ｃ・・・流れ後縁

Claims

ハブ状の主本体（１１）を備え、該主本体の流れガイド面（１３）は、流れ入口端部（１４）から流れ出口端部（１５）への方向である径方向において大きさが増大する輪郭を有し、
前記ハブ状の主本体（１１）に配置された複数の動翼、すなわち複数の第１の動翼（１２ａ）および複数の第２の動翼（１２ｂ）を備え、
前記第１の動翼（１２ａ）は、前記第２の動翼（１２ｂ）よりも長く形成されており、
２つの隣接した第１の動翼（１２ａ）の間の各々に、第２の動翼（１２ｂ）の各々が配置されており、複数の第３の動翼（１２ｃ）は、前記第２の動翼（１２ｂ）よりも短く形成されており、
隣接した前記第１の動翼（１２ａ）と前記第２の動翼（１２ｂ）との間の各々に、第３の動翼（１２ｃ）の各々が配置されている、ラジアルコンプレッサインペラ（１０）。
前記第３の動翼（１２ｃ）は、流れ後縁（１５）に隣接して配置されている、請求項１に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
前記第２の動翼（１２ｂ）の流れ前縁（１６ｂ）は、軸方向および流れ方向から見て、前記第１の動翼（１２ａ）の流れ前縁（１６ａ）の下流に配置されており、
前記第３の動翼（１２ｃ）の流れ前縁（１６ｃ）は、軸方向および流れ方向から見て、前記第２の動翼（１２ｂ）の流れ前縁（１６ｂ）の下流に配置されている、請求項１または２に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
前記ハブ状の主本体（１１）の流れ後縁（１５）は出口半径を有し、
前記第３の動翼（１２ｃ）の流れ前縁（１６ｃ）は、前記出口半径の６０％から８５％の間の範囲内に配置されている、請求項３に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
前記第３の動翼（１２ｃ）の流れ後縁（１７ｃ）は、前記出口半径の９０％から１００％の間の範囲内に配置されている、請求項４に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
前記第３の動翼（１２ｃ）の流れ後縁（１７ｃ）は、径方向および流れ方向から見て、前記第１および第２の動翼（１２ａ、１２ｂ）の流れ後縁（１７ａ、１７ｂ）と同じ位置に配置されている、請求項５に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
前記第３の動翼（１２ｃ）の流れ後縁（１７ｃ）は、径方向および流れ方向から見て、前記第１および第２の動翼（１２ａ、１２ｂ）の流れ後縁（１７ａ、１７ｂ）の上流に配置されている、請求項５に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
アルミニウム合金から製造された、請求項１から７のいずれか一項に記載のラジアルコンプレッサインペラ。
マグネシウム合金から製造された、請求項１から７のいずれか一項に記載のラジアルコンプレッサインペラ。