JP2521829B2 - 軸流型流体機械 - Google Patents
軸流型流体機械Info
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- JP2521829B2 JP2521829B2 JP2025536A JP2553690A JP2521829B2 JP 2521829 B2 JP2521829 B2 JP 2521829B2 JP 2025536 A JP2025536 A JP 2025536A JP 2553690 A JP2553690 A JP 2553690A JP 2521829 B2 JP2521829 B2 JP 2521829B2
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はたとえば軸流送風機や軸流ポンプなどの軸流
型流体機械に関する。
型流体機械に関する。
従来の技術 発明者は、たとえば軸流送風機において、動翼の前後
に配置された静翼の取付角を変更して流送方向を正逆切
換自在なものを特開昭63−5199号公報に提案した。これ
は第6図(a),第7図(a)に示すように、ケーシン
グ1内中央部に、モータ2に連動連結されたロータ4に
横断面における入口角と出口角が等しく対称形式の複数
の動翼3を有する回転羽根車8を設け、動翼3の入口側
および出口側に取付角度を半径方向の回動軸6A,6Bを中
心に変更自在な複数の静翼5A,5Bを配設している。
に配置された静翼の取付角を変更して流送方向を正逆切
換自在なものを特開昭63−5199号公報に提案した。これ
は第6図(a),第7図(a)に示すように、ケーシン
グ1内中央部に、モータ2に連動連結されたロータ4に
横断面における入口角と出口角が等しく対称形式の複数
の動翼3を有する回転羽根車8を設け、動翼3の入口側
および出口側に取付角度を半径方向の回動軸6A,6Bを中
心に変更自在な複数の静翼5A,5Bを配設している。
上記の構成において、動翼3の両側に配置された静翼
5A,5Bの取付角度を調節して、例えば入口側における動
翼3に沿って流れる空気に大きなエネルギを与えれば空
気は入口側から出口側に流れ、また上記とは逆に出口側
の空気に大きなエネルギを与えれば空気は出口側から入
口側に流れる。
5A,5Bの取付角度を調節して、例えば入口側における動
翼3に沿って流れる空気に大きなエネルギを与えれば空
気は入口側から出口側に流れ、また上記とは逆に出口側
の空気に大きなエネルギを与えれば空気は出口側から入
口側に流れる。
発明が解決しようとする課題 上記軸流送風機は正逆両方向の流量特性がほぼ同じに
なるのが望ましく、半径方向の軸流速度が一定と考えて
2次元的に速度3角形を考えた場合、ケーシング側は第
6図(b),第7図(b)で示すように周速度uを軸と
した線対称形状となり、また軸心側も同様に第6図
(c),第7図(c)で示す対称形状となる。ここで、
動翼入口側の絶対速度C1,C1′の周方向成分は周速度U
よりもΔCu/2,ΔCu′/2だけ小さく、また動翼出口側で
絶対速度C2,C2′の周方向成分は周速度uよりΔCu/2,Δ
Cu′/2だけ大きくなる。そして、ケーシング側での絶対
速度C1,C2の転向角γ1,γ2は、軸心側の絶対速度C1,C2
の転向角γ1′,γ2′よりも大きくなる。このことか
ら静翼6A,6Bの形状は、軸心側とケーシング側では捩っ
て傾斜角(転向角)を変化させる必要がある。
なるのが望ましく、半径方向の軸流速度が一定と考えて
2次元的に速度3角形を考えた場合、ケーシング側は第
6図(b),第7図(b)で示すように周速度uを軸と
した線対称形状となり、また軸心側も同様に第6図
(c),第7図(c)で示す対称形状となる。ここで、
動翼入口側の絶対速度C1,C1′の周方向成分は周速度U
よりもΔCu/2,ΔCu′/2だけ小さく、また動翼出口側で
絶対速度C2,C2′の周方向成分は周速度uよりΔCu/2,Δ
Cu′/2だけ大きくなる。そして、ケーシング側での絶対
速度C1,C2の転向角γ1,γ2は、軸心側の絶対速度C1,C2
の転向角γ1′,γ2′よりも大きくなる。このことか
ら静翼6A,6Bの形状は、軸心側とケーシング側では捩っ
て傾斜角(転向角)を変化させる必要がある。
ところが、上記のように設計した軸流送風機における
出口側の全圧分布の実測値は、第8図に示すように、半
径方向での均一性がくずれてケーシング側で全圧が高
く、軸心側で全圧が極端に低下している。すなわち、動
翼の先端部分で有効な仕事が行われ、逆に軸心側では大
きな損失が発生していることを示している。
出口側の全圧分布の実測値は、第8図に示すように、半
径方向での均一性がくずれてケーシング側で全圧が高
く、軸心側で全圧が極端に低下している。すなわち、動
翼の先端部分で有効な仕事が行われ、逆に軸心側では大
きな損失が発生していることを示している。
本発明は上記問題点を解決して、正逆方向の流量特性
も同じで、かつ流路断面積を減少させることなく、半径
方向においても均一な全圧分布が得られ、効率のよい軸
流型流体機械を提供することを目的とする。
も同じで、かつ流路断面積を減少させることなく、半径
方向においても均一な全圧分布が得られ、効率のよい軸
流型流体機械を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、円筒状ケーシ
ング内に、横断面で入口角と出口角が等しく対称形状の
複数の動翼を有する回転羽根車を回転自在に配設すると
ともに、回転羽根車の動翼の入口側および出口側に複数
の静翼を取付角度変更可能に配設して、流送方向を正逆
切換自在な軸流型流体機械において、ケーシング内の入
口側および出口側でケーシングの同一軸心上に配置され
た分流筒と、各静翼に分流筒と連続する位置に取付けら
れた分流板と、回転羽根車の動翼間に分流板と連続する
位置に連結された分流リングとにより、流体通路を同一
軸心を有する複数の環状通路に分割したものである。
ング内に、横断面で入口角と出口角が等しく対称形状の
複数の動翼を有する回転羽根車を回転自在に配設すると
ともに、回転羽根車の動翼の入口側および出口側に複数
の静翼を取付角度変更可能に配設して、流送方向を正逆
切換自在な軸流型流体機械において、ケーシング内の入
口側および出口側でケーシングの同一軸心上に配置され
た分流筒と、各静翼に分流筒と連続する位置に取付けら
れた分流板と、回転羽根車の動翼間に分流板と連続する
位置に連結された分流リングとにより、流体通路を同一
軸心を有する複数の環状通路に分割したものである。
作用 上記構成において、分流筒と分流板と分流リングによ
り、流体通路を同一軸心状で分割して半径方向の厚みを
小さくできるので、2次元的な流れを各流体通路内に形
成することができ、流路断面積を減少させることなく、
半径方向にわたってほぼ均一な全圧分布が得られる軸流
型水力機械とすることができる。
り、流体通路を同一軸心状で分割して半径方向の厚みを
小さくできるので、2次元的な流れを各流体通路内に形
成することができ、流路断面積を減少させることなく、
半径方向にわたってほぼ均一な全圧分布が得られる軸流
型水力機械とすることができる。
実施例 以下本発明に係る軸流送風機の一実施例を第1図〜第
5図に基づいて説明する。従来例と同一部材には同一符
号を付して説明する。
5図に基づいて説明する。従来例と同一部材には同一符
号を付して説明する。
第1図において、1は両端が開放された円筒状ケーシ
ングで、その中心位置には、ステー7を介してモータ2
が固定されるとともに、このモータ2の出力軸には回転
羽根車8が取付けられている。そして、この回転羽根車
8は、モータ2に直接連結されたローター4と、このロ
ーター4の外周に等ピッチで複数個取付けられた動翼3
とから構成され、さらにこの動翼3の横断面形状は、第
2図に示すように、回転方向において後方に突出するよ
うな円弧状にされるとともに、空気の入口側(第2図に
おいて右側)および出口側(第2図において左側)とで
互いに対称形状にされている。すなわち、回転羽根6の
入口角aと出口角bとが等しくされている。ところで、
この回転羽根車8をただ単に回転させると、動翼3の入
口角aと出口角bとが等しいため、空気は流れない。し
かし、この状態で、例えば入口側において流れの抵抗を
小さくすれば、(すなわち適正な速度3角形を形成し、
動翼の出口側の角運動モーメントを入口側のそれよりも
大きくすれば、)両側のバランスがくずれて空気は出口
側に流れ始め、この状態が持続して送風が行なわれる。
したがって、入口側および出口側で流れの抵抗を増減す
れば、空気を任意の方向に送ることが可能となる。
ングで、その中心位置には、ステー7を介してモータ2
が固定されるとともに、このモータ2の出力軸には回転
羽根車8が取付けられている。そして、この回転羽根車
8は、モータ2に直接連結されたローター4と、このロ
ーター4の外周に等ピッチで複数個取付けられた動翼3
とから構成され、さらにこの動翼3の横断面形状は、第
2図に示すように、回転方向において後方に突出するよ
うな円弧状にされるとともに、空気の入口側(第2図に
おいて右側)および出口側(第2図において左側)とで
互いに対称形状にされている。すなわち、回転羽根6の
入口角aと出口角bとが等しくされている。ところで、
この回転羽根車8をただ単に回転させると、動翼3の入
口角aと出口角bとが等しいため、空気は流れない。し
かし、この状態で、例えば入口側において流れの抵抗を
小さくすれば、(すなわち適正な速度3角形を形成し、
動翼の出口側の角運動モーメントを入口側のそれよりも
大きくすれば、)両側のバランスがくずれて空気は出口
側に流れ始め、この状態が持続して送風が行なわれる。
したがって、入口側および出口側で流れの抵抗を増減す
れば、空気を任意の方向に送ることが可能となる。
このため、前記動翼3の入口側および出口側位置の円
筒状ケーシング1内面には等ピッチ置きでしかも放射状
に複数個の静翼5A,5Bが取付けられるとともに、それぞ
れ取付角度が調節できるようにされている。すなわち、
静翼5A,5Bの横断面形状は、第2図に示すように円弧状
に形成されるとともに、翼の長さ方向に対する入口角c
と出口角dが等しく左右対称形状に形成され、さらにケ
ーシング側と軸心側とでは、転向角γ1,γ1′,γ2,γ
2′をそれぞれγ1>γ1′,γ2>γ2′とするとと
もに、ケーシング側の曲率半径Rを軸心側の曲率半径
R′よりも大きく(R>R′)設定して軸流速度Vがほ
ぼ一定となるように設定される。また、静翼は軸心側端
縁とケーシング側端縁とが同一中心を有する円弧状に形
成される。そして静翼5A,5Bは内端縁がモータ2と、ス
テー9に支持されたガイド体10とにそれぞれ固定された
支持体11の球面部11aに摺接され、外端縁に外周ガイド
板5aが取付けられるとともに、外周ガイド板5aの中央部
にケーシング1を貫通して外方に突出する回動軸6A,6B
が取付けられる。この回動軸6の先端部には、第3図,
第4図に示すように直角に回動レバー12が固定され、回
動レバー12の先端部には回動軸6A,6Bと平行な軸心回り
に回転自在な係合ローラ13が取付けられる。前記ケーシ
ング1には、軸心A方向に沿うガイドレール14が頂部外
面および底部外面にそれぞれ配設され、これらガイドレ
ール14上にはガイドローラ15aを介して移動自在な駆動
台車15が配置される。これら各駆動台車15には、2枚の
リング板16a間に係合ローラ13を移動自在に係合する駆
動リング体16がケーシング1に外嵌して連結される。そ
して各駆動台車15には、ケーシングの後部(あるいは前
部)外面に配設された電動シリンダ17のピストンロッド
17aがピン連結され、駆動リング体16を軸心A方向に沿
って第3図に実線で示す正流位置(ア)と仮想線で示す
逆流位置(イ)の間で往復移動することができる。
筒状ケーシング1内面には等ピッチ置きでしかも放射状
に複数個の静翼5A,5Bが取付けられるとともに、それぞ
れ取付角度が調節できるようにされている。すなわち、
静翼5A,5Bの横断面形状は、第2図に示すように円弧状
に形成されるとともに、翼の長さ方向に対する入口角c
と出口角dが等しく左右対称形状に形成され、さらにケ
ーシング側と軸心側とでは、転向角γ1,γ1′,γ2,γ
2′をそれぞれγ1>γ1′,γ2>γ2′とするとと
もに、ケーシング側の曲率半径Rを軸心側の曲率半径
R′よりも大きく(R>R′)設定して軸流速度Vがほ
ぼ一定となるように設定される。また、静翼は軸心側端
縁とケーシング側端縁とが同一中心を有する円弧状に形
成される。そして静翼5A,5Bは内端縁がモータ2と、ス
テー9に支持されたガイド体10とにそれぞれ固定された
支持体11の球面部11aに摺接され、外端縁に外周ガイド
板5aが取付けられるとともに、外周ガイド板5aの中央部
にケーシング1を貫通して外方に突出する回動軸6A,6B
が取付けられる。この回動軸6の先端部には、第3図,
第4図に示すように直角に回動レバー12が固定され、回
動レバー12の先端部には回動軸6A,6Bと平行な軸心回り
に回転自在な係合ローラ13が取付けられる。前記ケーシ
ング1には、軸心A方向に沿うガイドレール14が頂部外
面および底部外面にそれぞれ配設され、これらガイドレ
ール14上にはガイドローラ15aを介して移動自在な駆動
台車15が配置される。これら各駆動台車15には、2枚の
リング板16a間に係合ローラ13を移動自在に係合する駆
動リング体16がケーシング1に外嵌して連結される。そ
して各駆動台車15には、ケーシングの後部(あるいは前
部)外面に配設された電動シリンダ17のピストンロッド
17aがピン連結され、駆動リング体16を軸心A方向に沿
って第3図に実線で示す正流位置(ア)と仮想線で示す
逆流位置(イ)の間で往復移動することができる。
ケーシング1にステー18を介してモータ2前部に取付
けられたガイド筒19およびガイド体10と、ケーシング1
との間の送風通路20には、送風通路20を同一軸心状に2
分割する分流筒21A,21Bがステー18,9を介して取付けら
れる。また、各静翼5A,5Bの半径方向中間部にも分流筒2
1A,21Bに連続する位置に湾曲状で平面視が円形の分流板
22A,22Bがそれぞれ取付けられ、分流筒21A,21Bの動翼3
側端部は分流板22A,22Bが嵌合する円弧状の切欠き部21a
が形成される。さらに、回転羽根車8には各分流板22A,
22Bに連続する位置に環状の分流リング23が各動翼3に
わたって連結される。これら分流筒21A,21B、分流板22
A,22Bおよび分流リング23により、送風通路20が外環状
通路20aと内環状通路20bとに2分割されて半径方向の長
さが半減される。
けられたガイド筒19およびガイド体10と、ケーシング1
との間の送風通路20には、送風通路20を同一軸心状に2
分割する分流筒21A,21Bがステー18,9を介して取付けら
れる。また、各静翼5A,5Bの半径方向中間部にも分流筒2
1A,21Bに連続する位置に湾曲状で平面視が円形の分流板
22A,22Bがそれぞれ取付けられ、分流筒21A,21Bの動翼3
側端部は分流板22A,22Bが嵌合する円弧状の切欠き部21a
が形成される。さらに、回転羽根車8には各分流板22A,
22Bに連続する位置に環状の分流リング23が各動翼3に
わたって連結される。これら分流筒21A,21B、分流板22
A,22Bおよび分流リング23により、送風通路20が外環状
通路20aと内環状通路20bとに2分割されて半径方向の長
さが半減される。
次に作用を説明する。
空気を入口から出口に向って矢印B方向に送る場合、
第2図,第6図(a)に示すように入口側の静翼5Aの回
転羽根車4側の内側端縁eを外側端縁fよりも回転方向
で前方に位置させるとともに、出口側の静翼5Bの回転羽
根車8側の内側端縁gを外側端縁hよりも回転方向で後
方に位置させる。このようにすると、回転羽根車8に沿
って流れる空気は入口側および出口側においてそれぞれ
の静翼5A,5Bにより流れ方向が決められて適正な速度3
角形が得られ、出口側の角運動モーメントは出口側の方
が大きいため、空気は出口側に向って流れる。また、第
7図(a)に示すように、各静翼5A,5Bの向きを逆にす
ると、上記と同じ原理により、第7図(a)における出
口側(空気の流れから見ると入口側になる)から入口側
(空気の流れから見ると出口側になる)に向って空気が
流れる。なお静翼5A,5Bの回転は、電動シリンダ17,17に
より駆動リング体16を入口側の正流位置(ア)と出口側
の逆流位置(イ)との間で往復移動することにより係合
ローラ13、回動レバー12および回動軸6A,6Bを介して回
動角αの範囲で行う。
第2図,第6図(a)に示すように入口側の静翼5Aの回
転羽根車4側の内側端縁eを外側端縁fよりも回転方向
で前方に位置させるとともに、出口側の静翼5Bの回転羽
根車8側の内側端縁gを外側端縁hよりも回転方向で後
方に位置させる。このようにすると、回転羽根車8に沿
って流れる空気は入口側および出口側においてそれぞれ
の静翼5A,5Bにより流れ方向が決められて適正な速度3
角形が得られ、出口側の角運動モーメントは出口側の方
が大きいため、空気は出口側に向って流れる。また、第
7図(a)に示すように、各静翼5A,5Bの向きを逆にす
ると、上記と同じ原理により、第7図(a)における出
口側(空気の流れから見ると入口側になる)から入口側
(空気の流れから見ると出口側になる)に向って空気が
流れる。なお静翼5A,5Bの回転は、電動シリンダ17,17に
より駆動リング体16を入口側の正流位置(ア)と出口側
の逆流位置(イ)との間で往復移動することにより係合
ローラ13、回動レバー12および回動軸6A,6Bを介して回
動角αの範囲で行う。
さらに、半径方向での全圧分布は、第5図に示すよう
に、外周通路20aと内周通路20bでは従来のように軸心側
が極端に低下することなく、ほぼ同じようなパターンと
なる。これは内外環状通路20a,20bにおいて、半径方向
の長さ(スパン長)が短くなるため、2次元に近い空気
の流れが形成されるためである。したがって、遠心力等
による3次元的な(半径方向)の流れも少なく、それに
よる流体摩擦等も減少されて、設定した軸流速度Vに近
い値が得られる。
に、外周通路20aと内周通路20bでは従来のように軸心側
が極端に低下することなく、ほぼ同じようなパターンと
なる。これは内外環状通路20a,20bにおいて、半径方向
の長さ(スパン長)が短くなるため、2次元に近い空気
の流れが形成されるためである。したがって、遠心力等
による3次元的な(半径方向)の流れも少なく、それに
よる流体摩擦等も減少されて、設定した軸流速度Vに近
い値が得られる。
発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、流体通路を同一軸
心状で分割して半径方向の長さを小さくし、各通路内で
動翼の周速の変化の幅を小さくして各通路内における流
体の流れを2次元の流れに近い状態に形成できるので、
正逆両方向の流量特性を等しくできるとともに、流路断
面積を減少させることなく半径方向でほぼ均一な全圧分
布が得られ、全体として効率のよく流送方向を正逆に迅
速に切換えられる軸流型流体機械が得られる。
心状で分割して半径方向の長さを小さくし、各通路内で
動翼の周速の変化の幅を小さくして各通路内における流
体の流れを2次元の流れに近い状態に形成できるので、
正逆両方向の流量特性を等しくできるとともに、流路断
面積を減少させることなく半径方向でほぼ均一な全圧分
布が得られ、全体として効率のよく流送方向を正逆に迅
速に切換えられる軸流型流体機械が得られる。
第1図〜第5図は本発明の一実施例を示し、第1図は軸
流送風機の側面半断面図、第2図は第1図に示すI−I
矢視部の展開図、第3図は静翼駆動部の一部平面図、第
4図は同正面断面図、第5図は出口部分の全圧分布図、
第6図(a)(b)(c)はそれぞれ従来の正流時にお
ける概略説明図およびケーシング側速度3角形ならびに
軸心側速度3角形、第7図(a)(b)(c)はそれぞ
れ従来の逆流時における概略説明図およびケーシング側
速度3角形ならびに軸心側速度3角形、第8図は従来の
出口部分の全圧分布図である。 1……ケーシング、2……モータ、3……動翼、4……
ロータ、5A,5B……静翼、6……回動軸、8……回転羽
根車、12……回動レバー、16……駆動リング体、17……
電動シリンダ、20……送風通路、20a……外環状通路、2
0b……内環状通路、21A,21B……分流筒、22A,22B……分
流板、23……分流リング。
流送風機の側面半断面図、第2図は第1図に示すI−I
矢視部の展開図、第3図は静翼駆動部の一部平面図、第
4図は同正面断面図、第5図は出口部分の全圧分布図、
第6図(a)(b)(c)はそれぞれ従来の正流時にお
ける概略説明図およびケーシング側速度3角形ならびに
軸心側速度3角形、第7図(a)(b)(c)はそれぞ
れ従来の逆流時における概略説明図およびケーシング側
速度3角形ならびに軸心側速度3角形、第8図は従来の
出口部分の全圧分布図である。 1……ケーシング、2……モータ、3……動翼、4……
ロータ、5A,5B……静翼、6……回動軸、8……回転羽
根車、12……回動レバー、16……駆動リング体、17……
電動シリンダ、20……送風通路、20a……外環状通路、2
0b……内環状通路、21A,21B……分流筒、22A,22B……分
流板、23……分流リング。
Claims (1)
- 【請求項1】円筒状ケーシング内に、横断面における入
口角と出口角が等しく対称形状の複数の動翼を有する回
転羽根車を回転自在に配設するとともに、回転羽根車の
動翼の入口側および出口側に複数の静翼を取付角度変更
可能に配設して、流送方向を正逆切換自在な軸流型流体
機械において、ケーシング内の入口側および出口側でケ
ーシングの同一軸心上に配置された分流筒と、各静翼に
分流筒と連続する位置に取付けられた分流板と、回転羽
根車の動翼間に分流板と連続する位置に連結された分流
リングとにより、流体通路を同一軸心を有する環状通路
に分割したことを特徴とする軸流型流体機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2025536A JP2521829B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 軸流型流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2025536A JP2521829B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 軸流型流体機械 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03229999A JPH03229999A (ja) | 1991-10-11 |
JP2521829B2 true JP2521829B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=12168735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2025536A Expired - Fee Related JP2521829B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | 軸流型流体機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2521829B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110131208B (zh) * | 2019-05-23 | 2021-05-04 | 中国航空发动机研究院 | 基于液压驱动的可变直径和安装角的风扇转子 |
-
1990
- 1990-02-05 JP JP2025536A patent/JP2521829B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03229999A (ja) | 1991-10-11 |
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