JP3393653B2 - ポンプ輸送または多相圧縮装置とその用途 - Google Patents
ポンプ輸送または多相圧縮装置とその用途Info
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- JP3393653B2 JP3393653B2 JP20980991A JP20980991A JP3393653B2 JP 3393653 B2 JP3393653 B2 JP 3393653B2 JP 20980991 A JP20980991 A JP 20980991A JP 20980991 A JP20980991 A JP 20980991A JP 3393653 B2 JP3393653 B2 JP 3393653B2
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- blades
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
- F04D29/181—Axial flow rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D3/00—Axial-flow pumps
- F04D3/02—Axial-flow pumps of screw type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D31/00—Pumping liquids and elastic fluids at the same time
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、ポンプ輸送の前に所定の温
度、圧力条件下では気体で飽和させることができる液体
と、液体に溶解しない気体からなる多相流体混合物をポ
ンプ輸送するための装置に関する。
度、圧力条件下では気体で飽和させることができる液体
と、液体に溶解しない気体からなる多相流体混合物をポ
ンプ輸送するための装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】油分と気体の混合からなる二相石油流出
液などの、しかしこれに限定されない多相流体は、ポン
プ輸送の際いくつかの問題を伴い、ポンプ輸送前に二相
流体が熱力学的状態にあって気体と液体の比率が高いと
さらにやっかいな問題を呈する。
液などの、しかしこれに限定されない多相流体は、ポン
プ輸送の際いくつかの問題を伴い、ポンプ輸送前に二相
流体が熱力学的状態にあって気体と液体の比率が高いと
さらにやっかいな問題を呈する。
【０００３】以下にＧＬＲと略記する気体と液体の比率
は、気体状の流体の体積に対する液体状の流体の体積の
比率と定義され、この値は二相の流体が熱力学的条件に
依存する。
は、気体状の流体の体積に対する液体状の流体の体積の
比率と定義され、この値は二相の流体が熱力学的条件に
依存する。
【０００４】気体液体比がゼロの場合、流体は単相流体
の液体としての挙動を示すため、使用するポンプの構成
(交液流式ポンプ、回転ポンプ、落水送風機式ポンプ)と
は関係なく、好結果が得られる。液体中の気体の大部分
が蒸発するような現象をもたらさない運転条件下、ある
いは、ポンプの吸込み口での気体と液体の比率がせいぜ
い 0.2 の場合にも、これらの装置を使用できる。この
値をこえると、装置の効果が急速に低下し、ほとんど使
えなくなる。
の液体としての挙動を示すため、使用するポンプの構成
(交液流式ポンプ、回転ポンプ、落水送風機式ポンプ)と
は関係なく、好結果が得られる。液体中の気体の大部分
が蒸発するような現象をもたらさない運転条件下、ある
いは、ポンプの吸込み口での気体と液体の比率がせいぜ
い 0.2 の場合にも、これらの装置を使用できる。この
値をこえると、装置の効果が急速に低下し、ほとんど使
えなくなる。
【０００５】従来の装置の作業性能を改善するために、
ポンプ輸送の前に液相から気相を分離し、これらを別個
のポンプ回路で別々に処理する。しかし個別の回路を使
用できない場合もあり、またいずれにしてもポンプ作業
が複雑になる。
ポンプ輸送の前に液相から気相を分離し、これらを別個
のポンプ回路で別々に処理する。しかし個別の回路を使
用できない場合もあり、またいずれにしてもポンプ作業
が複雑になる。
【０００６】そのため、二相流体の全エネルギーを増大
させるのみならず、装置の吐出口での気体液体比がポン
プ輸送前の流体中の比より小さい二相流体を吐出できる
ようなポンプ輸送装置の開発が試みられている。
させるのみならず、装置の吐出口での気体液体比がポン
プ輸送前の流体中の比より小さい二相流体を吐出できる
ようなポンプ輸送装置の開発が試みられている。
【０００７】その結果、いくつかの衝動タービンブレー
ドの形状が仏国特許出願第 2,157,437、2,333,139、2,4
71,501 号などに記載されている。
ドの形状が仏国特許出願第 2,157,437、2,333,139、2,4
71,501 号などに記載されている。
【０００８】
【発明の要約】本発明装置は、液体、液体と気体の混合
物、気体のすべてに適しており、圧縮セル、または圧縮
ポンプセルと呼ぶことができる。本明細書では圧縮セル
と称する。
物、気体のすべてに適しており、圧縮セル、または圧縮
ポンプセルと呼ぶことができる。本明細書では圧縮セル
と称する。
【０００９】本発明は、従来のものより気体液体比が高
い二相流体のポンプ輸送効率を高くすることのできる
翼、翼配列またはパドルを用いた装置に関する。特に、
本発明は、ＧＬＲとは無関係に、最適運転範囲では圧縮
効率が 40％または 50％をこえるような多相流体の処理
が可能な装置に関する。
い二相流体のポンプ輸送効率を高くすることのできる
翼、翼配列またはパドルを用いた装置に関する。特に、
本発明は、ＧＬＲとは無関係に、最適運転範囲では圧縮
効率が 40％または 50％をこえるような多相流体の処理
が可能な装置に関する。
【００１０】圧縮セルは一般に、インパルサーとディフ
ューザーの２つの部分からなり、このうちインパルサー
が基本となる。インパルサーは通常回転軸に装着され、
この軸に固定または嵌合されている。ディフューザーは
静止しており、装置本体と一体をなす。これらセルを数
個つなげて装着したものがポンプの水力セルを構成す
る。
ューザーの２つの部分からなり、このうちインパルサー
が基本となる。インパルサーは通常回転軸に装着され、
この軸に固定または嵌合されている。ディフューザーは
静止しており、装置本体と一体をなす。これらセルを数
個つなげて装着したものがポンプの水力セルを構成す
る。
【００１１】回転装置の構造に関する従来の規則によれ
ば、該軸はポンプ本体に含まれる機械的なジャーナル軸
受けユニットと一体になった軸受けによって２箇所以上
の点で支持される。ポンプは吸込み、吐出し手段からな
る。
ば、該軸はポンプ本体に含まれる機械的なジャーナル軸
受けユニットと一体になった軸受けによって２箇所以上
の点で支持される。ポンプは吸込み、吐出し手段からな
る。
【００１２】圧縮セルは各々寸法が同一の場合も、異な
る場合もある。
る場合もある。
【００１３】圧縮セルは基本的にはその幾何学的形状に
よって決まる。
よって決まる。
【００１４】本発明の目的は、液相と気相からなる多相
流体を圧縮するための装置を提供することにあり、この
装置はハウジングと、吸込み口と吐出し口を有するイン
ペラーからなり、該インペラーは軸Ｏxと軸対称をなし
該軸を中心に回転するn個の翼を有する軸対称ハブから
なり、該翼は前縁と後縁を有する。流体は吸込み口から
該パルサーに入り、吐出し口から出るが、該軸は流体の
進行方向を向いており、回転翼の数は２枚またはそれ以
上になっている。本発明装置は連続する２枚の翼によっ
て規定される少なくとも１本の管路または通路からなる
ことを特徴とし、ここで翼の形状の正半径方向断面Ｓ
(x)が、その長さの少なくとも一部分の５％以内、好ま
しくは３％以内であり、下の式が成り立ち、 Ｓ(x)＝ax2 ＋ b(c-x2)1/2 ＋ d 該一部分とは２つの正半径方向の平面に挟まれた部分で
あって、変数xは前記翼の前縁を通る半径方向の平面に
ほぼ対応する原点をもつ前記軸の横座標に対応し、前記
一部分を規定する２つの半径方向の平面は横座標 x1、x
2 を有し、a、b、c、d、はパラメータである。パラメー
タaの値は以下に等しい: a ＝（１/n） x π 式中、π = 3.141...とし、nはインペラーの翼の数に等
しい。
流体を圧縮するための装置を提供することにあり、この
装置はハウジングと、吸込み口と吐出し口を有するイン
ペラーからなり、該インペラーは軸Ｏxと軸対称をなし
該軸を中心に回転するn個の翼を有する軸対称ハブから
なり、該翼は前縁と後縁を有する。流体は吸込み口から
該パルサーに入り、吐出し口から出るが、該軸は流体の
進行方向を向いており、回転翼の数は２枚またはそれ以
上になっている。本発明装置は連続する２枚の翼によっ
て規定される少なくとも１本の管路または通路からなる
ことを特徴とし、ここで翼の形状の正半径方向断面Ｓ
(x)が、その長さの少なくとも一部分の５％以内、好ま
しくは３％以内であり、下の式が成り立ち、 Ｓ(x)＝ax2 ＋ b(c-x2)1/2 ＋ d 該一部分とは２つの正半径方向の平面に挟まれた部分で
あって、変数xは前記翼の前縁を通る半径方向の平面に
ほぼ対応する原点をもつ前記軸の横座標に対応し、前記
一部分を規定する２つの半径方向の平面は横座標 x1、x
2 を有し、a、b、c、d、はパラメータである。パラメー
タaの値は以下に等しい: a ＝（１/n） x π 式中、π = 3.141...とし、nはインペラーの翼の数に等
しい。
【００１５】b、cの値は以下に等しい:
b = （１/n）[２πＭ + e/sin Ｂc]及び c ＝ Ａ =(Ｍ-Ｒ1)2
【００１６】
【数１】
n:インペラーの翼の数
e:翼の厚み
Ｂ:弦の角度
l:翼の軸方向長さ
Ｒ1:吸込み口での翼最小半径
Ｒ2:吸込み口での翼最大半径
Ｒ3:吐出し口での翼最小半径
パラメータdの値は以下の式で表すことができる。
【００１７】
d = （１/n）[(Ｒ2-Ｍ)(π(Ｒ2 + Ｍ)+e/sin Ｂc-(Ｍ-Ｒ1)2]
翼は対称軸として軸Ｏxを有する回転シリンダー内に内
接する上縁を有する。
接する上縁を有する。
【００１８】管路の一部分は管路の全長に相当してもよ
い。
い。
【００１９】内輪角としては、翼の吸込み角は４から 2
4°、好ましくは４から 12°であり、外輪角は２から 2
3°、好ましくは２から 11°である。
4°、好ましくは４から 12°であり、外輪角は２から 2
3°、好ましくは２から 11°である。
【００２０】翼のくぼみは
ＢsＭ-Ｂeｍ
と規定され、０から 30°、好ましくは６から 12°であ
り、ＢsＭは翼の平均吐出し角度、Ｂeｍは翼の平均吸込
み角度を表す。
り、ＢsＭは翼の平均吐出し角度、Ｂeｍは翼の平均吸込
み角度を表す。
【００２１】翼の平均厚みは前縁、後縁の隣接領域の外
側で３から５ｍｍである。
側で３から５ｍｍである。
【００２２】翼の数は３から８枚、、好ましくはエリア
リミッターを含め４から６枚とする。
リミッターを含め４から６枚とする。
【００２３】翼の内輪吐出し角度は４から 54°、好ま
しくは 10 から 24°とし、外輪角度を２から 58°、好
ましくは８から 23°とする。
しくは 10 から 24°とし、外輪角度を２から 58°、好
ましくは８から 23°とする。
【００２４】厚みゼロの翼と、前記軸に対する円筒形表
面の交線によって規定される翼の平均的な輪郭または骨
格は、この輪郭と該軸がなす角度が前縁から後縁に向か
って単調に減少し、またその曲線が、傾斜面に対する曲
線横軸座標で、値が翼の前縁から後縁にむかって増大す
る横軸座標の関数としての翼の輪郭の曲率をあらわすよ
うなものとなっている。
面の交線によって規定される翼の平均的な輪郭または骨
格は、この輪郭と該軸がなす角度が前縁から後縁に向か
って単調に減少し、またその曲線が、傾斜面に対する曲
線横軸座標で、値が翼の前縁から後縁にむかって増大す
る横軸座標の関数としての翼の輪郭の曲率をあらわすよ
うなものとなっている。
【００２５】前記曲線は反転点を１つ有することができ
る。
る。
【００２６】本発明装置はブレードディフュザーで構成
することもできる。
することもできる。
【００２７】このディフュザーは翼が８から 30枚、好
ましくは 15 から 25枚とする。
ましくは 15 から 25枚とする。
【００２８】インペラーの外径に対する軸方向長さは
0.10 から 0.40、好ましくは 0.15から 0.20 とする。
0.10 から 0.40、好ましくは 0.15から 0.20 とする。
【００２９】ディフュザーのハブは軸Ｏxを中心とした
回転の形をもち、軸方向の平面にあってこの形を作って
いる線は反転点を少なくとも１つ有する。
回転の形をもち、軸方向の平面にあってこの形を作って
いる線は反転点を少なくとも１つ有する。
【００３０】この線はディフュザーの吸込み口と吐出し
口に対応する線の両端で上記軸に平行な接線を有する。
口に対応する線の両端で上記軸に平行な接線を有する。
【００３１】本発明はまた、多相ポンプに上記装置を少
なくとも１基用いること、また多相石油流出液のポンプ
輸送にかかる多相ポンプを用いることに関する。
なくとも１基用いること、また多相石油流出液のポンプ
輸送にかかる多相ポンプを用いることに関する。
【００３２】構造が簡単で堅固で経済的な本発明装置の
利点は、以下の説明と添付図面から明らかになる。
利点は、以下の説明と添付図面から明らかになる。
【００３３】以下の記載では、「流体」なる語はガス状
の単相流体、気体が完全に溶解した全面的に液状流体、
または気相と液相からなる多相流体、ならびに砂などの
固体粒子、水和凝集物などの粘性粒子などを意味するも
のとする。液相は、異なる種類の液体で構成されてよい
ことは明らかであり、同様に、気相も数種類の気体で構
成されていてよい。
の単相流体、気体が完全に溶解した全面的に液状流体、
または気相と液相からなる多相流体、ならびに砂などの
固体粒子、水和凝集物などの粘性粒子などを意味するも
のとする。液相は、異なる種類の液体で構成されてよい
ことは明らかであり、同様に、気相も数種類の気体で構
成されていてよい。
【００３４】第１図は、ポンプ輸送装置の一実施例を軸
方向断面で示すが、本発明を限定するものではない。こ
の装置は石油の多相流出液をポンプ輸送するように設計
されている。
方向断面で示すが、本発明を限定するものではない。こ
の装置は石油の多相流出液をポンプ輸送するように設計
されている。
【００３５】第１図の実施例では、ポンプ輸送装置の吸
込み口２と吐出し口３の間で、かつハウジング内部に、
本発明による圧縮セルが少なくとも１個設けられてい
る。このセルは流体の合計エネルギーを増大させるよう
になっている。第１図では参照番号 17-19 で示すイン
ペラーが３個設けられている。この数は限定的なもので
はなく、所望の圧力増加によって決まる。
込み口２と吐出し口３の間で、かつハウジング内部に、
本発明による圧縮セルが少なくとも１個設けられてい
る。このセルは流体の合計エネルギーを増大させるよう
になっている。第１図では参照番号 17-19 で示すイン
ペラーが３個設けられている。この数は限定的なもので
はなく、所望の圧力増加によって決まる。
【００３６】これらの構成要素は以下に詳述するが、例
えば主軸６に固定されてこれと一体をなし、ブレース 2
0 から 23 によって間隔が保たれている。
えば主軸６に固定されてこれと一体をなし、ブレース 2
0 から 23 によって間隔が保たれている。
【００３７】好ましくは、ディフューザー 24 乃至 26
のようなディフューザーもしくはストレートナーを各イ
ンペラーの吐出し口に配置し、たとえば固定スクリュー
27(図面では一点鎖線で示す)によってハウジング１と
一体にする。
のようなディフューザーもしくはストレートナーを各イ
ンペラーの吐出し口に配置し、たとえば固定スクリュー
27(図面では一点鎖線で示す)によってハウジング１と
一体にする。
【００３８】各インペラー、ディフューザーのカップリ
ング(17,24 ; 19,26)と、ハウジングの一部分とで圧縮
セルが構成される。
ング(17,24 ; 19,26)と、ハウジングの一部分とで圧縮
セルが構成される。
【００３９】番号 14 はデフレクターを表す。
【００４０】第１図では、ブレースとディフューザー、
インペラーとハウジング、インペラーとディフューザー
の間の隙間を大幅に拡大してわかりやすくしてあるが、
流体の漏れを最小限に抑え、またポンプ輸送装置の構成
部品が操作温度で膨張して詰まりを起こさないように、
これらの隙間はポンプの機械操作とも適合する最小値に
設定しなければならない。
インペラーとハウジング、インペラーとディフューザー
の間の隙間を大幅に拡大してわかりやすくしてあるが、
流体の漏れを最小限に抑え、またポンプ輸送装置の構成
部品が操作温度で膨張して詰まりを起こさないように、
これらの隙間はポンプの機械操作とも適合する最小値に
設定しなければならない。
【００４１】第２図はインペラー段階の部分の非制限的
実施例を概略斜視図で示す。インペラーは基本的には主
軸６と一体になったハブ 28 からなり、装置の作動時、
この主軸６は矢印r'で示す方向に回転する。第２図では
翼 29、30 が示されているが、数はこれに限定されな
い。一般に、翼の数は回転子の静止時、動態時のバラン
スの取りやすさを考えて決める。翼の高さは、回転時に
翼が動く範囲の形状が、円筒形として示すハウジング１
の内孔に対して補完的となるようなものとする。
実施例を概略斜視図で示す。インペラーは基本的には主
軸６と一体になったハブ 28 からなり、装置の作動時、
この主軸６は矢印r'で示す方向に回転する。第２図では
翼 29、30 が示されているが、数はこれに限定されな
い。一般に、翼の数は回転子の静止時、動態時のバラン
スの取りやすさを考えて決める。翼の高さは、回転時に
翼が動く範囲の形状が、円筒形として示すハウジング１
の内孔に対して補完的となるようなものとする。
【００４２】翼はハブ 28 に挿入しこれに溶接で固定し
てもよいが、ハブと翼を成型またはフライス加工でユニ
ットとして一体化するのが望ましい。
てもよいが、ハブと翼を成型またはフライス加工でユニ
ットとして一体化するのが望ましい。
【００４３】インペラーとディストリビューターはらせ
ん形である。
ん形である。
【００４４】第３図は本発明によるインペラーの寸法を
規定する。ハブの断面を示す該略図であり、翼の軌跡t
が描かれている。 Ｒ2: パルス、したがってセルの外径を表す。 ２Ｒ2: インペラーの外径で、頻繁に用いられる公称直
径を表す。 Ｒ1: 第３図左側、吸込み面側のハブの半径を表す。 Ｒ3: 第１図右側、吐出し面側のハブの半径を表す。 ｌ：インペラーの軸方向長さ、すなわち、吸込み面と吐
出し面との間の距離。 Ｐ1Ｐ2: ハブと回転軸Ｏxを通る軸方向平面との交線に
あたる曲線を表す。 Ｏx：回転軸を表し、Ｏは前述の吸込み面との交線軸上
の点を表す。 Ｐ1点では: 曲線Ｐ1Ｐ2からＰ1点への接線は吸込み面に
垂直であり、したがってこの接線は軸Ｏxに平行であ
る。
規定する。ハブの断面を示す該略図であり、翼の軌跡t
が描かれている。 Ｒ2: パルス、したがってセルの外径を表す。 ２Ｒ2: インペラーの外径で、頻繁に用いられる公称直
径を表す。 Ｒ1: 第３図左側、吸込み面側のハブの半径を表す。 Ｒ3: 第１図右側、吐出し面側のハブの半径を表す。 ｌ：インペラーの軸方向長さ、すなわち、吸込み面と吐
出し面との間の距離。 Ｐ1Ｐ2: ハブと回転軸Ｏxを通る軸方向平面との交線に
あたる曲線を表す。 Ｏx：回転軸を表し、Ｏは前述の吸込み面との交線軸上
の点を表す。 Ｐ1点では: 曲線Ｐ1Ｐ2からＰ1点への接線は吸込み面に
垂直であり、したがってこの接線は軸Ｏxに平行であ
る。
【００４５】第３図斜線部分は軸対称ハブに相当する。
【００４６】第４図はインペラーの翼の輪郭を示す。
【００４７】翼は前述のハブに巻回されており、翼の数
ｎは常に２またはそれ以上であることが望ましい。数は
３から８、特に翼外径が 100 から 400ｍｍのインペラ
ーの場合は４から６が望ましい。
ｎは常に２またはそれ以上であることが望ましい。数は
３から８、特に翼外径が 100 から 400ｍｍのインペラ
ーの場合は４から６が望ましい。
【００４８】翼を最もわかりやすく説明するために、円
筒形ハウジングをＲ３とＲ２の間にありうる外径ｒにむ
けて展開した展開面(第４図)上での翼の輪郭を示す。
筒形ハウジングをＲ３とＲ２の間にありうる外径ｒにむ
けて展開した展開面(第４図)上での翼の輪郭を示す。
【００４９】第４図では、
- 直線 41 で示す吸込み面の軌跡Ｃ１Ｃ２、
- 直線 42 で示す吸込み面の軌跡Ｃ'１Ｃ'２、を示す。
【００５０】２本の直線 41、すなわちＣ１、Ｃ２ と直
線 42、すなわちＣ'１、Ｃ'２は互いに平行であり、上
記インペラーの長さとして記載したlの間隔がある。
線 42、すなわちＣ'１、Ｃ'２は互いに平行であり、上
記インペラーの長さとして記載したlの間隔がある。
【００５１】第４図には軸Ｏxの軌跡も描かれている
が、この回転軸は吸込み面から吐出し面に伸びる方向を
向いている。矢印Ｆ'は、翼の進行方向を示す。
が、この回転軸は吸込み面から吐出し面に伸びる方向を
向いている。矢印Ｆ'は、翼の進行方向を示す。
【００５２】翼はハブと一体になっていて、以下の幾何
学形状を有する。
学形状を有する。
【００５３】翼は各々、内輪面 31 と外輪面 32 の２つ
の面と、Ｃ１点(またはＣ２点)に位置する前縁とＣ'１
点(またはＣ'２点)に位置する後縁からなり、外輪と内
輪との距離である厚みを有する。
の面と、Ｃ１点(またはＣ２点)に位置する前縁とＣ'１
点(またはＣ'２点)に位置する後縁からなり、外輪と内
輪との距離である厚みを有する。
【００５４】翼の角度は以下の通り規定される(第５、
６図参照)。 - 内輪吸込み角ＢeI: 内輪のＣ１(またはＣ２)での接線
と吸込み面の軌跡 41 との角度- 外輪吸込み角度ＢeＥ:
外輪のＣ１(またはＣ２)での接線と吸込み面の軌跡と
の角度 内輪吐出し角度ＢsI,外輪吐出し角度ＢsＥも点Ｃ'１,点
Ｃ'２と吐出し面の軌跡 42 との角度として同様に規定
される。
６図参照)。 - 内輪吸込み角ＢeI: 内輪のＣ１(またはＣ２)での接線
と吸込み面の軌跡 41 との角度- 外輪吸込み角度ＢeＥ:
外輪のＣ１(またはＣ２)での接線と吸込み面の軌跡と
の角度 内輪吐出し角度ＢsI,外輪吐出し角度ＢsＥも点Ｃ'１,点
Ｃ'２と吐出し面の軌跡 42 との角度として同様に規定
される。
【００５５】次いで、いずれの輪郭についても、弦(cor
d)の角度Ｂcが規定される。すなわち、弦Ｃ１Ｃ'l,また
はＣ'１Ｃ'２の角度で、点Ｃ１とＣ'１(またはＣ２と
Ｃ'２)をまず結ぶ直線と、軌跡または吐出し面の角度が
決まる。これら種々の角度は直線 41 または 42 に平行
な方向から規定される。
d)の角度Ｂcが規定される。すなわち、弦Ｃ１Ｃ'l,また
はＣ'１Ｃ'２の角度で、点Ｃ１とＣ'１(またはＣ２と
Ｃ'２)をまず結ぶ直線と、軌跡または吐出し面の角度が
決まる。これら種々の角度は直線 41 または 42 に平行
な方向から規定される。
【００５６】第６図は後縁近辺で弦が内輪の輪郭と一緒
になって重なったところを示す。
になって重なったところを示す。
【００５７】弦Ｃ１Ｃ'１の長さはしたがって、上記１/
sinＢcに等しく、l、Ｂcの値は上に定義の通りとする。
sinＢcに等しく、l、Ｂcの値は上に定義の通りとする。
【００５８】翼の数をnとすると、長さの関係式Ｃ１Ｃ
２＝２πＲ2/nによって２枚の翼の間の軸Ｏxに垂直な平
面内にある正半径方向距離が決まる。
２＝２πＲ2/nによって２枚の翼の間の軸Ｏxに垂直な平
面内にある正半径方向距離が決まる。
【００５９】実際の翼の形状は第４図のこの平面におけ
る内輪と外輪の軌跡によって決まる。
る内輪と外輪の軌跡によって決まる。
【００６０】Ｃ１をＣ'１と結ぶ内輪のカーブは、Ｃ１
から計算した翼の曲線座標の関数としての二次式によっ
て決めることができる。この曲線は点Ｃ１で角ＢeIをな
す軌跡と、点Ｃ'１で角度ＢsIをなす軌跡とに正接して
いる。
から計算した翼の曲線座標の関数としての二次式によっ
て決めることができる。この曲線は点Ｃ１で角ＢeIをな
す軌跡と、点Ｃ'１で角度ＢsIをなす軌跡とに正接して
いる。
【００６１】Ｃ１をＣ'１と結ぶ外輪のカーブは、Ｃ１
から計算した翼の曲線座標の関数としての四次式によっ
て決めることができ、このカーブはＣ１近辺で角度Ｂe
Ｅをなし、Ｃ'１近辺で角度ＢsＥをなす接線を有する。
から計算した翼の曲線座標の関数としての四次式によっ
て決めることができ、このカーブはＣ１近辺で角度Ｂe
Ｅをなし、Ｃ'１近辺で角度ＢsＥをなす接線を有する。
【００６２】翼の骨格すなわち翼の平均強度(ｍean fib
er)は四次式によって表すことができる。
er)は四次式によって表すことができる。
【００６３】翼の曲げ半径ρｍは曲線座標の関数として
もとめることもできる。したがって、曲線１/ρｍ、特
に平均強度曲線が求められる。
もとめることもできる。したがって、曲線１/ρｍ、特
に平均強度曲線が求められる。
【００６４】最後に、平均強度d(１/ρｍ)dsの曲線座標
の関数として、曲率の変化曲線が求められる。曲線d(１
/ρｍ)dsは、増大する曲線であり、反転点を伴って連続
的に増大する。仏国特許第2,333,139号に記載の骨格形
状を用いることができる。
の関数として、曲率の変化曲線が求められる。曲線d(１
/ρｍ)dsは、増大する曲線であり、反転点を伴って連続
的に増大する。仏国特許第2,333,139号に記載の骨格形
状を用いることができる。
【００６５】翼の厚みが一定でない場合、あるいは横座
標の関数としての翼厚の実寸に従う式、または翼の厚み
として固定値を用いる式に用いることができると考えら
れない場合、翼の厚みは小さく、この厚みは翼の平均厚
みであってもよい(ほぼ３から５ｍｍ；産業上の応用分
野によっては、翼の厚みがこれより大きい場合もあ
る)。翼は一般に前縁、後縁で薄くなっている。現行技
術では、前縁、後縁については第４図の平面における軌
跡が半径約１ｍｍ(最小値 0.5ｍｍ、最大値 2.5ｍｍ)の
半円であるような形状がみとめられる。
標の関数としての翼厚の実寸に従う式、または翼の厚み
として固定値を用いる式に用いることができると考えら
れない場合、翼の厚みは小さく、この厚みは翼の平均厚
みであってもよい(ほぼ３から５ｍｍ；産業上の応用分
野によっては、翼の厚みがこれより大きい場合もあ
る)。翼は一般に前縁、後縁で薄くなっている。現行技
術では、前縁、後縁については第４図の平面における軌
跡が半径約１ｍｍ(最小値 0.5ｍｍ、最大値 2.5ｍｍ)の
半円であるような形状がみとめられる。
【００６６】翼のくぼみは平均吐出し角度ＢsＭと平均
吸込み角度ＢeＭ(または平均強度)の差として求められ
る。より正確にいえば、ＢsＥとＢsIは吐出し口で規定
され、次式が第一次で与えられる。
吸込み角度ＢeＭ(または平均強度)の差として求められ
る。より正確にいえば、ＢsＥとＢsIは吐出し口で規定
され、次式が第一次で与えられる。
【００６７】ＢsＭ 〜(ＢsＥ + ＢsI)/２
この場合、精度は数パーセントである。同様にして、次
式が与えられる。
式が与えられる。
【００６８】ＢeＭ 〜(ＢeI + ＢeＥ)/２
差、ＢsＭ-ＢeＭとして与えられる翼のくぼみがこれら
インペラーの特徴の１つである。
インペラーの特徴の１つである。
【００６９】くぼみの角度は６から 12°が望ましい
が、場合によって０から 30°の範囲に及んでもよい。
吸込み角度も特定の値のなかから選ばれる。 - ＢeI: ４から 24°、望ましくは４から 12° - ＢeＥ: ２から 23°、望ましくは２から 11° 翼間の正半径距離は、軸Ｏx(第４図)に垂直な(すなわち
第４図の平面に垂直な)正半径方向の平面で測定した、
一段前の翼の内輪の一点と外輪の一点との間の距離とし
て与えられる。この距離は常に軸Ｏxをもつ円筒表面で
計算され、常に円筒形 33 の半径rの関数としてパラメ
ータ化される。半径r(第２図参照)は、公称半径Ｒ２よ
り小さいが、Ｒ２にきわめて近い値までとりうる。
が、場合によって０から 30°の範囲に及んでもよい。
吸込み角度も特定の値のなかから選ばれる。 - ＢeI: ４から 24°、望ましくは４から 12° - ＢeＥ: ２から 23°、望ましくは２から 11° 翼間の正半径距離は、軸Ｏx(第４図)に垂直な(すなわち
第４図の平面に垂直な)正半径方向の平面で測定した、
一段前の翼の内輪の一点と外輪の一点との間の距離とし
て与えられる。この距離は常に軸Ｏxをもつ円筒表面で
計算され、常に円筒形 33 の半径rの関数としてパラメ
ータ化される。半径r(第２図参照)は、公称半径Ｒ２よ
り小さいが、Ｒ２にきわめて近い値までとりうる。
【００７０】幾何学的のみならず、技術的、物理的に
も、厳密にいえばこの正半径方向の距離は、横座標x(Ｏ
xでの)をもつ正半径方向平面であれば、ある一点Ｍでの
値に等しい。
も、厳密にいえばこの正半径方向の距離は、横座標x(Ｏ
xでの)をもつ正半径方向平面であれば、ある一点Ｍでの
値に等しい。
【００７１】２πr/n − e/sin(Ｂ ある一点Ｍ)r: 基準
円筒形の半径n: パルサーの翼の数e: 翼の厚みＢ ある
一点Ｍ: ある一点での骨格の角度、すなわち平均強度 この距離も、実際現場に適用したものの場合、平均強度
が翼の弦に集まるよう配置した２枚の翼の間の正半径距
離に幾何学的に等しい。その結果次式が得られる。
円筒形の半径n: パルサーの翼の数e: 翼の厚みＢ ある
一点Ｍ: ある一点での骨格の角度、すなわち平均強度 この距離も、実際現場に適用したものの場合、平均強度
が翼の弦に集まるよう配置した２枚の翼の間の正半径距
離に幾何学的に等しい。その結果次式が得られる。
【００７２】距離= ２πr/n − e/sinＢc
容量流速、公称流速の点で、ポンプ、圧縮機すべてを同
軸らせんポンプ(helicoaxial)とする。
軸らせんポンプ(helicoaxial)とする。
【００７３】インペラーの吸込み、吐出し断面は、オイ
ラーの法則などを適用して、所望の公称運転条件との関
係で速度の三角形から決めることができる。
ラーの法則などを適用して、所望の公称運転条件との関
係で速度の三角形から決めることができる。
【００７４】正半径方向断面が水圧管路を規定する。
【００７５】本発明のインペラーについては、水圧管路
の断面、すなわち管路の正半径方向断面の旋回は、でき
れば翼の半径方向厚みを考慮して決める。この旋回断面
は以下の幾何学パラメータ(上記に定義)を考慮する: - Ｒ2、Ｒ1、Ｒ3、ｌ - n: 翼の数 - Ｂc: 弦の角度 - e: 翼の厚み、上述のごとく、この厚みはゼロ、一
定、一定ではない、と仮定することができる。実際には
あり得ないが、厚みをゼロまたは一定と仮定すると、先
に提案した式に実際上の誤差を認める必要が生じる。
の断面、すなわち管路の正半径方向断面の旋回は、でき
れば翼の半径方向厚みを考慮して決める。この旋回断面
は以下の幾何学パラメータ(上記に定義)を考慮する: - Ｒ2、Ｒ1、Ｒ3、ｌ - n: 翼の数 - Ｂc: 弦の角度 - e: 翼の厚み、上述のごとく、この厚みはゼロ、一
定、一定ではない、と仮定することができる。実際には
あり得ないが、厚みをゼロまたは一定と仮定すると、先
に提案した式に実際上の誤差を認める必要が生じる。
【００７６】断面はＯx上のある一点xについて求めら
れ、また翼の輪郭の弦の曲線座標の関数としても求める
ことができる。
れ、また翼の輪郭の弦の曲線座標の関数としても求める
ことができる。
【００７７】式で用いられるパラメータを以下に挙げ
る。 Ｍ =[ｌ2+(Ｒ3 2-Ｒ1 2)]/２(Ｒ3-Ｒ1) Ａ =(Ｍ-Ｒ1)2 =[l2+(Ｒ3-Ｒ1)2]2/[２(Ｒ3-Ｒ1)]2 Ｂ =Ｒ2 2-Ｍ２-Ａ 厚みゼロの理論上の翼の水圧管路の断面Ｓ1は次式で表
される。 Ｓ1(x)＝(π/n)[x2 ＋ ２Ｍ(Ａ-x2)1/2-Ｂ] 翼の正半径方向断面Ｓ２は次式で表される。 Ｓ2(x)＝[Ｒ2-Ｍ-(Ａ-x2)1/2](e/sinＢc) 水圧管路Ｓの真の正半径方向断面は次式で表される。 Ｓ(x)＝Ｓ1(x)-Ｓ2(x) よって、次式が成り立つ。 Ｓ(x)＝(１/n)[πx2 ＋(Ａ-x2)1/2(２πＭ ＋ e/sinＢ
c)＋(Ｒ2-Ｍ)(π(Ｒ2 ＋Ｍ)＋ e/sinＢc)-(Ｍ-Ｒ1)2] となる。
る。 Ｍ =[ｌ2+(Ｒ3 2-Ｒ1 2)]/２(Ｒ3-Ｒ1) Ａ =(Ｍ-Ｒ1)2 =[l2+(Ｒ3-Ｒ1)2]2/[２(Ｒ3-Ｒ1)]2 Ｂ =Ｒ2 2-Ｍ２-Ａ 厚みゼロの理論上の翼の水圧管路の断面Ｓ1は次式で表
される。 Ｓ1(x)＝(π/n)[x2 ＋ ２Ｍ(Ａ-x2)1/2-Ｂ] 翼の正半径方向断面Ｓ２は次式で表される。 Ｓ2(x)＝[Ｒ2-Ｍ-(Ａ-x2)1/2](e/sinＢc) 水圧管路Ｓの真の正半径方向断面は次式で表される。 Ｓ(x)＝Ｓ1(x)-Ｓ2(x) よって、次式が成り立つ。 Ｓ(x)＝(１/n)[πx2 ＋(Ａ-x2)1/2(２πＭ ＋ e/sinＢ
c)＋(Ｒ2-Ｍ)(π(Ｒ2 ＋Ｍ)＋ e/sinＢc)-(Ｍ-Ｒ1)2] となる。
【００７８】管路がすべて同じではない場合、nを翼の
数としてではなく、各管路の相対吸込み断面に関するパ
ラメータとして考えることができる。輪郭の弦上のある
一点での曲線座標の関数としての式は、xにs/sinＢcを
代入するだけで得られ、ここでＳは曲線座標を表す。
数としてではなく、各管路の相対吸込み断面に関するパ
ラメータとして考えることができる。輪郭の弦上のある
一点での曲線座標の関数としての式は、xにs/sinＢcを
代入するだけで得られ、ここでＳは曲線座標を表す。
【００７９】本発明によれば、少なくとも１つの管路の
正半径方向断面は、Ｓ(x)をあたえる式で示されるよう
な旋回をする。にもかかわらず、この式については、２
つの座標正半径方向平面x1,x2(第７図)の誤差は５％以
下、望ましくは３％以下である。管路断面は製造時の公
差を特に考慮して、できるかぎり上の式で与えられるも
のに近づけるのが望ましいのは当然である。軸Ｏxの距
離x1、x2については、先に既に示した精度条件で正半径
方向断面のヴァリエーションを与える式が検証されてい
るが、この距離はインペラーの長さの少なくとも 80
％、望ましくは 90％以上に等しい。翼の前縁と後縁で
のテーパー率があるため、必要があれば正半径方向断面
のヴァリエーションを与える式を完全にチェックするこ
とも可能であり、またハブの長さができるだけ大きいと
ころでは、翼の両端である一定長さにわたりピッチがす
べて同じでなくてもよい。
正半径方向断面は、Ｓ(x)をあたえる式で示されるよう
な旋回をする。にもかかわらず、この式については、２
つの座標正半径方向平面x1,x2(第７図)の誤差は５％以
下、望ましくは３％以下である。管路断面は製造時の公
差を特に考慮して、できるかぎり上の式で与えられるも
のに近づけるのが望ましいのは当然である。軸Ｏxの距
離x1、x2については、先に既に示した精度条件で正半径
方向断面のヴァリエーションを与える式が検証されてい
るが、この距離はインペラーの長さの少なくとも 80
％、望ましくは 90％以上に等しい。翼の前縁と後縁で
のテーパー率があるため、必要があれば正半径方向断面
のヴァリエーションを与える式を完全にチェックするこ
とも可能であり、またハブの長さができるだけ大きいと
ころでは、翼の両端である一定長さにわたりピッチがす
べて同じでなくてもよい。
【００８０】翼のテーパー率に対応したこれらの長さ
は、最大厚み(通常旋回翼の長さの中心にある、または
翼の平均厚み)のパーセントとして計算する厚みの差の
関数として求めることができる。曲線座標lrから計算し
た骨格の曲線座標についてのこれらの長さを以下に挙げ
る。 a)前縁と、そこから翼の全長に対して曲線座標で lr ＝
３％となる点までの間の長さ区間において：翼の厚み
は曲線座標におけるそれ以降の区間の平均厚みの 50％
以上に達する。 b)後尾の縁と、そこから翼の全長に対して曲線座標で l
r ＝ ３％となる点までの間の長さ区間において：翼の
厚みは曲線座標におけるそれ以降の区間の平均厚みの 5
0％以下となる。本発明によれば、インペラーの長さと
その外径との比率は 10 から 40％、望ましくは 15 か
ら 25％である。インペラー段階での吐出し口では、流
体は少なくとも軸方向の要素を１つ、円周方向の要素を
１つもつ速度によって駆動される。専門家にはよく知ら
れていることであるが、ストレートナーを用いることに
より、流体流速から円周方向要素を取り除くか、少なく
とも小さくして、静圧を大きくすることが可能になる。
は、最大厚み(通常旋回翼の長さの中心にある、または
翼の平均厚み)のパーセントとして計算する厚みの差の
関数として求めることができる。曲線座標lrから計算し
た骨格の曲線座標についてのこれらの長さを以下に挙げ
る。 a)前縁と、そこから翼の全長に対して曲線座標で lr ＝
３％となる点までの間の長さ区間において：翼の厚み
は曲線座標におけるそれ以降の区間の平均厚みの 50％
以上に達する。 b)後尾の縁と、そこから翼の全長に対して曲線座標で l
r ＝ ３％となる点までの間の長さ区間において：翼の
厚みは曲線座標におけるそれ以降の区間の平均厚みの 5
0％以下となる。本発明によれば、インペラーの長さと
その外径との比率は 10 から 40％、望ましくは 15 か
ら 25％である。インペラー段階での吐出し口では、流
体は少なくとも軸方向の要素を１つ、円周方向の要素を
１つもつ速度によって駆動される。専門家にはよく知ら
れていることであるが、ストレートナーを用いることに
より、流体流速から円周方向要素を取り除くか、少なく
とも小さくして、静圧を大きくすることが可能になる。
【００８１】このストレートナーは、第８、９図に示す
インペラー段階での特性に適合する特性をもったもので
あれば公知のものでよい。第８図は、インペラー(点線
で示す)とストレートナー(実線で示す)を含むアセンブ
リーの断面を示す。第９図は、ディストリビューターの
一翼と半径rの円筒形表面との交線の展開軌跡を示す該
略図である。
インペラー段階での特性に適合する特性をもったもので
あれば公知のものでよい。第８図は、インペラー(点線
で示す)とストレートナー(実線で示す)を含むアセンブ
リーの断面を示す。第９図は、ディストリビューターの
一翼と半径rの円筒形表面との交線の展開軌跡を示す該
略図である。
【００８２】ストレートナーは、少なくとも２本のパド
ル 35 を担持するスリーブ 34 からなる。パドル 35 に
固定したリング 36 は、例えば 27 として図示するネジ
などの助けを借りてストレートナーとハウジング１を一
体に保持することができる。スリーブ 34 の外径は吸込
み側から吐出し側に向けて、漸次小さくなり、第１の部
分Ｍ'Ｎ'は軸に平行に測定したストレートナー全長の少
なくとも 30 ％をしめ、この値はディストリビューター
の吸込み側での翼の平均直径Ｄｍの少なくとも30 ％に
等しい。したがって、流体の通路となる断面は、矢印で
示す流動方向を考えた場合、一次または二次法則にした
がって増大する。パドル 35 は流体の流れを整流するの
に適した輪郭をもつ。整流の入口側ではこの輪郭は流れ
に対してほぼ正接するのに対し、第１の部分Ｍ'Ｎ'の端
部ではパドルの輪郭は装置の軸を通る平面に正接し、傾
斜角はこの第１の部分で漸次変化する。
ル 35 を担持するスリーブ 34 からなる。パドル 35 に
固定したリング 36 は、例えば 27 として図示するネジ
などの助けを借りてストレートナーとハウジング１を一
体に保持することができる。スリーブ 34 の外径は吸込
み側から吐出し側に向けて、漸次小さくなり、第１の部
分Ｍ'Ｎ'は軸に平行に測定したストレートナー全長の少
なくとも 30 ％をしめ、この値はディストリビューター
の吸込み側での翼の平均直径Ｄｍの少なくとも30 ％に
等しい。したがって、流体の通路となる断面は、矢印で
示す流動方向を考えた場合、一次または二次法則にした
がって増大する。パドル 35 は流体の流れを整流するの
に適した輪郭をもつ。整流の入口側ではこの輪郭は流れ
に対してほぼ正接するのに対し、第１の部分Ｍ'Ｎ'の端
部ではパドルの輪郭は装置の軸を通る平面に正接し、傾
斜角はこの第１の部分で漸次変化する。
【００８３】ストレートナーの製作を容易にするため
に、パドルの第１部分Ｍ'Ｎ'には一定の曲げ半径が与え
られる。パドルの残る部分Ｎ'Ｐ'は軸方向に配置され、
この部分のハブは円筒形をなす。ストレートナーの右側
吸込み断面Ｓeはストレートナーの前段にある段インペ
ラーの吐出し断面Ｓsより大きく設定して、Ｓe/Ｓs比が
１から 1.2、望ましくは 1.1 から 1.15 になるように
する。一方、ディストリビューターの吸込みと、吐出し
の右側断面のＳs/Ｓe比は、１より大で、望ましくは２
から３とする。インペラーの翼の後縁とストレートナー
の翼の前縁との間の小さな軸方向隙間については既に説
明したが、装置の使用条件に従ってテストを実施する際
技術者が間隔を設定して設置することも可能である。本
発明の主旨から逸脱することなく変更が可能である。例
えば第 10 図に示すように、ストレートナーのパドルの
外輪は、交差する平面の一部を加工して得ることもでき
る。
に、パドルの第１部分Ｍ'Ｎ'には一定の曲げ半径が与え
られる。パドルの残る部分Ｎ'Ｐ'は軸方向に配置され、
この部分のハブは円筒形をなす。ストレートナーの右側
吸込み断面Ｓeはストレートナーの前段にある段インペ
ラーの吐出し断面Ｓsより大きく設定して、Ｓe/Ｓs比が
１から 1.2、望ましくは 1.1 から 1.15 になるように
する。一方、ディストリビューターの吸込みと、吐出し
の右側断面のＳs/Ｓe比は、１より大で、望ましくは２
から３とする。インペラーの翼の後縁とストレートナー
の翼の前縁との間の小さな軸方向隙間については既に説
明したが、装置の使用条件に従ってテストを実施する際
技術者が間隔を設定して設置することも可能である。本
発明の主旨から逸脱することなく変更が可能である。例
えば第 10 図に示すように、ストレートナーのパドルの
外輪は、交差する平面の一部を加工して得ることもでき
る。
【００８４】スリーブは、圧縮セルの軸Ｏxを中心にし
て線 36 Ｍ'、Ｔ'、Ｎ'、Ｐ'が回転してできる回転形状
で構成することができる利点がある。この線は少なくと
も２つの部分からなる。第１の部分Ｍ'Ｔ'は、この線に
対して中心が軸Ｏxと同じ側にある円の弧に相当し、第
２の部分Ｔ'とＭ'は、望ましくは第１の円弧Ｍ'Ｔ'とお
なじ半径をもち、第１の円弧Ｍ'Ｔ'の円の中心に対し前
記の線の反対側に中心をもつ円の弧に相当する。２つの
円弧Ｍ'Ｔ'とＴ'Ｎ'は、望ましくは接線が平行になる点
Ｔ'で つながっており、この場合、Ｔ'はカーブＭ'Ｔ'
Ｎ'の反転点である。円弧Ｍ'Ｔ'の軸Ｏx上の正射影は、
円弧Ｔ'Ｎ'またはカーブＴ'Ｐ'のいずれかの対応する長
さに等しくなりうる。線Ｍ'Ｔ'Ｎ'Ｐ'のＭ'、Ｐ'での接
線は軸Ｏxに平行であり、軸Ｏxに平行な第３の直線部分
Ｎ'Ｐ'を含みうる。前述の線Ｍ'Ｔ'Ｎ'Ｐ'は圧縮セルの
軸方向の平面で既に説明した。インペラーとストレート
ナーの長さは同じでもよい。
て線 36 Ｍ'、Ｔ'、Ｎ'、Ｐ'が回転してできる回転形状
で構成することができる利点がある。この線は少なくと
も２つの部分からなる。第１の部分Ｍ'Ｔ'は、この線に
対して中心が軸Ｏxと同じ側にある円の弧に相当し、第
２の部分Ｔ'とＭ'は、望ましくは第１の円弧Ｍ'Ｔ'とお
なじ半径をもち、第１の円弧Ｍ'Ｔ'の円の中心に対し前
記の線の反対側に中心をもつ円の弧に相当する。２つの
円弧Ｍ'Ｔ'とＴ'Ｎ'は、望ましくは接線が平行になる点
Ｔ'で つながっており、この場合、Ｔ'はカーブＭ'Ｔ'
Ｎ'の反転点である。円弧Ｍ'Ｔ'の軸Ｏx上の正射影は、
円弧Ｔ'Ｎ'またはカーブＴ'Ｐ'のいずれかの対応する長
さに等しくなりうる。線Ｍ'Ｔ'Ｎ'Ｐ'のＭ'、Ｐ'での接
線は軸Ｏxに平行であり、軸Ｏxに平行な第３の直線部分
Ｎ'Ｐ'を含みうる。前述の線Ｍ'Ｔ'Ｎ'Ｐ'は圧縮セルの
軸方向の平面で既に説明した。インペラーとストレート
ナーの長さは同じでもよい。
【００８５】第７図に、軸Ｏx上の座標の関数としての
インペラーの管路の正半径方向断面の変形例に対応する
２つのカーブを示す。この軸の原点はインペラーの吸込
み面に対応し、この面は気体の流れに対し最も下流側に
ある前縁の断面で構成される。このカーブ 37 のこの部
分はインペラーの長さに対応する座標１まで伸びてお
り、座標x1とx2は領域x1とx2を規定しており、この領域
内では正半径方向の断面Ｓの変形例について先に与えら
れた式が、先に述べた精度条件に基づいて満たされてい
る。x1はｌ-x2 に等しくてもよい。長さx1は、翼の厚み
が平均厚みの 80または 90％になった長さでもよい。一
般に、この長さは曲線座標の長さの３％になる。同様
に、x2は翼の厚みが平均厚みに対し 10 または 20％以
上の偏差を生じる領域x2、ｌの始点として求めることも
できる。Ｓeにおけるカーブ 37 の接線は水平となる。
インペラーの管路の正半径方向断面の変形例に対応する
２つのカーブを示す。この軸の原点はインペラーの吸込
み面に対応し、この面は気体の流れに対し最も下流側に
ある前縁の断面で構成される。このカーブ 37 のこの部
分はインペラーの長さに対応する座標１まで伸びてお
り、座標x1とx2は領域x1とx2を規定しており、この領域
内では正半径方向の断面Ｓの変形例について先に与えら
れた式が、先に述べた精度条件に基づいて満たされてい
る。x1はｌ-x2 に等しくてもよい。長さx1は、翼の厚み
が平均厚みの 80または 90％になった長さでもよい。一
般に、この長さは曲線座標の長さの３％になる。同様
に、x2は翼の厚みが平均厚みに対し 10 または 20％以
上の偏差を生じる領域x2、ｌの始点として求めることも
できる。Ｓeにおけるカーブ 37 の接線は水平となる。
【００８６】第７図は、座標点１でのカーブに対する接
線 39 が負の傾斜をもつことを示す。カーブ 43 はディ
フュザーの管路の１つの正半径方向断面の旋回にnr/ni
を乗したものに対応し、ここでnＲは翼またはパドルの
数、nIはパルサーの翼またはパドルの数に対応する。カ
ーブ 43 は、座標ｌとｌ3の間の連続曲線であり、特異
点を持たない。このカーブは反転点 44 を持つ。この反
転点の座標は、望ましくは(ｌ＋ｌ3)/２にほぼ等しい。
座標lに対応しインペラーとディフュザーとの間に隙間
を有するディフュザーの吸込み口に対する接線 45 は、
ほぼ水平(Ｌ.a.d.軸Ｏxに平行)である。接線 46 が軸Ｏ
xに平行なディフュザーの吐出し口についても同じこと
がいえる。長さｌ3-ｌは、ディフュザーの軸方向長さに
等しい。パルサーの管路の吐出し断面Ｓsは、ディフュ
ザーの吸込み口断面と厳密に等しいことが望ましい。
線 39 が負の傾斜をもつことを示す。カーブ 43 はディ
フュザーの管路の１つの正半径方向断面の旋回にnr/ni
を乗したものに対応し、ここでnＲは翼またはパドルの
数、nIはパルサーの翼またはパドルの数に対応する。カ
ーブ 43 は、座標ｌとｌ3の間の連続曲線であり、特異
点を持たない。このカーブは反転点 44 を持つ。この反
転点の座標は、望ましくは(ｌ＋ｌ3)/２にほぼ等しい。
座標lに対応しインペラーとディフュザーとの間に隙間
を有するディフュザーの吸込み口に対する接線 45 は、
ほぼ水平(Ｌ.a.d.軸Ｏxに平行)である。接線 46 が軸Ｏ
xに平行なディフュザーの吐出し口についても同じこと
がいえる。長さｌ3-ｌは、ディフュザーの軸方向長さに
等しい。パルサーの管路の吐出し断面Ｓsは、ディフュ
ザーの吸込み口断面と厳密に等しいことが望ましい。
【図１】二相流出液（油井からの）のポンプ輸送に適し
た、本発明のポンプ輸送装置の実施例の軸方向断面概略
図である。
た、本発明のポンプ輸送装置の実施例の軸方向断面概略
図である。
【図２】インペラーを示す斜視図である。
【図３】翼を含むインペラーの断面図である。
【図４】翼と円筒形表面の交点が描く軌跡を示す図であ
る。
る。
【図５、６】翼の前縁と後縁の詳細を示す図である。
【図７】軸方向座標の関数としての通路断面の旋回を示
す図である。
す図である。
【図８、９】整流ストレートナーを示す。
【図１０】ストレートナーの翼あるいはパドルの他の実
施例を示す。
施例を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F04D 29/38
F04D 29/18
F04C 18/16
Claims (26)
- 【請求項１】 ハウジングと、ハブとハブの軸を中心に
回転し前縁と後縁を有するｎ個の翼とからなる吸込み部
と吐出し部を有するインペラーとからなり、液相と気体
からなる多相流体を圧縮するための装置において、該流
体は吸込み部からインペラーに流入して吐出し部から流
出し、該軸は該流体の進行方向に向けられており、回転
翼の数が２または２以上であり、翼の正半径方向の断面
がその長さの少なくとも一部分で下式 Ｓ(x)=ax2＋b(c-x2)1/2＋d の５％以内である形状を有する２枚の連続する翼によっ
て管路または通路がすくなくとも１本規定され、該一部
分が２つの正半径方向の面の間にあり、変数xは該翼の
前縁を通る半径方向の平面にほぼ対応する原点をもつ前
記軸の座標に対応し、該一部分を規定している半径方向
の平面が座標として x1 と x2 を有し、 前記 a、b、c および dが ａ=π/n、 ｂ=(１/n)[２πＭ＋e/sinＢc]、 ｃ=Ａ=(Ｍ-Ｒ1)2、 ｄ=(１/n)[(Ｒ2-Ｍ)(π(Ｒ2＋Ｍ)＋e/sinＢc)-(Ｍ-Ｒ1)
2] を満たすパラメータであり、式中 π＝3.141... Ｍ＝(ｌ2＋Ｒ3 2-Ｒ1 2)/[２(Ｒ3-Ｒ1)] n:インペラーの翼の数 e:翼の厚み Ｂc:弦の角度 ｌ:翼の軸方向長さ Ｒ1:吸込み部での翼の最小半径 Ｒ2:吸込み部での翼の最大半径 Ｒ3:吐出し部での翼の最小半径 であることを特徴とする多相流体圧縮装置。 - 【請求項２】 該２枚の連続する翼の正半径方向の断面
がその長さの少なくとも一部分で前記Ｓ(x)の３％以内
である形状を有する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 該翼が、該軸を回転軸とする回転円筒形
に内接する上縁を有する請求項１または２に記載の装
置。 - 【請求項４】 該管路の該一部分が該管路の全長に対応
する請求項１〜３のいずれかに記載の装置。 - 【請求項５】 該管路の該一部分がインペラー長さの少
なくとも８０％に対応する請求項１〜４のいずれかに記
載の装置。 - 【請求項６】 該管路の該一部分がインペラー長さの少
なくとも９０％に対応する請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 翼の吸込み角度が、内輪角４から２４°
であり、外輪角２から２３°である請求項１〜６のいず
れかに記載の装置。 - 【請求項８】 翼の吸込み角度が、内輪角４から１２°
であり、外輪角２から１１°である請求項７に記載の装
置。 - 【請求項９】 翼のくぼみが０から３０°である請求項
１〜８のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１０】 翼のくぼみが６から１２°である請求
項９に記載の装置。 - 【請求項１１】 翼の厚みが、前縁と後縁の隣接領域の
外側で３から５ｍｍである請求項１〜１０のいずれかに
記載の装置。 - 【請求項１２】 翼の数がエリアリミッタを含め３から
８である請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１３】 翼の数がエリアリミッタを含め４から
６である請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 該翼の内輪吐出し角が４から５４°、
外輪角が２から５８°である請求項１〜１３のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項１５】 該翼の内輪吐出し角が１０から２４
°、外輪角が８から２３°である請求項１４に記載の装
置。 - 【請求項１６】 厚みゼロの翼の交線によって規定さ
れ、該軸に対して円筒形の表面を有する翼の平均輪郭、
すなわち骨格は、この輪郭と該軸とがなす角度が前縁か
ら後縁に向かって一律に減少するような輪郭であり、座
標の関数としての翼の輪郭に沿った曲率の値を表す曲線
が、翼の前縁から後縁に向かって増大する傾斜面で曲が
ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の
装置。 - 【請求項１７】 該曲線が反転点を有する請求項１６に
記載の装置。 - 【請求項１８】 ディフューザーを含む請求項１〜１７
のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１９】 該ディフューザーが８から３０枚の翼
をもつ請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】 該ディフューザーが１５から２５枚の
翼をもつ請求項１９に記載の装置。 - 【請求項２１】 パルサーの外径に対する軸方向の長さ
が０.１０から０.４０である請求項１〜２０のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項２２】 パルサーの外径に対する軸方向の長さ
が０.１５から０.２０である請求項２１に記載の装置。 - 【請求項２３】 ディフューザーのハブが軸Ｏxを中心
とする回転形状を有し、この回転形状をもたらす軸方向
平面上の線は、少なくとも反転点を１つもつことを特徴
とする請求項１〜２２のいずれかに記載の装置。 - 【請求項２４】 該線がこの線の両端で該軸に平行な接
線を有する請求項２３に記載の装置。 - 【請求項２５】 請求項１〜２４のいずれかに記載の装
置を多相ポンプに少なくとも１基用いること。 - 【請求項２６】 多相石油流出液のポンプ輸送を目的と
した多相ポンプに請求項１〜２４のいずれかに記載の装
置を少なくとも１基用いること。
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-
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