JP6200531B2

JP6200531B2 - Impeller and fluid machinery

Info

Publication number: JP6200531B2
Application number: JP2016020106A
Authority: JP
Inventors: 亮祐齋藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP2016065548A

Description

本発明は、遠心式や斜流式などの圧縮機やポンプなどにて、流体を昇圧可能なインペラ及びこのインペラを有する流体機械に関するものである。 The present invention relates to an impeller capable of boosting a fluid with a centrifugal or mixed flow compressor or pump, and a fluid machine including the impeller.

例えば、流体機械として、流体を圧送する遠心圧縮機は、ケーシングと、このケーシングの内部で回転可能に配置されたインペラ（羽根車）と、このインペラを回転可能な駆動装置とから構成されている。従って、駆動装置によりインペラを回転させることで、このインペラの軸線方向前側からケーシングの内部に流体を取り込み、この流体をインペラの径方向外側に圧送してケーシングの外部に送り出すことができる。 For example, a centrifugal compressor that pumps fluid as a fluid machine includes a casing, an impeller (impeller) that is rotatably arranged inside the casing, and a drive device that can rotate the impeller. . Therefore, by rotating the impeller by the driving device, the fluid can be taken into the casing from the front side in the axial direction of the impeller, and the fluid can be pumped out to the outside in the radial direction of the impeller and sent out of the casing.

遠心圧縮機のインペラとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された圧縮機のインペラは、ブレードの回転方向後側に隣接配置されたブレードとの間にブレードの翼根に沿って切欠きを設けることで、ハブの表面に沿って切欠きに流れてきた二次流れが切欠きを通ってハブの背面側に吸い出され、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体を低減するものである。 As an impeller of a centrifugal compressor, there exists a thing described in the following patent document 1, for example. The impeller of the compressor described in this patent document 1 is provided along the surface of the hub by providing a notch along the blade root of the blade between the blade adjacently disposed on the rear side in the rotational direction of the blade. The secondary flow that has flown into the notch is sucked out through the notch to the rear surface side of the hub, and the low energy fluid staying on the suction surface side of the blade is reduced.

特開２００９−１３３２６７号公報JP 2009-133267 A

上述した圧縮機のインペラにあっては、ブレードの翼根に切欠きを設けることで、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体を低減することができる。しかし、近年、圧縮機においては、コンプレッサ効率の更なる高効率化が求められているのが現状である。 In the above-described compressor impeller, by providing a notch in the blade root of the blade, it is possible to reduce the low energy fluid staying on the suction surface side of the blade. However, in recent years, in compressors, there has been a demand for further improvement in compressor efficiency.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体を低減させることで高効率化を可能とするインペラ及び流体機械を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an impeller and a fluid machine that can achieve high efficiency by reducing a low energy fluid staying on the suction surface side of a blade.

上記の目的を達成するための本発明のインペラは、円環形状をなすハブと、前記ハブの外周面に沿って放射状に配置される複数のブレードと、を備え、回転軸線に沿って前記ブレードの前縁側から流れ込んだ流体が、前記回転軸線に交差する半径方向の外側に向かって前記ブレードの後縁側から排出されるインペラにおいて、前記ブレードの圧力面は、前記ハブ側から回転方向の前方に対して９０度以下の角度で延出する第１圧力面と、前記第１圧力面から回転方向の前方に対して９０度より大きい角度で延出する第２圧力面と、を有し、前記ブレードは、同様の厚さであって、回転方向の前方側の前記第１圧力面及び前記第１圧力面が設けられる圧力面と、回転方向の後方側の負圧面とが同様の形状をなす、ことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an impeller according to the present invention includes a hub having an annular shape and a plurality of blades arranged radially along an outer peripheral surface of the hub, and the blades are arranged along a rotation axis. In the impeller in which the fluid flowing in from the leading edge side of the blade is discharged from the trailing edge side of the blade toward the radially outer side intersecting the rotation axis, the pressure surface of the blade is forward in the rotational direction from the hub side. A first pressure surface extending at an angle of 90 degrees or less, and a second pressure surface extending from the first pressure surface at an angle larger than 90 degrees with respect to the front in the rotational direction, The blade has the same thickness, and the first pressure surface on the front side in the rotation direction and the pressure surface on which the first pressure surface is provided and the negative pressure surface on the rear side in the rotation direction have the same shape. It is characterized by that.

従って、インペラが回転すると、第１圧力面によりハブの表面に沿う流れが生成され、前方側のブレードの負圧面側に低エネルギ流体が停滞しようとするが、第２圧力面からこの前方側のブレードの負圧面側への流れが生成されることから、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体が低減されることとなり、インペラ効率を向上することができる。 Therefore, when the impeller rotates, a flow along the surface of the hub is generated by the first pressure surface, and the low energy fluid tends to stagnate on the suction surface side of the blade on the front side. Since the flow to the suction surface side of the blade is generated, the low energy fluid staying on the suction surface side of the blade is reduced, and the impeller efficiency can be improved.

本発明のインペラでは、前記ブレードの圧力面は、前記第２圧力面から回転方向の前方に対して９０度以下の角度で延出する第３圧力面を有することを特徴としている。 In the impeller of the present invention, the pressure surface of the blade has a third pressure surface that extends from the second pressure surface at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction.

従って、第３圧力面により前方側のブレードの負圧面側への流れが生成されるため、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体を低減することができる。 Accordingly, since the flow to the suction surface side of the blade on the front side is generated by the third pressure surface, the low energy fluid staying on the suction surface side of the blade can be reduced.

本発明のインペラでは、前記第１圧力面と前記第３圧力面は、前記ハブに対して回転方向の前方へ傾斜していることを特徴としている。 In the impeller of the present invention, the first pressure surface and the third pressure surface are inclined forward in the rotational direction with respect to the hub.

従って、第１圧力面及び第３圧力面により生成される流体により、前方側のブレードの負圧面側におけるハブ側に滞留する低エネルギ流体を低減することができる。 Therefore, the low-energy fluid staying on the hub side on the negative pressure surface side of the front blade can be reduced by the fluid generated by the first pressure surface and the third pressure surface.

本発明のインペラでは、前記ブレードの圧力面は、少なくとも外周側に前記第２圧力面が設けられることを特徴としている。 In the impeller of the present invention, the pressure surface of the blade is provided with the second pressure surface at least on the outer peripheral side.

従って、前方側のブレードの負圧面側に停滞する低エネルギ流体は、ブレードの外周側に発生しやすいことから、ブレードの外周側に第２圧力面を設けることで、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体を効率良く低減することができる。 Therefore, the low-energy fluid stagnating on the suction surface side of the blade on the front side is likely to be generated on the outer periphery side of the blade. Therefore, by providing the second pressure surface on the outer periphery side of the blade, the fluid stays on the suction surface side of the blade. It is possible to efficiently reduce the low energy fluid.

本発明のインペラでは、前記ブレードの圧力面は、内周側が回転方向の前方側に向けて湾曲する湾曲形状をなす一方、外周側が前記第１圧力面と前記第２圧力面と前記第３圧力面を有するＳ字形状をなすことを特徴としている。 In the impeller of the present invention, the pressure surface of the blade has a curved shape in which the inner peripheral side is curved toward the front side in the rotation direction, while the outer peripheral side is the first pressure surface, the second pressure surface, and the third pressure. It is characterized by an S-shape having a surface.

従って、内周側が湾曲形状をなして外周側がＳ字形状をなすことで、流体を効率的に圧送することができる。 Therefore, the fluid can be efficiently pumped by forming a curved shape on the inner peripheral side and an S shape on the outer peripheral side.

本発明のインペラでは、前記第２圧力面は、前記ハブから前記ブレードにおける回転軸心方向の長さの１／２以下の位置に設けられることを特徴としている。 The impeller according to the present invention is characterized in that the second pressure surface is provided at a position not more than ½ of the length of the blade in the rotational axis direction from the hub.

従って、ブレードのハブ側に第２圧力面を設けることで、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体を効率良く低減することができる。 Therefore, by providing the second pressure surface on the hub side of the blade, the low energy fluid staying on the negative pressure surface side of the blade can be efficiently reduced.

本発明のインペラでは、前記第２圧力面は、回転方向の前方側に位置する前記ブレードの先端部の負圧面に対向していることを特徴としている。 In the impeller according to the present invention, the second pressure surface is opposed to a negative pressure surface of a tip portion of the blade located on the front side in the rotation direction.

従って、第２圧力面により発生した流体を対向するブレードの先端部の負圧面に流すことで、ここに滞留する低エネルギ流体を効率良く低減することができる。 Therefore, the low energy fluid staying here can be efficiently reduced by flowing the fluid generated by the second pressure surface to the negative pressure surface of the tip of the opposing blade.

また、本発明の流体機械は、中空形状をなすケーシングと、円環形状をなすハブの外周面に沿って複数のブレードが放射状に配置されて前記ケーシング内に回転自在に支持されるインペラと、前記インペラに対して流体が該インペラの前縁側から軸方向に沿って吸入される吸入通路と、前記インペラで圧送された流体が該インペラの軸方向に交差する半径方向の外側に向かって前記ブレードの後縁側から排出される排出通路と、を備え、前記ブレードの圧力面は、前記ハブ側から回転方向の前方に対して９０度以下の角度で延出する第１圧力面と、前記第１圧力面から回転方向の前方に対して９０度より大きい角度で延出する第２圧力面と、を有することを特徴とするものである。 The fluid machine of the present invention includes a casing having a hollow shape, an impeller in which a plurality of blades are radially arranged along an outer peripheral surface of a ring-shaped hub, and are rotatably supported in the casing. A suction passage through which fluid is sucked from the front edge side of the impeller in the axial direction with respect to the impeller, and the blade toward the radially outer side where the fluid pumped by the impeller intersects the axial direction of the impeller A discharge passage that discharges from the rear edge side, and the pressure surface of the blade extends from the hub side at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotational direction, and the first And a second pressure surface extending from the pressure surface at an angle larger than 90 degrees with respect to the front in the rotation direction.

従って、インペラが回転すると、吸入通路から流体がインペラの前縁から軸方向に沿って吸入され、インペラで圧縮された流体が排出通路からインペラの軸方向に交差する半径方向の外側に向かってブレードの後縁側から排出される。このとき、インペラは、第１圧力面によりハブの表面に沿う流れが生成され、前方側のブレードの負圧面側に低エネルギ流体が停滞しようとするが、第２圧力面によりこの前方側のブレードの負圧面側への流れが生成されることから、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体が低減されることとなり、インペラ効率を向上することができる。 Therefore, when the impeller rotates, the fluid is sucked in from the suction passage along the axial direction from the leading edge of the impeller, and the fluid compressed by the impeller is bladed outward in the radial direction intersecting the axial direction of the impeller from the discharge passage. It is discharged from the rear edge side. At this time, the impeller generates a flow along the surface of the hub by the first pressure surface, and the low-energy fluid tends to stagnate on the suction surface side of the blade on the front side. Since the flow toward the suction surface side is generated, the low energy fluid staying on the suction surface side of the blade is reduced, and the impeller efficiency can be improved.

本発明のインペラ及び流体機械によれば、ブレードの圧力面に、ハブ側から回転方向の前方に対して９０度以下の角度で延出する第１圧力面と、第１圧力面から回転方向の前方に対して９０度より大きい角度で延出する第２圧力面とを設けるので、第２圧力面により前方側のブレードの負圧面側への流れが生成されることから、ブレードの負圧面側に滞留する低エネルギ流体が低減されることとなり、インペラ効率を向上することができる。 According to the impeller and the fluid machine of the present invention, the first pressure surface extending from the hub side at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction from the hub side, and the rotation surface from the first pressure surface in the rotation direction. And a second pressure surface extending at an angle greater than 90 degrees with respect to the front, so that the flow to the suction surface side of the blade on the front side is generated by the second pressure surface, so the suction surface side of the blade The low energy fluid staying in the cylinder is reduced, and the impeller efficiency can be improved.

図１は、本発明の一実施例に係る遠心圧縮機のインペラの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an impeller of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention. 図２は、本実施例のインペラの正面図である。FIG. 2 is a front view of the impeller of the present embodiment. 図３は、本実施例のインペラの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the impeller of the present embodiment. 図４は、本実施例の遠心圧縮機の概略図である。FIG. 4 is a schematic view of the centrifugal compressor of the present embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係るインペラ及び流体機械の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of an impeller and a fluid machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

図１は、本発明の一実施例に係る遠心圧縮機のインペラの断面図、図２は、本実施例のインペラの正面図、図３は、本実施例のインペラの斜視図、図４は、本実施例の遠心圧縮機の概略図である。 1 is a sectional view of an impeller of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the impeller of the present embodiment, FIG. 3 is a perspective view of the impeller of the present embodiment, and FIG. It is the schematic of the centrifugal compressor of a present Example.

本実施例において、図４に示すように、実施例１の遠心圧縮機１０は、ケーシング１１と、インペラ１２と、吸入通路１３と、排出通路１４とを有している。ケーシング１１は中空形状をなし、中央部に回転軸１５が図示しない軸受により回転自在に支持され、この回転軸１５の端部に図示しない駆動装置が連結されている。回転軸１５は、外周部にインペラ（羽根車）１２が固定されている。このインペラ１２は、円環部材としてのハブ２１と、このハブ２１の外周面に放射状をなして配置される複数のブレード（羽根）２２とにより構成されている。この場合、ハブ２１は、回転軸１５に固定され、外周面が回転軸方向から回転軸方向に交差（直交）する方向へと湾曲した形状をなし、各ブレード２２がこの軸方向に湾曲した外周面に周方向に所定間隔をもって固定され、ケーシング１１のシュラウド２３との間に所定隙間が確保されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the centrifugal compressor 10 of the first embodiment includes a casing 11, an impeller 12, a suction passage 13, and a discharge passage 14. The casing 11 has a hollow shape, and a rotating shaft 15 is rotatably supported by a bearing (not shown) at the center, and a driving device (not shown) is connected to an end of the rotating shaft 15. An impeller (impeller) 12 is fixed to the outer peripheral portion of the rotary shaft 15. The impeller 12 includes a hub 21 as an annular member, and a plurality of blades (blades) 22 arranged radially on the outer peripheral surface of the hub 21. In this case, the hub 21 is fixed to the rotating shaft 15 and has a shape in which the outer peripheral surface is curved in a direction intersecting (orthogonal) from the rotating shaft direction to the rotating shaft direction, and each blade 22 is curved in the axial direction. It is fixed to the surface with a predetermined interval in the circumferential direction, and a predetermined gap is secured between the casing 11 and the shroud 23.

ケーシング１１は、インペラ１２に対して流体が、このインペラ１２の軸方向に沿って吸入される吸入通路１３が形成されており、流体をこの吸入通路１３を介してインペラ１２の前面部に取込可能となっている。この吸込通路１３は、シュラウド２３により区画されている。また、ケーシング１１は、インペラ１２の外周側に、このインペラ１２で圧送された流体を、このインペラ１２の軸方向に交差する径方向に沿って排出する排出通路（ディフューザ）１４が形成されており、インペラ１２で圧縮した流体をこの排出通路１４に吐出可能となっている。この排出通路１４は、ケーシング１１のシュラウド２３，２４により構成されている。 The casing 11 has a suction passage 13 through which fluid is sucked into the impeller 12 along the axial direction of the impeller 12, and the fluid is taken into the front portion of the impeller 12 through the suction passage 13. It is possible. The suction passage 13 is partitioned by a shroud 23. Further, the casing 11 has a discharge passage (diffuser) 14 that discharges the fluid pumped by the impeller 12 along a radial direction intersecting the axial direction of the impeller 12 on the outer peripheral side of the impeller 12. The fluid compressed by the impeller 12 can be discharged into the discharge passage 14. The discharge passage 14 is constituted by shrouds 23 and 24 of the casing 11.

従って、駆動装置により回転軸１５が回転すると、インペラ１２が回転し、流体が吸入通路１３を通してケーシング１１内に吸い込まれる。すると、この流体は、回転するインペラ１２を流過する過程で昇圧された後、排出通路１４に吐出され、ここで圧縮流体の動圧が静圧に変換され、吐出口から外部に吐出される。 Therefore, when the rotating shaft 15 is rotated by the driving device, the impeller 12 is rotated and the fluid is sucked into the casing 11 through the suction passage 13. Then, this fluid is pressurized in the process of flowing through the rotating impeller 12, and then discharged to the discharge passage 14, where the dynamic pressure of the compressed fluid is converted into static pressure and discharged from the discharge port to the outside. .

このように構成された本実施例のインペラ１２は、図１から図３に示すように、ハブ２１の外周面に放射状をなして複数のブレード２２が固定されて構成されている。そして、各ブレード２２は、同形状をなし、矢印Ａで表す回転方向に対して、前方側が圧力面Ｐ１であり、後方側が負圧面Ｐ２となっている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the impeller 12 of the present embodiment configured as described above is configured such that a plurality of blades 22 are fixed radially on the outer peripheral surface of the hub 21. Each blade 22 has the same shape, and the front side is the pressure surface P1 and the rear side is the negative pressure surface P2 with respect to the rotation direction indicated by the arrow A.

ブレード２２の圧力面Ｐ１は、ハブ２１側から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度θ１でシュラウド２３側に向けて延出する第１圧力面３１と、第１圧力面３１から回転方向Ａの前方に対して９０度より大きい角度θ２でシュラウド２３側に向けて延出する第２圧力面３２と、第２圧力面３２から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度θ３でシュラウド２３側に向けて延出する第３圧力面３３とが形成されている。 The pressure surface P1 of the blade 22 rotates from the first pressure surface 31 and the first pressure surface 31 extending from the hub 21 side toward the shroud 23 at an angle θ1 of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A. A second pressure surface 32 extending toward the shroud 23 at an angle θ2 larger than 90 degrees with respect to the front in the direction A, and an angle θ3 of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A from the second pressure surface 32. Thus, a third pressure surface 33 extending toward the shroud 23 is formed.

このブレード２２の圧力面Ｐ１は、内周側の前縁端２２ａ側にて、ハブ２１側の基端部２２ｃからシュラウド２３側の先端部２２ｄにかけて、回転方向Ａの前方側に向けて湾曲することで、圧力面Ｐ１側が凹むような湾曲断面形状となっている。また、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、外周側の後縁端２２ｂにて、ハブ２１側の基端部２２ｃからシュラウド２３側の先端部２２ｄにかけて、第１圧力面３１と第２圧力面３２と第３圧力面３３が形成されることで、Ｓ字断面形状となっている。 The pressure surface P1 of the blade 22 is curved toward the front side in the rotational direction A from the base end portion 22c on the hub 21 side to the tip end portion 22d on the shroud 23 side on the inner peripheral side front edge end 22a side. Thus, a curved cross-sectional shape is formed such that the pressure surface P1 side is recessed. Further, the pressure surface P1 of the blade 22 has a first pressure surface 31 and a second pressure surface 32 at the rear edge end 22b on the outer peripheral side from the base end portion 22c on the hub 21 side to the tip end portion 22d on the shroud 23 side. By forming the third pressure surface 33, an S-shaped cross section is formed.

この場合、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、ハブ２１の軸方向に交差する長手方向に対して、前縁端２２ａの湾曲断面形状から後縁端２２ｂのＳ字断面形状に徐々に移行する形状となっている。即ち、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、ハブ２１の軸方向に交差する長手方向に対して、前縁端２２ａから後縁端２２ｂに向けて前縁端２２ａから略１／３の位置でＳ字断面形状への移行が開始していく。つまり、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、前縁端２２ａから略１／３の位置で第２圧力面３２が形成され始め、徐々に角度θ２が大きくなっていき、後縁端２２ｂで所定の角度θ２となる。このようにブレード２２の圧力面Ｐ１は、少なくとも後縁端２２ｂに第２圧力面３２が設けられることが望ましい。 In this case, the pressure surface P1 of the blade 22 gradually changes from the curved cross-sectional shape of the front edge end 22a to the S-shaped cross-sectional shape of the rear edge end 22b with respect to the longitudinal direction intersecting the axial direction of the hub 21. It has become. That is, the pressure surface P1 of the blade 22 is S-shaped at a position approximately 1/3 from the front edge 22a toward the rear edge 22b from the front edge 22a with respect to the longitudinal direction intersecting the axial direction of the hub 21. Transition to cross-sectional shape begins. In other words, the pressure surface P1 of the blade 22 starts to form the second pressure surface 32 at a position approximately 1/3 from the front edge end 22a, and the angle θ2 gradually increases, and the rear surface edge 22b has a predetermined angle. θ2. Thus, it is desirable that the pressure surface P1 of the blade 22 is provided with the second pressure surface 32 at least at the rear edge 22b.

また、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、ハブ２１側の基端部２２ｃからシュラウド２３側の先端部２２ｄに向けて、第１圧力面３１が基端部２２ｃからブレード２２における回転軸心方向の長さの１／４以下の位置に設けられている。また、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、ハブ２１側の基端部２２ｃからシュラウド２３側の先端部２２ｄに向けて、第２圧力面３２が基端部２２ｃからブレード２２における回転軸心方向の長さの１／２以下の位置に設けられている。 Further, the pressure surface P1 of the blade 22 extends from the base end portion 22c on the hub 21 side toward the tip end portion 22d on the shroud 23 side, and the first pressure surface 31 extends from the base end portion 22c to the blade 22 in the rotational axis direction. It is provided at a position of 1/4 or less. Further, the pressure surface P1 of the blade 22 extends from the proximal end portion 22c on the hub 21 side toward the distal end portion 22d on the shroud 23 side, and the second pressure surface 32 extends from the proximal end portion 22c to the blade 22 in the rotational axis direction. It is provided at a position of 1/2 or less.

ここで、第１圧力面３１と第２圧力面３２と第３圧力面３３について、図１に基づいて具体的に説明する。第１圧力面３１は、ハブ２１側から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度θ１でシュラウド２３側に向けて延出しているが、この角度θ１は、９０度よりも小さい角度であることが好ましい。第２圧力面３２は、第１圧力面３１から回転方向Ａの前方に対して９０度より大きい角度θ２でシュラウド２３側に向けて延出しているが、この第２圧力面３２は、回転方向Ａの前方側に位置するブレード２２の先端部２２ｄ側の負圧面Ｐ２に対向していることが好ましい。第３圧力面３３は、第２圧力面３２から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度θ３でシュラウド２３側に向けて延出しているが、この角度θ３は、９０度よりも小さい角度であることが好ましい。つまり、第１圧力面３１と第３圧力面３３は、ハブ２１側に傾斜していることが好ましく、第２圧力面３２は、シュラウド２３側に傾斜していることが好ましい。 Here, the 1st pressure surface 31, the 2nd pressure surface 32, and the 3rd pressure surface 33 are demonstrated concretely based on FIG. The first pressure surface 31 extends from the hub 21 side toward the shroud 23 at an angle θ1 of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A. The angle θ1 is an angle smaller than 90 degrees. Preferably there is. The second pressure surface 32 extends from the first pressure surface 31 toward the shroud 23 at an angle θ2 that is greater than 90 degrees with respect to the front in the rotation direction A. It is preferable to face the negative pressure surface P2 on the tip 22d side of the blade 22 located on the front side of A. The third pressure surface 33 extends from the second pressure surface 32 toward the shroud 23 at an angle θ3 of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A, and the angle θ3 is smaller than 90 degrees. An angle is preferred. That is, the first pressure surface 31 and the third pressure surface 33 are preferably inclined toward the hub 21 side, and the second pressure surface 32 is preferably inclined toward the shroud 23 side.

また、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、第１圧力面３１と第２圧力面３２と第３圧力面３３から構成されるが、この各圧力面３１，３２，３３は、基端部２２ｃから先端部２２ｄに向けて平面形状または凸状の湾曲面であることが望ましい。そのため、各圧力面３１，３２，３３が凸状の湾曲面であるとき、各圧力面３１，３２，３３の角度θ１，θ２，θ３は、接線の角度である。また、第２圧力面３２が回転方向Ａの前方側に位置するブレード２２の先端部２２ｄ側の負圧面Ｐ２に対向するとは、第２圧力面３２の法線がブレード２２の先端部２２ｄ側の負圧面Ｐ２に向くということである。 The pressure surface P1 of the blade 22 is composed of a first pressure surface 31, a second pressure surface 32, and a third pressure surface 33. The pressure surfaces 31, 32, and 33 are respectively connected to the distal end portion 22c. It is desirable that the curved surface has a planar shape or a convex shape toward the portion 22d. Therefore, when the pressure surfaces 31, 32, 33 are convex curved surfaces, the angles θ1, θ2, θ3 of the pressure surfaces 31, 32, 33 are tangential angles. Further, the fact that the second pressure surface 32 faces the negative pressure surface P2 on the tip 22d side of the blade 22 positioned on the front side in the rotation direction A means that the normal line of the second pressure surface 32 is on the tip 22d side of the blade 22. That is, it faces the negative pressure surface P2.

なお、各ブレード２２は、どの位置であってもほぼ同様の厚さであり、一方側が３つの圧力面３１，３２，３３を有する圧力面Ｐ１であることから、後方側の負圧面Ｐ２も圧力面Ｐ１とほぼ同様の形状となっている。 Each blade 22 has substantially the same thickness at any position, and since the pressure surface P1 having three pressure surfaces 31, 32, 33 on one side, the negative pressure surface P2 on the rear side also has pressure. It has substantially the same shape as the surface P1.

従って、インペラ１２が回転し、流体が前縁端２２ａ側から流入すると、この流体は、回転するインペラ１２を流過する過程で昇圧され、後縁端２２ｂ側から排出される。このとき、インペラ１２は、各ブレード２２の圧力面Ｐ１における第１圧力面３１によりハブ２１の表面に沿う流れが生成され、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側に低エネルギ流体Ｂが停滞しようとする。しかし、第１圧力面３１により生成された流れが、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２のハブ２１側に作用することで、ブレード２２の負圧面Ｐ２のハブ２１側に停滞する低エネルギ流体Ｂが低減される。また、第２圧力面３２により生成された流れが、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２のシュラウド２３側に作用することで、ブレード２２の負圧面Ｐ２のシュラウド２３側に停滞する低エネルギ流体Ｂが低減される。 Therefore, when the impeller 12 rotates and the fluid flows in from the front edge end 22a side, the fluid is pressurized in the process of flowing through the rotating impeller 12 and discharged from the rear edge end 22b side. At this time, in the impeller 12, a flow along the surface of the hub 21 is generated by the first pressure surface 31 in the pressure surface P <b> 1 of each blade 22, so that the low energy fluid B is stagnated on the negative pressure surface P <b> 2 side of the blade 22 on the front side. And However, when the flow generated by the first pressure surface 31 acts on the hub 21 side of the suction surface P2 of the blade 22 on the front side, the low energy fluid B stagnating on the hub 21 side of the suction surface P2 of the blade 22 Is reduced. Further, the flow generated by the second pressure surface 32 acts on the shroud 23 side of the suction surface P2 of the blade 22 on the front side, so that the low-energy fluid B stagnates on the shroud 23 side of the suction surface P2 of the blade 22. Is reduced.

このように本実施例のインペラ１２にあっては、円環形状をなすハブ２１と、このハブ２１の外周面に沿って放射状に配置される複数のブレード２２とを備え、ブレード２２の圧力面Ｐ１として、ハブ２１側から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度で延出する第１圧力面３１と、この第１圧力面３１から回転方向Ａの前方に対して９０度より大きい角度で延出する第２圧力面３２とを設けている。 Thus, the impeller 12 of the present embodiment includes the annular hub 21 and the plurality of blades 22 arranged radially along the outer peripheral surface of the hub 21, and the pressure surface of the blade 22. As P1, the first pressure surface 31 extending from the hub 21 side at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A, and greater than 90 degrees with respect to the front in the rotation direction A from the first pressure surface 31 A second pressure surface 32 extending at an angle is provided.

従って、インペラ１２が回転すると、第１圧力面３１によりハブ２１の表面に沿う流れが生成され、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側に低エネルギ流体Ｂが停滞しようとするが、第２圧力面３２によりこの前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側への流れが生成されることから、ブレード２２の負圧面Ｐ２側に滞留する低エネルギ流体Ｂが低減されることとなり、インペラ効率を向上することができる。 Therefore, when the impeller 12 rotates, a flow along the surface of the hub 21 is generated by the first pressure surface 31, and the low-energy fluid B tends to stagnate on the negative pressure surface P2 side of the blade 22 on the front side. Since the flow to the suction surface P2 side of the blade 22 on the front side is generated by the surface 32, the low energy fluid B staying on the suction surface P2 side of the blade 22 is reduced, and the impeller efficiency is improved. be able to.

本実施例のインペラ１２では、ブレード２２の圧力面Ｐ１として、第２圧力面３２から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度で延出する第３圧力面３３を設けている。従って、第３圧力面３３により前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側への流れが生成されるため、ブレード２２の負圧面Ｐ２側に滞留する低エネルギ流体Ｂを低減することができる。 In the impeller 12 of the present embodiment, a third pressure surface 33 extending from the second pressure surface 32 at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A is provided as the pressure surface P1 of the blade 22. Therefore, since the flow to the suction surface P2 side of the blade 22 on the front side is generated by the third pressure surface 33, the low energy fluid B staying on the suction surface P2 side of the blade 22 can be reduced.

本実施例のインペラ１２では、第１圧力面３１と第３圧力面３２は、ハブ２１に対して回転方向Ａの前方へ傾斜している。従って、第１圧力面３１及び第３圧力面３３により生成される流体により、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側におけるハブ２１側に滞留する低エネルギ流体Ｂを低減することができる。 In the impeller 12 of the present embodiment, the first pressure surface 31 and the third pressure surface 32 are inclined forward in the rotational direction A with respect to the hub 21. Therefore, the low-energy fluid B staying on the hub 21 side on the negative pressure surface P2 side of the blade 22 on the front side can be reduced by the fluid generated by the first pressure surface 31 and the third pressure surface 33.

本実施例のインペラ１２では、ブレード２２の圧力面Ｐ１は、少なくとも外周側に第２圧力面３２を設けている。従って、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側に停滞する低エネルギ流体Ｂは、ブレード２２の後縁端２２ｂ側に発生しやすいことから、ブレード２２の後縁端２２ｂ側に第２圧力面３２を設けることで、ブレード２２の負圧面Ｐ２側に滞留する低エネルギ流体Ｂを効率良く低減することができる。 In the impeller 12 of the present embodiment, the pressure surface P1 of the blade 22 is provided with the second pressure surface 32 at least on the outer peripheral side. Accordingly, the low energy fluid B stagnating on the suction surface P2 side of the blade 22 on the front side is likely to be generated on the rear edge end 22b side of the blade 22, and therefore the second pressure surface 32 on the rear edge end 22b side of the blade 22. By providing this, the low energy fluid B staying on the suction surface P2 side of the blade 22 can be efficiently reduced.

本実施例のインペラ１２では、ブレード２２の圧力面Ｐ１の前縁端２２ａ側（内周側）を回転方向Ａの前方側に向けて湾曲する湾曲形状とする一方、後縁端２２ｂ側（外周側）を第１圧力面３１と第２圧力面３２と第３圧力面３３によりＳ字形状としている。従って、前縁端２２ａ側が湾曲形状をなして後縁端２２ｂ側がＳ字形状をなすことで、流体を効率的に圧送することができる。 In the impeller 12 of the present embodiment, the front edge end 22a side (inner peripheral side) of the pressure surface P1 of the blade 22 is curved toward the front side in the rotation direction A, while the rear edge end 22b side (outer periphery) The first pressure surface 31, the second pressure surface 32, and the third pressure surface 33 form an S shape. Therefore, the fluid can be efficiently pumped by forming the curved shape on the front edge 22a side and the S-shape on the rear edge 22b.

本実施例のインペラ１２では、第２圧力面３２がハブ２１からブレード２２における回転軸心方向の長さの１／２以下の位置に設けられている。従って、ブレード２２のハブ２１側に第２圧力面３２が位置することで、ブレード２２の負圧面Ｐ２側に滞留する低エネルギ流体Ｂを効率良く低減することができる。 In the impeller 12 of the present embodiment, the second pressure surface 32 is provided at a position that is ½ or less of the length of the blade 22 in the rotational axis direction from the hub 21. Therefore, the low-pressure fluid B staying on the negative pressure surface P2 side of the blade 22 can be efficiently reduced by positioning the second pressure surface 32 on the hub 21 side of the blade 22.

本実施例のインペラ１２では、第２圧力面３２が回転方向Ａの前方側に位置するブレード２２の先端部２２ｄの負圧面Ｐ２に対向している。従って、第２圧力面３２により発生した流体を対向するブレード２２の先端部２２ｄの負圧面Ｐ２に流すことで、ここに滞留する低エネルギ流体Ｂを効率良く低減することができる。 In the impeller 12 of the present embodiment, the second pressure surface 32 faces the negative pressure surface P2 of the tip 22d of the blade 22 positioned on the front side in the rotation direction A. Therefore, by flowing the fluid generated by the second pressure surface 32 to the negative pressure surface P2 of the tip 22d of the opposing blade 22, the low energy fluid B staying here can be efficiently reduced.

また、本実施例の流体機械にあっては、中空形状をなすケーシング１１と、円環形状をなすハブ２１の外周面に沿って複数のブレード２２が放射状に配置されてケーシング１１内に回転自在に支持されるインペラ１２と、インペラ１２に対して流体がインペラ１２の軸方向に沿って吸入される吸入通路１３と、インペラ１２で圧送された流体がインペラ１２の軸方向に交差する方向に沿って排出される排出通路１４とを備え、ブレード２２の圧力面Ｐ１として、ハブ２１側から回転方向Ａの前方に対して９０度以下の角度で延出する第１圧力面３１と、この第１圧力面３１から回転方向Ａの前方に対して９０度より大きい角度で延出する第２圧力面３２を設けている。 Further, in the fluid machine of the present embodiment, a plurality of blades 22 are arranged radially along the outer peripheral surface of the casing 11 having a hollow shape and the annular shape of the hub 21 so as to be rotatable in the casing 11. The impeller 12 supported by the impeller 12, the suction passage 13 in which fluid is sucked into the impeller 12 along the axial direction of the impeller 12, and the fluid pumped by the impeller 12 along the direction intersecting the axial direction of the impeller 12 A first pressure surface 31 extending at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction A from the hub 21 side as a pressure surface P1 of the blade 22. A second pressure surface 32 extending from the pressure surface 31 at an angle larger than 90 degrees with respect to the front in the rotation direction A is provided.

従って、インペラ１２が回転すると、吸入通路１３から流体がインペラ１２の軸方向に沿って吸入され、インペラ１２で圧縮された流体が排出通路１４からインペラ１２の軸方向に交差する方向に沿って排出される。このとき、インペラ１２は、第１圧力面３１によりハブ２１の表面に沿う流れが生成され、前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側に低エネルギ流体Ｂが停滞しようとするが、第２圧力面３２によりこの前方側のブレード２２の負圧面Ｐ２側への流れが生成されることから、ブレード２２の負圧面Ｐ２側に滞留する低エネルギ流体Ｂが低減されることとなり、インペラ効率を向上することができる。 Therefore, when the impeller 12 rotates, the fluid is sucked from the suction passage 13 along the axial direction of the impeller 12, and the fluid compressed by the impeller 12 is discharged from the discharge passage 14 along the direction intersecting the axial direction of the impeller 12. Is done. At this time, in the impeller 12, a flow along the surface of the hub 21 is generated by the first pressure surface 31, and the low energy fluid B tends to stagnate on the negative pressure surface P <b> 2 side of the blade 22 on the front side. Since the flow to the suction surface P2 side of the blade 22 on the front side is generated by 32, the low energy fluid B staying on the suction surface P2 side of the blade 22 is reduced, and the impeller efficiency is improved. Can do.

なお、本発明のインペラ及び流体機械は、ブレードの圧力面に回転方向の前方に対して９０度より大きい角度で延出する第２圧力面を設けるものであり、第１圧力面や第３圧力面の形状が限定されるものではない。 In the impeller and the fluid machine of the present invention, the pressure surface of the blade is provided with a second pressure surface that extends at an angle larger than 90 degrees with respect to the front in the rotational direction, and the first pressure surface and the third pressure surface are provided. The shape of the surface is not limited.

また、上述の実施例では、インペラ１２を、ハブ２１の外周面に複数のブレード２２を周方向に所定間隔をもって固定し、ケーシング１１のシュラウド２３との間に所定隙間を設けた、所謂、オープンインペラとしたが、この構成に限定されるものではなく、ハブの外周面に複数のブレードを周方向に所定間隔をもって固定し、各ブレードの外側にリング形状をなすシュラウドを固定した、所謂、クローズドインペラにも適用することができる。 In the above-described embodiment, the impeller 12 is fixed to the outer peripheral surface of the hub 21 with a plurality of blades 22 at a predetermined interval in the circumferential direction, and a predetermined gap is provided between the impeller 12 and the shroud 23 of the casing 11. Although it is an impeller, it is not limited to this configuration, a plurality of blades are fixed to the outer peripheral surface of the hub at predetermined intervals in the circumferential direction, and so-called closed It can also be applied to impellers.

１０遠心圧縮機（流体機械）
１１ケーシング
１２インペラ
１３吸入通路
１４排出通路
１５回転軸
２１ハブ
２２ブレード
２３，２４シュラウド
３１第１圧力面
３２第２圧力面
３３第３圧力面
Ａ回転方向
Ｂ低エネルギ流体
Ｐ１圧力面
Ｐ２負圧面 10 Centrifugal compressor (fluid machine)
11 Casing 12 Impeller 13 Suction passage 14 Discharge passage 15 Rotating shaft 21 Hub 22 Blade 23, 24 Shroud 31 First pressure surface 32 Second pressure surface 33 Third pressure surface A Rotation direction B Low energy fluid P1 Pressure surface P2 Negative pressure surface

Claims

An annular hub,
A plurality of blades arranged radially along the outer peripheral surface of the hub;
With
In the impeller, the fluid flowing from the leading edge side of the blade along the rotation axis is discharged from the trailing edge side of the blade toward the radially outer side intersecting the rotation axis.
A pressure surface of the blade extends from the outer peripheral surface of the hub at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotational direction;
A second pressure surface extending from the first pressure surface at an angle greater than 90 degrees with respect to the front in the rotational direction;
Have
The blade has the same thickness, and the pressure surface provided with the first pressure surface and the second pressure surface on the front side in the rotation direction and the negative pressure surface on the rear side in the rotation direction have the same shape. Eggplant,
Impeller characterized by that.

2. The impeller according to claim 1, wherein the pressure surface of the blade has a third pressure surface extending from the second pressure surface at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotation direction.

The impeller according to claim 2, wherein the first pressure surface and the third pressure surface are inclined forward in the rotational direction with respect to the hub.

The impeller according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure surface of the blade is provided with the second pressure surface at least on the outer peripheral side.

The pressure surface of the blade has a curved shape in which the inner peripheral side is curved toward the front side in the rotation direction, while the outer peripheral side has an S-shape having the first pressure surface, the second pressure surface, and the third pressure surface. The impeller according to claim 2 or 3 , wherein:

6. The impeller according to claim 1, wherein the second pressure surface is provided at a position that is less than or equal to a half of a length of the blade in a direction of a rotation axis from the hub.

The impeller according to any one of claims 1 to 6, wherein the second pressure surface is opposed to a negative pressure surface of a tip portion of the blade positioned on the front side in the rotation direction.

A hub that is fixed to the rotating shaft and has an annular shape whose outer peripheral surface is curved from the rotating shaft direction to the direction intersecting the rotating shaft direction ;
A plurality of blades arranged radially along the curved outer peripheral surface of the hub and having a predetermined gap between the blade and the casing ;
With
In the impeller, the fluid flowing from the leading edge side of the blade along the rotation axis is discharged from the trailing edge side of the blade toward the radially outer side intersecting the rotation axis.
A pressure surface of the blade extends from the hub side at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotational direction;
A second pressure surface extending from the first pressure surface at an angle greater than 90 degrees with respect to the front in the rotational direction;
Have
The blade has the same thickness, and the pressure surface provided with the first pressure surface and the second pressure surface on the front side in the rotation direction and the negative pressure surface on the rear side in the rotation direction have the same shape. Eggplant,
Impeller characterized by that.

A hollow casing,
An impeller in which a plurality of blades are arranged radially along the outer peripheral surface of the annular hub and are rotatably supported in the casing;
A suction passage through which fluid is sucked in the axial direction from the front edge side of the impeller;
A discharge passage through which the fluid pumped by the impeller is discharged from the trailing edge side of the blade toward the outside in the radial direction intersecting the axial direction of the impeller;
With
A pressure surface of the blade extends from the outer peripheral surface of the hub at an angle of 90 degrees or less with respect to the front in the rotational direction;
A second pressure surface extending from the first pressure surface at an angle greater than 90 degrees with respect to the front in the rotational direction ;
Have
The blade has the same thickness, and the pressure surface provided with the first pressure surface and the second pressure surface on the front side in the rotation direction and the negative pressure surface on the rear side in the rotation direction have the same shape. Eggplant,
A fluid machine characterized by that.