JPH02223604A - 軸流圧縮機等の静翼構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軸流圧縮機あるいは軸流タービン等の静翼構造
に係り、特に静翼の取付角を変更できると共に静翼の翼
弦長及びキャンバ（翼のそり）等翼形状を変形できる軸
流圧縮機等の静翼構造に関する。

［従来の技術〕 一般に空気等の流体を圧縮する圧縮機として第１４図に
示すような多段軸流圧縮機が知られている。

図示するように、この多段軸流圧縮機は、円筒状の外部
ケーシングａ内に回転自在の円柱状のロータｂが配設さ
れ、このロータｂ外周面には、ロータｂの回転方向外方
に放射状に複数の動翼Ｃがロータｂの軸方向に沿って所
定の間隔を隔てて所定の長さで翼列状に設けられている
。また、上記円筒状の外部ケーシングａ内周面には、上
記ロータｂの軸方向に沿って上記動翼Ｃと交互に隣り合
うように静翼ｄが所定の長さで翼列状に設けられている
。すなわち、ロータｂの回転に伴って回転する上記動翼
Ｃと、外部ケーシングａに固定された上記静翼ｄとが交
互に多段に翼列状に設けられている。

この多段軸流圧縮機は、上記動翼Ｃを具備するロータｂ
を図示されない動力装置により回転させることによって
、外部ゲージングａに設けられた吸込口ｅから流体を吸
込み、多段に翼列状に設けられた動翼Ｃ及び静翼ｄを通
過させ順次圧縮させて、吐出口ｆより高圧流体として吐
出させるものである。

このような多段軸流圧１ａ機の上記動翼Ｃ及び上記静翼
ｄの翼形状及び取付角は、ある設計点に合せて設計され
ているので、設計点以外の点、例えば、この圧縮機の部
分負荷運転時等において、多段に設けられた動翼Ｃ及び
静翼ｄを流れる気流状態は設計点状態と大きく異なって
しまい圧縮機効率や安定作動範囲の低下を招いていた。

そこで、従来の多段軸流圧縮機にあっては、第１５図及
び第１６図に示すように、動翼Ｃに隣り合う静翼ｄに、
その長平方向に沿って翼の支持部を兼ねた回動軸ｇを設
け、この回動軸ｇまわりに静翼ｄを回動させることによ
り、１ｉＩＩ翼ｄの取付角を自在に変更させるものが知
られている。

上記従来の軸流圧縮機は、その部分負荷運転時に第１７
図に示すように静翼ｄの取付角を静翼ｄの長平方向に沿
った上記の回動軸ｇ廻りに図中破線で示す取付角に変更
し、動翼Ｃへ向う出口流れを流れｈから流れｌへ変更さ
せ安定作動範囲の低下を防止していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の静翼ｄ取付角可変構造にあっては
、静翼ｄの翼形を変えることなく静翼ｄの取付角のみを
変更させるものなので、第１７図に示すように、静翼ｄ
の取付角を圧１機の部分負荷時に実線で示す角度から破
線で示す角度に変更すると、動翼Ｃへ向う静ｙｔｄ出口
流れは確かに流れｈから流れ１へ変更できるが、静翼ｄ
入口流れｊに対しては静翼ｄの迎角が過大となり気流が
失速し、この軸流圧縮機の部分負荷時での性能の向上を
妨げていた。

以上の問題点を解決すべく創案された本発明の目的は、
軸流圧縮機あるいは軸流タービンの設計点以外の作動状
態、例えば部分負荷作動時等の性能を可及的に向上させ
る軸流圧縮機等の静翼構造を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するなめに本発明は、軸流圧縮機あるい
は軸流タービンの動翼間に固定側から支持されな静翼構
造において、上記静翼を作動流体の流れ方向に対して前
後に前静翼と後静翼とに分割成形し、これら前静翼と後
静翼とをその端縁部を所定の長さに互いに重ね合せて上
記作動流体に対して伸縮移動自在に支持すると共に、そ
れぞれ軸廻りに回動自在に支持したことにより構成され
ている。

「作用］ 軸流圧Ｗ１機あるいは軸流タービンにおいて、上記の構
成の静翼は、分割端縁部が互いに重ね合せられ、伸縮移
動自在に支持された上記前静翼と上記後静翼とを、その
重ね合せ代の範囲内で伸縮方向にスライドさせることに
よって、翼弦長が連続的に変化することになる。また、
前静翼と後静翼とをそれぞれ翼の支持軸廻りに回動させ
ることによって、静翼のキャンバ（Ｘのそり）は自在に
変化することになる。

上記静翼の翼弦長及びキャンバを変化させることによっ
て、この静翼は、作動流体の静翼入口における流れ角の
変化に対して失速しないような適切な迎角に設定できる
と共に、静翼出口にお（づる流れを所望の流れに転向で
き、上記静翼を具備する軸流圧縮機等の部分負荷性能を
向上させることができる。

［実施例］ 本発明の一実施例を添付図面に従って説明する６第１図
および第２図に示すように、固定側である円筒状に形成
された外部ケーシングｌがら支持されな静翼２と、上記
外部ゲージング１内に設けられた円柱形状の回転するロ
ータ３がら支持された動翼４とが隣り合うように交互に
構成される軸流圧１１１５において、上記静翼２が、こ
こを通過する作動流体の流れ方向Ａに対して前後に前ｉ
Ｖｌ翼６と後静翼７とに分割され、それぞれの分割端縁
部８．９が所定の長さに互いに重ね合せられて成形され
ている。すなわち、上記静翼２は作動流体の流れの上流
側と下流側とに２つに分割されている。そして、上記前
静翼６と上記後静翼７とには、それぞれの翼６，７の長
手方向に沿ってそれぞれ翼６，７を独立して回動させる
ための回動軸１０゜１１がそれぞれ設けられ、外部ゲー
ジング１から支持されている。

第１図に示すように、後静翼７の回動軸１１は円筒構造
で形成されており、外部ゲージング１を貫通して、その
先端部に後静翼作動レバー１２が設けられている。ずな
わち、後静翼７と後静翼作動レバー１２どは回動軸１１
を介して連結されている。一方、前静翼６の回動軸１０
は円柱構造で上記の中空円筒構造の回動軸１１を貫通し
て形成されており、外部ゲージング１を回転軸１１と共
に貫通してその先端部に前静翼作動レバー１３が設けら
れている。すなわち、前静翼６と前静翼作動レバー１３
とは回動軸１０を介して連結されている。

従って、分割端縁部８．９か互いに重ね合せられて構成
された上記前静翼６と上記後静翼７とが回動する回動軸
１０，１１の軸心は、同じ軸心となる。

前静翼６と後静翼７どの分割部は、第１図の■−■断面
図である第３図に示すように、前静翼６の後縁部８が静
翼２の背側となり、後静翼７の前縁部９が静翼２の腹側
となるように分割成形されている。

以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。

軸流圧縮機５の静翼２を構成する上記前静翼６と上記後
静翼７とにそれぞれ連結されている上記作動レバー１３
．１２を、図示されない動力源を用いてそれぞれの回動
軸１０，１１廻りに所定の範囲でそれぞれ回動させるこ
とにより、分割端縁部８．９が互いに重ね合せられた前
静翼６と後静翼７とは、第４図に示すように、密接に組
合さった状態からその重ね合せ代の範囲内で離間するよ
うにスライドする。

従って、この静翼２は、その翼弦長を上記重ね合せ代の
範囲内で伸縮自在に変化させることができる。

また、上記前静翼６と上記後静翼７とをスライドさせる
回動軸１０，１１の軸心が同軸心のため、この軸心廻り
に前静翼６と後静翼７とをスライド回動させると、静翼
２のキャンバ（翼のそり）は滑らかに連続的に変形する
ことになる。

また、上記軸心１０．１１廻りに静翼２の取付角を変更
できることは勿論である。

上記構造の静翼２を、軸流圧縮機の設計点作動状態にお
いて、第３図に示すように前静翼６と後静翼７とが密接
に組合さった状態に設計すると、上記設計点作動時にお
いて、上記静翼２を通過する作動流体の流れは、設計ど
うり実線で示す静翼入口流１４と、静翼出口流１５とな
り、静翼２はその機能を十分発揮できる。

この軸流圧縮機を部分負荷運転させると、上記静翼２を
通過する作動流体の流れはもちろん上記設計点作動状態
と異なってしまう、静翼２の入口流が第３図の破線で示
す静翼入口流１６に変化し、後続する動翼４へ流れる静
翼２の出口流を破線で示ず静翼出口流１７に変更させた
い場合、上記前静翼６と後静翼７とにそれぞれ設けられ
た上記作動レバー１３．１２を図示されない動力源を用
いて所要の回動角で回動させる。すると、第４図に示す
ように、前静翼６と後静翼７とはそれらの重ね合せ代の
範囲内で離間するようにスライド回動し、静翼２の翼弦
長が上記重ね合せ代の分たけ長くなると共に静翼２のキ
ャンバが大きくなる。また、図示例にあっては変更させ
てないが、静翼２の取付角を回動軸１０．１１廻りに変
更させることもできる。

この静翼２は、翼弦長及びキャンバを変化させたことに
より、第３図及び第４図の破線で示す静翼入口流１６に
対して失速することなく、この流れ１６を所望の流れで
ある静翼出口流１７に変更できることになる。ずなわち
、上記静翼２は、静翼２の入口流の流れ角の変化に対応
して失速しないように適切な迎角に設定できると共に、
静翼２の出口流を必要な値に変更できることになる。

正た、上記静翼２は、その作動時に翼弦長を長くするこ
とになるので、このとき静翼２の流れのガイド効果は増
大することになり、流れの転向角を大きくすることがで
きる６ よって、上記静翼２を具備する軸流圧ａ機５は、その部
分ＩＡ、Ｒ性能を向上させることができると共に、圧縮
機５の安定作動範囲を拡大することができる。

軸流圧ｆｉａ１５における上記静翼２及び上記動翼４は
、それぞれ外部ケーシング１内周面及び回転ロータ３外
周面に円状翼列として複数設けられるものなので、上記
静翼２を構成する複数の上記前静翼６と、複数の上記後
靜Ｘ７とは全て連動させる必要がある。第５図は複数設
けられる前静翼６と後静翼７とをそれぞれ全て連動させ
る連動機の部分斜視図である。

図示するように、この連動８１１８は、外部ゲージング
１の外に複数設けられた全ての上記前静翼作動レバー１
３を上記円筒状の外部ゲージング１を囲繞して設けられ
たリング１９で接続し、同様に全ての上記後静翼作動レ
バー１２をリング２０で接続したものである。これらの
リング１９゜２０をそれぞれリングの周方向に動かすこ
とにより、前静翼レバー１３の動きに連動して全ての前
静翼６が連動し、後静翼レバー１２の動きに連動して全
ての後静翼７が連動することになる。

なお、上記静翼２の前静翼６と後静翼７との分割形状は
、本実施例に採用した第６図に示すものだけでなく第７
図に示すように分割部を凹凸に形成し、これらを組合せ
た形状にしてもよい。

さらに、第８図及び第９図に示すように、前静翼６と後
静翼７どの分？Ｊ間隙に静翼２の腹側２１から背側２２
へ作動流体を通過させ静翼２の後縁部における剥離を抑
制するように構成してもよい。

この場合、この翼列性能はさらに向上することになる。

本発明の変形実施例を第１０図及び第１１図に示す。

図示するように、靜ｘ２を＃静翼６と後静翼７とに分割
成形することは前実施例と同様だが、この変形実施例に
あっては前静翼６のみを回動自在に構成し、後静翼７は
外部ゲージング１に固定されている点のみが異なってい
る。この変形実施例の作用・効果は基本的に前実施例と
同様になることはいうまでもない。さらに、後静翼７を
固定したことにより部品点数の低減ができ装置の軽量化
・低コスト化が達成できる。

さらに別の変形実施例を第１２図及び第１３図に示す。

図示するように、静翼２を前静翼６と後静翼７とに分解
成形することは前実施例と同様だが、この変形実施例に
あっては後静翼７のみを回動自在に構成して前静翼６は
外部ケーシング１に固定した点のみが異なっている。

この変形実施例の作用・効果は先に述べた変形実施例と
同様になることはいうまでもない。

なお、これまで軸流圧縮機における静翼ｉ造を述べてき
たが、これに限らず軸流タービン等の流体機械の静Ｘ′
Ｍ４造に本発明を用いてもよいことは勿論である。

し発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば次のごとき優れた
効果が発揮できる。

（υ　静翼のキャンバ（翼のそり）を変更できるので、
この静翼を通過する流体を失速させることなく後続する
動翼に対する流れ角を自在に調節するとができる。

（２）静翼の翼弦長を大きく変化させることができるの
で、静翼のガイド効果を増大さぜ流れの転向角を大きく
することができる。

（３）　　静翼のキャンバ及び翼弦長を変更できるので
、この静翼を具備する軸流圧縮機等の安定作動範囲を拡
大でき部分負荷性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静翼構造を用いた一実綿例を示す軸流
圧縮機の部分ｌＩ！！ｌ断面図、第２図は第１図に示す
静翼の斜視図、第３図及び第４図は第１図に示す静翼の
ｌ−１１１断面図、第５図は本発明を採用した連動機の
部分斜視図、第６図、第７図、第８図及び第９図は静翼
の断面図、第１０図は変形実施例を示す軸流圧１１１機
の部分断面図、第１１図は第１０図に示す静翼の斜視図
、第１２図は別の変形実施例を示す軸流圧ｌａＲの部分
断面図、第１３図は第１２図に示す静翼の斜視図、第１
４図は多段軸流圧ｖａｎの側断面図、第１５図は従来例
の静翼構造を用いた軸流圧１機の部分側断面図、第１６
図は第１５図に示す静翼の斜視図、第１７図は第１５図
に示すｆ！？翼のＸ■−ＸＶｌ［ｒ面図である。 図中、５は軸流圧縮機、４は動翼、２は静翼、６は前静
翼、７は後静翼、８は前静翼の分割端縁部、９は後静翼
の分割端縁部、１０及び１１は支持軸である回動軸であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、軸流圧縮機あるいは軸流タービンの動翼間に固定側
   から支持された静翼構造において、上記静翼を作動流体
   の流れ方向に対して前後に前静翼と後静翼とに分割成形
   し、これら前静翼と後静翼とをその端縁部を所定の長さ
   に互いに重ね合せて上記作動流体に対して伸縮移動自在
   に支持すると共に、それぞれ軸廻りに回動自在に支持し
   たことを特徴とする軸流圧縮機等の静翼構造。