JPH04121495U - 軸流圧縮機の翼列構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度や効率を低下させることなく高流量化を
図ることができ、チョーク付近の作動範囲を拡大できる
軸流圧縮機の翼列構造を提供すること。 【構成】 環状に配置された内側流路壁２と外側流路壁
３との間に、その周方向に沿って所定間隔を隔て複数の
翼１を配列してなる軸流圧縮機の翼列構造７において、
上記内側および外側流路壁２，３に、翼列間の流路断面
積が最小となるスロート部４に位置させて流路断面積を
広げる凹部５を形成したことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ジェットエンジン等に用いられる軸流圧縮機の静翼もしくは動翼の 翼列構造に係り、特に、高流量化を図った軸流圧縮機の翼列構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ジェットエンジンに用いられる軸流圧縮機ａの概要を図６に示す。図示するよ うに、円筒状のケーシングｂ内に円柱状のロータｃが設けられている。このロー タｃの外周面には、その周方向に放射状に且つ軸方向に所定間隔を隔てて複数の 動翼ｄが設けられている。一方、上記ケーシングｂの内周面には、その軸方向に 上記動翼ｄと交互に且つ周方向に所定間隔を隔てて複数の静翼ｅが設けられてい る。すなわち、ロータｃの回転に伴って回転する動翼ｄ列とケーシングｂに固定 された静翼ｅ列とが交互に多段に設けられている。

【０００３】 上記ロータｃは圧縮機ａ下流のタービンに連結されており、タービンによって 回転駆動されるようになっている。このロータｃが回転されて動翼ｄが回転する と、圧縮機ａ上流の空気が動翼ｄ，静翼ｅを通過しつつ順次圧縮され、圧縮機ａ 下流の燃焼室に送られるようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような軸流圧縮機ａの静・動翼列ｄ，ｅ（図７に示す）はある 設計点に合わせて設計されているので、その設計点を外れて流量が著しく増加す ると翼列間の流路断面積最小部ｆ（スロート部ｆ）においてチョーキングが生じ てしまい、それ以上流量を増やすことができなくなり、効率が著しく低下する。 この対策として、図７に示す各翼の最大厚さｇを薄くすることや、翼間隔ｈを広 げることによって翼列の高流量化を図る技術が考えられる。

【０００５】 しかし、翼の最大厚さｇを薄くすることは、翼剛性が低下することになり好ま しくない。特に、動翼ｄは回転によって遠心力を受けるので薄くすることが困難 である。つまり、翼の最大厚さｇを薄くすることは、強度上の問題から制約され る。一方、翼間隔ｈを広げると、翼背側の速度が大きくなり、その分だけ翼列の 効率が低下し、圧縮機ａの作動範囲が狭まってしまう。

【０００６】 以上の事情を考慮して創案された本考案の目的は、強度や効率を低下させるこ となく高流量化を図ることができ、チョーク付近の作動範囲を拡大できる軸流圧 縮機の翼列構造を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、環状に配置された内側流路壁と外側流路 壁との間に、その周方向に沿って所定間隔を隔て複数の翼を配列してなる軸流圧 縮機の翼列構造において、上記内側および外側流路壁に、翼列間の流路断面積が 最小となるスロート部に位置させて流路断面積を広げる凹部を形成したことから 構成されている。

【０００８】

【作用】

上記構成によれば、内側および外側流路壁に形成された凹部により、翼列間の スロート部（流路断面積最小部）の流路断面積が増える。よって、その面積が増 えた分、スロート部のチョーク流量が増加する。従って、翼列の高流量化が可能 になると共にチョーク付近で高効率を維持できる。また、チョーク流量が増加し た分、圧縮機の作動範囲が広がることになる。

【０００９】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１０】 図１にジェットエンジンに用いられる軸流圧縮機の静翼１の部分側面図を示す 。この静翼１は、図６に示す如く環状に配置された内側流路壁２と外側流路壁３ との間に、その周方向に沿って所定間隔を隔てて複数配列されており、圧縮機の 軸方向に沿って動翼（図示せず）と交互に多段に設けられている。

【００１１】 この静翼１列の内側流路壁２側の部分斜視図を図２に示す。図示するように、 各静翼１は、その一端が内側流路壁２に所定間隔を隔てて立設されており、他端 が外側流路壁（図示せず）に固定されている。図中、便宜上、内側流路壁２を平 板状に示したが、実際は図６に示す如くリング状になっている。この内側流路壁 ２のさらに内方には動翼を回転させるロータが設けられている。

【００１２】 この実施例の特長とするところは、上記内側および外側流路壁２，３に、静翼 １列間の流路断面積が最小となるスロート部４に位置させて、流路断面積を広げ る凹部５を形成した点にある。図２に示すようにこの凹部５は、上記内側および 外側流路壁２，３に、それぞれ周方向に沿って環状に形成されている。また、こ の凹部５は、図１に示すように各流路壁２，３のスロート部４に流路断面積が滑 らかに変化するように滑らかに形成されている。よって、ここを通過する流体は 各流路壁２，３に沿ってスムーズに流れることになる。

【００１３】 なお、本実施例では、図２に示すように上記スロート部４が静翼１の翼列方向 と略平行となっているため上記凹部５を翼列方向と略平行に形成したが、上記ス ロート部４が図７にｆとして示すように翼列方向に対して斜めになっている場合 にはそれにそって凹部５を斜めに形成することも可能である。

【００１４】 以上の構成からなる本実施例の作用を述べる。

【００１５】 内側および外側流路壁２，３に形成された凹部５により、翼列間のスロート部 ４（流路断面積最小部）の流路断面積が増える。よって、その面積が増えた分、 スロート部４のチョーク流量が増加する。つまり、図４に示すような従来の静翼 列構造６では流量が増えると各翼列間のスロート部においてチョーキング現象が 生じるが、図１に示す本実施例の静翼列構造７によればスロート部４の流路断面 積が上記凹部５によって広がっているのでその分チョーク流量が増加し、チョー ク余裕が増加する。従って、翼列の高流量化が可能になると共にチョーク付近で 高効率を維持することができる。さらに、チョーク流量が増加した分、圧縮機の チョーク付近の作動範囲が広がることにもなる。

【００１６】 また、図４に示すような従来の静翼列構造６では、翼列を通過する流体の流れ ８が速くなると翼９に沿った流れの中に音速より速い領域が生じ、二点鎖線で示 すように衝撃波１０が発生する。この衝撃波１０が翼９の下流側で生じるとその エネルギが強くなり大きな効率低下が生じる。一方、図３に示す本実施例の静翼 列構造７によれば、スロート部に形成された凹部５によりそこでの静圧が上がり 、その静圧が上がった分、衝撃波１１がより上流側で生じる。よって、衝撃波１ １が弱まり、効率の低下を小さく抑えることができる。

【００１７】 このような翼列構造７は、各流路壁２，３の一部に凹部５を成するという極め て簡単な構造であるので翼列７の強度が低下することはなく、加工コストも小さ くて済む。

【００１８】 図５に本実施例の翼列構造と従来の翼列構造との性能特性を示す。図中、下段 は一定回転速度における流量と圧力比との関係を表し、上段は流量と全圧効率と の関係を表す。図示するように、本実施例によれば従来例ではチョークしてしま うような流量までも流すことができ、利用範囲が拡大する。また、そのチョーク 付近での効率を向上させることができる。

【００１９】 なお、本実施例は本考案を軸流圧縮機の静翼に適用した例を示したが、もちろ ん動翼に適用してもよい。この場合、動翼の翼端にシュラウドを取り付けそれを 外側流路壁とする。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係る軸流圧縮機の翼列構造によれば次の如き優れ た効果が発揮できる。

【００２１】 (1) 強度を低下させることなく翼列の高流量化が可能になり、特にチョーク付近 で高い効率を維持できる。

【００２２】 (2) 超音速時に発生する衝撃波を凹部によって弱めることができる。

【００２３】 (3) 軸流圧縮機の作動範囲を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す軸流圧縮機の翼列構造
の部分側面図である。

【図２】上記翼列構造の部分斜視図である。

【図３】上記翼列構造における衝撃波発生の様子を示す
側面図である。

【図４】従来の翼列構造における衝撃波発生の様子を示
す側面図である。

【図５】本実施例の翼列構造と従来の翼列構造との性能
特性の差を示す図である。

【図６】軸流圧縮機の側断面図である。

【図７】軸流圧縮機の翼列を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 翼としての静翼 ２ 内側流路壁 ３ 外側流路壁 ４ スロート部 ５ 凹部 ７ 翼列構造

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状に配置された内側流路壁と外側流路
   壁との間に、その周方向に沿って所定間隔を隔て複数の
   翼を配列してなる軸流圧縮機の翼列構造において、上記
   内側および外側流路壁に、翼列間の流路断面積が最小と
   なるスロート部に位置させて流路断面積を広げる凹部を
   形成したことを特徴とする軸流圧縮機の翼列構造。