JPH06137167A - Axial flow fluid machine - Google Patents

Axial flow fluid machine

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JPH06137167A
JPH06137167A JP4284396A JP28439692A JPH06137167A JP H06137167 A JPH06137167 A JP H06137167A JP 4284396 A JP4284396 A JP 4284396A JP 28439692 A JP28439692 A JP 28439692A JP H06137167 A JPH06137167 A JP H06137167A
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JP
Japan
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fluid
axial
fluid machine
axial flow
hub
Prior art date
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Application number
JP4284396A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuaki Yanagida
光昭 柳田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide an axial flow fluid machine which can be actuated in a flow region of wide range containing a low flow region without decreasing maximum efficiency and partial load efficiency. CONSTITUTION:For instance, in an axial flow compressor having moving blades 3 set up onto the periphery of a hub 2 integrally rotated with a rotary shaft 1, stationary blades 5 set up onto the internal periphery of a casing 4 and an annular flow path 6 constituted between the casing 4 and the hub 2, fluid (B) at a speed higher than fluid (A) 7, flowing in the annular path 6, is jetted toward on a blade surface in a point end part of the moving blade 3 from a jet port 8 via a pressure pipe 10 and an introducing pipe 9 by the compressor 11 when the rotary shaft 1 is rotated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は軸流流体機械に係り、特
に軸流圧縮機及び軸流送風機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an axial flow fluid machine, and more particularly to an axial flow compressor and an axial flow blower.

【0002】[0002]

【従来の技術】軸流流体機械では、従来から、高効率で
あると同時に、サ−ジングや旋回失速が発生せずに、安
定に作動できる流量域範囲の広いことが要求されてい
る。すなわち、サ−ジングや旋回失速が発生した場合、
流量と圧力とが急激に低下し、本来の機能を失うので、
サ−ジングや旋回失速の発生を極力避けることが必要で
ある。
2. Description of the Related Art Axial-flow fluid machines have conventionally been required to have a wide range of flow rates, which are highly efficient and can stably operate without causing surging or rotating stall. That is, when surging or turning stall occurs,
Since the flow rate and pressure drop sharply and the original function is lost,
It is necessary to avoid surging and turning stall as much as possible.

【0003】サ−ジングや旋回失速が発生した場合は、
通常、放風弁や抽気弁を開いて、これらによる被害を回
避する方法が採られているが、これは緊急事態における
対処策であって、サ−ジングや旋回失速の発生を事前に
抑制することが重要であり、最高効率や部分負荷効率を
低下させることなく、サ−ジングや旋回失速の発生を抑
制して、安定に作動できる流量域範囲を拡大することが
目標とされている。
When surging or turning stall occurs,
Normally, the method of avoiding damage caused by opening the blow-off valve or the bleeding valve is adopted, but this is a countermeasure for an emergency, and it suppresses the occurrence of surging and turning stall in advance. It is important to suppress the occurrence of surging and turning stall without increasing the maximum efficiency and the partial load efficiency, and to expand the flow rate range in which stable operation is possible.

【0004】その対策として、従来では、静翼や動翼の
角度を可変にして、流量変化に応じて翼の角度を制御す
る方法が一般に広く採用されている。しかし、この方法
を用いても、効率を低下させずに安定に作動できる流量
域範囲を拡大することには限界があった。
As a countermeasure, conventionally, a method of varying the angles of the stationary blades and the moving blades and controlling the blade angles according to the change in the flow rate has been widely adopted. However, even if this method is used, there is a limit in expanding the flow rate range in which stable operation is possible without lowering efficiency.

【0005】したがって、従来、翼の角度を可変にした
上で、更に安定に作動できる流量域範囲を拡大する方法
が開示されており、これらの方法には、例えば、実開昭
57−95500号公報に開示されているケ−シングト
リ−トメント、及び特開昭59−213995号公報に
開示されているエアセパレ−タがある。また、翼面にス
リットを設け、そのスリットから流体を噴出又は吸引す
る方法が、特公昭39−19338号公報に開示されて
いる。
Therefore, conventionally, there has been disclosed a method of expanding the flow rate range in which the blade angle can be made variable and further stable operation is possible. For example, these methods are disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 57-95500. There is a casing treatment disclosed in the publication, and an air separator disclosed in JP-A-59-213995. Further, Japanese Patent Publication No. 39-19338 discloses a method in which a slit is provided on the blade surface and a fluid is jetted or sucked from the slit.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、それらが全流量域のどの部分でも作用するの
で、流量域によっては逆効果となることがあった。例え
ば、最高効率点の流量域では、逆に最高効率を低下させ
るという問題があった。また、動翼の境界層剥離が生じ
ない箇所にまで作用が及ぶことがあり、この場合にも悪
影響を与えて、部分負荷効率を低下させるという問題が
あった。
However, in the above-mentioned prior art, since they act in any part of the entire flow rate range, they may have an adverse effect depending on the flow rate range. For example, in the flow rate region of the highest efficiency point, there is a problem that the highest efficiency is decreased. In addition, there is a problem that the action may reach a portion where the boundary layer separation of the moving blade does not occur, and in this case as well, there is a problem that the partial load efficiency is reduced.

【0007】本発明の目的は、最高効率及び部分負荷効
率を低下させることなく、広範囲の流量域にわたって安
定に作動が可能な軸流流体機械を提供することである。
An object of the present invention is to provide an axial flow fluid machine which can be stably operated over a wide range of flow rate without reducing the maximum efficiency and the partial load efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。
The above object can be achieved as follows.

【0009】(1)ケ−シングとハブとの間に構成され
る環状流路、及びハブの外周部に動翼を取り付けた回転
軸を有する軸流流体機械において、回転軸の回転時に環
状流路に発生する流体(A)における動翼の前縁より上流
側に、流体(A)より高速の流体(B)が噴出する噴出孔を
設けること。
(1) In an axial flow fluid machine having an annular flow path formed between a casing and a hub, and a rotating shaft having rotor blades attached to the outer peripheral portion of the hub, the annular flow is generated when the rotating shaft rotates. An ejection hole for ejecting the fluid (B) at a higher speed than the fluid (A) is provided upstream of the leading edge of the moving blade in the fluid (A) generated in the passage.

【0010】(2)ケ−シングとハブとの間に構成され
る環状流路、ケ−シングの内周部に取り付けた静翼、及
びハブの外周部に動翼を取り付けた回転軸を有する軸流
流体機械において、回転軸の回転時に環状流路に発生す
る流体(A)における静翼の前縁より上流側に、流体(A)
より高速の流体(B)が噴出する噴出孔を設けること。 (3)(1)において、噴出孔を、動翼における先端部
又は根元部のうちの少なくとも一方に向けて設けるこ
と。
(2) It has an annular flow path formed between the casing and the hub, a stationary blade attached to the inner peripheral portion of the casing, and a rotating shaft having a moving blade attached to the outer peripheral portion of the hub. In an axial fluid machine, the fluid (A) is generated upstream of the leading edge of the vane in the fluid (A) generated in the annular flow passage when the rotating shaft rotates.
Providing ejection holes through which higher-speed fluid (B) is ejected. (3) In (1), the ejection hole is provided toward at least one of the tip portion and the root portion of the moving blade.

【0011】(4)(2)において、噴出孔を、静翼に
おける先端部又は根元部のうちの少なくとも一方に向け
て設けること。
(4) In (2), the ejection holes are provided toward at least one of the tip end portion or the root portion of the stationary blade.

【0012】(5)(1)又は(2)において、噴出孔
を、流体(A)の下流側に任意の方向に向けて、ケ−シン
グの内周面、又はハブの外周面のうちの少なくとも一方
の回転軸の含軸断面上に設けること。
(5) In (1) or (2), the jet hole is directed to the downstream side of the fluid (A) in any direction, and the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the hub is selected. It should be provided on the axial cross section of at least one of the rotating shafts.

【0013】(6)(1)又は(2)において、噴出孔
を、流体(A)の下流側に、ケ−シングの内周面、又はハ
ブの外周面のうちの少なくとも一方の長手方向に平行に
向けて回転軸の含軸断面上に設けること。
(6) In (1) or (2), the ejection hole is provided on the downstream side of the fluid (A) in the longitudinal direction of at least one of the inner peripheral surface of the casing and the outer peripheral surface of the hub. Provide parallel to the axis of rotation of the rotating shaft.

【0014】(7)(1)又は(2)において、噴出孔
を、回転軸の軸中心線の方向に平行に向けて設けるこ
と。
(7) In (1) or (2), the ejection holes are provided in parallel with the direction of the axis center line of the rotary shaft.

【0015】(8)(1)又は(2)において、噴出孔
を、回転軸の軸中心線に対して動翼の回転方向側、又は
動翼の逆回転方向側に傾けて設けること。
(8) In (1) or (2), the jet holes are provided so as to be inclined with respect to the axial center line of the rotary shaft toward the rotating direction side of the moving blade or toward the reverse rotating direction side of the moving blade.

【0016】(9)(1)又は(2)において、流体
(B)を供給する圧縮機を設けること。 (10)(1)又は(2)において、軸流流体機械が多
段軸流流体機械からなり、流体(B)の供給源として多段
軸流流体機械の内部の高圧作動流体を利用すること。
(9) In (1) or (2), the fluid
Provide a compressor that supplies (B). (10) In (1) or (2), the axial flow fluid machine is a multi-stage axial flow fluid machine, and the high-pressure working fluid inside the multi-stage axial flow fluid machine is used as a supply source of the fluid (B).

【0017】(11)(1)〜(10)のいずれか1項
において、軸流流体機械が、軸流圧縮機又は軸流送風機
であること。
(11) In any one of (1) to (10), the axial fluid machine is an axial compressor or an axial blower.

【0018】[0018]

【作用】本発明の目的は、基本的には、動翼の境界層の
剥離を効果的に防止できれば達成できる。したがって、
まず、本発明における動翼の境界層の剥離防止の基本的
な作用を、軸流圧縮機を例に用いて説明する。
The object of the present invention can be basically achieved if the separation of the boundary layer of the moving blade can be effectively prevented. Therefore,
First, the basic function of preventing separation of the boundary layer of the moving blade in the present invention will be described using an axial flow compressor as an example.

【0019】図5は軸流圧縮機の翼列及び速度三角形に
関する説明図である。図5の(a)には軸流圧縮機の翼
列のうちの隣接する二つの動翼を示しており、ここで
は、この二つの動翼のうち、上部の動翼を検討の対象に
している。また、図5の(b)には速度三角形を示して
いる。
FIG. 5 is an explanatory diagram regarding the blade row and the speed triangle of the axial compressor. FIG. 5 (a) shows two adjoining blades of the blade row of the axial compressor, and here, of these two blades, the upper blade is the object of study. There is. Further, FIG. 5B shows a speed triangle.

【0020】図5の(a)において、23a及び23b
は動翼3上の流速分布を示しており、このうち、23a
は動翼3の境界層が剥離していないとき、23bは動翼
3の境界層が剥離しているときを、それぞれ表してい
る。また、24a及び24bは境界層の外縁を示してお
り、このうち、24aは動翼3の境界層が剥離していな
いとき、24bは動翼3の境界層が剥離しているとき
を、それぞれ表している。一方、図5の(b)の速度三
角形において、Ca、W、V及びβは、動翼3の境界層
が剥離していないときの軸流速度、相対速度、絶対速度
及び相対流入角を、Ca´、W´、V´及びβ´は、動
翼3の境界層が剥離しているときの軸流速度、相対速
度、絶対速度及び速度流入角を、それぞれ示している。
ここで、相対流入角β及びβ´は、それぞれ、動翼3の
前縁を結んだ線と、動翼3に流入する流体の流れ方向す
なわち軸流速度Ca及びCa´の方向とのなす角度であ
る。
In FIG. 5A, 23a and 23b
Shows the flow velocity distribution on the rotor blade 3, of which 23a
Indicates that the boundary layer of the moving blade 3 is not separated, and 23b indicates that the boundary layer of the moving blade 3 is separated. Reference numerals 24a and 24b indicate the outer edges of the boundary layer. Of these, 24a indicates that the boundary layer of the moving blade 3 has not separated, and 24b indicates that the boundary layer of the moving blade 3 has separated. It represents. On the other hand, in the velocity triangle of FIG. 5B, Ca, W, V and β are the axial velocity, the relative velocity, the absolute velocity and the relative inflow angle when the boundary layer of the rotor blade 3 is not separated, Ca ′, W ′, V ′ and β ′ respectively indicate the axial flow velocity, the relative velocity, the absolute velocity and the velocity inflow angle when the boundary layer of the moving blade 3 is separated.
Here, the relative inflow angles β and β ′ are the angles formed by the line connecting the leading edges of the moving blades 3 and the flow direction of the fluid flowing into the moving blades 3, that is, the directions of the axial flow velocities Ca and Ca ′, respectively. Is.

【0021】動翼3に剥離が発生しないときは、軸流速
度Ca、相対速度W、絶対速度V及び相対流入角βの関
係は、図5の(b)に実線で示している速度三角形で表
される。この場合、動翼3上の流体の流れは、図5の
(a)に流速分布23aで示すように、いずれも同一方
向であり、また、境界層の外縁24aから分かるよう
に、境界層は剥離していない。
When separation does not occur in the moving blade 3, the relationship between the axial flow velocity Ca, the relative velocity W, the absolute velocity V and the relative inflow angle β is represented by the velocity triangle shown by the solid line in FIG. 5 (b). expressed. In this case, the flow of the fluid on the rotor blade 3 is in the same direction as shown by the flow velocity distribution 23a in FIG. 5 (a), and as can be seen from the outer edge 24a of the boundary layer, the boundary layer is Not peeled off.

【0022】しかし、軸流速度Caを減少させた場合
は、それに伴って相対流入角βが増加し、相対流入角β
がある角度に達した場合は、動翼3上の境界層が剥離す
る。
However, when the axial flow velocity Ca is decreased, the relative inflow angle β increases and the relative inflow angle β increases.
When a certain angle is reached, the boundary layer on the moving blade 3 separates.

【0023】境界層の剥離時の速度三角形を、図5の
(b)に破線で示している。この図から明らかなよう
に、この場合、軸流速度は軸流速度Ca´のように小さ
くなり、これに伴って相対流入角は相対流入角β´のよ
うに大きくなる。
The velocity triangle at the time of separation of the boundary layer is shown by a broken line in FIG. 5 (b). As is clear from this figure, in this case, the axial flow velocity becomes small like the axial flow velocity Ca ′, and the relative inflow angle becomes large like the relative inflow angle β ′ accordingly.

【0024】すなわち、速度三角形で示す相対関係か
ら、剥離時の軸流速度Ca´を大きな軸流速度に変える
ことができれば、これに伴って剥離時の相対流入角β´
を小さな相対流入角に変えることが可能になる。そし
て、剥離時の相対流入角β´が、剥離が発生しないとき
の相対流入角βに到達できれば、境界層の剥離は生じな
くなる。
That is, if the axial flow velocity Ca ′ at the time of separation can be changed to a large axial flow velocity from the relative relationship indicated by the velocity triangle, the relative inflow angle β ′ at the time of separation can be accompanied by this.
Can be changed to a small relative inflow angle. Then, if the relative inflow angle β ′ at the time of separation can reach the relative inflow angle β at the time when no separation occurs, the separation of the boundary layer does not occur.

【0025】本発明では、動翼3上の境界層が剥離しや
すい低流量域の場合に、軸流圧縮機の回転時に環状流路
に発生する流体(A)よりも高速の流体(B)を、その境界
層が剥離しやすい箇所に向かって噴出させることによ
り、剥離が発生したときの相対流入角β´の角度を減少
させることができるので、境界層の剥離が防止でき、サ
−ジング又は旋回失速のうちの少なくとも一方の発生を
抑制することができる。また、流体(B)の影響範囲は、
流体(B)の噴出孔の大きさ程度の範囲に限られており、
更に、最高効率及び部分負荷効率は、低流量域には関係
なく得られる効率であるので、最高効率及び部分負荷効
率を低下させることなく、軸流圧縮機の安定作動範囲を
低流量域まで拡大することができる。
In the present invention, in the low flow rate region where the boundary layer on the rotor blade 3 is easily separated, the fluid (B) which is faster than the fluid (A) generated in the annular flow passage when the axial flow compressor rotates. By ejecting the boundary layer toward a location where the boundary layer easily separates, the angle of the relative inflow angle β ′ when the separation occurs can be reduced, so that the boundary layer can be prevented from separating and the surging can be performed. Alternatively, the occurrence of at least one of the turning stall can be suppressed. The influence range of fluid (B) is
It is limited to the range of the size of the jet of fluid (B),
Furthermore, since the maximum efficiency and the partial load efficiency are obtained regardless of the low flow rate range, the stable operation range of the axial flow compressor is expanded to the low flow rate range without reducing the maximum efficiency and the partial load efficiency. can do.

【0026】このような流体(B)の噴出は、噴出孔を動
翼の上流側に位置させた場合であるが、その噴出孔を静
翼の上流側に位置させた場合でも、静翼の境界層の剥離
を防止できるので、静翼の境界層剥離による流体(A)の
流れの乱れが原因となって発生する動翼の境界層剥離を
防止することができる。また、それによって、サ−ジン
グ又は旋回失速のうちの少なくとも一方の発生を抑制で
きるので、噴出孔を動翼の上流側に位置させた場合と同
等の効果を得ることができる。
Such jetting of the fluid (B) occurs when the jet holes are located upstream of the moving blades, but even when the jet holes are located upstream of the stator blades, Since the separation of the boundary layer can be prevented, the separation of the boundary layer of the moving blade caused by the turbulence of the flow of the fluid (A) due to the separation of the boundary layer of the stationary blade can be prevented. Further, since it is possible to suppress the generation of at least one of the surging and the rotating stall, it is possible to obtain the same effect as in the case where the ejection hole is located on the upstream side of the moving blade.

【0027】また、噴出孔を設ける箇所、及び噴出孔の
向きについては、動翼における境界層剥離の発生しやす
い箇所、及び流体(A)の流れ方向により異なるが、いず
れの場合も、境界層の剥離防止に最も効果があるように
設けてあるので、境界層の剥離防止を効率よく行うこと
ができる。
The location of the jet holes and the direction of the jet holes differ depending on the location where boundary layer separation is likely to occur in the moving blade and the flow direction of the fluid (A). Since it is provided so as to be most effective in preventing peeling, the boundary layer can be efficiently prevented from peeling.

【0028】また、流体(B)が、別置の圧縮機により発
生する場合、流体(B)の流速は流量調整弁により調整で
きるので、境界層の剥離防止に最も効果的な流速で流体
(B)を噴出させることができる更に、多段軸流圧縮機の
後段の高圧力の利用が可能となるので、この場合は、別
置の圧縮機の設置に要する費用を節約することができ
る。
When the fluid (B) is generated by a separate compressor, the flow velocity of the fluid (B) can be adjusted by the flow rate adjusting valve, so that the fluid at the flow velocity most effective for preventing separation of the boundary layer is used.
Further, (B) can be ejected, and high pressure in the latter stage of the multi-stage axial compressor can be used. In this case, therefore, the cost required for installing the compressor separately installed can be saved.

【0029】以上のように、軸流流体機械の作用を軸流
圧縮機を例に用いて説明したが、軸流圧縮機と軸流送風
機とは原理的には同じ機構であることから、軸流圧縮機
における作用を軸流送風機にもそのまま適用することが
できる。
As described above, the operation of the axial flow fluid machine has been described by using the axial flow compressor as an example. However, since the axial flow compressor and the axial flow blower are in principle the same mechanism, The action of the flow compressor can be directly applied to the axial blower.

【0030】[0030]

【実施例】本発明の第1実施例を図に基づいて説明す
る。図1は第1実施例の軸流圧縮機の要部の説明図であ
り、図1の(a)は要部の縦断面図であり、図1の
(b)は図1の(a)のA−A断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are explanatory views of the main part of the axial compressor of the first embodiment, FIG. 1A is a vertical cross-sectional view of the main part, and FIG. 1B is FIG. 1A. FIG.

【0031】回転軸1と一体化して回転するハブ2の外
周面に多数の動翼3を、また、ケ−シング4の内周面に
多数の静翼5を、それぞれ配置してある。
A large number of moving blades 3 are arranged on the outer peripheral surface of the hub 2 which rotates integrally with the rotating shaft 1, and a large number of stationary blades 5 are arranged on the inner peripheral surface of the casing 4.

【0032】ケ−シング4とハブ2との間に形成されて
いる環状流路6には、軸流圧縮機の回転時に流体(A)7
が発生するが、流体(A)7の流れにおける動翼3の前縁
よりも上流に相当する位置にケ−シング4を貫通して導
入管9を取り付け、流体(B)13を噴出させる噴出孔8
を、流体(A)7の流れ方向に平行に、かつ動翼3の先端
部と同じ回転軸1の半径方向の位置にあるように設けて
ある。また、流体(B)13の発生は圧縮機11により行
っている。
The annular flow path 6 formed between the casing 4 and the hub 2 has a fluid (A) 7 when the axial compressor is rotated.
Is generated, the introduction pipe 9 is attached through the casing 4 at a position corresponding to the upstream side of the leading edge of the moving blade 3 in the flow of the fluid (A) 7, and the fluid (B) 13 is ejected. Hole 8
Are provided so as to be parallel to the flow direction of the fluid (A) 7 and at the same radial position of the rotating shaft 1 as the tip of the moving blade 3. Further, the fluid (B) 13 is generated by the compressor 11.

【0033】すなわち、圧縮機11により発生した流体
(B)13は、圧力調整用バルブ12により流量が調整さ
れ、圧力配管10及び導入管9を経由して、噴出孔8か
ら噴出し、動翼3の先端部の翼面上を通過する。
That is, the fluid generated by the compressor 11
The flow rate of (B) 13 is adjusted by the pressure adjusting valve 12, is ejected from the ejection hole 8 via the pressure pipe 10 and the introduction pipe 9, and passes over the blade surface at the tip of the moving blade 3.

【0034】この場合、流体(B)13は流体(A)7より
も高速にしてあるので、流体(B)13が通過する動翼3
の先端部の翼面上の相対流入角は、流体(A)7の場合よ
りも小さくなり、流体(B)13が通過する動翼3上では
境界層剥離が発生しなくなる。
In this case, since the fluid (B) 13 is faster than the fluid (A) 7, the moving blade 3 through which the fluid (B) 13 passes.
The relative inflow angle on the blade surface at the tip of is smaller than in the case of the fluid (A) 7, and the boundary layer separation does not occur on the moving blade 3 through which the fluid (B) 13 passes.

【0035】すなわち、動翼3で境界層剥離が発生しや
すいのは、先端部及び根元部の翼面上であるが、本実施
例では、先端部における境界層の剥離防止を図ってい
る。この剥離防止により、サ−ジング又は旋回失速のう
ちの少なくとも一方の発生の抑制が可能になった。
That is, the boundary layer is liable to be separated in the moving blade 3 on the blade surfaces of the tip and the root, but in this embodiment, the boundary layer is prevented from being separated. By preventing this peeling, it is possible to suppress the occurrence of at least one of surging and turning stall.

【0036】また、噴出孔8から流体(B)13を噴出さ
せるのは、サ−ジング又は旋回失速のうちの少なくとも
一方が発生しやすい低流量域の場合だけであり、また流
体(B)13が影響を及ぼすのは噴出孔8程度の大きさの
範囲に限られている。
Further, the fluid (B) 13 is ejected from the ejection hole 8 only in the low flow rate region where at least one of surging or stall is likely to occur, and the fluid (B) 13 is also ejected. Affects only the range of the size of the ejection hole 8.

【0037】また、最高効率及び部分負荷効率は、低流
量域には関係しない効率であるので、最高効率及び部分
負荷効率を低下させることなく、軸流圧縮機の安定作動
流量域を拡大することが可能になった。
Further, since the maximum efficiency and the partial load efficiency are efficiencies not related to the low flow rate region, it is necessary to expand the stable working flow rate region of the axial flow compressor without lowering the maximum efficiency and the partial load efficiency. Became possible.

【0038】本発明の第2実施例を図に基づいて説明す
る。図2は第2実施例の軸流圧縮機の要部の説明図であ
り、図2の(a)は要部の縦断面図であり、図2の
(b)は図2の(a)のB−B断面の周方向展開図であ
る。また、図2の符号で図1と同一のものは、それらと
同等の機能を有している。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 2A and 2B are explanatory views of the main part of the axial flow compressor of the second embodiment, FIG. 2A is a vertical cross-sectional view of the main part, and FIG. 2B is FIG. 2A. FIG. 6 is a development view in the circumferential direction of the BB cross section of FIG. Further, the reference numerals in FIG. 2 that are the same as those in FIG. 1 have the same functions as those.

【0039】本実施例では、静翼5の根元部に噴出孔8
を穿設してあり、導入管9を経由して圧力配管10に接
続されている。噴出孔8の出口が静翼5の後縁部にあっ
て、噴出孔8から噴出する流体(B)13の向きが、動翼
3に流入する流体(A)7と同一方向であるようにしてあ
る。
In this embodiment, the jet holes 8 are provided at the root of the vane 5.
And is connected to the pressure pipe 10 via the introduction pipe 9. The outlet of the ejection hole 8 is at the trailing edge of the stationary blade 5, and the direction of the fluid (B) 13 ejected from the ejection hole 8 is the same as the direction of the fluid (A) 7 flowing into the moving blade 3. There is.

【0040】すなわち、噴出孔8が静翼5の上流側にあ
る場合でも、静翼5の境界層剥離を防止し、剥離による
乱れが原因となって発生する動翼3の境界層剥離を防止
できるので、上記の動翼3の場合と同等の効果を得るこ
とができる。
That is, even when the ejection holes 8 are located on the upstream side of the stationary blade 5, the boundary layer separation of the stationary blade 5 is prevented, and the boundary layer separation of the moving blade 3 caused by the disturbance due to the separation is prevented. Therefore, it is possible to obtain the same effect as in the case of the moving blade 3 described above.

【0041】更に、本実施例では、静翼5の後縁から流
体(B)13を噴出させるために、静翼の空力抵抗を減少
させ、段当りの断熱効率を高める効果が得られる。
Further, in this embodiment, since the fluid (B) 13 is jetted from the trailing edge of the stationary blade 5, the aerodynamic resistance of the stationary blade is reduced, and the effect of increasing the adiabatic efficiency per stage can be obtained.

【0042】図2の(b)では、静翼5の向きが動翼3
の向きとは逆になっているが、静翼5と動翼3との各向
きが同じ場合でも、噴出孔8を静翼5の後縁部に開けれ
ば、静翼5の向きが動翼3の向きとは逆になっている場
合と同様の効果を得ることができる。
In FIG. 2B, the direction of the stationary blade 5 is the moving blade 3
However, even if the directions of the stationary blade 5 and the moving blade 3 are the same, the direction of the stationary blade 5 can be changed by opening the ejection holes 8 at the trailing edge of the stationary blade 5. It is possible to obtain the same effect as in the case where the direction is opposite to that of 3.

【0043】本発明の第3実施例を図面に基づいて説明
する。図3は本発明の多段軸流圧縮機の要部の説明図で
あり、図中の符号で図1及び図2と同一のものは、それ
らと同等の機能を有している。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an explanatory diagram of a main part of the multi-stage axial compressor of the present invention. Reference numerals in the figure that are the same as those in FIGS. 1 and 2 have functions equivalent to those.

【0044】ハブ2には、圧縮機後段側にハブ側吸込孔
15が、前段側にはハブ側噴出孔17がそれぞれ穿設さ
れており、ハブ側吸込孔15とハブ側噴出孔17とは、
ハブ側連通圧力配管16によって連絡している。また、
14は後段側の動翼、18は後段側の静翼である。
The hub 2 is provided with a hub-side suction hole 15 on the rear side of the compressor and a hub-side ejection hole 17 on the front side thereof. The hub-side suction hole 15 and the hub-side ejection hole 17 are separated from each other. ,
Communication is made by a hub side communication pressure pipe 16. Also,
Reference numeral 14 is a moving blade on the rear stage side, and 18 is a stationary blade on the rear stage side.

【0045】一方、動翼3の上流側の位置では、噴出孔
8が、下流側を向き、かつ回転軸1方向に傾斜している
ように回転軸1の含軸断面上に穿設してあり、噴出孔8
は導入管9と圧力配管10とを経由して圧縮機11と連
絡している。また、噴出孔8はケ−シング4の周上に多
数穿設されている。
On the other hand, at the position on the upstream side of the moving blade 3, the ejection hole 8 is formed on the axial section of the rotary shaft 1 so as to face the downstream side and be inclined in the direction of the rotary shaft 1. Yes, spout hole 8
Communicates with the compressor 11 via the introduction pipe 9 and the pressure pipe 10. A large number of ejection holes 8 are formed on the circumference of the casing 4.

【0046】本実施例の場合、流体(A)7よりも高速の
流体(B)13を噴出させて、動翼3上の境界層の剥離を
防止する動作は、第1実施例及び第2実施例の各場合と
同様であるが、噴出孔8はケ−シング4を穿孔すること
で得られるので、部品点数を減らす効果がある。
In the case of this embodiment, the operation of ejecting the fluid (B) 13 at a higher speed than the fluid (A) 7 to prevent the boundary layer on the rotor blade 3 from separating is the same as in the first and second embodiments. The same as in each case of the embodiment, but since the ejection holes 8 are obtained by boring the casing 4, it is effective in reducing the number of parts.

【0047】また、ハブ2側では、後段と前段との圧力
差を利用してハブ側吸込孔15から後段の環状流路6に
おける作動流体を吸込んで、ハブ側噴出孔17から噴出
させており、この作動流体は高速であることから、第1
実施例及び第2実施例における流体(B)13の噴出の場
合と同様の効果が得られ、圧縮機11を設置しないで済
むという利点を有している。
Further, on the hub 2 side, the working fluid in the annular flow passage 6 of the rear stage is sucked from the hub side suction hole 15 by utilizing the pressure difference between the rear stage and the front stage, and is ejected from the hub side ejection hole 17. Since this working fluid is high speed,
The same effects as in the case of jetting the fluid (B) 13 in the embodiment and the second embodiment are obtained, and there is an advantage that the compressor 11 need not be installed.

【0048】本発明の第4実施例を図面に基づいて説明
する。図4は本発明の軸流圧縮機の要部の説明図であ
り、図4の(a)は要部の縦断面図であり、図4の
(b)は図4の(a)のC−C断面図である。また、こ
れらの図中の符号で図1と同一のものは、それらと同等
の機能を有している。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 4A and 4B are explanatory views of a main part of the axial flow compressor of the present invention, FIG. 4A is a vertical cross-sectional view of the main part, and FIG. 4B is a C of FIG. 4A. FIG. Further, the same reference numerals as those in FIG. 1 in these figures have the same functions as those.

【0049】動翼3の上流側のケ−シング4にはスリッ
ト20を備えたリング状噴出孔19があり、リング状噴
出孔19は、周方向に数個配置されたリング状噴出孔用
導入管21、リング状噴出孔用圧力分岐管22及び圧力
配管10を経由して圧縮機11と連絡している。
The casing 4 on the upstream side of the rotor blade 3 has a ring-shaped ejection hole 19 having a slit 20. The ring-shaped ejection holes 19 are provided for several ring-shaped ejection holes arranged in the circumferential direction. It communicates with the compressor 11 via the pipe 21, the ring-shaped ejection hole pressure branch pipe 22 and the pressure pipe 10.

【0050】本実施例では、圧縮機11によって発生す
る流体(B)13を、圧力配管10を通してリング状噴出
孔用圧力分岐管22で分岐させ、リング状噴出孔用導入
管21を経由してスリット20から回転軸1の軸中心線
方向に平行に噴出させている。
In this embodiment, the fluid (B) 13 generated by the compressor 11 is branched by the pressure branch pipe 22 for the ring-shaped ejection hole through the pressure pipe 10 and the branch pipe 21 for the ring-shaped ejection hole. It is ejected from the slit 20 in parallel with the axial center line direction of the rotary shaft 1.

【0051】スリット20から流体(B)13を噴出させ
る効果は、基本的には、第1実施例〜第3実施例と同等
であるが、スリット20を備えたリング状噴出孔19を
用いているため、周方向において一様な流体(B)13の
噴出が実現され、第1実施例〜第3実施例のように、周
方向において流体(B)13の噴出に分布をもつ場合に比
べて、動翼3上の境界層の剥離防止を、より確実に行う
ことができ、サ−ジングや旋回失速の発生を防止する効
果を一層高めることが可能となる。また、部品点数が少
なくて済むこと、及び噴出方向の調整が不要であるとい
う利点がある。上記の軸流圧縮機の各実施例は、軸流送
風機にもそのまま適用でき、軸流圧縮機の場合と同様の
効果を得ることができる。
The effect of ejecting the fluid (B) 13 from the slit 20 is basically the same as that of the first to third embodiments, but the ring-shaped ejection hole 19 having the slit 20 is used. Therefore, uniform ejection of the fluid (B) 13 is realized in the circumferential direction, and compared with the case where the ejection of the fluid (B) 13 has a distribution in the circumferential direction as in the first to third embodiments. Therefore, the boundary layer on the moving blade 3 can be more reliably prevented from peeling off, and the effect of preventing the occurrence of surging and turning stall can be further enhanced. Further, there are advantages that the number of parts is small and that adjustment of the ejection direction is unnecessary. Each of the above-described embodiments of the axial compressor can be applied to the axial blower as it is, and the same effect as that of the axial compressor can be obtained.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、動翼上の境界層剥離を
防止し、最高効率及び部分負荷効率を低下させることな
く、低流量域を含む広範囲の流量域にわたって安定に作
動が可能な軸流流体機械を提供することができる。
According to the present invention, boundary layer separation on a moving blade is prevented, and stable operation is possible over a wide range of flow rates including a low flow rate range without lowering the maximum efficiency and the partial load efficiency. An axial fluid machine can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の軸流圧縮機の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an axial flow compressor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の軸流圧縮機の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an axial flow compressor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例の軸流圧縮機の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an axial flow compressor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施例の軸流圧縮機の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an axial flow compressor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】翼列及び速度三角形の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of blade rows and velocity triangles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…回転軸、2…ハブ、3…動翼、4…ケ−シング、5
…静翼、6…環状流路、7…流体(A)、8…噴出孔、9
…導入管、10…圧力配管、11…圧縮機、12…圧力
調整用バルブ、13…流体(B)、14…後段側動翼、1
5…ハブ側吸込孔、16…ハブ側連通圧力配管、17…
ハブ側噴出孔、18…後段側静翼、19…リング状噴出
孔、20…スリット、21…リング状噴出孔用導入管、
22…リング状噴出孔用圧力分岐管、23a…境界層が
剥離していないときの流速分布、23b…境界層が剥離
したときの流速分布、24a…境界層が剥離していない
ときの境界層の外縁、24b…境界層が剥離したときの
境界層の外縁。Ca…軸流速度、W…相対速度、V…絶
対速度、β…相対流入角(いずれも境界層が剥離してい
ないとき)。Ca´…軸流速度、W´…相対速度、V´
…絶対速度、β´…相対流入角(いずれも境界層が剥離
したとき)。
1 ... Rotation axis, 2 ... Hub, 3 ... Moving blade, 4 ... Casing, 5
... Static vanes, 6 ... annular flow path, 7 ... fluid (A), 8 ... jet holes, 9
... Introduction pipe, 10 ... Pressure pipe, 11 ... Compressor, 12 ... Pressure adjusting valve, 13 ... Fluid (B), 14 ... Last stage moving blade, 1
5 ... Hub side suction hole, 16 ... Hub side communication pressure pipe, 17 ...
Hub-side ejection hole, 18 ... Last stage stationary vane, 19 ... Ring-shaped ejection hole, 20 ... Slit, 21 ... Ring-shaped ejection hole introducing pipe,
22 ... Ring branch pressure branch pipe, 23a ... Velocity distribution when boundary layer is not separated, 23b ... Velocity distribution when boundary layer is separated, 24a ... Boundary layer when boundary layer is not separated Outer edge, 24b ... Outer edge of the boundary layer when the boundary layer is peeled off. Ca ... Axial flow velocity, W ... Relative velocity, V ... Absolute velocity, β ... Relative inflow angle (when the boundary layer is not separated). Ca '... axial flow velocity, W' ... relative velocity, V '
… Absolute velocity, β '… Relative inflow angle (in both cases when the boundary layer is separated).

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケ−シングとハブとの間に構成される環
状流路、及び前記ハブの外周部に動翼を取り付けた回転
軸を有する軸流流体機械において、前記回転軸の回転時
に前記環状流路に発生する流体(A)における前記動翼の
前縁より上流側に、前記流体(A)より高速の流体(B)が
噴出する噴出孔を設けてあることを特徴とする軸流流体
機械。
1. An axial flow fluid machine having an annular flow path formed between a casing and a hub, and a rotary shaft having rotor blades attached to an outer peripheral portion of the hub, wherein the rotary shaft rotates when the rotary shaft rotates. An axial flow characterized in that a jet hole for jetting a fluid (B) at a higher speed than the fluid (A) is provided upstream of the leading edge of the moving blade in the fluid (A) generated in the annular flow path. Fluid machinery.
【請求項2】 ケ−シングとハブとの間に構成される環
状流路、前記ケ−シングの内周部に取り付けた静翼、及
び前記ハブの外周部に動翼を取り付けた回転軸を有する
軸流流体機械において、前記回転軸の回転時に前記環状
流路に発生する流体(A)における前記静翼の前縁より上
流側に、前記流体(A)より高速の流体(B)が噴出する噴
出孔を設けてあることを特徴とする軸流流体機械。
2. An annular flow path formed between a casing and a hub, a stationary blade attached to an inner peripheral portion of the casing, and a rotary shaft having a moving blade attached to an outer peripheral portion of the hub. In the axial fluid machine having the above, the fluid (B) having a higher speed than the fluid (A) is jetted to the upstream side of the leading edge of the vane in the fluid (A) generated in the annular flow passage when the rotary shaft rotates. An axial flow fluid machine characterized in that it is provided with a jetting hole.
【請求項3】 前記噴出孔を、前記動翼における先端部
又は根元部のうちの少なくとも一方に向けて設けてある
請求項1記載の軸流流体機械。
3. The axial fluid machine according to claim 1, wherein the jet holes are provided toward at least one of a tip portion and a root portion of the moving blade.
【請求項4】 前記噴出孔を、前記静翼における先端部
又は根元部のうちの少なくとも一方に向けて設けてある
請求項2記載の軸流流体機械。
4. The axial fluid machine according to claim 2, wherein the jet holes are provided toward at least one of a tip portion and a root portion of the vane.
【請求項5】 前記噴出孔を、前記流体(A)の下流側に
任意の方向に向けて、前記ケ−シングの内周面、又は前
記ハブの外周面のうちの少なくとも一方の前記回転軸の
含軸断面上に設けてある請求項1又は2記載の軸流流体
機械。
5. The rotary shaft of at least one of the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the hub, with the ejection hole directed toward the downstream side of the fluid (A) in an arbitrary direction. The axial flow fluid machine according to claim 1 or 2, wherein the axial flow fluid machine is provided on the axial section.
【請求項6】 前記噴出孔を、前記流体(A)の下流側
に、前記ケ−シングの内周面、又は前記ハブの外周面の
うちの少なくとも一方の長手方向に平行に向けて前記回
転軸の含軸断面上に設けてある請求項1又は2記載の軸
流流体機械。
6. The rotation is performed by directing the ejection hole to a downstream side of the fluid (A) in parallel with a longitudinal direction of at least one of an inner peripheral surface of the casing and an outer peripheral surface of the hub. The axial flow fluid machine according to claim 1 or 2, wherein the axial flow fluid machine is provided on an axial section of the shaft.
【請求項7】 前記噴出孔を、前記回転軸の軸中心線の
方向に平行に向けて設けてある請求項1又は2記載の軸
流流体機械。
7. The axial flow fluid machine according to claim 1, wherein the jet holes are provided in parallel with a direction of an axial center line of the rotary shaft.
【請求項8】 前記噴出孔を、前記回転軸の軸中心線に
対して前記動翼の回転方向側、又は前記動翼の逆回転方
向側に傾けて設けてある請求項1又は2記載の軸流流体
機械。
8. The jet hole according to claim 1, wherein the jet hole is provided so as to be inclined with respect to an axial center line of the rotary shaft toward a rotation direction side of the moving blade or a reverse rotation direction side of the moving blade. Axial fluid machinery.
【請求項9】 前記流体(B)を供給する圧縮機を設けて
ある請求項1又は2記載の軸流流体機械。
9. The axial fluid machine according to claim 1, further comprising a compressor for supplying the fluid (B).
【請求項10】 前記軸流流体機械が多段軸流流体機械
からなり、前記流体(B)の供給源として前記多段軸流流
体機械の内部の高圧作動流体を利用してなる請求項1又
は2記載の軸流流体機械。
10. The high-pressure working fluid inside the multi-stage axial fluid machine is used as the supply source of the fluid (B), wherein the axial fluid machine is a multi-stage axial fluid machine. The described axial flow fluid machine.
【請求項11】 前記軸流流体機械が、軸流圧縮機又は
軸流送風機である請求項1〜10のいずれか1項に記載
の軸流流体機械。
11. The axial flow fluid machine according to claim 1, wherein the axial flow fluid machine is an axial flow compressor or an axial flow blower.
JP4284396A 1992-10-22 1992-10-22 Axial flow fluid machine Pending JPH06137167A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010534787A (en) * 2007-07-31 2010-11-11 エムテーウー・アエロ・エンジンズ・ゲーエムベーハー Gas turbine control with active stabilization of the compressor.
JP2013072418A (en) * 2011-09-29 2013-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Compressor
JP2013204545A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Compressor and gas turbine

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