JPS60166793A - 遠心圧縮機の羽根車 - Google Patents
遠心圧縮機の羽根車Info
- Publication number
- JPS60166793A JPS60166793A JP2195384A JP2195384A JPS60166793A JP S60166793 A JPS60166793 A JP S60166793A JP 2195384 A JP2195384 A JP 2195384A JP 2195384 A JP2195384 A JP 2195384A JP S60166793 A JPS60166793 A JP S60166793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impeller
- boundary layer
- flow
- blade
- centrifugal compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、羽根車の反主板側に生ずる境界層の発達を抑
制し、広い範囲で安定したしがち効率の高い運転を可能
にする遠心圧縮機に関するものである。
制し、広い範囲で安定したしがち効率の高い運転を可能
にする遠心圧縮機に関するものである。
なお本明細書で 「遠心圧縮機」 はいわゆる「遠心送
風機」 をも含むものとする。
風機」 をも含むものとする。
従来の遠心圧縮機は、第１図に示すように、端部に羽根
車１を取付けた駆動軸２が、軸受及びシール３によって
圧縮機本体４に回転可能に、密ま１支承されている。そ
して、その外周部分に渦巻室６が形成され、渦巻室６の
半径方向内側に本体４との間でディフューザー５を形成
する部分を備え、中央部には吸込管７が取付けられる軸
方向の円筒部を形成されたケーシング８が圧縮機本体４
に取付けられ、本体４との間に上記羽根車１を収容して
いる。
車１を取付けた駆動軸２が、軸受及びシール３によって
圧縮機本体４に回転可能に、密ま１支承されている。そ
して、その外周部分に渦巻室６が形成され、渦巻室６の
半径方向内側に本体４との間でディフューザー５を形成
する部分を備え、中央部には吸込管７が取付けられる軸
方向の円筒部を形成されたケーシング８が圧縮機本体４
に取付けられ、本体４との間に上記羽根車１を収容して
いる。
羽根車１の主板側トＩは本体４の軸受及びシール３を支
持するサイドプレート１３に隣接し、同じく反主板側Ｓ
はケーシング８の内壁に隣接する。
持するサイドプレート１３に隣接し、同じく反主板側Ｓ
はケーシング８の内壁に隣接する。
ここに主板側Ｈとは、主板１５又はハブ１６及びそれら
に接する付近の翼１７を指し、反主板側Ｓとは、主板側
Ｈの反対側、即ち、クローズ型であるならば側板１４及
びそれに接する付近の翼１７を指し、オープン型ならケ
ーシング８に対向する開放縁の付近の翼１７を指す。
に接する付近の翼１７を指し、反主板側Ｓとは、主板側
Ｈの反対側、即ち、クローズ型であるならば側板１４及
びそれに接する付近の翼１７を指し、オープン型ならケ
ーシング８に対向する開放縁の付近の翼１７を指す。
反主板側Ｓは、オープン型羽根車においては流体通路が
露出しているが、図示のクローズ型羽根車においては、
さらに側板１４が設けられていて、流体通路は側板１４
の内部に限定される。そして側板１４とケーシング８と
の間にはシール９が設けられ、羽根車出口から羽根車入
口への還流を阻止するようになっている。
露出しているが、図示のクローズ型羽根車においては、
さらに側板１４が設けられていて、流体通路は側板１４
の内部に限定される。そして側板１４とケーシング８と
の間にはシール９が設けられ、羽根車出口から羽根車入
口への還流を阻止するようになっている。
吸込管７から羽根車１の軸線方向に吸込まれた流体は、
回転する羽根車１によって昇圧されると共に速度エネル
ギを与えられ、羽根車１から半径方向に排出したのちデ
ィフューザ５に入り、ここで速度エネルギを圧力エネル
ギに変換しながらディフューザ５の出口に至１）、さら
に渦巻室６内を旋回しながら図示しない吐出管に導かれ
る。
回転する羽根車１によって昇圧されると共に速度エネル
ギを与えられ、羽根車１から半径方向に排出したのちデ
ィフューザ５に入り、ここで速度エネルギを圧力エネル
ギに変換しながらディフューザ５の出口に至１）、さら
に渦巻室６内を旋回しながら図示しない吐出管に導かれ
る。
このとき羽根車１内を通過する流体の速度は、羽根車入
口から出口まで連続的に減速され、羽根。
口から出口まで連続的に減速され、羽根。
車１内の速度（相対速度）は、第４図に示すようなもの
となる（ここにＳｍは子午面の長さ方向の距離、Ｗは相
対速度、Ｕ２は羽根車出口周速度、負圧面、圧力面はそ
れぞれ第１図の羽根車の反主板側Ｓの子午面に沿った断
面で、第３図に示した翼面である）。なお第４図は、相
対速度の減速率が最も大きい羽根車反主板側Ｓの速度分
布を示したものである。
となる（ここにＳｍは子午面の長さ方向の距離、Ｗは相
対速度、Ｕ２は羽根車出口周速度、負圧面、圧力面はそ
れぞれ第１図の羽根車の反主板側Ｓの子午面に沿った断
面で、第３図に示した翼面である）。なお第４図は、相
対速度の減速率が最も大きい羽根車反主板側Ｓの速度分
布を示したものである。
圧縮機が小流量域に移行すると、羽根車入口の流体の流
れの状態は、第３図の速度三角形に示すように、羽根車
入口における周速度は変化せずに子牛面速度 Ｃｍ＋が
減少するため、具入口における衝突角 ａ は増大し、
その結果羽根車内における速度分布は第５図のようにな
る。即ち、具入口の負圧面上での減速率が大ぎくなって
境界層が発達し、α の大きさ如何によっては流れは剥
離して第２図に示すように、負圧面の近傍において相対
速度が逆向きの逆流域Ｒが生し、第４図に示したような
理想的な流れとは著しく異なったものとなる。
れの状態は、第３図の速度三角形に示すように、羽根車
入口における周速度は変化せずに子牛面速度 Ｃｍ＋が
減少するため、具入口における衝突角 ａ は増大し、
その結果羽根車内における速度分布は第５図のようにな
る。即ち、具入口の負圧面上での減速率が大ぎくなって
境界層が発達し、α の大きさ如何によっては流れは剥
離して第２図に示すように、負圧面の近傍において相対
速度が逆向きの逆流域Ｒが生し、第４図に示したような
理想的な流れとは著しく異なったものとなる。
上記翼負圧面における剥離は、羽根車の、従って圧縮機
の効率を低下させる原因となり、さらに具入［」衝突角
α が増大すると第２図に示された逆流域Ｒが広がっ
て圧縮機のサージングへと発展するため、圧ｍ磯の運転
可能範囲をますます狭いものとする。
の効率を低下させる原因となり、さらに具入［」衝突角
α が増大すると第２図に示された逆流域Ｒが広がっ
て圧縮機のサージングへと発展するため、圧ｍ磯の運転
可能範囲をますます狭いものとする。
本発明は、従来の遠心圧縮（戊における上記の欠点を解
消すること、即ち、羽根車人口近傍の翼負圧面における
流体の流れの剥離をできるだけ遅らせること、換言すれ
ば具入口角が一層大きい角度になるまで正常な流れを持
続させることにより運転領域を拡大した遠心圧縮機を提
供することを目的とする。
消すること、即ち、羽根車人口近傍の翼負圧面における
流体の流れの剥離をできるだけ遅らせること、換言すれ
ば具入口角が一層大きい角度になるまで正常な流れを持
続させることにより運転領域を拡大した遠心圧縮機を提
供することを目的とする。
上記のように、遠心圧縮機の吐出風量が減少し、サージ
ング近傍の風量で運転するようになると、羽根車人口近
傍の翼負圧面における減速率が大きくなり、その結果境
界層の発達が著しくなって翼負圧面で流れが剥離し、第
２図のような逆流領域が現われてくる。この現象は遠心
圧縮機において避けられないことではあるが、」二記の
剥離及び逆流開始の風量を従来より一層小風量の領域に
移行することができれば、運転領域の広いしかも効率の
高い遠心圧縮機を得ることができるわけである。
ング近傍の風量で運転するようになると、羽根車人口近
傍の翼負圧面における減速率が大きくなり、その結果境
界層の発達が著しくなって翼負圧面で流れが剥離し、第
２図のような逆流領域が現われてくる。この現象は遠心
圧縮機において避けられないことではあるが、」二記の
剥離及び逆流開始の風量を従来より一層小風量の領域に
移行することができれば、運転領域の広いしかも効率の
高い遠心圧縮機を得ることができるわけである。
一般に、減速流内の翼表面には境界層が急激に発達し、
いずれは翼表面から流れが剥離する現象が生ずるが、境
界層内の流れが層流であるか又は乱流であるかによって
剥離点の位置が異なる。即ち境界層が乱流状態であれば
剥離は発生し難くなり、剥離点の位置より境界層が発生
する下流に（羽根車の出口の方に）移行するか、又は剥
離なしの流れとすることができる。そこで、羽根車入口
近傍の減速率が従来より一層大外くなっても、実質的に
剥離の発生なしに翼列（羽根車に相当する）を作動させ
ることができる。
いずれは翼表面から流れが剥離する現象が生ずるが、境
界層内の流れが層流であるか又は乱流であるかによって
剥離点の位置が異なる。即ち境界層が乱流状態であれば
剥離は発生し難くなり、剥離点の位置より境界層が発生
する下流に（羽根車の出口の方に）移行するか、又は剥
離なしの流れとすることができる。そこで、羽根車入口
近傍の減速率が従来より一層大外くなっても、実質的に
剥離の発生なしに翼列（羽根車に相当する）を作動させ
ることができる。
従って、遠心圧縮機を小風量域で運転した場合、相対速
度の減速率が最も大きくなり、剥離し易い状態となる羽
根車入口近傍の翼負圧面に乱流発生手段（例えば翼面に
形成した溝や突起など）を設けて、この領域で剥離を発
生しようとする境界層を乱流状態にしておけば、上記の
理由により、実質的に剥離の発生を減速率が通常のもの
より一層大ぎくなる（即ち、羽根車の吸込風量が減少し
て第３図に示した人口衝突角 α が一層大きくなる）
まで遅らせることが可能となり、従来のものより運転領
域が広くしかも効率の高い遠心圧縮機が得られる。
度の減速率が最も大きくなり、剥離し易い状態となる羽
根車入口近傍の翼負圧面に乱流発生手段（例えば翼面に
形成した溝や突起など）を設けて、この領域で剥離を発
生しようとする境界層を乱流状態にしておけば、上記の
理由により、実質的に剥離の発生を減速率が通常のもの
より一層大ぎくなる（即ち、羽根車の吸込風量が減少し
て第３図に示した人口衝突角 α が一層大きくなる）
まで遅らせることが可能となり、従来のものより運転領
域が広くしかも効率の高い遠心圧縮機が得られる。
上記の効果を得るため、本発明による遠心圧縮機は、羽
根車入口近傍の翼負圧面に、乱流を発生して境界層の剥
離を抑制する手段を設けたことを特徴とするものである
。そしてその実施に当り、」二記手段は特に翼の反主板
側のみに設けることができる。
根車入口近傍の翼負圧面に、乱流を発生して境界層の剥
離を抑制する手段を設けたことを特徴とするものである
。そしてその実施に当り、」二記手段は特に翼の反主板
側のみに設けることができる。
以下第６図ないし第１１図を参照して本発明の詳細な説
明する。
明する。
まず第６図及び第７図に図示された本発明の第１の実施
例は駆動軸２に固定された遠心圧縮機羽根車１の翼負圧
面１８の反主板側Ｓに、即ち側板１４からほぼ子午線に
対し直角方向に多数の凹溝１０を平行に設けたものであ
る。凹溝１０の深さは、翼１７の強度を損なわないため
、翼１７の厚みＴＨの半分以下にする必要かある。この
凹溝１０により境界層に乱流を生し、剥離の開始点及び
逆流領域を下流側に移行することができる。
例は駆動軸２に固定された遠心圧縮機羽根車１の翼負圧
面１８の反主板側Ｓに、即ち側板１４からほぼ子午線に
対し直角方向に多数の凹溝１０を平行に設けたものであ
る。凹溝１０の深さは、翼１７の強度を損なわないため
、翼１７の厚みＴＨの半分以下にする必要かある。この
凹溝１０により境界層に乱流を生し、剥離の開始点及び
逆流領域を下流側に移行することができる。
次に、第８図は本発明の第２の実施例を示し第１実施例
では凹溝１０が反主板側Ｓから主板側ＩＩに達していな
いのに対し、この実施例においては反主板側Ｓから主板
側Ｈに達する艮い凹溝１０となっていて、駆動軸２の径
が大きい多段圧縮機用の羽根車（羽根車人口の）１ブの
径が大きい羽根車に相当する）に対しては有効である。
では凹溝１０が反主板側Ｓから主板側ＩＩに達していな
いのに対し、この実施例においては反主板側Ｓから主板
側Ｈに達する艮い凹溝１０となっていて、駆動軸２の径
が大きい多段圧縮機用の羽根車（羽根車人口の）１ブの
径が大きい羽根車に相当する）に対しては有効である。
なお羽根車人口径が天外いと、羽根車内の相対速度分布
はハブ側でも第４図、第５図のようになる。
はハブ側でも第４図、第５図のようになる。
次に、第９図第１０図を参照すると、本発明の第３の実
施例は、羽根車１の翼負圧面１８に不連続な溝又は四部
１２を千鳥状或いは池の配列で配置したちので、同様に
境界層に乱流を発生することかで外る。
施例は、羽根車１の翼負圧面１８に不連続な溝又は四部
１２を千鳥状或いは池の配列で配置したちので、同様に
境界層に乱流を発生することかで外る。
さらに、第１１図に示す本発明の第４の実施例において
は、第３の実施例の四部１２の代りに凸部１９か設けら
れている。なおこの凸部１９を連続的なものとすること
もできる。凸部１９は丸棒を溶接する等して翼面に取付
けることができる。
は、第３の実施例の四部１２の代りに凸部１９か設けら
れている。なおこの凸部１９を連続的なものとすること
もできる。凸部１９は丸棒を溶接する等して翼面に取付
けることができる。
この凸部１９は溝や凹部１２と同様の効果を生ずる。
以」二はクローズ型羽根車に対する例を挙げたが、オー
プン型羽根車に適用しても同様の作用効果を有する。
プン型羽根車に適用しても同様の作用効果を有する。
上記のように、本発明は羽根車人口近傍の翼負圧面に乱
流を発生して境界ＪｉＭの剥離を抑制する溝、四部、凸
部等の手段を設けたことによって境界層における層流を
乱流にし、減速率の大きい羽根車人口近傍の反主板側の
境界層を小風量領域において剥離点を下流側に移行させ
て、流れの剥離を抑制し、かつ逆流、サージングの発生
を防止し、従来より一層小風量域まで正常な運転を可能
にして、遠心型圧縮機の運転領域を従来不可能であった
小風量領域まで拡大すると共に、効率の高い運転をＦｉ
ｆ能にし、遠心圧縮機の使用価値を７しく高めたちので
ある。しかも、このような効果を達成するｊこめに施す
手段は、例えば圧縮機羽根車の負圧面に子午線に対し直
角方向の溝又は不連続な凹所を形成したり或いは突起を
形成するという極めて簡単なものであるから、新たに圧
縮機を設計する場合は勿論、現在使用中の圧縮機に対し
ても、直ちに、かつ極めて容易に実施することができる
。
流を発生して境界ＪｉＭの剥離を抑制する溝、四部、凸
部等の手段を設けたことによって境界層における層流を
乱流にし、減速率の大きい羽根車人口近傍の反主板側の
境界層を小風量領域において剥離点を下流側に移行させ
て、流れの剥離を抑制し、かつ逆流、サージングの発生
を防止し、従来より一層小風量域まで正常な運転を可能
にして、遠心型圧縮機の運転領域を従来不可能であった
小風量領域まで拡大すると共に、効率の高い運転をＦｉ
ｆ能にし、遠心圧縮機の使用価値を７しく高めたちので
ある。しかも、このような効果を達成するｊこめに施す
手段は、例えば圧縮機羽根車の負圧面に子午線に対し直
角方向の溝又は不連続な凹所を形成したり或いは突起を
形成するという極めて簡単なものであるから、新たに圧
縮機を設計する場合は勿論、現在使用中の圧縮機に対し
ても、直ちに、かつ極めて容易に実施することができる
。
第１図は従来の遠心圧縮機の部分断面図、第２図は第１
図の圧縮機羽根車の反主版側子午面（第１図のＳ）に沿
った断面図、第３図は羽根型入口における流れの速度三
角形、第４図は設計状態における羽根車の翼間の流れの
状態を示す図、第５図は小風量域での第４図と同様の図
、第６図は本発明の第１実施例、第７図は第６図のＡ−
／＼断面図、第８図は本発明の第２実施例、第９図は本
発明の別の実施例、第１０図は第９図のＢ−１３断面図
で、翼に四部を設けたものの図、第１１図は同しく第９
図のＢ−Ｂ断面図であるか、翼に凸部を設けたものの図
である。 １−ｍ−羽根車、２−ｍ−駆動軸、３−一一シール、４
−−一本木、５−−−ディフューザ、６−−−渦為室、
７−−−吸込管、８−−−ケーシング、９−ｍ−シール
、１０．Ｉ＋−−−凹溝、１２−−一凹部、１３−一一
サイドプレー）、＋４−−側板、１５−ｍ＝主板、１６
−−−ハブ、１７−−−翼、１８−−一負圧面、１９−
ｍ−凸部、Ｈ−一一主板側、Ｓ−−反主板側。 特許出願人 株式会社 荏原製作所 代理人弁理士 高 木 正 行 第１図
図の圧縮機羽根車の反主版側子午面（第１図のＳ）に沿
った断面図、第３図は羽根型入口における流れの速度三
角形、第４図は設計状態における羽根車の翼間の流れの
状態を示す図、第５図は小風量域での第４図と同様の図
、第６図は本発明の第１実施例、第７図は第６図のＡ−
／＼断面図、第８図は本発明の第２実施例、第９図は本
発明の別の実施例、第１０図は第９図のＢ−１３断面図
で、翼に四部を設けたものの図、第１１図は同しく第９
図のＢ−Ｂ断面図であるか、翼に凸部を設けたものの図
である。 １−ｍ−羽根車、２−ｍ−駆動軸、３−一一シール、４
−−一本木、５−−−ディフューザ、６−−−渦為室、
７−−−吸込管、８−−−ケーシング、９−ｍ−シール
、１０．Ｉ＋−−−凹溝、１２−−一凹部、１３−一一
サイドプレー）、＋４−−側板、１５−ｍ＝主板、１６
−−−ハブ、１７−−−翼、１８−−一負圧面、１９−
ｍ−凸部、Ｈ−一一主板側、Ｓ−−反主板側。 特許出願人 株式会社 荏原製作所 代理人弁理士 高 木 正 行 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 羽根車人口近傍の翼負圧面に、乱流を発生して境
界層の剥離を抑制する手段を設けたことを特徴とする遠
心圧縮機の羽根車。 ２、 前記手段が凹凸である特許請求の範囲第１項記載
の羽根車。 ３、 前記手段を反主板側付近のみに設けた特許請求の
範囲第１項記載の羽根車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195384A JPS60166793A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 遠心圧縮機の羽根車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195384A JPS60166793A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 遠心圧縮機の羽根車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60166793A true JPS60166793A (ja) | 1985-08-30 |
Family
ID=12069424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2195384A Pending JPS60166793A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 遠心圧縮機の羽根車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60166793A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005003566A1 (ja) * | 2003-06-23 | 2005-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 遠心ファン及びそれを用いた装置 |
| JP2019146470A (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 日本製鉄株式会社 | 渦電流式減速装置の回転体 |
| CN114109895A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 北京航空航天大学 | 抑制附面层分离的周向偏置高速离心叶轮 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55112898A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Toshiba Corp | Axial flow fan |
| JPS5666494A (en) * | 1979-11-02 | 1981-06-04 | Hitachi Ltd | Impeller for centrifugal compressor |
-
1984
- 1984-02-10 JP JP2195384A patent/JPS60166793A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55112898A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Toshiba Corp | Axial flow fan |
| JPS5666494A (en) * | 1979-11-02 | 1981-06-04 | Hitachi Ltd | Impeller for centrifugal compressor |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005003566A1 (ja) * | 2003-06-23 | 2005-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 遠心ファン及びそれを用いた装置 |
| US7794198B2 (en) | 2003-06-23 | 2010-09-14 | Panasonic Corporation | Centrifugal fan and apparatus using the same |
| JP2019146470A (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 日本製鉄株式会社 | 渦電流式減速装置の回転体 |
| CN114109895A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 北京航空航天大学 | 抑制附面层分离的周向偏置高速离心叶轮 |
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