JPS62265499A - 動翼可変ピツチ軸流フアン - 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 この発明は、待にボイラに使用される動翼可変ピッチ軸
流ファンに関する。

従来の技術 この種の細流ファンの従来例の動翼について第４ａおよ
び４ｂ図によって説明すれば、動翼５は翼部１０基部に
配設した鍔部２から翼軸３を突設せてなるもので、該翼
軸部分に図示しない動翼支持軸、可変ピッチアームなど
を装着させてピンチの可変を自在にしているが、前記翼
軸の翼軸中心線４に翼部１の各断面翼Ａ、Ｂ、Ｃの図心
６を一致させて積重させる構成をとっている。このよ５
な積重方式を採用しないと、ロータの回転時に翼部１に
負荷される遠心力によって翼根元に曲げモーメントが働
いて該翼部を傾げさせ、そのために、翼を支持する部分
の片当りが発生して可変ピッチ操作上に不都合を生起し
、ひいては、ロータの信頼度を低下させるからである。

すなわち、該片当りは、歪、変形、摩耗、翼操作力過犬
等の原因となるからである。

そもそも、軸流ファンの性能向上の重要な着眼点の一つ
に二次損失を低減させることがあり、その達成には、い
わゆる二次流れを減少させる必要がある。この二次流れ
の発生原因は種々あるが、ここで着目している現象に、
翼面境界層の遠心力による翼先端への低エネルギ流体の
蓄積があり、第４３および４ｂ図によって前述した通常
の動翼５においては、第５ａおよび５ｂ図にしめすよう
に、断面翼１０の翼面境界層内の流体塊１１は翼にほぼ
付着して翼の周速ないし該周速に近い速度で回転してい
る。なお、８はハブ、９はケーシングである。このため
に、前記流体塊は、主流の流体によって大きな遠心力で
外側に振り出されることになる。しかし、前記動翼では
、翼面上の圧力分布は、類似の分布が半径方向に重なっ
ているだけであるので、これを阻止する力がなく、シた
がって、翼面境界層内流体は、漸次遠心力によって翼先
端に向って進み、ついには、翼端にエネルギの弱い淀ん
だ流れ１２（第５ｂ図）として蓄積されるから、失速が
早く、かつ効率も低下するのである。

前述したような現象の対策には、従来から前進翼がよい
とされており、これを第６ａ図によって述べると、動翼
２１を矢印り流れ方向に前進させたもので、翼面上の境
界層内の流体塊２４は黒矢印Ｅのように半径方向に押し
出される。なお、同図において、２２はケーゾング、２
３はハブで該ハブと前記動翼とは一体になって回転し、
また、２５は背面の最低圧点の軌跡である。これは、第
６ｂ図において、翼断面３１の背面側３２の圧力分布が
圧力分布３４のようになり、また腹面側３３は圧力分布
３５のようになるが、圧力分布３４の最低点Ｐの個所を
各断面で調べてつなぐと、前述した軌跡２５のようにな
る。この軌跡２５０点線から下流では、圧力分布３４か
ら知られるように圧力が増加するが、矢印Ｆのように外
側から内側に向って力が作用するので、半径方向に振り
出された流体塊２４は、外側に進む程圧力の高い所に達
して進行が阻害されることになり、このために、二次流
れの翼先端に達するのが減って翼先端の淀むのも減り、
その結果、性能の向上になるのである。

前述したように、前進翼が軸流ファンにとっては、はな
はだ好ましいのであるが、動翼可変ピッチを行なわせる
には不利である。その−例を、第７ａおよび７Ｆ図につ
いて説述すると、前進翼部４１０基部の鍔部４２に突設
した翼軸４３の翼軸中心線４５に対して翼断面図心線４
４を前進側に傾斜させてなる前進翼４６であるが、該前
進翼では、遠心力のバランスをとることはできなくない
が、翼部４１と翼軸４３の相対関係が不都合であり、強
度的にも問題があるなど、動翼可変ピッチを行なわせる
には不都合である。

発明の解決しようとする問題点 この発明は、動翼可変ピッチを行なわせるに不都合点が
なり、シかも性能の向上が得られる軸流ファンを提供す
ることにある。

問題点を解決するための手段 この発明は、翼部を構成する回転軸と同心の各円筒面で
切断した翼断面の図心をつないだ曲線を、翼根元から翼
先端に向って、一たん翼軸中心線から下流側に下げてか
ら、再び上流側に転向させ、さらに翼先端およびその近
傍の各翼断面の図心が翼軸中心線から上流側になるよう
に形成させてなるものである。

作用 したがって、この発明の構成によれば、翼先端部分がそ
の前縁線を上流側に突出させた前進翼形状を翼部を形成
するとともに、遠心力によるモーメントが翼軸中心線に
ついてバランスさせられている。

実施例 つぎに、この発明の実施例について説明すれば、まず、
その原理を説述すると、第１図において、動翼４８は後
述する翼部４９の翼根元に鍔部４２を配設させるととも
に、該鍔部に翼軸４３を突設させることによって構成さ
せ、前記翼部は、回転軸と同心の円筒面で切断させた各
翼断面を積重ねて形成させてあり、該各翼断面の図心を
つないだ翼断面図心曲線４７を、翼根元から翼先端に向
って、翼軸中心線４５から流れ方向を示す矢印りに対し
て下流側に下げてから、再び上流側に転向させ、さらに
翼先端およびその近傍の各翼断面の図心が前記翼軸中心
線から上流側になるようにしである前進翼形状に成形さ
せている。

前記図心曲線の形状は任意に形成させられるがいま、回
転軸中心からｒ距離の翼断面の断面積をＳ、前記翼断面
図心の翼軸中心線４５からの距離をｙ、翼先端半径をｒ
　　翼根元半径をｒｈ、該翼軸中心線から右方に十符号
、左方に一符号として、ば、翼軸中心線４５０周りの遠
心力のアンバランスを消すことが可能であり、かつ、流
れの上で重要な翼先端部分では所要の前進翼化が行なわ
れており、したがって、動翼可変ピッチ軸流ファンの動
翼として強度および信頼性を保持しながら、性能を改善
することができる。なお、上述は流れ方向（Ｘ方向）に
ついて述べたが、翼移動方向（Ｘ方向）についても同様
に成立つから、両者について、翼断面図心の積重ね方を
上式のように遠心力のバランスをとるとともに、前進翼
形状を形成させることによって、動翼可変ピッチのいか
なる角度に対しても、この発明の目的を達成できること
になる。さらになお、翼断面図心曲線４７の形状は、例
えば放物線の一部、または円弧でもよく、前述した上式
条件を満足するものであればよいことはいうまでもない
。

前述したこの発明に係る原理を適用した実施例を図面に
よって表示すると、第２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ａ図に
おいて、鍔部５２および翼軸５３をもつ翼部５１からな
る動翼５６の翼軸中心線５４に対して前述した原理に基
づいて気流方向（Ｙ軸座標）、および回転方向（Ｘ軸方
向）（特に第２ｃ図）の両方向についての翼断面図心曲
線５５を図示しである。

ついで、この発明に係る軸流ファンの動翼可変ピッチ性
能を示す第３図において、同図には従来ファンの性能を
も併せて表示しているが、Ｑは流量、ｐは圧力上昇、Δ
θ□は動翼可変ピッチ角度を示している。同図において
、Δθ□：０は設計角度であって他の表示角度はそれか
らの変更角を示しており、また従来ファンを実線、この
発明に係るファンを点線にて画いである。これから、こ
の発明に係る動翼によってサージ線が伸びるとともに、
ピーク効率の向上および効率範囲の拡大が得もれること
が知られ、しかも、翼軸を傾斜させる遠心力のアンバラ
ンスが零値に調整されているので、機械的な問題点が全
くない。

発明の効果 上述したように、この発明は、性能の格段の向上を得ら
れる上に、可変ピッチ作動に何等の不都合が生起しない
軸流ファンの提供を行なえるから、その産業上の利用価
値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る原理を説明するための動翼の
側面図、第２ａ、２ｂ、２Ｃおよび２ａ図は、この発明
の実施例を示す夫々動翼側面図、動翼正面図、動翼平面
図、および各翼断面図、第３図は、この発明に係る軸流
ファンおよび従来ファンの動翼可変ピッチ性能図、第４
ａ図は、従来動翼の側面図、第４ｂ図は、前回に示した
動翼の各翼断面の積重ね状態を示す説明図、第５ａ図は
、従来動翼の一部平面図、第５ｂ図は、前回のＺ−Ｚ切
断面図、第６ａ図は、従来前進翼の動翼の側面図、第６
ｂ図は、前回の動翼の翼断面周りの圧力分布図、第７ａ
図は、従来前進翼の動翼の他側を示すこの発明に係る翼
軸中心線、４７．５５・・この発明に係る翼断面図心曲
線、４８．５６・・この発明（ほか７名） 第３図 α 第４（１図　　　第４ｂ図 第５α図　　　　　第。。図 第５ｂ図　　　　　第６ｂ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動翼の翼部を構成する回転軸と同心の各円筒面で切断し
   た翼断面の図心をつないで形成させた翼断面図心曲線を
   、翼根元から翼先端に向つて、一たん翼軸中心線から下
   流側に下げてから、再び上流側に転向させ、さらに翼先
   端およびその近傍の各翼断面の図心を翼軸中心線から上
   流側にくるようにすることによつて該翼部を前進翼形状
   に成形させたことを特徴とする動翼可変ピッチ軸流ファ
   ン。