JPS627998A

JPS627998A - 遠心圧縮機用羽根車

Info

Publication number: JPS627998A
Application number: JP61117685A
Authority: JP
Inventors: イワン　ヘルゲ　スコー; ゲイア　オエベアランド; シグムン　ストロエム
Original assignee: Kongsberg Vapenfabrikk AS
Current assignee: Kongsberg Gruppen ASA
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-01-14
Also published as: NO862044L; EP0205001A1

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】肢血分訪本発明は遠心圧縮機用羽根車、詳しくは羽根車のブレー
ドとスプリッターブレードの配置に関するものである。

従来技術遠心圧縮機段の特性はブレード面間の流体（例えば空気
／ガス）圧力差により限定される。若し圧縮機ブレード
の吸入側から圧縮側への圧力差が。

（その位置での平均動圧のパーセントとしての）限界値
より大きいと、流れは吸入側から分離され下流デフユー
ザーと同様羽根車内で大きな損失を生じる。

羽根車周長が大である圧縮機の出口の方へブレード間の
距離が増大し、ブレード圧力負荷は流れの分離が起る区
域へと増大する。この流れ分離は全ての圧縮機に存在す
ることがよく知られており、しばしば［ジェットウェー
ク（ｊｅｔ−ｉｖａｋｅ）　Ｊ流れとして言及される。

羽根車出口での高ブレード負荷を減するため、「１／２
ブレード」又は［スプリッターブレード］と呼ばれる１
組の長さの短いブレードを羽根車の出口部の全長ブレー
ドの間に配置することは慣用されている。１絹のスプリ
ッターブレードをもつ代表的単一人口圧縮機羽根車が第
１図に示されている。第１図で全長ブレードは符号Ａで
示されており、入口領域Ｂから出口領域Ｃへと延びてい
る。スプリッターブレードＤは全長ブレードＡと交互に
隔置されている。

２絹のスプリッターを有する圧縮機は又公知である。

一般に第１スプリッター組より短い第２スプリツター絹
は全長ブレードと第１スプリッターブレードの間に形成
される流路の中央に対称に配置されている。斯かる構成
では圧縮機出口で羽根車の周囲に隔置されたブレードは
全体でＮ＋Ｎ＋２Ｎ−４Ｎとなり、このときＮは全長ブ
レードの数である。

１戊本発明により、実施例に示し、以下に広く説明するよう
に、遠心圧縮機用羽根車は一部に羽根車を通過する流路
を形成する面を有し、核間がほぼ軸線流路入口とほぼ半
径方向流路出口とを形成するように輪郭形成されている
ハブを有する。複数の全長ブレードが前記ハブの周面に
対称に隔置され、夫々が入口から出口への流路の全長に
延び、入口側と圧力側とを有する。全長ブレードは当該
ブレードの数に等しい複数の流路に流れを分割する。全
長ブレードと同数の第１スプリッターブレードが全長ブ
レードと交互に前記ハブのまわりに対称に隔置され、前
記全長ブレードより短く、前縁と後縁を有する。前記第
１スプリッターブレードの前縁が前記入口の夫々の流路
下流に配置されそのスプリッターブレードの後縁は流路
出口に配置される。前記第１スプリッターブレードが前
記１つの第１スプリッターブレードの両側に２つの隔置
された全長ブレードにより形成される流路の流れの約１
／３が当該第１スプリッターブレードと２つの隔置され
た全長ブレードのうちの１つとの間を通るように配置さ
れた前記２つの全長プレ一部に対して接線方向に隔置さ
れ、その吸入側が第１スプリッターブレードに面してい
る。

好ましくは、遠心圧縮機羽根車は更に、前記全長ブレー
ドと同数で前記ハブの周面に夫々の第１スプリッターブ
レードと圧力側が夫々の第１スプリッターブレードに面
している隣接全長ブレードとの間に隔置されている複数
の第２スプリッターブレードを含む。

前記第２スプリッターブレードは夫々の第１スプリッタ
ーブレードより短くそして前記第２スプリッターブレー
ドの夫々が前記対応する第１スプリッターブレードとそ
の圧力側が対面する隣接全長ブレードとの間の流れをほ
ぼ２つに分割し、流路流の一部としての各第１スプリン
ターブレードと隣接第２スプリッターブレードにより形
成される副流路内の流れが前記羽根車出口で約ｌ／３：
］／３　：　１／３であるのが又好ましい。

夫々の流れ分離が第１スプリッターブレード前縁位置と
第２スプリッターブレード前縁位置での夫々の２７分布
を基に決定されるのが又更に好ましい。

前記の如く構成された遠心圧縮機用第１羽根車と、該第
１羽根車に対して圧縮機出口部に対応する羽根車軸方向
端で第１羽根車の軸線に直交する面について第１羽根車
と鏡像状に対称である第２羽根車とからなる二重入口遠
心圧縮機用羽根車は又更に好ましい。

本発明の２つの実施例を示すこの明細書の一部に関連し
、構成する添付図はその説明と共に本発明の詳細な説明
する。

実路■ 第２図〜第４図に示す好ましい実施例に基づいて本発明
の詳細な説明する。

第２図において本発明により形成された遠心圧縮機用羽
根車が１０で示されている。羽根車１０は軸１ｍ１２の
まわりに矢印１４で示す方向に回転される。羽根車ＩＯ
は第１図に示す従来の羽根車と同様の形態で図示しない
近接して取付けるハウジングと共に使用されるが、以下
に示すように本発明の特徴から生ずる改善された特性を
有する。

本発明によると、遠心圧縮機用羽根車は羽根車を通過す
る流路を一部に形成する面をもつハブを含む。核間は圧
縮機入口にほぼ軸流流路を形成し圧縮機出口はぼ半径方
向流路を形成するように輪郭形成されている。ここに実
施例で示すように羽根車１０は圧縮機を貫流する流体流
を案内する面１８を有するバブ１６を含む。面】８は図
示しないハウジングと共にハブ１６をｉｍる矢印２０で
示される流路を形成するように輪郭形成されている。

流路２０は流入流（矢印２４で示す）のためのほぼ軸方
向の入口部２２と、排出流シ矢印２８）のための出口部
２６とを有する。遠心圧縮機を出る流れの実際の方向は
羽根車１０により流体に加えられる回転運動の結果とし
て半径方向と接線方向の組合わせである。

更に本発明により、遠心圧縮機用羽根車はハブの周面に
対称に隔置された複数のブレードを有し、各ブレードは
圧縮機入口から圧縮機出口への流路の全長にわたって延
びている。各全長ブレードは吸入側と圧縮側を有し、全
長ブレードにより羽根車ハブを通過する流れを複数の全
長ブレードの数と同じ数の流路に分割する。実施例では
、全長ブレード３０．３２はハブ１６の面に圧縮機入口
部２２から圧縮機出口２６まで延びるように取付けられ
ている。全長ブレードはハブ１６の周方向に均等に配分
されており、全長ブレードの数に等しい数の一連の流路
を生じるように作用することが理解される。一般に全長
ブレードの数は約７〜１５の範囲である。説明を明確に
するためには２１１＋の全長ブレード３０．３２のみが
第２図に示されており、全長ブレード３０．３２により
流路３４を生ずる作用をする。

当業者は理解されるように、各全長ブレード３０．３２
は回転方向１４に関して前側である圧縮側と、同様に後
側である吸入側とを有する。第２図では略図的に全長ブ
レード３０．３２の吸入側３６．３８が夫々見られるこ
とができる。

更に本発明によると、遠心圧縮機用羽根車は全長ブレー
ドと同数の複数の第１スプリッターブレードを有し、第
１スプリッターブレードは全長ブレードと交互にハブ周
面に対称に隔置されている。

第１スプリッターブレードの夫々は長さが全長ブレード
より短く、独特の前縁と後縁を有する。実施例では第１
スプリッターブレード４０は全長ブレード３０．３２の
内に配置され、他の第１スプリッターブレードは図示し
ていないが他の全長ブレード内に同様の形態で配置され
ることは理解されよう。第１スプリッターブレード４０
は流れ方向において圧縮機入口２２の下流に配置された
前縁４２を有する。第１スプリッターブレード４０の後
縁は圧縮機出口２６に全長ブレード３０．３２の後縁と
同じ半径方向距離で配置されている。

第３図で最もよく見られるように、第１スプリッターブ
レード４０は全長ブレード３０．３２間に、流路３４の
流れを約１／３が第１スプリッターブレード４０と全長
ブレード３０との間（すなわち第１スプリッターブレー
ド４０と、吸入側３６が第１スプリッターブレード４０
に対面している全長ブレードとの間）の副流路４６に向
けられるように配置されている。

流路３４のほぼ２／３の残りの流れは第１スプリッター
ブレード４０と全１ブレード３２との間の副流路４８に
流れる。

好ましくは所望の流れ分離を達成するための配置は前縁
４２に関する軸方向位置（第３図でＸｌで示される位置
）、ρＶ（密度倍の速度）分布を考慮して決定れさる。

第３図に略図的に示すようにρＶ分布は全長ブレード３
０の吸入側の方へ十分にそらされているので、第１スプ
リッターブレード４０は全長ブレード３０．３２内の周
方向の間隔の正確に１／３には配置されない。

本発明による羽根車は各第１スプリッターブレードとそ
の第１スプリッターブレードに圧縮側が面している全長
ブレードとの間に配置される第２スプリッターブレード
を有するのが好ましい。実施例では、第２図と第３図に
示すように、第２スプリッターブレード５０は第１スプ
リッターブレード４０と全長ブレード３２の間に配置さ
れ、ハブ１６の周面１８に取付けられている。第２スプ
リッターブレード５０は流れ方向についての前縁５２と
後縁５４を有する。前縁５２は第１スプリッターブレー
ド４０の前縁４２より下流に配置され、後縁５４は第１
スプリッターブレード４０と後縁４４及び全長ブレード
３０．３２の後縁と共通の境界線−ヒにある。結果とし
て第２スプリッターブレード５０は第１スプリッターブ
レード４０より長さが短い。

重要なことは、第２スプリッターブレード５０の周方向
の配置は副流路４８内の流れを、好ましくは前縁５２の
軸方向位ＩＦ　Ｘ　２での副流路４８内のρＶ分布を基
にして、均等に２つの部分に分割するようにすることで
ある。斯くして、圧縮機出口２６では羽根車１０の周囲
に、各副流路４６゜５６．５８内に流路３４の約１／３
が流れるように、より均等な流れ分布が存在する。

第４図に示す本発明の別の実施例は二重入口遠心圧縮機
の形状である。一般に同じ符号は第２図と第３図に示す
実施例と同じ部分に使用されるがイ目し１００番台の数
字で示す。

実施例では、本発明による二重入口圧縮機用羽根車ユニ
ットが第４図に１１０で示され、第２〜３図に示したと
基本的に同じ左側羽根車部分を有し、それはハブ部１１
６と全長ブレード１３０と第１スプリッターブレード１
４０と第２スプリッターブレード１５０とを有する（夫
々の１つのブレードのみを図に示す）。右側羽根車部分
は羽根車ハブ部１１６の圧縮機出口１６２付近の軸方向
端部分に置かれる面１６０についての左側羽根車部分に
対する鏡像である。斯くして右側羽根車のハブ部分１１
６°は全長ブレード１３０”と、第１スプリッターブレ
ード１４０°と、第２スプリッターブレード１５０′と
を有する（夫々の１つのブレードのみを図示する）。羽
根車ユニット１１Ｏはと斯くして１対のほぼ軸方向反対
側の入口１２２．１２２’　と共通の単一出口１６２を
有する。羽根車ユニット１１０は点Ｐが第４図の紙の裏
側の方へ行くような角度方向に回転する。

好ましくはハブ１１６，１１６’　は一体に形成される
。関連出願米国特許出願第５７７３５９号に示すように
、ハブ１１６．１１６’　の面１６０での半径方向外側
部分は右及び左側羽根車部分からの流れの混合を容易に
するためブレードの間で除去されることができる。又米
国特許出願第５７７３５９号に説明するように流れを更
に均等にするため、左羽根車部分からの全長ブレードの
後縁は右側羽根車部分からの第１スプリッターブレード
と第２スプリッターブレードの何れか一方と共に出口１
６２で終わるようにすることができる。

この場合右側羽根車部分は尚鏡像状であるが軸線１７２
のまわりに角度的にずらされる。

色々な変形が本発明の遠心圧縮機用羽根車に本発明の範
囲を離れることなく行われることは当業者にとっては明
らかである。斯くして本発明は特許請求の範囲及びその
均等物の範囲内で形成される本発明の変形を本発明がカ
バーすることが意図されている。

着果本発明の利点は羽根車出口で流れ分離の傾向を減するこ
とになる改善された流れ分布のみにより生じるのではな
く、羽根車１０の周囲に配置される材料の量を減じるこ
とからも生じる、遠心羽根車は羽根車周囲の質量により
限定され得る高速で回転される。先端質量が低いことは
構造限界不足（ａ＋ａｒｇｉｎ−ｔｏ　−５ｔｒｕｃｔ
ｕａｌ−ｆａＮｕｒｅ　）を高めること又は操作速度が
高いことを意味する。従来の羽根車に比較して、本発明
の羽根車１０は僅か１絹の（ｏｎｅ　１ｅｓｓ　５ｅｔ
）第２スプリッターブレードにより均等な流れ分布を達
成する。斯くして従来の羽根車は前に説明したようにＮ
個の全長ブレードと、Ｎ個の第１スプリッターブレード
とを有するほかに２Ｎ個の第２スプリッターブレードを
有し、全体として４Ｎ個のブレードを有する。しかるに
本発明により構成された羽根車はＮ個の全長ブレードと
Ｎ個の第１スプリッターブレードと、Ｎ個の第２スプリ
ッターブレードの合計３Ｎ個のブレードを有する。本発
明により得られる全羽根車質量の低減は又羽根車の慣性
が低いので操作速度へ惣速に加速するのを可能にする。

圧縮機出口でのブレードの全数が減少することは各副流
＠４６．５６．５８の出口での紺横比が改善されること
ができる。理論的には、本発明による形成の羽根車の個
々の副流路出口の横断面形状はハイドロ−リックダイア
メータ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃｄｉａｍｅｔｅｒ　）を小
さくするために正方形に近づけるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の串−人口遠心圧縮機用羽根車の斜視
図、第２図は本発明に係る串−人口遠心圧縮機用羽根車
の一部の斜視図、第３図は第２図に示される羽根車の一
部の平面図、第４図は本発明に係る二重入口遠心圧縮機
用羽根車の一部の側面図である。図において１０・・・羽根車　　　１２・・・軸線１６・・・ハブ
　　　　２０・・・流路２２・・・入口　　　　２６・
・・出口３０．３２・・・全長ブレード

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一部に羽根車を通過する流路を形成する面を有し
、該面がほぼ軸線流路入口とほぼ半径方向流路出口とを
形成するように輪郭形成されているハブと、該ハブの周面に対称に隔置され入口から出口への流路の
全長に延びる複数の羽根車ブレード夫々が入口側と圧力
側とを有し、当該ブレードの数に等しい複数の流路に流
れを分割するようにした複数の全長ブレードと、該全長ブレードと同数で該全長ブレードと交互に前記ハ
ブのまわりに対称に隔置され、前記全長ブレードより短
く前縁と後縁を有する複数の第１スプリッターブレード
とを包含し、前記第１スプリッターブレードの前縁が前記入口の夫々
の流路下流に配置されそのスプリッターブレードの後縁
は流路出口に配置され、前記１つの第１スプリッターブレードの両側に２つの隔
置された全長ブレードにより形成される流路の流れの約
１／３が当該第１スプリッターブレードと２つの隔置さ
れた全長ブレードのうちの１つとの間を通るように配置
された前記２つの全長ブレードに対して前記第１スプリ
ッターブレードが接線方向に隔置され、その吸入側が第
１スプリッターブレードに面している遠心圧縮機用羽根
車。
（２）前記ハブの周面で夫々の第１スプリッターブレー
ドと圧力側が夫々の第１スプリッターブレードに面して
いる隣接全長ブレードとの間に隔置されている、前記全
長ブレードと同数の第２スプリッターブレードを含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の遠心圧縮
機用羽根車。
（３）前記第２スプリッターブレードは夫々の第１スプ
リッターブレードより短いことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の遠心圧縮機用羽根車。
（４）前記第２スプリッターブレードの夫々が、前記夫
々の第１スプリッターブレードとその圧力側が対面する
隣接全長ブレードとの間の流れをほぼ２つに分割し、流
路流の一部としての各第１スプリッターブレードと隣接
第２スプリッターブレードにより形成される副流路内の
流れが前記羽根車出口で約１／３：１／３：１／３であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の遠心
圧縮機用羽根車。
（５）各第２スプリッターブレードが前縁と後縁を有し
、該第２スプリッターブレード前縁が夫々の第１スプリ
ッターブレード前縁の下流にそして第２スプリッターブ
レード後縁が羽根車出口に配置されていることを特徴と
する特許請求の範囲第２項に記載の遠心圧縮機用羽根車
。
（６）前記全長ブレードの数が７〜１５であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の遠心圧縮機用羽
根車。
（７）所定の流れ分離が第１スプリッターブレード前縁
位置でのρＶ分布を基として決定されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の遠心圧縮機用羽根
車。
（８）夫々の流れ分離が第１スプリッターブレード前縁
位置と第２スプリッターブレード前縁位置での夫々のρ
Ｖ分布を基に決定されることを特徴とする特許請求の範
囲第４項に記載の遠心圧縮機用羽根車。
（９）回転軸を有するハブと、該ハブに取付けられた複数の全長ブレードと、該全長ブ
レードと交互に前記ハブに取付けられた全長ブレードと
同数の第１スプリッターブレードと、前記ハブに取付けられ前記第１ブレードの１つと羽根車
の回転方向で後側の隣接する全長ブレードとの間に配置
された前記全長ブレードと同数の複数の第２スプリッタ
ーブレードとを有し、該第２スプリッターブレードが前
記第１スプリッターブレードより短いことを特徴とする
遠心圧縮機用羽根車。
（１０）隣接する全長ブレード用の流路に夫々の第１ス
プリッターブレードと第２スプリッターブレードにより
形成される３つの副流路の流れが流路流の約１／３：１
／３：１／３であることを特徴とする特許請求の範囲第
９項に記載の遠心圧縮機用羽根車。
（１１）一部に羽根車を通過する流路を形成する面を有
し、該面がほぼ軸線流路入口とほぼ半径方向流路出口と
を形成するように輪郭形成されているハブと、該ハブの周面に対称に隔置され入口から出口への流路の
全長に夫々が延びる複数の羽根車ブレード夫々が入口側
と圧力側とを有し、当該ブレードの数に等しい複数の流
路に流れを分割するようにした複数の全長ブレードと、該全員ブレードと同数で該全長ブレードと交互に前記ハ
ブのまわりに対称に隔置され、前記全長ブレードより短
く前縁と後縁を有する複数の第１スプリッターブレード
とを包含し、前記第１スプリッターブレードの前縁が前記入口の夫々
の流路下流に配置されそのスプリッターブレードの後縁
は流路出口に配置され、前記１つの第１スプリッターブレードの両側に２つの隔
置された全長ブレードにより形成される流路の流れの約
１／３が当該第１スプリッターブレードと２つの隔置さ
れた全長ブレードのうちの１つとの間を通るように配置
された前記２つの全長ブレードに対して前記第１スプリ
ッターブレードが接線方向に隔置され、その吸入側が第
１スプリッターブレードに面している第１羽根車と、該
第１羽根車の出口部に対応する軸方向端で羽根車軸に直
交する面に関し前記第１羽根車と対称な第２羽根車とか
らなる二重入口遠心圧縮機用羽根車。
（１２）前記第１羽根車と前記第２羽根車が一体形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記
載の二重入口遠心圧縮機用羽根車。
（１３）１つのハブと、該ハブの周りに分配されたＮ個の全長ブレードと、前記
ハブの周りに分配され前記全長ブレード間に配置された
Ｙ個のスプリッターブレードとからなり、ＮとＹが整数
でＹが３Ｎに等しいことを特徴とする遠心圧縮機用羽根
車。