WO2005052376A1

WO2005052376A1 - 斜流圧縮機のインペラ

Info

Publication number: WO2005052376A1
Application number: PCT/JP2004/017163
Authority: WO
Inventors: Hirotaka Higashimori; Hiroshi Kuma; Kunio Sumida; Toru Suita
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2005-06-09
Also published as: JP2005155566A; US20050254954A1; EP1693574A1; KR20060085944A

Abstract

ディフューザ内での流体の逆流を抑制あるいは防止し、斜流圧縮機の高効率化を図ることのできるインペラを提供することを目的とする。複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有するとともに、前記複数枚のブレードの後縁部が位置する前記本体の表面が回転軸を含む平面において回転軸に対して傾斜してなる斜流圧縮機のインペラであって、前記複数枚のブレードの後縁が、前記ハブの回転軸線と略平行となる線上に位置するように形成されている。

Description

明細書

斜流圧縮機のインペラ

技術分野

[0001] 本発明は斜流圧縮機、たとえば航空機用ガスタービンに用いられる斜流圧縮機のインペラに関するものである。

背景技術

[0002] 従来の斜流圧縮機に用、られるインペラは、傾斜したハブの表面に対してブレード後縁が略垂直となるように構成されている（たとえば、特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開 2001— 336498号公報（図 5 (b) )

発明の開示

[0003] し力しながら、このような従来の斜流圧縮機のインペラでは、ブレードの後縁が傾斜したハブの表面に対して略垂直となるよう設けられているため、ブレードの高さ方向にお、てインペラを通過した流体の流速に歪み (速度差）が発生してしまうと!、う問題点がある。

すなわち、図 3に示すように、インペラの回転軸線力ブレード 11の後縁先端部 11 aまでの距離 R2sが、インペラの回転軸線からブレード 11の後縁根本部 1 lbまでの距離 R2hよりも割合的にかなり大きいため、インペラの出口（ブレード 11の後縁 TE)から流出する流体の流れエネルギーがブレード 11の後縁先端部 1 laとブレード 11の後縁根本部 1 lbとで大きく異なって、流れエネルギーの大き、ブレード 11の後縁先端部 1 laで圧力が高ぐ流れエネルギーの小さ、ブレード 11の後縁根本部 1 lbで圧力が低くなつてしまう。その結果、図 3に実線矢印で流速分布を示したように、ディフユーザ 13の、ブレード 11の後縁根本部 l ibに対向する位置で流速が低下して流速歪が発生し、場合によっては逆流が発生して、斜流圧縮機の圧力上昇が妨げられ、圧縮効率が低下してしまうという問題点がある。

[0004] 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ディフューザ内での流体の流速歪や逆流の発生を抑制あるいは防止し、斜流圧縮機の高効率ィ匕を図ることのできるインペラを提供することを目的とする。 [0005] 本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。

本発明による斜流圧縮機のインペラは、複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有するとともに、前記複数枚のブレードの後縁部が位置する前記ハブの表面が回転軸を含む平面において回転軸に対して傾斜してなる斜流圧縮機のインペラであって、前記複数枚のブレードの後縁が、前記ハブの回転軸線と略平行となる線上に位置するように形成されて、る。

このような斜流圧縮機のインペラによれば、当該インペラの回転軸線力ブレードの後縁までの距離力ブレードの高さ方向において略等しくなるため、インペラの出口（ブレードの後縁）から流出する流体の流れエネルギーがブレードの高さ方向において略均一になる。

[0006] 本発明による斜流圧縮機は、上記インペラと、該インペラの下流側に設けられたディフューザとを有する斜流圧縮機であって、前記ディフューザの前縁が、前記複数枚のブレードの後縁が形成する線と略平行となる線上に位置するように形成されている

このような斜流圧縮機によれば、ブレードの後縁から流出した流体は、ブレードの高さ方向において略同時にディフューザの前縁に達した後、ディフューザを通過していく。

[0007] 本発明によるガスタービンエンジンは、上記インペラまたは上記斜流圧縮機を具備してなる。

このようなガスタービンエンジンによれば、ブレードの高さ方向において略均一な速度成分を有する流体力 Sインペラ力流出してくることとなる。

[0008] 本発明によれば、以下の効果を奏する。

インペラ力流出する流体の流速を、ブレードの高さ方向にわたって略均一にすることができ、インペラ力も流出する流体に流速の歪み (速度差）が発生することを抑制することができる。すなわち、インペラの出口（ブレードの後縁)力流出する流体の流れエネルギーを、ブレードの後縁先端部力後縁根本部にかけて略等しくすることができ、ブレードの高さ方向にわたってインペラ力も流出してくる流体の流れエネルギーを略等しくすることができて、下流側に位置するディフューザ内での流体の流速歪や逆流の発生を抑制することができる。

また、斜流圧縮機の圧力低下を防止することができるとともに圧縮効率の低下を防止することができる。

さらに、ガスタービンエンジンの圧縮効率を向上させることができて、高出力化を図ることがでさる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明によるインペラを具備した斜流圧縮機の要部断面図である。

[図 2]図 1の円 Aで囲む部分を拡大した要部拡大図である。

[図 3]従来のインペラの出口部を示した要部拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明による斜流圧縮機のインペラの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図 1に示すように、本実施形態に係るインペラ 10は、複数枚のブレード 11と、これらブレード 11の根元部 Rに配置されるハブ 12とを主たる要素として構成されたものである。

ブレード 11はそれぞれ、ハブ 12の小径側端部 12aにその前縁 LEが位置するとともに、ハブ 12の大径側端部 12bにその後縁 TEが位置するようにハブ 12の表面上に設けられている。

[0011] また、各ブレード 11の後縁 TEは、インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2sと、インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁根本部 1 lbまでの距離 R2hとが略等しくなるように形成されて!、る。

図 2は、図 1の円 Aで囲む部分を拡大した要部拡大図である。この図から、本実施形態のブレード 11の後縁 TEは、インペラ 10の回転軸線 Cからブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2s力インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁根本部 1 lbまでの距離 R2hよりも若干 (少しだけ)長くなつて!/、ることがわ力る。

[0012] このように、インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2sと、インペラ 10の回転軸線 Cからブレード 11の後縁根本部 l ibまでの距離 R2h とが略等しくなるように、すなわち、ブレード 11の後縁 TEが、ハブ 12の回転軸線じと略平行となる線上に位置するように形成されていることにより、インペラ 10から流出する流体の流速を、ブレード 11の高さ方向において略均一にすることができ、インペラ 10から流出する流体に流速の歪み (速度差）が発生することを抑制することができる言い換えれば、インペラ 10の出口（ブレード 11の後縁 TE)から流出する流体の流れエネルギーがブレード 11の後縁先端部 1 laとブレード 11の後縁根本部 1 lbとで略等しくなり、ブレード 11の高さ方向においてインペラ 10を通過した流体の流れエネルギ一が略等しくなつて、下流側に位置するディフューザ内での流体の逆流を抑制することができる。

[0013] なお、インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2s は、インペラ 10の回転軸線 Cからブレード 11の後縁根本部 l ibまでの距離 R2hの 1 . 0倍一 1. 05倍の間であることが好ましい。

また、同じことを角度で規定する場合には、インペラ 10の回転軸線 Cに平行な線とブレード 11の後縁 TEとのなす角 a力 0°— + 10°の間であることが好ましい。ここで、 1. 0倍及び 0° とはインペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2sが、インペラ 10の回転軸線 Cからブレード 11の後縁根本部 l ibまでの距離 R2hと等しい状態のことであり、 + (プラス）とはインペラ 10の回転軸線 Cカもブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2s力インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁根本部 l ibまでの距離 R2hよりも長い状態のことである。したがって、図 2 に示す αは +の領域を示していることになる。

[0014] インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁先端部 11aまでの距離 R2sと、インペラ 10の回転軸線 C力もブレード 11の後縁根本部 1 lbまでの距離 R2hとが等しヽ場合、すなわち、ブレード 11の後縁 TEが、ハブ 12の回転軸線 Cと平行となる線上に位置するように形成されている場合には、インペラ 10の出口（ブレード 11の後縁 TE) 力流出する流体の流れエネルギーがブレード 11の後縁先端部 1 laとブレード 11の後縁根本部 1 lbとで等しくなり、ブレード 11の高さ方向においてインペラ 10を通過した流体の流れエネルギーカ^ヽずれの場所でも等しくなつて、下流側に位置するディフューザ内での流体の逆流を防止することができる。

[0015] 図 1および図 2における符号 13はディフューザ、すなわち斜流インペラの下流ケーシングに設けられた案内翼 (静翼)である。インペラ 10を通過した流体は、このディフユーザ 13により下流側に導かれる（案内される）とともに、その流体の有する運動エネルギ一が圧力エネルギーに変換される。

このディフューザ 13の前縁 LE2は、前述したブレード 11の後縁 TEと略平行になるように形成されてヽることが望まヽ。

[0016] このようにディフューザ 13の前縁 LE2とブレード 11の後縁 TEと力略平行になるように形成されていることにより、ブレード 11の後縁先端部 1 laから流出した流体とブレード 11の後縁根本部 l ibから流出した流体とが、略同時にディフューザ 13の前縁 L E2に達した後、ディフューザ 13を通過していくこととなるので、流体の流れを乱すことなく流体をスムースに流すことができて、斜流圧縮機の圧力低下を防止することができるとともに圧縮効率の低下を防止することができる。

[0017] また、上述したインペラ 10あるいは斜流圧縮機を具備したガスタービンエンジンでは、下流側に位置するディフューザにおける流体の逆流が抑制あるいは防止されたり、またはディフューザを通過する際の流体の乱れが防止されるとともに斜流圧縮機の圧力低下が防止されることとなるので、圧縮効率を向上させることができて、高出力ィ匕を図ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数枚のブレードと、これら複数枚のブレードの根元部に配置されるハブとを有するとともに、前記複数枚のブレードの後縁部が位置する前記ハブの表面が回転軸を含む平面において回転軸に対して傾斜してなる斜流圧縮機のインペラであって、前記複数枚のブレードの後縁が、前記ハブの回転軸線と略平行となる線上に位置するように形成されてヽる斜流圧縮機のインペラ。

[2] 請求項 1に記載のインペラと、該インペラの下流側に設けられたディフューザとを有する斜流圧縮機であって、

前記ディフューザの前縁が、前記複数枚のブレードの後縁が形成する線と略平行となる線上に位置するように形成されてヽる斜流圧縮機。

[3] 請求項 1に記載のインペラを具備してなるガスタービンエンジン。

[4] 請求項 2に記載の斜流圧縮機を具備してなるガスター ΐ