JP2000345997A

JP2000345997A - 軸流圧縮機の可変静翼機構

Info

Publication number: JP2000345997A
Application number: JP11158068A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Imanari; 邦之今成
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】可変静翼の端部に生じる隙間を通して正圧面
から負圧面に流れる隙間流れを防止することができ、こ
れにより流路壁付近の圧力損失を低減し圧縮機の効率を
向上させることができる軸流圧縮機の可変静翼機構を提
供する。【解決手段】翼列を構成する各静翼１が半径方向に延
びる軸心１ａを中心に揺動可能に支持され、各静翼の翼
端部に可撓性シール部材１０を備える。このシール部材
は、末端部が厚く先端部が薄く構成された耐熱ゴム部材
であり、一端１０ａが翼端部に固定され、他端１０ｂが
静翼を支持する壁面６に接触しながら摺動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸流圧縮機の可変
静翼機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジェットエンジン等の軸流圧縮機では、
定格回転速度時の静翼の向きに対して、アイドリング時
や高回転時には、性能の保持・向上のために静翼の向き
を大きく揺動させる必要がある。この揺動角度は、例え
ば最大で６０〜７０°にも達する。そのため軸流圧縮機
では、低速回転から高速回転までの幅広い作動域で作動
安定性を確保するために図２に模式的に示す可変静翼機
構（Variable Static Vane: ＶＳＶ）が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に圧縮機の流路
は、気体（空気）の圧縮に応じて上流側から下流側に徐
々に狭くなる。このような流路内で可変静翼が流路壁と
接触することなく支持軸のまわりに回転できるように、
可変静翼の両端部には隙間が設けられる。この隙間は、
最小でも約０．２ｍｍ位、大きい場合には約１ｍｍ以上
にもなる。

【０００４】図３は可変静翼１の主流２と翼端隙間の隙
間流れ３を模式的に示している。なお、この図で（Ａ）
は可変静翼１の翼列図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ矢視図、
（Ｃ）圧力損失特性図である。図３（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、翼端隙間があると、翼面付近に存在する正圧面
（腹側）と負圧面（背側）の圧力差によって、翼の腹側
から背側に流れる隙間流れ３が発生する。この隙間流れ
３は、翼間の主流２に対してほぼ直交する方向に流れる
ため、図３（Ｃ）に示すように、流路壁付近の圧力損失
が急増し効率が低下する。なお、図３（Ｂ）において、
４は動翼である。

【０００５】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、可
変静翼の端部に生じる隙間を通して正圧面から負圧面に
流れる隙間流れを防止することができ、これにより流路
壁付近の圧力損失を低減し圧縮機の効率を向上させるこ
とができる軸流圧縮機の可変静翼機構を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、翼列を
構成する各静翼（１）が半径方向に延びる軸心（１ａ）
を中心に揺動可能に支持され、各静翼の翼端部に一端
（１０ａ）が固定され他端（１０ｂ）が静翼を支持する
壁面（６）に接触しながら摺動する可撓性シール部材
（１０）を備える、ことを特徴とする軸流圧縮機の可変
静翼機構が提供される。

【０００７】上記本発明の構成により、可変静翼の揺動
により、その両端部の隙間が変化しても、可撓性シール
部材（１０）の他端（１０ｂ）が壁面（６）に接触しな
がら摺動するので、例えば、揺動角度が全開状態では変
形なし状態となって翼端隙間を埋め、角度全閉状態では
変形して翼端隙間を埋めることができる。従って低速回
転から高速回転までの全作動域で翼端隙間を実質的にな
くすことができ、隙間流れをなくし、側壁部の圧力損失
を低減することができる。

【０００８】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
可撓性シール部材（１０）は、壁面（６）への追従性を
高めるように、末端部が厚く先端部が薄く構成された耐
熱ゴム部材である。

【０００９】この構成により、車のワイパーゴムのよう
に可撓性シール部材（１０）の先端部が柔軟に変形し、
末端部が可変静翼に強固に固定されるので、壁面（６）
への追従性を高めることができる。また、耐熱ゴム部材
を用いることにより、軸流圧縮機の可変静翼機構が一般
に設けられるファン又は圧縮機の前段側での作動温度
（１００〜２００℃）に耐えることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。なお、各図におい
て、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明
を省略する。図１は、本発明の軸流圧縮機の可変静翼機
構の模式図である。この図において、（Ａ）は軸流圧縮
機の翼列図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ線における部分断面
図、（Ｃ）はその特性図である。

【００１１】図１（Ａ）に示すように、本発明の軸流圧
縮機の可変静翼機構は、軸流圧縮機の外側流路壁５ａと
内側流路壁５ｂの間に設置される。可変静翼１は、両端
面に固定された２本の支持軸１ａにより支持され、その
軸心を中心に図示しない可変機構により揺動するように
なっている。また、可変静翼１の下流側には動翼４が配
置されている。なお、図２に例示したように、可変静翼
１を１本の支持軸で支持してもよい。また、本発明の軸
流圧縮機の可変静翼機構は、ファン又は圧縮機の前段側
に設けるのがよい。

【００１２】図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明の
軸流圧縮機の可変静翼機構は、各静翼１の翼端部に可撓
性シール部材１０を備えている。このシール部材１０
は、外側流路壁５ａと内側流路壁５ｂの壁面６への追従
性を高めるように、末端部が厚く先端部が薄く構成され
ている。またこの部材１０は、ファン又は圧縮機の前段
側における作動温度（例えば１００〜２００℃）に耐え
る周知の耐熱ゴム（例えばシリコンゴム）からなる。

【００１３】図１（Ｂ）に示すように、このシール部材
１０は、一端１０ａ（末端部）が静翼１の翼端部に固定
され、他端１０ｂ（先端部）が静翼を支持する壁面６に
接触しながら摺動する。翼端部への固定は、例えば接着
もしくは機械的に組立・装着する。また、図１（Ａ）に
示すように、支持軸１ａが比較的太い場合には、支持軸
１ａの前後に１個ずつ、内側壁部と外側壁部の両方で４
個の部品にシール部材１０を分割して取り付けるのがよ
い。従って、この部品は１枚の可変静翼１について４つ
装着される。

【００１４】耐熱ゴムには、車のワイパーゴムのように
柔軟に変形可能なものを使用する。従って翼端部に固定
されたこの部品は柔軟で変形可能であり、例えば可変静
翼１の揺動角度が全開状態では変形なし状態となって翼
端隙間を埋め、角度全閉状態では変形して翼端隙間を埋
めることができる。

【００１５】上述した本発明の構成により、可変静翼１
の揺動により、その両端部の隙間が変化しても、可撓性
シール部材１０の他端１０ｂが壁面６に接触しながら摺
動するので、可撓性シール部材１０の変形により翼端隙
間を常に埋めることができる。従って低速回転から高速
回転までの全作動域で翼端隙間を実質的になくすことが
でき、隙間流れをなくし、図１（Ｃ）に示すように側壁
部の圧力損失を低減することができる。

【００１６】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
に変更できることは勿論である。

【００１７】

【発明の効果】上述したように、本発明の軸流圧縮機の
可変静翼機構は、可変静翼の端部に生じる隙間を通して
正圧面から負圧面に流れる隙間流れを防止することがで
き、これにより流路壁付近の圧力損失を低減し圧縮機の
効率を向上させることができる、等の優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸流圧縮機の可変静翼機構の模式図で
ある。

【図２】従来の軸流圧縮機の可変静翼機構の構成図であ
る。

【図３】従来の可変静翼機構における隙間流れの模式図
である。

【符号の説明】

１可変静翼２主流３隙間流れ４動翼５ａ外側流路壁５ｂ内側流路壁６壁面１０可撓性シール部材１０ａ一端１０ｂ他端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】翼列を構成する各静翼（１）が半径方向
に延びる軸心（１ａ）を中心に揺動可能に支持され、各
静翼の翼端部に一端（１０ａ）が固定され他端（１０
ｂ）が静翼を支持する壁面（６）に接触しながら摺動す
る可撓性シール部材（１０）を備える、ことを特徴とす
る軸流圧縮機の可変静翼機構。
【請求項２】前記可撓性シール部材（１０）は、壁面
（６）への追従性を高めるように、末端部が厚く先端部
が薄く構成された耐熱ゴム部材である、ことを特徴とす
る請求項１に記載の軸流圧縮機の可変静翼機構。