JPH02115596A - 半径流ローター - Google Patents
半径流ローターInfo
- Publication number
- JPH02115596A JPH02115596A JP1231358A JP23135889A JPH02115596A JP H02115596 A JPH02115596 A JP H02115596A JP 1231358 A JP1231358 A JP 1231358A JP 23135889 A JP23135889 A JP 23135889A JP H02115596 A JPH02115596 A JP H02115596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axially extending
- airfoils
- radial
- spanwise
- suction surface
- 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
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 6
- FNYLWPVRPXGIIP-UHFFFAOYSA-N Triamterene Chemical compound NC1=NC2=NC(N)=NC(N)=C2N=C1C1=CC=CC=C1 FNYLWPVRPXGIIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
- F01D5/043—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
- F01D5/048—Form or construction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- 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、圧縮またはエネルギー抽出のために、ガスそ
の他の流体タービンエンジンに使用される半径流ロータ
ーに関する。
の他の流体タービンエンジンに使用される半径流ロータ
ーに関する。
例えばタービン用途では、半径流タービンの回転翼部材
が、通過する動力ガスからエネルギーを抽出する。翼は
、タービンを回転させて機械的トルクを与えるために、
できるだけ効率良くエネルギーを抽出するように設計さ
れている。しかし、エネルギー交換および伝達が機械的
、熱力学的および空気力学的な損失を生ずるので、半径
流タービンの効率は低下する。空気力学的損失は隣り合
せの翼の間の通路内の２次流による損失を含む。
が、通過する動力ガスからエネルギーを抽出する。翼は
、タービンを回転させて機械的トルクを与えるために、
できるだけ効率良くエネルギーを抽出するように設計さ
れている。しかし、エネルギー交換および伝達が機械的
、熱力学的および空気力学的な損失を生ずるので、半径
流タービンの効率は低下する。空気力学的損失は隣り合
せの翼の間の通路内の２次流による損失を含む。
この２次流は、表面境界層から流体を捕えて、翼の正圧
表面から隣りの翼の負圧表面への静圧勾配の影響を受け
て、通路の端壁を横切って運ぶ。
表面から隣りの翼の負圧表面への静圧勾配の影響を受け
て、通路の端壁を横切って運ぶ。
生ずる流れは動力ガスの主流の流れベクトルとはかなり
異なり、そのために、こうむる空気力学的損失が増す。
異なり、そのために、こうむる空気力学的損失が増す。
本発明の一目的は翼間領域における境界層移動の制御を
助けることである。
助けることである。
また半径流タービンの回転翼部材は機械的および空気力
学的双方の励振を受け、これはローター組立体の固有振
動数特性との相互作用が生ずる時に、共振、つまりフラ
ッタ−を起こすことが有り得る。本発明のいま一つの目
的は、半径流ローターの固有、共振振動数を変える装置
を与えることである。
学的双方の励振を受け、これはローター組立体の固有振
動数特性との相互作用が生ずる時に、共振、つまりフラ
ッタ−を起こすことが有り得る。本発明のいま一つの目
的は、半径流ローターの固有、共振振動数を変える装置
を与えることである。
本発明によれば、半径流ローターは回転軸線を有し、複
数の、はぼ軸方向に延在する翼が設けられ、翼はほぼ軸
方向に延在するガス通路を画成し、隣り合せの翼の表面
が正圧表面と負圧表面を画成するような形態を翼が有し
、それにより、翼の各々の軸方向範囲の少なくとも一部
が翼幅方向に凸面状の正圧表面を有することになる。
数の、はぼ軸方向に延在する翼が設けられ、翼はほぼ軸
方向に延在するガス通路を画成し、隣り合せの翼の表面
が正圧表面と負圧表面を画成するような形態を翼が有し
、それにより、翼の各々の軸方向範囲の少なくとも一部
が翼幅方向に凸面状の正圧表面を有することになる。
望ましくは、前記翼の各々の軸方向範囲の少なくとも一
部が翼幅方向に凹面状の負圧表面を有する。
部が翼幅方向に凹面状の負圧表面を有する。
翼幅方向の曲率は半径流ローターの入口または出口、あ
るいは流れの方向の全長にわたり存在することが望まし
い。
るいは流れの方向の全長にわたり存在することが望まし
い。
前記翼の各々は、翼幅方向の曲率を持つように要素翼形
の積重ねによって画成され、正圧表面が翼幅方向に凸面
となるように前記翼断面が積重ねられること、が望まし
い。負圧表面は同方向に凹面となることが望ましい。
の積重ねによって画成され、正圧表面が翼幅方向に凸面
となるように前記翼断面が積重ねられること、が望まし
い。負圧表面は同方向に凹面となることが望ましい。
以下に添付図面を参照しつつ、本発明の詳細な説明する
。
。
第１図を参照すると、本発明によらない従来の半径流タ
ービン１０は主流の流れ方向１４に曲率を有する翼１２
を有する。翼１２は主流流れ方向１４に垂直な方向に、
中心ハブ１８から半径方向に延在する。
ービン１０は主流の流れ方向１４に曲率を有する翼１２
を有する。翼１２は主流流れ方向１４に垂直な方向に、
中心ハブ１８から半径方向に延在する。
隣り合せの翼１２は動力ガスが流れる流路２０を画成す
る。
る。
第２図に示す流路２０は、１枚の翼１２の負圧表面（Ｓ
Ｓ）、隣りの翼の正圧表面（ＰＳ）、内方円周端壁２２
および外方円周端壁２４によって画成される。内方円周
壁２２は中心ハブ１８によって画成され、外方円周壁２
４はエンジンケーシング（図示せず）によって画成され
る。負圧表面（ＳＳ）と正圧表面（１）Ｓ）は共に半径
方向に延在し、運用時に流路２０に存在する等静圧線２
６と交差する。
Ｓ）、隣りの翼の正圧表面（ＰＳ）、内方円周端壁２２
および外方円周端壁２４によって画成される。内方円周
壁２２は中心ハブ１８によって画成され、外方円周壁２
４はエンジンケーシング（図示せず）によって画成され
る。負圧表面（ＳＳ）と正圧表面（１）Ｓ）は共に半径
方向に延在し、運用時に流路２０に存在する等静圧線２
６と交差する。
流路２０に存在する等静圧線２６は正圧表面（ＰＳ）の
近くでＰ１６にて最高であり、流路２０を横切って、負
圧表面（ＳＳ）の近くの低圧Ｐ１にまで減少する。
近くでＰ１６にて最高であり、流路２０を横切って、負
圧表面（ＳＳ）の近くの低圧Ｐ１にまで減少する。
矢印は圧力勾配の、圧力が減少する方向を示す。
流路２０を主流の流れ方向１４に流れる動力ガスは翼１
２との相互作用により、翼１２の表面に、低速の境界層
を生ずる。境界層は、第２図に矢印で示される圧力勾配
に影響されて、内方端壁２２と外方端壁２４に沿って、
正圧表面（ＰＳ）から隣りの翼１２の負圧表面（ＳＳ）
に向って移動する傾向がある。この流路と交差する流れ
、つまり２次流は動力ガスの主流の流れベクトルとはか
なり異なる速度ベクトルを有し、空気力学的損失を招く
。
２との相互作用により、翼１２の表面に、低速の境界層
を生ずる。境界層は、第２図に矢印で示される圧力勾配
に影響されて、内方端壁２２と外方端壁２４に沿って、
正圧表面（ＰＳ）から隣りの翼１２の負圧表面（ＳＳ）
に向って移動する傾向がある。この流路と交差する流れ
、つまり２次流は動力ガスの主流の流れベクトルとはか
なり異なる速度ベクトルを有し、空気力学的損失を招く
。
翼１２の翼端領域１３は円周方向の支持を有しないので
、フラップを生じ易い。フラップ、つまりねじれ振動モ
ードは典型的な節１５に沿って生ずる。
、フラップを生じ易い。フラップ、つまりねじれ振動モ
ードは典型的な節１５に沿って生ずる。
本発明による翼の設計は、回転する翼を殊に翼端端末に
おいて補強し、表面圧力の半径方向の勾配を改善して翼
間領域の境界層移動の制御を助けること、を目的とする
。
おいて補強し、表面圧力の半径方向の勾配を改善して翼
間領域の境界層移動の制御を助けること、を目的とする
。
第３図を参照すると、本発明による半径流タービン２８
は、主流の流れ方向３２に垂直な方向に曲率を有する翼
３０を有する。この曲率は、翼３０の入口端３４または
出口端３６に、あるいは翼の流れ方向の全長にわたって
導入されることができる。
は、主流の流れ方向３２に垂直な方向に曲率を有する翼
３０を有する。この曲率は、翼３０の入口端３４または
出口端３６に、あるいは翼の流れ方向の全長にわたって
導入されることができる。
第４図にて、流路３８は１枚の翼３０の凸面の正圧表面
（ＰＳ）、隣りの翼３０の凹面の負圧表面（ＳＳ）、内
方円周端壁４０．および外方円周端壁４２によって画成
される。内方円周壁４０は中心ハブにより画成され、外
方円周壁４２はエンジンケーシング（図示せず）により
画成される。
（ＰＳ）、隣りの翼３０の凹面の負圧表面（ＳＳ）、内
方円周端壁４０．および外方円周端壁４２によって画成
される。内方円周壁４０は中心ハブにより画成され、外
方円周壁４２はエンジンケーシング（図示せず）により
画成される。
翼３０の正圧表面（ＰＳ）に凸面性を導入することによ
って、正圧表面（ＰＳ）は数本の等静圧線に交差する。
って、正圧表面（ＰＳ）は数本の等静圧線に交差する。
正圧表面（ＰＳ）の末端部は高い方の等静圧線Ｐ１Ｂ”
１４に交差するのに対し、正圧表面（ＰＳ）の中央点は
低い等静圧線Ｐ１□に交差する。それにより導入される
凸面性は、第４図に実線によって示される正圧表面（Ｐ
Ｓ）に沿って有利な静圧勾配を促進することになる。矢
印は圧力勾配の、圧力が減する方向を示す。従って、翼
３０の正圧表面における境界層は、端壁を横切って負圧
表面へ移動するのを妨げる圧力勾配に出会う。さもない
と、負圧表面で２次流に捕捉されたであろう。
１４に交差するのに対し、正圧表面（ＰＳ）の中央点は
低い等静圧線Ｐ１□に交差する。それにより導入される
凸面性は、第４図に実線によって示される正圧表面（Ｐ
Ｓ）に沿って有利な静圧勾配を促進することになる。矢
印は圧力勾配の、圧力が減する方向を示す。従って、翼
３０の正圧表面における境界層は、端壁を横切って負圧
表面へ移動するのを妨げる圧力勾配に出会う。さもない
と、負圧表面で２次流に捕捉されたであろう。
翼３０の負圧表面（ＳＳ）に凹面性を導入することによ
り、末端部は等静圧線Ｐ ２ 、 Ｐ ｅに交差する
のに対し、負圧表面（ＳＳ）の中央点は低い等静圧線Ｐ
１に交差する。実線の矢印は負圧表面（ＳＳ）上の、圧
力勾配の、圧力が減する方向を示す。従って、負圧表面
における境界層は端壁４２を横切る移動を妨げる圧力勾
配に出会う。
り、末端部は等静圧線Ｐ ２ 、 Ｐ ｅに交差する
のに対し、負圧表面（ＳＳ）の中央点は低い等静圧線Ｐ
１に交差する。実線の矢印は負圧表面（ＳＳ）上の、圧
力勾配の、圧力が減する方向を示す。従って、負圧表面
における境界層は端壁４２を横切る移動を妨げる圧力勾
配に出会う。
図示の負圧表面は凹面性を有するが、実際には、負圧表
面の曲率はそれと異なることができる。負圧表面に導入
される曲率は、正圧表面の凸面性を生ずるのに必要な応
力配分基準に従って異なる。
面の曲率はそれと異なることができる。負圧表面に導入
される曲率は、正圧表面の凸面性を生ずるのに必要な応
力配分基準に従って異なる。
導入される翼幅方向の曲率は、さもないと、そこで２次
流に捕捉されるであろう負圧表面に向って境界層が正圧
表面から移動するのを妨げる境界層の運動を加勢する有
利な半径方向の表面圧力勾配を助長する。それにより、
主流流れへの乱れが減するので、空気力学的損失が減す
る。
流に捕捉されるであろう負圧表面に向って境界層が正圧
表面から移動するのを妨げる境界層の運動を加勢する有
利な半径方向の表面圧力勾配を助長する。それにより、
主流流れへの乱れが減するので、空気力学的損失が減す
る。
翼間通路の端壁を横切る境界層移動の制御を助けると同
時に、導入される曲率はまた翼３０の構造強度を増す。
時に、導入される曲率はまた翼３０の構造強度を増す。
翼幅方向の曲率は、翼３０の固有、共振周波数を増すこ
とによって、さもないと撓み易い翼の端末部分を補強す
る働きを有する。
とによって、さもないと撓み易い翼の端末部分を補強す
る働きを有する。
この曲率は個所３１に示すように節の型を変える。
図示の例では、正圧表面が凸面性を有するが、どの翼幅
方向の曲率の分布も翼３０を補強することは、当業者に
とって自明である。
方向の曲率の分布も翼３０を補強することは、当業者に
とって自明である。
そのような非在来形の翼３０の空気力学的輪郭は、後縁
の各要素が動力ガスの局部的１次流流線に直角となるよ
うに、多数個の要素翼形を積重ねることによって画成さ
れることができる。このタービン排気が回転軸線に平行
でない場合への適用は、英国特許願明細書Ｇ Ｂ ２１
６４０９８Ａの要求するように、流体が通路から直角に
排出されるようにする多重傾斜積重ね概念を呼び起す可
能性がある。
の各要素が動力ガスの局部的１次流流線に直角となるよ
うに、多数個の要素翼形を積重ねることによって画成さ
れることができる。このタービン排気が回転軸線に平行
でない場合への適用は、英国特許願明細書Ｇ Ｂ ２１
６４０９８Ａの要求するように、流体が通路から直角に
排出されるようにする多重傾斜積重ね概念を呼び起す可
能性がある。
半径流タービンに関して本発明を説明したけれども、ガ
スその他の流体の用途における任意の半径流または斜流
インペラーに同一原理を適用し得ることは、当業者にと
って自明である。
スその他の流体の用途における任意の半径流または斜流
インペラーに同一原理を適用し得ることは、当業者にと
って自明である。
半径流タービンまたはインペラーは、通常、スプリッタ
ーとして知られる部分回転翼と組合せた回転翼を含むこ
ともできる。単独に、または組合せて、使用するにせよ
、完全回転翼およびスプリッターの双方に本発明を適用
し得る。
ーとして知られる部分回転翼と組合せた回転翼を含むこ
ともできる。単独に、または組合せて、使用するにせよ
、完全回転翼およびスプリッターの双方に本発明を適用
し得る。
第１図は、本発明によらない、従来の半径流タービンの
斜視図、 第２図は、第１図に示す半径流タービンの隣り合せの１
対の従来形翼によって画成される流路の断面図、 第３図は、本発明による半径流タービンの斜視図、 第４図は、第３図に示す半径流タービンの隣り合せの１
対の翼によって画成される流路の断面図である。 １０・・・ローター（タービン）１２・・・翼２０・・
・ガス通路（流路） （外４名）
斜視図、 第２図は、第１図に示す半径流タービンの隣り合せの１
対の従来形翼によって画成される流路の断面図、 第３図は、本発明による半径流タービンの斜視図、 第４図は、第３図に示す半径流タービンの隣り合せの１
対の翼によって画成される流路の断面図である。 １０・・・ローター（タービン）１２・・・翼２０・・
・ガス通路（流路） （外４名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、回転軸線を有し、複数のほぼ軸方向に延在する翼が
設けられている半径流ローターであって：ａ、前記軸方
向に延在する翼はほぼ軸方向に延在するガス通路を画成
し、 ｂ、前記軸方向に延在する翼の各々の隣り合せの表面は
正圧表面と負圧表面を画成し、それにより、前記軸方向
に延在する翼の各々の軸方向範囲の少なくとも一部が翼
幅方向に凸面をなす正圧表面を有することになるような
形態を、前記軸方向に延在するガス通路を画成する前記
軸方向に延在する翼が有する； 半径流ローター。 ２、前記翼の各々の軸方向範囲の少なくとも一部が翼幅
方向に凹面状の負圧表面を有する、請求項１記載の半径
流ローター。 ３、半径流ローターの入口における各翼の一部分が翼幅
方向に曲線を画く、請求項１記載の半径流ローター。 ４、半径流ローターの出口における各翼の一部分が翼幅
方向に曲線を画く、請求項１記載の半径流ローター。 ５、回転軸線を有し、複数のほぼ軸方向に延在する翼が
設けられる半径流ローターであって：ａ、前記軸方向に
延在する翼はほぼ軸方向に延在するガス通路を画成し、 ｂ、前記軸方向に延在するガス通路を画成する前記軸方
向に延在する翼は、前記軸方向に延在する翼の各々の隣
り合せの表面が正圧表面と負圧表面を画成するような形
態を有し、 ｃ、前記軸方向に延在する翼の各々は要素翼形の積重ね
によって画成され、前記軸方向に延在する翼を画成する
前記要素翼形は翼幅方向に曲率を有するように積重ねら
れ、前記積重ねられた要素翼形の曲率は、翼幅方向に凸
面状をなす正圧表面を前記軸方向に延在する翼が有する
ようにされている； 半径流ローター。 ６、前記翼形は前記負圧表面が翼幅方向に凹面状となる
ように積重ねられる、請求項５記載の半径流ローター。 ７、請求項１記載の半径流ローターを含む半径流タービ
ンエンジン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8824463A GB2224083A (en) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | Radial or mixed flow bladed rotors |
| GB8824463.7 | 1988-10-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02115596A true JPH02115596A (ja) | 1990-04-27 |
Family
ID=10645433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1231358A Pending JPH02115596A (ja) | 1988-10-19 | 1989-09-06 | 半径流ローター |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5112195A (ja) |
| JP (1) | JPH02115596A (ja) |
| DE (1) | DE3932244A1 (ja) |
| GB (1) | GB2224083A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8997486B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-04-07 | Bullseye Power LLC | Compressor wheel |
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|---|---|---|---|---|
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| US5685696A (en) * | 1994-06-10 | 1997-11-11 | Ebara Corporation | Centrifugal or mixed flow turbomachines |
| CN1079142C (zh) * | 1995-12-07 | 2002-02-13 | 株式会社荏原制作所 | 涡轮机械及其制造方法 |
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