JPH04103294U

JPH04103294U - 回転機の入口ガイドベーン

Info

Publication number: JPH04103294U
Application number: JP775191U
Authority: JP
Inventors: 文一長田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1992-09-07
Anticipated expiration: 2006-01-28
Also published as: JP2538896Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】計画流量時から流量が減少した場合、羽根車
への流体流入時のミスマッチングによる損失を軽減する
こと。【構成】回転機の羽根車の入口部に備えられる入口ガ
イドベーンを、曲率半径を一定とした円弧翼とするとと
もに、その外径部、平均径部および内径部における翼弦
長を羽根車の入口部における外径と平均径と内径との比
に一致させるように形成したもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、遠心圧縮機や送風機などの回転機において、流量圧力特性を制御するために用いられる入口ガイドベーンの形状の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

遠心圧縮機や送風機などの回転機では、羽根の入口部に入口ガイドベーンを備えて、流量圧力特性を制御するようにしたものがある。図４は従来の入口ガイドベーンを備えた遠心圧縮機の要部を示した断面図であり、この図により従来の入口ガイドベーンについて説明する。

【０００３】駆動軸１により回転される羽根車２に取付けられた羽根３の入口部に、入口ガイドベーン４が設けられている。そして入口ガイドベーン４を通して流入する作動流体は、羽根３の回転によって、その圧力と速度エネルギーが増大させられ、さらに、ディフューザ羽根５によって速度エネルギーが圧力に変換され、出口６を経て、図示しない吐出部から吐出される。

【０００４】なお、本明細書では、羽根車入口の外径部、平均径部、内径部について種々の特性を説明する場合が多いので、これらの部位について明確にしておく。図４において、羽根３の入口側の中心線１ａを挟んだ根元の直径を内径Ｄ_1rとし、ここを内径部と呼び、また、羽根３の入口側の中心線１ａを挟んだ外側の直径を外径Ｄ_1tとし、ここを外径部と呼び、さらに、羽根３の入口側における根元と外側との中間部の中心線１ａを挟んだ直径を平均径Ｄ_1mとし、ここを平均径部と呼んでいる。これは、入口ガイドベーンについても同様である。

【０００５】このように構成された遠心圧縮機の特性は、図５に示されているように、入口ガイドベーン４の出口角α_iによって変化するものである。すなわち図５は、駆動軸１の回転数が一定のもとで、作動流体の流量を変化させた場合における、圧力比Π_c（すなわち吸入圧力と吐出圧力との比）および効率η_cの変化の様子を、入口ガイドベーン４の出口角α_iをパラメータとして示したもので、α_i＝０゜、 α_i＝３０゜、α_i＝６０゜の場合について示してある。

【０００６】ところで、羽根車入口における作動流体の流れの速度線図を、羽根車入口の平均径（図４のＤ_1m）について示すと図６のようになる。すなわち、駆動軸１の回転数が一定なので、羽根車２の周速Ｕ_1mは一定であり、作動流体の流量が計画流量（１００％流量）に対して、８０％、６０％と減少しても、羽根に対する相対流入角β_1mが小さくならないように、入口ガイドベーン４によって、羽根車入口の絶対流入角α_1mを制御している。なお、Ｃ₁は絶対流入速度、Ｗ₁は相対流入速度であり、入口ガイドベーン４の出口角α_iと羽根車入口の絶対流入角α₁とは同じである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図６と同様の羽根車入口における作動流体の流れの速度線図を、羽根車入口の外径部および内径部についても示すと、それぞれ図７および図８のようになる。なお、ここでは作動流体の流量が計画流量（１００％流量）（実線で示す）および６０％流量（破線で示す）の場合について示されている。また、羽根の外径Ｄ_1t、平均径Ｄ_1mおよび内径Ｄ_1rの比を、Ｄ_1t：Ｄ_1m：Ｄ_1r＝１．０：０．７：０．４と仮定してある。

【０００８】従って、図６、図７および図８から羽根車入口の平均径部と外径部および内径部の３断面の速度線図を比較してみることができる。そこで、従来の直線翼による入口ガイドベーン４では、羽根車入口の絶対流入角α₁は３断面で変わらないから、図示のとおり、α_1m＝α_1t＝α_1r＝一定となる。ここで、６０％流量時に平均径部において計画流量時の相対流入角β_1mに等しくなるように、入口ガイドベーン４により羽根車入口の絶対流入角α_1mを設定すると、図７から明らかなように外径部では相対流入角β_1tは小さくなるものの、図８に示すように内径部の相対流入角β_1rは逆に過大となってしまうという問題があった。

【０００９】また、図９は、計画流量時から流量を減少させた場合の、計画流量時の相対流入角β_1oと実際の相対流入角β₁との差を、それぞれ羽根車入口の平均径部と外径部および内径部の３断面について示したものである。すなわち、平均径部で相対流入角β_1mを計画流量時の相対流入角β_1moに一致させるように、羽根車入口の絶対流入角α₁を調整するので、β_1mo−β_1mはほぼゼロとなり、マッチングの取れた状態となる。しかし、外径部では、β_1to−β_1tが流量の少ない範囲で増えてきて、ミスマッチングが生じ、内径部では、変化が大きすぎて、計画流量から流量が減少するに従って、β_1rが大幅に大きくなって、β_1ro−β_1rがマイナス方向に広がり、ミスマッチングによる損失増大が大きくなるという問題があった。本考案は、このような問題を解決することを目的としてなされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案では、上記目的に対し、回転機の羽根車の入口部に備えられる入口ガイドベーンは、曲率半径を一定とした円弧翼とするとともに、その外径部、平均径部および内径部における翼弦長を前記羽根車の入口部における外径と平均径と内径との比に一致させるように形成している。

【００１１】

【作用】

上記の手段によれば、それぞれ羽根車入口の外径部と平均径部および内径部の３断面について、羽根車入口の絶対流入角α₁の関係を、α_1t＞α_1m＞α_1rのようにすることが可能となり、相対流入角β₁の適正化が図れる。

【００１２】

【実施例】

以下本考案に係る回転機の入口ガイドベーンの一実施例を、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は本考案に係る回転機の入口ガイドベーンの一実施例の概念図を示したものである。図示のように、入口ガイドベーン７は、円弧翼の形に形成され、その外径部、平均径部、内径部における曲率半径ρ_t，ρ_m，ρ_rは同一にしてある。また、この円弧翼の翼弦長は羽根車入口の外径と平均径と内径との比に一致させるようにしてある。すなわち、入口ガイドベーン７の外径部、平均径部および内径部の翼弦長はその円弧を成す角度θ_t，θ_m，θ_rに比例するので、この角度で翼弦長を表すこととし、羽根車入口の外径Ｄ_1t：平均径Ｄ_1m：内径Ｄ_1r＝入口ガイドベーン７の内径部の角度θ_t：平均径部の角度θ_m：内径部の角度θ_rとなるようにしている。

【００１４】図２は円弧翼形入口ガイドベーンの概念図を示したもので、外径部、平均径部および内径部を重ねて示してある。ここで、ρは円弧翼形入口ガイドベーンの外径部、平均径部および内径部に共通な曲率半径、θ_t，θ_m，θ_rはそれぞれ外径部、平均径部および内径部の翼弦長を表す曲率中心角、α_1t，α_1m，α_1rはそれぞれ外径部、平均径部および内径部の絶対流入角を示している。この図において、入口ガイドベーン７の出口角α_iと中心角θとの関係は、それぞれ外径部と平均径部および内径部に関して、α_it＝α_im＋（θ_t−θ_m）／２およびα_ir＝α_im −（θ_m−θ_r）／２となる。従って、θ_tおよびθ_rをθ_mに関して変えることにより、羽根車入口の絶対流入角α₁を、それぞれ羽根車入口の外径部、平均径部および内径部の３断面について、α_1t＞α_1m＞α_1rのようにすることが可能となる。

【００１５】なお、本考案の入口ガイドベーン７を、さらに具体的な数値で説明する。羽根車の平均径Ｄ_1m、外径Ｄ_1tおよび内径Ｄ_1rの比を、Ｄ_1t：Ｄ_1m：Ｄ_1r＝１．０：０．７：０．４とすれば、入口ガイドベーン７の外径部、平均径部、内径部の翼弦長に相当する角度θ_t，θ_m，θ_rは図１に示したようにθ_t：θ_m：θ_r＝３０゜：２１゜：１２゜＝１．０：０．７：０．４であり、また、平均径部の羽根車入口の絶対流入角α_1mすなわち入口ガイドベーン出口角α_imをα_1m＝α_im＝２５．５゜とすれば、α_it＝２５．５＋（θ_t−θ_m）／２＝３０．０゜となり、内径部では、α_ir＝２５．５−（θ_m−θ_r）／２＝２１．０゜となる。

【００１６】

【考案の効果】

以上詳述したような、曲率半径を一定とした円弧翼とし、翼弦長をその外径部、平均径部および内径部において羽根車入口における外径と平均径と内径との比に一致させてなる入口ガイドベーンを使用したときの、流量変化に対する相対流入角の変化特性を図３に示す。図３において、本考案による場合を一点鎖線で示してあるが、比較のため、図９に示した直線翼形の入口ガイドベーンを用いた場合の変化も実線によって併せて示してある。

【００１７】この図３は、計画流量時から流量を減少させた場合の、計画流量時の相対流入角β_1oと実際の相対流入角β₁との差を、それぞれ羽根車入口の平均径部と外径部および内径部の３断面について示している。すなわち、平均径部で相対流入角 β_1mを計画流量時の相対流入角β_1moとに一致させるように、羽根車入口の絶対流入角α₁を調整するので、β_1mo−β_1mはほぼゼロとなり、マッチングの取れた状態となる。そして、外径部では、β_1to−β_1tが流量の少ない範囲で若干増えるものの従来よりはその差が減って、ミスマッチングが減少し、さらに内径部では、計画流量から流量が減少した場合の、β_1ro−β_1rが大幅に減少しており、ミスマッチングによる損失が軽減されることが明らかである。このように本考案によれば、実用上の効果の大きな回転機の入口ガイドベーンが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る回転機の入口ガイドベーンの一実
施例の概念図である。

【図２】円弧翼形入口ガイドベーンの概念図である。

【図３】本考案の効果を説明するために示した、流量変
化に対する相対流入角の変化特性図である。

【図４】入口ガイドベーンを備えた遠心圧縮機の要部を
示した断面図である。

【図５】遠心圧縮機の特性を説明するために示した特性
図である。

【図６】従来の入口ガイドベーンを備えた遠心圧縮機に
おける、羽根車入口の平均径部での流体の速度線図であ
る。

【図７】従来の入口ガイドベーンを備えた遠心圧縮機に
おける、羽根車入口の外径部での流体の速度線図であ
る。

【図８】従来の入口ガイドベーンを備えた遠心圧縮機に
おける、羽根車入口の内径部での流体の速度線図であ
る。

【図９】従来の入口ガイドベーンを備えた遠心圧縮機に
おける、流量変化に対する相対流入角の変化特性図であ
る。

【符号の説明】

１駆動軸２羽根車３羽根７入口ガイドベーンＤ_t 外径Ｄ_m 平均径Ｄ_r 内径

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転機の羽根車の入口部に備えられる入口
ガイドベーンであって、曲率半径を一定とした円弧翼と
するとともに、その外径部、平均径部および内径部にお
ける翼弦長を前記羽根車の入口部における外径と平均径
と内径との比に一致させるように形成して成る回転機の
入口ガイドベーン。