JPH08114199A - 軸流圧縮機 - Google Patents

軸流圧縮機

Info

Publication number
JPH08114199A
JPH08114199A JP25346094A JP25346094A JPH08114199A JP H08114199 A JPH08114199 A JP H08114199A JP 25346094 A JP25346094 A JP 25346094A JP 25346094 A JP25346094 A JP 25346094A JP H08114199 A JPH08114199 A JP H08114199A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casing
blade
hub
section
curvature
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
Application number
JP25346094A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuaki Yanagida
光昭 柳田
Yasuhiro Kato
泰弘 加藤
Yoshihiro Tsuda
吉弘 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP25346094A priority Critical patent/JPH08114199A/ja
Publication of JPH08114199A publication Critical patent/JPH08114199A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】翼表面の剥離を抑制し、翼間の二次流れの発生
を抑制しながら軸流圧縮機の安定作動範囲の拡大を図
り、かつ効率を向上させることが可能な軸流圧縮機を提
供する。 【構成】翼の先端部13および根本部15の方が、翼中
心部13よりも翼断面における弦長(19,29)およ
び曲率半径(17,27)を大きくするようにした。 【効果】このように形成することにより、翼の腹側面2
0と背側面21との圧力差が小さくなるので、二次流れ
を抑制し、圧縮機の効率向上と安定作動範囲の拡大が図
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスタービン等
に採用されている軸流圧縮機の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来一般に採用されているガスタービン
は、燃焼用および冷却用の空気を得るために、タービン
と同軸上に軸流圧縮機を備えているのが普通である。こ
の軸流圧縮機には、ケーシング側に周方向に所定の間隔
をおいて固定保持された静翼,入口案内翼および出口案
内翼が設けられており、また回転するハブ側には、その
外周に周方向に所定の間隔をおいて動翼が設けられてい
る。
【0003】これら翼(静翼,入口案内翼,出口案内
翼,動翼)においては、翼の腹側面と背側面との圧力差
が原因となって、翼の先端側および根本側,すなわちハ
ブ側およびケーシング側に近い部分において二次流れが
発生する。翼部にこの二次流れが発生すると軸流圧縮機
の効率は低下し、安定な作動範囲も狭くなる。したがっ
て、この二次流れの発生はぜひ避けなくてはならない。
【0004】従来このための一つの対策として、例えば
特開昭62−195495号公報にも記載されているよ
うに、動翼および静翼の中心断面(径方向中央部におけ
る断面)よりケーシングおよび/又はハブ側に近い部分
の断面の方が曲率半径が小さくなるように翼を加工し、
翼列損失の低減を図るようにしている。
【0005】また、もう一つの対策として、特開昭59
−115500号公報に記載されているように、翼のケ
ーシングおよびハブに近い部分に突起を設け、この突起
の作用により主流空気の一部をケーシングおよびハブに
沿った流れとなし、その翼列損失を低減するようにする
考えもある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、この
ように形成された翼であると、たしかにある程度の翼列
損失を低減することが可能であるが、この従来の翼構
成,例えば前者の特開昭62−195495号公報記載
のものでは、翼の曲率の増大に伴って空気の流れが翼の
表面から剥離し易くなるという点についての配慮がなさ
れておらず、この剥離の問題で圧縮機効率の低下を招
き、安定な作動範囲が狭くなる恐れがあった。
【0007】また、後者の特開昭59−115500号
公報に開示されている翼の場合には、翼に突起が設けら
れていることから、この突起のために、翼の弦長が増す
ことになり、そのために翼表面においては流体の粘性に
基づく渦層がより厚くなり、翼列の全圧力損失が増加
し、やはり圧縮機効率の低下を招くことになり、この構
成でも安定な作動範囲を狭くしてしまう嫌いがあった。
【0008】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、翼表面の剥離を抑制し、翼間の二
次流れの発生を抑制しながら軸流圧縮機の安定作動範囲
の拡大を図り、かつ効率を向上させることが可能なこの
種の軸流圧縮機を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、翼の
先端部および根本部の方が、翼中心部よりも翼断面の弦
長および曲率半径を大きくするようになし、所期の目的
を達成するようにしたものである。
【0010】
【作用】すなわちこのように形成された翼を有する軸流
圧縮機であると、翼の循環は一定のままで翼の腹側面と
背側面との圧力差が減少し、翼間の二次流れの発生は抑
制され、したがって翼表面の剥離を抑制し、翼間の二次
流れの発生を抑制しながら軸流圧縮機の安定作動範囲の
拡大を図り、効率を向上させることができる。
【0011】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図2にはその軸流圧縮機の概略構成が断面
で示されている。回転軸7とともに回転するハブ2の外
面には、動翼4が周方向および軸方向に所定の間隔をお
いて多数配置されており、またケーシング1の内壁側に
は、静翼3が前記動翼と軸の長手方向に交互配置となる
ように多数配置されている。なお、軸流圧縮機の入口に
は、入口案内翼5が1列、出口には出口案内翼6が2列
(この実施例の場合)配置されている。
【0012】図1には、これらの翼のうち出口案内翼6
の場合の側面が概略的に示され、また図3には、この図
1中のA−A,B−BおよびC−C線に沿う断面が、そ
れぞれ断面12,断面13および断面14で示されてい
る。出口案内翼6の断面は、腹側面20および背側面2
1、それに前縁10と後縁11とを単一円弧で結んだ反
り線12で構成されている。
【0013】この図3からも明らかなように、出口案内
翼6は、翼の中心部であるB−B断面よりも翼先端側の
A−A断面および翼根本側のC−C断面の方が、反り線
の弦長および曲率半径が大きく形成されている。さらに
中心断面B−Bの反り線15の翼弦長25よりも、ケー
シング側端部8に近いA−A断面の反り線翼弦長19、
およびハブ側端部9に近いC−C断面の反り線翼弦長2
9の方が大きくなっている。
【0014】さらに、反り線15の半径は、翼中心部の
半径23よりも翼先端側および翼根本側の半径17,2
7の方が大きく形成されている。なお、この場合当然の
ことながら、反り線15の中心角は、中心角24よりも
中心角18および28の方が小さくなっている。
【0015】次にこのように形成された出口案内翼6の
動作について説明する。この出口案内翼6は、翼の背側
面21よりも腹側面20の方が圧力が高いために、翼列
の間では背側面21から腹側面20に向かう二次流れは
発生する。しかし、翼中心部のB−B断面では、この二
次流れよりも軸流速度51の方が十分大きいので、二次
流れによる影響はない。
【0016】一方、両端部側,すなわちA−AおよびC
−C断面部の近傍では、ケーシングおよびハブ表面に発
生する渦層によって軸流速度が減少するために、二次流
れの影響を強く受けるように思われるが、この翼の場合
には、前述したように、翼弦25よりも翼弦19および
29の方を大きく、なおかつ半径23よりも半径17お
よび27の方が大きく、さらに中心角24よりも中心角
18および28の方が小さく形成されていることから、
A−AおよびC−C断面の背側面21と腹側面20との
圧力差が小さくなり、結果的に二次流れの規模と強さが
小さくなるのである。
【0017】このように出口案内翼6を形成することに
より、翼列内部で発生する二次流れの規模と強さを抑制
する効果があり、さらに圧縮機効率を向上および安定作
動範囲の拡大をもたらすのである。
【0018】なお、以上の説明では出口案内翼6の場合
について説明してきたが、静翼3および動翼4さらには
入口案内翼5に実施した場合でも同様な効果が生ずるこ
とは勿論である。
【0019】次にもう一つの実施例を図4に基づき説明
する。この図は、図1中の断面の反り線が、それぞれ2
個の円弧30と31とで成る場合を示している。勿論図
3と同様に断面12および断面13および断面14は、
それぞれ図1のA−A,B−BおよびC−C断面を示し
ている。
【0020】翼の端部側の断面12および断面14の翼
弦長19および29は、翼中心部の断面13の翼弦長2
5よりも大きく形成され、かつ中心角37と38との和
は、中心角43と44との和よりも小さい。また、中心
角37と38との和は、中心角49と50との和よりも
小さい。なお、図4では反り線が2個の円弧で成る場合
を示したが、反り線が3個以上の円弧で成るようにして
もよい。
【0021】この例においても翼が二次流れを抑制する
際の基本的な動作は、前述した実施例と同様に動作し、
同様な効果を秦することは勿論のこと、さらにこの実施
例であると、翼の反り線が30と31の2個の円弧から
構成されているために、さらに遷音速翼や超音速翼のよ
うに高速流でも作動できる効果がある。
【0022】さらにもう一つの実施例について図5を使
って説明する。図5は、図2の出口案内翼6とケーシン
グおよびハブの一部分と、出口案内翼6の前縁10より
上流位置53における軸流速度の半径方向分布52を示
している。図5のA−AおよびB−BおよびC−C断面
は、図3もしくは図4のいずれか一方の形状をもつ。な
お、半径方向分布52において、ケーシング1に最も近
い変曲点54とケーシング1との間を渦層厚56とす
る。
【0023】出口案内翼のケーシング側において、ケー
シング側渦層厚56に相当する範囲60の中で、翼6の
中心側からケーシング1に向く方向に、弦長および曲率
半径が連続してかつ滑らかに大きくなる。同様に、ハブ
2に最も近い変曲点55とハブ2との間をハブ側渦層厚
57とし、渦層厚57に相当する範囲61の中で、翼6
の中心側からハブ2に向く方向に、弦長および曲率半径
が連続してかつ滑らかに大きくなる。
【0024】なお、この場合も出口案内翼に実施した例
について説明したが、静翼3および動翼4および入口案
内翼5に実施してもよい。
【0025】前記実施例において、翼が二次流れを抑制
する際の基本的な動作は前述の実施例と同等であるが、
特にこの実施例では、渦層56および57の中で軸流速
度が滑らかに原則するのに応じて、弦長および曲率半径
が連続してかつ滑らかに大きくなるので、翼面上の圧力
も滑らかに変化し、それによって二次流れを効率良く抑
制できるという効果がある。さらに、弦長および曲率半
径が大きくなる範囲を60および61に限定しているの
で、二次流れを抑制する範囲も限定できるという効果も
ある。
【0026】以上種々説明してきたように、このように
形成された翼を有する軸流圧縮機であると、静翼の中心
断面よりもケーシングおよび/またはハブ側断面図の弦
長が大きい形状とすることによって、ケーシングからハ
ブ側断面に至るまでの弦長が一定である静翼に比べて、
翼表面の半径方向圧力差が均一化されるので、静翼列の
翼間に発生する二次流れの発生を抑制する効果があり、
さらに、静翼の曲率半径も大きくすることによって翼面
の渦層の発達を抑えて、全圧損失の増加を抑制しながら
圧縮機の効率を向上させ、安定作動範囲を拡大すること
ができるのである。
【0027】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、翼表面の剥離が抑制され、翼間の二次流れの発生を
抑制しながら軸流圧縮機の安定作動範囲の拡大を図り、
かつ効率を向上させることが可能なこの種軸流圧縮機を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸流圧縮機の翼部の一実施例を示す横
断平面図である。
【図2】本発明の軸流圧縮機の一実施例を示す縦断側面
図である。
【図3】本発明の軸流圧縮機の翼部の一実施例を示す側
面図である。
【図4】本発明の軸流圧縮機の翼部の他の実施例を示す
横断平面図である。
【図5】本発明の軸流圧縮機の翼部の他の実施例を示す
側面図である。
【符号の説明】
1…ケーシング、2…ハブ、3…静翼、4…動翼、5…
入口案内翼、6…出口案内翼、7…回転軸、8…ケーシ
ング側端部、9…ハブ側端部、10…前縁、11…後
縁、12…A−A断面、13…B−B断面、14…C−
C断面、15…反り線、16…A−A断面反り線の中
心、17…A−A断面反り線の半径、18…A−A断面
反り線の中心角、19…A−A断面反り線の弦長、20
…腹側面、21…背側面、22…B−B断面反り線の中
心、23…B−B断面反り線の半径、24…B−B断面
反り線の中心角、25…B−B断面反り線の弦長、26
…C−C断面反り線の中心、27…C−C断面反り線の
半径、28…C−C断面反り線の中心角、29…C−C
断面反り線の弦長、30…前側反り線、31…後側反り
線、32…前側反り線と後側反り線との境界線、33…
A−A断面前側反り線の中心、34…A−A断面後側反
り線の中心、35…A−A断面前側反り線の半径、36
…A−A断面後側反り線の半径、37…A−A断面前側
反り線の中心角、38…A−A断面後側反り線の中心
角、39…B−B断面前側反り線の中心、40…B−B
断面後側反り線の中心、41…B−B断面前側反り線の
半径、42…B−B断面後側反り線の半径、43…B−
B断面前側反り線の中心角、44…B−B断面後側反り
線の中心角、45…C−C断面前側反り線の中心、46
…C−C断面後側反り線の中心、47…C−C断面前側
反り線の半径、48…C−C断面後側反り線の半径、4
9…C−C断面前側反り線の中心角、50…C−C断面
後側反り線の中心角、51…軸流速度、52…半径方向
分布、53…出口案内翼前縁よりも上流の位置、54…
ケーシング側変曲点、55…ハブ側変曲点、56…ケー
シング側渦層厚、57…ハブ側渦層厚、58…ケーシン
グ側渦層外縁、59…ハブ側渦層外縁、60…ケーシン
グ側の翼面上渦層の範囲、61…ハブ側の翼面上渦層の
範囲。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシング内で回転するハブと、該ハブ
    およびケーシングにそれぞれ保持された複数の翼を複数
    段備えている軸流圧縮機において、 前記翼の先端部および根本部の方が、翼の中心部よりも
    翼断面における反り線の弦長および曲率半径が大きく形
    成されていることを特徴とする軸流圧縮機。
  2. 【請求項2】 ケーシング内で回転するハブと、該ハブ
    およびケーシングにそれぞれ保持された複数の翼を複数
    段備えている軸流圧縮機において、 前記翼の径方向中心部における断面より前記ケーシング
    および/またはハブ側近傍の断面の方が、翼の反り線の
    弦長および曲率半径が大きく形成されていることを特徴
    とする軸流圧縮機。
  3. 【請求項3】 ケーシングと、該ケーシング内で回転軸
    とともに回転するハブと、該ハブの周囲に放射方向にの
    びて固定保持された動翼と、前記ケーシングに保持さ
    れ、前記動翼と軸方向に交互に配置された静翼とを備え
    ている軸流圧縮機において、 前記動翼および静翼は、その翼の径方向中心部における
    断面よりも前記ケーシングおよび/またはハブに近い側
    の断面の方が、翼の反り線の弦長および曲率半径が大き
    く形成されていることを特徴とする軸流圧縮機。
  4. 【請求項4】 ケーシング内で回転するハブと、該ハブ
    およびケーシングにそれぞれ保持された複数の翼を複数
    段備えている軸流圧縮機において、 前記翼の先端部および根本部の方が、翼の中心部よりも
    翼断面における反り線の弦長および曲率半径が大きく形
    成されるとともに、その弦長および曲率半径が連続して
    滑らかに大きくなるように形成したことを特徴とする軸
    流圧縮機。
  5. 【請求項5】 ケーシングと、該ケーシング内で回転軸
    とともに回転するハブと、該ハブの周囲に放射方向にの
    びて固定保持された動翼と、前記ケーシングに保持さ
    れ、前記動翼と軸方向に交互に配置された静翼とを備え
    ている軸流圧縮機において、 前記静翼前縁よりも上流位置における流速の半径方向分
    布中、前記ケーシングおよびハブに最も近い変曲点とケ
    ーシングおよびハブとの間をそれぞれケーシングおよび
    ハブ側壁面渦層と定義し、このケーシングおよびハブ側
    壁面渦層の中にある翼の先端部および根本部の方が、翼
    の中心部よりも翼断面における反り線の弦長および曲率
    半径は大きく形成され、かつその弦長および曲率半径は
    連続して滑らかに形成されていることを特徴とする軸流
    圧縮機。
  6. 【請求項6】 ケーシングと、該ケーシング内で回転軸
    とともに回転するハブと、該ハブの周囲に放射方向にの
    びて固定保持された動翼と、前記ケーシングに保持さ
    れ、前記動翼と軸方向に交互に配置された静翼とを備え
    ている軸流圧縮機において、 前記静翼前縁よりも上流位置の流速の半径方向分布上で
    曲率がゼロになる点の中で、前記ケーシングおよびハブ
    に最も近い点と、ケーシングおよびハブとの間をそれぞ
    れケーシングおよびハブ側壁面渦層と定義し、このケー
    シングおよびハブ側壁面渦層の中にある翼の先端部およ
    び根本部の方が、翼の中心部よりも翼断面における反り
    線の弦長および曲率半径は大きく形成され、かつその弦
    長および曲率半径は連続して滑らかに形成されているこ
    とを特徴とする軸流圧縮機。
  7. 【請求項7】 前記翼の反り線が複数個の円弧で形成さ
    れてなる請求項1,2,3,4,5若しくは6記載の軸
    流圧縮機。
  8. 【請求項8】 前記翼断面における反り線の弦長の拡大
    が、翼の後縁側にのびて形成されてなる請求項1,2,
    3,4,5若しくは6記載の軸流圧縮機。
  9. 【請求項9】 ケーシングと、該ケーシング内で回転軸
    とともに回転するハブと、該ハブの周囲に放射方向にの
    びて固定保持された動翼と、前記ケーシングの内側に保
    持され、前記動翼と軸方向に交互に配置された静翼と、
    静翼の前段側に配置された入口案内翼と、静翼の後段側
    に配置された出口案内翼とを備えている軸流圧縮機にお
    いて、 前記静翼,動翼,入口案内翼および出口案内翼のすべて
    の翼が、翼前縁よりも上流位置の流速の半径方向分布上
    で曲率がゼロになる点の中で、前記ケーシングおよびハ
    ブに最も近い点と、ケーシングおよびハブとの間をそれ
    ぞれケーシングおよびハブ側壁面渦層と定義し、このケ
    ーシングおよびハブ側壁面渦層の中にある翼の先端部お
    よび根本部の方が、翼の中心部よりも翼断面における反
    り線の弦長および曲率半径は大きく形成され、かつその
    弦長および曲率半径は連続して滑らかに形成されている
    ことを特徴とする軸流圧縮機。
JP25346094A 1994-10-19 1994-10-19 軸流圧縮機 Pending JPH08114199A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25346094A JPH08114199A (ja) 1994-10-19 1994-10-19 軸流圧縮機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25346094A JPH08114199A (ja) 1994-10-19 1994-10-19 軸流圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08114199A true JPH08114199A (ja) 1996-05-07

Family

ID=17251703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25346094A Pending JPH08114199A (ja) 1994-10-19 1994-10-19 軸流圧縮機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08114199A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001132696A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 General Electric Co <Ge> 狭ウェスト部を有する静翼
JP2009511811A (ja) * 2005-10-11 2009-03-19 アルストム テクノロジー リミテッド ターボ機械用翼
JP2012062814A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Hitachi Ltd 軸流圧縮機,軸流圧縮機を備えたガスタービンシステム及び軸流圧縮機の改造方法
CN102562665A (zh) * 2010-12-28 2012-07-11 株式会社日立制作所 轴流压缩机
JP2013503999A (ja) * 2009-09-04 2013-02-04 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト 軸流コンプレッサー用のコンプレッサーブレード

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001132696A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 General Electric Co <Ge> 狭ウェスト部を有する静翼
JP2009511811A (ja) * 2005-10-11 2009-03-19 アルストム テクノロジー リミテッド ターボ機械用翼
JP2012207668A (ja) * 2005-10-11 2012-10-25 Alstom Technology Ltd ターボ機械用翼
DE112006002658B4 (de) * 2005-10-11 2021-01-07 General Electric Technology Gmbh Turbomaschinenschaufel
JP2013503999A (ja) * 2009-09-04 2013-02-04 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト 軸流コンプレッサー用のコンプレッサーブレード
US8911215B2 (en) 2009-09-04 2014-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Compressor blade for an axial compressor
JP2012062814A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Hitachi Ltd 軸流圧縮機,軸流圧縮機を備えたガスタービンシステム及び軸流圧縮機の改造方法
CN102562665A (zh) * 2010-12-28 2012-07-11 株式会社日立制作所 轴流压缩机
JP2012137072A (ja) * 2010-12-28 2012-07-19 Hitachi Ltd 軸流圧縮機
EP2472127A3 (en) * 2010-12-28 2015-04-01 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Axial compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5480285A (en) Steam turbine blade
US6338609B1 (en) Convex compressor casing
JP4640339B2 (ja) 軸流機械の壁形状及びガスタービンエンジン
US8419355B2 (en) Fluid flow machine featuring an annulus duct wall recess
US5277549A (en) Controlled reaction L-2R steam turbine blade
JP5300874B2 (ja) 非軸対称プラットフォームならびに外輪上の陥没および突起を備えるブレード
CN105829653B (zh) 涡轮机的部件以及相关的涡轮机
JP5301148B2 (ja) ガスタービンエンジンのタービン組立体及びその製造方法
EP2935789B2 (en) Airfoil assembly with paired endwall contouring
US6358003B2 (en) Rotor blade an axial-flow engine
JP4665916B2 (ja) ガスタービンの第1段動翼
US10787909B2 (en) Asymmetrical shroud for a compressor of a turbine engine
US9518467B2 (en) Blade with 3D platform comprising an inter-blade bulb
JPH10502150A (ja) 回転機械の圧縮領域のための流れ配向アッセンブリ
US20110189020A1 (en) Axial turbo engine with low gap losses
EP3722556A1 (en) Turbine section having non-axisymmetric endwall contouring with aft mid-passage peak
JP2001214893A (ja) 湾曲したバレルエーロフォイル
JP7104379B2 (ja) 軸流型のファン、圧縮機及びタービンの翼の設計方法、並びに、当該設計により得られる翼
US20040170502A1 (en) Backswept turbojet blade
EP3460186B1 (en) Compressor rotor, corresponding gas turbine engine and method of reducing flow pattern disparities
CN113661304B (zh) 包括多个弦不相同的叶片的涡轮机的定子轮
JPH10501318A (ja) 分断された周方向溝付きステータ構造体
CN119053793A (zh) 串联定子
CN115176070B (zh) 涡轮机部件或部件的组合件
JPH08114199A (ja) 軸流圧縮機