JPS60209697A - 軸流羽根車 - Google Patents
軸流羽根車Info
- Publication number
- JPS60209697A JPS60209697A JP6330884A JP6330884A JPS60209697A JP S60209697 A JPS60209697 A JP S60209697A JP 6330884 A JP6330884 A JP 6330884A JP 6330884 A JP6330884 A JP 6330884A JP S60209697 A JPS60209697 A JP S60209697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- impeller
- line
- leading edge
- axial flow
- 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
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は圧１機用羽根車に係り、特に遠心羽根車と組合
わせて二重翼羽根率として使用するのに好適な軸流羽根
車に関する。
わせて二重翼羽根率として使用するのに好適な軸流羽根
車に関する。
遠心圧縮機を小形化するため１回転数を大きくし羽根車
径を小さくしてゆくと、羽根車入口先端側の羽根に相対
的な流れのマツハ数は１を超えるようになる。空気など
分子量が比較的小さい気体の圧縮機では、この相対的な
マツハ数が１をわずかに超えていても注意深く設計され
た羽根車を用いれば相対的なマツハ数が１より小さい羽
根車と大差ない性能が実現できるものの冷媒などの分子
量が大きい気体の圧縮機では性能が目立って低下する。
径を小さくしてゆくと、羽根車入口先端側の羽根に相対
的な流れのマツハ数は１を超えるようになる。空気など
分子量が比較的小さい気体の圧縮機では、この相対的な
マツハ数が１をわずかに超えていても注意深く設計され
た羽根車を用いれば相対的なマツハ数が１より小さい羽
根車と大差ない性能が実現できるものの冷媒などの分子
量が大きい気体の圧縮機では性能が目立って低下する。
分子量が大きい気体では断熱指数が１に近いため羽根車
内の状態変化が等温変化に近く温度の上昇が少ない。こ
のため、羽根車内流れの相対マツハ数が羽根車入口から
出口まで高い値となり、境界層の発達が著しいことが主
な原因と考えられる。
内の状態変化が等温変化に近く温度の上昇が少ない。こ
のため、羽根車内流れの相対マツハ数が羽根車入口から
出口まで高い値となり、境界層の発達が著しいことが主
な原因と考えられる。
境界層の発達を抑制する方法のひとつとして、第１図に
示すように、遠心羽根車を二重翼列で構成する方法があ
る。第１図において、１は吸入される気体の流れ、２は
前置の軸流羽根車、３は後置の遠心羽根車、４は回転軸
である。
示すように、遠心羽根車を二重翼列で構成する方法があ
る。第１図において、１は吸入される気体の流れ、２は
前置の軸流羽根車、３は後置の遠心羽根車、４は回転軸
である。
第２図は第１図の線Ａ−Ａ’の回転面を展開した断面図
で、５は軸流羽根、６は遠心羽根である。
で、５は軸流羽根、６は遠心羽根である。
軸流羽根５の表面で発達した境界層７は遠心羽根車６の
入口で散逸し、遠心羽根６の表面で新たに境界層８が生
ずるが、この境界層８の発達は、仮に軸流羽根５と遠心
羽根６が一体となった羽根があるとした場合の羽根面で
生ずる境界層の発達より少なくなるからである。
入口で散逸し、遠心羽根６の表面で新たに境界層８が生
ずるが、この境界層８の発達は、仮に軸流羽根５と遠心
羽根６が一体となった羽根があるとした場合の羽根面で
生ずる境界層の発達より少なくなるからである。
このようにして境界層の発達を少なくする場合、軸流羽
根５に流入する流れ９のマツハ数が１より大きくとも、
遠心羽根６に流入する流れ１０のマツハ数は１よりでき
るだけ小さくする必要がある。
根５に流入する流れ９のマツハ数が１より大きくとも、
遠心羽根６に流入する流れ１０のマツハ数は１よりでき
るだけ小さくする必要がある。
遠心羽根に流入する流れのマツハ数が１前後のままであ
ると、遠心羽根６の表面で境界層が大きく発達して二重
翼とした効果が薄くなるからである。
ると、遠心羽根６の表面で境界層が大きく発達して二重
翼とした効果が薄くなるからである。
入口側相対流れが遷音速で出口側相対流れが亜音速の軸
流羽根車の翼素は第３図に示すようなものが良いとされ
ている。第３図の翼素は第１図の軸流羽根車３でいえば
Ｂ−Ｂ’の円筒展開面に現われてくる羽根断面である。
流羽根車の翼素は第３図に示すようなものが良いとされ
ている。第３図の翼素は第１図の軸流羽根車３でいえば
Ｂ−Ｂ’の円筒展開面に現われてくる羽根断面である。
この羽根断面は、（１）入口側の負圧面１１が直線ない
し曲率が小さい曲線で構成されかつこの部分が流入する
相対流れ１２にほぼ沿っていること、（２）前半の厚さ
が少ないこと、（３）ソリディティ（弦長Ｃ／ピッチｔ
）が１より十分に大きなこと等を満さねばならない。尚
、第３図において、１３は羽根車の回転軸の方向、１４
は回転の方向を示す。
し曲率が小さい曲線で構成されかつこの部分が流入する
相対流れ１２にほぼ沿っていること、（２）前半の厚さ
が少ないこと、（３）ソリディティ（弦長Ｃ／ピッチｔ
）が１より十分に大きなこと等を満さねばならない。尚
、第３図において、１３は羽根車の回転軸の方向、１４
は回転の方向を示す。
軸流羽根車２の羽根の１枚を最り出して半径方向から見
ると第４図のようにな先端側の翼素１５の入力側、出口
側が根本側の翼素１６の入口側。
ると第４図のようにな先端側の翼素１５の入力側、出口
側が根本側の翼素１６の入口側。
出口側から大きく離れる。根本側の翼素は第１図の軸流
羽根車２のｃ−ｃ’の円筒展開面に現れてくる断面形状
である。このため、第１図に示した軸流羽根２のｃ−ｃ
’断面の中央の近傍で応力が高くなる。このような現象
は一般の軸流羽根でも生ずるが、先端側の形状が第３図
に示すように、入口側の羽根厚さが薄く出口側が厚い、
遠心羽根車と組み合わせるため羽根車の外径とボス径の
比が大きいことから二重翼遠心羽根車用前置軸流羽根車
でその傾向が著しい。
羽根車２のｃ−ｃ’の円筒展開面に現れてくる断面形状
である。このため、第１図に示した軸流羽根２のｃ−ｃ
’断面の中央の近傍で応力が高くなる。このような現象
は一般の軸流羽根でも生ずるが、先端側の形状が第３図
に示すように、入口側の羽根厚さが薄く出口側が厚い、
遠心羽根車と組み合わせるため羽根車の外径とボス径の
比が大きいことから二重翼遠心羽根車用前置軸流羽根車
でその傾向が著しい。
従来、このような場合の対策として羽根を構成する翼素
の面心（重心）が羽根車の回転軸に垂直な１本の直線な
いし直線の近傍に位置するように構成したが、このよう
にすると羽根の前縁、後縁といった基準の部分が曲線と
なるため羽根加工時の基準の取り方、精度の確認に際し
ての工程数が増す欠点があった。
の面心（重心）が羽根車の回転軸に垂直な１本の直線な
いし直線の近傍に位置するように構成したが、このよう
にすると羽根の前縁、後縁といった基準の部分が曲線と
なるため羽根加工時の基準の取り方、精度の確認に際し
ての工程数が増す欠点があった。
本発明の目的は、高い空気性能を有しかつ十分な強度を
持つ二重翼遠心羽根車用前置軸流羽根車を提供すること
にある。
持つ二重翼遠心羽根車用前置軸流羽根車を提供すること
にある。
本発明は捩れが大きくかつ羽根の後縁側の厚さが大きい
遷音速軸流羽根について製造が容易で十分な強度を持ち
、同時に空力性能を損わない構成法を、羽根前縁を直線
とし、かつ、その傾きを制御することにより実現したも
のである。
遷音速軸流羽根について製造が容易で十分な強度を持ち
、同時に空力性能を損わない構成法を、羽根前縁を直線
とし、かつ、その傾きを制御することにより実現したも
のである。
以下、本発明の一実施例を第５図〜第１３図により説明
する。第５図は本発明の軸流羽根の翼素を示す図である
。そり線１７．負圧面１８．圧力面１９の入口側は直線
で構成し、そり線１７の出口側は所定の出口側β２を持
つ円弧で構成する。
する。第５図は本発明の軸流羽根の翼素を示す図である
。そり線１７．負圧面１８．圧力面１９の入口側は直線
で構成し、そり線１７の出口側は所定の出口側β２を持
つ円弧で構成する。
以下、翼素構成の手順を示す。入口流れ角α。
ピッチｔ、翼素の軸方向長さΩ、前縁２０の厚さδ、、
後縁２１の厚さδ２、直線翼素表面部分の最大厚さδ１
、出口羽根角β２を与える。尚、以下角度は軸１３の方
向から測る。負圧面１８の入口角度γと直線部分の長さ
Ｑｓはｆｙｇをそれぞれ０．９〜１．１ の間をとる値
としてｔ Ｃｏｇ γ＝ｆ−（ｔ−ｃｏｓα＋＋δ１）
ｆｌｓ＝ｇ−ｔ−ｓｉｎｙ としてめる。羽根人口角β、は とする。入口側の圧力面側の形状は前縁厚さδ１、Ｄ点
での厚さδ、が与えられているから定まる。
後縁２１の厚さδ２、直線翼素表面部分の最大厚さδ１
、出口羽根角β２を与える。尚、以下角度は軸１３の方
向から測る。負圧面１８の入口角度γと直線部分の長さ
Ｑｓはｆｙｇをそれぞれ０．９〜１．１ の間をとる値
としてｔ Ｃｏｇ γ＝ｆ−（ｔ−ｃｏｓα＋＋δ１）
ｆｌｓ＝ｇ−ｔ−ｓｉｎｙ としてめる。羽根人口角β、は とする。入口側の圧力面側の形状は前縁厚さδ１、Ｄ点
での厚さδ、が与えられているから定まる。
そり線１７まＤ点より後の部分はそり線１７の直線部分
とＤ点で接し後縁の位置でβ２の角の線に接する円弧と
する。Ｄ点より後縁側の厚さ分布は第６図に示すように
定める。すなわち、キャンバ線１７を直線に展開したう
え、厚さδ。の点で翼面の前縁２０から距離ｆｉｇまで
の間の直線部分に接し後縁２１で翼の厚さが６２となる
ような半径Ｒの円をキャンバ線１７の両側に描いて翼厚
さ分布とする。第６図によりキャンバ線１７に沿って前
縁２０から測った距離Ｘに対して厚さｔがまるから第５
図で距１ｉｘの位置での厚さをｔとして翼素の形を定め
ることができる。
とＤ点で接し後縁の位置でβ２の角の線に接する円弧と
する。Ｄ点より後縁側の厚さ分布は第６図に示すように
定める。すなわち、キャンバ線１７を直線に展開したう
え、厚さδ。の点で翼面の前縁２０から距離ｆｉｇまで
の間の直線部分に接し後縁２１で翼の厚さが６２となる
ような半径Ｒの円をキャンバ線１７の両側に描いて翼厚
さ分布とする。第６図によりキャンバ線１７に沿って前
縁２０から測った距離Ｘに対して厚さｔがまるから第５
図で距１ｉｘの位置での厚さをｔとして翼素の形を定め
ることができる。
入口流れ角α、ピッチｔ、翼素の軸方向長さＱｌ前縁２
０の厚さδ１．後縁２１の厚さδ２．直線翼素表面部分
の最大厚さδ、、出ロ羽根角β２を羽根車の回転軸から
の半径距離γの函数として、たとえば第７図のように与
えると種々の半径位置での翼素が第８図のように定まる
。これらの翼素を半径方向に積み上げて羽根を構成する
のであるが、この場合積み上げ方により回転中に羽根に
働く応力が著しく変化する。また応力低減のために余り
に複雑な積み上げ方をすると羽根の製作精度が低下しや
すく所定の空力性能を得るためには工程数が増して製造
価格が上昇するなどの問題が生ずる。このため本発明の
羽根では第９図、第１０図に示すように、（１）翼素の
前縁２０は直線とする。（２）同前縁は回転軸１３に垂
直な面内にある。
０の厚さδ１．後縁２１の厚さδ２．直線翼素表面部分
の最大厚さδ、、出ロ羽根角β２を羽根車の回転軸から
の半径距離γの函数として、たとえば第７図のように与
えると種々の半径位置での翼素が第８図のように定まる
。これらの翼素を半径方向に積み上げて羽根を構成する
のであるが、この場合積み上げ方により回転中に羽根に
働く応力が著しく変化する。また応力低減のために余り
に複雑な積み上げ方をすると羽根の製作精度が低下しや
すく所定の空力性能を得るためには工程数が増して製造
価格が上昇するなどの問題が生ずる。このため本発明の
羽根では第９図、第１０図に示すように、（１）翼素の
前縁２０は直線とする。（２）同前縁は回転軸１３に垂
直な面内にある。
（３）同前縁は回転軸に垂直な面内において、回転軸を
通る直線２２と角度とを成して回転方向に傾いているよ
うにし後縁２１の先端２３ないし先端付近が回転軸を通
る直線の方向（以下、簡単のためこの方向を半径方向と
呼ぶ）を向くようにする。
通る直線２２と角度とを成して回転方向に傾いているよ
うにし後縁２１の先端２３ないし先端付近が回転軸を通
る直線の方向（以下、簡単のためこの方向を半径方向と
呼ぶ）を向くようにする。
（１）、（２）は製作上基準の位置が容易に得られるか
ら精度の向上９価格の低減を行うことができる。
ら精度の向上９価格の低減を行うことができる。
（３）については応力解析を行った結果を示す第１１図
から明らかである。第１１図において、角度γは後縁の
先端と半径方向の間の角度である。
から明らかである。第１１図において、角度γは後縁の
先端と半径方向の間の角度である。
尚、最大応力の位置は第９図で示せば２４の領域の近辺
にある。
にある。
（３）のように前縁２０を傾けると応力が減少する理由
を第１２図、第１３図により説明する。
を第１２図、第１３図により説明する。
第１２図は前縁２０を半径方向（従って後縁２１の先端
近くは半径方向から傾いている。）にした場合に羽根を
半径方向から見た場合の翼素の重りを示し、第１３図は
後縁の先端近くが半径方向を向くようにした場合であり
、第１２図の場合と直接比較ができるようγ＝γ５の位
置の翼素が同じ位置に見えるように示しである。第１２
図の場合、翼素の厚さが大きいため重量が大きい２５の
部分の捩れが大きいため遠心力により捩れをもどそうと
する力が大となるのに対し、第１３図の場合は２５の部
分の捩れが少ないため、これをもどそうとする力も小さ
いため応力が少なくなる。
近くは半径方向から傾いている。）にした場合に羽根を
半径方向から見た場合の翼素の重りを示し、第１３図は
後縁の先端近くが半径方向を向くようにした場合であり
、第１２図の場合と直接比較ができるようγ＝γ５の位
置の翼素が同じ位置に見えるように示しである。第１２
図の場合、翼素の厚さが大きいため重量が大きい２５の
部分の捩れが大きいため遠心力により捩れをもどそうと
する力が大となるのに対し、第１３図の場合は２５の部
分の捩れが少ないため、これをもどそうとする力も小さ
いため応力が少なくなる。
本発明によれば羽根前縁を直線として所定の強度、空力
性能を持つ軸流羽根車を実現できるので羽根製造時、加
工、精度検査において羽根前縁を基準線として利用でき
るので工程数を減少させ羽根車の価格を低下させること
ができる。
性能を持つ軸流羽根車を実現できるので羽根製造時、加
工、精度検査において羽根前縁を基準線として利用でき
るので工程数を減少させ羽根車の価格を低下させること
ができる。
第１図〜第４図は従来の羽根車を説明する図で、第１図
は前置軸流羽根車を有する二重遠心羽根車の縦断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ’線の回転面を展開した図、第
３図は第１図のＢ−Ｂ’回転軸の断面図、第４図は第１
図の２をＢ−Ｂ’断面を見るのと同じ方向から見た図、
第５図〜第１３図は本発明の詳細な説明する図で、第５
図、第６図は第３図の断面形の構成法を示す図、第７図
は第５図の断面形を定めるパラメータの半径方向の分布
を示す図、第８図は種々の半径位置での断面形を示す図
、第９図、第１０図は本発明の細流羽根車の縦断面図お
よび正面図、第１１図〜第１３図は羽根に生ずる応力の
減少を説明する図である。 ２・・・軸流羽根車、１３・・・回転軸、１７・・・そ
り線、１８・・・負圧面、１９・・・圧力軸、２０・・
・前縁、２Ｉ第 １０ ハ′ 茅２（２） 茅３図 第４ｍ 第 ５０ 琴 ｔ 図 ￥ ７凶 □Ｙ Ｖ、１図 ト・ｈ ’ Ｆ＝？ｚ 十・ ｈ Ｐ＝１＋ ７・ ト５ 第９（２１ ０ ＪＩｌｌ［２１
は前置軸流羽根車を有する二重遠心羽根車の縦断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ’線の回転面を展開した図、第
３図は第１図のＢ−Ｂ’回転軸の断面図、第４図は第１
図の２をＢ−Ｂ’断面を見るのと同じ方向から見た図、
第５図〜第１３図は本発明の詳細な説明する図で、第５
図、第６図は第３図の断面形の構成法を示す図、第７図
は第５図の断面形を定めるパラメータの半径方向の分布
を示す図、第８図は種々の半径位置での断面形を示す図
、第９図、第１０図は本発明の細流羽根車の縦断面図お
よび正面図、第１１図〜第１３図は羽根に生ずる応力の
減少を説明する図である。 ２・・・軸流羽根車、１３・・・回転軸、１７・・・そ
り線、１８・・・負圧面、１９・・・圧力軸、２０・・
・前縁、２Ｉ第 １０ ハ′ 茅２（２） 茅３図 第４ｍ 第 ５０ 琴 ｔ 図 ￥ ７凶 □Ｙ Ｖ、１図 ト・ｈ ’ Ｆ＝？ｚ 十・ ｈ Ｐ＝１＋ ７・ ト５ 第９（２１ ０ ＪＩｌｌ［２１
Claims (1)
- １、羽根断面形のそり線の前縁側が直線で後縁側が前記
直線に滑らかに接続する円弧により構成され、かつ直線
のそり線部分に対応する断面形の外形線の前縁付近を除
く部分は直線で他の外形線は滑らかに接続する曲線によ
り構成される羽根を有する軸流羽根車において、羽根の
前縁が直線でかつ羽根車の回転軸に垂直な平面内にあり
、羽根後縁の先端ないし先端の近傍が回転軸を通る直線
に接するように前縁を前記平面内で羽根車の回転の方向
で傾けたことを特徴とする軸流羽根車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6330884A JPS60209697A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 軸流羽根車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6330884A JPS60209697A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 軸流羽根車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60209697A true JPS60209697A (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=13225524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6330884A Pending JPS60209697A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 軸流羽根車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60209697A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5391651A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-11 | Hitachi Ltd | Digital amplitude modulator |
| JPS54107660A (en) * | 1978-02-10 | 1979-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Amplitude modulation circuit |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6330884A patent/JPS60209697A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5391651A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-11 | Hitachi Ltd | Digital amplitude modulator |
| JPS54107660A (en) * | 1978-02-10 | 1979-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Amplitude modulation circuit |
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