JP2753367B2 - フルシュラウドインペラ - Google Patents
フルシュラウドインペラInfo
- Publication number
- JP2753367B2 JP2753367B2 JP2060972A JP6097290A JP2753367B2 JP 2753367 B2 JP2753367 B2 JP 2753367B2 JP 2060972 A JP2060972 A JP 2060972A JP 6097290 A JP6097290 A JP 6097290A JP 2753367 B2 JP2753367 B2 JP 2753367B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- impeller
- core plate
- stress
- full
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は遠心圧縮機、例えば一軸多段遠心圧縮機、膨
張タービン、例えば液化ヘリウム冷凍機用膨張タービン
に用いるに好適なフルシユラウドインペラの製法に関す
る。
張タービン、例えば液化ヘリウム冷凍機用膨張タービン
に用いるに好適なフルシユラウドインペラの製法に関す
る。
従来のフルシユラウドは、羽根を上半部と下半部に分
割するのに、特に限定した箇所はなく、適当に分割され
た部材を拡散接合して製作していた。また、側板側及び
心板側の両方から羽根部を削り出すことは機械加工上、
精度及びコストにも問題があり、側板あるいは心板のど
ちらか片側から羽根を切り出して、いわゆるＴ型継手の
例もある（15th Turbomachinory Symposium,1986年11月
（第15回ターボマミーナリーシンポジウム））。
割するのに、特に限定した箇所はなく、適当に分割され
た部材を拡散接合して製作していた。また、側板側及び
心板側の両方から羽根部を削り出すことは機械加工上、
精度及びコストにも問題があり、側板あるいは心板のど
ちらか片側から羽根を切り出して、いわゆるＴ型継手の
例もある（15th Turbomachinory Symposium,1986年11月
（第15回ターボマミーナリーシンポジウム））。
従来技術は、適正な分割位置について配慮がされてお
らず、強度信頼性に問題があつた。本発明は、拡散接合
部の強度信頼性を向上したフルシユラウドインペラを提
供することにある。
らず、強度信頼性に問題があつた。本発明は、拡散接合
部の強度信頼性を向上したフルシユラウドインペラを提
供することにある。
上記目的を達成するために、羽根分割位置を、インペ
ラ出口部羽根の背側及び腹側ともに０に近い遠心応力と
なる箇所で分割し、拡散接合したものである。すなわ
ち、有限要素法（FEM）による応力解析結果及び実験に
より、心板部内面から羽根の高さ方向に羽根高さの40％
〜60％の範囲に相当する箇所で分割すると良いことが明
らかとなつた。
ラ出口部羽根の背側及び腹側ともに０に近い遠心応力と
なる箇所で分割し、拡散接合したものである。すなわ
ち、有限要素法（FEM）による応力解析結果及び実験に
より、心板部内面から羽根の高さ方向に羽根高さの40％
〜60％の範囲に相当する箇所で分割すると良いことが明
らかとなつた。
インペラの稼動中（回転中）、インペラに働く遠心応
力を有限要素法を用いて計算解析すると、インペラ羽根
部に大きな引張及び圧縮の遠心応力がかかることがわか
る。また、羽根部の側板側と心板側で及び羽根の背側と
腹側である応力分布があり、極大値及び極小値を示す箇
所があることも分かる。したがつて、羽根を分割して拡
散接合によりフルシユラウドインペラを製作するには、
遠心応力が小さい箇所で分割してやれば良いことにな
る。そこで種々、計算による解析と実験による応力測定
で検討した結果、インペラ出口側の羽根部の背側及び腹
側に働く遠心応力が他の箇所に比べて大きいことが分か
つた。したがつて、羽根部の背側及び腹側に働く遠心応
力がともに０に近い値となる箇所を分割箇所とすれば、
強度信頼性の高いインペラとなる。一方、最大応力を示
す箇所で分割し、接合すると、強度信頼性の点からは、
かなり不利となる。以上のことを考慮して分割位置を検
討した結果、心板部内面より高さ方向に羽根高さの40％
〜60％の範囲内の箇所で分割してやれば強度上問題ない
という結論に達した。
力を有限要素法を用いて計算解析すると、インペラ羽根
部に大きな引張及び圧縮の遠心応力がかかることがわか
る。また、羽根部の側板側と心板側で及び羽根の背側と
腹側である応力分布があり、極大値及び極小値を示す箇
所があることも分かる。したがつて、羽根を分割して拡
散接合によりフルシユラウドインペラを製作するには、
遠心応力が小さい箇所で分割してやれば良いことにな
る。そこで種々、計算による解析と実験による応力測定
で検討した結果、インペラ出口側の羽根部の背側及び腹
側に働く遠心応力が他の箇所に比べて大きいことが分か
つた。したがつて、羽根部の背側及び腹側に働く遠心応
力がともに０に近い値となる箇所を分割箇所とすれば、
強度信頼性の高いインペラとなる。一方、最大応力を示
す箇所で分割し、接合すると、強度信頼性の点からは、
かなり不利となる。以上のことを考慮して分割位置を検
討した結果、心板部内面より高さ方向に羽根高さの40％
〜60％の範囲内の箇所で分割してやれば強度上問題ない
という結論に達した。
第１図に、各羽根の上半部１を側板部２と一体成形し
た金属部材と、各羽根の下半部３を心板部４と一体成形
した金属部材とを夫々分割して製作し、前記羽根の上半
部１と羽根の下半部３とを突き合わせて拡散接合したフ
ルシユラウドインペラ５を示す。インペラの直径400m
m、羽根６の枚数13枚、羽根６の幅3mm、側板部内面７と
心板部内面８とのなす角度18°の形状では、分割箇所９
は心板部内面から5.5mm離れた箇所とした。インペラ出
口側の羽根高さは10mmである。
た金属部材と、各羽根の下半部３を心板部４と一体成形
した金属部材とを夫々分割して製作し、前記羽根の上半
部１と羽根の下半部３とを突き合わせて拡散接合したフ
ルシユラウドインペラ５を示す。インペラの直径400m
m、羽根６の枚数13枚、羽根６の幅3mm、側板部内面７と
心板部内面８とのなす角度18°の形状では、分割箇所９
は心板部内面から5.5mm離れた箇所とした。インペラ出
口側の羽根高さは10mmである。
第２図は、14000rpmで回転させた時のインペラ出口部
10の羽根における遠心応力分布を示す。羽根背側11及び
羽根腹側12ともに、応力は極大値及び極小値をもつてい
る。そして、羽根高さの心板側から約5.5mmの位置にお
いて、応力値が０となっている。したがつて、ここでは
同図に示すように、心板部内面より5.5mm離れた箇所で
分割、すなわち接合すればよい。しかし、実用上、他の
制限もあるので、心板部内面より４〜6mmの範囲内で分
割しても良く強度上は問題ない。このようにして製作し
た拡散接合インペラを、過速度試験（回転数14000rpm、
周速293m/s）したところ、試験後の心・側板外径の残留
伸びは0.025％以下で満足な結果であつた。また、実験
後の磁気探傷検査でも接合部には異常は認められなかつ
た。
10の羽根における遠心応力分布を示す。羽根背側11及び
羽根腹側12ともに、応力は極大値及び極小値をもつてい
る。そして、羽根高さの心板側から約5.5mmの位置にお
いて、応力値が０となっている。したがつて、ここでは
同図に示すように、心板部内面より5.5mm離れた箇所で
分割、すなわち接合すればよい。しかし、実用上、他の
制限もあるので、心板部内面より４〜6mmの範囲内で分
割しても良く強度上は問題ない。このようにして製作し
た拡散接合インペラを、過速度試験（回転数14000rpm、
周速293m/s）したところ、試験後の心・側板外径の残留
伸びは0.025％以下で満足な結果であつた。また、実験
後の磁気探傷検査でも接合部には異常は認められなかつ
た。
インペラの形状，寸法が変れば、分割すべき箇所も変
わる。例えば、直径550mm、羽根枚数13枚、羽根幅3mm、
入口側羽根高さ16mm、出口側羽根高さ6mm、（側板角度
４°）のインペラでは、出口部羽根の背側及び腹側に働
く遠心応力が０に近い値となる箇所は、実験及び計算に
よる解析より心板側より3mm離れたところで、その箇所
を分割すると強度信頼性の高い拡散接合インペラとな
る。
わる。例えば、直径550mm、羽根枚数13枚、羽根幅3mm、
入口側羽根高さ16mm、出口側羽根高さ6mm、（側板角度
４°）のインペラでは、出口部羽根の背側及び腹側に働
く遠心応力が０に近い値となる箇所は、実験及び計算に
よる解析より心板側より3mm離れたところで、その箇所
を分割すると強度信頼性の高い拡散接合インペラとな
る。
本発明によれば、強度信頼性向上が図れる。例えば実
験例についてみると分割箇所を最大応力が働くところに
設定したインペラでは、稼動中（回転中）最大500MPaも
の引張りの遠心応力を羽根の背側に、また腹側には500M
Paの圧縮応力を受けることになる。一方、本発明におい
ては、50MPa以下の遠心応力しか接合部には働らかな
い。
験例についてみると分割箇所を最大応力が働くところに
設定したインペラでは、稼動中（回転中）最大500MPaも
の引張りの遠心応力を羽根の背側に、また腹側には500M
Paの圧縮応力を受けることになる。一方、本発明におい
ては、50MPa以下の遠心応力しか接合部には働らかな
い。
第１図は本発明の一例によるフルシユラウド拡散接合イ
ンペラを説明する図、第２図は計算で求めたインペラ回
転中に出口側羽根部に働く遠心応力分布特性図である。 １…羽根の上半部、２…側板部、３…羽根の下半部、４
…心板部、５…フルシユラウドインペラ、６…羽根、７
…側板部内面、８…心板部内面、９…分割箇所、10…イ
ンペラ出口部、11…羽根背側、12…羽根腹側。
ンペラを説明する図、第２図は計算で求めたインペラ回
転中に出口側羽根部に働く遠心応力分布特性図である。 １…羽根の上半部、２…側板部、３…羽根の下半部、４
…心板部、５…フルシユラウドインペラ、６…羽根、７
…側板部内面、８…心板部内面、９…分割箇所、10…イ
ンペラ出口部、11…羽根背側、12…羽根腹側。
Claims (1)
- 【請求項１】心板と側板との間に流体入口側と流体出口
側とで高さの異なる羽根が形成されたフルシュラウドイ
ンペラにおいて、前記羽根は前記側板に一体成形された
前記羽根の上半部と、前記心板に一体形成された前記羽
根の下半部との突き合わせ面を拡散接合することにより
形成されており、前記突き合わせ面は前記フルシュラウ
ドインペラの回転軸に対して垂直な直線上であって、前
記心板から前記突き合わせ面までの高さが前記羽根の流
体出口側高さの40％〜60％の範囲内であることを特徴と
するフルシュラウドインペラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2060972A JP2753367B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | フルシュラウドインペラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2060972A JP2753367B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | フルシュラウドインペラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264701A JPH03264701A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2753367B2 true JP2753367B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=13157848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2060972A Expired - Lifetime JP2753367B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | フルシュラウドインペラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2753367B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005146962A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Hitachi Industries Co Ltd | 遠心羽根車およびその製造方法 |
| US8141201B2 (en) | 2008-02-14 | 2012-03-27 | Panasonic Corporation | Electric fan |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4326833A (en) * | 1980-03-19 | 1982-04-27 | General Electric Company | Method and replacement member for repairing a gas turbine engine blade member |
| JPS601998U (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-09 | 三菱重工業株式会社 | 遠心フアンの羽根車 |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP2060972A patent/JP2753367B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03264701A (ja) | 1991-11-26 |
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