JPH0726904A - 回転機械装置の翼端部構造 - Google Patents
回転機械装置の翼端部構造Info
- Publication number
- JPH0726904A JPH0726904A JP17075993A JP17075993A JPH0726904A JP H0726904 A JPH0726904 A JP H0726904A JP 17075993 A JP17075993 A JP 17075993A JP 17075993 A JP17075993 A JP 17075993A JP H0726904 A JPH0726904 A JP H0726904A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- blade tip
- tip structure
- fluid
- rotating machine
- Prior art date
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- Pending
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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
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 クリアランス部で発生する圧力損失と攪拌損
失を低減することができ、これにより高い効率を得るこ
とができる回転機械装置の翼端部構造を提供する。 【構成】 回転体１２に取り付けられた翼列１４を有す
る回転機械装置の翼端部構造であって、翼端面１５の少
なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出してお
り、かつ翼端面に対向するケーシング内面１７が翼端面
からほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように窪みが形成
されている。
失を低減することができ、これにより高い効率を得るこ
とができる回転機械装置の翼端部構造を提供する。 【構成】 回転体１２に取り付けられた翼列１４を有す
る回転機械装置の翼端部構造であって、翼端面１５の少
なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出してお
り、かつ翼端面に対向するケーシング内面１７が翼端面
からほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように窪みが形成
されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、翼列を有する回転機械
装置に係わり、更に詳しくは、回転機械装置の翼端部構
造に関する。
装置に係わり、更に詳しくは、回転機械装置の翼端部構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機、ポンプ、ファン、及びタービン
等の回転機械装置は、回転体に取り付けられた翼列を一
般に備えている。この翼列の翼端面とこれに対向するケ
ーシングの内面との間には、通常わずかな隙間（以下、
クリアランス部という）が設けられ、翼列とケーシング
との接触を防ぐようになっている。しかし、このクリア
ランス部を通過する漏れ流れのため回転機械装置の効率
が低下する問題があった。
等の回転機械装置は、回転体に取り付けられた翼列を一
般に備えている。この翼列の翼端面とこれに対向するケ
ーシングの内面との間には、通常わずかな隙間（以下、
クリアランス部という）が設けられ、翼列とケーシング
との接触を防ぐようになっている。しかし、このクリア
ランス部を通過する漏れ流れのため回転機械装置の効率
が低下する問題があった。
【０００３】この効率低下を低減するため、従来、図５
に示すように、翼端面１に対向したケーシング２の内面
３に溝（トレンチ）を設け、クリアランス部４を軸方向
に流れる流体を低減することが提案され、一部で実施さ
れていた。すなわち、図５（Ａ）は、翼端面１に対向し
たトレンチの内面３を拡径し、翼列のない部分の内面５
と翼端面１とを同一半径位置に並べたもの（以下、ライ
ンオンライントレンチという）であり、効率改善が報告
されている。また、図５（Ｂ）は、翼端面１を軸方向に
傾斜させ、この傾斜に沿ってトレンチの内面３を拡径さ
せたもの（以下、スロープトレンチという）であり、効
率改善が報告されている。
に示すように、翼端面１に対向したケーシング２の内面
３に溝（トレンチ）を設け、クリアランス部４を軸方向
に流れる流体を低減することが提案され、一部で実施さ
れていた。すなわち、図５（Ａ）は、翼端面１に対向し
たトレンチの内面３を拡径し、翼列のない部分の内面５
と翼端面１とを同一半径位置に並べたもの（以下、ライ
ンオンライントレンチという）であり、効率改善が報告
されている。また、図５（Ｂ）は、翼端面１を軸方向に
傾斜させ、この傾斜に沿ってトレンチの内面３を拡径さ
せたもの（以下、スロープトレンチという）であり、効
率改善が報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の回転機械装置の翼端部構造（ラインオンライントレン
チ及びスロープトレンチ）では、クリアランス部を軸方
向に流れる流体は低減されるが、クリアランス部で流体
の流れ方向が鋭角に曲げられるため、その部分で流れが
剥離し渦が発生して圧力損失が生じ、またクリアランス
部の流体が実質的に閉じ込められた状態となり、翼端に
よるこの部分の流体の攪拌のため攪拌損失が生ずる問題
点があった。
の回転機械装置の翼端部構造（ラインオンライントレン
チ及びスロープトレンチ）では、クリアランス部を軸方
向に流れる流体は低減されるが、クリアランス部で流体
の流れ方向が鋭角に曲げられるため、その部分で流れが
剥離し渦が発生して圧力損失が生じ、またクリアランス
部の流体が実質的に閉じ込められた状態となり、翼端に
よるこの部分の流体の攪拌のため攪拌損失が生ずる問題
点があった。
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明は、クリアラン
ス部で発生する圧力損失と攪拌損失を低減することがで
き、これにより高い効率を得ることができる回転機械装
置の翼端部構造を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明は、クリアラン
ス部で発生する圧力損失と攪拌損失を低減することがで
き、これにより高い効率を得ることができる回転機械装
置の翼端部構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、翼列を
有する回転機械装置の翼端部構造であって、翼端面の少
なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出してお
り、かつ翼端面に対向するケーシング内面が翼端面から
ほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように窪みが形成され
ている、ことを特徴とする回転機械装置の翼端部構造が
提供される。
有する回転機械装置の翼端部構造であって、翼端面の少
なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出してお
り、かつ翼端面に対向するケーシング内面が翼端面から
ほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように窪みが形成され
ている、ことを特徴とする回転機械装置の翼端部構造が
提供される。
【０００７】
【作用】上記本発明の構成によれば、翼端面に対向する
ケーシング内面が翼端面からほぼ一定の間隔を隔てて対
峙するように窪みが形成されているので、翼列とケーシ
ングとの接触を防ぐことができる。また、翼端面の少な
くとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出しているの
で、クリアランス部の流体の流れは円滑であり、流れが
剥離せず圧力損失が発生しない。更に、クリアランス部
の流体は翼端面に沿って流れるためクリアランス部に閉
じ込められず、翼端による流体の攪拌損失がほとんど生
じない。
ケーシング内面が翼端面からほぼ一定の間隔を隔てて対
峙するように窪みが形成されているので、翼列とケーシ
ングとの接触を防ぐことができる。また、翼端面の少な
くとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出しているの
で、クリアランス部の流体の流れは円滑であり、流れが
剥離せず圧力損失が発生しない。更に、クリアランス部
の流体は翼端面に沿って流れるためクリアランス部に閉
じ込められず、翼端による流体の攪拌損失がほとんど生
じない。
【０００８】更に、突出部分の翼端部でも翼部で負荷を
有することができるため、翼端における背側と腹側の圧
力差が小さくなることが確認された。これにより、腹側
（正圧面）から背側（負圧面）への流体の漏れ流れが減
少し、漏れ損失を低減することができる。
有することができるため、翼端における背側と腹側の圧
力差が小さくなることが確認された。これにより、腹側
（正圧面）から背側（負圧面）への流体の漏れ流れが減
少し、漏れ損失を低減することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明による回転機械装置の翼
端部構造を示す部分断面図である。この図において、回
転機械装置１０は、回転体１２に取り付けられた翼列１
４を有し、流体が軸方向に流れるようになっている。
して説明する。図１は、本発明による回転機械装置の翼
端部構造を示す部分断面図である。この図において、回
転機械装置１０は、回転体１２に取り付けられた翼列１
４を有し、流体が軸方向に流れるようになっている。
【００１０】本発明によれば、翼列１４の翼端面１５の
少なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出してい
る。この突出部は、翼端面１５の前縁から後縁まで緩い
曲線（例えば円弧）で突出するのが好ましいが、その一
部、例えば前縁付近のみが突出していてもよい。また、
翼端面１５に対向するケーシング１６の内面１７は翼端
面１５からほぼ一定の間隔で隔てられている。
少なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出してい
る。この突出部は、翼端面１５の前縁から後縁まで緩い
曲線（例えば円弧）で突出するのが好ましいが、その一
部、例えば前縁付近のみが突出していてもよい。また、
翼端面１５に対向するケーシング１６の内面１７は翼端
面１５からほぼ一定の間隔で隔てられている。
【００１１】かかる構成により、翼端面１５とケーシン
グ内面１７とがほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように
窪みが形成されているので、翼列１４とケーシング１６
との接触を防ぐことができる。また、翼端面１５の少な
くとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出しているの
で、クリアランス部１８の流体は翼端面１５に沿って円
滑に流れ、流れが剥離せず圧力損失が発生しない。更
に、クリアランス部１８の流体は翼端面１５に沿って流
れるためクリアランス部１８に閉じ込められず、翼端に
よる流体の攪拌損失がほとんど生じない。
グ内面１７とがほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように
窪みが形成されているので、翼列１４とケーシング１６
との接触を防ぐことができる。また、翼端面１５の少な
くとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出しているの
で、クリアランス部１８の流体は翼端面１５に沿って円
滑に流れ、流れが剥離せず圧力損失が発生しない。更
に、クリアランス部１８の流体は翼端面１５に沿って流
れるためクリアランス部１８に閉じ込められず、翼端に
よる流体の攪拌損失がほとんど生じない。
【００１２】図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図で
ある。翼列１４を構成する翼２０は、前縁２１と後縁２
２、及び背側２３と腹側２４からなる。翼２０の前縁２
１に流速Ｕ1 で流入した流れは、翼２０の後縁２２から
流速Ｕ2 で流出し、そのベクトル変化に対応した揚力Ｌ
が翼２０に作用する。この揚力Ｌは、腹側２４に発生す
る正圧と、背側２３に発生する負圧の差に対応する。
ある。翼列１４を構成する翼２０は、前縁２１と後縁２
２、及び背側２３と腹側２４からなる。翼２０の前縁２
１に流速Ｕ1 で流入した流れは、翼２０の後縁２２から
流速Ｕ2 で流出し、そのベクトル変化に対応した揚力Ｌ
が翼２０に作用する。この揚力Ｌは、腹側２４に発生す
る正圧と、背側２３に発生する負圧の差に対応する。
【００１３】本発明によれば、翼端面１５の少なくとも
一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出しているので、翼
端面１５付近に流入した流体は突出部分にも広がって翼
面を流れ、次いで緩やかに狭まって後縁２２から流出す
る。従って、翼端面１５付近のケーシング内面から一定
幅を考えると、流速Ｕ1 及び流速Ｕ2 が同じであり揚力
Ｌが同一であるにもかかわらず、揚力発生に寄与する翼
面積が突出部分の分だけ広くなっている。これにより、
翼面積の単位面積当たりの揚力は小さくなり、腹側２４
に発生する正圧と、背側２３に発生する負圧の差が小さ
くなる。
一部が軸方向に沿って緩い曲線で突出しているので、翼
端面１５付近に流入した流体は突出部分にも広がって翼
面を流れ、次いで緩やかに狭まって後縁２２から流出す
る。従って、翼端面１５付近のケーシング内面から一定
幅を考えると、流速Ｕ1 及び流速Ｕ2 が同じであり揚力
Ｌが同一であるにもかかわらず、揚力発生に寄与する翼
面積が突出部分の分だけ広くなっている。これにより、
翼面積の単位面積当たりの揚力は小さくなり、腹側２４
に発生する正圧と、背側２３に発生する負圧の差が小さ
くなる。
【００１４】図３は、図２で説明した翼端部の圧力分布
を示す解析結果である。この図において、横軸は翼の前
縁からの位置であり、左端は前縁を右端は後縁を示して
おり、縦軸は翼表面の静圧の大きさを示している。また
図中破線はトレンチのない従来の翼端部構造の場合であ
り、実線は本発明による翼端部構造の場合を示してい
る。更に、上の２本（実線、破線）は、翼の腹側（正圧
面）の圧力を示し、下の２本は、翼の背側（負圧面）の
圧力を示している。この図から明らかなように、従来の
翼端部構造と比較して本発明の翼端部構造では、翼端に
おける背側２３と腹側２４の圧力差が小さくなることが
解析により確認された。これにより、図２における腹側
２４（正圧面）から背側２３（負圧面）への流体の漏れ
流れが減少し、漏れ損失を低減することができる。
を示す解析結果である。この図において、横軸は翼の前
縁からの位置であり、左端は前縁を右端は後縁を示して
おり、縦軸は翼表面の静圧の大きさを示している。また
図中破線はトレンチのない従来の翼端部構造の場合であ
り、実線は本発明による翼端部構造の場合を示してい
る。更に、上の２本（実線、破線）は、翼の腹側（正圧
面）の圧力を示し、下の２本は、翼の背側（負圧面）の
圧力を示している。この図から明らかなように、従来の
翼端部構造と比較して本発明の翼端部構造では、翼端に
おける背側２３と腹側２４の圧力差が小さくなることが
解析により確認された。これにより、図２における腹側
２４（正圧面）から背側２３（負圧面）への流体の漏れ
流れが減少し、漏れ損失を低減することができる。
【００１５】図４は、翼による損失係数を模式的に示す
図である。この図において、縦軸は翼末端からの位置
（スパン）であり、下端０％が末端を上端１００％が先
端（翼端面）を示しており、横軸は各スパンにおける翼
の損失係数を示している。また、図中破線はトレンチの
ない従来の翼端部構造の場合であり、実線は本発明によ
る翼端部構造の場合を示している。この図から明らかな
ように、本発明による翼端部構造では、翼端部（スパン
１００％）付近における損失係数が大幅に改善される。
これは前述のように、クリアランス部１８の流体が翼端
面１５に沿って円滑に流れ、流れが剥離せず圧力損失が
発生せず、かつ、クリアランス部１８の流体がクリアラ
ンス部１８に閉じ込められず、翼端による流体の攪拌損
失がほとんど生じないことによるものである。
図である。この図において、縦軸は翼末端からの位置
（スパン）であり、下端０％が末端を上端１００％が先
端（翼端面）を示しており、横軸は各スパンにおける翼
の損失係数を示している。また、図中破線はトレンチの
ない従来の翼端部構造の場合であり、実線は本発明によ
る翼端部構造の場合を示している。この図から明らかな
ように、本発明による翼端部構造では、翼端部（スパン
１００％）付近における損失係数が大幅に改善される。
これは前述のように、クリアランス部１８の流体が翼端
面１５に沿って円滑に流れ、流れが剥離せず圧力損失が
発生せず、かつ、クリアランス部１８の流体がクリアラ
ンス部１８に閉じ込められず、翼端による流体の攪拌損
失がほとんど生じないことによるものである。
【００１６】
【発明の効果】上述したように、本発明の回転機械装置
の翼端部構造によれば、翼端面に対向するケーシング内
面が翼端面からほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように
窪みが形成されているので、翼列とケーシングとの接触
を防ぐことができる。また、翼端面の少なくとも一部が
軸方向に沿って緩い曲線で突出しているので、クリアラ
ンス部の流体の流れは円滑であり、流れが剥離せず圧力
損失が発生しない。更に、クリアランス部の流体は翼端
面に沿って流れるためクリアランス部に閉じ込められ
ず、翼端による流体の攪拌損失がほとんど生じない。
の翼端部構造によれば、翼端面に対向するケーシング内
面が翼端面からほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように
窪みが形成されているので、翼列とケーシングとの接触
を防ぐことができる。また、翼端面の少なくとも一部が
軸方向に沿って緩い曲線で突出しているので、クリアラ
ンス部の流体の流れは円滑であり、流れが剥離せず圧力
損失が発生しない。更に、クリアランス部の流体は翼端
面に沿って流れるためクリアランス部に閉じ込められ
ず、翼端による流体の攪拌損失がほとんど生じない。
【００１７】更に、突出部分の翼端部でも翼部で負荷を
有することができるため、翼端における背側と腹側の圧
力差が小さくなり、腹側（正圧面）から背側（負圧面）
への流体の漏れ流れが減少し、漏れ損失を低減すること
ができる。従って、本発明の回転機械装置の翼端部構造
は、クリアランス部で発生する圧力損失と攪拌損失を低
減することができ、これにより高い効率を得ることがで
きる、優れた効果を有する。
有することができるため、翼端における背側と腹側の圧
力差が小さくなり、腹側（正圧面）から背側（負圧面）
への流体の漏れ流れが減少し、漏れ損失を低減すること
ができる。従って、本発明の回転機械装置の翼端部構造
は、クリアランス部で発生する圧力損失と攪拌損失を低
減することができ、これにより高い効率を得ることがで
きる、優れた効果を有する。
【図１】本発明による回転機械装置の翼端部構造を示す
部分断面図である。
部分断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】翼端部の圧力分布を示す解析結果である。
【図４】翼による損失係数を示す試験結果である。
【図５】従来の回転機械装置の翼端部構造を示す部分断
面図である。
面図である。
１ 翼端面 ２ ケーシング ３ 内面 ４ クリアランス部 １０ 回転機械装置 １２ 回転体 １４ 翼列 １５ 翼端面 １６ ケーシング １７ 内面 １８ クリアランス部 ２０ 翼 ２１ 前縁 ２２ 後縁 ２３ 背側 ２４ 腹側
Claims (1)
- 【請求項１】 回転体に取り付けられた翼列を有する回
転機械装置の翼端部構造であって、 翼端面の少なくとも一部が軸方向に沿って緩い曲線で突
出しており、かつ翼端面に対向するケーシング内面が翼
端面からほぼ一定の間隔を隔てて対峙するように窪みが
形成されている、ことを特徴とする回転機械装置の翼端
部構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17075993A JPH0726904A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 回転機械装置の翼端部構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17075993A JPH0726904A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 回転機械装置の翼端部構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726904A true JPH0726904A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=15910860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17075993A Pending JPH0726904A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 回転機械装置の翼端部構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726904A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004059904A1 (de) * | 2004-12-13 | 2006-06-14 | Alstom Technology Ltd | Laufschaufel für eine Turbomaschine sowie Verfahren zu deren Herstellung |
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| WO2010006976A1 (de) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Axialturbine für eine gasturbine mit geringem spiel zwischen schaufeln un gehäuse |
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-
1993
- 1993-07-12 JP JP17075993A patent/JPH0726904A/ja active Pending
Cited By (17)
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