JPS61252897A - 可動式案内羽根装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可動式案内羽根装置に関する。

従来の技術 第１０図および第１１図に示すように、従来、遠心圧縮
機１の案内羽根（ディフューザ）２は固定式のものが多
かった。一部に可動式のものもあるが、この場合は案内
羽根を外部から手動や機械力によって基準迎え角となる
ように操作していた。図は出口側の案内羽根２を示して
いるが、入口側の案内羽根も固定式と手動あるいは機械
力による可動式のものがあった。なお、これらは前置静
翼式の軸流圧縮機においても同じことが言える。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の案内羽根の構成による
と、固定式のものは低流量域でサージングが発生すると
いう問題があり、可動式のものは固定式のものよりサー
ジングの発生が少ないものの、流体条件（流量、流入角
、流出角）の急激な変化に即応することができず、結果
サージングが発生することがあるという問題があった。

本発明はこのような問題を解決し、流体条件の急激な変
化に即応して案内羽根及び回転羽根の迎え角を適当な値
に管理し、サージングの発生を確実に防ぐことのできる
可動式案内羽根装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の可動式案内羽根装
置は、遠心圧縮機や軸流圧縮機における案内羽根の基端
部を可動軸で支持して回転可能に設け、この可動軸を介
して前記案内羽根を迎え角増大方向に付勢するバネと、
案内羽根の振動を防止するダッシュポットとを設ける構
成とした。

作用 すなわち、このような構成で、案内羽根に可動軸を介し
てバネとダッシュポットを作用させ、流量の変化に応じ
て変化する流体力によって案内羽根を自動的に回転させ
る。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図に本発明を遠心圧縮機に適用した例
を示す。図において、１０は入口側案内羽根、１１は出
口側案内羽根（ディフューザ）で、それぞれそのｔＡＱ
部が可動軸１２によって回転可能に支持されている。各
可動軸１２は一端部がケーシング１３を貫通して設けら
れ、突出部にレバー１４が一体的に接続されている。１
５．１６は入口側および出口側の各案内羽根１０．ｉｔ
に対応してケーシング１３の外に設けられたバネおよび
ダッシュポットで、それぞれ一端が固定ボックス１７の
内側面に接続されるとともに、他端が前記各レバー１４
に接続されている。バネ１５は案内羽根１０．１１をレ
バー１４および可動軸１２を介して迎え角増大方向に付
勢する働きをなし、ダッシュポット１６は案内羽根１０
．１１の振動を可動軸１２およびレバー１４を介して防
止する働きをなす。１Ｂは固定ボックス１７内に設置プ
られたストッパーで、遠心圧縮機の停止時においてレバ
ー１４の回動を規制し、案内羽根１０．１１を所定位置
に保持する働きをなす。１９は回転軸、２０は回転軸１
９に取付けられた回転羽根である。

このような構成で、案内羽根１０．１１にバネ１５とダ
ッシュポット１６を作用させ、流量の変化に応じて変化
する流体力によって案内羽根１０．１１を自動的に回転
させる。この場合、バネ１５による可動軸１２回りのト
ルクと、流体力２１による可動軸１２回りのトルクとか
互いにつり合うようにバネ定数、可動軸１２の位置およ
びレバー１４の長さを設計する。

例えば入口側案内羽根１０の場合、圧縮機の設計点では
入口側案内羽根１０からの出口流が回転羽根２０に基準
迎え角で流入するように可動軸１２、レバー１４、バネ
１５を設計する。さらに、流量が減少して流体力２１が
低下した場合に、バネ１５によって迎え角増大方向に付
勢される入口側案内羽根１０が流速の減少と相殺し合っ
て回転することによって回転羽根２０に基準迎え角で流
れが流入するように、可動軸１２、レバー１４、バネ１
５を設計する。

第３図に流量減少時の流体条件を示す。（ａ）図は設計
点、（ｂ）図は流量減少時を示す。′１ｊなわら、（ａ
）図において、 Ｃ２：流出速度 θ　：流出角 β１　：入口角 １　：基準迎え角〔１＝α１−β１〕 α１　：相対流入角 ｖｌ　：回転羽根の速度 Ｗｌ　：相対流入速度 とした場合に、（ｂ）図において次のような変化が得ら
れるようにする。

Ｃ２’＜Ｃ２ θ′　〉θ Ｖ１’＝Ｖ１ α１′＝α１→、’、ｉ’−ｉ（基準迎え角）Ｗ′　く
Ｗｌ 流量が設計点よりも増大した場合には以上の変化は逆方
向に働くが、回転羽根２０の迎え角は基準迎え角を保持
できるようにする。以上は入口側案内羽根１０について
説明したが、出口側案内羽根１１についても同様のこと
が言える。

第４図に出口側案内羽根１１の列に流入したガスがいか
なる方向に変わるかを示す。図における各符号はそれぞ
れ次のことを示す。

β１＝買入口角 β２−買出口角 θ　−β１−β２＝キヤンバ角 一ζ−スタガ ｔ　−ピッチ Ｃ＝翼弦長 Ｃ１−空気流入角度 Ｃ２−空気流出角度 ε　＝α１−α２Ｍ転向角 ｉ　−α１−β１−迎え角 δ　−α２−β２−偏差角 第５図に出口側案内羽根１１に働く力、第６図に迎え角
（１）と揚力係数（ＣＬ　）との関係を示す。

これらの図から以下の９式を導くことができる。

図において、 Ｗ〜二流体との相対速度　ｋＩ　：バネ定数ＲＲ：流体
力　　　　　　χ　：バネの伸びＬｇ＋：ｌｉ力 Ｄｌｌ　：抗力 とした場合、いまＤｌｌによる可動軸１２廻りのモーメ
ントが小さいとすれば、モーメントのつり合いから ｋｌ　χＬζＬａ　Ｑ　　・・・・・・・・・（１）が
成り立つ。そして第５図、第６図において、ＬＲ−ｋｌ
ＣＬ　ｗ２　　・’−”・・（２）と仮定し、基準迎え
角の近傍で ＣＬ　＝に２　　ｉ　＋に３　　・・・・・・・・・（
３）が成立するから、 Ｌａ　　＝ｋｔ　　（ｋ２　　ｉ　＋に３　　）ｗ−”
−（ｋ’　１１　＋に’　２　）ｗ、、２　　・・・・
・・（４）いま、ＬＲの増分をΔＬＲとすれば、（４）
式から、ΔＬｖｒ　＝に＋Ｊ＋ｗ、、、”　＋２　（ｋ
＋’ｔ’＋に２’　）ｗ、、、・ΔＷ〜　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・　（５）一方、（１）式から
も、 ｋ＠ΔχＬ岬ΔＬＲ−Ω　・・・・・・（６）また、 Δｉ＝　Ｊ工　　　　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（７）（５）、（６）、（７）式から、 流速（Ｗ−）は流量（Ｑ）に比例するから、結局Δ１ｏ
ｃ−ΔＱ　・・・・・・・・・（９）したがって、流量
の減少量を比例して関の迎え角（１）、すなわち出口側
案内羽根１１の可動軸１２回りの回転角は増大する。こ
の増大の比例定数はバネ１５の定数、レバー１４の長さ
、可動軸１２の位置、揚力係数、設計点の相対速度およ
び迎え角によって適当な値に設定できる。結果出口側案
内羽根１１の迎え角を基準迎え角近傍の適当な相聞に保
持することが可能となるので出口側案内羽根１１からの
サージング発生を防止できる。

また、入口側案内羽根１０についても同様にして、流量
の減少量に比例する可動軸１２回りの回転角の増大及び
増大の比例定数の調整が可能であるので、第３図におけ
るα′１＝α１の条件および設計点での基準迎え角の保
持が可能になる。

同様に、流量が設計点より大きい場合でも直線性がある
ので、出口側案内羽根１１を基準迎え角近傍に保持する
こと、および入口側案内羽根１０直後の回転羽根２０の
基準迎え角の保持が可能である。

第７図は入口側案内羽根１０を軸流圧縮機（軸流送風機
を含む）の前置静翼に適用した例を示す。

図において、２５は前置静翼、２６は回転軸、２７は回
転羽根で、その他の構成については前記実施例に示した
ものと同じであるので、同一番号を付して説明を省略す
る。

第８図は第１図の構成の変形例を示す。すなわら、第１
図においては案内羽根１０．１１と同数のバネ１５およ
びダッシュポット１６を用いたが、第８図に示すように
円弧状の連結リング２８を用い、この連結リング２８に
設けた所定間隔おきの長穴２９に各レバー１４の先端部
を連結ビン３０を介して連結する構成としてもよい。こ
れにより、バネ１５およびダッシュポット１６の設置個
数の削減を図ることができる。なお、第７図、第８図に
おいてはストッパー１８等の表記は省略したが、第１図
、第２図に示した構成と同じであることは言うまでもな
い。また第９図（ａ）（ｂ）は連結リング２８を軸流圧
縮機に適用した例を示す。

発明の効果 以上本発明によれば、流体条件の急ｉｍな変化に即応し
て案内羽根および回転羽根の迎え角を適当な値に管理す
ることができ、もってサージングの発生を確実に防ぐこ
とができる。また、従来の機械による案内羽根制御方式
のものより構成を簡易化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ
）は！遠心圧縮機の要部横断面図、第１図（ｂ）は動作
説明図、第２図は同遠心圧縮機の要部縦断面図、第３図
（ａ）（ｂ）はそれぞれ滝川減少時の流体条件を説明す
るための説明図、第４図は案内羽根の効果をあられす図
、第５図は案内羽根に働く力をあられす図、第６図は案
内羽根列の揚力特性をあられす図、第７図は他の実施例
における軸流圧縮機の要部縦断面図、第８図はさらに他
の実施例における遠心圧縮機の要部横断面図、第９図（
ａ）はさらに他の実施例における軸流圧縮機の要部縦断
面図、第９図（ｂ）は同平面図、第１０図、第１１図は
従来例を示し、第１０図は遠心圧縮機の要部横断面図、
第１１図は同遠心圧縮機の要部縦断面図である。 １０・・・入口側案内羽根、１１・・・出口側案内羽根
、１２・・・可動軸、１５・・・バネ、１６・・・ダッ
シュポット代理人　　　森　　本　　義　　弘 第３図 ｔｂ）流層城Ｊ＞％峙 處側 第７図 （わ ７σ−・・入口側案内羽根　　　　　　　　第２　図／
ｆ−・−出１０ＡＩ＋１象内羽不反 １２−一可動細 全圧力↑買夫う９Ｆ−転向角ε−区、−べ２ｍカ４東数
ＣＤ　　　　　↑馬力Ｊｊｌ支ＣＬ第７図 第β図 第２図 ｔｉｌノ 第１／図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、遠心圧縮機や軸流圧縮機における案内羽根の基端部
   を可動軸で支持して回転可能に設け、この可動軸を介し
   て前記案内羽根を迎え角増大方向に付勢するバネと、案
   内羽根の振動を防止するダッシュポットとを設けたこと
   を特徴とする可動式案内羽根装置。