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JP2017180115A - Impeller and rotary machine - Google Patents

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JP2017180115A
JP2017180115A JP2016063570A JP2016063570A JP2017180115A JP 2017180115 A JP2017180115 A JP 2017180115A JP 2016063570 A JP2016063570 A JP 2016063570A JP 2016063570 A JP2016063570 A JP 2016063570A JP 2017180115 A JP2017180115 A JP 2017180115A
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JP
Japan
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blade
auxiliary
main
impeller
circumferential direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP2016063570A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真成 飯野
Masanari Iino
真成 飯野
佐野 岳志
Takashi Sano
岳志 佐野
郷 岡本
Go Okamoto
郷 岡本
公彦 光田
Kimihiko Mitsuta
公彦 光田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24Vanes
    • F04D29/242Geometry, shape

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an impeller and rotary machine having improved efficiency.SOLUTION: An impeller includes: a disc 11 with an axial line Ac as a center; a plurality of main blade 12 arranged with intervals in a circumferential direction of the axial line Ac on a main surface 11A facing one side of an axial line Ac direction of the disc 11, and extending in a radial direction of the axial line Ac; and an auxiliary blade 13 provided one side of a circumferential direction of each main blade 12 on the main surface 11A, extending from an outer peripheral side of the disc 11 toward a radial inside, and having a smaller dimension in the radial direction than the main blade 12.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、羽根車、回転機械に関する。   The present invention relates to an impeller and a rotary machine.

回転機械の一例として、流体を圧送するための遠心ポンプが広く用いられている(下記特許文献1参照)。このような遠心ポンプでは、複数の羽根を有する羽根車を回転させることで、流体が圧送される。羽根車は、円盤状のディスクと、ディスクの面上で周方向に間隔をあけて配列された複数の羽根と、を有している。すなわち、隣接する一対の羽根同士の間の空間(流路)は、ディスクの径方向内側から外側に向かうに従って次第にその面積が拡大している。また、ポンプのディフューザとして同様の羽根を備えるものも知られている(下記特許文献2参照)。   As an example of a rotating machine, a centrifugal pump for pumping fluid is widely used (see Patent Document 1 below). In such a centrifugal pump, a fluid is pumped by rotating an impeller having a plurality of blades. The impeller has a disk-shaped disk and a plurality of blades arranged on the surface of the disk at intervals in the circumferential direction. In other words, the space (flow path) between a pair of adjacent blades gradually increases in area from the inner side to the outer side in the radial direction of the disk. Moreover, what is equipped with the same blade | wing as a diffuser of a pump is also known (refer the following patent document 2).

特開2003−166491号公報JP 2003-166491 A 特開平4−012200号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-012200

しかしながら、上記のような羽根車では、羽根同士の間に形成される流路の面積拡大率(径方向内側から外側にかけての面積拡大率)が大きいことから、径方向内側から外側に向かって流れる流体が羽根の表面に追従しきれずに、該表面で流れの剥離を生じる虞がある。このような流れの剥離を生じた場合、所期の揚程が得られないばかりでなく、遠心ポンプの効率に影響が及ぶ場合もある。   However, the impeller as described above has a large area expansion rate (area expansion rate from the radially inner side to the outer side) of the flow path formed between the blades, and therefore flows from the radially inner side to the outer side. There is a possibility that the fluid may not follow the surface of the blade and may cause flow separation on the surface. If such flow separation occurs, not only the desired lift can not be obtained, but also the efficiency of the centrifugal pump may be affected.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、流れの剥離を低減することで効率の向上した羽根車、回転機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an impeller and a rotary machine with improved efficiency by reducing flow separation.

本発明の第一の態様によれば、羽根車は、軸線を中心とするディスクと、前記ディスクの軸線方向一方側を向く主面に、軸線の周方向に間隔をあけて複数配置されて、軸線の径方向に延在する主ブレードと、前記主面の各前記主ブレードの周方向一方側に設けられ、前記ディスクの外周側から径方向内側に向かって延在し、該主ブレードよりも径方向の寸法が小さい補助ブレードと、を備える。   According to the first aspect of the present invention, a plurality of impellers are arranged at intervals in the circumferential direction of the axis on the disk centered on the axis and on the principal surface facing one side in the axis direction of the disk. A main blade extending in the radial direction of the axis, and provided on one side of each of the main blades in the circumferential direction of the main surface, extending from the outer peripheral side of the disk toward the radial inner side, An auxiliary blade having a small radial dimension.

この構成によれば、主ブレードの周方向一方側に、該主ブレードよりも径方向の寸法が小さい補助ブレードが設けられている。このような補助ブレードを設けることにより、隣接する一対の主ブレード同士の間に形成される流路の、見かけ上の面積拡大率を小さくすることができる。
加えて、主ブレードと補助ブレードとの間の間隙を通じて、主ブレードの周方向一方側に存在する流体を径方向外側に向かって流通させることができる。ここで、ディスクの外周側では、周囲の流体との流速差に起因してウェーク(乱流)が発生しやすい。上記の構成によれば、主ブレードと補助ブレードとの間の間隙を流通してきた流体によって、ディスクの外周側で生じウェークを外周側に吹き飛ばすことができる。
According to this configuration, the auxiliary blade having a smaller radial dimension than the main blade is provided on one circumferential side of the main blade. By providing such an auxiliary blade, the apparent area expansion rate of the flow path formed between a pair of adjacent main blades can be reduced.
In addition, the fluid existing on one side in the circumferential direction of the main blade can be circulated radially outward through the gap between the main blade and the auxiliary blade. Here, on the outer peripheral side of the disk, wake (turbulent flow) is likely to occur due to a difference in flow velocity with the surrounding fluid. According to the above configuration, the wake generated on the outer peripheral side of the disk can be blown off to the outer peripheral side by the fluid flowing through the gap between the main blade and the auxiliary blade.

本発明の第二の態様によれば、上記の羽根車は、周方向に間隔をあけて配列された複数の前記補助ブレードを有してもよい。   According to the second aspect of the present invention, the impeller may have a plurality of the auxiliary blades arranged at intervals in the circumferential direction.

この構成によれば、主ブレードの周方向一方側に、周方向に間隔をあけて配列された複数の補助ブレードが設けられている。これにより、主ブレード同士の間に形成される流路の、見かけ上の面積拡大率をさらに小さくすることができる。加えて、補助ブレード同士の間を流通する流体によって、上記のようにディスクの外周側で生じたウェークをより広範囲にわたって解消することができる。   According to this structure, the some auxiliary | assistant blade arranged at intervals in the circumferential direction is provided in the circumferential direction one side of the main blade. Thereby, the apparent area expansion rate of the flow path formed between the main blades can be further reduced. In addition, the wake generated on the outer peripheral side of the disk as described above can be eliminated over a wider range by the fluid flowing between the auxiliary blades.

本発明の第三の態様によれば、上記の羽根車では、前記複数の補助ブレードは、周方向一方側に設けられた該補助ブレードになるほど、径方向における寸法が小さくなってもよい。   According to the third aspect of the present invention, in the impeller described above, the plurality of auxiliary blades may have a smaller dimension in the radial direction as the auxiliary blades are provided on one side in the circumferential direction.

この構成によれば、複数の補助ブレードのうち、周方向一方側に設けられた補助ブレードになるほど、径方向における寸法が小さい。これにより、主ブレードの周方向一方側を流通する流体の流れが、これら補助ブレードによって妨げられる虞を低減することができる。   According to this configuration, the dimension in the radial direction is smaller as the auxiliary blade is provided on one side in the circumferential direction among the plurality of auxiliary blades. Thereby, it is possible to reduce the possibility that the flow of the fluid flowing through one side in the circumferential direction of the main blade is hindered by these auxiliary blades.

本発明の第四の態様によれば、上記の羽根車では、前記主ブレードと前記補助ブレードとの間の距離、及び複数の前記補助ブレード同士の間の距離が、径方向内側から外側に向かうに従って次第に拡大していてもよい。   According to the fourth aspect of the present invention, in the impeller described above, the distance between the main blade and the auxiliary blade and the distance between the plurality of auxiliary blades are directed from the inner side to the outer side in the radial direction. It may be gradually enlarged according to.

この構成によれば、主ブレードと補助ブレードとの間の距離、及び複数の補助ブレード同士の間の距離が、径方向内側から外側に向かうに従って次第に拡大する。これにより、これらブレード同士の間の領域を径方向外側に向かって流れる流体の流速が、径方向外側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、ディスクの外周側で滞留する流体との流速差を小さくすることができるため、該ディスクの外周側でウェークが生じる虞をさらに低減することができる。   According to this configuration, the distance between the main blade and the auxiliary blade and the distance between the plurality of auxiliary blades gradually increase from the inner side toward the outer side in the radial direction. As a result, the flow velocity of the fluid flowing toward the outside in the radial direction in the region between the blades decreases as it goes outward in the radial direction. That is, since the flow velocity difference with the fluid staying on the outer peripheral side of the disk can be reduced, the possibility of wakes occurring on the outer peripheral side of the disk can be further reduced.

本発明の第五の態様によれば、上記の羽根車では、前記主ブレード、及び前記補助ブレードは、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向他方側から一方側に向かって湾曲していてもよい。   According to the fifth aspect of the present invention, in the impeller described above, the main blade and the auxiliary blade are curved from the other side in the circumferential direction toward the one side from the inner side toward the outer side in the radial direction. Also good.

この構成によれば、主ブレード、及び補助ブレードが、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向他方側から一方側に向かって、すなわち、羽根車の回転方向前方側から後方側に向かって湾曲している。これにより、主ブレード及び補助ブレードの表面で流体が剥離を起こす可能性をさらに低減することができる。   According to this configuration, the main blade and the auxiliary blade are curved from the other side in the circumferential direction toward the one side, that is, from the front side to the rear side in the rotational direction of the impeller, from the inner side toward the outer side in the radial direction. doing. As a result, the possibility of fluid peeling off on the surfaces of the main blade and the auxiliary blade can be further reduced.

本発明の第六の態様によれば、回転機械は、軸線に沿って延びるロータと、前記ロータに取り付けられた上記第一から第五のいずれか一態様に係る羽根車と、前記羽根車を外周側から覆うケーシングと、を備える。   According to the sixth aspect of the present invention, the rotating machine includes a rotor extending along an axis, the impeller according to any one of the first to fifth aspects attached to the rotor, and the impeller. A casing covering from the outer peripheral side.

この構成によれば、効率の向上した羽根車、及びこれを備える回転機械を提供することができる。   According to this configuration, it is possible to provide an impeller with improved efficiency and a rotary machine including the impeller.

本発明によれば、効率の向上した羽根車、回転機械を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an impeller and a rotary machine with improved efficiency.

本発明の第一実施形態に係る回転機械(ポンプ)の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the rotary machine (pump) which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る羽根車を軸線方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the impeller which concerns on 1st embodiment of this invention from the axial direction. 本発明の第一実施形態に係る羽根車の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the impeller which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係る羽根車の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the impeller which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る羽根車の変形例を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the modification of the impeller which concerns on embodiment of this invention.

[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、図1から図3を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る遠心ポンプ1(回転機械)の構成を示す図である。同図に示すように、遠心ポンプ1は、軸線Acに沿って延びるロータ2と、ロータ2の外周面に取り付けられた羽根車3と、ロータ2及び羽根車3を外周側から覆うケーシング4と、を備えている。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a centrifugal pump 1 (rotary machine) according to the present embodiment. As shown in the figure, the centrifugal pump 1 includes a rotor 2 extending along an axis Ac, an impeller 3 attached to the outer peripheral surface of the rotor 2, and a casing 4 that covers the rotor 2 and the impeller 3 from the outer peripheral side. It is equipped with.

ロータ2は、軸線Acを中心とする円柱状をなしている。ロータ2の軸線Ac方向両側の端部には、軸受装置5(ジャーナル軸受6、及びスラスト軸受7)が設けられている。これら軸受装置5によって、ロータ2は軸線Ac回りに回転可能に支持されている。ジャーナル軸受6はロータ2の荷重を径方向から支持するための軸受である。スラスト軸受7はロータ2にかかるスラスト方向(軸線Ac方向)の荷重を支持するための軸受である。   The rotor 2 has a cylindrical shape with the axis Ac as the center. Bearing devices 5 (journal bearing 6 and thrust bearing 7) are provided at both ends of the rotor 2 in the direction of the axis Ac. The rotor 2 is supported by these bearing devices 5 so as to be rotatable about the axis Ac. The journal bearing 6 is a bearing for supporting the load of the rotor 2 from the radial direction. The thrust bearing 7 is a bearing for supporting the load in the thrust direction (axial direction Ac) applied to the rotor 2.

羽根車3は、ロータ2の外周面に対して、例えば締り嵌め等を施すことによって固定されている。すなわち、羽根車3はロータ2と一体に軸線Ac回りに回転する。詳しくは後述するが、羽根車3は、円盤状のディスク11と、このディスク11における軸線Ac方向一方側の面に設けられた複数のブレードと、を有している。ロータ2上には、複数(6つ)の羽根車3が軸線Ac方向に配列されている。   The impeller 3 is fixed to the outer peripheral surface of the rotor 2 by applying an interference fit or the like, for example. That is, the impeller 3 rotates about the axis Ac together with the rotor 2. As will be described in detail later, the impeller 3 includes a disk-shaped disk 11 and a plurality of blades provided on one surface of the disk 11 in the axis line Ac direction. A plurality (six) of impellers 3 are arranged on the rotor 2 in the direction of the axis Ac.

ケーシング4は、上記のロータ2、及び羽根車3を内部に収容するとともに、流体を流通させるための流体流路8を形成する。より詳細には、ケーシング4の内周面は、軸線Ac方向一方側から他方側に向かうにしたがって拡径と縮径とを繰り返すことで、上記の流体流路8を形成している。ケーシング4の軸線Ac方向一方側には、外部から流体を導入するための導入口9が形成されている。他方で、ケーシング4の軸線Ac方向他方側には、流体流路8を通じて圧送された流体を吐出する吐出口10が形成されている。以降の説明では、導入口9が位置する側を上流側と呼び、吐出口10が位置する側を下流側と呼ぶ。   The casing 4 houses the rotor 2 and the impeller 3 described above, and forms a fluid flow path 8 for circulating a fluid. More specifically, the fluid flow path 8 is formed on the inner peripheral surface of the casing 4 by repeatedly increasing and decreasing the diameter from one side to the other side in the axis Ac direction. An inlet 9 for introducing a fluid from the outside is formed on one side of the casing 4 in the axis Ac direction. On the other hand, on the other side in the axis Ac direction of the casing 4, a discharge port 10 for discharging the fluid pumped through the fluid flow path 8 is formed. In the following description, the side on which the introduction port 9 is located is called the upstream side, and the side on which the discharge port 10 is located is called the downstream side.

次に、図2と図3を参照して、羽根車3の詳細な構成について説明する。図2に示すように、本実施形態における羽根車3は、軸線Acを中心とする円盤状のディスク11と、このディスク11における軸線Ac方向一方側の面(主面11A)に設けられた複数の主ブレード12及び補助ブレード13と、を有している。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the detailed structure of the impeller 3 is demonstrated. As shown in FIG. 2, the impeller 3 in this embodiment includes a disk-shaped disk 11 centered on the axis line Ac and a plurality of surfaces provided on one surface (main surface 11 </ b> A) of the disk 11 in the axis line Ac direction. Main blade 12 and auxiliary blade 13.

ディスク11の中心を含む領域には、上記の流体流路8を通じて流れてきた流体を導くための導入開孔14が形成されている。本実施形態では3つの主ブレード12が、この導入開孔14の外周縁から径方向外側(ディスク11の外周縁)にかけて延在している。より具体的には、これら3つの主ブレード12は、軸線Acの周方向に等間隔をあけて主面11A上に配列されている。   In an area including the center of the disk 11, an introduction hole 14 for guiding the fluid flowing through the fluid flow path 8 is formed. In the present embodiment, three main blades 12 extend from the outer peripheral edge of the introduction hole 14 to the radially outer side (the outer peripheral edge of the disk 11). More specifically, these three main blades 12 are arranged on the main surface 11A at equal intervals in the circumferential direction of the axis line Ac.

さらに、各主ブレード12は、軸線Acの径方向内側から外側に向かうに従って、周方向の他方側から一方側に向かって徐々に湾曲している。すなわち、主ブレード12の周方向一方側の面は、周方向他方側に向かって湾曲するように凹没している。一方で、主ブレード12の周方向他方側の面は、周方向他方側に向かって湾曲するように突出している。   Furthermore, each main blade 12 is gradually curved from the other side in the circumferential direction toward the one side as it goes from the radially inner side to the outer side of the axis Ac. That is, the surface of the main blade 12 on one side in the circumferential direction is recessed so as to curve toward the other side in the circumferential direction. On the other hand, the surface on the other circumferential side of the main blade 12 protrudes so as to curve toward the other circumferential side.

これら主ブレード12の周方向両面のうち、周方向他方側の面(突出する面)は正圧面12Pとされている。主ブレード12の周方向両面のうち、周方向一方側の面(凹没する面)は負圧面12Nとされている。なお、各主ブレード12の周方向における寸法(すなわち、軸線Ac方向から見た場合における主ブレード12の厚み)は、径方向の全域にわたって同一とされている。   Of the two circumferential surfaces of the main blade 12, the other circumferential surface (projecting surface) is a positive pressure surface 12P. Of the two circumferential surfaces of the main blade 12, one circumferential surface (surface recessed) is a negative pressure surface 12N. In addition, the dimension in the circumferential direction of each main blade 12 (that is, the thickness of the main blade 12 when viewed from the axis Ac direction) is the same over the entire radial direction.

主面11A上における各主ブレード12の周方向一方側の領域(各主ブレード12同士の間の領域)には、互いに隣接する複数(2つ)の補助ブレード13が設けられている。これら2つの補助ブレード13は、いずれも主ブレード12よりも径方向における寸法が小さく設定されている。さらに、2つの補助ブレード13のうち、周方向一方側の補助ブレード13は、周方向他方側の補助ブレード13よりも径方向の寸法が小さく設定されている。すなわち、周方向一方側の補助ブレード13になるほど、径方向の寸法が小さくなっている。   A plurality (two) of auxiliary blades 13 adjacent to each other are provided in a region on one side in the circumferential direction of each main blade 12 on the main surface 11A (a region between the main blades 12). Each of these two auxiliary blades 13 is set to have a smaller dimension in the radial direction than the main blade 12. Further, of the two auxiliary blades 13, the auxiliary blade 13 on one side in the circumferential direction is set to have a smaller radial dimension than the auxiliary blade 13 on the other side in the circumferential direction. That is, the radial dimension becomes smaller as the auxiliary blade 13 is on one side in the circumferential direction.

なお、以降の説明では、2つの補助ブレード13のうち、周方向他方側(主ブレード12と隣接する側)の補助ブレード13を第一補助ブレード131と呼び、第一補助ブレード131に隣接する補助ブレード13を第二補助ブレード132と呼ぶ。すなわち、第二補助ブレード132は、第一補助ブレード131よりも径方向における寸法が小さく設定されている。   In the following description, of the two auxiliary blades 13, the auxiliary blade 13 on the other circumferential side (side adjacent to the main blade 12) is referred to as the first auxiliary blade 131, and the auxiliary blade 13 is adjacent to the first auxiliary blade 131. The blade 13 is referred to as a second auxiliary blade 132. That is, the second auxiliary blade 132 is set to have a smaller dimension in the radial direction than the first auxiliary blade 131.

さらに、これら第一補助ブレード131、及び第二補助ブレード132も、上記主ブレード12と同様に、径方向内側から外側に向かうにしたがって、周方向他方側から一方側に向かって湾曲している。より詳細には、本実施形態では、第一補助ブレード131、及び第二補助ブレード132は、いずれも同一の中心点を有する同心円弧状をなしている。   Furthermore, the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132 are also curved from the other side in the circumferential direction toward the one side, as the main blade 12 moves from the inner side in the radial direction to the outer side. More specifically, in the present embodiment, each of the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132 has a concentric arc shape having the same center point.

また、第一補助ブレード131、第二補助ブレード132の径方向内側の端部は、周方向一方側から他方側に向かう円弧状をなしている。言い換えれば、これら第一補助ブレード131、第二補助ブレード132の径方向内側の端部は鈍頭状をなしている。   In addition, the radially inner ends of the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132 are arcuate from one circumferential side to the other. In other words, the radially inner ends of the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132 are blunt.

主ブレード12と第一補助ブレード131との間には、径方向に延びる間隙が形成されている。この間隙は、第一補助流路F1とされている。また、第一補助ブレード131と第二補助ブレード132との間に形成された間隙は、第二補助流路F2とされている。すなわち、第二補助流路F2は、第一補助流路F1よりも径方向における寸法が小さく設定されている。   A gap extending in the radial direction is formed between the main blade 12 and the first auxiliary blade 131. This gap is the first auxiliary flow path F1. Further, a gap formed between the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132 is a second auxiliary flow path F2. That is, the second auxiliary flow path F2 is set to have a smaller dimension in the radial direction than the first auxiliary flow path F1.

さらに、図2の鎖線で示すように、主ブレード12、第一補助ブレード131、第二補助ブレード132それぞれにおける径方向内側の端部を結ぶ線(包絡線L)は、径方向内側から外側に向かうにしたがって周方向他方側から一方側に向かって連続的に湾曲した曲線状をなしている。この包絡線Lと、該包絡線Lの周方向一方側に位置する他の主ブレード12の正圧面12Pとによって囲まれる空間は、上記の導入開孔14を通じて流体流路8から導かれた流体が流通するための主流路Fmとされている。   Furthermore, as shown by the chain line in FIG. 2, the line (envelope L) connecting the radially inner ends of the main blade 12, the first auxiliary blade 131, and the second auxiliary blade 132 is from the radially inner side to the outer side. As it goes, it has a curved shape that is continuously curved from the other side in the circumferential direction toward one side. A space surrounded by the envelope L and the pressure surface 12P of the other main blade 12 positioned on one side in the circumferential direction of the envelope L is a fluid guided from the fluid flow path 8 through the introduction opening 14. Is the main flow path Fm through which the gas flows.

すなわち、この主流路Fmは、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向における寸法が徐々に拡大している。さらに、この主流路Fmは、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向他方側から一方側に向かって湾曲している。   That is, the dimension in the circumferential direction of the main flow path Fm gradually increases as it goes from the radially inner side to the outer side. Further, the main flow path Fm is curved from the other side in the circumferential direction toward one side as it goes from the inner side in the radial direction to the outer side.

次に、本実施形態に係る遠心ポンプ1、及び羽根車3の動作について説明する。遠心ポンプ1を運転するに当たっては、まず駆動源(図示省略)によって、ロータ2を軸線Ac回りに回転駆動する。ロータ2の回転に伴って、ロータ2上に一体に設けられた羽根車3も回転する。この羽根車3の回転によって、導入口9を通じて外部の流体が流体流路8中に導かれる。このとき、羽根車3に形成された主流路Fmを通過する間に流体の圧力が上昇する。ここで、本実施形態では、遠心ポンプ1に6つの羽根車3が設けられている。すなわち、これら6つの羽根車3によって圧力が順次高められながら、上流側から下流側に向かって流体が圧送される。その後、高圧となった流体は、ケーシング4の下流側に設けられた吐出口10から外部に向かって吐出される。遠心ポンプ1の運転中には、以上のようなサイクルが連続的に繰り返される。   Next, operations of the centrifugal pump 1 and the impeller 3 according to the present embodiment will be described. In operating the centrifugal pump 1, first, the rotor 2 is rotationally driven around the axis Ac by a drive source (not shown). As the rotor 2 rotates, the impeller 3 provided integrally on the rotor 2 also rotates. By the rotation of the impeller 3, an external fluid is guided into the fluid flow path 8 through the introduction port 9. At this time, the pressure of the fluid rises while passing through the main flow path Fm formed in the impeller 3. Here, in the present embodiment, the centrifugal pump 1 is provided with six impellers 3. That is, the fluid is pumped from the upstream side to the downstream side while the pressure is sequentially increased by these six impellers 3. Thereafter, the high pressure fluid is discharged from the discharge port 10 provided on the downstream side of the casing 4 to the outside. During the operation of the centrifugal pump 1, the above cycle is continuously repeated.

続いて、再び図3を参照して、主流路Fm中における流体の挙動について説明する。同図に示すように、遠心ポンプ1の運転中には、羽根車3は周方向他方側から一方側に向かって回転している(図3中の矢印)。羽根車3の回転に伴って、ディスク11の導入開孔14から主流路Fm中に流入した流体は、該主流路Fmに沿って径方向内側から外側に流れる。   Subsequently, the behavior of the fluid in the main flow path Fm will be described with reference to FIG. 3 again. As shown in the figure, during the operation of the centrifugal pump 1, the impeller 3 rotates from the other side in the circumferential direction toward one side (arrow in FIG. 3). As the impeller 3 rotates, the fluid that flows into the main flow path Fm from the introduction hole 14 of the disk 11 flows from the radially inner side to the outer side along the main flow path Fm.

ここで、羽根車3に上記の補助ブレード13が設けられていない場合、すなわち、主ブレード12のみが主面11A上に設けられている場合、3つの主ブレード12同士の間の間隙は、補助ブレード13が設けられている場合に比べて大きくなる。すなわち、主ブレード12同士の間の領域における面積拡大率が大きくなってしまう。このように面積拡大率が大きい場合、径方向内側から外側に向かって流れる流体が主ブレード12の表面に追従しきれずに、該表面で流れの剥離を生じる虞がある。このような流れの剥離を生じた場合、所期の揚程が得られないばかりでなく、遠心ポンプ1の効率に影響が及ぶ場合もある。   Here, when the auxiliary blade 13 is not provided in the impeller 3, that is, when only the main blade 12 is provided on the main surface 11A, the gap between the three main blades 12 is an auxiliary. It becomes larger than the case where the blade 13 is provided. That is, the area enlargement ratio in the region between the main blades 12 increases. When the area expansion rate is large as described above, the fluid flowing from the radially inner side to the outer side may not follow the surface of the main blade 12 and may cause flow separation on the surface. When such flow separation occurs, not only the desired lift is not obtained, but also the efficiency of the centrifugal pump 1 may be affected.

さらに、ディスク11の外周側の領域では、他の領域に比べて流体の流動が乏しいことから、ウェークWが発生しやすい。ウェークWとは、流速の異なる流体同士が衝突することによって生じる乱流場を指す。このようなウェークWが発達した場合、遠心ポンプ1の効率に影響を与える虞がある。   Furthermore, in the region on the outer peripheral side of the disk 11, the wake W is likely to occur because the fluid flow is poor compared to other regions. The wake W refers to a turbulent flow field generated when fluids having different flow velocities collide with each other. When such a wake W develops, the efficiency of the centrifugal pump 1 may be affected.

しかしながら、本実施形態に係る羽根車3では、主ブレード12の周方向一方側に、該主ブレード12よりも径方向の寸法が小さい補助ブレード13が設けられている。このような補助ブレード13を設けることにより、隣接する一対の主ブレード12同士の間に形成される流路の、見かけ上の面積拡大率を小さくすることができる。   However, in the impeller 3 according to the present embodiment, the auxiliary blade 13 having a smaller radial dimension than the main blade 12 is provided on one circumferential side of the main blade 12. By providing such an auxiliary blade 13, it is possible to reduce an apparent area expansion rate of a flow path formed between a pair of adjacent main blades 12.

加えて、主ブレード12と補助ブレード13との間の間隙を通じて、主ブレード12の周方向一方側に存在する流体を径方向外側に向かって流通させることができる。すなわち、主ブレード12と補助ブレード13との間、及び補助ブレード13同士の間の間隙を流通してきた流体によって、ディスク11の外周側で生じウェークWを外周側に吹き飛ばすことができる。   In addition, the fluid existing on one side in the circumferential direction of the main blade 12 can be circulated radially outward through the gap between the main blade 12 and the auxiliary blade 13. That is, the wake W generated on the outer peripheral side of the disk 11 can be blown off to the outer peripheral side by the fluid flowing through the gap between the main blade 12 and the auxiliary blade 13 and between the auxiliary blades 13.

より詳細には、主流路Fmを流通する流体に対しては、羽根車3の回転に伴って、径方向内側から外側に向かう遠心力が働く。この遠心力によって、主流路Fm中の流体は、第一補助流路F1、及び第二補助流路F2内に流れ込む。これら第一補助流路F1、及び第二補助流路F2内に流れ込んだ流体は、さらに径方向外側に向かって流れた後、ディスク11の外周側に流れ出す。これにより、ディスク11の外周側で生じウェークWを外周側に吹き飛ばすことができる。したがって、遠心ポンプ1の効率を向上させることができる。   More specifically, a centrifugal force from the radially inner side to the outer side acts on the fluid flowing through the main flow path Fm as the impeller 3 rotates. Due to this centrifugal force, the fluid in the main channel Fm flows into the first auxiliary channel F1 and the second auxiliary channel F2. The fluid that has flowed into the first auxiliary flow path F1 and the second auxiliary flow path F2 further flows outward in the radial direction, and then flows out to the outer peripheral side of the disk 11. Thereby, the wake W generated on the outer peripheral side of the disk 11 can be blown off to the outer peripheral side. Therefore, the efficiency of the centrifugal pump 1 can be improved.

加えて、上記のような構成によれば、主ブレード12、及び補助ブレード13が、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向他方側から一方側に向かって、すなわち、羽根車3の回転方向前方側から後方側に向かって湾曲している。これにより、主ブレード12及び補助ブレード13の表面で流体が剥離を起こす可能性をさらに低減することができる。   In addition, according to the configuration as described above, the main blade 12 and the auxiliary blade 13 are directed from the other side in the circumferential direction toward the one side, that is, in the rotational direction of the impeller 3, from the inner side toward the outer side in the radial direction. It is curved from the front side toward the rear side. Thereby, it is possible to further reduce the possibility of fluid peeling on the surfaces of the main blade 12 and the auxiliary blade 13.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図4を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、2つの補助ブレード13(第一補助ブレード131、第二補助ブレード132)同士の間の間隔(距離)が、径方向内側から外側に向かうに従って次第に拡大している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. As shown in the figure, in this embodiment, the distance (distance) between the two auxiliary blades 13 (the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132) gradually increases from the radially inner side toward the outer side. doing.

すなわち、第一補助ブレード131は主ブレード12と同一の方向に延びている一方で、第二補助ブレード132は、これら主ブレード12及び第一補助ブレード131とは異なる方向に向かって延びている。より詳細には、第二補助ブレード132の径方向外側の端部は、第一実施形態における第二補助ブレード132の径方向外側の端部よりも、さらに周方向一方側に位置している。   That is, the first auxiliary blade 131 extends in the same direction as the main blade 12, while the second auxiliary blade 132 extends in a direction different from the main blade 12 and the first auxiliary blade 131. More specifically, the radially outer end of the second auxiliary blade 132 is located further on the one circumferential side than the radially outer end of the second auxiliary blade 132 in the first embodiment.

このような構成によれば、主ブレード12と補助ブレード13との間の距離、及び複数の補助ブレード13同士の間の距離が、径方向内側から外側に向かうに従って次第に拡大する。これにより、これらブレード同士の間の領域を径方向外側に向かって流れる流体の流速が、径方向外側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、ディスク11の外周側で滞留する流体との流速差を小さくすることができるため、該ディスク11の外周側でウェークWが生じる虞をさらに低減することができる。また、仮にウェークWが生じた場合であっても、上述の第一実施形態と同様に、主ブレード12と補助ブレード13との間の間隙(第一補助流路F1)、及び補助ブレード13同士の間の間隙(第二補助流路F2)を流通してきた流体によって、ディスク11の外周側で生じウェークWを外周側に吹き飛ばすことができる。   According to such a configuration, the distance between the main blade 12 and the auxiliary blade 13 and the distance between the plurality of auxiliary blades 13 gradually increase from the radially inner side toward the outer side. As a result, the flow velocity of the fluid flowing toward the outside in the radial direction in the region between the blades decreases as it goes outward in the radial direction. That is, since the difference in flow velocity with the fluid staying on the outer peripheral side of the disk 11 can be reduced, the possibility of wake W occurring on the outer peripheral side of the disk 11 can be further reduced. Even if the wake W occurs, the gap between the main blade 12 and the auxiliary blade 13 (first auxiliary flow path F1) and the auxiliary blades 13 are similar to each other as in the first embodiment. The wake W generated on the outer peripheral side of the disk 11 can be blown off to the outer peripheral side by the fluid flowing through the gap (second auxiliary flow path F2).

以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の各構成に種々の変更を施すことが可能である。
例えば、上記の実施形態の他、図5に示す構成を採ることも可能である。同図の構成では、第一補助ブレード131、及び第二補助ブレード132が、周方向において互いに反対の方向に延びている。より詳細には、第一補助ブレード131は、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向一方側から他方側に向かって延びている。一方で、第二補助ブレード132は、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向他方側から一方側に向かって延びている。これにより、第一補助流路F1は、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に小さくなっている。一方で、第二補助流路F2は、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に大きくなっている。このような構成であっても、上記実施形態で説明したものと同様の作用効果を得ることができる。
The embodiments of the present invention have been described above. Various modifications can be made to each of the above configurations without departing from the gist of the present invention.
For example, in addition to the above embodiment, the configuration shown in FIG. 5 can be adopted. In the configuration shown in the figure, the first auxiliary blade 131 and the second auxiliary blade 132 extend in directions opposite to each other in the circumferential direction. More specifically, the first auxiliary blade 131 extends from one circumferential side to the other side from the radially inner side to the outer side. On the other hand, the second auxiliary blade 132 extends from the other side in the circumferential direction toward one side as it goes from the radially inner side to the outer side. Thereby, as for the 1st auxiliary flow path F1, the dimension of the circumferential direction becomes small gradually as it goes to an outer side from radial inside. On the other hand, as for the 2nd auxiliary flow path F2, the dimension of the circumferential direction becomes large gradually as it goes to an outer side from radial inside. Even if it is such a structure, the effect similar to what was demonstrated by the said embodiment can be acquired.

1…遠心ポンプ
2…ロータ
3…羽根車
4…ケーシング
5…軸受装置
6…ジャーナル軸受
7…スラスト軸受
8…流体流路
9…導入口
10…吐出口
11…ディスク
11A…主面
12…主ブレード
12P…正圧面
12N…負圧面
13…補助ブレード
131…第一補助ブレード
132…第二補助ブレード
14…導入開孔
Ac…軸線
Fm…主流路
F1…第一補助流路
F2…第二補助流路
L…包絡線
W…ウェーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Centrifugal pump 2 ... Rotor 3 ... Impeller 4 ... Casing 5 ... Bearing apparatus 6 ... Journal bearing 7 ... Thrust bearing 8 ... Fluid flow path 9 ... Inlet 10 ... Discharge port 11 ... Disc 11A ... Main surface 12 ... Main blade 12P ... Positive pressure surface 12N ... Negative pressure surface 13 ... Auxiliary blade 131 ... First auxiliary blade 132 ... Second auxiliary blade 14 ... Introduction hole Ac ... Axis Fm ... Main flow path F1 ... First auxiliary flow path F2 ... Second auxiliary flow path L ... Envelope W ... Wake

Claims (6)

軸線を中心とするディスクと、
前記ディスクの軸線方向一方側を向く主面に、軸線の周方向に間隔をあけて複数配置されて、軸線の径方向に延在する主ブレードと、
前記主面の各前記主ブレードの周方向一方側に設けられ、前記ディスクの外周側から径方向内側に向かって延在し、該主ブレードよりも径方向の寸法が小さい補助ブレードと、
を備える羽根車。
A disc centered on the axis,
A plurality of main blades extending in the radial direction of the axis, arranged in the circumferential direction of the axis on the main surface facing one side in the axial direction of the disk;
An auxiliary blade provided on one side in the circumferential direction of each of the main blades of the main surface, extending from the outer peripheral side of the disk toward the radially inner side, and having a smaller radial dimension than the main blade;
Impeller equipped with.
周方向に間隔をあけて配列された複数の前記補助ブレードを有する請求項1に記載の羽根車。   The impeller according to claim 1, comprising a plurality of the auxiliary blades arranged at intervals in the circumferential direction. 前記複数の補助ブレードは、周方向一方側に設けられた該補助ブレードになるほど、径方向における寸法が次第に小さくなる請求項2に記載の羽根車。   3. The impeller according to claim 2, wherein the plurality of auxiliary blades gradually decrease in size in the radial direction as the auxiliary blade is provided on one side in the circumferential direction. 前記主ブレードと前記補助ブレードとの間の距離、及び複数の前記補助ブレード同士の間の距離が、径方向内側から外側に向かうに従って次第に拡大している請求項2又は3に記載の羽根車。   The impeller according to claim 2 or 3, wherein a distance between the main blade and the auxiliary blade and a distance between the plurality of auxiliary blades gradually increase from the inner side toward the outer side in the radial direction. 前記主ブレード、及び前記補助ブレードは、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向他方側から一方側に向かって湾曲している請求項1から4のいずれか一項に記載の羽根車。   The impeller according to any one of claims 1 to 4, wherein the main blade and the auxiliary blade are curved from the other side in the circumferential direction toward the one side from the radially inner side toward the outer side. 軸線に沿って延びるロータと、
前記ロータに取り付けられた請求項1から5のいずれか一項に記載の羽根車と、
前記羽根車を外周側から覆うケーシングと、
を備える回転機械。
A rotor extending along an axis;
The impeller according to any one of claims 1 to 5, attached to the rotor,
A casing covering the impeller from the outer peripheral side;
Rotating machine with
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108953222A (en) * 2018-08-16 2018-12-07 泛仕达机电股份有限公司 A kind of centrifugal impeller

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