JP2536571B2 - Eddy current type turbo machine - Google Patents
Eddy current type turbo machineInfo
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- JP2536571B2 JP2536571B2 JP62331468A JP33146887A JP2536571B2 JP 2536571 B2 JP2536571 B2 JP 2536571B2 JP 62331468 A JP62331468 A JP 62331468A JP 33146887 A JP33146887 A JP 33146887A JP 2536571 B2 JP2536571 B2 JP 2536571B2
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- fluid
- main flow
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、渦流形の真空ポンプ、圧縮機及びタービン
等、羽根車の回転により流体に螺旋運動を与え、この角
運動エネルギを圧力に変換する渦流形ターボ機械の改良
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention provides a spiral motion to a fluid by rotation of an impeller such as a vortex type vacuum pump, a compressor and a turbine, and converts this angular kinetic energy into pressure. The present invention relates to an improvement of a vortex flow type turbomachine.
(従来の技術) 従来より、この種の渦流形ターボ機械としては、例え
ば、特開昭52-142313号公報に開示されているように、
多数の羽根を有する羽根車をハウジング内に回転可能に
配置し、上記羽根車を駆動モータの駆動によって回転さ
せ、流体をハウジングの吸込口より該ハウジング内の主
流路に吸い込み、該主流路内において流体を主流路の軸
方向に螺旋運動させながら移送しつつ圧縮し、吐出口よ
りハウジング外に吐出させるようにしたものが知られて
いる。(Prior Art) Conventionally, as a vortex type turbomachine of this type, for example, as disclosed in JP-A-52-142313,
An impeller having a large number of blades is rotatably arranged in a housing, the impeller is rotated by driving a drive motor, and a fluid is sucked into a main flow path in the housing through a suction port of the housing, and in the main flow path. It is known that a fluid is compressed while being spirally moved in the axial direction of the main flow path and is discharged from the discharge port to the outside of the housing.
この渦流形ターボ機械における羽根車は、第8図に示
すように、ハブ(a)の外周面(b)に多数の羽根
(c)が放射状に延設されて成り、該羽根(c)がハウ
ジング(d)内の主流路(e)に臨んでいる。そして、
上記羽根(c)は、ハブ(a)の前面から後端外周面に
亘って扇状に形成されており、流体は羽根前縁(f)の
根元より該羽根(c)に流入し、ハブ外周面(b)の円
弧面に倣って流れ、羽根後縁(g)である外周より流出
して再び羽根前縁(f)の根元より流入することにな
り、該動作を繰り返して螺旋運動することになる。As shown in FIG. 8, the impeller of this vortex type turbomachine is formed by radially extending a large number of blades (c) on an outer peripheral surface (b) of a hub (a). It faces the main flow path (e) in the housing (d). And
The blade (c) is formed in a fan shape from the front surface of the hub (a) to the outer peripheral surface of the rear end, and the fluid flows into the blade (c) from the root of the leading edge (f) of the blade and the outer circumference of the hub. The flow follows the circular arc surface of the surface (b), flows out from the outer periphery that is the blade trailing edge (g), and then flows back from the root of the blade leading edge (f), and repeats this operation to make a spiral motion. become.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した渦流形ターボ機械において
は、羽根(c)が主流路(e)に大きく突出し、ハブ外
周面(b)を中心角が略90度の扇状に形成しているた
め、羽根(c)内における流体の回転移動距離が大き
く、上記主流路(e)の軸方向に対する流体の進み角度
が大きく、つまり、流体が羽根(c)に流入してから流
出するまでの間に主流路(e)の軸方向に進む距離が大
きくなり、主流路(e)を吸込口から吐出口までに流れ
る間において、流体の回転数が少なかった。しかも、流
体が各羽根(c)と干渉し、大きい流体損失を生じるた
め、流速が低下するという問題があった。従って、第4
図破線(P1)に示すように、吸込圧と吐出圧との圧力比
が低く、特に排気速度の大きさに拘らず全域に亘って圧
力比が低く、圧縮効率が悪いという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described vortex flow turbomachine, the blades (c) largely protrude into the main flow path (e), and the hub outer peripheral surface (b) is formed into a fan shape having a central angle of about 90 degrees. Since it is formed, the rotational movement distance of the fluid in the blade (c) is large, and the advance angle of the fluid with respect to the axial direction of the main flow path (e) is large, that is, after the fluid flows into the blade (c). The distance traveled in the axial direction of the main flow path (e) was increased until it flowed out, and the number of rotations of the fluid was small while flowing through the main flow path (e) from the suction port to the discharge port. Moreover, since the fluid interferes with each blade (c) and a large fluid loss occurs, there is a problem that the flow velocity decreases. Therefore, the fourth
As shown by the broken line (P1) in the figure, the pressure ratio between the suction pressure and the discharge pressure is low, and the pressure ratio is low throughout the entire range regardless of the magnitude of the exhaust speed, resulting in poor compression efficiency.
本発明は、斯かる点に鑑み、流体がハブの両端面に亘
って略真直に羽根を通り抜けるようにして、該羽根によ
って生ずる流体の進み角を小さくすると共に、羽根との
干渉を低減し、圧縮効率の向上を図ることを目的とする
ものである。In view of such a point, the present invention allows the fluid to pass through the blades in a substantially straight manner over both end surfaces of the hub to reduce the lead angle of the fluid generated by the blades and reduce the interference with the blades. The purpose is to improve the compression efficiency.
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明が講じた手段は、
第1図及び第2図に示すように、先ず、流体の吸込口
(61)及び吐出口(62)が開設された中空環状部(23)
を有するハウジング(2)が設けられている。そして、
該ハウジング(2)の中空環状部(23)内には流体の主
流路(24)が形成されている。加えて、上記ハウジング
(2)内には、駆動軸(7)に連結され且つ該駆動軸
(7)と直交する方向に延びるハブ(31)を有し、上記
主流路(24)の内周部に臨む複数枚の羽根(32,32,…)
が、駆動軸方向のほぼ円筒面に形成されたハブ外周面
(31a)に突設されて成り、吸込口(61)より主流路(2
4)に吸込まれた流体を螺旋状に移送しつつ圧縮して吐
出口(62)よりハウジング(2)外に吐出させる羽根車
(3)が収納されている渦流形ターボ機械を対象として
いる。更に、上記羽根車(3)は、ハブ外周面(31a)
が主流路(24)の一部を形成すると共に、羽根(32)の
通過時の流体流れが駆動軸方向のほぼ軸流流れになるよ
うに構成されている。一方、上記主流路(24)は、複数
枚の羽根(32,32,…)のみが臨む断面円形の環状空間に
形成されると共に、主流路(24)における羽根(32)の
出口側の最後方点と羽根後縁(32b)と間の通路幅
(S)が、ハブ外周面(31a)から羽根(32)の先端ま
でのスパン長さ(L)より長く形成されている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, means taken by the present invention are
As shown in FIGS. 1 and 2, first, a hollow annular portion (23) in which a fluid inlet (61) and a fluid outlet (62) are opened.
A housing (2) having is provided. And
A main fluid flow path (24) is formed in the hollow annular portion (23) of the housing (2). In addition, the housing (2) has a hub (31) connected to the drive shaft (7) and extending in a direction orthogonal to the drive shaft (7), and has an inner circumference of the main flow path (24). Multiple blades (32, 32,…) facing the section
On the outer peripheral surface (31a) of the hub, which is formed in a substantially cylindrical surface in the drive axis direction, from the suction port (61) to the main flow path (2).
It is intended for a vortex type turbomachine in which an impeller (3) for storing the fluid sucked in 4) to be compressed while being spirally transferred and to be discharged from the discharge port (62) to the outside of the housing (2). Furthermore, the impeller (3) has a hub outer peripheral surface (31a).
Form a part of the main flow path (24), and the fluid flow when passing through the blades (32) is configured to be substantially an axial flow in the drive axis direction. On the other hand, the main flow path (24) is formed in an annular space having a circular cross section where only a plurality of blades (32, 32, ...) Face, and at the end of the main flow path (24) on the outlet side of the blade (32). The passage width (S) between the direction point and the blade trailing edge (32b) is formed longer than the span length (L) from the hub outer peripheral surface (31a) to the tip of the blade (32).
(作用) 上記構成により、本発明では、羽根車(3)を回転す
ると、流体は吸込口(61)より主流路(24)に吸込ま
れ、該主流路(24)内において、羽根前縁(32a)より
該羽根(32)に流入し、後縁(32b)より流出して主流
路(24)内を回転し、再び羽根(32)に流入することに
なる。そして、流体は上記羽根(32)により角運動エネ
ルギを得て回転しつつ主流路(24)の軸方向に流れ、こ
の螺旋運動により圧縮されて吐出口(62)よりハウジン
グ(2)外に吐出される。(Operation) With the above configuration, in the present invention, when the impeller (3) is rotated, the fluid is sucked into the main flow path (24) through the suction port (61), and the blade leading edge ( 32a) flows into the blade (32), flows out from the trailing edge (32b), rotates in the main flow path (24), and then flows into the blade (32) again. The fluid then flows in the axial direction of the main flow path (24) while being rotated by obtaining angular kinetic energy from the blades (32), and is compressed by this spiral motion and discharged from the discharge port (62) to the outside of the housing (2). To be done.
従って、流体は羽根車(3)のハブ(31)の両面に亘
って略真直に羽根(32)を通り抜け、角運動エネルギを
得ることになり、該羽根(32)によって生じる流体の進
み角が小さくなるので、流体の回転数が多くなり、羽根
(32)を通る回数が多くなることから、与えられる角運
動エネルギが大きくなり、圧縮効率を従来に比して大幅
に向上させることができる。Therefore, the fluid passes through the blades (32) substantially straight across the both sides of the hub (31) of the impeller (3) to obtain angular kinetic energy, and the advancing angle of the fluid generated by the blades (32) is increased. Since the number of rotations of the fluid increases and the number of times the fluid passes through the blades (32) increases, the applied angular kinetic energy also increases, and the compression efficiency can be significantly improved compared to the conventional case.
また、流体が羽根(32)に干渉することがなく、スム
ーズに渦流を形成するので、流速を高めることができ、
一層圧縮効率を向上させることができる。Further, since the fluid does not interfere with the blade (32) and smoothly forms a vortex, the flow velocity can be increased,
The compression efficiency can be further improved.
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described in detail based on drawing.
第1図及び第2図に示すように、(1)は渦流形ター
ボ機械としての圧縮ポンプであって、気体等の各種流体
を螺旋状に移送しつつ圧縮して吐出するようにしてい
る。As shown in FIG. 1 and FIG. 2, (1) is a compression pump as a vortex type turbomachine, which is adapted to spirally transfer and compress various fluids such as gas while discharging them.
該圧縮ポンプ(1)はハウジング(2)内に羽根車
(3)が収納されて構成されており、該ハウジング
(2)は、第1図において左右に分割された第1ハウジ
ング部材(21)と第2ハウジング部材(22)とを一体的
に組合わせて形成されている。そして、該両ハウジング
部材(21,22)は、上記羽根車(3)の両端面を覆うデ
ィスク部(21a,22a)と、該ディスク部(21a,22a)の外
周縁に連続形成され、半円弧状の環状凹部を有する半ト
ーラス部(21b,22b)とより成り、該両半トーラス部(2
1b,22b)で中空環状部(23)を形成している。The compression pump (1) is configured by housing an impeller (3) in a housing (2), and the housing (2) is a first housing member (21) divided into left and right in FIG. And the second housing member (22) are integrally formed. The housing members (21, 22) are continuously formed on the disk portions (21a, 22a) covering the both end surfaces of the impeller (3) and the outer peripheral edge of the disk portions (21a, 22a). It is composed of half torus parts (21b, 22b) having arcuate annular concave parts,
1b, 22b) form a hollow annular portion (23).
該中央環状部(23)内には、流体の主流路(24)が環
状空間で構成され、該主流路(24)は、液体のガイド部
材(コア)等が設けられていないほぼ完全な断面円形な
空間で構成されている。In the central annular portion (23), a main flow passage (24) for the fluid is constituted by an annular space, and the main flow passage (24) has a substantially complete cross section without a liquid guide member (core) or the like. It is composed of a circular space.
更に、上記主流路(24)には、中空環状部(23)の内
周面に所定幅のストリッパ部材(5)が設けられてい
て、上記主流路(24)を高圧側と低圧側とに区画してい
る。そして、該ストリッパ部材(5)の内周部には上記
羽根車(3)が通る案内路(51)が刳設されており、該
ストリッパ部材(5)の一側方(第2図において右側)
には第1ハウジング部材(21)の半トーラス部(21b)
に流体の吸込口(61)が、他側方(第2図において左
側)には第2ハウジング部材(22)の半トーラス部(22
b)に流体の吐出口(62)がそれぞれ開設されていて、
該吸込口(61)から導入された流体と吐出口(62)から
吐出される流体とがストリッパ部材(5)で合流しない
ように構成されている。Furthermore, the main flow path (24) is provided with a stripper member (5) of a predetermined width on the inner peripheral surface of the hollow annular portion (23), and the main flow path (24) is divided into a high pressure side and a low pressure side. It is partitioned. Further, a guide path (51) through which the impeller (3) passes is provided in the inner peripheral portion of the stripper member (5), and the stripper member (5) is provided on one side (right side in FIG. 2). )
Includes a semi-torus part (21b) of the first housing member (21)
Has a fluid suction port (61) on the other side (on the left side in FIG. 2) of the second housing member (22).
There are fluid outlets (62) in b),
The fluid introduced from the suction port (61) and the fluid discharged from the discharge port (62) are configured so as not to merge at the stripper member (5).
一方、上記羽根車(3)は、円板状のハブ(31)の外
周面(31a)に複数枚の羽根(32)が放射状に延設され
て構成されている。該ハブ(31)の両端面は上記両ハウ
ジング部材(21,22)のディスク部(21a,22a)が近接し
て覆われており、該ハブ(31)の中央部に駆動軸(7)
が連結されて該ハブ(31)が駆動軸(7)と直交する方
向に延びている。該駆動軸(7)は上記主流路(24)及
びガイド部材(4)と同心上に位置し、上記第2ハウジ
ング部材(22)のディスク部(22a)を貫通し、図示し
ないが、外端にモータが連結されており、該モータの駆
動により羽根車(3)が回転するように成っている。On the other hand, the impeller (3) is configured by radially extending a plurality of blades (32) on an outer peripheral surface (31a) of a disk-shaped hub (31). Both end surfaces of the hub (31) are covered with the disk portions (21a, 22a) of the housing members (21, 22) in close proximity to each other, and the drive shaft (7) is provided at the center of the hub (31).
And the hub (31) extends in a direction orthogonal to the drive shaft (7). The drive shaft (7) is located concentrically with the main flow path (24) and the guide member (4), penetrates the disc portion (22a) of the second housing member (22), and is not shown, Is connected to a motor, and the impeller (3) is rotated by driving the motor.
また、上記ハブ外周面(31a)は、駆動軸(7)と同
心上の円筒面に形成され、上記主流路(24)外周面の一
部を構成している。The hub outer peripheral surface (31a) is formed as a cylindrical surface concentric with the drive shaft (7) and constitutes a part of the outer peripheral surface of the main flow path (24).
上記羽根車(3)の羽根(32)は、第3図に示すよう
に、上記ハブ外周面(31a)より遠心方向に突出して上
記主流路(24)内に臨んでおり、先端が上記ガイド部材
(4)の内周部に近接するように形成されている。更
に、該羽根(32)は、上記ハブ(31)の両端面に亘って
形成され、流体が羽根前縁(32a)から後縁(32b)に通
り抜けると、上記ハブ(31)の前面から後面に通り抜け
るように成っており、該羽根(32)の通過時の流れがほ
ぼ軸流流れになり、この羽根(32)通過時に角運動エネ
ルギが流体に与えられるように構成されている。As shown in FIG. 3, the blades (32) of the impeller (3) project in the centrifugal direction from the hub outer peripheral surface (31a) and face the inside of the main flow path (24), and the tips thereof are the guides. It is formed so as to be close to the inner peripheral portion of the member (4). Further, the blade (32) is formed over both end surfaces of the hub (31), and when fluid passes from the blade leading edge (32a) to the trailing edge (32b), the hub (31) is moved from the front surface to the rear surface. The flow of the blade (32) when passing through the blade (32) becomes substantially an axial flow, and angular kinetic energy is applied to the fluid when passing through the blade (32).
そして、上記主流路(24)は、図1に示すように、該
主流路(24)における羽根(32)の出口側の最後方点と
羽根後縁(32b)と間の通路幅(S)が、ハブ外周面(3
1a)から羽根(32)の先端までのスパン長さ(L)より
長く形成され、流体が羽根(32)の先端より短絡的に流
出しないようにしている。As shown in FIG. 1, the main flow path (24) has a passage width (S) between the rearmost point on the outlet side of the blade (32) in the main flow path (24) and the blade trailing edge (32b). But the hub outer surface (3
It is formed longer than the span length (L) from 1a) to the tip of the blade (32) so that the fluid does not flow out of the tip of the blade (32) in a short circuit.
更に、上記羽根(32)は、翼形が略三日月状に形成さ
れて所定の反りを有するように形成されており、該羽根
(32)の流入角(β1)及び流出角(β2)は、例え
ば、45°に形成され、該流入角(β1)によって流体が
スムーズに羽根(32)に流入する一方、流出角(β2)
によって羽根(32)に流出時に大きなエネルギが与えら
れるように成っている。Further, the blade (32) is formed in a substantially crescent-shaped airfoil so as to have a predetermined warp, and the inflow angle (β 1 ) and the outflow angle (β 2 ) of the blade (32). Is formed at, for example, 45 °, and the inflow angle (β 1 ) allows the fluid to smoothly flow into the blade (32), while the outflow angle (β 2 )
By this, a large amount of energy is given to the blade (32) at the time of outflow.
次に、この圧縮ポンプ(1)の圧縮動作について説明
する。Next, the compression operation of the compression pump (1) will be described.
先ず、モータを駆動して駆動軸(7)を回転すると、
羽根車(3)がハウジング(2)内で回転し、各羽根
(32,32,…)が主流路(24)内を回転移動することにな
る。一方、流体は吸込口(61)よりハウジング(2)内
の主流路(24)に吸込まれ、羽根前縁(32a)より該羽
根(32)に流入し、後縁(32b)より流出することにな
り、この羽根(32)によって流体に角運動エネルギが与
えられ、上記主流路(24)の外周部を回転し、再び羽根
(32)に流入することになる。そして、流体は上記回転
を繰り返しつつ主流路(24)の軸方向に移送され、螺旋
運動して圧縮され、吐出口(62)よりハウジング(2)
外に吐出されることになる。First, when the motor is driven to rotate the drive shaft (7),
The impeller (3) rotates in the housing (2), and each blade (32, 32, ...) Rotates and moves in the main flow path (24). On the other hand, the fluid is sucked into the main flow path (24) in the housing (2) through the suction port (61), flows into the blade (32) through the blade leading edge (32a), and flows out through the trailing edge (32b). Then, the blade (32) gives angular kinetic energy to the fluid, rotates the outer peripheral portion of the main flow path (24), and then flows into the blade (32) again. Then, the fluid is transferred in the axial direction of the main flow path (24) while repeating the above-mentioned rotation, is spirally compressed, and is discharged from the discharge port (62) to the housing (2).
It will be discharged outside.
特に、流体はハブ(31)の前面から後面に亘って羽根
(32)を通り抜けることになるので、該羽根(32)によ
って生ずる流体の進み角が小さく、流体が一回転する間
に主流路(24)の軸方向に進む距離が小さくなり、吸込
口(61)から吐出口(62)まで移送される間の回転数が
増加することになる。In particular, since the fluid passes through the blades (32) from the front surface to the rear surface of the hub (31), the advancing angle of the fluid generated by the blades (32) is small, and the main flow passage ( The axial distance of 24) decreases, and the number of rotations during the transfer from the suction port (61) to the discharge port (62) increases.
しかも、流体は第2図に示すように、吸込口(61)側
で進み角が大きく、吐出口(62)にいくに従って進み角
が小さくなって、回転数が多くなり、羽根(32)を通る
回数が増加することになるので、流体に与えられる角運
動エネルギが増大することになる。その上、上記羽根
(32)は前縁(32b)側及び後縁(32b)側が湾曲して反
りを有しているため、流体が羽根(32)にスムーズに流
入すると共に、羽根(32)の流出時に大なるエネルギが
与えられることになる。Moreover, as shown in FIG. 2, the fluid has a large advancing angle on the suction port (61) side, and the advancing angle decreases toward the discharge port (62), and the number of rotations increases. As the number of passes is increased, the angular kinetic energy given to the fluid is increased. Moreover, since the front edge (32b) side and the rear edge (32b) side of the blade (32) are curved and have a warp, the fluid smoothly flows into the blade (32) and the blade (32). A large amount of energy will be given when the water flows out.
更に、上記羽根(32)と流体とが干渉することがな
く、スムーズに渦流を形成するので、流速を高めること
ができる。Furthermore, since the blade (32) and the fluid do not interfere with each other and a swirl flow is smoothly formed, the flow velocity can be increased.
また、上記主流路(24)における羽根(32)の出口側
の通路幅(S)が、羽根(32)のスパン長さ(L)より
長いので、流体が羽根(32)の先端より短絡的に流出す
ることがなく、性能の向上を図ることができる。Further, since the passage width (S) on the outlet side of the blade (32) in the main flow path (24) is longer than the span length (L) of the blade (32), the fluid is short-circuited from the tip of the blade (32). It is possible to improve the performance without leaking to the.
従って、第4図実線(P2)に示すように、吸込圧と吐
出圧との圧力比を従来(破線(P1)参照)に比して大幅
に向上させることができ、圧縮効率(ポンプ効率)を向
上させることができる。Therefore, as shown by the solid line (P2) in FIG. 4, the pressure ratio between the suction pressure and the discharge pressure can be significantly improved compared to the conventional case (see the broken line (P1)), and the compression efficiency (pump efficiency) can be improved. Can be improved.
第5図は他の実施例を示し、中空環状部(23′)が卵
形に形成されており、ハブ外周面(31a′)が上記中空
環状部(23′)に倣ってやや円弧状に形成されている。
更に、上記ハブ外周面(31a′)に突設された羽根(3
2′)の子午面はやや扇状に形成されている。その他の
構成並びに作用・効果は前実施例と同じである。FIG. 5 shows another embodiment, in which the hollow annular portion (23 ') is formed in an oval shape, and the hub outer peripheral surface (31a') is slightly arcuate following the hollow annular portion (23 '). Has been formed.
Further, blades (3) protruding from the outer peripheral surface (31a ') of the hub are provided.
The meridian of 2 ') is formed in a fan shape. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the previous embodiment.
第6図及び第7図は本発明の渦流形圧縮ポンプ
(1′)を用いた複合真空ポンプ(A1,A2)を示し、半
導体製造装置などの真空室から空気を排除し、清浄な真
空を作り出すものである。6 and 7 show a composite vacuum pump (A1, A2) using the vortex type compression pump (1 ') of the present invention, in which air is removed from a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like to create a clean vacuum. It is what you create.
第6図に示す複合真空ポンプ(A1)は、ケーシング
(10)内にねじ溝形圧縮ポンプ(S)と2台の渦流形圧
縮ポンプ(1′,1′)とが多段に組み合されて収納され
ている。該ケーシング(10)の上部中央には上記真空室
に開放される流入口(10a)が、下部側面には大気に開
放される流出口(10b)がそれぞれ開設されている。更
に、上記ケーシング(10)内には中央部に駆動軸(11)
が上下に亘って設けられ、該駆動軸(11)は円筒状のボ
ス部材(11a)が一体に回転するように外嵌されると共
に、上端部がケーシング(10)上部のフレーム(10c)
に、下端部がケーシング(10)の底部に回転自在に嵌合
されて支持されている。The compound vacuum pump (A1) shown in FIG. 6 has a screw groove type compression pump (S) and two vortex type compression pumps (1 ′, 1 ′) combined in multiple stages in a casing (10). It is stored. An inlet (10a) opened to the vacuum chamber is provided at the center of the upper part of the casing (10), and an outlet (10b) opened to the atmosphere is provided on the lower side surface. Further, in the casing (10), the drive shaft (11) is provided at the center.
Are provided vertically, and the drive shaft (11) is externally fitted so that the cylindrical boss member (11a) rotates integrally, and the upper end of the frame (10c) is located above the casing (10).
The lower end is rotatably fitted and supported by the bottom of the casing (10).
また、上記駆動軸(11)の下部には駆動モータ(12)
が連結されており、該駆動モータ(12)はケーシング
(10)に固定されたステータ(12a)と、駆動軸(11)
が嵌挿されたロータ(12b)とより成り、上記駆動軸(1
1)を回転するようにしている。Further, a drive motor (12) is provided below the drive shaft (11).
The drive motor (12) is connected to a stator (12a) fixed to the casing (10) and a drive shaft (11).
Is inserted into the rotor (12b), and the drive shaft (1
1) is rotating.
上記ねじ溝形圧縮ポンプ(S)は、上下一対の円板状
ロータ(13,13)と、上下一対の円環状のステータ(14,
14)とが交互に重畳配設されて成り、上記ケーシング
(10)の流入口(10a)側(第5図において上部)に設
けられている。上記ロータ(13,13)は中央部に上記駆
動軸(11)が嵌入されて水平に該駆動軸(11)に固定さ
れると共に、該両ロータ(13,13)は上記ボス部材(11
a)により所定間隔を存して並設され、上記駆動軸(1
1)の回転によって回転するように成っている。The screw groove type compression pump (S) includes a pair of upper and lower disc-shaped rotors (13, 13) and a pair of upper and lower annular stators (14, 13).
14) are alternately superposed on each other, and are provided on the inlet (10a) side (upper part in FIG. 5) of the casing (10). The drive shaft (11) is fitted in the center of the rotors (13, 13) and horizontally fixed to the drive shaft (11), and both rotors (13, 13) are connected to the boss member (11).
a), which are installed side by side at a specified interval, and the drive shaft (1
It is made to rotate by the rotation of 1).
また、上記ステータ(14,14)は外周縁部にてケーシ
ング(10)に水平に固定されると共に、上部のステータ
(14)は上記両ロータ(13,13)間に、下部のステータ
(14)は下部のロータ(13)の下方にそれぞれ並設され
ており、上記各ロータ(13,13)と各ステータ(14,14)
とは対向面が近接するように設けられている。更に、上
記上部のステータ(14)の両面及び下部のステータ(1
4)の上面にはそれぞれ螺旋溝(14a,14a,14a)が刳設さ
れて3段のポンプ段に構成しており、上記ロータ(13,1
3)の回転により流入口(10a)からケーシング(10)内
に空気を吸込み、上記各螺旋溝(14a,14a,14a)に導入
して圧縮し、上記渦流形圧縮ポンプ(1′)に送り出し
ている。Further, the stator (14, 14) is horizontally fixed to the casing (10) at the outer peripheral edge portion, and the upper stator (14) is placed between the rotors (13, 13) and the lower stator (14). ) Are juxtaposed below the lower rotor (13), and each rotor (13, 13) and each stator (14, 14) are
Are provided so that the opposite surfaces are close to each other. Further, both sides of the upper stator (14) and the lower stator (1
4) spiral grooves (14a, 14a, 14a) are respectively formed on the upper surface of the rotor 4 to form three pump stages, and the rotor (13, 1
Air is sucked into the casing (10) from the inlet (10a) by the rotation of 3), introduced into the spiral grooves (14a, 14a, 14a), compressed, and sent to the vortex type compression pump (1 '). ing.
一方、上記渦流形圧縮ポンプ(1′)は第1図に示す
ものと同様であるが、駆動軸(11)は羽根車(3)及び
ハウジング(2′)を貫通しており、該ハウジング
(2′)はディスク部(21a′,22a)と半トーラス部(2
1b,22b)とを覆う外函部(21c,22c)を備え、該外函部
(21c,22c)内が冷却水等が循環する冷却路(21d,22d)
と成っている。On the other hand, the vortex type compression pump (1 ') is similar to that shown in FIG. 1, but the drive shaft (11) penetrates the impeller (3) and the housing (2'), and the housing ( 2 ') is a disk part (21a', 22a) and a half-torus part (2
1b, 22b) and an outer box part (21c, 22c) for covering the cooling path (21d, 22d) in which cooling water or the like circulates inside the outer box part (21c, 22c).
Is made.
そして、該冷却路(21d,22d)には冷却水等の流入管
(25a)及び流出管(25b)が連通されている。更に、図
示しないが、上部渦流形圧縮ポンプ(1′)の吐出口
(62)は下部渦流形圧縮ポンプ(1′)の吸込口(61)
に連通している。An inflow pipe (25a) and an outflow pipe (25b) for cooling water or the like are communicated with the cooling passages (21d, 22d). Further, although not shown, the discharge port (62) of the upper vortex type compression pump (1 ') is the suction port (61) of the lower vortex type compression pump (1').
Is in communication with.
次に、上記複合真空ポンプ(A1)の作用について説明
する。Next, the operation of the composite vacuum pump (A1) will be described.
先ず、駆動用モータ(12)を始動すると、ねじ溝形圧
縮ポンプ(S)及び渦流形圧縮ポンプ(1′,1′)が共
に起動し、真空室の空気が流入口(10a)よりケーシン
グ(10)内に吸込まれる。この吸込まれた空気は、先
ず、上記ねじ溝形圧縮ポンプ(S)の両ロータ(13,1
3)の回転により、上部ステータ(14)の上面螺旋溝(1
4a)に導入して求心方向に螺旋運動した後、下面螺旋溝
(14a)に移って遠心方向に螺旋運動し、その後、下部
ステータ(14)の上面螺旋溝(14a)に移り、再び求心
方向に螺旋運動して空気は10Torr程度に圧縮されて下方
に吐出される。First, when the drive motor (12) is started, both the screw groove type compression pump (S) and the vortex type compression pump (1 ', 1') are started, and the air in the vacuum chamber is supplied from the inlet (10a) to the casing (10a). 10) It is sucked in. The sucked air is first transferred to both rotors (13, 1) of the screw groove type compression pump (S).
The rotation of 3) causes the upper spiral groove (1
4a) and spirals in the centripetal direction, then moves to the lower surface spiral groove (14a) and spirals in the centrifugal direction, then moves to the upper surface spiral groove (14a) of the lower stator (14), and again the centripetal direction The air is spirally moved and the air is compressed to about 10 Torr and discharged downward.
続いて、上記ねじ溝形圧縮ポンプ(S)より吐出され
た空気は、流入口(10a)側の渦流形圧縮ポンプ
(1′)の吸込口(61)より主流路(24)に導入し、羽
根車(3)の回転により該主流路(24)内を螺旋運動し
つつ主流路(24)の軸方向に進み、この螺旋運動中にお
いて羽根(32)により角運動エネルギが与えられて圧縮
される。その後、上記空気は流入口(10a)側の渦流形
圧縮ポンプ(1′)の吐出口(62)より吐出し、流出口
(10b)側の渦流形圧縮ポンプ(1′)の吸込口(61)
より該圧縮ポンプ(1′)の主流路(24)に吸込まれ、
上述と同様に螺旋運動して760Torr程度に圧縮され、吐
出口(62)より吐出して、ケーシング(10)の流出口
(10b)より大気に放出される。Subsequently, the air discharged from the screw groove type compression pump (S) is introduced into the main flow path (24) from the suction port (61) of the vortex type compression pump (1 ') on the inlet (10a) side, The rotation of the impeller (3) advances in the axial direction of the main flow path (24) while making a spiral motion in the main flow path (24), and during this spiral motion, angular kinetic energy is given by the blades (32) to be compressed. It After that, the air is discharged from the discharge port (62) of the vortex type compression pump (1 ') on the inlet (10a) side, and the suction port (61) of the vortex type compression pump (1') on the outlet (10b) side. )
Is sucked into the main flow path (24) of the compression pump (1 '),
In the same manner as described above, the spiral motion is performed, the compressed to about 760 Torr, the gas is discharged from the discharge port (62) and is discharged to the atmosphere from the outflow port (10b) of the casing (10).
第7図に示す複合真空ポンプ(A2)は、他のねじ溝形
圧縮ポンプ(S′)を用いたもので、該ねじ溝形圧縮ポ
ンプ(S′)は、駆動軸(11)に連結された円筒状のロ
ータ(15)で構成され、該ロータ(15)の外周面に螺旋
溝(15a)が刳設されている。従って、ケーシング(1
0)に吸込まれた空気はケーシング(10)と螺旋溝(15
a)との空間に導入して圧縮された後、渦流形圧縮ポン
プ(1′)に送られることになる。その他の構成並びに
作用・効果は第6図に示すものと同様である。The compound vacuum pump (A2) shown in FIG. 7 uses another screw groove type compression pump (S '), and the screw groove type compression pump (S') is connected to the drive shaft (11). And a spiral groove (15a) is formed in the outer peripheral surface of the rotor (15). Therefore, the casing (1
The air sucked into the casing (10) and the spiral groove (15)
After being introduced into the space of a) and compressed, it is sent to the vortex type compression pump (1 '). Other configurations, operations and effects are similar to those shown in FIG.
尚、本発明は、圧縮ポンプ(1)の他、タービンなど
各種の渦流形ターボ機械に適用することができる。The present invention can be applied to various eddy-current turbomachines such as a turbine in addition to the compression pump (1).
また、羽根(32)はハブ(31)の厚さより小さく形成
してもよい。Further, the blades (32) may be formed smaller than the thickness of the hub (31).
(発明の効果) 以上のように、本発明に渦流形ターボ機械によれば、
流体がハブの前面から後面に亘って略真直に羽根を通り
抜けるようにしたために、該羽根によって生ずる流体の
進み角を小さくすることができるので、主流路内におい
て流体の螺旋状の回転が多くなり、羽根を通る回数が増
加することから、流体に与えられる角運動エネルギが大
きくなり、圧縮効率を向上させることができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the vortex type turbomachine of the present invention,
Since the fluid passes through the vanes almost straight from the front surface to the rear surface of the hub, the advancing angle of the fluid generated by the vanes can be reduced, so that the spiral rotation of the fluid in the main passage increases. Since the number of passes through the blades increases, the angular kinetic energy given to the fluid increases, and the compression efficiency can be improved.
また、流体が羽根にに干渉することがなく、スムーズ
に渦流を形成するので、流速を高めることができ、一層
圧縮効率を向上させることができる。Further, since the fluid does not interfere with the blades and smoothly forms the vortex flow, the flow velocity can be increased and the compression efficiency can be further improved.
また、上記主流路における羽根の出口側の通路幅が、
羽根のスパン長さより長いので、流体が羽根の先端より
短絡的に流出することがなく、性能の向上を図ることが
できる。Further, the passage width on the outlet side of the blade in the main flow passage is
Since it is longer than the span length of the blade, the fluid does not flow out from the tip of the blade in a short circuit, and the performance can be improved.
【図面の簡単な説明】 第1図〜第7図は本発明の実施例を示し、第1図は渦流
形圧縮ポンプの縦断面図、第2図は第1図II-II線にお
ける断面図、第3図は第2図III-III線における展開図
である。第4図は排気速度に対する圧力比の特性図であ
る。第5図は他の渦流形圧縮ポンプの縦断面図、第6図
は複合真空ポンプの縦断面図、第7図は他の複合真空ポ
ンプの縦断面図である。第8図は従来の渦流形ターボ機
械の要部を示す断面図である。 (1′,1′)……圧縮ポンプ、(2,2′)……ハウジン
グ、(3)……羽根車、(23,23′)……中空環状部、
(24)……主流路、(31)……ハブ、(31a)……ハブ
外周面、(32)……羽根、(32a)……前縁、(32b)…
…後縁、(A1,A2)……複合真空ポンプ。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 to 7 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a vertical sectional view of a vortex type compression pump, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. , FIG. 3 is a development view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram of pressure ratio with respect to exhaust speed. FIG. 5 is a vertical sectional view of another vortex type compression pump, FIG. 6 is a vertical sectional view of a composite vacuum pump, and FIG. 7 is a vertical sectional view of another composite vacuum pump. FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a conventional eddy-current turbomachine. (1 ', 1')-compression pump, (2,2 ')-housing, (3) -impeller, (23,23')-hollow annular part,
(24) …… Main flow path, (31) …… Hub, (31a) …… Hub outer peripheral surface, (32) …… Vane, (32a) …… Front edge, (32b)…
… Trailing edge, (A1, A2)… Composite vacuum pump.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−142313(JP,A) 特開 昭48−25902(JP,A) 実開 昭57−57294(JP,U) 特公 昭46−39385(JP,B1) 米国特許3869220(US,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-52-142313 (JP, A) JP-A-48-25902 (JP, A) Actual development Sho-57-57294 (JP, U) JP-B-46- 39385 (JP, B1) US Patent 3869220 (US, A)
Claims (1)
設された中空環状部(23)を有するハウジング(2)
と、 該ハウジング(2)の中空環状部(23)内に形成された
流体の主流路(24)と、 駆動軸(7)に連結され且つ該駆動軸(7)と直交する
方向に延びるハブ(31)を有し、上記主流路(24)の内
周部に臨む複数枚の羽根(32,32,…)が、駆動軸方向の
ほぼ円筒面に形成されたハブ外周面(31a)に突設され
て成り、上記ハウジング(2)内に収納されて吸込口
(61)より主流路(24)に吸込まれた流体を螺旋状に移
送しつつ圧縮して吐出口(62)よりハウジング(2)外
に吐出させる羽根車(3)と を備えている渦流形ターボ機械であって、 上記羽根車(3)は、ハブ外周面(31a)が主流路(2
4)の一部を形成すると共に、羽根(32)の通過時の流
体流れが駆動軸方向のほぼ軸流流れになるように構成さ
れている一方、 上記主流路(24)は、複数枚の羽根(32,32,…)のみが
臨む断面円形の環状空間に形成されると共に、主流路
(24)における羽根(32)の出口側の最後方点と羽根後
縁(32b)と間の通路幅(S)が、ハブ外周面(31a)か
ら羽根(32)の先端までのスパン長さ(L)より長く形
成されている ことを特徴とする渦流形ターボ機械。1. A housing (2) having a hollow annular portion (23) in which a fluid inlet (61) and a fluid outlet (62) are opened.
A main fluid flow path (24) formed in the hollow annular portion (23) of the housing (2), and a hub connected to the drive shaft (7) and extending in a direction orthogonal to the drive shaft (7). The plurality of blades (32, 32, ...) Having the (31) and facing the inner peripheral portion of the main flow path (24) are formed on the hub outer peripheral surface (31a) formed in a substantially cylindrical surface in the drive axis direction. The fluid is housed in the housing (2) and is sucked into the main flow path (24) from the suction port (61) while being spirally transferred and compressed while being compressed from the discharge port (62) to the housing (2). 2) A vortex type turbomachine equipped with an impeller (3) for discharging to the outside, wherein the impeller (3) has a hub outer peripheral surface (31a) as a main flow path (2).
While forming a part of 4), the fluid flow when passing through the blades (32) is configured to be substantially an axial flow in the drive axis direction, while the main flow path (24) is composed of a plurality of sheets. It is formed in an annular space with a circular cross section, where only the blades (32, 32, ...) Face, and the passage between the rearmost point on the outlet side of the blade (32) in the main flow path (24) and the blade trailing edge (32b). A swirl type turbomachine characterized in that the width (S) is formed longer than the span length (L) from the outer peripheral surface (31a) of the hub to the tips of the blades (32).
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