ファン・ブロワー設計

耐キャビテーションインデューサーの2種類の方式

ターボ型ポンプでは液体を吸い込む入口に於いて吸い込む速度が速くなりすぎると、 その入口付近の圧力が低くなりすぎて液体が蒸発して大量の泡が発生するキャビテーション現象となり、ポンプの吸い込み状態を邪魔するので問題となります。

よって耐キャビテーションが色々と検討されその中で良く使われるのが、羽根キャビテーションが発生しても 流量の制限状態が起こりにくい羽根を本来の羽根の上流側に配置して本来の羽根では入口圧力上昇が充分となりキャビテーションを発生しない状態となる方法です。

その様な本来の羽根の上流にある耐キャビテーション用の圧力を少しだけ上昇する目的を持つ前羽根は、一般にインデューサーと呼ばれています。 このインデューサーにより耐キャビ性能が上がると、低い水面から吸い上げることが出来たり、高速回転のインペラを使えるなど有利な点が出てきます。 インデューサー羽根にも2つの方式があり、次の図には2つの方式のインデューサーが付けられている高速タービン駆動ポンプです。

左図の左手前側に付けられているラセンのような羽根が最も一般に使われるタイプのインデュサーでありスクリュウ型のような羽根形状のものです。 これを拡大表示したのが次図です

このスクリュウのようなインデュサー羽根は、その下流の遠心ポンプインペラと同回転数で回転する動翼の後に静翼のない軸流ポンプ動翼羽根と言ってよいでしょう。 なぜスクリュウのように見えるのかは理由があり、入口から出口までの弦長を非常に長くしながらほんのわずかの転向角で圧力上昇を図る意図からそう見えます。 つまり入口から出口までの流体通路に曲がりが少ないので剥離による泡発生が少なくなるからです。 次の図のインデューサータイプは、まるで高比速度斜流ポンプの後流に遠心インペラがある場合です。

左図のインデューサー方式は動翼と静翼が一組となったインデュサー方式となります。 インデュサー動翼の下流でその静翼が流れを軸方向に転向しながら圧力上昇を図るので、 更にその下流の遠心インペラ入口では充分な圧力上昇をした液体が流入し耐キャビテーション性能は大きくなります。

半オープン型軸流プロペラファンはなかなかに難しい

プロペラ型の軸流ファンにおいて、シュラウド側(一番半径が大きい方)の翼部が完全に円筒に覆われておらず
吸い込み側が半分ぐらい開放されている半オープン型プロペラファンの性能を狙ったどおりに改善していくのは
なかなかに難しい課題です。 次にいろいろと性能改善を考えて設計したプロペラファン羽根が次の図となります。

このような各翼断面ごとに工夫を行った羽根とシンプル翼面形状の羽根とを比較してそれほど性能が変わらなかったりするので微妙です。

ドライヤー組込用静翼付軸流ファンの設計

ドライヤー組み込み用で静翼の付いた軸流ファンの設計例を載せてみます。

円筒型のケーシング内に軸流ファンの回転動翼とその後流に静翼が付いているドライヤーの送風用ファンです。

ファンのケーシングがオープン型でなく、しかも静翼も付いていることから圧力のある強力な送風を実現しています。

大きさはドライヤーの内部に格納されるので小さなものです。

入口旋回流制御実験用ターボブロワーの設計

入口旋回流の制御実験を行うための実験用ターボブロワーの設計例が次の図となります。

入口ガイドベーンの角度を可変することで色々な旋回流をターボブロワー入口前に造り、 それによるターボブロワー本体の性能変化の様子を見る実験機の設計した外観がこの図となります。