インペラー加工101: プロセス、設計効率、およびアプリケーション | Falcon CNC加工

航空宇宙からHVACまで、インペラーは流体力学の主力であり、回転エネルギーを圧力と流れに変換します。 このブログでは、インペラー製造のさまざまな側面について説明し、インペラーとプロペラの違いに関する質問に答え、すべての効率の母を探すための高度な設計アプローチについて説明します。

インペラーはどのように製造されていますか?

インペラーの製造には、高度なエンジニアリング図面と精密加工が混在しています。 プロセスのスナップショットビューを次に示します。

デザイン & シミュレーション

最新のインペラ製造は、ブレードの形状、圧力比、および流路を定義するための計算流体力学 (CFD) シミュレーションから始まります。 入口/出口角度やバイアス角度などの他の側面は、事前に設定され、効率とトルクに基づいて応答表面方法論 (RSM) を使用して最適化されます。

材料の決定

インペラーの一般的な材料には、合金アルミニウム、ステンレス鋼、および優れた機械的性能を備えたエンジニアリング樹脂が含まれます。 燃料電池車用の遠心コンプレッサーの場合、エネルギー損失の懸念から軽量で耐久性のある合金が好まれます。

プリフォーム制作

プリフォームは通常、鋳造プロセス (多くの場合、細かい鋳造プロセス) によって製造され、ネットに近い形状を作成します。 保証の追加の尺度として、製造プロセスパラメータは、構造の完全性を改善するために重要なセクションに鍛造する必要があります。 樹脂ベースのインペラー (例えば、遠心ブロワー) の場合、多くの場合、レーザー溶接を使用して、軸方向圧縮中に中空ブレードを回転子ハブに取り付けます。

CNC加工

ミクロン公差のある複雑なブレードプロファイルは、多軸CNCマシンで処理されます。LJZCNCは、乱流を減らすために使用されるインペラに滑らかな機械加工面を提供する5軸加工サービスです。

仕上げ & テスト

機械加工が完了した後、受け取った部品はバランス、研磨、およびニッケルメッキのようなコーティングを受ける可能性があります。 インペラーの動作パフォーマンスは、ラボの設定で流体力学的テストを実行することで検証できます。

インペラー対プロペラ: 重要な違い

インペラーとプロペラの両方に回転ブレードがありますが、アプリケーションの機能とデザインは異なります。

関数:

インペラは、アセンブリを通して流体を移動させることを意図している (例えば、流体を半径方向 (中心から外側) または軸方向 (ブレードの回転方向から離れる方向) に加速させることにより、ポンプとコンプレッサー)。 プロペラは、流体 (空気または水) を介して車両 (船、ドローン) を移動させるための推力を生成するように設計されています。

デザイン:

インペラは通常、流体の有向流を生成するように封入されたブレードを有する。 プロペラは通常、流体を移動するときに抗力が減少するため、最大の推力に合わせて設計されたオープンブレードを備えています。

プロペラは、インペラがアプリケーションの圧力上昇を達成するのとは異なるいくつかの理由で推力を構築します。 プロペラは、効率のために推力対電力比を検討します。 インペラは、設計に基づいて必要な圧力で流体を供給する可能性があります。これは、時間の経過に応じて流れと流れの性能を安定させるために不可欠です。

アプリケーション:

インペラー: ターボチャージャー、燃料電池コンプレッサー、産業用ポンプ。

プロペラ: 船舶、航空機、および発電用の風力タービン用の船外機。

効率的なインペラー設計とは何ですか?

ブレードコンポーネントの効率的な設計は、空力性能、弾力性のある材料性能、およびブレードを製造する能力を損なうことになります。

ブレードジオメトリの最適化

出口角度とバイアス角度は、トルク比とピーク性能での効率にとって重要です。 出口の角度を大きくすると、伝達エネルギー効率が最大になります。これは、自動車のトルクコンバーターにとって特に重要です。 同じ意味で、/ブレードの設計はCFDを使用して舞台裏で作成されており、乱気流やキャビテーションの可能性やリスクを防ぐのに役立ちます。

材料イノベーション

薄壁で弾力性のある高強度合金材料は、重量を最小限に抑え、圧力に対する材料の抵抗を最小限に抑えるため、最適なインペラーブレードの設計を作成します。 積層造形の新たな使用により、独自のジオメトリの使用を加速する新しいデザインを使用することができます。

所有者の興味をそそる。

表面仕上げ

インペラーが磨かれるとき、それは摩擦損失を減らします。 コーティングは利用でき、例えばDLC (ダイヤモンドのようなカーボン) はさらに抵抗力がある

摩耗および腐食。

運用上の柔軟性

最も理想的なインペラは、負荷を超えて最も効率的になります。 たとえば、遠心コンプレッサーインペラの設計を最適化して、負荷の動作変動全体でフラットな性能特性またはフラットな性能曲線を実現することは簡単です。

業界アプリケーション & LJZ CNC機能

燃料電池コンプレッサー、自動車のトルクコンバーター、または船舶 (船舶) 内の推力推進であるかどうかにかかわらず、インペラーは通常、理想的な設計を構成します。

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