JP2015190383A - Centrifugal compressor and multistage compressor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心力を利用して流体(空気等のガスを含む)を圧縮する遠心圧縮機等に関する。 The present invention relates to a centrifugal compressor or the like that compresses a fluid (including gas such as air) using centrifugal force.
近年、産業機械、ガスタービン等に用いられる遠心圧縮機について種々の研究開発がなされており、遠心圧縮機の一般的な構成について簡単に説明すると、次のようになる(特許文献1及び特許文献2等参照)。
In recent years, various researches and developments have been made on centrifugal compressors used in industrial machines, gas turbines, etc. The general configuration of a centrifugal compressor will be briefly described as follows (
遠心圧縮機は、ハウジングを具備しており、このハウジングは、内側に、シュラウドを有している。そして、ハウジング内には、インペラがその軸心(インペラの軸心)周りに回転可能に設けられている。また、インペラは、ディスクを備えており、このディスクのハブ面は、軸方向一方側(インペラの軸方向の一方側)から半径方向外側(インペラの半径方向の外側)に向かって延びている。更に、ディスクのハブ面には、複数のインペラブレードが周方向(ディスクのハブ面の周方向)に間隔を置いて一体的に設けられており、各インペラブレードの先端縁は、ハウジングのシュラウドに沿うように延びている。 The centrifugal compressor includes a housing, and the housing has a shroud inside. An impeller is provided in the housing so as to be rotatable about its axis (axis of the impeller). The impeller includes a disk, and a hub surface of the disk extends from one side in the axial direction (one side in the axial direction of the impeller) to the outside in the radial direction (outside in the radial direction of the impeller). Furthermore, a plurality of impeller blades are integrally provided on the hub surface of the disk at intervals in the circumferential direction (circumferential direction of the hub surface of the disk), and the leading edge of each impeller blade is connected to the shroud of the housing. It extends along.
ハウジング内におけるインペラの出口側には、圧縮した流体(圧縮流体)を減速させて昇圧する環状のディフューザが形成されている。また、半径方向外側へ流体の転向を促進して、遠心圧縮機の圧縮機効率を高めるために、通常、ディフューザ内には、圧縮した流体を整流する複数の案内羽根(ディフューザベーン)が円周方向(所定の円周方向)に間隔を置いて配設されている。 An annular diffuser that decelerates and pressurizes the compressed fluid (compressed fluid) is formed on the outlet side of the impeller in the housing. Also, in order to promote the diversion of the fluid outward in the radial direction and increase the compressor efficiency of the centrifugal compressor, normally, a plurality of guide vanes (diffuser vanes) for rectifying the compressed fluid are circumferentially provided in the diffuser. It is arranged at intervals in the direction (predetermined circumferential direction).
ところで、案内羽根が遠心圧縮機の作動域を決定することが多く、小流量側の作動域において流体の流れ角(インペラの半径方向に対する流れの角度)が大きく、流体の流れと案内羽根のミスマッチ(流体の流れに対する案内羽根の羽根角の食い違い)の度合いが高くなる。このような場合には、図5に示すように、案内羽根の後縁側に遠心圧縮機のサージに繋がる剥離域が発達して、遠心圧縮機の作動域を小流量側へ拡大することが困難になる。なお、案内羽根のコード長を短くすることにより、遠心圧縮機のサージを抑えて、遠心圧縮機の作動域を小流量側に拡大することができるものの、案内羽根の整流性(ガイド性)が低下して、遠心圧縮機の圧縮機効率の低下を招くことになる。 By the way, the guide vane often determines the operating range of the centrifugal compressor, the fluid flow angle (flow angle with respect to the radial direction of the impeller) is large in the operating region on the small flow rate side, and the fluid flow does not match the guide vane. The degree of the discrepancy of the blade angle of the guide blade with respect to the fluid flow increases. In such a case, as shown in FIG. 5, a separation region that leads to a surge of the centrifugal compressor develops on the trailing edge side of the guide vane, and it is difficult to expand the operation region of the centrifugal compressor to the small flow rate side. become. In addition, by shortening the cord length of the guide vane, the surge of the centrifugal compressor can be suppressed and the operating range of the centrifugal compressor can be expanded to the small flow rate side. This results in a decrease in the compressor efficiency of the centrifugal compressor.
つまり、遠心圧縮機の圧縮機効率を十分に高めつつ、遠心圧縮機の作動域を小流量側へ拡大することは容易でないという問題がある。 That is, there is a problem that it is not easy to expand the operating range of the centrifugal compressor to the small flow rate side while sufficiently increasing the compressor efficiency of the centrifugal compressor.
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成からなる遠心圧縮機を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the centrifugal compressor which consists of a novel structure which can solve the above-mentioned problem.
本発明の第1の特徴は、遠心力を利用して流体を圧縮する遠心圧縮機において、内側にシュラウドを有したハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に設けられ、ハブ面が軸方向一方側から半径方向外側に向かって延びたディスク、及び前記ディスクのハブ面にその周方向(前記ディスクのハブ面の周方向)に間隔を置いて一体的に設けられかつ先端縁が前記ハウジングの前記シュラウドに沿うように延びた複数のインペラブレードを備えたインペラと、を具備し、前記ハウジング内における前記インペラの出口側に、圧縮した流体を減速させて昇圧する環状のディフューザ(ディフューザ流路)が形成され、前記ディフューザ内に圧縮した流体を整流する(半径方向外側へ案内する)複数の案内羽根(ディフューザベーン)が円周方向(所定の円周方向)に間隔を置いて配設され、各案内羽根の後縁側におけるシュラウド端部又はハブ端部のうちの少なくともいずれかに切欠(スリット)が形成され、各案内羽根が前記切欠によって100%コードの長コード部分(長翼部分)と前記長コード部分よりもコード長の短い短コード部分(短翼部分)とに羽根高さ方向(軸方向に平行な方向)に沿って区分されていることを要旨とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a centrifugal compressor that compresses a fluid by utilizing centrifugal force, a housing having a shroud on the inside thereof, a rotatably provided inside the housing, and a hub surface on one side in the axial direction. A disk extending radially outward from the disk, and a hub surface of the disk integrally provided with a space in a circumferential direction thereof (a circumferential direction of the hub surface of the disk), and a leading edge of the shroud of the housing And an impeller having a plurality of impeller blades extending along the impeller, and an annular diffuser (diffuser flow path) that decelerates and pressurizes the compressed fluid is formed on the outlet side of the impeller in the housing A plurality of guide vanes (diffuser vanes) that rectify (guide radially outward) the fluid compressed in the diffuser in the circumferential direction ( A predetermined circumferential direction), and a notch (slit) is formed in at least one of the shroud end or the hub end on the rear edge side of each guide vane, and each guide vane has the notch Depending on the blade height direction (direction parallel to the axial direction) into a long cord portion (long wing portion) of the 100% cord and a short cord portion (short wing portion) whose cord length is shorter than the long cord portion It is a summary.
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、「一体的に設けられ」とは、一体形成されたことを含む意である。「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意である。また、「軸方向一方側」とは、軸方向の一方側のことをいい、「軸方向」とは、インペラの軸方向のことをいう。「半径方向外側」とは、半径方向の外側のことをいい、「半径方向」とは、インペラの半径方向のことをいう。更に、「シュラウド端部」とは、ディフューザのシュラウド側壁面に対向する側の端部のことをいい、「シュラウド側壁面」とは、ハウジングのシュラウドを半径方向外側へ延長した面側に位置する壁面のことをいう。「ハブ端部」とは、ディフューザのハブ側壁面に対向する側の端部のことをいい、「ハブ側壁面」とは、ディスクのハブ面を半径方向外側へ延長した面側に位置する壁面のことをいう。 In the specification and claims of the present application, “provided” means that it is indirectly provided via another member in addition to being directly provided, The phrase “provided integrally” includes including being integrally formed. The term “arranged” is intended to include being disposed indirectly through another member in addition to being disposed directly. Further, “one side in the axial direction” means one side in the axial direction, and “axial direction” means the axial direction of the impeller. The “radially outer side” means the outer side in the radial direction, and the “radial direction” means the radial direction of the impeller. Furthermore, the “shroud end” refers to the end of the diffuser that faces the shroud side wall surface, and the “shroud side wall surface” is located on the side of the housing that extends radially outward from the shroud. Refers to the wall surface. “Hub end” refers to the end of the diffuser that faces the hub side wall surface. “Hub side wall surface” refers to the wall surface located on the surface side of the disk hub surface extending radially outward. I mean.
第1の特徴によると、前記インペラをその軸心周りに回転させることにより、前記ハウジング内に流体を取り入れ、遠心力を利用して圧縮することができる。一方、圧縮した流体(圧縮流体)は、複数の前記案内羽根によって整流されながら前記ディフューザによって昇圧されて、前記ハウジングの外側へ排出される。 According to the first feature, by rotating the impeller around its axis, fluid can be taken into the housing and compressed using centrifugal force. On the other hand, the compressed fluid (compressed fluid) is pressurized by the diffuser while being rectified by the plurality of guide vanes, and is discharged to the outside of the housing.
ここで、前記ディフューザにおける流体の流れ角(前記インペラの半径方向に対する流れ角)は前記案内羽根の羽根高さ方向に分布を持っている。一般に、前記案内羽根のシュラウド端部及びハブ端部における流体の流れ角が大きく、前記案内羽根のミッドスパンにおける流体の流れ角が小さくなる。それに伴い、前記遠心圧縮機の小流量側の作動域において、前記案内羽根のシュラウド端部及びハブ端部における、流体の流れと前記案内羽根のミスマッチの度合いが顕著になる傾向にある。 Here, the flow angle of the fluid in the diffuser (the flow angle with respect to the radial direction of the impeller) has a distribution in the blade height direction of the guide blade. Generally, the fluid flow angle at the shroud end and the hub end of the guide vane is large, and the fluid flow angle at the midspan of the guide vane is small. Accordingly, in the operating region on the small flow rate side of the centrifugal compressor, the degree of mismatch between the fluid flow and the guide vanes at the shroud end and the hub end of the guide vanes tends to become significant.
そして、前記遠心圧縮機においては、前述の前記ディフューザの流れ場の状態を考慮して、各案内羽根の後縁側におけるシュラウド端部又はハブ端部のうちの少なくともいずれかに前記切欠が形成され、各案内羽根が前記切欠によって前記長コード部分と前記短コード部分とに羽根高さ方向に沿って区分されている。これにより、前記案内羽根の前縁側の流体の導入性を含む前記案内羽根の整流性を十分に確保しつつ、前記遠心圧縮機の小流量側の作動域において、前記傾向を低減して、前記案内羽根の羽根高さ方向に亘って前記ミスマッチの度合いを小さくすることができる。 In the centrifugal compressor, in consideration of the state of the flow field of the diffuser, the notch is formed in at least one of the shroud end or the hub end on the rear edge side of each guide blade, Each guide blade is divided into the long code portion and the short code portion along the blade height direction by the notch. Thereby, while sufficiently ensuring the rectifying property of the guide vanes including the introduction property of the fluid on the front edge side of the guide vanes, the tendency is reduced in the operating region on the small flow rate side of the centrifugal compressor, The degree of the mismatch can be reduced over the blade height direction of the guide blade.
本発明の第2の特徴は、遠心力を利用して流体(空気等のガスを含む)を段階的に圧縮する多段圧縮装置において、上流段側の遠心圧縮機に第1の特徴からなる遠心圧縮機を用いたことを要旨とする。 A second feature of the present invention is a multistage compressor that compresses a fluid (including gas such as air) stepwise using a centrifugal force, and the centrifugal compressor having the first feature is included in the upstream centrifugal compressor. The gist is that a compressor is used.
第2の特徴によると、第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。 According to the 2nd characteristic, there exists an effect | action similar to the effect | action by a 1st characteristic.
本発明によれば、前記案内羽根の整流性を十分に確保しつつ、前記遠心圧縮機の小流量側の作動域において、前記案内羽根の羽根高さ方向に亘って前記ミスマッチの度合いを小さくできるため、前記遠心圧縮機の圧縮機効率を十分に高めつつ、前記遠心圧縮機の作動域を小流量側へ拡大することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the degree of mismatch over the height direction of the guide vanes in the operating region on the small flow rate side of the centrifugal compressor while sufficiently ensuring the rectification of the guide vanes. Therefore, the operating range of the centrifugal compressor can be expanded to the small flow rate side while sufficiently increasing the compressor efficiency of the centrifugal compressor.
本発明の実施形態について図1から図4を参照して説明する。なお、図面に示す通り、「FF」は、前方向、「FR」は、後方向、「R」は、右方向、「L」は、左方向、「D1」は、軸方向、「D2」は、半径方向、「D3」は、円周方向、「D4」は、羽根高さ方向である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in the drawing, “FF” is the forward direction, “FR” is the backward direction, “R” is the right direction, “L” is the left direction, “D1” is the axial direction, and “D2”. Is the radial direction, “D3” is the circumferential direction, and “D4” is the blade height direction.
図4に示すように、本発明の実施形態に係る多段圧縮装置1は、遠心力を利用して空気を段階的に圧縮するものである。そして、多段圧縮装置1の具体的な構成は、以下のようになる。
As shown in FIG. 4, the
多段圧縮装置1は、前後方向へ延びた箱形のベースフレーム3を具備しており、このベースフレーム3の前部には、左右方向へ延びたフロント回転軸5が複数のベアリング7を介して回転可能に設けられている。また、ベースフレーム3の後部には、左右方向へ延びたリア回転軸9が複数のベアリング11を介して回転可能に設けられており、このリア回転軸9は、フロント回転軸5に対して平行である。
The
ベースフレーム3におけるフロント回転軸5とリア回転軸9との間には、左右方向へ延びた駆動軸13がベアリング15を介して回転可能に設けられており、この駆動軸13は、フロント回転軸5及びリア回転軸9に対して平行である。また、駆動軸13は、増速歯車機構17を介してフロント回転軸5及びリア回転軸9に連動連結してある。そして、増速歯車機構17は、駆動軸13に一体的に設けられた主動歯車19と、フロント回転軸5に一体的に設けられかつ主動歯車19に噛合したフロント従動歯車21と、リア回転軸9に一体的に設けられかつ主動歯車19に噛合したリア従動歯車23とからなっている。更に、ベースフレーム3の外側の適宜位置には、駆動軸13を回転させる回転モータ25が設けられており、この回転モータ25の出力軸(図示省略)は、カップリング(図示省略)を介して駆動軸13に連動連結してある。
A
ベースフレーム3の左側の前部には、遠心力を利用して空気を圧縮する第1遠心圧縮機27が配設されており、この第1遠心圧縮機27の構成は、次のようになる。
A first
図1及び図4に示すように、第1遠心圧縮機27は、多段圧縮装置1における上流段側の遠心圧縮機であって、第1ハウジング29を具備している。また、第1ハウジング29は、内側にシュラウド31sを有した第1ハウジング本体31と、この第1ハウジング本体31の右側に設けられかつベースフレーム3の左側下部に固定された環状の第1シールプレート33とを備えている。なお、第1シールプレート33には、第1ハウジング29から空気の漏れを防止する第1パッキン35が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the first
第1ハウジング29内には、第1インペラ37がその軸心(第1インペラ37の軸心)周りに回転可能に設けられており、この第1インペラ37は、フロント回転軸5の左端部に一体的に連結されている。また、第1インペラ37は、第1ディスク39を備えており、この第1ディスク39のハブ面39hは、左方向(第1インペラ37の軸方向一方側)から半径方向外側(第1インペラ37の半径方向の外側)へ延びている。そして、第1ディスク39のハブ面39hには、複数の第1インペラブレード41が周方向(第1ディスク39のハブ面39hの周方向)に間隔を置いて一体形成されており、各第1インペラブレード41の先端縁41tは、第1ハウジング本体31のシュラウド31sに沿うように延びている。
A
第1ハウジング29における第1インペラ37の入口側(主流の流れ方向から見て上流側)には、空気を第1インペラ37側に取入れるための第1取入口43が形成されている。また、第1ハウジング29内における第1インペラ37の出口側(主流の流れ方向から見て下流側)には、圧縮した空気を減速させて昇圧する環状の第1ディフューザ(第1ディフューザ流路)45が形成されている。ここで、第1ディフューザ45のシュラウド側壁面45sは、第1ハウジング本体31のシュラウド31sを半径方向外側へ延長した面側に位置しており、第1ディフューザ45のハブ側壁面45hは、第1ディスク39のハブ面39hを半径方向外側へ延長した面側に位置する壁面に位置している。そして、第1ディフューザ45内には、圧縮した空気を整流する(半径方向外側へ案内する)複数の第1案内羽根(第1ディフューザベーン)47が円周方向(所定の円周方向)に間隔を置いて配設されている。
A
第1ハウジング29内における第1ディフューザ45の出口側には、渦巻き状の第1スクロール(第1スクロール流路)49が形成されており、第1スクロール49は、第1ディフューザ45に連通してある。また、第1スクロール49の断面積は、主流の流れ方向(巻き始め側から巻き終わり側)に沿って漸次大きくなるように構成されている。更に、第1ハウジング29の適宜位置には、圧縮された空気を第1ハウジング29の外側へ排出するための第1排出口(図示省略)が形成されている。
A spiral first scroll (first scroll channel) 49 is formed on the outlet side of the
続いて、本発明の実施形態に係る第1遠心圧縮機27の特徴部分について説明する。
Then, the characteristic part of the 1st
図1及び図2(a)に示すように、各第1案内羽根47の後縁47b側におけるシュラウド端部47sには、矩形状の切欠(スリット)51が形成されている。また、各第1案内羽根47の後縁47b側におけるシュラウド端部47sの代わりに、図2(b)に示すように、各第1案内羽根47の後縁47b側におけるハブ端部47hに矩形状の切欠51が形成されるようにしても構わない。或いは、図示は省略するが、各第1案内羽根47の後縁47b側におけるシュラウド端部47s及びハブ端部47hに矩形状の切欠51がそれぞれ形成されるようにしても構わない。
As shown in FIGS. 1 and 2A, a rectangular notch (slit) 51 is formed at the
図2(a)(b)に示すように、各第1案内羽根47は、切欠51によって100%コードの長コード部分(長翼部分)BLと、長コード部分BLよりもコード長の短い短コード部分(短翼部分)BSとに羽根高さ方向に沿って区分されている。また、図3(a)に示すように、各第1案内羽根47の短コード部分BSの後縁BSbは、第1インペラ37(図1参照)の軸心を中心とした円周S上に位置する所定の曲面を呈している。なお、各第1案内羽根47の短コード部分BSの後縁BSbが所定の曲面を呈する代わりに、図3(b)に示すように、各第1案内羽根47の短コード部分BSの後縁BSb側は、各第1案内羽根47の負圧面47nにおける長コード部分BLと短コード部分BSの間に段差47uが付くような先細り形状を呈しても構わない。更に、第1案内羽根47の整流性の低下を抑えるために、各第1案内羽根47の短コード部分BSの後縁BSbは、第1案内羽根47間のスロート位置SPよりも下流側に位置している。
As shown in FIGS. 2A and 2B, each
ここで、各第1案内羽根47の切欠51の高さ(羽根高さ方向の長さ)kは、第1案内羽根47の羽根高さjの3〜12%に設定されている(図2(a)(b)参照)。各第1案内羽根47の切欠51の高さkが第1案内羽根47の羽根高さjの3%未満であると、第1案内羽根47のシュラウド端部47s又はハブ端部47hにおける、空気の流れと第1案内羽根47のミスマッチの度合いを十分に低減することが困難になるからである。各第1案内羽根47の切欠51の高さkが第1案内羽根47の羽根高さjの12%を超えると、第1案内羽根47の整流性の低下が懸念されるからである。なお、各第1案内羽根47の後縁47b側におけるシュラウド端部47s及びハブ端部47hに切欠51がそれぞれ形成された場合には、各第1案内羽根47の切欠51の高さkとは、2つの切欠51の高さの合計になる。
Here, the height (length in the blade height direction) k of each
各第1案内羽根47の短コード部分BSのコード長mは、50〜90%コードに設定されている(図3(a)(b)参照)。各第1案内羽根47の短コード部分BSのコード長mが50%コード未満であると、第1案内羽根47の整流性の低下が懸念されるからである。各第1案内羽根47の短コード部分BSのコード長mが90%コードを超えると、各第1案内羽根47の切欠51の長さが短くなって、第1案内羽根47のシュラウド端部47s又はハブ端部47hにおける、空気の流れと第1案内羽根47のミスマッチの度合いを十分に低減することが困難になるからである。
The cord length m of the short cord portion BS of each
図4に示すように、ベースフレーム3の右側の前部には、遠心力を利用して第1遠心圧縮機27からの空気(第1段階の圧縮空気)を圧縮する第2遠心圧縮機53が配設されている。また、第2遠心圧縮機53は、多段圧縮装置1における中流段側の遠心圧縮機であって、第1遠心圧縮機27に比べて、容量が小さくなっている。そして、第2遠心圧縮機53は、第1遠心圧縮機27と同様に、第2ハウジング55(第2ハウジング本体57と第2シールプレート59)、第2パッキン61、第2インペラ63(第2ディスク65と複数の第2インペラブレード67)、第2取入口69、第2ディフューザ71、複数の第2案内羽根73、第2スクロール75、及び第2排出口(図示省略)を構成要素としている。ここで、第2インペラ63は、フロント回転軸5の右端部に一体的に連結されており、第2取入口69は、第1遠心圧縮機27における第1排出口に配管(図示省略)を介して接続されている。また、第2案内羽根73は、第1案内羽根47と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 4, a second
ベースフレーム3の左側の後部には、遠心力を利用して第2遠心圧縮機53からの空気(第2段階の圧縮空気)を圧縮する第3遠心圧縮機77が配設されている。また、第3遠心圧縮機77は、多段圧縮装置1における下流段側の遠心圧縮機であって、第1遠心圧縮機27及び第2遠心圧縮機53に比べて、容量が小さくなっている。そして、第3遠心圧縮機77は、第1遠心圧縮機27及び第2遠心圧縮機53と同様に、第3ハウジング79(第3ハウジング本体81と第3シールプレート83)、第3パッキン85、第3インペラ87(第3ディスク89と複数の第3インペラブレード91)、第3取入口93、第3ディフューザ95、複数の第3案内羽根97、第3スクロール99、及び第3排出口(図示省略)を構成要素としている。ここで、第3インペラ87は、リア回転軸9の左端部に一体的に連結されており、第3取入口93は、第2遠心圧縮機53における第2排出口に配管(図示省略)を介して接続されている。また、第3案内羽根97は、第1案内羽根47と同様の構成を有している。
A third
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.
回転モータ25の駆動により駆動軸13を回転させることにより、増速歯車機構17を介してフロント回転軸5及びリア回転軸9を増速回転させる。これにより、第1遠心圧縮機27における第1インペラ37及び第2遠心圧縮機53における第2インペラ63をフロント回転軸5と一体的に増幅回転させると共に、第3遠心圧縮機77における第3インペラ87をリア回転軸9と一体的に増幅回転させることができる。
By rotating the
その結果、第1遠心圧縮機27における第1取入口43から第1インペラ37側に空気を取り入れて、遠心力を利用して圧縮することができる。一方、圧縮された空気は、第1遠心圧縮機27における複数の第1案内羽根47によって整流されながら第1ディフューザ45によって昇圧されて、第1スクロール49を経由して第1排出口から第1ハウジング29の外側へ第1段階の圧縮空気として排出され、第2遠心圧縮機53における第2取入口69側へ送られる。
As a result, air can be taken into the
続いて、第2遠心圧縮機53における第2取入口69から第2インペラ63側に第1段階の圧縮空気を取り入れ、遠心力によって圧縮することができる。一方、圧縮された圧縮空気は、第2遠心圧縮機53における複数の第2案内羽根73によって整流されながら第2ディフューザ71によって昇圧されて、第2スクロール75を経由して第2排出口から第2ハウジング55の外側へ第2段階の圧縮空気として排出され、第3遠心圧縮機77における第3取入口93側へ送られる。
Subsequently, the first stage of compressed air can be introduced from the
更に、第3遠心圧縮機77における第3取入口93から第3インペラ87側へ第2段階の圧縮空気を取り入れ、遠心力を利用して圧縮することができる。一方、圧縮された圧縮空気(第3段階の圧縮空気)は、第3遠心圧縮機77における複数の第3案内羽根97によって整流されながら第3ディフューザ95によって昇圧されて、第3スクロール99を経由して第3排出口から第3段階の圧縮空気として第3ハウジング79の外側へ排出される(本発明の実施形態の通常の作用)。
Furthermore, the second stage of compressed air can be introduced from the
ここで、第1遠心圧縮機27において、第1ディフューザ45における空気の流れ角(第1インペラ37の半径方向に対する流れ角)は第1案内羽根47の羽根高さ方向に分布を持っている。一般に、第1案内羽根47のシュラウド端部47s及びハブ端部47hにおける空気の流れ角が大きく、第1案内羽根47のミッドスパンにおける空気の流れ角が小さくなる。それに伴い、第1遠心圧縮機27の小流量側の作動域において、第1案内羽根47のシュラウド端部47s及びハブ端部47hにおける、空気の流れと第1案内羽根47のミスマッチの度合いが顕著になる傾向にある。
Here, in the first
そして、第1遠心圧縮機27においては、前述の第1ディフューザ45の流れ場の状態を考慮して、各第1案内羽根47の後縁47b側におけるシュラウド端部47s又はハブ端部47hのうちの少なくともいずれかに切欠51が形成され、各第1案内羽根47が切欠51によって長コード部分BLと短コード部分BSと羽根高さ方向に沿って区分されている。これにより、第1案内羽根47の前縁47a側の空気の導入性を含む第1案内羽根47の整流性を十分に確保しつつ、前記傾向を低減して、第1案内羽根47の羽根高さ方向に亘って、第1遠心圧縮機27の小流量側の作動域における前記ミスマッチの度合いを小さくすることができる。
In the first
同様に、第2案内羽根73の前縁側の空気の導入性を含む第2案内羽根73の整流性を十分に確保しつつ、第2案内羽根73の羽根高さ方向に亘って、第2遠心圧縮機53の小流量側の作動域における、空気の流れと第2案内羽根73のミスマッチの度合いを小さくすることができる。また、第3案内羽根97の前縁側の空気の導入性を含む第3案内羽根97の整流性を十分に確保しつつ、第3案内羽根97の羽根高さ方向に亘って、第3遠心圧縮機77の小流量側の作動域における、空気の流れと第3案内羽根97のミスマッチの度合いを小さくすることができる。
Similarly, the second centrifugal guide is provided over the height direction of the
従って、本発明の実施形態によれば、第1案内羽根47等の整流性を十分に確保しつつ、第1案内羽根47等の羽根高さ方向に亘って、第1遠心圧縮機27等の小流量側の作動域における前記ミスマッチの度合いを小さくできるため、第1遠心圧縮機27等の圧縮機効率を十分に高めつつ、第1遠心圧縮機27等の作動域を小流量側へ拡大することができる。換言すれば、多段圧縮装置1の圧縮機効率を十分に高めつつ、多段圧縮装置1の作動域を小流量側へ拡大することができる。
Therefore, according to the embodiment of the present invention, the first
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、多段圧縮装置1の第1遠心圧縮機27に適用した技術的思想をガスタービン又は過給機の遠心圧縮機(図示省略)に適用しても構わない。また、第1遠心圧縮機27が各第1案内羽根47の切欠51内に対して進退可能(進入及び退出可能)なスライド部材(図示省略)を具備しても構わない。そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。
The present invention is not limited to the description of the above-described embodiment. For example, a technical idea applied to the first
1:多段圧縮装置、27:第1遠心圧縮機、29:第1ハウジング、31:第1ハウジング本体、31s:シュラウド、37:第1インペラ、39:第1ディスク、39h:ハブ面、41:第1インペラブレード、41t:先端縁、45:第1ディフューザ、45s:シュラウド側壁面、47:第1案内羽根、47a:前縁、47b:後縁、47h:ハブ端部、47n:負圧面、47s:シュラウド端部、51:切欠、BL:長コード部分、BS:短コード部分、BSb:後縁、SP:スロート位置、53:第2遠心圧縮機、55:第2ハウジング、63:第2インペラ、65:第2ディスク、67:第2インペラブレード、71:第2ディフューザ、73:第2案内羽根、77:第3遠心圧縮機、79:第3ハウジング、87:第3インペラ、89:第3ディスク、91:第3インペラブレード、95:第3ディフューザ、97:第3案内羽根 1: multistage compressor, 27: first centrifugal compressor, 29: first housing, 31: first housing body, 31s: shroud, 37: first impeller, 39: first disk, 39h: hub surface, 41: First impeller blade, 41t: tip edge, 45: first diffuser, 45s: shroud side wall surface, 47: first guide vane, 47a: front edge, 47b: rear edge, 47h: hub end, 47n: suction surface, 47s: shroud end, 51: notch, BL: long cord portion, BS: short cord portion, BSb: trailing edge, SP: throat position, 53: second centrifugal compressor, 55: second housing, 63: second Impeller, 65: second disk, 67: second impeller blade, 71: second diffuser, 73: second guide vane, 77: third centrifugal compressor, 79: third housing, 87: third impeller , 89: third disk, 91: third impeller blade, 95: third diffuser, 97: third guide vane
Claims (5)
内側にシュラウドを有したハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に設けられ、ハブ面が軸方向一方側から半径方向外側に向かって延びたディスク、及び前記ディスクのハブ面にその周方向に間隔を置いて一体的に設けられかつ先端縁が前記ハウジングの前記シュラウドに沿うように延びた複数のインペラブレードを備えたインペラと、を具備し、
前記ハウジング内における前記インペラの出口側に、圧縮した流体を減速させて昇圧する環状のディフューザが形成され、前記ディフューザ内に圧縮した流体を整流する複数の案内羽根が円周方向に間隔を置いて配設され、
各案内羽根の後縁側におけるシュラウド端部又はハブ端部のうちの少なくともいずれかに切欠が形成され、各案内羽根が前記切欠によって100%コードの長コード部分と前記長コード部分よりもコード長の短い短コード部分とに羽根高さ方向に沿って区分されていることを特徴とする遠心圧縮機。 In a centrifugal compressor that compresses fluid using centrifugal force,
A housing having a shroud inside;
A disc rotatably provided in the housing, and a hub surface extending radially outward from one axial direction; and a tip provided integrally with the hub surface of the disc at intervals in the circumferential direction An impeller comprising a plurality of impeller blades whose edges extend along the shroud of the housing;
An annular diffuser that decelerates and pressurizes the compressed fluid is formed on the outlet side of the impeller in the housing, and a plurality of guide vanes that rectify the compressed fluid in the diffuser are spaced apart in the circumferential direction. Arranged,
A notch is formed in at least one of the shroud end or the hub end on the rear edge side of each guide vane, and each guide vane has a long cord portion of 100% cord and a cord length longer than the long cord portion by the notch. A centrifugal compressor characterized by being divided along a blade height direction into short short cord portions.
少なくともいずれかの段の遠心圧縮機に請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の遠心圧縮機を用いたことを特徴とする多段圧縮装置。 In a multistage compression device that compresses fluid in stages using centrifugal force,
A multi-stage compression apparatus using the centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 4 for at least one of the centrifugal compressors.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2014
- 2014-03-28 JP JP2014068300A patent/JP2015190383A/en active Pending
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