JPH0763197A - 遠心形流体機械 - Google Patents
遠心形流体機械Info
- Publication number
- JPH0763197A JPH0763197A JP5212513A JP21251393A JPH0763197A JP H0763197 A JPH0763197 A JP H0763197A JP 5212513 A JP5212513 A JP 5212513A JP 21251393 A JP21251393 A JP 21251393A JP H0763197 A JPH0763197 A JP H0763197A
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- JP
- Japan
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- flow passage
- flow
- return
- flow path
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- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/444—Bladed diffusers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】低比速度多段形流体機械のＵタ−ン部及び戻り
流路部の損失を低減し、高性能の流体機械を提供する。 【構成】羽根車２、ディフュ−ザ３部、Ｕタ−ン部４、
戻り流路５を有する多段タ−ボ機械において、Ｕタ−ン
部４流路の後半で流路面積を流れ方向に急拡大するとと
もに、戻り流路５は入口の羽根高さを高くして、かつそ
の羽根は厚翼にするとともに入口側から出口側に向かっ
て低くして、流路をスム−ズに次段につなぐようにす
る。 【効果】Ｕタ−ン部及び戻り流路部の濡れぶち面積が狭
くなることにより、摩擦損失が低減し、流体機械全体の
流体性能が向上する。
流路部の損失を低減し、高性能の流体機械を提供する。 【構成】羽根車２、ディフュ−ザ３部、Ｕタ−ン部４、
戻り流路５を有する多段タ−ボ機械において、Ｕタ−ン
部４流路の後半で流路面積を流れ方向に急拡大するとと
もに、戻り流路５は入口の羽根高さを高くして、かつそ
の羽根は厚翼にするとともに入口側から出口側に向かっ
て低くして、流路をスム−ズに次段につなぐようにす
る。 【効果】Ｕタ−ン部及び戻り流路部の濡れぶち面積が狭
くなることにより、摩擦損失が低減し、流体機械全体の
流体性能が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、遠心圧縮機や遠心ブロ
ワ−などの遠心形流体機械に係り、Ｕタ−ン部及び戻り
流路の流体性能を向上した遠心形流体機械に関する。
ワ−などの遠心形流体機械に係り、Ｕタ−ン部及び戻り
流路の流体性能を向上した遠心形流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】１本の回転軸に複数の遠心形流体機械を
配置する多段形流体機械では、段間シ−ルの必要性やケ
−シングの強度の問題からディフュ−ザ流路と戻り流路
の間の壁は軸方向に一定の長さが必要となる。このよう
な多段形流体機械では、特に低比速度段において、構造
上Ｕタ−ン部は流路曲率半径が大きく、流路の幅に比べ
て流れ方向の長さが長くなっていた。またその下流の戻
り流路はこのＵタ−ン部の出口とスム−ズに結ぶため
に、流路高さの低い流路となっていた。
配置する多段形流体機械では、段間シ−ルの必要性やケ
−シングの強度の問題からディフュ−ザ流路と戻り流路
の間の壁は軸方向に一定の長さが必要となる。このよう
な多段形流体機械では、特に低比速度段において、構造
上Ｕタ−ン部は流路曲率半径が大きく、流路の幅に比べ
て流れ方向の長さが長くなっていた。またその下流の戻
り流路はこのＵタ−ン部の出口とスム−ズに結ぶため
に、流路高さの低い流路となっていた。
【０００３】このようなＵタ−ン部と戻り流路に関連す
るものについては、例えば実開平１−１４９５９７号公
報、特開昭５９−５９９号公報、特開昭６０−１１１０
９７号公報に記載のものがある。
るものについては、例えば実開平１−１４９５９７号公
報、特開昭５９−５９９号公報、特開昭６０−１１１０
９７号公報に記載のものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に複数の比較的低
比速度の圧縮機からなる従来形の一軸形多段圧縮機を示
す。このような多段形の流体機械では段間シ−ル７(７
ａ、７ｂ、７ｃ)の必要性からディフュ−ザ流路と戻り
流路の間の軸方向距離Lは一定の長さが必要となる。比
速度の高い段では相対的に流路の高さが高くなるのでＵ
タ−ン部の流路曲率半径（例えば図５中の内壁側曲率半
径ρ）は小さくなるが、低比速度では上記シ−ルの構造
上Ｕタ−ン部の曲率半径が大きくなるため、流路の長さ
も長くなり、この部分の摩擦損失が大きくなるという問
題があった。また、従来はＵタ−ン部の出入口面積比を
大きくすると、面積の拡大による流れの減速損失が増え
ると考えたため、Ｕタ−ン部出口の流路高さは入口より
もやや高い程度に設計しているので、低比速度段では必
然的に戻り流路の流路高さも低くなり、ここでも摩擦損
失が大きくなっていた。
比速度の圧縮機からなる従来形の一軸形多段圧縮機を示
す。このような多段形の流体機械では段間シ−ル７(７
ａ、７ｂ、７ｃ)の必要性からディフュ−ザ流路と戻り
流路の間の軸方向距離Lは一定の長さが必要となる。比
速度の高い段では相対的に流路の高さが高くなるのでＵ
タ−ン部の流路曲率半径（例えば図５中の内壁側曲率半
径ρ）は小さくなるが、低比速度では上記シ−ルの構造
上Ｕタ−ン部の曲率半径が大きくなるため、流路の長さ
も長くなり、この部分の摩擦損失が大きくなるという問
題があった。また、従来はＵタ−ン部の出入口面積比を
大きくすると、面積の拡大による流れの減速損失が増え
ると考えたため、Ｕタ−ン部出口の流路高さは入口より
もやや高い程度に設計しているので、低比速度段では必
然的に戻り流路の流路高さも低くなり、ここでも摩擦損
失が大きくなっていた。
【０００５】一般に流体機械では、その比速度が小さい
ほど全体の損失の中で摩擦損失の占める割合が大きくな
るので、特に低比速度段ではＵタ−ン部や戻り流路の摩
擦損失の低減は重要な課題となっている。
ほど全体の損失の中で摩擦損失の占める割合が大きくな
るので、特に低比速度段ではＵタ−ン部や戻り流路の摩
擦損失の低減は重要な課題となっている。
【０００６】実開平１-１４９５９７号公報や特開５９-
５９９号公報に記載のものは、Ｕタ−ン部に羽根を設け
て流れを減速することを試みているが、コストの面や多
段機に適用する際は組立て上の煩雑さの面で実用的でな
い。特開６０-１１１０９７号公報に記載のものは、Ｕ
タ−ン部の出入口面積比を大きくとり、減速による損失
増大よりも、子午面速度を小さくすることによる摩擦損
失の低減を重視している。しかしこの方法は多段機への
適用を考慮していない。
５９９号公報に記載のものは、Ｕタ−ン部に羽根を設け
て流れを減速することを試みているが、コストの面や多
段機に適用する際は組立て上の煩雑さの面で実用的でな
い。特開６０-１１１０９７号公報に記載のものは、Ｕ
タ−ン部の出入口面積比を大きくとり、減速による損失
増大よりも、子午面速度を小さくすることによる摩擦損
失の低減を重視している。しかしこの方法は多段機への
適用を考慮していない。
【０００７】本発明の目的は、上記問題点を解決し低比
速度多段形の流体機械においてＵタ−ン部と戻り流路の
損失（主として摩擦損失）を低減し、高性能多段形流体
機械を提供することにある。
速度多段形の流体機械においてＵタ−ン部と戻り流路の
損失（主として摩擦損失）を低減し、高性能多段形流体
機械を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の遠心形流体機械は、羽根車と、該羽根車の流
出側に設けられたディフュ−ザ部と、該ディフュ−ザ部
の後流側に形成されるＵタ−ン部と、前記ディフュ−ザ
部と前記羽根車との間に形成される戻り流路を有する多
段タ−ボ機械において、前記Ｕタ−ン部流路の後半の平
均流路曲率を外壁側に比べて内壁側を格段に大きく形成
し、かつ前記Ｕタ−ン部出口の流路高さをＵタ−ン部入
口の流路高さに比べて高く形成してＵタ−ン部の流路面
積を流れ方向に急拡大するとともに、戻り流路の羽根高
さはその入口側から出口側に向かって低くなるように形
成したことを特徴とするものである。
に本発明の遠心形流体機械は、羽根車と、該羽根車の流
出側に設けられたディフュ−ザ部と、該ディフュ−ザ部
の後流側に形成されるＵタ−ン部と、前記ディフュ−ザ
部と前記羽根車との間に形成される戻り流路を有する多
段タ−ボ機械において、前記Ｕタ−ン部流路の後半の平
均流路曲率を外壁側に比べて内壁側を格段に大きく形成
し、かつ前記Ｕタ−ン部出口の流路高さをＵタ−ン部入
口の流路高さに比べて高く形成してＵタ−ン部の流路面
積を流れ方向に急拡大するとともに、戻り流路の羽根高
さはその入口側から出口側に向かって低くなるように形
成したことを特徴とするものである。
【０００９】又、前記戻り流路の羽根が厚翼であって、
該羽根の前縁は鈍頭形状に形成したものである。
該羽根の前縁は鈍頭形状に形成したものである。
【００１０】
【作用】上記のように構成しているので、Ｕタ−ン部に
おいて流路全体の曲率半径が小さくなるので、流路の長
さが短くなり摩擦損失が低減する。また戻り流路も入口
部の流路高さが高くなるので、全体的に流路長さに対す
る濡れぶち面積が狭くなり摩擦損失が低減する作用があ
る。
おいて流路全体の曲率半径が小さくなるので、流路の長
さが短くなり摩擦損失が低減する。また戻り流路も入口
部の流路高さが高くなるので、全体的に流路長さに対す
る濡れぶち面積が狭くなり摩擦損失が低減する作用があ
る。
【００１１】また、戻り流路の羽根高さを入口から出口
に向かって徐々に低くすることにより、流路内の流れの
減速を適正にすることができる。
に向かって徐々に低くすることにより、流路内の流れの
減速を適正にすることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図３によ
り説明する。図１は本実施例の多段遠心圧縮機の縦断面
図、図２は図１に示す戻り流路の羽根形状を示す平面
図、図３は図２に示す流路のＡ−Ａ断面図である。
り説明する。図１は本実施例の多段遠心圧縮機の縦断面
図、図２は図１に示す戻り流路の羽根形状を示す平面
図、図３は図２に示す流路のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】図１に示す多段遠心圧縮機は、図５に示し
た多段形流体機械の中間段に相当するものであり、回転
軸１に羽根車２が設置され、流れは羽根車２で昇圧され
たのちディフュ−ザ３へ流入し、Ｕタ−ン部４、戻り流
路５を通過して次段へ導かれる。
た多段形流体機械の中間段に相当するものであり、回転
軸１に羽根車２が設置され、流れは羽根車２で昇圧され
たのちディフュ−ザ３へ流入し、Ｕタ−ン部４、戻り流
路５を通過して次段へ導かれる。
【００１４】図１に示す実施例の多段形流体機械の中間
段に相当する従来形の形状を図６に示すが、この形状に
比べると図１に示す実施例では、流路内壁の曲率半径ρ
が小さく形成されており、従ってＵタ−ン部では壁面と
流体が接する面積、即ち濡れぶち面積が狭く形成されて
いる。
段に相当する従来形の形状を図６に示すが、この形状に
比べると図１に示す実施例では、流路内壁の曲率半径ρ
が小さく形成されており、従ってＵタ−ン部では壁面と
流体が接する面積、即ち濡れぶち面積が狭く形成されて
いる。
【００１５】戻り流路５はその入口で流路高さが高くな
っており、かつ羽根形状は図２に示すように前縁を厚翼
で構成している。このため、図３に示す流路と図８に示
す流路を比較すると明らかなように、流路５ｂの幅に対
する高さの比は、本実施例のほうが従来形の流路５ｂに
比べて大きく、従って戻り流路においても濡れぶち面積
が狭い。また戻り流路の羽根高さを、羽根入口から出口
に向かって徐々に低くすることにより、戻り流路５内の
流れの増減速をよりスム−ズに行うことができる。
っており、かつ羽根形状は図２に示すように前縁を厚翼
で構成している。このため、図３に示す流路と図８に示
す流路を比較すると明らかなように、流路５ｂの幅に対
する高さの比は、本実施例のほうが従来形の流路５ｂに
比べて大きく、従って戻り流路においても濡れぶち面積
が狭い。また戻り流路の羽根高さを、羽根入口から出口
に向かって徐々に低くすることにより、戻り流路５内の
流れの増減速をよりスム−ズに行うことができる。
【００１６】この点について図９を用いて説明する。図
９は戻り流路内の流れ方向の流速分布を表しており、本
実施例の場合、羽根入口（羽根前縁の半径位置のことを
いう）から喉部付近まで徐々に増速し、その後は羽根に
よる流れの転向作用により流れの周方向成分が小さくな
るが、流路の断面積は半径が小さくなることと流路高さ
が低くなることにより狭くなるので、子午面方向の流速
は大きくなる。その結果として、流路の後半では流速は
等速ないし若干の増速となる。しかし、特開６０-１１
１０９７号公報に記載のように流路高さを変えない場合
は、次段の吸込流路とスム−ズにつながらないだけでな
く、戻り流路内の流れの減速が大きくなりそれに伴う損
失が増加する。
９は戻り流路内の流れ方向の流速分布を表しており、本
実施例の場合、羽根入口（羽根前縁の半径位置のことを
いう）から喉部付近まで徐々に増速し、その後は羽根に
よる流れの転向作用により流れの周方向成分が小さくな
るが、流路の断面積は半径が小さくなることと流路高さ
が低くなることにより狭くなるので、子午面方向の流速
は大きくなる。その結果として、流路の後半では流速は
等速ないし若干の増速となる。しかし、特開６０-１１
１０９７号公報に記載のように流路高さを変えない場合
は、次段の吸込流路とスム−ズにつながらないだけでな
く、戻り流路内の流れの減速が大きくなりそれに伴う損
失が増加する。
【００１７】また図６や図７に示した従来の場合、羽根
５ａの入口羽根厚さを薄くして流路出入口の面積を本実
施例と同じにしたと仮定すると、この場合も図９に示し
た本実施例とほぼ同じ流れ分布となるが、流速分布が同
じであれば上記のように濡れぶち面積が広いために、摩
擦損失が大きくなる。
５ａの入口羽根厚さを薄くして流路出入口の面積を本実
施例と同じにしたと仮定すると、この場合も図９に示し
た本実施例とほぼ同じ流れ分布となるが、流速分布が同
じであれば上記のように濡れぶち面積が広いために、摩
擦損失が大きくなる。
【００１８】以上のように、本実施例によれば、シ−ル
に必要な段間の長さを確保しつつＵタ−ン部と戻り流路
の摩擦損失を大幅に低減することができ、そして戻り流
路の減速に伴う損失を小さく押さえることができる。
に必要な段間の長さを確保しつつＵタ−ン部と戻り流路
の摩擦損失を大幅に低減することができ、そして戻り流
路の減速に伴う損失を小さく押さえることができる。
【００１９】なお、Ｕタ−ン部後半４ａ付近において、
流路断面の急拡大による損失や、流れ角が小さくなるこ
と(すなわち、流れ方向距離が長くなること)による摩擦
損失の増加、あるいは戻り流路５の羽根負荷の増加によ
る損失が懸念されるが、それについてはつぎのように説
明される。
流路断面の急拡大による損失や、流れ角が小さくなるこ
と(すなわち、流れ方向距離が長くなること)による摩擦
損失の増加、あるいは戻り流路５の羽根負荷の増加によ
る損失が懸念されるが、それについてはつぎのように説
明される。
【００２０】図２に示すように本実施例では、羽根５ａ
の前縁は羽根厚さが厚く、そのために流れは流線８ｂの
ように羽根間に流入する。つまり前縁部では羽根の厚さ
のために周方向の流路長さは狭められ、この影響はその
上流、即ちＵタ−ン部４ａ付近までおよぶ。従って流れ
はそれほど急減速にはならず、流れ方向の流路長さも長
くならない。
の前縁は羽根厚さが厚く、そのために流れは流線８ｂの
ように羽根間に流入する。つまり前縁部では羽根の厚さ
のために周方向の流路長さは狭められ、この影響はその
上流、即ちＵタ−ン部４ａ付近までおよぶ。従って流れ
はそれほど急減速にはならず、流れ方向の流路長さも長
くならない。
【００２１】本発明の他の実施例を図４により説明す
る。図４に示す実施例は、戻り流路の羽根前縁の位置を
より上流側に設けることにより、４ａの空間を狭くし
て、上記のような流路断面の急拡大による損失等をさら
に小さくすることを狙ったものである。なお、図１に示
した実施例も同様であるが、戻り流路の羽根５ａの製作
を容易にするため、羽根５ａの一方の面は軸１に垂直に
している。
る。図４に示す実施例は、戻り流路の羽根前縁の位置を
より上流側に設けることにより、４ａの空間を狭くし
て、上記のような流路断面の急拡大による損失等をさら
に小さくすることを狙ったものである。なお、図１に示
した実施例も同様であるが、戻り流路の羽根５ａの製作
を容易にするため、羽根５ａの一方の面は軸１に垂直に
している。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造でＵタ−ン
部と戻り流路の摩擦損失を低減できるので、効率の高い
流体機械を提供することができる。
部と戻り流路の摩擦損失を低減できるので、効率の高い
流体機械を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す圧縮機の縦断面図であ
る。
る。
【図２】図１に示す戻り流路の羽根形状を示す平面図で
ある。
ある。
【図３】図２に示す流路のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す圧縮機の縦断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の低比速度多段流体機械の縦断面図であ
る。
る。
【図６】従来の圧縮機圧縮機の縦断面図である。
【図７】図６に示す戻り流路の羽根形状を表す平面図で
ある。
ある。
【図８】図７に示す流路のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】戻り流路内の流速分布を表わす図である。
１…回転軸、２…羽根車、３…ディフュ−ザ、４…Ｕタ
−ン部、５…戻り流路、５ａ…戻り流路の羽根、５ｂ…
戻り流路の羽根間流路、６…羽根車シ−ル部、７…段間
シ−ル部、８…流れ方向、８ａ…流線、９…吸込流路。
−ン部、５…戻り流路、５ａ…戻り流路の羽根、５ｂ…
戻り流路の羽根間流路、６…羽根車シ−ル部、７…段間
シ−ル部、８…流れ方向、８ａ…流線、９…吸込流路。
Claims (2)
- 【請求項１】羽根車と、該羽根車の流出側に設けられた
ディフュ−ザ部と、該ディフュ−ザ部の後流側に形成さ
れるＵタ−ン部と、前記ディフュ−ザ部と前記羽根車と
の間に形成される戻り流路を有する多段タ−ボ機械にお
いて、前記Ｕタ−ン部流路の後半の平均流路曲率を外壁
側に比べて内壁側を格段に大きく形成し、かつ前記Ｕタ
−ン部出口の流路高さをＵタ−ン部入口の流路高さに比
べて高く形成してＵタ−ン部の流路面積を流れ方向に急
拡大するとともに、戻り流路の羽根高さはその入口側か
ら出口側に向かって低くなるように形成したことを特徴
とする遠心形流体機械。 - 【請求項２】前記戻り流路の羽根が厚翼であって、該羽
根の前縁は鈍頭形状に形成した請求項１に記載の遠心形
流体機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5212513A JPH0763197A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 遠心形流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5212513A JPH0763197A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 遠心形流体機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763197A true JPH0763197A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16623922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5212513A Pending JPH0763197A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 遠心形流体機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763197A (ja) |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP5212513A patent/JPH0763197A/ja active Pending
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