JPH078597U - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 流路幅の急拡大による性能低下を防ぐため、
ベーンレスディフューザ幅制御部で狭められる流路の段
差を徐変させた遠心圧縮機を提供する。 【構成】 ベーンレスディフューザ壁の一部を可動壁と
する遠心圧縮機において、該可動壁が車軸を中心とする
複数のリング状部材４，７より形成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は産業用遠心圧縮機、ガスタービン用遠心圧縮機等に利用できる遠心圧 縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の遠心圧縮機の例を図４に示す。図の（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【０００３】 図において、遠心圧縮機は吸い込みケーシング１、羽根車２、ベーンレスディ フューザ部材３及び５、ベーンレスディフューザ幅制御部材４、スクロール６よ り構成されている。

【０００４】 なお、図５は図４（ｂ）の拡大図で示した流れの概略図である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の遠心圧縮機には解決すべき次の課題があった。

【０００６】 即ち、従来のディフューザ幅制御構造を有する遠心圧縮機では、低流量域では ベーンレスディフューザ幅制御部材４を動かして羽根車出口部の流れの流路幅を 狭めることにより羽根車出口部の壁面に沿う流れの半径方向逆流を防止して騒音 の増大や運転範囲の低下を防止しているが、低流量域ではベーンレスディフュー ザ幅制御部材４で狭められた流路と下流の流路との流路幅の段差が大きくなり、 急拡大損失が発生して性能低下を生ずる欠点があった。

【０００７】 本考案は上記欠点を解消するため、ベーンレスディフューザ幅制御部材４で狭 められた流路と下流の流路との段差を徐変させた遠心圧縮機を提供することを目 的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題の解決手段として、ベーンレスディフューザ壁の一部を可動 壁とする遠心圧縮機において、該可動壁が車軸を中心とする複数のリング状部材 より形成されてなることを特徴とする遠心圧縮機を提供しようとするものである 。

【０００９】

【作用】

本考案は上記のように構成されるので次の作用を有する。

【００１０】 即ち、可動のベーンレスディフューザ壁の一部が、車軸を中心とする複数のリ ング状部材より形成されるため、低流量域で上流のベーンレスディフューザ可動 部材を動かして幅を狭めた場合に同ベーンレスディフューザ可動部材の下流に生 ずる渦流れは更にその下流に設置された次なるベーンレスディフューザ可動部材 により形成される段階状流路によりその変化の度合が低減されるので低流量域の 圧縮機の性能低下が防止される。

【００１１】

【実施例】

本考案の一実施例を図１〜図３により説明する。

【００１２】 図１は本実施例の図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断 面図、図２は図１における流れを示す流路要部の拡大図、図３は本実施例と従来 例の運転性能比較図である。

【００１３】 なお、従来例と同様の構成部材には同符号を付し、必要ある場合を除き説明を 省略する。

【００１４】 図１において、１は吸い込みケーシング、２は羽根車、３ａ及び５はベーンレ スディフューザ部材、４は上流側ディフューザ幅制御部材、７は段階的拡大流路 を形成するために設けた下流側ディフューザ幅制御部材、６はスクロール、８は 車軸を示す。ディフューザ幅制御部材が上流側と下流側の複数になっている以外 は従来例と構成形態は同様である。

【００１５】 上記構成において羽根車２が回転すると流体は羽根車２によって半径方向へ圧 送され、ベーンレスディフューザ部材３ａ，５及び可動の上流側ディフューザ幅 制御部材４、下流側ディフューザ幅制御部材７で形成されたベーンレスディフュ ーザに流入する。

【００１６】 低流量域では上流側ディフューザ幅制御部材４をディフューザ流路を狭めるよ うに移動させ、低流量域での騒音の低減とサージ防止を行うが、このとき下流側 ディフューザ幅制御部材７は上流側ディフューザ幅制御部材４の下流側流路幅を 段階的に拡大する形状を形成する。

【００１７】 一般的に流路の急拡大には流体、特に圧縮性流体にとって、オリフィス効果等 にみる如く、急膨脹による圧力低下、渦発生、熱移動等に伴なうエネルギ損失が 発生することが知られているが、本実施例は上記のように流路の拡大を徐々に変 化させるので、エネルギ損失即ち性能低下が防止される。

【００１８】 因みに本実施例の如く遠心圧縮機の場合は流体はスパイラル要素を含みながら 曲路を進むことになるのでその性能には更に別のファターが入ることになる。図 ２によってそれらを定性的に記述すると以下の通りである。

【００１９】 （１）ディフューザ幅を絞ることの効果 ベーンレスディフューザにおいてはベーンレスディフューザの流れ角αは α＝tan ^-1（ｃ_m ／ｃ_u ） ここにｃ_m ：子午面速度＝Ｑ／（２π・ｒ・ｂ） ｃ_u ：旋回速度 ≒ｒ₂ ・ｃ_u2／ｒ Ｑ ：容積流量 ｒ ：ディフューザ半径 ｂ ：ディフューザ幅 ｒ₂ ：インペラ出口半径 c _u2：インペラ出口旋回速度 流れ角αが一定値以下になると旋回失速が生じ圧縮機の圧力変動や騒音の原因と なることがわかっている。 低流量域でディフューザ幅ｂを狭めると流れ角αの値をディフューザ幅を狭めな い場合より大きくできるので旋回失速の発生が抑制され性能の安定化や騒音の発 生が防止できる。 旋回失速の抑制にはディフューザ入口付近のディフューザ幅の低減が効果大きい ことがわかっている。

【００２０】 （２）ディフューザ幅を絞った場合の性能 ディフューザで生ずる損失のうちディフューザ出口の急拡大損失はディフュー ザ出口の動圧Ｐ_deに比例する。動圧Ｐ_deは Ｐ_de＝γ・ｃ_me ² ／(2ｇ) ＝γ・（Ｑ／（２π・ｒ_e ・ｂ_e ））² ／(2ｇ) ここに γ ：比重量 ｒ_e ：ディフューザ出口半径 ｂ_e ：ディフューザ出口幅 従ってディフューザ幅を狭めた場合の圧縮機性能は幅を狭めない場合に比べて 急拡大損失が大きくなり圧力と効率の低下が生ずる。

【００２１】 以上の（１），（２）の事実から本実施例は旋回失速発生の抑制と急拡大損失 の低減を両立させるよう構成したものであり、図２に示すように旋回失速の発生 に関係深いインペラ出口部半径ｒ_e 以下ではディフューザ流路幅をｂ_e に狭めて 旋回失速の抑制を行い、ｂ_e からｂ_e ″までの急拡大流路の中間部分に半径ｒ_e ′、幅ｂ_e ′の部材を挿入することによりｒ_e ・ｂ_e を構成するディフューザ部 材だけの場合に比べてディフューザ平行壁部出口の動圧を （ｒ_e ・ｂ_e ／（ｒ_e ′・ｂ_e ′））² に低減しディフューザでの急拡大損失の低減を行い圧縮機の性能低下を防止する ものである。 なお、急拡大損失最小にする条件は ｂ_e ／ｂ_e ′＝（（ｂ_e ／ｂ_e ″）＋１）／２ で表されるので下流側ディフューザ幅制御部材７と固定壁で形成される幅ｂ_e ′ を上流側ディフューザ幅制御部材４と固定壁で形成される幅ｂ_e に応じて上式の 関係を満たすよう制御することにより損失を最小にすることが出来る。

【００２２】 図３は本実施例の運転性能を従来例と比較して示したものである。本実施例の 性能の優れていることが分る。

【００２３】 以上の通り、本実施例によれば遠心圧縮機の流路を上流側ディフューザ幅制御 部材４及び下流側ディフューザ幅制御部材７によって徐変させるので流路の急拡 大がなく、羽根車２の出口部の壁面に沿う逆流等がなくなり、従来の急拡大損失 が防止されるので高性能が維持されるという利点がある。

【００２４】 また、渦等の発生が抑えられるため、騒音が低減するという利点がある。

【００２５】

【考案の効果】

本考案は上記のように構成されるので次の効果を有する。

【００２６】 即ち、本考案によると低流量域においてディフューザの流路幅を可動壁である 複数のリング状部材を用いて順次的に狭めることにより、騒音の発生やサージン グの発生が防止されると同時に下流の急拡大損失が軽減され、圧縮機の性能が向 上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る遠心圧縮機の図で、
（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面
図、

【図２】図１における、流体の流れを示す流路要部の拡
大図、

【図３】本実施例と従来例の運転性能比較図、

【図４】従来の遠心圧縮機の図で、（ａ）は要部正面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、

【図５】従来例の図４の要部流路を拡大して示した流れ
の概略図である。

【符号の説明】

１ 吸い込みケーシング ２ 羽根車 ３ａ ベーンレスディフューザ部材 ４ 上流側ディフューザ幅制御部材 ５ ベーンレスディフューザ部材 ６ スクロール ７ 下流側ディフューザ幅制御部材 ８ 車軸

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベーンレスディフューザ壁の一部を可動
   壁とする遠心圧縮機において、該可動壁が車軸を中心と
   する複数のリング状部材より形成されてなることを特徴
   とする遠心圧縮機。