JPH11257291A - 遠心圧縮機のディフューザー - Google Patents

遠心圧縮機のディフューザー

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JPH11257291A
JPH11257291A JP10082988A JP8298898A JPH11257291A JP H11257291 A JPH11257291 A JP H11257291A JP 10082988 A JP10082988 A JP 10082988A JP 8298898 A JP8298898 A JP 8298898A JP H11257291 A JPH11257291 A JP H11257291A
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centrifugal compressor
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Hideaki Tamaki
秀明 玉木
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
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    • F05D2250/52—Outlet

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流出角の小さなハブ側においても案内羽根の
圧力面側に剥離を生ずることがなく、ディフューザーの
全圧損失の増加を防いで効率向上を可能とする遠心圧縮
機のディフューザーを提供する。 【解決手段】 ディフューザー20は、羽根車30の外
周側に、ケーシング10の側壁10H,10Sに挟まれ
た通路空間が周方向に複数配設された案内羽根21(2
1′)…によって仕切られ、案内羽根21と隣接する案
内羽根21′の間にスロートから下流が所定の広がり角
で拡大通路を形成しており、ハブ側側壁10Hの内面2
0H又はシュラウド側側壁10Sの内面20Sが、スロ
ートより下流側の所定位置から、通路厚さを縮小させる
側に傾斜形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心圧縮機におい
て、案内羽根による拡大通路によって流体の運動エネル
ギーを圧力エネルギーに変換するディフューザーの構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】遠心圧縮機では、羽根車の外周側周囲に
拡大通路によるディフューザーが形成され、羽根車の回
転によって付与された流体の運動エネルギーをディフュ
ーザーによって圧力エネルギーに変換するように構成さ
れる。
【0003】このようなディフューザーとして、拡大通
路に案内羽根を備えたものがある。
【0004】羽根付きディフューザーは、図5に遠心圧
縮機のディフューザー部位の部分概略断面図、図6にそ
のD−D断面図を示すように、羽根車30の外周側に形
成された回転軸方向前後の側壁10H,10S(羽根車
のハブ側と対応するハブ側側壁10H,羽根車のシュラ
ウド側と対応するシュラウド側側壁10S)によって挟
まれた通路空間(ハブ側側壁10Hの内面20Hとシュ
ラウド側側壁10Sの内面20Sの間の空間)が、周方
向に複数配設された案内羽根21(21′)…によって
仕切られ、案内羽根21と隣接する案内羽根21′の間
に所定の広がり角の拡大通路を形成するように構成され
ている。
【0005】案内羽根21は、高さ方向(通路の厚さ方
向)で断面形状一定の二次元翼であってその形状は羽根
車30からの流体の流出角に基づいて設定されるが、羽
根車30からの流出角は、羽根車30の形状に起因して
通路の厚さ方向(羽根車30の回転軸と平行する方向)
で異なって図8に示すように羽根車30のシュラウド側
で大きくハブ側で小さくなり、また、その流量も厚さ方
向の位置によって分布を有するため、これら流出角分布
及び流量分布を勘案して平均的に高い効率が得られるよ
うに設定される。
【0006】尚、羽根付ディフューザーの案内羽根部分
の通路の厚さは通常は一定に設定されるが、希に外周側
が広がるように形成して圧縮機全体の外形を小さく構成
するようにしたものもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、羽根車
30の形状に起因する流出角の差異は20〜30゜にも
及び、上記従来のごとく案内羽根21の形状を平均的に
設定した場合、特に流出角が小さい羽根車のハブ側と対
応する案内羽根21の圧力面21Aに流体剥離が発生す
るという問題があった。即ち、図6及びそのE矢視図に
相当する通路出口図である図7中に低速領域を示すよう
に、案内羽根21の後端部のハブ側内面20Hの近傍に
剥離が発生する低速部位がある。
【0008】このような剥離が生ずると、ディフューザ
ーの全圧損失が増加し、性能低下を来す。
【0009】本発明は、上記解決課題に鑑みて成された
ものであって、流出角の小さなハブ側においても案内羽
根の圧力面側に剥離を生ずることがなく、ディフューザ
ーの全圧損失の増加を防いで効率向上を可能とする遠心
圧縮機のディフューザーを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係る遠心圧縮機のディフューザーは、遠心圧縮機に
おいて、案内羽根による拡大通路によって流体の運動エ
ネルギーを圧力エネルギーに変換するディフューザーで
あって、拡大通路を形成する回転軸方向の少なくとも一
方の側壁面が、スロートより下流側の位置から通路厚さ
を縮小する側に傾斜形成されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。図1は、本発明に係る遠
心圧縮機のディフューザーの一構成例を適用した圧縮機
のディフューザー部位の部分概略断面図であり、図2は
そのA−A断面図、図3は図2のB−B断面図である。
【0012】図示圧縮機1は、ケーシング10によっ
て、羽根車室11とその外周側の渦形室12の間にディ
フューザー20が形成されており、羽根車室11内に配
設された羽根車30が図示しない回転駆動手段によって
回転駆動されて、吸気口13から吸入した流体に径方向
の運動エネルギーを与えると共にディフューザー20で
圧力エネルギーに変換して渦形室12に吐出するように
なっている。
【0013】ディフューザー20は、羽根車30の外周
側に、ケーシング10の側壁(羽根車13のハブ側と対
応するハブ側側壁10H,羽根車13のシュラウド側と
対応するシュラウド側側壁10S)に挟まれた通路空間
(ハブ側側壁10Hの内面20Hとシュラウド側側壁1
0Sの内面20Sの間の空間)が周方向に複数配設され
た案内羽根21(21′)…によって仕切られ、案内羽
根21と隣接する案内羽根21′の間にスロートから下
流が半径方向に所定の広がり角で拡大通路を形成してい
る。
【0014】ここで、ハブ側側壁10Hの内面20H
は、スロートより下流側の所定位置:Sから、通路厚さ
を縮小させる側に傾斜形成されている。
【0015】このように、ハブ側側壁10Hの内面20
Hがスロートより下流側の位置:Sから通路面積を縮小
させる側に傾斜形成されていることにより、案内羽根2
1の後端に発達する剥離を抑制することが可能となる。
【0016】即ち、隣接する案内羽根12によって形成
された拡大通路内では、案内羽根21の圧力面側21A
に流体剥離を生じ易いが、羽根車30の形状に起因する
通路厚さ方向の流出分布により、流出角の大きいシュラ
ウド側側壁10Hの内面20Hの境界層内に案内羽根2
1の負圧面21B側から圧力面21A側へ流れる二次流
れが生じ、この二次流れが圧力面21Aに衝突した後圧
力面21Aに沿ってハブ側側壁10H(内面20H)に
向かうためにこれによって剥離が押さえられ、二次流れ
の大きい案内羽根12の先端部位では剥離が小さく、案
内羽根12の後端のハブ側側壁10Hの内面20H近傍
に剥離領域が形成される。
【0017】一方、拡大通路は、案内羽根12の先端部
と隣接する案内羽根12の負圧面12Bとの間に形成さ
れるスロート面積を最小として所定角度で拡大するた
め、流体の流入量はこのスロート面積によって決まる。
【0018】従って、流体剥離が発生する案内羽根12
の後端と対応するスロートより下流側の側壁10H(又
は10S)の内面20H(又は20S)を傾斜させて通
路厚さを縮小することで、流量は変わらず下流側の通路
面積が通常の案内羽根高さ一定の通路面積よりも絞られ
ることとなり、その結果、剥離の生ずる低速領域を減少
させることができるものである。
【0019】通路幅の縮小率(1−bo/bi)は、主
流域の流速の増大を伴うことなく低速領域が消滅する程
度に設定する。図2のC矢視図に相当する通路出口図で
ある図4中に低速領域(剥離部位)を示すように、略
0.2程度とすることで剥離抑制効果が最大となって最
も好ましく、それ以上では主流の流速が増大して効率が
低下する。尚、図中(A)は縮小率:0.05,(B)
は縮小率:0.1,(C)は縮小率:0.2の例であ
る。
【0020】上記のごとく、スロートより下流側の所定
位置から側壁内面20Hを傾斜させて通路厚さを縮小さ
せることにより、案内羽根21の圧力面21Aの後端近
傍での流体剥離を抑制することができ、ディフューザー
の全圧損失の増加を防いで効率を向上させることができ
る。また、スロート面積は縮小されることはないために
圧縮機の流量特性の変化を考慮する必要がなく、従来と
同様にして案内羽根形状を設定可能なものである。
【0021】尚、上記構成例は、通路厚さを縮小させる
ためにハブ側の側壁内面20Hを傾斜させたものである
が、傾斜させる側壁内面はハブ側に限るものではなく、
シュラウド側であっても良く、ハブ側及びシュラウド側
の両側とも傾斜させても良いものである。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による遠心圧
縮機のディフューザーによれば、拡大通路を形成する回
転軸方向の少なくとも一方の側壁面が、スロート位置よ
り下流側の位置から通路厚さを縮小する側に所定角度で
傾斜形成されていることにより、案内羽根の圧力面後端
近傍での流体剥離を抑制することができ、ディフューザ
ーの全圧損失の増加を防いで効率を向上させることがで
きる。更に、スロート面積が縮小されることはないため
に圧縮機の流量特性の変化を考慮する必要がなく、従来
と同様にして案内羽根形状を設定可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る遠心圧縮機のディフューザーの一
構成例を適用した圧縮機のディフューザー部位の部分概
略断面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図2のB−B断面図である。
【図4】図2のC矢視図に相当する通路出口の低速領域
を示し、(A)は縮小率:0.05,(B)は縮小率:
0.1,(C)は縮小率:0.2の例である。
【図5】従来例としての圧縮機のディフューザー部位の
部分概略断面図である。
【図6】図5のD−D断面図である。
【図7】図6のE矢視図に相当する通路出口の低速領域
を示す図である。
【図8】通路の厚さ方向における流出角分布を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 圧縮機(遠心圧縮機) 10H ハブ側側壁 10S シュラウド側側壁 20 ディフューザー 20H ハブ側側壁内面(羽根車のハブ側と対応する側
壁面) 20S シュラウド側側壁内面(側壁面) 21 案内羽根

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遠心圧縮機において、案内羽根による拡
    大通路によって流体の運動エネルギーを圧力エネルギー
    に変換するディフューザーであって、 拡大通路を形成する回転軸方向の少なくとも一方の側壁
    面が、スロートより下流側の位置から通路厚さを縮小す
    る側に傾斜形成されていることを特徴とする遠心圧縮機
    のディフューザー。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008035465A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Centrifugal compressor
KR101271090B1 (ko) * 2005-09-21 2013-06-04 삼성테크윈 주식회사 터보 압축기의 디퓨져 구조
CN104214138A (zh) * 2013-06-04 2014-12-17 哈米尔顿森德斯特兰德公司 空气压缩机背板
CN104937219A (zh) * 2013-02-01 2015-09-23 博格华纳公司 用于涡轮增压器的椭圆形压缩机盖件
WO2017090713A1 (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 三菱重工業株式会社 静止ベーンおよび当該静止ベーンを備えた遠心圧縮機

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WO2017090713A1 (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 三菱重工業株式会社 静止ベーンおよび当該静止ベーンを備えた遠心圧縮機

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