JPS5912880B2 - 遠心圧縮機用出口ディフュ−ザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心圧縮機用の出口ディフューザに関する。

遠心圧縮機には通路型またはベーン型の出口ディフュー
ザが具備されていることが多い。

前者型の普通の例はいわゆる管状通路ディフューザで、
このディフューザは基本的には例えば平らなディスクの
中に中ぐり盤またはフライス盤によって多数の傾斜した
半径方向通路を穿孔したものである。

一般的にはベーン型のものより管状型の方が流れの状態
は良好であるが、管状ティフユーザの多くは高精度であ
ることを必要とするため製造コストが高く、また、二つ
の隣接する通路の入口間の殆んど尖形状をなす部分を機
械加工するのは非常に困難である。

更にこのディフューザは軽金属で出来ていることが多く
、通常は圧縮機の入口に位置しているフィルターを通過
する砂や他の異物がこの尖形状部分を急速に摩耗する。

そしてディフューザが一体的な完成体として製作されて
いる場合は修理は不可能である。

他方、ディフューザが幅の薄い多数の可動型ベーンから
構成されている場合は、これら多数のベーンを挾持する
ディスクと各ベーンとの密着領域が狭（、流れの主方向
に対する横方向への漏れを生じやすい。

特に、ベーンの先端部においては先細となっているので
この部分の横方向への漏れを防止するのは困難であつう
。

この漏れは流れの攪乱を生じさせ、サージングやチョー
キング等の好ましくない現象に影響を与えることにもな
る。

周知の型の管状ディフューザでは、実際の使用中におい
ては通路及び流れの性質を変更することは結局は不可能
であったから、運転条件に応じてサージングまたはチョ
ーキングの各々に影響を与えたり、この二つの境界値間
の効率に影響を与えるための調節を行なうことは出来な
かった。

そこで、本発明は管状ディフューザの利点を生かし、更
にサージングやチョ−キング現象が起り難く、また分解
修理が可能な出口ディフューザを提供することを目的と
している。

本発明の出口ディフューザは二つの平行な平面ディスク
間に多数のセグメントを設け、各セグメントの端面を断
面円弧状の溝形になすことにより、二つの隣接するセグ
メント間に実質的に円筒状の流路を形成するようになし
た。

また、上記溝形端面をセグメントの長手方向内端部にお
いてアーチ形端部を形成すべく合流させ、このアーチ形
端部の中央主要部を尖状に形成すると共に、この部分に
対応する位置の平面ディスクと接する側のセグメント両
平側面をアーチ形端部の中央主要部における厚みより幅
広く形成し、且つ、アーチ形端部の脚部に相当する突出
部の表面を平面ディスクの表面と滑らかに連続するよう
に形成し、この突出部の先端部を丸く形成した。

溝形端面ば円筒形または円錐形の外被表面の部として設
計してもよく、または、断面が円弧状の溝であれば他の
どんな適当な形状をしていてもよ（・。

各セグメントは容易に機械加工または精密鋳造され、そ
して少なくともセグメントの先端部分（ｎｏｓｅ ｐ
ｏｒｔｉｏｎ ）は耐摩耗材料で製造するのがよく、あ
るいは、圧縮される流体によって運ばれる研削物に対し
て耐摩耗性質を強化するため表面処理を施してもよい。

また、流れの性質の変化が可能なようにディスク間に於
いて全体または、部が角度調整可能なようにセグメント
を配置することも可能である。

以下図示する実施例により本発明の詳細な説明すると、
第１図の空気圧縮機は、従来の遠心圧縮機１０及びこの
遠心圧縮機の前段圧縮機の働きをする求心圧縮機１１を
含む点で独創的である。

１２で示されるディフューザは、遠心圧縮機１０の出口
に設置され、調整可能な流路を形成するセグメントを有
する後述の型のいずれかで構成される。

求心圧縮機１１は調整可能な人口ベーン１３を具備し、
そしてこの人口ベーン１３の操作機構１４は、人口ベー
ン１３とディフューザ１２のセグメントが同時に調節さ
れるようにディフューザ・セグメントの操作機構１５に
連動操作可能に連結されている。

第２図は固定通路構成用のセグメントを有スる出口ディ
フューザの一部を示す図である。

このディフューザは、各々平行な二つの平面ディスク１
６及び１７を有し、両ディスク間に放射状に多数のセグ
メント１８が装着しである。

各セグメント１８はディスク１６，１７に接触する二つ
の平側面を有し、任意の周知の方法で（図示せず）これ
らディスクに装着されている。

各セグメント１８はまた二つの断面円弧状の溝形端面１
９及び２０を有している。

この溝形端面１９，２０は円錐形または円筒形の外被表
面の一部として構成されてもよく、あるいは、断面が円
弧状の溝であれば他のどんな適当な形状をしていてもよ
く、この結果、溝形端面１９，２０を有する二つの隣接
セグメント１８は平面ディスクによる僅かな領域の平面
側壁を有する実質的に円筒状の流路を形成する。

実質的に円筒状とは円錐台あるいは第２図に示すような
断面長円形のようなものも含む意味である。

この二つの溝形端面１９及び２０は、第３図及び第１図
に示すようにアーチ形端部２１に沿って互いに合流し、
アーチ形端部２１の尖状の中央主要部２１′はセグメン
ト１８の平面ディスク１６．１７と接する側の両乎側面
のアーチの側部に相当する突出部２２より引っ込んでお
り、また突出部２２は第７図に示すようにセグメントの
長手方向に沿う端縁部の延長線によって仮想的に形成さ
れる上記平側面の頂部を切り欠くように先が丸（形成さ
れ、この部外におけるセグメント１８の表面が平面ディ
スク１６，１７の表面と滑らかに連続するようになって
いる。

本発明のセグメントはアーチ形端部２１の尖状の中央主
要部２１′に対応する位置のセグメントの両平側面が幅
広く形成されているので、この部分における通路の高圧
側から低圧側への漏れを防止することが出来る。

即ち、通路を流れる気体はその一方の側壁に反対壁より
も（例えば端面１９側に端面２０側よりも）高圧力を与
えるが、セグメントの先端が非常に狭（セグメントと平
面ディスクとの密着領域の幅が狭い場合は、通路の最高
圧力を受ける一方の側壁から隣接通路の低圧側壁へ漏れ
が発生し、流れの実質的な攪乱が発生する。

これに対して本発明は流れの各通路への分離効果を高め
るためにセグメントの先端を尖状としてもこの位置に対
応する両側の平側面の幅が広くなっているので漏れに起
因する流れの攪乱を防止することが出来る。

また、突出部２２の先端が丸（形成されており、平面デ
ィスクと滑らかに連続しているから摩耗に強く、摩耗に
伴う流れの攪乱を引き起す可能性も少ない。

第２図は、前述の如く、セグメントを固設した状態を示
すものであるが、第３図に示すように、セグメントはデ
ィスクに関して簡単に角度調整できるように配置するこ
ともできる。

即ち、各セグメント２３は突出部２２の近傍でディスク
に枢着した枢軸２４を具備すると共に、突出部２２から
遠隔の端には半径方向にスロット２５を設けてあり、そ
の中に偏心部材２６を設けである。

この偏心部材２６をシャフト２γに装着し、このシャフ
ト２７をディスク１６または１γの各々の少な（とも一
つを介して延設し、更に第１図に関連して述べた操作機
構１５に連結すれば、圧縮機が稼動中もセグメントの傾
斜変更が可能となる。

溝形端面の形は、前述の通り、断面が円弧状であれば、
種々の変更例が可能である。

第４図は頂点を圧縮機の中心から外に向けた円錐形の外
被表面としてセグメント２８の端面を構成した場合の実
施例を示す。

この実施例ではまた、セグメント間の間隙を適当に配列
すれば効率的な管状ティフユーザ溝を得ることが可能で
ある。

前述の如（、この端面ば必ずしも入口と出口間を直線的
に貫く必要はな（、適当な幾何図形に従ってアーチ形で
あってもよい。

しかし、勿論それは横断面図では円弧状である。

第４図の円２９はセグメントの出口端において円錐形を
横切る横断面域を示す。

一方円３０は入口の少し上方の対応横断面域を示す。

第５図は隣接通路入口の末端部分の詳細図で、これから
溝形端面１９及び２０が円の一部を構成していることが
明らかである。

第６図は本発明の他の実施例を示すものである。

符号１０は第１図と同様に圧縮機の回転子である。

このディフューザには多数のセグメント３１が含まれ、
第６図ではディスク１６しか図示されていないが、これ
らセグメント３１はディスク１６及び１７０間に前述の
方法で装着しである。

各セグメントの主要部分はディスク間に固定されている
が、各セグメントの先端部３２のみが各通路入口の形が
変更し得るように枢軸３３によって角度上の調整が可能
になっている。

第７図は本発明によるセグメントの別の実施例を示すも
のである。

セグメントの主要部３４は軽金属で製造してよいが、一
方先端部３５ばより耐摩耗性のある材料で作られ、主要
部にありつぎされている。

突出部３７の部分で起る局部収縮を減するために中ぐり
またをまイ町か他の適当な方法で通路孔を突出部の各足
部分から突出部の中を上方へと穿設し、セグメントの低
圧部に出口を設けると、そこに最も著しい境界層が発生
する。

これによって入口での収縮を減すると同時に境界層での
有益な加速を引き起すことも可能である。

突出部３５は鋳型加工または特別機械加工によって製造
されるので、通路孔３６の断面を形成するのに多くの自
由が得られる。

通路孔３６は中ぐり作業によって円径の横断面を成形す
る以外の方法で設計してもよい。

従って、この通路孔は入口及び突出部に沿って三角形ま
たは他の適当な横断面を有するように構成してもよい。

通路孔はまたディフューザとして構成することも可能で
ある。

このような方法で管状通路ディフューザとして同様に形
成されているセグメントの足部分からの二つの小さな組
込みティフユーザを得ることができる。

通路孔の出口は第７図の下部の３６ａに示しであるよう
に、セグメントの低圧側面にスロットまたは類似物とし
て種々な方法で設置及び形成することができる。

これらの実施例は、側面が延長された密着型のセグメン
トによって、セグメントの尖端部における流れの攪乱及
び閉塞効果（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ）を
防止し、更にディフューザ通路内の境界層制御を可能に
する調整可能セグメントを利用する可能性を提供すると
共に、メインディフューザにおいて望ましい円筒型通路
を提供するものである。

ディスクとセグメント間のいずれかの接触面はポリテト
ラフルオルエチレンまたは類似材料で上張りしてよく、
それは表面にスプレーをかげるか、または凹みに装着す
ることが可能である。

以下に本発明の実施の態様及び応用技術を列記する。

（ａ） 各セグメント２３をセグメントの先端に隣接
して位置した枢軸２４によって旋回可能にディスク１６
，１７に装着し、該枢軸２４に対し遠隔ノ位置に細長い
スロット２５を設け、かつセグメントの角度位置調整用
の偏心部材２６と協働するように設けであることを特徴
とする特許請求の範囲に記載の出口ディフューザ。

（ｂ） 各セグメントが、ディスク１６．１７に対し
固設されている後部３１と、先端部を含む前部３２とか
ら成り、前部３２がセグメントを上記二つの部分に区分
する平面に沿って位置する枢軸３３に関して角度移動可
能に設けであることを特徴とする特許請求の範囲に記載
の出口ディフューザ。

（ｃ） 遠心圧縮機または調整可能な入口ベーン１３
を備えた遠心求心組合せ圧縮機と共に使用され、ディフ
ューザのセグメントの位置調整用装置１５と入口案内ベ
ーンの位置調整用装置１４とを連動操作可能に連結しで
あることを特徴とする上酊ａ）また＋Ｅｂ）に記載の出
口ディフューザ。

（ｄ） アーチ形端部２１が突出部３７を介してセグ
メントの平側面に合流することを特徴としかっ前記突出
部の各々から伸びている通路孔３６がセグメント内を先
端の上方に一定距離貫きセグメントの低圧側面に出るこ
とを特徴とする特許請求の範囲に記載の出口ディフュー
ザ。

図面の簡単な説明・ 第１図は本発明による出口ティフユーザを具備した２段
圧縮機の概略図、第２図はディフューザの部分斜面図、
第３図はティフユーザの調整可能なセグメントを示す斜
面図、第４図は第２図のセグメントと類似の他のセグメ
ントを示す斜面図、第５図は隣接通路入口の末端図、第
６図は調整可能な先端部を有するセグメントを使用する
ディフューザの説明図、第７図は耐摩耗性材質の先端部
及び使用中の入口収縮を変化させるための構成を有する
セグメントの斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数のセグメント１８，２３，２８，３１を二つの
   平行な平面ディスク１６，１７の間に設け、これら隣接
   するセグメント間に流路を形成してなる遠心圧縮機用出
   口ディフューザであって、各セグメントの平面ディスク
   １６，１７間の両端面１９，２０を断面円弧状の溝形と
   なし、二つの隣接するセグメント間に実質的に円筒状の
   流路を形成することと、 上記各セグメントの両端面１９，２０をセグメントの長
   手方向内端部においてアーチ形端部２１を形成すべく合
   流させ、該アーチ形端部２１の中央主要部２１′を尖状
   に形成すると共に、該中央主要部２１′に対応する位置
   の各セグメントの平面ディスク１６，１７と接する互い
   に平行な両平側面を中央主要部２１′における厚みより
   幅広（形成し、且つ上記アーチ形端部２１の脚部に相当
   する突出部２２の表面を平面ディスク１６，１７の表面
   と滑らかに連続するように形成し、該突出部２２の平面
   ディスク１６，１７と接する平側面のセグメント長手方
   向先端部を夫々丸く形成したこと、を特徴とする遠心圧
   縮機用出口ディフューザ。