JP6367660B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents
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Description
回転軸と、
前記回転軸の少なくとも一部を囲むメインケーシングであって、前記回転軸の軸線方向にて相互に離間した入口および出口を有するとともに、前記入口側の前記回転軸の部分を囲み且つ前記入口に連通する環状空間を有するメインケーシングと、
前記メインケーシングの内部に前記回転軸に固定された状態で配置された少なくとも一つのインペラと、
前記環状空間内に配置された前記回転軸の軸線方向に沿って延在する整流部材と、
前記整流部材に沿って設けられ、前記回転軸の軸線方向に沿って相互に離間した複数の噴射孔と、
前記環状空間内を延び、前記複数の噴射孔に供給される洗浄液が流動可能な流路と
を備える。
インペラの前端縁は、メインケーシング内の回転軸の周りの円環形状の開口、即ちインペラ入口を通じて、回転軸の軸線方向に沿って環状空間に臨んでいる。メインケーシングの入口に流入した流体は、環状空間内を回転軸の周方向に沿って流れた後、回転軸の半径方向に沿ってインペラ入口に向かうように流れる。そして、流体の流動方向は、インペラ入口近傍で半径方向から軸線方向へと徐々に変化し、流体は、軸線方向に沿ってインペラ入口に流入する。
このような流動方向の変化に対応して、流体の流れの幅方向も変化する。具体的には、流れの幅方向は、環状空間内で流体が回転軸の周方向又は半径方向に沿って流れているときには回転軸の軸線方向に一致し、インペラ入口に流入後に軸線方向に沿って流れているときには回転軸の半径方向に一致する。
なお、環状空間内に配置された整流部材は、流体の流動方向が回転軸の周方向から半径方向に変化するのを補助する役割を有する。
このように噴射直後の洗浄液が流れの幅方向に分散させられることで、流体の流動方向が回転軸の半径方向から軸線方向に変化した後、即ち流体がインペラ入口に流入した後も、洗浄液は流れの幅方向、即ち回転軸の半径方向に分散させられた状態を維持する。これにより洗浄液がインペラに到達したとき、洗浄液が流路幅の全域に渡って均一に行き渡り、インペラの表面を全体的にむらなく十分に洗浄することができる。
前記整流部材は、前記回転軸の周方向にて前記入口と反対側に配置される。
上記(2)の構成によれば、整流部材が回転軸の周方向にて入口と反対側に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、入口と反対側から回転軸の軸線方向、即ち、流体の流れの幅方向にて分散させられる。
また、複数の噴射孔が入口と反対側に配置される整流部材に沿って設けられるので、複数の噴射孔から噴射された洗浄液は、メインケーシングの入口側の内壁面に付着するのを抑制できる。これにより、インペラの洗浄に用いられない洗浄液の無駄を少なくすることができる。
前記整流部材は、前記回転軸の半径方向に沿って延在する整流体を有し、
前記複数の噴射孔の少なくとも一部は前記整流体の表面に配置される。
上記(3)の構成によれば、複数の噴射孔の少なくとも一部の噴射孔は回転軸の半径方向に沿って延在する整流体の表面に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、整流体の表面に沿って流れる流体によって輸送される。また、複数の噴射孔が回転軸の軸線方向に沿って相互に離間しているので、噴射直後の洗浄液は、整流体の幅方向、即ち流体の流れの幅方向にて分散させられる。
前記整流体は、前記環状空間に配置された入口案内翼列の一部を構成している。
上記(4)の構成によれば、整流体が環状空間に配置された入口案内翼列の一部を構成するので、噴射直後の洗浄液は、入口案内翼から回転軸の軸線方向、即ち、流体の流れの幅方向にて分散させられる。
前記整流部材は、前記入口から前記整流体に向けて前記環状空間の流路断面積を徐々に縮小する翼体を有する。
上記(5)の構成によれば、整流部材は、入口から整流体に向けて環状空間の流路断面積を徐々に縮小する翼体を有するので、入口から整流体に向けて流れる流体の圧力低下が抑制される。
前記複数の噴射孔の少なくとも一部は、前記回転軸の軸線方向に沿って一列に配置される。
上記(6)の構成によれば、複数の噴射孔の少なくとも一部の噴射孔は、回転軸の軸線方向に沿って一列に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、環状空間内を周方向又は半径方向に沿って流れる流体に均一に分布される。このように噴射直後の洗浄液が流体に均一に分布されることで、噴射直後の洗浄液は、回転軸の軸線方向、即ち流体の流れの幅方向にて均一に分散させられる。
前記複数の噴射孔の少なくとも一部は、前記回転軸の軸線方向に沿って千鳥状に配置される。
上記(7)の構成によれば、複数の噴射孔の少なくとも一部の噴射孔は、回転軸の軸線方向に沿って千鳥状に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、相互に干渉することなく、環状空間内を周方向又は半径方向に沿って流れる流体に均一且つ高密度に分布される。このように噴射直後の洗浄液が流体に均一且つ高密度に分布されることで、噴射直後の洗浄液は、回転軸の軸線方向、即ち流体の流れの幅方向にて均一に分散させられる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機1は、一軸多段式の遠心圧縮機であり、回転軸37、メインケーシング2、少なくとも一つのインペラ3、吸込ケーシング41,42、吐出ケーシング51,52、入口案内翼列6、整流部材7、洗浄液噴射装置8、及び、洗浄液供給装置9を備えている。
本実施形態に係るメインケーシング2は、入口21,22及び出口23,24をそれぞれ二箇所ずつ有する。
入口21,22及び出口23,24は、回転軸37に沿って配列され、図1において、左側から順に、入口21、出口23、出口24及び入口22が配置されている。隣り合う入口21と出口23が対をなし、隣り合う入口22と出口が対をなす。出口23と入口22が図示しない配管によって相互に接続される。
インペラ31〜33及びインペラ34〜36の各々は、回転軸37に対し同心上に固定されている。具体的には、インペラ31〜33は、入口21と出口23との間を延びる回転軸37の部分に直列に固定され、インペラ34〜36は、入口22と出口24との間を延びる回転軸37の部分に直列に固定されている。
洗浄液供給管81は、複数の噴射孔82に洗浄液を供給するためのものである。複数の噴射孔82は、整流部材7に沿って設けられ、回転軸37の軸線方向に沿って相互に離間している。流路83は、環状空間内を延び、複数の噴射孔82に供給される洗浄液が流動可能である。流路83は、洗浄液供給管81から供給された洗浄液を複数の噴射孔82に供給するものであれば、整流部材7の内部に設けてもよいし(図4及び図5参照)、整流部材の外表面に沿って設けられるものでもよい。
例えば、図4及び図5に示す例では、整流部材7の内部に液溜まり831が設けられ、液溜まり831から複数の噴射孔82に供給するものとする。
また、噴射孔82は、整流部材7の片側に配置してもよいが、図4及び図5に示す例のように、整流部剤7の両側に配置してもよい。
洗浄液噴射装置8では、遠心圧縮機1を稼働した状態で間欠的に洗浄液供給装置9から洗浄液噴射装置8に洗浄液を供給する。洗浄液噴射装置8に供給された洗浄液は、整流部材7で整流される流体に噴射され、分散されて、流入した流体とともにインペラ31〜33の表面に到達する。インペラ31〜33の表面に到達した洗浄液は、インペラ31〜33の表面に付着したダストを洗い落として、インペラ31〜33の表面を洗浄する。
インペラ31の前端縁31aは、メインケーシング2内の回転軸37の周りの円環形状の開口、即ちインペラ入口29を通じて、回転軸37の軸線方向に沿って環状空間20に臨んでいる。図6に示すように、メインケーシング2の入口21に流入した流体は、環状空間20内を回転軸37の周方向に沿って流れた後、回転軸37の半径方向に沿ってインペラ入口29に向かうように流れる。そして、流体の流動方向は、インペラ入口29の近傍で半径方向から軸線方向へと徐々に変化し、流体は、軸線方向に沿ってインペラ入口29に流入する。
このような流動方向の変化に対応して、流体の流れの幅方向も変化する。具体的には、流れの幅方向は、環状空間20内で流体が回転軸37の周方向又は半径方向に沿って流れているときには回転軸37の軸線方向に一致し、インペラ入口29に流入後に軸線方向に沿って流れているときには回転軸37の半径方向に一致する。
なお、環状空間内に配置された整流部材7は、流体の流動方向が回転軸の周方向から半径方向に変化するのを補助する役割を有する。
このように噴射直後の洗浄液が流れの幅方向に分散させられることで、流体の流動方向が回転軸37の半径方向から軸線方向に変化した後、即ち流体がインペラ入口29に流入した後も、洗浄液は流れの幅方向、即ち回転軸37の半径方向に分散させられた状態を維持する。これにより洗浄液がインペラ31に到達したとき、洗浄液が流路幅の全域に渡って均一に行き渡り、インペラ31の表面を全体的にむらなく十分に洗浄することができる。
この構成によれば、整流部材7が回転軸37の周方向にて入口21と反対側に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、入口21と反対側から回転軸37の軸線方向、即ち、流体の流れの幅方向にて分散させられる。
また、複数の噴射孔82が入口21と反対側に配置される整流部材7に沿って設けられるので、複数の噴射孔82から噴射された洗浄液は、メインケーシング2の入口側の内壁面に付着するのを抑制できる。これにより、インペラ31〜33の洗浄に用いられない洗浄液の無駄を少なくすることができる。
この構成によれば、複数の噴射孔82の少なくとも一部の噴射孔821は回転軸37の半径方向に沿って延在する整流体71の表面に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、整流体71の表面に沿って流れる流体によって輸送される。また、複数の噴射孔321が回転軸37の軸線方向に沿って相互に離間しているので、噴射直後の洗浄液は、整流体71の幅方向、即ち流体の流れの幅方向にて分散させられる。
この構成によれば、整流体711が環状空間に配置された入口案内翼列6の一部を構成するので、噴射直後の洗浄液は、入口案内翼61から回転軸37の軸線方向、即ち、流体の流れの幅方向にて分散させられる。
この構成によれば、整流部材7は、入口21から整流体71に向けて環状空間の流路断面積を徐々に縮小する翼体72を有するので、入口21から整流体71に向けて流れる流体の圧力低下が抑制される。
図7に示すように、幾つかの実施形態では、複数の噴射孔82の少なくとも一部823は、回転軸37の軸線方向に沿って一列に配置される。
この構成によれば、複数の噴射孔82の少なくとも一部の噴射孔823は、回転軸37の軸線方向に沿って一列に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、環状空間内を周方向又は半径方向に沿って流れる流体に均一に分布される。このように噴射直後の洗浄液が流体に均一に分布されることで、噴射直後の洗浄液は、回転軸37の軸線方向、即ち流体の流れの幅方向にて均一に分散させられる。
図8に示すように、幾つかの実施形態では、複数の噴射孔82の少なくとも一部の噴射孔824は、回転軸37の軸線方向に沿って千鳥状に配置される。
この構成によれば、複数の噴射孔82の少なくとも一部の噴射孔824は、回転軸37の軸線方向に沿って千鳥状に配置されるので、噴射直後の洗浄液は、相互に干渉することなく、環状空間内を周方向又は半径方向に沿って流れる流体に均一且つ高密度に分布される。このように噴射直後の洗浄液が流体に均一且つ高密度に分布されることで、噴射直後の洗浄液は、回転軸37の軸線方向、即ち流体の流れの幅方向にて均一に分散させられる。
2 メインケーシング
20 環状空間
21,22 入口
23,24 出口
25,26 ディフューザ
27A,27B ジャーナルベアリング
28A,28B スラストベアリング
29 インペラ入口
3,31〜36 インペラ
31a 前端縁
37 回転軸
41,42 吸込ケーシング
41A,42A 吸込口
41B 隔壁
51,52 吐出ケーシング
51A,52A 吐出口
6 入口案内翼列
61 入口案内翼
7 整流部材
71,711 整流体
72 翼体
8 洗浄液噴射装置
81 パイプ
82,821,822,823,824 噴射孔
9 洗浄液供給装置
O 軸線
R 流路
Claims (7)
- 回転軸と、
前記回転軸の少なくとも一部を囲むメインケーシングであって、前記回転軸の軸線方向にて相互に離間した入口および出口を有するとともに、前記入口側の前記回転軸の部分を囲み且つ前記入口に連通する環状空間を有するメインケーシングと、
前記メインケーシングの内部に前記回転軸に固定された状態で配置された少なくとも一つのインペラと、
前記環状空間内に配置された前記回転軸の軸線方向に沿って延在する整流部材と、
前記整流部材に沿って設けられ、前記回転軸の軸線方向に沿って相互に離間した複数の噴射孔と、
前記環状空間内を延び、前記複数の噴射孔に供給される洗浄液が流動可能な流路と
を備えることを特徴とする遠心圧縮機。 - 前記整流部材は、前記回転軸の周方向にて前記入口と反対側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。
- 前記整流部材は、前記回転軸の半径方向に沿って延在する整流体を有し、
前記複数の噴射孔の少なくとも一部は前記整流体の表面に配置される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の遠心圧縮機。 - 前記整流体は、前記環状空間に配置された入口案内翼列の一部を構成していることを特徴とする請求項3に記載の遠心圧縮機。
- 前記整流部材は、前記入口から前記整流体に向けて前記環状空間の流路断面積を徐々に縮小する翼体を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の遠心圧縮機。
- 前記複数の噴射孔の少なくとも一部は、前記回転軸の軸線方向に沿って一列に配置されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の遠心圧縮機。
- 前記複数の噴射孔の少なくとも一部は、前記回転軸の軸線方向に沿って千鳥状に配置されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の遠心圧縮機。
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