JPH04143499A - 遠心形流体機械のデイフューザ - Google Patents
遠心形流体機械のデイフューザInfo
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- JPH04143499A JPH04143499A JP2263915A JP26391590A JPH04143499A JP H04143499 A JPH04143499 A JP H04143499A JP 2263915 A JP2263915 A JP 2263915A JP 26391590 A JP26391590 A JP 26391590A JP H04143499 A JPH04143499 A JP H04143499A
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- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
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
- 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
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は遠心形の流体機械に係り、中・高比速度段の性
能向上に関する。
能向上に関する。
ディフューザには羽根なしと羽根付きに分けられるが、
一般に、第７図のような羽根付ディフューザを備えた圧
縮機は第６図のように羽根なしディフューザを備えた圧
縮機にくらべて効率は高いが運転範囲が狭くなる。
一般に、第７図のような羽根付ディフューザを備えた圧
縮機は第６図のように羽根なしディフューザを備えた圧
縮機にくらべて効率は高いが運転範囲が狭くなる。
これらの中間的性能をもつディフューザとして、弦節比
の小さい小弦節比ディフューザ（文献「妹尾等二機論
４５−３９６Ｂ（昭４５Ｊｊ）がある。この小弦節比デ
ィフューザは第９図に示すように、第８図の羽根付ディ
フューザにくらべて弦節比が小さい。ここで弦節比は羽
根の弦長と羽根出入り口平均半径と羽根数より定まる羽
根ピッチめ比で表すが、実用上はその比が０．８ よ
り小さくなると、はとんどの場合、第９図に示すように
隣あう羽根の前縁と後縁を結ぶ線と前縁と接線のなす角
αは９０’以上となる。従って、このような小弦節比羽
根付ディフューザは羽根付ディフューザのようにスロー
ト部が存在せず（またはスロート面積が羽根付ディフュ
ーザにくらべてきわめて広く）、大流量側でディフュー
ザによるチョークを起すことかない。また、羽根の負荷
も小さいので小流量側で流れの迎角が大きくなっても失
速しにくく、広い運転範囲が得られる特徴がある。しか
し、逆に弦節比が小さいため、ディフューザに流入した
流れは十分に羽根に沿って流れることができず、流れの
転向角は羽根付ディフューザにくらべて小さく、従って
、最高効率は羽根なしディフューザにくらべれば高いが
、羽根付ディフューザよりも低くなる。
の小さい小弦節比ディフューザ（文献「妹尾等二機論
４５−３９６Ｂ（昭４５Ｊｊ）がある。この小弦節比デ
ィフューザは第９図に示すように、第８図の羽根付ディ
フューザにくらべて弦節比が小さい。ここで弦節比は羽
根の弦長と羽根出入り口平均半径と羽根数より定まる羽
根ピッチめ比で表すが、実用上はその比が０．８ よ
り小さくなると、はとんどの場合、第９図に示すように
隣あう羽根の前縁と後縁を結ぶ線と前縁と接線のなす角
αは９０’以上となる。従って、このような小弦節比羽
根付ディフューザは羽根付ディフューザのようにスロー
ト部が存在せず（またはスロート面積が羽根付ディフュ
ーザにくらべてきわめて広く）、大流量側でディフュー
ザによるチョークを起すことかない。また、羽根の負荷
も小さいので小流量側で流れの迎角が大きくなっても失
速しにくく、広い運転範囲が得られる特徴がある。しか
し、逆に弦節比が小さいため、ディフューザに流入した
流れは十分に羽根に沿って流れることができず、流れの
転向角は羽根付ディフューザにくらべて小さく、従って
、最高効率は羽根なしディフューザにくらべれば高いが
、羽根付ディフューザよりも低くなる。
実開昭５６−９７５９８号公報では羽根付ディフューザ
の下流の羽根なしディフューザ部で、羽根出口直後で流
路高さを低くしている。
の下流の羽根なしディフューザ部で、羽根出口直後で流
路高さを低くしている。
また、高比速度羽根車を備えた圧縮機に好適なディフュ
ーザとして、羽根高さが流路高さの半分より低い案内羽
根（リブ）を羽根車のシュラウド側に対応する流路壁面
に設けたリブ付ディフューザ（特許第１３４７９８３号
）がある。
ーザとして、羽根高さが流路高さの半分より低い案内羽
根（リブ）を羽根車のシュラウド側に対応する流路壁面
に設けたリブ付ディフューザ（特許第１３４７９８３号
）がある。
特開昭５５−１４４８９６号公報は比較的中比速度の羽
根車を備えた圧縮機に好適なディフューザとして、羽根
付ディフューザの羽根の間に羽根高さが流路高さにくら
べて低い案内羽根をそなえ、その案内羽根の前縁は羽根
車出口直後にある。
根車を備えた圧縮機に好適なディフューザとして、羽根
付ディフューザの羽根の間に羽根高さが流路高さにくら
べて低い案内羽根をそなえ、その案内羽根の前縁は羽根
車出口直後にある。
上記従来技術は、例えば小弦節比ディフューザの場合は
第１０図に示すように、特に、壁面付近の低運動量の流
体７ｂはディフューザ内の二次流れのために、図中破線
のようにその流れ角は主流７ａにくらべて小さくなる。
第１０図に示すように、特に、壁面付近の低運動量の流
体７ｂはディフューザ内の二次流れのために、図中破線
のようにその流れ角は主流７ａにくらべて小さくなる。
このような傾向はディフューザに流入する流れ分布が非
一様になるほど顕著になる。これは小弦節比の羽根付デ
ィフューザは流入する平均流れに対して、それをある程
度転向・減速させることはできるが、流れを整流する効
果は小さいためである。
一様になるほど顕著になる。これは小弦節比の羽根付デ
ィフューザは流入する平均流れに対して、それをある程
度転向・減速させることはできるが、流れを整流する効
果は小さいためである。
小弦節比ディフューザの場合は出入り口半径比が小さく
、本来その部分だけでは十分に流れを減速できないので
、その下流に羽根なしディフューザが存在し、その部分
で半径方向の面積増加に見合って一定の減速がなされる
。しかし上記のように小弦節比ディフューザ出口で、主
流と壁面付近の流れ方向が異なると、その下流の羽根な
しディフューザ部における混合損失が大きくなる上に、
流路高さ方向の流れ分布の非一様性によって羽根なしデ
ィフューザ部内の有効流路面積が小さくなり、所定の減
速、即ち、圧力回復が得られない。
、本来その部分だけでは十分に流れを減速できないので
、その下流に羽根なしディフューザが存在し、その部分
で半径方向の面積増加に見合って一定の減速がなされる
。しかし上記のように小弦節比ディフューザ出口で、主
流と壁面付近の流れ方向が異なると、その下流の羽根な
しディフューザ部における混合損失が大きくなる上に、
流路高さ方向の流れ分布の非一様性によって羽根なしデ
ィフューザ部内の有効流路面積が小さくなり、所定の減
速、即ち、圧力回復が得られない。
実開昭５６−９７５９８号公報では羽根付ディフューザ
の出口直後で流路高さを小さくすることにより。
の出口直後で流路高さを小さくすることにより。
壁面付近の流体が加速され、主流との流れ角の差を小さ
くして、混合損失を減少させようとしている。しかし、
この方法は羽根なしディフューザ部の平均流速が大きく
なるので、摩擦損失は増加し、また、その下流のステー
タ負担も大きくなるため、あまり効果的ではない。
くして、混合損失を減少させようとしている。しかし、
この方法は羽根なしディフューザ部の平均流速が大きく
なるので、摩擦損失は増加し、また、その下流のステー
タ負担も大きくなるため、あまり効果的ではない。
リブ付ディフューザ（特許第１３４７９８３号）は流れ
の整流効果は大きいが、それ自体による強制的な減速は
しないので、羽根が無い場合の理想的な減速には近づく
が、それ以上の減速はできない。
の整流効果は大きいが、それ自体による強制的な減速は
しないので、羽根が無い場合の理想的な減速には近づく
が、それ以上の減速はできない。
また、特開昭５５−１４４８９６号公報の場合、羽根間
に設けられたリブは羽根と同じそりを持ち、その高さも
低いので、流路内の二次流れを防ぐ。従って、羽根やリ
ブに迎え角がほとんど無い状態、すなわち、設計点流量
では高い性能が期待できるが、広い運転範囲は得られな
い。
に設けられたリブは羽根と同じそりを持ち、その高さも
低いので、流路内の二次流れを防ぐ。従って、羽根やリ
ブに迎え角がほとんど無い状態、すなわち、設計点流量
では高い性能が期待できるが、広い運転範囲は得られな
い。
本発明の目的は比較的弦節比の小さい羽根付ディフュー
ザ（もちろん小弦節比ディフューザも含む）により、ま
ず所定の減速を行い、さらに、その下流のディフューザ
部の損失を小さくしてそこでも理想的な圧力回復を図る
ことにより、高効率で運転範囲の広いディフューザを提
供することにある。
ザ（もちろん小弦節比ディフューザも含む）により、ま
ず所定の減速を行い、さらに、その下流のディフューザ
部の損失を小さくしてそこでも理想的な圧力回復を図る
ことにより、高効率で運転範囲の広いディフューザを提
供することにある。
上記目的は弦節比の比較的小さい羽根付ディフューザの
羽根後縁付近より下流側に向かって、羽根高さが流路高
さの半分より低い複数の案内羽根（以下リブと呼ぶ）を
、対向する二つの面の一方または両面に設けることによ
って達成される。
羽根後縁付近より下流側に向かって、羽根高さが流路高
さの半分より低い複数の案内羽根（以下リブと呼ぶ）を
、対向する二つの面の一方または両面に設けることによ
って達成される。
羽根車を出た流れは、まず、上流側の弦節比の比較的小
さい羽根付ディフューザで所定の減速がなされ、リブ付
ディフューザ部へ流入する。このとき羽根付ディフュー
ザの羽根の後縁付近より下流側に向かって設けられたリ
ブにより、壁面付近の流れ角の小さい流れは強制的に主
流の方向に向けられる。このようにすることにより、主
流と壁面付近の低運動量は流体の流れの間の運動量交換
がスムーズに行われ、小さい損失で、流路高さ方向の流
れ分布が一様化される。
さい羽根付ディフューザで所定の減速がなされ、リブ付
ディフューザ部へ流入する。このとき羽根付ディフュー
ザの羽根の後縁付近より下流側に向かって設けられたリ
ブにより、壁面付近の流れ角の小さい流れは強制的に主
流の方向に向けられる。このようにすることにより、主
流と壁面付近の低運動量は流体の流れの間の運動量交換
がスムーズに行われ、小さい損失で、流路高さ方向の流
れ分布が一様化される。
リブはほぼ流れ角一定の対数螺旋形状としており、流れ
を強制的に減速させることが目的ではなく、上記のよう
に、流路高さ方向の流れ（流速。
を強制的に減速させることが目的ではなく、上記のよう
に、流路高さ方向の流れ（流速。
角度）分布を一様化することによって、損失の小さい、
理想的な羽根なしディフューザの流れに近づけようとし
ている。このようにすれば、本発明のディフューザでは
前半の羽根付ディフューザ部で流れを強制的に減速させ
、後半部ではリブ付ディフューザで、損失が小さく無理
の無い減速を実現できる。
理想的な羽根なしディフューザの流れに近づけようとし
ている。このようにすれば、本発明のディフューザでは
前半の羽根付ディフューザ部で流れを強制的に減速させ
、後半部ではリブ付ディフューザで、損失が小さく無理
の無い減速を実現できる。
なお、リブの高さは流路高さの半分よりも低く、リブに
よってスロートはできず、リブの入口角は上記のように
ほぼ主流の方向に合わせているので、リブ付ディフュー
ザ部によって運転範囲が狭められることばない。
よってスロートはできず、リブの入口角は上記のように
ほぼ主流の方向に合わせているので、リブ付ディフュー
ザ部によって運転範囲が狭められることばない。
以下、本発明の詳細な説明する。第１図は圧縮機の断面
形状を示したもので、吸込管５より流入した流れ７は羽
根車１を通過して羽根付ディフューザ部とリブ付ディフ
ューザ部を経て、吐出ケーシング４へ導かれる。リブは
羽根付ディフューザの羽根後縁よりやや内径側に前縁を
持ち、両方の面に設けられている。第２図は第１図の■
−■矢視図で、主流７ａは羽根２によって所定の減速、
すなわち、流れ角の転向が成されたあとリブ付ディフュ
ーザ部に流入し、リブと同じ方向に流れる。
形状を示したもので、吸込管５より流入した流れ７は羽
根車１を通過して羽根付ディフューザ部とリブ付ディフ
ューザ部を経て、吐出ケーシング４へ導かれる。リブは
羽根付ディフューザの羽根後縁よりやや内径側に前縁を
持ち、両方の面に設けられている。第２図は第１図の■
−■矢視図で、主流７ａは羽根２によって所定の減速、
すなわち、流れ角の転向が成されたあとリブ付ディフュ
ーザ部に流入し、リブと同じ方向に流れる。
一方壁面付近の流れ７ｂは、リブがなければ第１０図に
示したように主流７ａよりも小さい角度で羽根付ディフ
ューザ部から流出するが、本実施例では流れ７ｂはリブ
により強制的に主流の方向へ導かれる。このように主流
７ａと壁面付近の流れ７ｂの方向が一致することにより
、混合損失が減少し、また、リブ付ディフューザ部で流
路高さ方向の流れ分布が一様化されて、この部分でもよ
り効果的な圧力回復が得られる。
示したように主流７ａよりも小さい角度で羽根付ディフ
ューザ部から流出するが、本実施例では流れ７ｂはリブ
により強制的に主流の方向へ導かれる。このように主流
７ａと壁面付近の流れ７ｂの方向が一致することにより
、混合損失が減少し、また、リブ付ディフューザ部で流
路高さ方向の流れ分布が一様化されて、この部分でもよ
り効果的な圧力回復が得られる。
また、第３図は前縁半径位置の異なるリブを周方向に交
互に配置した例で、請求項第２項に相当する。この例で
は上流側の羽根２ａの負圧面に近いリブ３ｂはその前縁
半径が小さく、他方のリブ３ｂは大きい。これは羽根２
ａの負圧面側の方が境界層の発達や流れの剥離により、
壁面付近に低運動量の流体が集まり易いので、この部分
のリブ３ｂの前縁を少し上流側へ伸ばすことによって、
より効果的に流れを整流しようとしている。
互に配置した例で、請求項第２項に相当する。この例で
は上流側の羽根２ａの負圧面に近いリブ３ｂはその前縁
半径が小さく、他方のリブ３ｂは大きい。これは羽根２
ａの負圧面側の方が境界層の発達や流れの剥離により、
壁面付近に低運動量の流体が集まり易いので、この部分
のリブ３ｂの前縁を少し上流側へ伸ばすことによって、
より効果的に流れを整流しようとしている。
第４図は比速度の高い羽根車に対して本発明のディフュ
ーザを組み合わせた場合の実施例を示す。
ーザを組み合わせた場合の実施例を示す。
高比速度の羽根車は、第４図に示されるように、シュラ
ウド側の流路曲率が大きく、羽根車の出口流れはハブ側
へ片寄る。つまり、子午面速度はシュラウド側で小さく
、ハブ側で大きくなり、また、流れ角もシュラウド側で
小さく、ハブ側で大きい流れとなる。このように流路高
さ方向に非一様な流れの場合、低運動量の流体は片側に
寄っているので、弦節比の小さい羽根付ディフューザを
その流れが通過しても、その状態はあまり変わらない。
ウド側の流路曲率が大きく、羽根車の出口流れはハブ側
へ片寄る。つまり、子午面速度はシュラウド側で小さく
、ハブ側で大きくなり、また、流れ角もシュラウド側で
小さく、ハブ側で大きい流れとなる。このように流路高
さ方向に非一様な流れの場合、低運動量の流体は片側に
寄っているので、弦節比の小さい羽根付ディフューザを
その流れが通過しても、その状態はあまり変わらない。
従って、このような場合には、リブはシュラウド側に対
応する側に取付けると効果が大きい。第５図は第４図と
反対の壁面にリブを設けた例である。
応する側に取付けると効果が大きい。第５図は第４図と
反対の壁面にリブを設けた例である。
本発明によれば、ディフューザの前半部で弦節此の小さ
い羽根付ディフューザにより流れを強制的に減速させ、
ディフューザの後半部では、リブ付ディフューザにより
流れを整流して、損失の小さい理想的な羽根なしディフ
ューザの減速に近づけることができるので、圧縮機の運
転範囲を狭めることなく効率の高い圧縮機を得ることが
できる。
い羽根付ディフューザにより流れを強制的に減速させ、
ディフューザの後半部では、リブ付ディフューザにより
流れを整流して、損失の小さい理想的な羽根なしディフ
ューザの減速に近づけることができるので、圧縮機の運
転範囲を狭めることなく効率の高い圧縮機を得ることが
できる。
第１図、第４図、第５図は本発明の一実施例の圧縮機の
半断面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３図は第
２図と同様のディフューザ部の正１・・・羽根車、２・
・・羽根付ディフューザ、２ａ・・・羽根付ディフュー
ザの羽根、２ｂ、２ｃ・・・羽根付２列ディフューザの
羽根、３・・・リブ付ディフューザ、３ａ、３ｂ、３ｃ
・・・リブ、４・・・ケーシング、５・・・吸込管、６
・・・回転軸、７・・・流れの方向、７ａ・・・主流の
方向、７ｂ・・壁面付近のながれの方向、８・・羽根″
′Ｉ−″″！ｙ：ｘ−ｆ・９゛°羽根車１転方０・ ２
３□代理人 弁理士 小川勝男９．１・ 市 図 ４工 帛２−図
半断面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３図は第
２図と同様のディフューザ部の正１・・・羽根車、２・
・・羽根付ディフューザ、２ａ・・・羽根付ディフュー
ザの羽根、２ｂ、２ｃ・・・羽根付２列ディフューザの
羽根、３・・・リブ付ディフューザ、３ａ、３ｂ、３ｃ
・・・リブ、４・・・ケーシング、５・・・吸込管、６
・・・回転軸、７・・・流れの方向、７ａ・・・主流の
方向、７ｂ・・壁面付近のながれの方向、８・・羽根″
′Ｉ−″″！ｙ：ｘ−ｆ・９゛°羽根車１転方０・ ２
３□代理人 弁理士 小川勝男９．１・ 市 図 ４工 帛２−図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、羽根車下流の対向する二つの面で構成される流路に
おいて、上流側に羽根の弦長と羽根の出入り口平均半径
と羽根数より定まる羽根ピッチの比、すなわち、弦節比
が０．８より小さい小弦節比羽根付ディフューザを備え
た遠心形流体機械において、 前記小弦節比羽根付ディフューザの後縁部付近より下流
側の、対向する二つの面のうち少なくとも一方の面に、
羽根高さが流路高さの半分より低い複数の案内羽根を設
けたことを特徴とする遠心形流体機械のディフューザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263915A JPH04143499A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 遠心形流体機械のデイフューザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263915A JPH04143499A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 遠心形流体機械のデイフューザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04143499A true JPH04143499A (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=17396036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2263915A Pending JPH04143499A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 遠心形流体機械のデイフューザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04143499A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0610051A1 (en) * | 1993-02-03 | 1994-08-10 | Dresser-Rand Company | Rib diffuser |
| JPH06307392A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-01 | Hitachi Ltd | 遠心圧縮機及び羽根付ディフューザ |
| US6923621B2 (en) | 2002-10-09 | 2005-08-02 | Nikkiso Co., Ltd. | Diffuser for a turbo pump |
| JP2010196706A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Dyson Technology Ltd | ディフューザ |
| JP2011089460A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Hitachi Plant Technologies Ltd | ターボ型流体機械 |
| US9121408B2 (en) | 2011-03-23 | 2015-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Centrifugal compressor |
| CN106762840A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 沈阳鼓风机集团股份有限公司 | 一种两侧布置的半高叶片扩压器及其设计方法 |
-
1990
- 1990-10-03 JP JP2263915A patent/JPH04143499A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0610051A1 (en) * | 1993-02-03 | 1994-08-10 | Dresser-Rand Company | Rib diffuser |
| JPH06307392A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-01 | Hitachi Ltd | 遠心圧縮機及び羽根付ディフューザ |
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| CN106762840A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 沈阳鼓风机集团股份有限公司 | 一种两侧布置的半高叶片扩压器及其设计方法 |
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