JPH11173299A - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JPH11173299A
JPH11173299A JP9336039A JP33603997A JPH11173299A JP H11173299 A JPH11173299 A JP H11173299A JP 9336039 A JP9336039 A JP 9336039A JP 33603997 A JP33603997 A JP 33603997A JP H11173299 A JPH11173299 A JP H11173299A
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JP
Japan
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return
centrifugal compressor
flow path
return bend
return flow
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Withdrawn
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JP9336039A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Nojima
信之 野島
Atsushi Koga
淳 古賀
Yasuhiro Kawashima
康弘 川島
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444Bladed diffusers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12Multi-stage pumps
    • F04D17/122Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape

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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】 遠心圧縮機の戻り流路部分における圧力損失
を低減して、遠心圧縮機の高効率化を図る。 【解決手段】 回転軸2に設けられた複数のインペラ間
に、前段のインペラから送り出される流体を後段のイン
ペラへ導く戻り流路6を設ける。戻り流路6を構成する
断面視U字状に屈曲されたリターンベンド部15と後段
側のインペラとの間の戻り流路部6aに、回転軸2の周
方向に間隔をあけて複数のリターンベーン21を設け
る。リターンベーン21の、リターンベンド部15側の
入口端22を、リターンベンド部15の屈曲中央位置C
より下流側の屈曲箇所へ約45°傾けた略中間に位置さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、産業用遠
心圧縮機、ガスタービン用遠心圧縮機等に利用すること
ができる遠心圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6に示すものは、一般産業に使用され
ている従来の5段型遠心圧縮機1であり、この図におい
て、符号2はインペラ回転軸、符号3はこのインペラ回
転軸2に同軸状に取り付けられた複数のインペラ(羽根
車)、符号4はインペラ回転軸2及びインペラ3からな
る回転体(ロータ)を収容するハウジング、符号5a及
び5bはこのハウジング4に形成された吸込部及び吐出
部である。上述のハウジング4内には、インペラ回転軸
2に沿って互いに隣接するインペラ2間の領域に戻り流
路6がそれぞれ設けられており、これら戻り流路6は、
インペラ回転軸2の周囲を取り囲むように形成されてい
る。
【0003】戻り流路6は、前段のインペラ3によって
圧縮された流体を後段のインペラ3へ送る役目を果たす
ものであって、図7に示すように、ディフューザ部材
7、8の下流側に位置するリターンベンド部材11、1
2と、このリターンベンド部材11、12の下流側に位
置する戻り流路壁9、10とを有しており、これら戻り
流路壁9、10との間には、複数のリターンベーン13
が設けられている。これらリターンベーン13は、戻り
流路壁9と戻り流路壁10との間の全幅に亘って配設さ
れたもので、図8に示すように、インペラ回転軸2の円
周方向に沿って等間隔にかつインペラ回転軸2を中心と
して、放射状に配設されている。
【0004】ところで、上記従来の遠心圧縮機1にあっ
ては、複数のリターンベーン13の外周端である入口端
(リターンベーン入口)14が、リターンベンド部材1
1、12にて構成された断面U字状のリターンベンド部
15(戻り流路6のベンド部)よりも下流側の箇所、す
なわち、リターンベンド部15の下流側の一対の戻り流
路壁9、10間であってかつリターンベンド部材11、
12の近傍の下流箇所に位置する構成とされている(図
7及び図8参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来の遠心圧縮機1の戻り流路構造では、次のよう
な問題点があった。即ち、リターンベンド部材11、1
2にて構成された曲がり流路であるリターンベンド部1
5では、図9に示すように、曲率により、流路内周側の
圧力が流路中央部の流れに比べて低下して流れ速度Cm
が増加するので、摩擦損失が大きくなると共に、リター
ンベンド部材11、12の出口の曲率がなくなる部分に
て下流部の圧力上昇に抗して流れる流体のエネルギーが
不足して、流れがはく離したはく離域Hが生じてしま
い、リターンベーン13の入口端14箇所における流れ
の均一性が阻害されて下流部の圧力回復が不十分とな
り、遠心圧縮機1の効率が損なわれてしまうという問題
があった。
【0006】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、遠心圧縮機の戻り流路部分における圧力損失を低
減して、高効率化を図ることができる遠心圧縮機を提供
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の遠心圧縮機は、回転軸に設けられた複
数のインペラ間に、前段のインペラから送り出される流
体を後段のインペラへ導く戻り流路が設けられた遠心圧
縮機であって、前記戻り流路は、断面視U字状に屈曲さ
れたリターンベンド部と、該リターンベンド部と後段側
のインペラとの間の戻り流路部と、該戻り流路部に前記
回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられたリターン
ベーンとを有してなり、該リターンベーンは、前記リタ
ーンベンド部側の端部が、前記リターンベンド部の屈曲
中央位置より下流側の屈曲箇所における略中間に位置さ
れていることを特徴としている。これにより、2次元形
状のリターンベーンであってもリターンベーンの端部に
おけるリターンベンド部内周側の流体の流れ角度が大き
くなり、リターンベンド部の内周側におけるはく離が防
止され、リターンベーンの入口における流れの均一性が
確保され。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の遠心
圧縮機の実施の形態を図によって説明する。図1に示す
ものは、本実施の形態の遠心圧縮機の戻り流路構造を示
すもので、インペラ3にて圧縮されてディフューザ部材
7、8間へ送り込まれた流体が、リターンベンド部材1
1、12からなる断面U字状のリターンベンド部15を
通り、戻り流路壁9、10からなる戻り流路部6a間へ
送り込まれ、戻り流路壁9、10間に設けられたリター
ンベーン21によって後段のインペラ3へ案内されて導
かれるようになっている。
【0009】リターンベーン21は、図2にも示すよう
に、リターンベーン15側の端部である入口端22が、
リターンベンド部材11、12からなるリターンベンド
部15内の屈曲中央位置Cより下流側の屈曲箇所の略中
間、具体的には、リターンベンド部15の円弧の中心点
Oを中心として約45度下流側に傾けた位置に、リター
ンベーン21の入口端22が配置されている。これによ
り、リターンベーン21の入口端22におけるリターン
ベンド部材11側、つまり、流路内周側であるハブ側の
流路傾斜角αhが約45度とされている。
【0010】ここで、上記のように、リターンベーン2
1の入口端22を、リターンベンド部材11側であるハ
ブ側の流路傾斜角αhが約45度となるように配置させ
ることにより、リターンベンド部材12側、つまり、流
路外周側であるシュラウド側の流路傾斜角αsとの間に
は、αh<αsの関係が生じる。
【0011】そして、図3に示すように、リターンベー
ン21の入口端22の流体が流入する入口角は、シュラ
ウド側入口角βBsとハブ側入口角βBhにて一定の関係が
成り立つ。すなわち、リターンベーン21の入口端22
が位置するシュラウド側の流路傾斜角αs及びハブ側流
路傾斜角αhから、次式の関係が成り立つ。
【0012】tanβBh・sinαh=tanβBs・sinαs……
【0013】ここで、上記の式におけるtanβBh及びtan
βBsは、それぞれ次式にて表される。
【0014】 tanβBh=△mh/△l=(△r/sinαh)/△l=tanβr/sinαh…… tanβBs=△ms/△l=(△r/sinαs)/△l=tanβr/sinαs……
【0015】但し、 βr :リターンベーン21の中心面Bがインペラ回転軸
2に垂直な平面上でなす角 △l:角度を形成する周方向長さ △r:角度を形成する半径方向長さ △m:角度を形成する流れ方向長さ △mh:ハブ側における角度を形成する流れ方向長さ △ms:シュラウド側における角度を形成する流れ方向
長さ すなわち、上記式は、式、から導き出される。
【0016】ここで、前述したように、ハブ側の流路傾
斜角αhとシュラウド側の流路傾斜角αsとの間には、α
h<αsの関係があることより、リターンベーン21の入
口端22のハブ側における入口角βBhとシュラウド側に
おける入口角βBsとは、式から次の関係が成り立つ。
【0017】βBh>βBs
【0018】そして、この関係は、リターンベンド部1
5を流れる流体の流れ角が、次のようになることを示し
ている。つまり、図4に示すように、ハブ側の面上にお
ける旋回速度Cuhとシュラウド側の面上における旋回速
度Cusを略等しくなるように(Cuh≒Cus)すると、流
体の流れの曲率効果により、ハブ側の面上における子午
面速度Cmhとシュラウド側の面上における子午面速度C
msの関係がCmh>Cmsとなるから、tanβh>tanβsとな
り、したがって、ハブ側の面上の流れ角βhとシュラウ
ド側の面上の流れ角βsとは、βh>βsとなる。
【0019】すなわち、流れ角がハブ側にて大きく、シ
ュラウド側にて小さくなるので、リターンベーン21が
2次元形状であっても、図5に示すように、リターンベ
ンド部15のハブ側におけるはく離を確実に防止するこ
とができるとともに、リターンベーン21の入口端22
における流れの均一性を確保することができ、したがっ
て、戻り流路部分の圧力損失の低減を図ることができ
る。これにより、多段遠心圧縮機の性能を低コストにて
大幅に向上させることができる。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の遠心圧
縮機によれば、下記の効果を得ることができる。請求項
1記載の遠心圧縮機によれば、リターンベーンのリター
ンベンド部側の端部が、リターンベンド部の屈曲中央位
置より下流側の屈曲箇所における略中間に位置されてい
ることにより、リターンベーンが2次元形状であっても
リターンベーンの端部におけるリターンベンド部内周側
の流体の流れ角度が大きくなり、リターンベンド部の内
周側におけるはく離を防止することができるとともに、
リターンベーンの入口における流れの均一性を確保する
ことができ、したがって、戻り流路部分の圧力損失の低
減を図ることができる。これにより、多段遠心圧縮機の
性能を低コストにて大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の遠心圧縮機の戻り流路
構造を説明する戻り流路の概略断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態の遠心圧縮機の戻り流路
構造を説明する図1における矢印X方向から視た概略断
面図である。
【図3】 本発明の実施の形態の遠心圧縮機の戻り流路
構造を説明するリターンベーンの各角度を説明する図で
ある。
【図4】 本発明の実施の形態の遠心圧縮機の戻り流路
構造を説明するリターンベーンの流体の各速度及び流れ
角を説明する図である。
【図5】 本発明の実施の形態の遠心圧縮機の戻り流路
における流体の流れを概略的に示す図である。
【図6】 遠心圧縮機の概略構成を説明する遠心圧縮機
の断面図である。
【図7】 従来の遠心圧縮機の戻り流路構造を説明する
戻り流路の概略断面図である。
【図8】 従来の遠心圧縮機の戻り流路構造を説明する
図7における矢印Y方向から視た概略断面図である。
【図9】 従来の遠心圧縮機の戻り流路構造における流
体の流れを概略的に示す図である。
【符号の説明】
1 遠心圧縮機 2 回転軸 3 インペラ 6 戻り流路 6a 戻り流路部 15 リターンベンド部 21 リターンベーン 22 リターンベンド部側の端部 C 屈曲中央位置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸に設けられた複数のインペラ間
    に、前段のインペラから送り出される流体を後段のイン
    ペラへ導く戻り流路が設けられた遠心圧縮機であって、 前記戻り流路は、断面視U字状に屈曲されたリターンベ
    ンド部と、該リターンベンド部と後段側のインペラとの
    間の戻り流路部と、該戻り流路部に前記回転軸の周方向
    に間隔をあけて複数設けられたリターンベーンとを有し
    てなり、 該リターンベーンは、前記リターンベンド部側の端部
    が、前記リターンベンド部の屈曲中央位置より下流側の
    屈曲箇所における略中間に位置されていることを特徴と
    する遠心圧縮機。
JP9336039A 1997-12-05 1997-12-05 遠心圧縮機 Withdrawn JPH11173299A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050301