WO2017138560A1 - 遠心回転機械 - Google Patents

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WO2017138560A1
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casing
impeller
axial direction
disk
rotating machine
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Inventor
中庭　彰宏
伸一郎 得山
Original Assignee
三菱重工業株式会社
三菱重工コンプレッサ株式会社
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    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/164—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of an axial flow wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-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
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    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a centrifugal rotating machine.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-021939 filed in Japan on February 8, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the centrifugal rotating machine has an impeller provided on a rotating shaft and a casing that covers the impeller.
  • the impeller of the centrifugal rotating machine rotates in the casing and foreign particles such as dust and sand enter between the impeller and the casing, the impeller and the casing may be damaged.
  • Patent Document 1 discloses a sizing device that reduces the amount of foreign particles entering a compressor of a gas turbine engine that is a kind of rotating machine.
  • the foreign particles When foreign particles flow into the centrifugal rotating machine and the foreign particles come into contact with the rotating impeller, the foreign particles are ejected to the outside in the radial direction of the impeller and stay between the impeller and the casing. End up.
  • the foreign particles staying between the impeller and the casing may cause wear inside the centrifugal rotating machine or damage the inside of the centrifugal rotating machine.
  • the present invention provides a centrifugal rotating machine that can remove foreign particles flowing into the impeller of the centrifugal rotating machine.
  • a disk having a disk shape that rotates around an axis, and an axial direction between each other by providing a circumferentially spaced surface on a surface facing one side in the axial direction of the disk.
  • a casing that forms a gap therebetween, and a sealing device that seals the gap, and the casing is disposed to face one side in the axial direction of the cover end surface facing one side in the axial direction of the cover and extends in the radial direction
  • an end wall surface defining a radial flow path between the cover end surface and a radially inner side of the end wall surface and extending to one side in the axial direction to flow to the impeller
  • An inlet-side inner peripheral surface that defines an introduction flow path, an opening formed on the impeller
  • the foreign particles that have contacted the cover end surface move to the radially outer side of the impeller and then move to the inner peripheral surface of the inlet side through the reflux path. It is possible to remove foreign particles that have entered.
  • the casing may further include a jet passage that opens at a position facing the gap in the end wall surface and communicates with the reflux path.
  • the jet passage may extend radially inward from the end wall surface toward the one axial side.
  • the reflux path may have a continuous ring centered on the axis of the disc when viewed from the axial direction of the disc.
  • the reflux path may be formed at a plurality of locations separated from each other in the circumferential direction centered on the axis of the disc when viewed from the axial direction of the disc.
  • the return path may have a converging portion that inclines toward the other side in the axial direction of the disk toward the direction approaching the axial line of the disk.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a centrifugal rotating machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the impeller of FIG.
  • FIG. 1 illustrates a cross section when the centrifugal rotating machine 1 is cut so that the rotating shaft 2 is divided into two on a virtual plane parallel to the extending direction of the rotating shaft 2.
  • A indicates the moving direction of fluid (for example, process gas), and O indicates the axis of the rotating shaft 2.
  • the centrifugal rotating machine 1 includes a rotating shaft 2, an impeller 3, a pair of bearings 5 ⁇ / b> A and 5 ⁇ / b> B, a casing 6, and a sealing device 7.
  • the rotating shaft 2 is a columnar member that extends in the same direction as the direction in which the axis O extends (axial direction).
  • the rotating shaft 2 is rotatably supported by bearings 5A and 5B at both ends (first end and second end) positioned in the direction in which the axis O extends.
  • the rotating shaft 2 rotates in one direction.
  • the rotating shaft 2 has an outer peripheral surface 2a that is a curved surface.
  • the impeller 3 is provided on the outer peripheral surface 2a of the rotating shaft 2 located between the bearing 5A and the bearing 5B.
  • the impeller 3 includes a disk 3a, a cover 3b, and a plurality of blades 3c.
  • the disk 3a gradually increases in diameter toward the outer side in the radial direction of the rotary shaft 2 from one end (first end) of the rotary shaft 2 in the axial direction toward the other end (second end). Is provided.
  • the shape of the disk 3a can be a substantially disk shape, for example.
  • the axis of the disk 3 a is coaxial with the axis O of the rotating shaft 2.
  • the axis of the disk 3a is also referred to as “axis O”.
  • the cover 3b is provided so as to face the disk 3a.
  • the cover 3b covers the plurality of blades 3c.
  • the plurality of blades 3c are provided radially outside the disk 3a so as to be separated from the disk 3a.
  • the blade 3c partitions the flow path from one side in the axial direction of the disk 3a toward the outside in the radial direction.
  • a multistage impeller group 3A is constituted by a plurality of impellers 3 arranged coaxially in the extending direction of the axis O of the rotating shaft 2.
  • the bearing 5A supports one end portion (first end portion) of the rotary shaft 2 so as to be rotatable.
  • the bearing 5B supports the other end (second end) of the rotating shaft 2 so as to be rotatable.
  • the casing 6 has a cylindrical shape and supports the bearings 5A and 5B from the outside.
  • the casing 6 accommodates the rotating shaft 2, the impeller 3, and the seal device 7 on the radially inner side.
  • the casing 6 is configured such that the rotating shaft 2 and the impeller 3 can rotate with respect to the casing 6.
  • the casing 6 has a casing channel 6a, a suction port 6b, connection channels 6c and 6d, and a discharge port 6e.
  • the casing flow path 6a, the suction port 6b, the connection flow paths 6c and 6d, and the discharge port 6e are provided in a portion of the casing 6 corresponding to the arrangement region of the multistage impeller group 3A.
  • the casing 6 has an end wall surface 6f, an inlet-side inner peripheral surface 6g, and a reflux path 6h.
  • the end wall surface 6f, the inlet-side inner peripheral surface 6g, and the reflux path 6h are provided for each impeller 3 with respect to each impeller 3 constituting the multistage impeller group 3A in the casing 6.
  • the casing flow path 6 a is provided inside the casing 6 so as to connect the flow paths between the blades 3 c constituting each impeller 3.
  • the casing flow path 6a is configured to be annular in the casing 6 located outside the rotating shaft 2.
  • the suction port 6b is provided in the casing 6 located on the bearing 5A side. The suction port 6b sucks the fluid and guides the sucked fluid to the casing flow path 6a through the connection flow path 6c.
  • connection flow path 6c is provided in the casing 6 and connects the casing flow path 6a and the suction port 6b.
  • connection flow path 6d is provided in the casing 6, and connects the discharge port 6e and the casing flow path 6a.
  • the discharge port 6e discharges the fluid that has passed through the connection flow path 6d to the outside of the casing 6.
  • the end wall surface 6f is opposed to one side in the axial direction of the cover end surface 3b1 facing one side in the axial direction of the cover 3b and extends in the radial direction. Furthermore, the end wall surface 6f defines a radial flow path 8 between the cover end surface 3b1.
  • the radial flow path 8 is a flow path into which foreign particles P contained in the fluid flowing in when the centrifugal rotating machine 1 operates can enter.
  • the foreign particle P that has entered the radial flow path 8 moves outward in the radial direction of the impeller 3 by contacting the cover 3 b of the rotating impeller 3.
  • the inlet-side inner peripheral surface 6g is connected to the radially inner side of the end wall surface 6f.
  • the inlet-side inner peripheral surface 6g extends from the radially inner end of the end wall surface 6f to one side in the axial direction.
  • the inlet-side inner peripheral surface 6 g defines a fluid introduction passage 9 for the impeller 3.
  • the reflux path 6h opens the radial flow path 8 and the introduction flow path 9 by opening to the radially outer end of the end wall surface 6f and the inlet-side inner peripheral surface 6g.
  • the shape of the reflux path 6h may be, for example, a continuous ring centered on the axis O of the disk 3a, or a plurality of paths spaced in the circumferential direction centered on the axis O of the disk 3a. If the reflux path 6h has a continuous annular shape in the circumferential direction centering on the axis O of the disk 3a, the foreign particles P are likely to enter the reflux path 6h, which is advantageous in terms of foreign matter removal performance. It is advantageous in the aerodynamic performance of the centrifugal rotating machine 1 that a plurality of the reflux paths 6h are provided apart from each other in the circumferential direction around the axis O of the disk 3a.
  • the sealing device 7 is arranged in the gap between the impeller 3 and the casing 6.
  • the sealing device 7 of this embodiment is a so-called labyrinth seal.
  • the sealing device 7 seals the gap between the impeller 3 and the casing 6 with a predetermined clearance with respect to the cover 3 b of the impeller 3.
  • the sealing device 7 is connected to the casing 6.
  • the operation of the centrifugal rotating machine 1 of the present embodiment will be described.
  • the impeller 3 moves the foreign particle P to the outside in the radial direction of the impeller 3.
  • the foreign particle P moves to the radially outer side of the end wall surface 6f
  • the foreign particle P enters the reflux path 6h and moves to the inlet side inner peripheral surface 6g.
  • the foreign particles P that have reached the inlet-side inner peripheral surface 6 g move to the impeller 3 by the fluid flowing through the introduction flow path 9.
  • the foreign particles P are returned to the introduction flow path 9 through the reflux path 6h without the foreign particles P staying in the vicinity of the radially outer end of the end wall surface 6f. be able to. For this reason, since the foreign particle P that has reached the vicinity of the radially outer end of the end wall surface 6f can be quickly removed from the gap between the impeller 3 and the casing 6, the foreign particle P continues to collide with the casing 6, the impeller 3, and the like. It is difficult to wear out.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the impeller of the centrifugal rotating machine according to the present embodiment.
  • the centrifugal rotating machine 10 of the present embodiment shown in FIG. 3 has a jet passage 11 serving as a passage for fluid (through the direction of flow indicated by B in FIG. 3) that flows through a clearance portion between the sealing device 7 and the cover 3b.
  • a jet passage 11 serving as a passage for fluid (through the direction of flow indicated by B in FIG. 3) that flows through a clearance portion between the sealing device 7 and the cover 3b.
  • the jet passage 11 opens at a position on the end wall surface 6f that faces the gap between the sealing device 7 and the cover 3b.
  • the jet passage 11 communicates with the reflux path 6h.
  • the fluid flows between the sealing device 7 and the cover 3b toward one side in the axis O direction of the disk 3a.
  • the fluid flowing from between the sealing device 7 and the cover 3b enters the jet passage 11 and flows toward the reflux passage 6h.
  • the foreign particle P collected at the radially outer end of the end wall surface 6f is placed on the fluid flowing from between the sealing device 7 and the cover 3b to the introduction flow path 9 through the reflux path 6h. Can be returned.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the impeller showing the centrifugal rotating machine of the present modification.
  • the jet passage 11 extends radially inward from the end wall surface 6f toward the one side in the axial direction.
  • fluid stagnation can be generated on the upstream side (the radially outer portion) of the junction between the jet passage 11 and the reflux path 6h.
  • this modification it is possible to prevent the fluid from flowing backward from the jet passage 11 to the radially outer portion of the end wall surface 6f through the reflux passage 6h, and to efficiently return the foreign particles P to the introduction passage 9. it can.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an impeller showing a centrifugal rotating machine according to this modification.
  • the reflux path 6h has a junction 6i that inclines toward the other side in the axial direction of the disk 3a as it approaches the axis O of the disk 3a. That is, in this modification, the reflux path 6h is inclined in the vicinity of the inlet side inner peripheral surface 6g so that the foreign particles P can be discharged along the flow of the fluid flowing in the introduction flow path 9.
  • the shape of the junction 6i may be a straight line (see FIG. 5) that inclines toward the other side in the axial direction of the disk 3a as it approaches the axis O of the disk 3a.
  • 9 may have a curved shape (not shown) that gradually curves in a direction along the flow of the fluid flowing through the inside.
  • the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
  • the reflux path 6h and the jet passage 11 disclosed in the second embodiment may share an opening in the end wall surface.
  • the jet passage 11 disclosed in the second embodiment may be communicated with the introduction passage 9 without joining the reflux passage 6h.
  • the constituent elements shown in the above-described embodiments and modifications can be combined as appropriate.

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Abstract

この遠心回転機械（１）は、軸線回りに回転するディスク（３ａ）、該ディスク（３ａ）の軸線方向一方側を向く面に設けられたブレード（３ｃ）、及び、該ブレード（３ｃ）を径方向外側から覆うカバー（３ｂ）を備えるインペラ（３）と、前記カバー（３ｂ）の外周面との間に隙間を形成するケーシング（６）と、前記隙間をシールするシール装置（７）と、を備え、前記ケーシング（６）は、前記カバー端面（３ｂ１）との間に径方向流路を画成する端壁面（６ｆ）と、前記端壁面（６ｆ）の径方向内側に接続されて、前記軸線方向一方側に延びて前記インペラ（３）への流体の導入流路（９）を画成する入口側内周面（６ｇ）と、前記ケーシング（６）内に形成されて、前記端壁面（６ｆ）の径方向外側の端部と前記入口側内周面（６ｇ）とに開口することで、前記径方向流路（８）と前記導入流路（９）とを連通させる還流路（６ｈ）と、を有する。

Description

遠心回転機械
　本発明は、遠心回転機械に関する。本願は、２０１６年２月８日に、日本に出願された特願２０１６－０２１９３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般的に、遠心回転機械は、回転軸に設けられたインペラと、このインペラを覆うケーシングとを有している。遠心回転機械のインペラがケーシング内で回転する際にインペラとケーシングとの間に埃や砂などの異物粒子が進入すると、インペラやケーシングを痛めることがある。
　たとえば特許文献１には、回転機械の一種であるガスタービンエンジンの圧縮機に入る異物粒子の量を減らす分粒装置が開示されている。
特開平５－１５６９６６号公報
　遠心回転機械の内部に異物粒子が流入してしまった場合に、回転中のインペラに異物粒子が接触すると、異物粒子はインペラの径方向外側へとはじき出されてインペラとケーシングとの間に滞留してしまう。インペラとケーシングとの間に滞留した異物粒子は、遠心回転機械の内部の摩耗を進行させたり、遠心回転機械の内部を破損させたりする可能性がある。
　本発明は、遠心回転機械のインペラに流入した異物粒子を除去できる遠心回転機械を提供する。
　本発明の第一の態様によれば、軸線回りに回転する円盤状をなすディスク、該ディスクの軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられることで互いの間に軸線方向一方側から径方向外側に向かう流路を区画形成するブレード、及び、該ブレードを径方向外側から覆うカバーを備えるインペラと、該インペラを径方向内側に収容するとともに、前記カバーの外周面との間に隙間を形成するケーシングと、前記隙間をシールするシール装置と、を備え、前記ケーシングは、前記カバーの軸線方向一方側を向くカバー端面の軸線方向一方側に対向配置されて径方向に延びるとともに、前記カバー端面との間に径方向流路を画成する端壁面と、前記端壁面の径方向内側に接続されて、前記軸線方向一方側に延びて前記インペラへの流体の導入流路を画成する入口側内周面と、前記ケーシング内に形成されて、前記端壁面の径方向外側の端部と前記入口側内周面とに開口することで、前記径方向流路と前記導入流路とを連通させる還流路と、を有する遠心回転機械である。
　上記第一の態様の遠心回転機械によれば、カバー端面に接触した異物粒子がインペラの径方向外側へ移動した後に還流路を通じて入口側内周面へ移動するので、インペラとケーシングとの間に入り込んだ異物粒子を除去できる。
　本発明の第二の態様によれば、前記ケーシングは、前記端壁面のうち前記隙間と対向する位置に開口するとともに前記還流路と連通する噴流通路をさらに有していてもよい。
　本発明の第三の態様によれば、前記噴流通路は、前記端壁面から軸線方向一方側へ向かうに従って径方向内側へ向かうように延びていてもよい。
　本発明の第四の態様によれば、前記還流路は、前記ディスクの軸線方向から見たときに前記ディスクの軸線を中心とする一続きの環状をなしていてもよい。
　本発明の第五の態様によれば、前記還流路は、前記ディスクの軸線方向から見たときに前記ディスクの軸線を中心とする周方向に互いに離間する複数個所に形成されていてもよい。
　本発明の第六の態様によれば、前記還流路は、前記ディスクの軸線に近づく方向へ向かうに従って前記ディスクの軸線方向他方側へ向かうように傾斜する合流部を有していてもよい。
　上記遠心回転機械によれば、遠心回転機械のインペラまで流入した異物粒子を除去できる。
本発明の第１実施形態に係る遠心回転機械の概略構成を示す断面図である。 図１のインペラの拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る遠心回転機械のインペラの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る遠心回転機械の変形例を示すインペラの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る遠心回転機械の他の変形例を示すインペラの拡大断面図である。
　以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施の形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の遠心回転機械、及びシール装置の寸法関係とは異なる場合がある。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る遠心回転機械の概略構成を示す断面図である。図２は、図１のインペラの拡大図である。図１では、遠心回転機械１を回転軸２の延在方向に対して平行な仮想平面で、回転軸２を２分割するように、遠心回転機械１を切断した場合の断面を図示している。
　図１において、Ａは流体（例えば、プロセスガス）の移動方向、Ｏは回転軸２の軸線をそれぞれ示している。
　図１及び図２を参照するに、本実施形態の遠心回転機械１は、回転軸２と、インペラ３と、一対の軸受５Ａ，５Ｂと、ケーシング６と、シール装置７と、を備える。
　回転軸２は、軸線Ｏの延びる方向（軸線方向）と同じ方向に延在する柱状の部材である。回転軸２は、軸線Ｏの延びる方向に位置する両端部（第一端部及び第二端部）が軸受５Ａ，５Ｂによって回転可能に支持されている。回転軸２は、一方向に回転する。回転軸２は、曲面とされた外周面２ａを有する。
　インペラ３は、軸受５Ａと軸受５Ｂとの間に位置する回転軸２の外周面２ａに設けられている。インペラ３は、ディスク３ａと、カバー３ｂと、複数のブレード３ｃと、を有する。
　ディスク３ａは、軸線方向における回転軸２の一方の端部（第一端部）から他方の端部（第二端部）に向かうにつれて、回転軸２の径方向の外側に漸次拡径するように設けられている。ディスク３ａの形状は、例えば、略円盤状とすることができる。ディスク３ａの軸線は、回転軸２の軸線Ｏと同軸である。以下、ディスク３ａの軸線についても「軸線Ｏ」と表記する。
　カバー３ｂは、ディスク３ａと対向するように設けられている。カバー３ｂは、複数のブレード３ｃを覆っている。
　複数のブレード３ｃは、ディスク３ａの外側に、ディスク３ａから離間するように、放射状に設けられている。ブレード３ｃは、ディスク３ａの軸線方向一方側から径方向外側に向かう流路を区画形成する。
　本実施形態では、回転軸２の軸線Ｏの延在方向に同軸状に並べられた複数のインペラ３によって多段式インペラ群３Ａが構成されている。
　軸受５Ａは、回転軸２の一方の端部（第一端部）を回動可能に支持している。軸受５Ｂは、回転軸２の他方の端部（第二端部）を回動可能に支持している
　ケーシング６は、筒状とされており、軸受５Ａ，５Ｂを外側から支持している。ケーシング６は、回転軸２、インペラ３、及びシール装置７を径方向内側に収容している。
　ケーシング６は、ケーシング６に対して回転軸２及びインペラ３を、回転可能な構成とされている。
　ケーシング６は、ケーシング流路６ａと、吸込口６ｂと、接続流路６ｃ，６ｄと、排出口６ｅとを有する。ケーシング流路６ａ、吸込口６ｂ、接続流路６ｃ，６ｄ、及び排出口６ｅは、ケーシング６のうち、多段式インペラ群３Ａの配設領域に対応する部分に設けられている。
　さらに、ケーシング６は、端壁面６ｆと、入口側内周面６ｇと、還流路６ｈとを有している。端壁面６ｆ、入口側内周面６ｇ、及び還流路６ｈは、ケーシング６のうち、多段式インペラ群３Ａを構成する各インペラ３に対して、インペラ３毎に設けられている。
　ケーシング流路６ａは、各インペラ３を構成するブレード３ｃ間の流路同士を接続するように、ケーシング６の内部に設けられている。ケーシング流路６ａは、回転軸２の外側に位置するケーシング６において、環状となるように構成されている。
　吸込口６ｂは、軸受５Ａ側に位置するケーシング６に設けられている。吸込口６ｂは、流体を吸い込み、接続流路６ｃを介して、吸い込んだ流体をケーシング流路６ａに導く。
　接続流路６ｃは、ケーシング６に内設されており、ケーシング流路６ａと吸込口６ｂとを接続している。接続流路６ｄは、ケーシング６に内設されており、排出口６ｅとケーシング流路６ａとを接続している。
　排出口６ｅは、接続流路６ｄを経由した流体をケーシング６の外部に排出する。
　端壁面６ｆは、カバー３ｂの軸線方向一方側を向くカバー端面３ｂ１の軸線方向一方側に対向配置されて径方向に延びている。さらに、端壁面６ｆは、カバー端面３ｂ１との間に径方向流路８を画成する。
　径方向流路８は、遠心回転機械１の動作時に流入する流体に含まれる異物粒子Ｐが進入可能な流路である。径方向流路８に進入した異物粒子Ｐは、回転するインペラ３のカバー３ｂに接触することでインペラ３の径方向外側へと移動する。
　入口側内周面６ｇは、端壁面６ｆの径方向内側に接続されている。入口側内周面６ｇは、端壁面６ｆの径方向内側の端部から軸線方向一方側へ延びている。入口側内周面６ｇは、インペラ３への流体の導入流路９を画成する。
　還流路６ｈは、端壁面６ｆの径方向外側の端部と入口側内周面６ｇとに開口することで、径方向流路８と導入流路９とを連通させる。還流路６ｈの形状は、たとえば、ディスク３ａの軸線Ｏを中心とする一続きの環状や、ディスク３ａの軸線Ｏを中心とする周方向に離間する複数の通路状などであってよい。
　還流路６ｈがディスク３ａの軸線Ｏを中心とする周方向に一続きの環状をなしていると、異物粒子Ｐが還流路６ｈに入りやすいので、異物除去性能において有利である。
　還流路６ｈがディスク３ａの軸線Ｏを中心とする周方向に離間して複数設けられていると、遠心回転機械１の空力性能において有利である。
　図２に示すように、シール装置７は、インペラ３とケーシング６との隙間に配されている。本実施形態のシール装置７は、所謂ラビリンスシールである。シール装置７は、インペラ３のカバー３ｂに対して所定のクリアランスを有した状態で、インペラ３とケーシング６との隙間をシールする。このシール装置７は、ケーシング６に連結されている。
　本実施形態の遠心回転機械１の作用について説明する。
　本実施形態の遠心回転機械１の動作時には、流体中の異物粒子Ｐがカバー３ｂに接触するとインペラ３によって異物粒子Ｐがインペラ３の径方向外側に移動する。端壁面６ｆの径方向外側まで異物粒子Ｐが移動すると、異物粒子Ｐは還流路６ｈへ進入して入口側内周面６ｇまで移動する。入口側内周面６ｇに到達した異物粒子Ｐは、導入流路９を流れる流体によってインペラ３へと移動する。
　このように、本実施形態の遠心回転機械１によれば、端壁面６ｆの径方向外側の端部近傍に異物粒子Ｐが滞留せずに還流路６ｈを通じて導入流路９へ異物粒子Ｐを戻すことができる。このため、端壁面６ｆの径方向外側の端部近傍に達した異物粒子Ｐをインペラ３とケーシング６との隙間から速やかに除去できるので、ケーシング６やインペラ３等に異物粒子Ｐが衝突し続けることによる損耗が起こりにくい。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る遠心回転機械のインペラの拡大断面図である。
　図３に示す本実施形態の遠心回転機械１０は、シール装置７とカバー３ｂとの間のクリアランス部分を通じて流通する流体（図３に符号Ｂで流通方向を示す）の通路となる噴流通路１１を有している。
　噴流通路１１は、端壁面６ｆのうち、シール装置７とカバー３ｂとの隙間と対向する位置に開口している。また、噴流通路１１は、還流路６ｈと連通している。
　本実施形態では、インペラ３より上流側が低圧でありインペラ３より下流側が高圧であるので、シール装置７とカバー３ｂとの間では、ディスク３ａの軸線Ｏ方向一方側へ向かって流体が流れる。ここで、シール装置７とカバー３ｂとの間から流れる流体は、噴流通路１１に入り込んで還流路６ｈへ向かって流れる。このため、本実施形態では、端壁面６ｆにおける径方向外側の端部に集まった異物粒子Ｐを、シール装置７とカバー３ｂとの間から流れる流体にのせて還流路６ｈを通じて導入流路９へ戻すことができる。
（変形例）
　上記第２実施形態の変形例について説明する。図４は、本変形例の遠心回転機械を示すインペラの拡大断面図である。
　図４に示すように、本変形例では、噴流通路１１が、端壁面６ｆから軸線方向一方側へ向かうに従って径方向内側へ向かうように延びている。この場合、還流路６ｈにおいて、噴流通路１１と還流路６ｈとの合流部よりも上流側（径方向外側の部分）において流体のよどみを生じさせることができる。その結果、本変形例では、噴流通路１１から還流路６ｈを通じて端壁面６ｆの径方向外側部分へ流体が逆流するのを防ぐことができ、異物粒子Ｐを導入流路９へ効率よく戻すことができる。
（変形例）
　上記第２実施形態の他の変形例について説明する。図５は、本変形例の遠心回転機械を示すインペラの拡大断面図である。
　図５に示すように、本変形例では、還流路６ｈが、ディスク３ａの軸線Ｏに近づく方向へ向かうに従ってディスク３ａの軸線方向他方側へ向かうように傾斜する合流部６ｉを有している。すなわち、本変形例では、導入流路９内を流れる流体の流れに沿って異物粒子Ｐを排出することができるように、入口側内周面６ｇ近傍において還流路６ｈが傾斜している。
　本変形例では、還流路６ｈと導入流路９との合流損失を低減し、遠心回転機械１０の効率を高めることができる。
　なお、合流部６ｉの形状は、ディスク３ａの軸線Ｏに近づく方向へ向かうに従ってディスク３ａの軸線方向他方側へ向かうように傾斜する直線状（図５参照）であってもよいし、導入流路９内を流れる流体の流れに沿う方向へ徐々に湾曲する曲線状（不図示）であってもよい。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　例えば、上記第２実施形態に開示された還流路６ｈ及び噴流通路１１は、端壁面における開口を共有していてもよい。また、上記第２実施形態に開示された噴流通路１１は、還流路６ｈと合流せずに導入流路９に連通されていてもよい。
　また、上述の各実施形態及び各変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
　この遠心回転機械によれば、遠心回転機械のインペラまで流入した異物粒子を除去できる。
　１、１０　遠心回転機械
　２　回転軸
　２ａ　外周面
　３　インペラ
　３ａ　ディスク
　３Ａ　多段式インペラ群
　３ｂ　カバー
　３ｂ１　カバー端面
　３ｃ　ブレード
　５Ａ　軸受
　５Ｂ　軸受
　６　ケーシング
　６ａ　ケーシング流路
　６ｂ　吸込口
　６ｃ　接続流路
　６ｄ　接続流路
　６ｅ　排出口
　６ｆ　端壁面
　６ｇ　入口側内周面
　６ｈ　還流路
　６ｉ　合流部
　７　シール装置
　８　径方向流路
　９　導入流路
　１０　遠心回転機械
　１１　噴流通路
　Ｐ　異物粒子

Claims (6)

  1. 　軸線回りに回転する円盤状をなすディスク、該ディスクの軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられることで互いの間に軸線方向一方側から径方向外側に向かう流路を区画形成するブレード、及び、該ブレードを径方向外側から覆うカバーを備えるインペラと、
    　該インペラを径方向内側に収容するとともに、前記カバーの外周面との間に隙間を形成するケーシングと、
    　前記隙間をシールするシール装置と、を備え、
    　前記ケーシングは、
    　前記カバーの軸線方向一方側を向くカバー端面の軸線方向一方側に対向配置されて径方向に延びるとともに、前記カバー端面との間に径方向流路を画成する端壁面と、
    　前記端壁面の径方向内側に接続されて、前記軸線方向一方側に延びて前記インペラへの流体の導入流路を画成する入口側内周面と、
    　前記ケーシング内に形成されて、前記端壁面の径方向外側の端部と前記入口側内周面とに開口することで、前記径方向流路と前記導入流路とを連通させる還流路と、
    　を有する遠心回転機械。
  2. 　前記ケーシングは、前記端壁面のうち前記隙間と対向する位置に開口するとともに前記還流路と連通する噴流通路をさらに有する
    　請求項１に記載の遠心回転機械。
  3. 　前記噴流通路は、前記端壁面から軸線方向一方側へ向かうに従って径方向内側へ向かうように延びている
    　請求項２に記載の遠心回転機械。
  4. 　前記還流路は、前記ディスクの軸線方向から見たときに前記ディスクの軸線を中心とする一続きの環状をなしている
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
  5. 　前記還流路は、前記ディスクの軸線方向から見たときに前記ディスクの軸線を中心とする周方向に互いに離間する複数個所に形成されている
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
  6. 　前記還流路は、前記ディスクの軸線に近づく方向へ向かうに従って前記ディスクの軸線方向他方側へ向かうように傾斜する合流部を有する
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
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