JP7297534B2 - rotary machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転機械に関する。 The present invention relates to rotary machines.
例えば遠心圧縮機や遠心ポンプ、発電機、タービン等の回転機械は、軸線回りに回転する回転体としてのロータと、このロータを外側から覆う静止体としてのケーシングと、を備えている。回転するロータと静止しているケーシングとの間では、作動流体を介して摩擦抵抗(円板摩擦損失)が生じる。特に、遠心圧縮機の場合、吐出流量に対し高い揚程を得るためには、インペラの外径が大きくなることから、上記の円板摩擦損失が増大することが知られている。 For example, a rotating machine such as a centrifugal compressor, a centrifugal pump, a generator, or a turbine includes a rotor as a rotating body that rotates about its axis, and a casing as a stationary body that covers the rotor from the outside. Frictional resistance (disc friction loss) occurs through the working fluid between the rotating rotor and the stationary casing. In particular, in the case of a centrifugal compressor, it is known that the disk friction loss increases because the outer diameter of the impeller is increased in order to obtain a high head with respect to the discharge flow rate.
このような円板摩擦損失を低減するための技術として、下記特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1には、遠心圧縮機のインペラ背面側に径方向に間隔をあけて複数のフェンスを設けることで、背面側の空間を複数に分割している。これにより、各空間内での速度分布が制御され、円板摩擦損失が低減できるとされている。 As a technique for reducing such disc friction loss, the one described in Patent Document 1 below is known. In Patent Document 1, a plurality of fences are provided on the back side of an impeller of a centrifugal compressor at intervals in the radial direction, thereby dividing the space on the back side into a plurality of sections. It is said that this controls the velocity distribution in each space and reduces the disc friction loss.
しかしながら、上記特許文献1に記載された装置では、分割された空間内を流通する流体が静止体であるケーシングの内面に接触している。このため、インペラ背面とケーシングとの間には摩擦損失が存在する。即ち、特許文献1に記載された装置には依然として改善の余地がある。 However, in the device described in Patent Document 1, the fluid flowing through the divided space contacts the inner surface of the casing, which is a stationary body. Therefore, there are friction losses between the impeller back surface and the casing. That is, the device described in Patent Document 1 still has room for improvement.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、摩擦損失をより一層低減することで効率の向上した回転機械を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary machine with improved efficiency by further reducing friction loss.
本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転可能であるとともに、該軸線に交差する面内に広がる第一対向面、及び前記軸線に対する径方向外側を向く外周面と、を有する回転体と、前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に流体が流通する流路を形成する第二対向面、及び前記外周面との間に前記流路に連通する外側流路を形成する内周面を有する静止体と、前記軸線方向における前記外周面の両端に設けられ、前記内周面に向かって突出するとともに該内周面に対して隙間をあけて対向することでキャビティを画成し、前記回転体が回転している状態で前記隙間を通じて前記キャビティ内に流入する流体に渦を形成し、前記外周面と前記内周面との間における流体の周方向速度勾配を緩やかにする一対のリング部と、を備える。 A rotating machine according to an aspect of the present invention is rotatable around an axis, and has a first opposing surface that extends in a plane that intersects the axis, and an outer peripheral surface that faces radially outward with respect to the axis. Between the body, a second opposing surface facing the first opposing surface in the axial direction and forming a flow path through which fluid flows between the body and the first opposing surface, and the outer peripheral surface a stationary body having an inner peripheral surface that forms an outer flow path that communicates with the passage; and a stationary body that is provided at both ends of the outer peripheral surface in the axial direction, protrudes toward the inner peripheral surface , and has a gap with respect to the inner peripheral surface. forming a vortex in a fluid flowing into the cavity through the gap while the rotating body is rotating ; and a pair of ring portions that moderate the circumferential velocity gradient of the fluid in the.
上記構成によれば、回転体の外周面と静止体の内周面との間に形成される外側流路に流体が流入する際に、いずれか一方のリング部に衝突する。その後、流体は当該リング部の周囲を回りこむようにしてキャビティ内に流入する。キャビティ内に流入した流体は渦を形成する。この渦の有する周方向の速度成分によって、回転体の外周面と静止体の内周面との間における流体の速度差が小さくなる(速度勾配が緩やかになる。)。その結果、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。一方で、上記リング部が設けられていない場合、渦が形成されないために、外周面と内周面との間で速度勾配に基づく摩擦損失が生じてしまう。上記の構成によれば、このような摩擦損失が生じる可能性を低減することができる。 According to the above configuration, when the fluid flows into the outer channel formed between the outer peripheral surface of the rotating body and the inner peripheral surface of the stationary body, it collides with one of the ring portions. After that, the fluid flows around the ring portion into the cavity. Fluid entering the cavity forms a vortex. Due to the velocity component in the circumferential direction of this vortex, the velocity difference between the outer peripheral surface of the rotating body and the inner peripheral surface of the stationary body is reduced (the velocity gradient is moderated). As a result, friction loss occurring between the rotating body and the stationary body can be reduced. On the other hand, if the ring portion is not provided, a vortex is not formed, so friction loss occurs between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface due to the velocity gradient. According to the above configuration, it is possible to reduce the possibility of such friction loss.
上記回転機械では、前記流路では、前記流体は径方向内側から外側に向かって流れていてもよい。 In the above rotary machine, the fluid may flow from the radially inner side to the outer side in the flow path.
上記構成によれば、流路内を径方向内側から外側に向かって流れた流体は、外側流路に流入する際に、流路側のリング部に衝突することで、当該リング部の周囲を回りこむようにしてキャビティ内に流入する。キャビティ内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。 According to the above configuration, the fluid that has flowed from the radially inner side to the outer side in the flow path collides with the ring portion on the side of the flow path when flowing into the outer flow path, thereby circulating around the ring portion. It flows into the cavity as if it were crawling. Fluid entering the cavity forms a vortex. As a result, friction loss occurring between the rotating body and the stationary body can be reduced.
上記回転機械では、前記流路では、前記流体は径方向外側から内側に向かって流れていてもよい。 In the rotating machine described above, the fluid may flow radially inward from the outer side in the flow path.
上記構成によれば、流路に向かって外側流路内を軸線方向に流れる流体は、流路とは反対側のリング部に衝突することで、当該リング部の周囲を回りこむようにしてキャビティ内に流入する。キャビティ内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。 According to the above configuration, the fluid flowing axially in the outer flow path toward the flow path collides with the ring portion on the opposite side of the flow path, so that the fluid flows around the ring portion and enters the cavity. influx. Fluid entering the cavity forms a vortex. As a result, friction loss occurring between the rotating body and the stationary body can be reduced.
本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転可能であるとともに、該軸線に交差する面内に広がる第一対向面、及び前記軸線に対する径方向外側を向く外周面と、を有する回転体と、前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に径方向内側から外側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面、及び前記外周面との間に前記流路に連通する外側流路を形成する内周面を有する静止体と、前記外周面における前記流路側の端縁に設けられ、前記内周面に向かって突出するとともに該内周面に対して隙間をあけて対向することで前記外周面との間に渦を形成するキャビティを画成し、前記回転体が回転している状態で前記隙間を通じて前記キャビティ内に流入する流体に渦を形成し、前記外周面と前記内周面との間における流体の周方向速度勾配を緩やかにするリング部と、を備える。 A rotating machine according to an aspect of the present invention is rotatable around an axis, and has a first opposing surface that extends in a plane that intersects the axis, and an outer peripheral surface that faces radially outward with respect to the axis. a body, a second opposing surface facing the first opposing surface in the axial direction and forming a flow path between the body and the first opposing surface through which fluid flows radially inwardly and outwardly; a stationary body having an inner peripheral surface that forms an outer flow path that communicates with the flow path between itself and the outer peripheral surface; and the inner peripheral surface with a gap therebetween to define a cavity that forms a vortex with the outer peripheral surface, and in a state in which the rotating body is rotating, it enters the cavity through the gap a ring portion that forms a vortex in the inflowing fluid and moderates the circumferential velocity gradient of the fluid between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.
上記構成によれば、流路内を径方向内側から外側に向かって流れた流体は、外側流路に流入する際に、流路側のリング部に衝突することで、当該リング部の周囲を回りこむようにしてキャビティ内に流入する。キャビティ内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。 According to the above configuration, the fluid that has flowed from the radially inner side to the outer side in the flow path collides with the ring portion on the side of the flow path when flowing into the outer flow path, thereby circulating around the ring portion. It flows into the cavity as if it were crawling. Fluid entering the cavity forms a vortex. As a result, friction loss occurring between the rotating body and the stationary body can be reduced.
本発明の一態様に係る回転機械では、軸線回りに回転可能であるとともに、該軸線に交差する面内に広がる第一対向面、及び前記軸線に対する径方向外側を向く外周面と、を有する回転体と、前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に径方向外側から内側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面、及び前記外周面との間に前記流路に連通する外側流路を形成する内周面を有する静止体と、前記外周面における前記流路とは反対側の端縁に設けられ、前記内周面に向かって突出するとともに該内周面に対して隙間をあけて対向することで前記外周面との間に渦を形成するキャビティを画成し、前記回転体が回転している状態で前記隙間を通じて前記キャビティ内に流入する流体に渦を形成し、前記外周面と前記内周面との間における流体の周方向速度勾配を緩やかにするリング部と、を備える。 A rotating machine according to an aspect of the present invention is rotatable around an axis, and has a first opposing surface that extends in a plane that intersects the axis, and an outer peripheral surface that faces radially outward with respect to the axis. a body, a second opposing surface facing the first opposing surface in the axial direction and forming a flow path between the body and the first opposing surface through which fluid flows radially inward from the outer side; A stationary body having an inner peripheral surface that forms an outer flow path that communicates with the flow path between itself and the outer peripheral surface; It protrudes toward the inner peripheral surface and faces the inner peripheral surface with a gap to define a cavity that forms a vortex with the outer peripheral surface, and the rotating body rotates through the gap. a ring portion that forms a vortex in the fluid that flows into the cavity and moderates a circumferential velocity gradient of the fluid between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.
上記構成によれば、流路に向かって外側流路内を軸線方向に流れる流体は、流路とは反対側のリング部に衝突することで、当該リング部の周囲を回りこむようにしてキャビティ内に流入する。キャビティ内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。 According to the above configuration, the fluid flowing axially in the outer flow path toward the flow path collides with the ring portion on the opposite side of the flow path, so that the fluid flows around the ring portion and enters the cavity. influx. Fluid entering the cavity forms a vortex. As a result, friction loss occurring between the rotating body and the stationary body can be reduced.
上記回転機械では、前記リング部と前記外周面とを曲面状に接続する曲面部をさらに有してもよい。 The rotating machine may further include a curved surface portion that connects the ring portion and the outer peripheral surface in a curved shape.
上記構成によれば、リング部と外周面とが曲面状の曲面部によって接続されていることから、キャビティ内に死水領域が形成されにくくなる。その結果、キャビティ内に形成された渦をより安定的に保持することができる。 According to the above configuration, since the ring portion and the outer peripheral surface are connected by the curved surface portion, a dead water region is less likely to be formed in the cavity. As a result, the vortex formed in the cavity can be held more stably.
本発明によれば、摩擦損失をより一層低減することで効率の向上した回転機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotating machine with improved efficiency by further reducing friction loss.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、図1から図3を参照して説明する。本実施形態では、回転機械としての多段の遠心圧縮機を例に説明する。なお、回転機械として、単段の遠心圧縮機や、遠心ポンプ、発電機、タービンに本実施形態の構成を適用することも可能である。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. In this embodiment, a multi-stage centrifugal compressor as a rotary machine will be described as an example. It is also possible to apply the configuration of the present embodiment to a single-stage centrifugal compressor, centrifugal pump, generator, or turbine as the rotary machine.
遠心圧縮機100は、軸線回りに回転する回転軸1と、この回転軸1の周囲を覆うことで流体流路2を形成する静止体Sとしてのケーシング3と、回転軸1に設けられた回転体Rとしての複数のインペラ4と、を備えている。
The
ケーシング3は、軸線Oに沿って延びる円筒状をなしている。回転軸1は、このケーシング3の内部を軸線Oに沿って貫通するように延びている。軸線O方向におけるケーシング3の両端部には、それぞれジャーナル軸受5及びスラスト軸受6が設けられている。回転軸1は、これらジャーナル軸受5とスラスト軸受6とによって軸線O回りに回転可能に支持されている。
The
ケーシング3の軸線O方向一方側には、外部から作動流体Gとしての空気を取り入れるための吸気口7が設けられている。さらに、ケーシング3の軸線O方向他方側には、ケーシング3内部で圧縮された作動流体Gが排気される排気口8が設けられている。
An intake port 7 for taking in air as the working fluid G from the outside is provided on one side of the
ケーシング3の内側には、これら吸気口7と排気口8とを連通し、縮径と拡径を繰り返す内部空間が形成されている。この内部空間は、複数のインペラ4を収容するとともに、上記の流体流路2の一部をなしている。なお、以降の説明では、この流体流路2上における吸気口7が位置する側を上流側と呼び、排気口8が位置する側を下流側と呼ぶ。
Inside the
回転軸1には、その外周面上で軸線O方向に間隔を空けて複数(6つ)のインペラ4が設けられている。各インペラ4は、図2に示すように、軸線O方向から見て略円形の断面を有するディスク41と、このディスク41の上流側の面に設けられた複数のブレード42と、これら複数のブレード42を上流側から覆うカバー43と、を有している。
A plurality of (six)
ディスク41は、軸線Oと交差する方向から見て、該軸線O方向の一方側から他方側に向かうに従って、径方向の寸法が次第に拡大するように形成されることで、おおむね円錐状をなしている。
The
ブレード42は、上記のディスク41の軸線O方向における両面のうち、上流側を向く円錐面上で、軸線Oを中心として径方向外側に向かって放射状に複数配列されている。より詳しくは、これらブレードは、ディスク41の上流側の面から上流側に向かって立設された薄板によって形成されている。これら複数のブレード42は、軸線O方向から見た場合、周方向の一方側から他方側に向かうように湾曲している。
A plurality of
ブレード42の上流側の端縁には、カバー43が設けられている。言い換えると、上記複数のブレード42は、このカバー43とディスク41とによって軸線O方向から挟持されている。これにより、カバー43、ディスク41、及び互いに隣り合う一対のブレード42同士の間には空間が形成される。この空間は、後述する流体流路2の一部(圧縮流路22)をなしている。
A
流体流路2は、上記のように構成されたインペラ4と、ケーシング3の内部空間を連通する空間である。本実施形態では、1つのインペラ4ごと(1つの圧縮段ごと)に1つの流体流路2が形成されているものとして説明を行う。すなわち、遠心圧縮機100では、最後段のインペラ4を除く5つのインペラ4に対応して、上流側から下流側に向かって連続する5つの流体流路2が形成されている。
The
それぞれの流体流路2は、吸込流路21と、圧縮流路22と、ディフューザ流路23と、リターンベンド部24と、案内流路25と、を有している。なお、図2は、流体流路2及びインペラ4のうち、1段のインペラ4のみを示している。
Each
1段目のインペラ4では、吸込流路21は上記の吸気口7と直接接続されている。この吸込流路21によって、外部の空気が流体流路2上の各流路に作動流体Gとして取り込まれる。より具体的には、この吸込流路21は、上流側から下流側に向かうにしたがって、軸線O方向から径方向外側に向かって次第に湾曲している。
In the
2段目以降のインペラ4における吸込流路21は、前段(1段目)の流体流路2における案内流路25(後述)の下流端と連通されている。すなわち、案内流路25を通過した作動流体Gは、上記と同様に、軸線Oに沿って下流側を向くように、その流れ方向が変更される。
The
圧縮流路22は、ディスク41の上流側の面、カバー43の下流側の面、及び周方向に隣り合う一対のブレード42によって囲まれた流路である。より詳しくは、この圧縮流路22は、径方向内側から外側に向かうに従って、その断面積が次第に減少している。これにより、インペラ4が回転している状態で圧縮流路22中を流通する作動流体Gは、徐々に圧縮されて高圧流体となる。
The
ディフューザ流路23は、軸線Oの径方向内側から外側に向かって延びる流路である。このディフューザ流路23における径方向内側の端部は、上記圧縮流路22の径方向外側の端部に連通されている。
The
リターンベンド部24は、ディフューザ流路23を経て、径方向の内側から外側に向かって流通した作動流体Gの流れ方向を径方向内側に向かって反転させる。リターンベンド部24の一端側(上流側)は、上記ディフューザ流路23に連通され、他端側(下流側)は、案内流路25に連通されている。リターンベンド部24の中途において、径方向の最も外側に位置する部分は、頂部とされている。
The
案内流路25は、リターンベンド部24の下流側の端部から径方向内側に向かって延びている。案内流路25の径方向外側の端部は、上記のリターンベンド部24と連通されている。案内流路25の径方向内側の端部は、上述のように後段の流体流路2における吸込流路21に連通されている。
The
上記のように構成された遠心圧縮機100では、インペラ4の円滑な回転を実現するため、ケーシング3とインペラ4との間に隙間が形成されている。より具体的には、ディスク41における下流側を向くディスク背面41A(第一対向面P1)と、当該ディスク背面41Aに対向するケーシング背面3A(第二対向面P2)との間には隙間が形成されている。この隙間は流路F1とされている。流路F1では、図2中の矢印Aで示すように、後段側の圧縮流路22から漏れ出た高圧の流体が、径方向内側から外側に向かって流通している。
In the
さらに、カバー43における上流側を向くカバー上流面43B(第一対向面P1´)と、当該カバー上流面43Bに対向するケーシング上流面3B(第二対向面P2´)との間には隙間が形成されている。この隙間は流路F2とされている。流路F2では、図2中の矢印Bで示すように、ディフューザ流路23を流通する高圧の流体が、径方向外側から内側に向かって流通している。
Furthermore, there is a gap between the cover
また、ディスクの41における径方向外側を向くディスク外周面41C、及びカバー43における径方向外側を向くカバー外周面43Cと、ケーシング3の内周面であるケーシング内周面3Dとの間にも隙間が形成されている。この隙間は流路F3(外側流路)とされている。流路F3は流路F1、及び流路F2と連通している。
In addition, there is also a gap between the radially outwardly facing disk outer
ここで、回転体Rとしてのインペラ4と、静止体Sとしてのケーシング3との間では、上記の流路F1、及び流路F2を流通する流体を介して摩擦抵抗(円板摩擦損失)が生じる。特に、遠心圧縮機100の場合、揚程が大きくなるにつれてインペラ4の外径が大きくなることから、上記の円板摩擦損失が増大することが知られている。また、インペラ4の外周面(上記のディスク外周面41C、及びカバー外周面43C)では流体の周方向速度が最も高いことから、これら外周面とケーシング内周面3Dとの間で生じる摩擦損失も低減する必要がある。
Here, between the
そこで、本実施形態では、図3と図4に示すように、ディスク外周面41C、及びカバー外周面43Cに、それぞれ径方向外側に向かって突出するリング部60,60´が設けられている。図3に示すように、ディスク外周面41Cには、軸線O方向両側の端縁に、ケーシング内周面3Dに向かって流路F3中に突出する一対のリング部60が設けられている。これら一対のリング部60は、周方向に連続する環状をなしている。流路F1側のリング部60は第一リング部61とされ、流路F1から離間する側のリング部60は第二リング部62とされている。本実施形態では、第一リング部61、及び第二リング部62とディスク外周面41Cとは、それぞれ互いに直交している。これら第一リング部61と第二リング部62との間には、軸線O方向に広がる空間が形成されている。この空間はキャビティCとされている。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4,
さらに、図4に示すように、カバー外周面43Cには、軸線O方向両側の端縁に、ケーシング内周面3Dに向かって流路F3中に突出する一対のリング部60´が設けられている。これら一対のリング部60´は、周方向に連続する環状をなしている。流路F2側のリング部60´は第一リング部61´とされ、流路F2から離間する側のリング部60´は第二リング部62´とされている。本実施形態では、第一リング部61´、及び第二リング部62´とカバー外周面43Cとは、それぞれ互いに直交している。これら第一リング部61´と第二リング部62´との間には、軸線O方向に広がる空間が形成されている。この空間はキャビティC´とされている。
Further, as shown in FIG. 4, the outer
上記構成によれば、流路F3に流体が流入する際に、リング部60,60´に衝突することで、流体は当該リング部の周囲を回りこむようにしてキャビティC,C´内に流入する。キャビティC,C´内に流入した流体は渦を形成する。この渦の有する周方向の速度成分によって、回転体Rとしてのインペラ4の外周面(ディスク外周面41C、及びカバー外周面43C)と静止体Sの内周面(ケーシング内周面3D)との間における流体の速度差が小さくなる(速度勾配が緩やかになる。)。その結果、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。一方で、上記リング部が設けられていない場合、渦が形成されないために、外周面(ディスク外周面41C、及びかバー外周面43C)と内周面(ケーシング内周面3D)との間で速度勾配に基づく摩擦損失が生じてしまう。上記の構成によれば、このような摩擦損失が生じる可能性を低減することができる。これにより、遠心圧縮機100の効率をより一層向上させることができる。
According to the above configuration, when the fluid flows into the flow path F3, it collides with the
特に、上記構成によれば、流路F1内を径方向内側から外側に向かって流れた流体は、流路F3に流入する際に、流路F1側のリング部60(第一リング部61)に衝突することで、当該第一リング部61の周囲を回りこむようにしてキャビティC内に流入する。キャビティC内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。
In particular, according to the above configuration, when the fluid that has flowed from the radially inner side to the outer side in the flow path F1 flows into the flow path F3, the ring portion 60 (the first ring portion 61) on the flow path F1 side By colliding with , it flows into the cavity C while going around the
また、上記構成によれば、流路F2に向かって流路F3内を軸線O方向に流れる流体は、流路F2とは反対側のリング部60´(第二リング部62´)に衝突することで、当該第二リング部62´の周囲を回りこむようにしてキャビティC´内に流入する。キャビティC´内に流入した流体は渦を形成する。この渦の有する周方向の速度成分によって、回転体Rの外周面と静止体Sの内周面との間における流体の速度差が小さくなる(速度勾配が緩やかになる。)。その結果、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。 Further, according to the above configuration, the fluid flowing in the direction of the axis O in the flow path F3 toward the flow path F2 collides with the ring portion 60' (second ring portion 62') on the opposite side of the flow path F2. As a result, the liquid flows around the second ring portion 62' and into the cavity C'. The fluid that has flowed into cavity C' forms a vortex. The velocity component in the circumferential direction of this vortex reduces the velocity difference of the fluid between the outer peripheral surface of the rotating body R and the inner peripheral surface of the stationary body S (the velocity gradient becomes gentle). As a result, friction loss occurring between the rotating body and the stationary body can be reduced.
このように、本実施形態では、ディスク外周面41C、及びカバー外周面43Cのそれぞれに上述のリング部60,60´が設けられている。これにより、インペラ4の外周側の端面とケーシング内周面3Dとの間における摩擦損失をより一層低減することができる。
Thus, in this embodiment, the above-described
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、ディスク外周面41C、及びカバー外周面43Cと、リング部60,60´はそれぞれ互いに直交している構成について説明した。しかしながら、当該部位を図5に示すような構成とすることも可能である。図5の例では、ディスク外周面41C、及びカバー外周面43Cと、リング部60,60´はそれぞれ曲面状に湾曲する曲面部Sによって接続されている。つまり、この構成では、キャビティCの内部に角部が形成されていない。これにより、キャビティC,C´内に死水領域(流体が滞留する領域)が形成されにくくなる。その結果、キャビティC,C´内に形成された渦をより安定的に保持することができる。
The first embodiment of the present invention has been described above. Various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present invention. For example, in the first embodiment, the disk outer
[第二実施形態]
続いて、本発明の第二実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図6に示すように、本実施形態では、ディスク外周面41Cにおける流路F1側の端縁のみに、第一実施形態で説明したものと同様のリング部60Bが設けられている。このリング部60Bとディスク外周面41Cとの間に画成される空間はキャビティC´とされている。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to said 1st embodiment, and detailed description is abbreviate|omitted. As shown in FIG. 6, in this embodiment, a
上記構成によれば、流路F1内を径方向内側から外側に向かって流れた流体は、流路F3に流入する際に、リング部60Bに衝突することで、当該リング部60Bの周囲を回りこむようにしてキャビティC´内に流入する。キャビティC´内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。これにより、遠心圧縮機100の効率をさらに向上させることができる。また、本実施形態では、リング部60Bが一つのみ設けられていることから、例えば複数のリング部60Bを備える構成に比べて、部品点数の削減や製作工数の削減を図ることができる。
According to the above configuration, the fluid that has flowed from the radially inner side to the outer side in the flow path F1 collides with the
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、図7に示すように、ディスク外周面41Cとリング部60Bとの間に、これらを曲面状に接続する曲面部S´が設けられていてもよい。この構成によれば、キャビティC´内に死水領域(流体が滞留する領域)が形成されにくくなる。その結果、キャビティC´内に形成された渦をより安定的に保持することができる。
The second embodiment of the present invention has been described above. Various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present invention. For example, as shown in FIG. 7, a curved surface portion S' may be provided between the disk outer
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について、図8を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図8に示すように、本実施形態では、カバー外周面43Cにおける流路F2側の端縁のみに第一実施形態で説明したものと同様のリング部60Cが設けられている。このリング部60Cとカバー外周面43Cとの間に画成される空間はキャビティC´´とされている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to said each embodiment, and detailed description is abbreviate|omitted. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a
上記構成によれば、流路F2に向かって流路F3内を軸線O方向に流れる流体は、流路F2とは反対側の端縁に設けられたリング部60Cに衝突することで、当該リング部60Cの周囲を回りこむようにしてキャビティC´´内に流入する。キャビティC´´内に流入した流体は渦を形成する。その結果、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。また、本実施形態では、リング部60Cが一つのみ設けられていることから、例えば複数のリング部60Cを備える構成に比べて、部品点数の削減や製作工数の削減を図ることができる。
According to the above configuration, the fluid flowing in the direction of the axis O in the flow path F3 toward the flow path F2 collides with the
以上、本発明の第三施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、図9に示すように、カバー外周面43Cとリング部60Cとの間に、これらを曲面状に接続する曲面部S´´が設けられていてもよい。この構成によれば、キャビティC´´内に死水領域(流体が滞留する領域)が形成されにくくなる。その結果、キャビティC´´内に形成された渦をより安定的に保持することができる。
The third embodiment of the present invention has been described above. Various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present invention. For example, as shown in FIG. 9, a curved surface portion S'' may be provided between the cover outer
100 遠心圧縮機(回転機械)
1 回転軸
2 流体流路
3 ケーシング
3A ケーシング背面
3B ケーシング上流面
3D ケーシング内周面
4 インペラ
5 ジャーナル軸受
6 スラスト軸受
7 吸気口
8 排気口
10 凹部
11 静止側凹部
21 吸込流路
22 圧縮流路
23 ディフューザ流路
24 リターンベンド部
25 案内流路
41 ディスク
41A ディスク背面
41C ディスク外周面
42 ブレード
43 カバー
43B カバー上流面
43C カバー外周面
50 リターンベーン
60,60B,60C リング部
61,61´ 第一リング部
62,62´ 第二リング部
C,C´,C´´ キャビティ
F1,F2,F3 流路
O 軸線
P1 第一対向面
P2 第二対向面
R 回転体
S 静止体
100 centrifugal compressor (rotating machine)
1
Claims (6)
前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に流体が流通する流路を形成する第二対向面、及び前記外周面との間に前記流路に連通する外側流路を形成する内周面を有する静止体と、
前記軸線方向における前記外周面の両端に設けられ、前記内周面に向かって突出するとともに該内周面に対して隙間をあけて対向することでキャビティを画成し、前記回転体が回転している状態で前記隙間を通じて前記キャビティ内に流入する流体に渦を形成し、前記外周面と前記内周面との間における流体の周方向速度勾配を緩やかにする一対のリング部と、
を備える回転機械。 a rotating body rotatable about an axis and having a first opposing surface extending in a plane intersecting the axis and an outer peripheral surface facing radially outward with respect to the axis;
A second opposing surface that faces the first opposing surface in the axial direction and forms a flow path between the first opposing surface and the first opposing surface, and a space between the second opposing surface and the outer peripheral surface that communicates with the flow path a stationary body having an inner peripheral surface forming an outer flow path for
Provided at both ends of the outer peripheral surface in the axial direction, protrude toward the inner peripheral surface and face the inner peripheral surface with a gap to define a cavity, in which the rotating body rotates. a pair of ring portions for forming a vortex in the fluid flowing into the cavity through the gap in a state where the fluid is in the closed state , thereby reducing a circumferential velocity gradient of the fluid between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface;
A rotary machine with
前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に径方向内側から外側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面、及び前記外周面との間に前記流路に連通する外側流路を形成する内周面を有する静止体と、
前記外周面における前記流路側の端縁に設けられ、前記内周面に向かって突出するとともに該内周面に対して隙間をあけて対向することで前記外周面との間に渦を形成するキャビティを画成し、前記回転体が回転している状態で前記隙間を通じて前記キャビティ内に流入する流体に渦を形成し、前記外周面と前記内周面との間における流体の周方向速度勾配を緩やかにするリング部と、
を備える回転機械。 a rotating body rotatable about an axis and having a first opposing surface extending in a plane intersecting the axis and an outer peripheral surface facing radially outward with respect to the axis;
a second opposing surface facing the first opposing surface in the axial direction and forming a flow path between the first opposing surface and the first opposing surface through which fluid flows from the radially inner side to the outer side, and the outer peripheral surface; a stationary body having an inner peripheral surface forming an outer flow path communicating with the flow path between;
Provided at the edge of the flow path side of the outer peripheral surface, protrudes toward the inner peripheral surface and faces the inner peripheral surface with a gap , thereby forming a vortex with the outer peripheral surface. defining a cavity, forming a vortex in a fluid flowing into the cavity through the gap while the rotating body is rotating , and causing a circumferential velocity gradient of the fluid between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface; a ring portion that moderates the
A rotary machine with
前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に径方向外側から内側に向かって流体が流通する流路を形成する第二対向面、及び前記外周面との間に前記流路に連通する外側流路を形成する内周面を有する静止体と、
前記外周面における前記流路とは反対側の端縁に設けられ、前記内周面に向かって突出するとともに該内周面に対して隙間をあけて対向することで前記外周面との間に渦を形成するキャビティを画成し、前記回転体が回転している状態で前記隙間を通じて前記キャビティ内に流入する流体に渦を形成し、前記外周面と前記内周面との間における流体の周方向速度勾配を緩やかにするリング部と、
を備える回転機械。 a rotating body rotatable about an axis and having a first opposing surface extending in a plane intersecting the axis and an outer peripheral surface facing radially outward with respect to the axis;
A second opposing surface facing the first opposing surface in the axial direction and forming a flow path between the first opposing surface and the first opposing surface through which fluid flows from the radially outer side to the inner side; and the outer peripheral surface. a stationary body having an inner peripheral surface forming an outer flow path communicating with the flow path between;
Provided on the edge of the outer peripheral surface opposite to the flow path, projecting toward the inner peripheral surface and facing the inner peripheral surface with a gap between the outer peripheral surface and the A cavity forming a vortex is defined, and a vortex is formed in the fluid flowing into the cavity through the gap while the rotating body is rotating , so that the fluid flows between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface. a ring portion that moderates the circumferential velocity gradient;
A rotary machine with
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