JP2001329995A - Centrifugal compressor with variable diffuser - Google Patents

Centrifugal compressor with variable diffuser

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JP2001329995A
JP2001329995A JP2000152489A JP2000152489A JP2001329995A JP 2001329995 A JP2001329995 A JP 2001329995A JP 2000152489 A JP2000152489 A JP 2000152489A JP 2000152489 A JP2000152489 A JP 2000152489A JP 2001329995 A JP2001329995 A JP 2001329995A
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JP
Japan
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diffuser
blade
guide blade
centrifugal compressor
guide
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Application number
JP2000152489A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Iketani
信之 池谷
Tadaaki Watanabe
忠昭 渡邊
Hiroshi Tange
浩史 丹下
Yoshiaki Hirai
芳明 平井
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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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
    • F04D29/46Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • 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
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/52Outlet

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal compressor with a variable diffuser capable of completely burying a guide blade in a diffuser part, completely preventing a leak of compressed fluid from a gap between the guide blade and a diffuser wall, and suppressing drop in efficiency. SOLUTION: This centrifugal compressor has the guide blade 12 coming in and out of the diffuser wall 11; a hollow air-chamber 13; an elastic partition member 14 air tightly dividing the air-chamber and movable in the axial direction; and a fluid driving mechanism generating pressure difference in the elastic partition member and moving the elastic partition member in the axial direction by the fluid pressure. A part of the guide blade is fixed to the elastic partition member. A gap flow reducing device for reducing gap flow flowing between the diffuser wall for housing the guide blade and the guide blade is installed. The gap flow reducing device is composed of plural projections 21 for connecting a fixed part of an adjacent blade part 12b of a blade base part 12a; and recessed grooves 22 for housing the plural projections installed in the diffuser wall for housing the guide blade without contact.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、案内羽根をディフ
ューザ部に出没できる可変ディフューザ付き遠心圧縮機
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a centrifugal compressor with a variable diffuser, which allows guide vanes to protrude and retract from a diffuser.

【0002】[0002]

【従来の技術】遠心圧縮機の羽根車とスクロール部との
間には、リング状の流路であるディフューザ部が設けら
れている。このディフューザ部は、羽根車から吐出され
る流体の運動エネルギを圧力に変換する役割を有してい
る。
2. Description of the Related Art A diffuser portion, which is a ring-shaped flow path, is provided between an impeller of a centrifugal compressor and a scroll portion. The diffuser has a role of converting kinetic energy of fluid discharged from the impeller into pressure.

【0003】また、このディフューザ部に流体の流れを
制御する案内羽根が設けられた遠心圧縮機も広く知られ
ている。かかる案内羽根を設けることにより、「羽根な
し」の場合より一般的に効率は高まるが、使用可能な流
量範囲は羽根なしの場合より狭くなる。そのため、車両
用過給機に適用する遠心圧縮機のように、流量範囲が非
常に広い場合には、ディフューザ部の特性を変化させ
て、常に最適に近い特性を得る必要がある。
[0003] A centrifugal compressor in which a guide vane for controlling the flow of a fluid is provided in the diffuser is also widely known. Providing such guide vanes generally increases efficiency over the "bladeless" case, but the usable flow range is narrower than without vanes. Therefore, when the flow rate range is very wide, such as in a centrifugal compressor applied to a vehicle supercharger, it is necessary to always change the characteristics of the diffuser to obtain characteristics that are close to optimal.

【0004】この要望に応え、ディフューザ部の特性を
変化させる手段として、従来から、(1)ディフューザ
羽根の取付角を変える手段(いわゆる可変ピッチ機構)
や、(2)ディフューザ壁面の幅を変える手段(例え
ば、特開平4−47199号)が提案され、一部で実施
されている。しかし、可変ピッチ機構は構造が複雑であ
るため、小型の遠心圧縮機(例えば乗用車用の過給機)
には適用が困難であった。また、ディフューザ壁面の幅
を変える手段(特開平4−47199号)では、流路の
段差が不可避であり、性能低下が大きい問題があった。
[0004] In response to this demand, as means for changing the characteristics of the diffuser section, there have conventionally been (1) means for changing the mounting angle of the diffuser blade (so-called variable pitch mechanism).
Also, (2) means for changing the width of the diffuser wall surface (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-47199) has been proposed and partially implemented. However, since the structure of the variable pitch mechanism is complicated, a small centrifugal compressor (for example, a supercharger for a passenger car) is used.
Was difficult to apply. Further, in the means for changing the width of the diffuser wall surface (Japanese Patent Laid-Open No. 4-47199), there is a problem that the step in the flow path is inevitable and the performance is greatly reduced.

【0005】一方、これらの問題が少なく、比較的簡単
な構造で性能上のメリットも大きい手段として、ディフ
ューザ部の羽根を出没させる手段が提案されている(例
えば、特開平5−99199号、特開平8−25412
7号等)。
On the other hand, as means which have less of these problems, have a relatively simple structure, and have a great merit in performance, means for protruding and retracting the blades of the diffuser portion have been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-99199, Kaihei 8-25412
No. 7).

【0006】特開平5−99199号の「遠心圧縮機」
は、図6に示すように、静止羽根1の内周側に弦長が大
なる羽根2と小なる羽根3とで構成される羽根装置を配
置し、圧縮機の運転流量に応じて大なる羽根2又は小な
る羽根3をディフューザ流路内に突出させるものであ
る。また、特開平8−254127号の「過給装置」
は、図7に示すように、ディフューザ部に突出・引き込
み可能に設けられた案内羽根4、案内羽根をディフュー
ザ部に突出させ又は引き込ませるアクチュエータ5、及
びエンジンの作動状態に応答してアクチュエータを作動
するコントローラを有するものである。
[0006] "Centrifugal compressor" in JP-A-5-99199
As shown in FIG. 6, a blade device including a blade 2 having a large chord length and a blade 3 having a small chord is arranged on the inner peripheral side of the stationary blade 1, and the blade device increases in accordance with the operating flow rate of the compressor. The blade 2 or the small blade 3 protrudes into the diffuser flow path. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-254127 discloses a "supercharging device".
As shown in FIG. 7, the guide vanes 4 are provided in the diffuser portion so as to be able to project and retract, the actuator 5 causes the guide vanes to project or retract into the diffuser portion, and the actuator operates in response to the operating state of the engine. It has a controller to perform.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図6に示した遠心圧縮
機では、ディフューザ部に静止羽根1が常にあるため、
大小の羽根2又3を突出させても、広範囲の流量範囲に
適応できる「羽根なし」の特性は得られない問題点があ
った。また、図7に示した過給装置では、原理的には案
内羽根をディフューザ部に完全に突出・引き込みできる
が、(1)案内羽根とディフューザ部の間を気密に保持
することが困難又は不可能であり、加圧流体の漏れを完
全には防止できない、(2)アクチュエータ5はディフ
ューザ部の加圧された内圧に抗して作動するため、アク
チュエータが大型となる、等の問題点があった。
In the centrifugal compressor shown in FIG. 6, the stationary blade 1 is always provided in the diffuser portion.
Even if the large and small blades 2 and 3 are made to protrude, there is a problem in that the "bladeless" characteristic applicable to a wide flow rate range cannot be obtained. Further, in the supercharging device shown in FIG. 7, the guide blades can be completely projected and retracted into the diffuser portion in principle, but (1) it is difficult or impossible to keep the space between the guide blades and the diffuser portion airtight. It is possible to prevent leakage of the pressurized fluid completely, and (2) the actuator 5 operates against the pressurized internal pressure of the diffuser portion, so that the actuator becomes large. Was.

【0008】更に、案内羽根を出没可能にした場合、羽
根を出した場合に、羽根先端が対向する壁に完全に接触
することが効率向上の点から必要である。その場合、製
品の加工精度及び組立精度を考慮すると、羽根の基部と
ディフューザ壁面との間にわずかな隙間が必要となる。
しかしこの隙間が存在すると圧力の高いディフューザの
出口側からこの隙間を通してディフューザの入口側に流
れる隙間流れが発生し、効率が低下する問題点が生じ
る。
Furthermore, when the guide blades are made to be able to protrude and retract, it is necessary that the blade tips come into complete contact with the opposing wall when the blades are protruded from the viewpoint of improving efficiency. In this case, a small gap is required between the base of the blade and the diffuser wall in consideration of the processing accuracy and the assembly accuracy of the product.
However, if this gap exists, a gap flow flows from the outlet side of the diffuser with a high pressure to the inlet side of the diffuser through the gap, which causes a problem that the efficiency is reduced.

【0009】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、案内
羽根をディフューザ部に完全に出没でき、案内羽根とデ
ィフューザ壁の隙間からの加圧流体の漏れを完全に防止
でき、かつ案内羽根の突出し時に案内羽根を反対側のデ
ィフューザ壁面に密着させて翼端隙間損失を低減でき、
同時に案内羽根の基部とディフューザ壁面との間の隙間
を通してディフューザの入口側に流れる隙間流れを低減
し、効率低下を抑制することができる可変ディフューザ
付き遠心圧縮機を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to allow the guide blade to completely protrude and retract from the diffuser portion, to completely prevent the pressurized fluid from leaking from the gap between the guide blade and the diffuser wall, and to set the guide blade to the opposite side when the guide blade projects. The blade tip gap loss can be reduced by closely adhering to the diffuser wall of the
At the same time, it is an object of the present invention to provide a centrifugal compressor with a variable diffuser, which can reduce a gap flow flowing to the inlet side of the diffuser through a gap between the base of the guide vane and the diffuser wall surface, and can suppress a decrease in efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、対向す
るディフューザ壁(11)の少なくとも一方から出没可
能な案内羽根(12)と、該案内羽根を収容するディフ
ューザ壁側に設けられた中空の気室(13)と、該気室
をディフューザ側と反ディフューザ側とに気密に分割し
かつ軸方向に移動可能な弾性仕切り部材(14)と、弾
性仕切り部材のディフューザ側と反ディフューザ側に差
圧を発生させて弾性仕切り部材を流体圧により軸方向に
移動させる流体駆動機構とを備え、前記案内羽根の一部
が弾性仕切り部材に取り付けられており、更に、案内羽
根を収容するディフューザ壁と案内羽根の間を流れる隙
間流れを低減する隙間流低減装置を備えた、ことを特徴
とする可変ディフューザ付き遠心圧縮機が提供される。
According to the present invention, there is provided a guide blade (12) which can protrude and retract from at least one of opposed diffuser walls (11), and a hollow provided on the diffuser wall side for accommodating the guide blade. An air chamber (13), an elastic partition member (14) which air-tightly divides the air chamber into a diffuser side and an anti-diffuser side and is movable in the axial direction, and a diffuser side and an anti-diffuser side of the elastic partition member. A fluid drive mechanism for generating a differential pressure to move the elastic partition member in the axial direction by fluid pressure, wherein a part of the guide blade is attached to the elastic partition member, and further a diffuser wall for accommodating the guide blade. A centrifugal compressor with a variable diffuser, comprising: a gap flow reducing device that reduces a gap flow flowing between the guide blades.

【0011】上述した本発明の構成によれば、案内羽根
(12)を収容する中空の気室(13)をディフューザ
側と反ディフューザ側とに気密に分割する弾性仕切り部
材(14)を備えているので、案内羽根とディフューザ
壁の隙間からの加圧流体の漏れを完全に防止できる。ま
た、流体駆動機構により、弾性仕切り部材を流体圧によ
り軸方向に移動させるので、案内羽根の突出し時に案内
羽根を反対側のディフューザ壁面に密着させて翼端隙間
損失を低減できる。
According to the configuration of the present invention described above, there is provided the elastic partition member (14) for airtightly dividing the hollow air chamber (13) accommodating the guide vane (12) into the diffuser side and the anti-diffuser side. Therefore, leakage of the pressurized fluid from the gap between the guide vane and the diffuser wall can be completely prevented. Further, since the elastic partition member is moved in the axial direction by the fluid pressure by the fluid drive mechanism, the guide blade is brought into close contact with the diffuser wall surface on the opposite side when the guide blade protrudes, so that blade tip gap loss can be reduced.

【0012】また、案内羽根を収容するディフューザ壁
と案内羽根の間を流れる隙間流れを低減する隙間流低減
装置を備えているので、羽根の基部とディフューザ壁面
との間の隙間を通して、圧力の高いディフューザの出口
側からディフューザの入口側に流れる隙間流れを低減し
効率の低下を抑制することができる。
In addition, since a gap flow reducing device for reducing a gap flow flowing between the diffuser wall for accommodating the guide blade and the guide blade is provided, a high pressure is applied through the gap between the base of the blade and the diffuser wall surface. It is possible to reduce the gap flow flowing from the outlet side of the diffuser to the inlet side of the diffuser, thereby suppressing a decrease in efficiency.

【0013】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
案内羽根(12)は、円板状の羽根基部(12a)と、
この羽根基部に一端が固定され周方向に間隔を隔てて配
置された複数の羽根部(12b)とからなり、前記隙間
流低減装置は、前記羽根基部(12a)の隣接する羽根
部の固定部を連結する複数の凸部(21)と、該案内羽
根を収容するディフューザ壁に設けられ前記複数の凸部
を接触することなく収容する複数の凹溝(22)とから
なる。この構成により、羽根基部(12a)の凸部(2
1)とディフューザ壁の凹溝(22)とでいわゆるラビ
リンスシールを構成することができ、互いに接触させる
ことなく隙間流れを低減することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the guide blade (12) includes a disk-shaped blade base (12a),
The gap flow reduction device comprises a plurality of blades (12b) fixed at one end to the blade base and arranged at intervals in the circumferential direction, and the gap flow reducing device is configured to fix a blade adjacent to the blade base (12a). And a plurality of concave grooves (22) provided on a diffuser wall for accommodating the guide vanes and accommodating the plurality of convexes without contact. With this configuration, the protrusion (2) of the blade base (12a)
A so-called labyrinth seal can be constituted by 1) and the concave groove (22) of the diffuser wall, and the gap flow can be reduced without making them contact each other.

【0014】また、前記凸部(21)及び凹溝(22)
は、周方向又は周方向に対して斜めに延びてもよい。こ
のいずれの構成によっても、圧力の高いディフューザの
出口側からディフューザの入口側に流れる隙間流れにほ
ぼ直交してラビリンスシールを構成することができ、効
果的に隙間流れを低減することができる。
Further, the convex portion (21) and the concave groove (22)
May extend in the circumferential direction or obliquely to the circumferential direction. According to any of these configurations, the labyrinth seal can be formed substantially perpendicular to the gap flow flowing from the outlet side of the diffuser having a high pressure to the inlet side of the diffuser, and the gap flow can be effectively reduced.

【0015】更に、前記隙間流低減装置は、案内羽根と
案内羽根を収容するディフューザ壁の貫通孔との間に設
けられたブラシシール又は弾性シールであってもよい。
かかるブラシシール又は弾性シールを併用することによ
り、上記ラビリンスシール部に流入する流体流量を更に
低減することができる。
Further, the clearance flow reducing device may be a brush seal or an elastic seal provided between the guide blade and a through hole in a diffuser wall for accommodating the guide blade.
By using such a brush seal or an elastic seal together, the flow rate of the fluid flowing into the labyrinth seal portion can be further reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図1は、本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機
を示す全体構成図である。この図に示すように、本発明
の可変ディフューザ付き遠心圧縮機10は、対向するデ
ィフューザ壁11の少なくとも一方(この図では、反シ
ュラウド側)から出没可能な案内羽根12と、案内羽根
12を収容するディフューザ壁側に設けられた中空の気
室13と、気室13をディフューザ側と反ディフューザ
側とに気密に分割しかつ軸方向に移動可能な弾性仕切り
部材14とを備えている。なお、この図において、6は
羽根車、7はスクロールケーシング、8はシールプレー
トである。シールプレート8は、この例ではシールプレ
ートカバー8a、ダイヤフラムカバー8b及び本体8c
からなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention. As shown in this figure, the centrifugal compressor 10 with a variable diffuser of the present invention accommodates a guide blade 12 that can protrude and retract from at least one of the opposed diffuser walls 11 (in this figure, the anti-shroud side) and a guide blade 12. The air chamber 13 includes a hollow air chamber 13 provided on the diffuser wall side, and an elastic partition member 14 that divides the air chamber 13 into a diffuser side and a non-diffuser side in an airtight manner and is movable in the axial direction. In this figure, 6 is an impeller, 7 is a scroll casing, and 8 is a seal plate. In this example, the seal plate 8 includes a seal plate cover 8a, a diaphragm cover 8b, and a main body 8c.
Consists of

【0017】図2は、図1のA−A矢視図である。この
図において、羽根車6及びスクロールケーシング7は、
図面の明瞭化のため省略して示している。
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. In this figure, the impeller 6 and the scroll casing 7 are
It is omitted for clarity of the drawing.

【0018】図1及び図2に示すように案内羽根12
は、この例では、円板状の羽根基部12aと、この羽根
基部12aに一端が固定され周方向に間隔を隔てて配置
された複数の羽根部12bとからなる。反シュラウド側
のディフューザ壁11(すなわちシールプレートカバー
8a)には、各羽根部12bが貫通する貫通孔が設けら
れ、羽根部12bが反シュラウド側のディフューザ壁1
1内に面一に引っ込む位置から、羽根部12bが反対側
のディフューザ壁11に当接する突き出し位置まで、羽
根部12bが羽根車6の軸方向に移動できるようになっ
ている。
As shown in FIG. 1 and FIG.
In this example, is composed of a disk-shaped blade base 12a and a plurality of blades 12b having one end fixed to the blade base 12a and arranged at intervals in the circumferential direction. The diffuser wall 11 on the anti-shroud side (that is, the seal plate cover 8a) is provided with a through hole through which each blade 12b penetrates, and the blade 12b is connected to the diffuser wall 1 on the anti-shroud side.
The blade portion 12b can move in the axial direction of the impeller 6 from a position where the blade portion 12b is retracted flush with the inside 1 to a protruding position where the blade portion 12b abuts on the diffuser wall 11 on the opposite side.

【0019】中空の気室13は、この例では、反シュラ
ウド側のディフューザ壁11の内部、すなわちシールプ
レート8内に設けられた中空円筒形の空間である。ま
た、弾性仕切り部材14は、リング状のダイヤフラムま
たはベローズであり、その外縁部と内縁部が気室13に
気密に固定され、この空間(気室13)をディフューザ
側と反ディフューザ側とに分割している。更に、このダ
イヤフラム(またはベローズ)は、気密を保持したまま
軸方向に変形可能であり、その中間部分に案内羽根12
の一部(この例では羽根基部12aの左端部)が取り付
けられている。
In this example, the hollow air chamber 13 is a hollow cylindrical space provided inside the diffuser wall 11 on the side opposite to the shroud, that is, inside the seal plate 8. The elastic partition member 14 is a ring-shaped diaphragm or bellows, and its outer edge and inner edge are air-tightly fixed to the air chamber 13, and this space (air chamber 13) is divided into a diffuser side and an anti-diffuser side. are doing. Furthermore, this diaphragm (or bellows) can be deformed in the axial direction while maintaining airtightness, and the guide blade 12
(In this example, the left end of the blade base 12a) is attached.

【0020】本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機
10では、更に、弾性仕切り部材14を流体圧により軸
方向に移動させる流体駆動機構を備える。この流体駆動
機構は、弾性仕切り部材14を軸方向に付勢する付勢手
段16と、気室13の反ディフューザ側を減圧又は加圧
する配管ライン17a及びこれを外部の負圧源(又は正
圧源)と連通する図示しない開閉弁とからなり、弾性仕
切り部材14のディフューザ側と反ディフューザ側に差
圧を発生させて弾性仕切り部材14を流体圧により軸方
向に移動させるようになっている。なお、17bは、デ
ィフューザ部の静圧を抽気するための別の配管ラインで
ある。
The centrifugal compressor 10 with a variable diffuser according to the present invention further includes a fluid drive mechanism for moving the elastic partition member 14 in the axial direction by fluid pressure. This fluid drive mechanism includes an urging means 16 for urging the elastic partition member 14 in the axial direction, a piping line 17a for reducing or increasing the pressure on the side opposite to the diffuser of the air chamber 13 and an external negative pressure source (or positive pressure). And an on-off valve (not shown) that communicates with the pressure source. A differential pressure is generated between the diffuser side and the anti-diffuser side of the elastic partition member 14 to move the elastic partition member 14 in the axial direction by fluid pressure. In addition, 17b is another piping line for extracting the static pressure of the diffuser portion.

【0021】付勢手段16は、この例では、気室13の
反ディフューザ側(図で左側)に圧縮状態で収容された
圧縮バネであり、弾性仕切り部材14及びこれを介して
案内羽根12をディフューザ部の反対側のディフューザ
壁に向けて付勢している。
In this example, the urging means 16 is a compression spring housed in a compressed state on the side opposite to the diffuser (left side in the figure) of the air chamber 13, and the elastic partition member 14 and the guide blade 12 via this. It is urged toward the diffuser wall opposite the diffuser section.

【0022】上述した構成により、例えば、遠心圧縮機
の流量が少なく、効率を高める必要がある場合に、気室
13のディフューザ側と反ディフューザ側を連通して同
圧とすることにより、付勢手段16の付勢力により、案
内羽根12を反対側のディフューザ壁に向けて移動し、
案内羽根12の先端(図で右端)が反対側のディフュー
ザ壁に隙間なく当接した状態とすることができる。
According to the above-described structure, for example, when the flow rate of the centrifugal compressor is small and the efficiency needs to be increased, the diffuser side and the anti-diffuser side of the air chamber 13 are communicated with each other to have the same pressure. By the urging force of the means 16, the guide vanes 12 are moved toward the opposite diffuser wall,
The leading end (right end in the figure) of the guide blade 12 can be brought into contact with the diffuser wall on the opposite side without any gap.

【0023】また、逆に、遠心圧縮機の流量が多く、効
率よりもその安定作動が要求される場合に、気室13の
反ディフューザ側を外部の負圧源(例えば、ブレーキ用
真空源)に連通して負圧とすることにより、弾性仕切り
部材14のディフューザ側(図で右側)の圧力が反ディ
フューザ側(左側)の圧力より高くなり、付勢手段16
の付勢力に抗して弾性仕切り部材14及びこれに取り付
けられた案内羽根12を反対方向(図で左側)に移動さ
せ、案内羽根12が引っ込み、その先端(図で右端)を
ディフューザ壁11と面一とすることができる。
Conversely, when the flow rate of the centrifugal compressor is large and its operation is required to be more stable than efficiency, the anti-diffuser side of the air chamber 13 is connected to an external negative pressure source (for example, a vacuum source for brake). , The pressure on the diffuser side (the right side in the figure) of the elastic partition member 14 becomes higher than the pressure on the anti-diffuser side (the left side).
The elastic partition member 14 and the guide blade 12 attached thereto are moved in the opposite direction (left side in the figure) against the urging force of the above, and the guide blade 12 is retracted, and its tip (right end in the figure) is connected to the diffuser wall 11. Can be flush.

【0024】図3は、図1のB部の模式的構成図であ
る。この図に示すように、本発明の可変ディフューザ付
き遠心圧縮機10は、更に、案内羽根12を収容するデ
ィフューザ壁11(すなわちこの例ではシールプレート
カバー8a)と案内羽根12の間を流れる隙間流れを低
減する隙間流低減装置を備えている。隙間流低減装置
は、図3の例では、羽根基部12aの隣接する羽根部の
固定部を連結する複数の凸部21と、案内羽根12を収
容するディフューザ壁11(シールプレートカバー8
a)に設けられた複数の凹溝22とからなる。凸部21
と凹溝22は、互いに接触することなく嵌合しており、
この間にいわゆるラビリンスシールを形成している。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a portion B in FIG. As shown in this figure, the centrifugal compressor 10 with a variable diffuser of the present invention further includes a gap flow flowing between the diffuser wall 11 (that is, the seal plate cover 8a in this example) for accommodating the guide blade 12 and the guide blade 12. And a gap flow reducing device for reducing the gap flow. In the example of FIG. 3, the gap flow reducing device includes a plurality of convex portions 21 that connect fixed portions of adjacent blade portions of the blade base portion 12 a, and a diffuser wall 11 (the seal plate cover 8) that accommodates the guide blade 12.
a) a plurality of grooves 22 provided in FIG. Convex part 21
And the concave groove 22 are fitted without contacting each other,
During this time, a so-called labyrinth seal is formed.

【0025】図4は、図1のC−C矢視図である。この
図において、羽根車6及びスクロールケーシング7の他
に、ディフューザ壁11(シールプレートカバー8a)
を省略し、円板状の羽根基部12aと複数の羽根部12
bのみを示している。この図に示すように、この実施形
態では、凸部21及び(図示しない凹溝22)は、周方
向に羽根車6と同心に形成されている。
FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows CC in FIG. In this figure, in addition to the impeller 6 and the scroll casing 7, a diffuser wall 11 (seal plate cover 8a)
Are omitted, and the disk-shaped blade base 12a and the plurality of blades 12
Only b is shown. As shown in this figure, in this embodiment, the convex portion 21 and the (not-shown concave groove 22) are formed concentrically with the impeller 6 in the circumferential direction.

【0026】図5は、図4と同様の別の実施形態であ
る。この実施形態では、図4と相違し、凸部21及び
(図示しない凹溝22)は、羽根車6と同心の周方向に
対して斜めに延びている。
FIG. 5 is another embodiment similar to FIG. In this embodiment, unlike FIG. 4, the protrusion 21 and the (not-shown concave groove 22) extend obliquely with respect to the circumferential direction concentric with the impeller 6.

【0027】上述した本発明の構成によれば、案内羽根
12を収容する中空の気室13をディフューザ側と反デ
ィフューザ側とに気密に分割する弾性仕切り部材14を
備えているので、案内羽根とディフューザ壁の隙間から
の加圧流体の漏れを完全に防止できる。また、流体駆動
機構により、弾性仕切り部材を流体圧により軸方向に移
動させるので、案内羽根の突出し時に案内羽根を反対側
のディフューザ壁面に密着させて翼端隙間損失を低減で
きる。
According to the configuration of the present invention described above, since the elastic partition member 14 for airtightly dividing the hollow air chamber 13 accommodating the guide blades 12 into the diffuser side and the anti-diffuser side is provided, Leakage of the pressurized fluid from the gap in the diffuser wall can be completely prevented. Further, since the elastic partition member is moved in the axial direction by the fluid pressure by the fluid drive mechanism, the guide blade is brought into close contact with the diffuser wall surface on the opposite side when the guide blade protrudes, so that blade tip gap loss can be reduced.

【0028】また、案内羽根を収容するディフューザ壁
と案内羽根の間を流れる隙間流れを低減する隙間流低減
装置を備えているので、羽根の基部とディフューザ壁面
との間の隙間を通して、圧力の高いディフューザの出口
側からディフューザの入口側に流れる隙間流れを低減し
効率の低下を抑制することができる。
Further, since a gap flow reducing device for reducing a gap flow flowing between the diffuser wall for accommodating the guide blade and the guide blade is provided, a high pressure is applied through the gap between the base of the blade and the diffuser wall surface. It is possible to reduce the gap flow flowing from the outlet side of the diffuser to the inlet side of the diffuser, thereby suppressing a decrease in efficiency.

【0029】特に、羽根基部12aの凸部21とディフ
ューザ壁の凹溝22とでいわゆるラビリンスシールを構
成することにより、互いに接触させることなく隙間流れ
を低減することができる。
In particular, by forming a so-called labyrinth seal with the convex portion 21 of the blade base 12a and the concave groove 22 of the diffuser wall, it is possible to reduce the gap flow without contacting each other.

【0030】また、隙間流低減装置として、案内羽根と
案内羽根を収容するディフューザ壁の貫通孔との間にブ
ラシシール又は弾性シールを設けてもよい。このような
ブラシシール又は弾性シールを併用することにより、ラ
ビリンスシール部に流入する流体流量を更に低減するこ
とができる。
As a clearance flow reducing device, a brush seal or an elastic seal may be provided between the guide blade and a through hole in the diffuser wall for accommodating the guide blade. By using such a brush seal or an elastic seal together, the flow rate of the fluid flowing into the labyrinth seal portion can be further reduced.

【0031】[0031]

【発明の効果】上述した本発明の可変ディフューザ付き
遠心圧縮機によれば、羽根が出た状態において空間13
のディフューザ側を通り、図3のB側からA側に流れる
隙間流れを最小にすることができる。すなわち、凸部2
1と凹溝22とでいわゆるラビリンスシールを構成する
ことにより、隙間を流れる空気に対する流路抵抗を増
し、逆流する隙間流れ(図3でB→C→A)を減らし、
ディフューザの効率を向上させることができる。
According to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention described above, the space 13 is provided in a state where the blades come out.
3 can be minimized from the side B to the side A in FIG. That is, the convex portion 2
By forming a so-called labyrinth seal with the groove 1 and the groove 22, the flow path resistance to the air flowing through the gap is increased, and the gap flow (B → C → A in FIG. 3) flowing backward is reduced.
The efficiency of the diffuser can be improved.

【0032】従って、本発明の可変ディフューザ付き遠
心圧縮機は、案内羽根をディフューザ部に完全に出没で
き、案内羽根とディフューザ壁の隙間からの加圧流体の
漏れを完全に防止でき、かつ案内羽根の突出し時に案内
羽根を反対側のディフューザ壁面に密着させて翼端隙間
損失を低減でき、同時に案内羽根の基部とディフューザ
壁面との間の隙間を通してディフューザの入口側に流れ
る隙間流れを低減し、効率低下を抑制することができる
等の優れた効果を有する。
Therefore, in the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention, the guide vanes can be completely protruded and retracted from the diffuser portion, the leakage of the pressurized fluid from the gap between the guide vanes and the diffuser wall can be completely prevented, and the guide vanes can be completely prevented. When the blades protrude, the guide vanes are brought into close contact with the diffuser wall on the opposite side to reduce blade tip gap loss. It has excellent effects such as the ability to suppress the decrease.

【0033】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更するこ
とができることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely modified without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機を示
す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention.

【図2】図1のA−A矢視図である。FIG. 2 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 1;

【図3】図1のB部の模式的構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a portion B in FIG. 1;

【図4】図1のC−C矢視図である。FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows CC in FIG. 1;

【図5】図4と同様の別の実施形態である。FIG. 5 is another embodiment similar to FIG.

【図6】従来の可変ディフューザ付き遠心圧縮機の模式
図である。
FIG. 6 is a schematic view of a conventional centrifugal compressor with a variable diffuser.

【図7】従来の可変ディフューザ付き遠心圧縮機の別の
模式図である。
FIG. 7 is another schematic diagram of a conventional centrifugal compressor with a variable diffuser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静止羽根、2,3 羽根、4 案内羽根、5 アク
チュエータ、6 羽根車、7 スクロールケーシング、
8 シールプレート、8a シールプレートカバー、8
b ダイヤフラムカバー、8c 本体 10 可変ディフューザ付き遠心圧縮機、11 ディフ
ューザ壁、12 案内羽根、12a 羽根基部、12b
羽根部、13 気室、14 弾性仕切り部材(ダイヤ
フラムまたはベローズ)、16 付勢手段(圧縮バ
ネ)、17a,17b 配管ライン、21 凸部、22
凹溝
1 stationary blade, 2, 3 blade, 4 guide blade, 5 actuator, 6 impeller, 7 scroll casing,
8 Seal plate, 8a Seal plate cover, 8
b Diaphragm cover, 8c Main body 10 Centrifugal compressor with variable diffuser, 11 Diffuser wall, 12 Guide vane, 12a Blade base, 12b
Blade part, 13 air chamber, 14 elastic partition member (diaphragm or bellows), 16 urging means (compression spring), 17a, 17b piping line, 21 convex part, 22
Groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹下 浩史 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 平井 芳明 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 3H034 AA02 BB03 BB06 DD07 DD08 DD26 EE08 EE13 EE18  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroshi Tange 3-1-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Yoshiaki Hirai 3-1-1 Toyosu, Koto-ku, Tokyo No. 15 Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center F term (reference) 3H034 AA02 BB03 BB06 DD07 DD08 DD26 EE08 EE13 EE18

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向するディフューザ壁(11)の少な
くとも一方から出没可能な案内羽根(12)と、該案内
羽根を収容するディフューザ壁側に設けられた中空の気
室(13)と、該気室をディフューザ側と反ディフュー
ザ側とに気密に分割しかつ軸方向に移動可能な弾性仕切
り部材(14)と、弾性仕切り部材のディフューザ側と
反ディフューザ側に差圧を発生させて弾性仕切り部材を
流体圧により軸方向に移動させる流体駆動機構とを備
え、前記案内羽根の一部が弾性仕切り部材に取り付けら
れており、 更に、案内羽根を収容するディフューザ壁と案内羽根の
間を流れる隙間流れを低減する隙間流低減装置を備え
た、ことを特徴とする可変ディフューザ付き遠心圧縮
機。
1. A guide vane (12) that can protrude and retract from at least one of the opposed diffuser walls (11), a hollow air chamber (13) provided on the diffuser wall side for accommodating the guide vanes, and An elastic partition member (14) which divides the chamber into a diffuser side and an anti-diffuser side in an airtight manner and is movable in the axial direction, and a differential pressure is generated between the diffuser side and the anti-diffuser side of the elastic partition member to separate the elastic partition member. A fluid drive mechanism for moving in the axial direction by fluid pressure, a part of the guide blade is attached to an elastic partition member, and further, a gap flow flowing between the diffuser wall accommodating the guide blade and the guide blade is provided. A centrifugal compressor with a variable diffuser, comprising a clearance flow reducing device for reducing the amount of clearance.
【請求項2】 前記案内羽根(12)は、円板状の羽根
基部(12a)と、この羽根基部に一端が固定され周方
向に間隔を隔てて配置された複数の羽根部(12b)と
からなり、 前記隙間流低減装置は、前記羽根基部(12a)の隣接
する羽根部の固定部を連結する複数の凸部(21)と、
該案内羽根を収容するディフューザ壁に設けられ前記複
数の凸部を接触することなく収容する複数の凹溝(2
2)とからなる、ことを特徴とする請求項1に記載の可
変ディフューザ付き遠心圧縮機。
2. The guide blade (12) includes a disk-shaped blade base (12a) and a plurality of blades (12b) having one end fixed to the blade base and arranged at intervals in the circumferential direction. A plurality of projections (21) connecting fixed portions of adjacent blades of the blade base (12a);
A plurality of grooves (2) provided on a diffuser wall for accommodating the guide vanes and accommodating the plurality of projections without contact.
2. The centrifugal compressor with a variable diffuser according to claim 1, wherein the centrifugal compressor has a variable diffuser.
【請求項3】 前記凸部(21)及び凹溝(22)は、
周方向又は周方向に対して斜めに延びている、ことを特
徴とする請求項2に記載の可変ディフューザ付き遠心圧
縮機。
3. The convex portion (21) and the concave groove (22)
3. The centrifugal compressor with a variable diffuser according to claim 2, wherein the centrifugal compressor with a variable diffuser extends in a circumferential direction or obliquely to the circumferential direction.
【請求項4】 前記隙間流低減装置は、案内羽根と案内
羽根を収容するディフューザ壁の貫通孔との間に設けら
れたブラシシール又は弾性シールである、ことを特徴と
する請求項1に記載の可変ディフューザ付き遠心圧縮
機。
4. The device according to claim 1, wherein the clearance flow reducing device is a brush seal or an elastic seal provided between the guide blade and a through hole of a diffuser wall that accommodates the guide blade. Centrifugal compressor with variable diffuser.
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