JP2004027932A - Centrifugal compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機、ガスタービン、産業用圧縮機等に用いられる遠心圧縮機に係り、一層詳細には、翼付きディフューザを具備する遠心圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種遠心圧縮機の1例が図6に示され、同図(a)は略示的縦断面図、同図(b)は同図(a)のB−B線断面図、同図(c)は翼の部分的斜視図、同図(d)は同図(b)及び同図(c)のD−D線断面図である。
【0003】
回転軸1を駆動すると、羽根車2が回転し、ガスが羽根車2に吸い込まれて付勢されることによってその圧力及び速度エネルギーが増大する。このガスはディフューザ3及びスクロール4を流過する過程でその速度エネルギーが圧力に変換されることにより更に昇圧して図示しない吐出口から吐出される。
【0004】
ディフューザ3は円板状のシュラウド側壁面31、これに平行するハブ側壁面32と、これらの間に架設された複数の翼33とからなる。これら翼33は所謂2次元翼で、その断面形状は、図6の(b),(c),(d)に示すように、翼33の全翼高さHに亙って一定で、翼形又は楔形をなしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディフューザ3における翼33の入口角αB と流れ角α(流体の流線が翼列線となす角)の翼高さH方向に沿う変化が図7に示されている。図7から明らかなように、入口角αB は全翼高さHに亙って一定であるのに対し、流れ角αはシュラウド側壁面31に近付くに従って小さくなるとともに小さい領域が広い。
【0006】
従って、流れ角αと翼入口角αB との差、即ち、入射角iが大きい領域が広いため、入口の衝突損失や前縁でのはく離により、効率が低下するという問題があった。また、ディフューザ3を流過するガス流量が減少すると、入射角iが更に増大し、ディフューザ3の失速ひいてはサージングを惹起するおそれがあり、作動範囲も減少するという問題もあった。
【0007】
この対策として、パイプディフューザなどが用いられるが、製作コストが高い等の欠点があり、簡便な対策が求められている。そこで、本出願人により、特願平8−250895号で容易に製作が可能なディフューザを提案していいるが、本発明はこれと手段を異にして新たに提案するものである。
【0008】
本発明はこのような実情に鑑み提案されたもので、ディフューザの高効率化と作動範囲の拡大が図れる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係る遠心圧縮機は、シュラウド側壁面とハブ側壁面とこれらの間に架設された複数の翼とからなるディフューザを具備する遠心圧縮機において、
前記翼の入口角をシュラウド側とハブ側で異ならせたことを特徴とする。
【0010】
また、前記シュラウド側の入口角をハブ側の入口角より5〜25°小さくしたことを特徴とする。
【0011】
また、前記シュラウド側の翼弦長をハブ側の翼弦長より長くしたことを特徴とする。
【0012】
また、前記シュラウド側の翼弦長はハブ側の翼弦長の1.1〜1.4倍であることを特徴とする。
【0013】
また、前記翼高さの40%を越えるシュラウド側のみ前記入口角を異ならせることを特徴とする。
【0014】
また、前記入口角の異なる2次元翼を翼高さ方向に組み合わせたことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る遠心圧縮機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0016】
[第1実施例]
図1は本発明の第1実施例を示すもので、同図(a)は遠心圧縮機のディフューザ部の断面図、同図(b)は同図(a)のC−C矢視図、図2は異なった翼形状の説明図である。
【0017】
図1に示すように、羽根車2のガス出口部にはディフューザ4が設けられ、このディフューザ4はシュラウド側壁面41と、ハブ側壁面42と、これらの間に架設された複数の翼43とによって構成されている。
【0018】
そして、前記翼43の入口角をシュラウド側とハブ側で異ならせている。図示例では、前記シュラウド側の入口角αisをハブ側の入口角αihより5〜25°小さく設定している(αih−αis=5〜25°)。
【0019】
また、前記シュラウド側の翼弦長をハブ側の翼弦長より長く設定している。図示例では、前記シュラウド側の翼弦長(Ro −Ris)はハブ側の翼弦長(Ro −Rih)の1.1〜1.4倍に設定している(Ro −Ris/Ro −Rih=1.1〜1.4)。
【0020】
また、前記翼43の側面視形状は、図2の(a),(b),(c),(d)に示すような形状が適宜選択される。
【0021】
このように構成されるため、羽根車2が回転し、ガスが羽根車2に吸い込まれて付勢されることによってその圧力及び速度エネルギーが増大する。このガスはディフューザ4を流過する過程でその速度エネルギーが圧力に変換されることにより更に昇圧して図示しない吐出口から吐出される。
【0022】
この際、本実施例では、ディフューザ4の翼43において、前記シュラウド側の入口角αisをハブ側の入口角αihより5〜25°小さく設定しているので、図5に示すように、ディフューザ4に流入する羽根車出口の流れとディフューザ入口角の偏差を小さくして入口の衝突損失や前縁でのはく離を抑制することができ、ディフューザ4の高効率化と作動範囲の拡大が図れる。
【0023】
また、前記シュラウド側の翼弦長(Ro −Ris)をハブ側の翼弦長(Ro −Rih)の1.1〜1.4倍に設定しているので、翼43の転向角が大きいシュラウド側の翼強度を十分に持たせることができる。
【0024】
[第2実施例]
図3は本発明の第2実施例を示すディフューザ部の断面図である。
【0025】
これは、第1実施例における翼43の翼高さbの40%を越えるシュラウド側のみ入口角を第1実施例と同様に異ならせ、40%以下(図中網目の範囲)では角度を一定とした2次元翼で形成した例である。
【0026】
これによれば、図5に示すように、ディフューザ4に流入する羽根車出口の流れとディフューザ入口角の偏差を小さくして入口の衝突損失や前縁でのはく離を抑制することができ、ディフューザ4の高効率化と作動範囲の拡大が図れる一方で、必要最小限度の翼形状変更で済むという利点がある。
【0027】
[第3実施例]
図4は本発明の第3実施例を示すディフューザ部の断面図である。
【0028】
これは、第1実施例における翼43を入口角の異なる2次元翼43a,43bを翼高さ方向に組み合わせた(突き合わせた)例である。尚、図示例では2次元翼43a,43bの翼弦長が異なるが、シュラウド側の2次元翼43bの翼弦長を等しく形成しても良い。
【0029】
これによれば、図5に示すように、ディフューザ4に流入する羽根車出口の流れとディフューザ入口角の偏差を小さくして入口の衝突損失や前縁でのはく離を抑制することができ、ディフューザ4の高効率化と作動範囲の拡大が図れる一方で、2次元翼43a,43bの製作が容易であるという利点がある。
【0030】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることはいうまでもない。
【0031】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項1に係る発明は、シュラウド側壁面とハブ側壁面とこれらの間に架設された複数の翼とからなるディフューザを具備する遠心圧縮機において、前記翼の入口角をシュラウド側とハブ側で異ならせたので、ディフューザに流入する羽根車出口の流れとディフューザ入口角の偏差を小さくすることができ、ディフューザの高効率化と作動範囲の拡大が図れる。
【0032】
また、請求項2に係る発明は、前記シュラウド側の入口角をハブ側の入口角より5〜25°小さくしたので、請求項1と同様の作用・効果が得られる。
【0033】
また、請求項3に係る発明は、前記シュラウド側の翼弦長をハブ側の翼弦長より長くしたので、翼の転向角が大きいシュラウド側の翼強度を十分に持たせることができる。
【0034】
また、請求項4に係る発明は、前記シュラウド側の翼弦長はハブ側の翼弦長の1.1〜1.4倍であるので、請求項3と同様の作用・効果が得られる。
【0035】
また、請求項5に係る発明は、前記翼高さの40%を越えるシュラウド側のみ前記入口角を異ならせるので、必要最小限度の翼形状変更で済む。
【0036】
また、請求項6に係る発明は、前記入口角の異なる2次元翼を翼高さ方向に組み合わせたので、製作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の第1実施例を示すもので、同図(a)は遠心圧縮機のディフューザ部の断面図、同図(b)は同図(a)のC−C矢視図である。
【図2】異なった翼形状の説明図である。
【図3】本発明の第2実施例を示すディフューザ部の断面図である。
【図4】本発明の第3実施例を示すディフューザ部の断面図である。
【図5】本発明の遠心圧縮機における翼入口角と流れ角の変化を示す線図である。
【図6】従来の遠心圧縮機を示し、同図(a)は略示的縦断面図、同図(b)は同図(a)のB−B線断面図、同図(c)は翼の部分的斜視図、同図(d)は同図(b)及び同図(c)のD−D線断面図である。
【図7】従来の遠心圧縮機における翼入口角と流れ角の変化を示す線図である。
【符号の説明】
1 羽根車
4 ディフューザ
41 シュラウド側壁面
42 ハブ側壁面
43 翼
αis シュラウド側の入口角
αih ハブ側の入口角
Ro −Ris シュラウド側の翼弦長
Ro −Rih ハブ側の翼弦長[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a centrifugal compressor used for a supercharger, a gas turbine, an industrial compressor and the like, and more particularly, to a centrifugal compressor having a bladed diffuser.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional centrifugal compressor of this type is shown in FIG. 6, wherein FIG. 6A is a schematic longitudinal sectional view, FIG. 6B is a sectional view taken along the line BB of FIG. (C) is a partial perspective view of the wing, and (d) is a cross-sectional view taken along the line DD in FIGS. (B) and (c).
[0003]
When the
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 7 shows changes in the inlet angle α B of the
[0006]
Thus, the difference between the flow angle alpha and the wing inlet angle alpha B, i.e., because the region of incidence angle i is greater wide by peeling at the inlet of the collision loss and the leading edge, the efficiency is lowered. Further, when the flow rate of the gas flowing through the
[0007]
As a countermeasure for this, a pipe diffuser or the like is used, but it has disadvantages such as a high manufacturing cost, and a simple countermeasure is required. In view of this, the present applicant has proposed a diffuser which can be easily manufactured in Japanese Patent Application No. 8-250895, but the present invention newly proposes a different means.
[0008]
The present invention has been proposed in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor capable of increasing the efficiency of a diffuser and expanding the operating range.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A centrifugal compressor according to the present invention for achieving such an object is a centrifugal compressor including a diffuser including a shroud side wall surface, a hub side wall surface, and a plurality of blades provided therebetween.
The inlet angle of the blade is different between the shroud side and the hub side.
[0010]
Further, the inlet angle on the shroud side is smaller than the inlet angle on the hub side by 5 to 25 °.
[0011]
The chord length on the shroud side is longer than the chord length on the hub side.
[0012]
The chord length on the shroud side is 1.1 to 1.4 times the chord length on the hub side.
[0013]
Further, the inlet angle is different only on the shroud side exceeding 40% of the blade height.
[0014]
Further, the two-dimensional blades having different inlet angles are combined in a blade height direction.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a centrifugal compressor according to the present invention will be described in detail using embodiments with reference to the drawings.
[0016]
[First embodiment]
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a sectional view of a diffuser portion of a centrifugal compressor, and FIG. 1B is a view taken in the direction of arrows CC in FIG. FIG. 2 is an illustration of different wing shapes.
[0017]
As shown in FIG. 1, a
[0018]
The inlet angle of the
[0019]
Further, the chord length on the shroud side is set longer than the chord length on the hub side. In the illustrated example, the chord length of the shroud side (R o -R is) is set to 1.1 to 1.4 times the chord length of the hub side (R o -R ih) (R o - R is / R o -R ih = 1.1~1.4).
[0020]
The shape of the
[0021]
With this configuration, the
[0022]
At this time, in the present embodiment, in the
[0023]
Further, since the chord length of the shroud side (R o -R is) is set to 1.1 to 1.4 times the chord length of the hub side (R o -R ih), turning the
[0024]
[Second embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a diffuser portion showing a second embodiment of the present invention.
[0025]
This is because the inlet angle of the shroud side exceeding 40% of the blade height b of the
[0026]
According to this, as shown in FIG. 5, the difference between the flow of the impeller outlet flowing into the
[0027]
[Third embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a diffuser section showing a third embodiment of the present invention.
[0028]
This is an example in which the
[0029]
According to this, as shown in FIG. 5, the difference between the flow of the impeller outlet flowing into the
[0030]
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail based on the embodiments, the invention according to
[0032]
According to the second aspect of the invention, since the inlet angle on the shroud side is smaller by 5 to 25 degrees than the inlet angle on the hub side, the same operation and effect as those of the first aspect can be obtained.
[0033]
In the invention according to
[0034]
In the invention according to
[0035]
In the invention according to claim 5, since the inlet angle is made different only on the shroud side exceeding 40% of the blade height, the blade shape can be changed to the minimum necessary.
[0036]
In the invention according to claim 6, since the two-dimensional blades having different entrance angles are combined in the blade height direction, manufacture is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view of a diffuser portion of a centrifugal compressor, and FIG. 1B is a view taken along the line CC in FIG. 1A.
FIG. 2 is an illustration of different wing shapes.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a diffuser unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a diffuser section showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing changes in a blade inlet angle and a flow angle in the centrifugal compressor of the present invention.
6 (a) is a schematic longitudinal sectional view, FIG. 6 (b) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 6 (a), and FIG. FIG. 2D is a partial perspective view of the wing, and FIG. 2D is a cross-sectional view taken along line DD of FIGS. 1B and 1C.
FIG. 7 is a diagram showing changes in a blade inlet angle and a flow angle in a conventional centrifugal compressor.
[Explanation of symbols]
1
Claims (6)
前記翼の入口角をシュラウド側とハブ側で異ならせたことを特徴とする遠心圧縮機。In a centrifugal compressor including a diffuser including a shroud side wall surface, a hub side wall surface, and a plurality of blades spanned therebetween,
A centrifugal compressor, wherein an inlet angle of the blade is different between a shroud side and a hub side.
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