JP2009041431A

JP2009041431A - 遠心圧縮機のディフューザ

Info

Publication number: JP2009041431A
Application number: JP2007206533A
Authority: JP
Inventors: Kiyoko Ota; 聖子太田; Tomoki Kawakubo; 知己川久保; Kanji Mashima; 完治摩嶋
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】広い流量範囲での運転が可能で、加工費を抑えられる遠心圧縮機のディフューザを提供する。
【解決手段】リングプレート２に複数のベーン８を周方向に溶接によって個別に固着するのにあたって、ベーン８となる板材の圧力面４相当部位を、翼前後方向中間から前縁６にかけて厚みが漸減するように削ぎ、同じベーン８となる板材の前縁６の相当する部位を、翼高さ方向に見て円弧状に削り、ベーン８の簡易的なキャンバを具備させる。
【選択図】図１

Description

本発明は遠心圧縮機のディフューザに関するものである。

図４及び図５は従来の遠心圧縮機のディフューザの一例であり、インペラ１を同心状に取り囲むリングプレート２に複数のベーン３を周方向に等間隔に設け、インペラ１の回転に伴ってディフューザ入口Ａ側からディフューザ出口Ｂ側へ送り出される気流を、ベーン３により半径方向に導きながら減速させ、圧力回復を図っている。

ベーン付きディフューザを用いて大きな圧力回復を図ろうとする場合には、ベーン３の重なりが生じない程度に弦節比を小さく採れば、広い流量範囲での運転が可能で、しかもかなり高い圧力回復率が得られることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

すなわち、ベーン３の弦節比を小さくしたディフューザは、負荷変動が大きいプラントなどに使われる産業用の遠心圧縮機に適している。
妹尾，河野，速水，「小弦節円形翼列ディフューザ」日本機械学会論文集（Ｂ編）昭和５４年８月４５巻３９６号ｐ．１０９９−１１０７

小型遠心圧縮機のディフューザでは、リングプレート２と複数のベーン３を切削加工で一体的に形作るが、そのような手立てをインペラ１の外径が１ｍを上回るような大型遠心圧縮機に当てはめると、素材の大部分が削り取られてしまうため、材料費及び加工時間のいずれの点で無駄が多い。

そこで、リングプレート２に対して別途に製作したベーン３を組み付けてディフューザを形作ることが考えられる。

しかしながら、ベーン３の圧力面４及び負圧面５、これら両面４，５に内接した円群の中心を結ぶキャンバライン、翼の前縁６や後縁７を最適な流線形に設定するとなると、製作に要する時間が長くなって、実質的な加工費の節減にならない。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、広い流量範囲での運転が可能で、しかも加工費を抑えられる遠心圧縮機のディフューザを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、インペラを同心状に取り囲むリングプレートに複数のベーンを周方向に個別に固着した遠心圧縮機のディフューザであって、ベーンとなる板材の圧力面相当部位を、翼前後方向中間から前縁にかけて厚みが漸減する形状とし、前記板材の翼前縁相当部位を、円弧形状としている。

つまり、翼前後方向中間から前縁にかけて厚みが漸減するように、ベーンとなる板材の圧力面相当部位を形作って、簡易的なキャンバをベーンに具備させ、また、隣接したベーンの前縁付近の間隔を確保する。

請求項２に記載の発明は、ベーンとなる板材の負圧面相当部位が凹湾曲面となるように、当該板材を塑性加工し、これにより、板材のキャンバを好ましい形に近付ける。

本発明の遠心圧縮機のディフューザによれば、下記のような優れた効果を奏し得る。

（１）ベーンの厚みを翼前後方向中間から前縁にかけて漸減させたので、当該ベーンが簡易的なキャンバを具備したことになり、ベーンの製作に要する時間が短くなり、加工費を抑えられ、隣接するベーンの前縁付近の間隔が確保されるため、圧力損失を軽減できる。

（２）また、ベーンとなる板材の翼前後方向中間から後縁にかけて厚みを減じないので、その分だけ圧縮強度が高まり、翼高さ方向の耐座屈性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の遠心圧縮機のディフューザの第１の例であり、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

ベーン８となる板材の圧力面４に相当する部位を、翼前後方向中間から前縁６にかけて厚みが漸減するように削ぎ、同じ板材の翼の前縁６に相当する部位を、翼高さ方向に見て円弧状に削り、リングプレート２に複数のベーン８を周方向に個別に溶接固着している。
ベーン８を翼前後方向中間から前縁６にかけて厚みが漸減するように形作る手立てや、ベーン８の前縁６を円弧形状とする手立てとしては、切削加工、放電加工、打ち抜き加工、鍛造、鋳造のいずれであっても良い。

更に、負荷変動が大きいプラントなどに使う産業用の遠心圧縮機を対象として、大きな圧力回復を図るために、ベーン８の弦節比を小さくしてある。

ディフューザ入口Ａ側からディフューザ出口Ｂ側へ送り出される気流は、ベーン８により半径方向に導かれるとともに減速し、圧力回復が図られる。

すなわち、ベーン８の厚みを翼前後方向中間から前縁６にかけて漸減させたので、当該ベーン８が簡易的なキャンバを具備したことになり、隣接するベーン８の前縁付近の間隔も確保されるため、圧力損失を軽減できる。

ベーン８となる板材の負圧面５や後縁７に相当する部位に対して本質的に材料の除去が行われる加工をしないため、製作に要する時間が長くならず、加工費を抑えられる。

また、ベーン８となる板材の翼前後方向中間から後縁７にかけて厚みを減じないので、その分だけ圧縮強度が高まり、翼高さ方向の耐座屈性が向上するという、副次的な効果も得られる。

図２は本発明の遠心圧縮機のディフューザの第２の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

ベーン９となる板材の圧力面４に相当する部位を、翼前後方向中間から前縁６にかけて厚みが漸減するように削ぎ、同じ板材の翼の前縁６に相当する部位を、翼高さ方向に見て円弧状に削る。

次いで、ベーン９となる板材の負圧面５に相当する部位が凹湾曲面となるように、当該板材を全体的に塑性加工（曲げ加工）し、リングプレート２に複数のベーン９を周方向に個別に溶接固着している。

更に、負荷変動が大きいプラントなどに使う産業用の遠心圧縮機を対象として、大きな圧力回復を図るために、ベーン９の弦節比を小さくしてある。

ディフューザ入口Ａ側からディフューザ出口Ｂ側へ送り出される気流は、ベーン９により半径方向に導かれるとともに減速し、圧力回復が図られる。

すなわち、ベーン９の厚みを翼前後方向中間から前縁６にかけて漸減させ、曲げ加工によりベーン９がキャンバを具備するようにし、隣接するベーン９の前縁付近の間隔も確保されるため、圧力損失を軽減できる。

ベーン９となる板材の負圧面５や後縁７に相当する部位に対して本質的に材料の除去が行われる加工をしないため、製作に要する時間が長くならず、加工費を抑えられる。

また、ベーン９となる板材の翼前後方向中間から後縁７にかけて厚みを減じないので、その分だけ圧縮強度が高まり、翼高さ方向の耐座屈性が向上するという、副次的な効果も得られる。

図１のベーン８や図２のベーン９の形状は図４のベーン３の形状と著しく相異するが、図３の熱流体解析結果に示すように、図１、図２、図４のそれぞれのディフューザの流入角度と損失係数の関係は近似しており、その差は実用上問題ない。

なお、本発明の遠心圧縮機のディフューザは、上述の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明の遠心圧縮機のディフューザは各種の産業設備に適用することができる。

本発明の遠心圧縮機のディフューザの第１の例を示す部分平面図である。本発明の遠心圧縮機のディフューザの第２の例を示す部分平面図である。図１、図２、図４のディフューザの流入角度と損失係数の関係を表わす線図である。従来の遠心圧縮機のディフューザの一例を示す部分平面図である。従来の遠心圧縮機のディフューザとインペラを示す概念図である。

符号の説明

１インペラ
２リングプレート
４圧力面
５負圧面
６前縁
８ベーン
９ベーン

Claims

インペラを同心状に取り囲むリングプレートに複数のベーンを周方向に個別に固着した遠心圧縮機のディフューザであって、ベーンとなる板材の圧力面相当部位を、翼前後方向中間から前縁にかけて厚みが漸減する形状とし、前記板材の翼前縁相当部位を、円弧形状としたことを特徴とする遠心圧縮機のディフューザ。
ベーンとなる板材の負圧面相当部位が凹湾曲面となるように、当該板材を塑性加工した請求項１に記載の遠心圧縮機のディフューザ。