JP2009197613A - Centrifugal compressor and diffuser vane unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気等のガスを遠心力を利用して圧縮する遠心圧縮機、及びこの遠心圧縮機に用いられるディフューザベーンユニットに関する。 The present invention relates to a centrifugal compressor that compresses a gas such as air using centrifugal force, and a diffuser vane unit used in the centrifugal compressor.
遠心圧縮機におけるディフューザには、ベーンドディフューザとベーンレスディフューザの2種類があり、船舶過給機、ガスタービン等に用いられる遠心圧縮機においては、圧縮機効率の高効率化を目的としてベーンドディフューザをディフューザとして採用する場合が多い。そして、ベーンドディフューザを採用した従来の遠心圧縮機の構成等について図7及び図8(a)(b)を参照して説明すると、次のようになる。ここで、図7は、従来の遠心圧縮機の断面図、図8(a)は、従来のディフューザベーンをケーシングのシュラウド側壁面から見た図、図8(b)は、従来のディフューザベーンの斜視図である。 There are two types of diffusers in centrifugal compressors: vaned diffusers and vaneless diffusers. Centrifugal compressors used in marine turbochargers, gas turbines, etc., are designed to increase the compressor efficiency. Diffusers are often used as diffusers. The configuration of a conventional centrifugal compressor employing a vane diffuser will be described with reference to FIGS. 7 and 8A and 8B. Here, FIG. 7 is a sectional view of a conventional centrifugal compressor, FIG. 8 (a) is a view of the conventional diffuser vane as seen from the shroud side wall surface, and FIG. 8 (b) is a view of the conventional diffuser vane. It is a perspective view.
図7に示すように、従来の遠心圧縮機101は、ケーシング103を具備しており、このケーシング103は、内側に、空気(ガスの一例)を圧縮するための圧縮領域CRを有している。また、ケーシング103の圧縮領域CRの上流側には、空気を圧縮領域CR側へ導入可能な導入口105が形成されている。
As shown in FIG. 7, the conventional
ケーシング103の圧縮領域CRには、ハブ107が設けられており、このハブ107は、軸心(ハブ107の軸心)を中心として回転可能である。また、ハブ107の外周面には、複数のインペラブレード109が周方向に間隔を置いて設けられており、各インペラブレード109の外縁部の先端は、ケーシング103のシュラウド側壁面103aにそれぞれ近接してある。
A
図7及び図8(a)(b)に示すように、ケーシング103の圧縮領域CRの下流側には、空気の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するベーンドディフューザ111が設けられている。そして、ベーンドディフューザ111は、ケーシングのハブ側壁面103bに埋設された円弧状のディフューザプレート113と、ケーシング103におけるシュラウド側壁面103aとハブ側壁面103bによって形成される環状のディフューザ流路DP内に周方向へ間隔を置いて配設されたかつ基縁部がディフューザプレート113にそれぞれ一体的に連結された複数のディフューザベーン115を備えている。また、各ディフューザベーン115の基縁部の周縁には、フィレットアール117がそれぞれ形成されており、各ディフューザベーン115におけるフィレットアール117は、それぞれ、曲率半径が前縁側117fから後縁側117pに亘って同じである。
As shown in FIGS. 7 and 8A and 8B, a
従って、例えばタービンホイール(図示省略)の回転等によりハブ107を回転させて、複数のインペラブレード109を一体的に回転させることにより、導入口105から圧縮領域CR側に導入した空気を遠心力を利用して圧縮することができる。そして、圧縮された空気は、ベーンドディフューザ111により昇圧されてディフューザ流路DPから排気される。
Therefore, for example, by rotating the
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1及び特許文献2に示すものがある。
ところで、圧縮された空気がベーンドディフューザ111により昇圧され、ディフューザベーン115の出口側における空気の圧力がディフューザベーン115の入口側における空気の圧力に比べて高くなっている。また、ディフューザベーン115とディフューザプレート113との境界部分の近傍においては、空気流の慣性の影響が小さく、二次流れが増大する傾向にある。そのため、ディフューザベーン115の出口側へ流れた空気の一部が逆流して、図9(a)(b)に示すように、ディフューザベーン115の出口側においてエネルギー損失(圧力損失)の大きな領域(図9(a)(b)において点ハッチを施した領域)が拡大して、遠心圧縮機101の圧縮機効率の低下を招くという問題がある。ここで、図9(a)は、従来のディフューザベーンの等スパン面におけるエネルギー損失の大きい領域を示す図、図9(b)は、従来のディフューザベーンの出口側でかつ空気の流れ方向に直交する面におけるエネルギー損失の大きい領域を示す図であって、エネルギー損失の大きな領域は、CFD(Computational Fluid Dynamics)解析によって求めている。
By the way, the compressed air is pressurized by the
一方、前述の問題を解決するために、フィレットアール117の曲率半径を大きくするという改善策も考えられる。即ち、フィレットアール117の曲率半径を大きくすることにより、ディフューザベーン115の出口側の流路面積を縮小して、ベーンドディフューザ111による空気の昇圧を抑制すると共に、ディフューザベーン115とディフューザプレート113との境界部分の近傍における空気流の慣性の影響を大きくして、二次流れを低減しようとするものである。
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, an improvement measure of increasing the radius of curvature of the fillet are also conceivable. That is, by increasing the radius of curvature of the fillet are 117, the flow passage area on the outlet side of the
しかしながら、ベーンドディフューザ111による空気の昇圧を抑制したり、ディフューザベーン115とディフューザプレート113との境界部分の近傍における二次流れを低減したりする程度に、フィレットアール117の曲率半径を大きくすると、ディフューザベーン115の入口側の流路面積の縮小により、空気のチョーク流量の減少及びディフューザベーン115の入口側におけるマッハ数(入口マッハ数)の増加を招くことになる。そのため、遠心圧縮機101の作動域が狭くなったり、隣接するディフューザベーン115間におけるエネルギー損失が増大したりするという新たな問題が生じ、前述の改善策も実用化に至っていない。
However, if the radius of curvature of the
そこで、本発明は、ガスのチョーク流量の減少及びディフューザベーンの入口マッハ数の増加を抑制しつつ、ディフューザベーンの出口側においてエネルギー損失の大きな領域を縮小することができる、新規な構成の遠心圧縮機及びディフューザベーンユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a novel configuration of centrifugal compression that can reduce a region of large energy loss on the outlet side of the diffuser vane while suppressing a decrease in the gas choke flow rate and an increase in the diffuser vane inlet Mach number. The purpose is to provide a machine and a diffuser vane unit.
本発明の第1の特徴は、ガスを遠心力を利用して圧縮する遠心圧縮機において、内側にガスを圧縮するための圧縮領域を有し、前記圧縮領域の上流側にガスを前記圧縮領域側へ導入可能な導入口が形成されたケーシングと、前記ケーシングの前記圧縮領域に設けられ、軸心を中心として回転可能なハブと、前記ハブの外周面に周方向に間隔を置いて設けられた複数のインペラブレードと、前記ケーシングの前記圧縮領域の下流側に設けられ、前記ケーシングのハブ側壁面又はシュラウド側壁面に設けられたディフューザプレートと、前記ケーシングにおけるハブ側壁面とシュラウド側壁面によって形成される環状のディフューザ流路内に周方向へ間隔を置いて配設されかつ基縁部が前記ディフューザプレートに一体的にそれぞれ連結された複数のディフューザベーンを備えてあって、各ディフューザベーンの基縁部の周縁にフィレットアールがそれぞれ形成されたベーンドディフューザと、を具備し、各ディフューザベーンにおける前記フィレットアールは、それぞれ、下流側の曲率半径が上流側の曲率半径よりも大きくなっていることを要旨とする。 A first feature of the present invention is a centrifugal compressor that compresses gas using centrifugal force, and has a compression region for compressing gas inside, and the gas is compressed upstream of the compression region. A casing formed with an introduction port that can be introduced to the side, a hub provided in the compression region of the casing and rotatable about an axis, and provided on the outer peripheral surface of the hub at intervals in the circumferential direction. A plurality of impeller blades, a diffuser plate provided on a downstream side of the compression region of the casing and provided on a hub side wall surface or a shroud side wall surface of the casing, and a hub side wall surface and a shroud side wall surface of the casing. Are disposed in the annular diffuser flow path at intervals in the circumferential direction, and the base edge portion is integrally connected to the diffuser plate. Each of the diffuser vanes, and a vane diffuser in which a fillet are formed on the periphery of the base edge portion of each diffuser vane, and the fillet are in each diffuser vane has a downstream curvature, respectively. The gist is that the radius is larger than the upstream radius of curvature.
なお、特許請求の範囲及び明細書において、「上流側」とは、主流のガスの流れ方向から見て上流側のことであって、「下流側」とは、主流のガスの流れ方向から見て下流側のことである。 In the claims and the description, the “upstream side” refers to the upstream side when viewed from the flow direction of the mainstream gas, and the “downstream side” refers to the flow direction of the mainstream gas. This is the downstream side.
第1の特徴によると、前記ハブを回転させて、複数の前記インペラブレードを一体的に回転させることにより、前記導入口から前記圧縮領域側に導入したガスを遠心力を利用して圧縮することができる。そして、圧縮されたガスは、前記ベーンドディフューザにより昇圧されて前記ディフューザ流路から排気される(前記遠心圧縮機の一般的な作用)。 According to the first feature, by rotating the hub and integrally rotating the plurality of impeller blades, the gas introduced from the inlet to the compression region side is compressed using centrifugal force. Can do. The compressed gas is pressurized by the vane diffuser and exhausted from the diffuser flow path (general operation of the centrifugal compressor).
また、各ディフューザベーンにおける前記フィレットアールは、それぞれ、下流側の曲率半径が上流側の曲率半径よりも大きくなっているため、前記ディフューザベーンの入口側の流路面積を十分に確保した上で、前記ディフューザベーンの出口側の流路面積を縮小すると共に、前記ディフューザベーンと前記ディフューザプレートとの境界部分の近傍におけるガス流の慣性の影響を大きくことができる。これにより、ガスのチョーク流量の減少及び前記ディフューザベーンの入口側におけるマッハ数(入口マッハ数)の増加を抑制しつつ、前記ベーンドディフューザによるガスの昇圧を抑制しかつ前記ディフューザベーンと前記ディフューザプレートとの境界部分の近傍における二次流れを低減して、前記ディフューザベーンの出口側においてエネルギー損失の大きな領域を縮小することができる(前記遠心圧縮機の特有の作用)。 In addition, since the fillet are in each diffuser vane has a curvature radius on the downstream side larger than the curvature radius on the upstream side, after sufficiently securing the flow path area on the inlet side of the diffuser vane, The flow area on the outlet side of the diffuser vane can be reduced, and the influence of the inertia of the gas flow in the vicinity of the boundary portion between the diffuser vane and the diffuser plate can be increased. Accordingly, while suppressing a decrease in the choke flow rate of the gas and an increase in the Mach number (inlet Mach number) on the inlet side of the diffuser vane, the pressure increase of the gas by the vane diffuser is suppressed, and the diffuser vane and the diffuser plate are suppressed. The secondary flow in the vicinity of the boundary portion of the diffuser vane can be reduced, and the region where the energy loss is large on the outlet side of the diffuser vane can be reduced (the characteristic action of the centrifugal compressor).
本発明の第2の特徴は、ガスを遠心力を利用して圧縮する遠心圧縮機に用いられるディフューザベーンユニットにおいて、前記遠心圧縮機におけるケーシングのハブ側壁面又はシュラウド側壁面に配設可能(埋設可能を含む)なディフューザプレートと、基縁部が前記ディフューザプレートに一体的にそれぞれ連結され、基縁部の周縁にフィレットアールがそれぞれ形成された複数のディフューザベーンと、を具備し、各ディフューザベーンにおける前記フィレットアールは、それぞれ、後縁側の曲率半径が前縁側の曲率半径よりも大きくなっていることを要旨とする。 A second feature of the present invention is that a diffuser vane unit used in a centrifugal compressor that compresses gas using centrifugal force can be disposed on a hub side wall surface or a shroud side wall surface of a casing in the centrifugal compressor. Each of the diffuser vanes, and a plurality of diffuser vanes each having a base edge portion integrally connected to the diffuser plate and having a fillet are formed on the periphery of the base edge portion. The above-mentioned fillet are each characterized in that the curvature radius on the rear edge side is larger than the curvature radius on the front edge side.
第2の特徴によると、各ディフューザベーンにおける前記フィレットアールは、それぞれ、後縁側の曲率半径が前縁側の曲率半径よりも大きくなっているため、前記ディフューザベーンユニットを前記遠心圧縮機に用いた場合には、前記遠心圧縮機の特有の作用と同様の作用を奏する。 According to the second feature, the fillet radius in each diffuser vane has a radius of curvature on the trailing edge side larger than that on the front edge side, so the diffuser vane unit is used in the centrifugal compressor. Has the same effect as the unique action of the centrifugal compressor.
本発明によれば、ガスのチョーク流量の減少及び前記ディフューザベーンの入口マッハ数の増加を抑制しつつ、前記ディフューザベーンの出口側においてエネルギー損失の大きな領域を縮小することができるため、前記遠心圧縮機の作動域を十分に確保しかつ隣接する前記ディフューザベーン間におけるエネルギー損失の減少させた上で、前記ディフューザベーンの出口側へ流れたガスの一部が逆流することを抑制しつつ、前記ディフューザベーンの出口側においてエネルギー損失の大きな領域を縮小して、前記遠心圧縮機の圧縮機効率を十分に向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce a region with a large energy loss on the outlet side of the diffuser vane while suppressing a decrease in the choke flow rate of the gas and an increase in the inlet Mach number of the diffuser vane. The diffuser while suppressing a part of the gas flowing to the outlet side of the diffuser vane from flowing backward while ensuring a sufficient operating range of the machine and reducing energy loss between the adjacent diffuser vanes. It is possible to sufficiently improve the compressor efficiency of the centrifugal compressor by reducing a region where energy loss is large on the outlet side of the vane.
本発明の実施形態について図1から図6を参照して説明する。ここで、図1は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の断面図、図2(a)は、本発明の実施形態に係るディフューザベーンをケーシングのシュラウド側壁面から見た図、図2(b)は、本発明の実施形態に係るディフューザベーンの斜視図、図3(a)は、図2(a)におけるIIIA-IIIA線に沿った拡大断面図、図3(b)は、図2(a)におけるIIIB-IIIB線に沿った拡大断面図、図3(c)は、図2(a)におけるIIIC-IIIC線に沿った拡大断面図、図4(a)(b)は、本発明の実施形態に係るディフューザベーンの上流側縁部の翼断面形状を示す図、図5(a)は、本発明の実施形態に係るディフューザベーンの等スパン面におけるエネルギー損失の大きい領域を示す図、図5(b)は、本発明の実施形態に係るディフューザベーンの出口側でかつ空気の流れ方向に直交する面におけるエネルギー損失の大きい領域を示す図、図6は、本発明の実施形態にの変形例に係る遠心圧縮機の断面図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a view of a diffuser vane according to an embodiment of the present invention as viewed from a shroud side wall surface of the casing, and FIG. FIG. 3B is a perspective view of the diffuser vane according to the embodiment of the present invention, FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view taken along line IIIA-IIIA in FIG. 2A, and FIG. 2 (a) is an enlarged cross-sectional view taken along line IIIB-IIIB, FIG. 3 (c) is an enlarged cross-sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. 2 (a), and FIGS. 4 (a) and 4 (b) are The figure which shows the blade cross-sectional shape of the upstream edge part of the diffuser vane which concerns on embodiment of this invention, Fig.5 (a) shows the area | region where energy loss is large in the equal span surface of the diffuser vane which concerns on embodiment of this invention. FIG. 5 and FIG. 5 (b) are views at the outlet side of the diffuser vane according to the embodiment of the present invention. One shows a large area of the energy loss in the plane perpendicular to the air flow direction, FIG. 6 is a cross-sectional view of a centrifugal compressor according to a modification of the embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機1は、船舶過給機、ガスタービン等に用いられ、空気(ガスの一例)を遠心力を利用して圧縮するものである。そして、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機1の具体的な構成は、以下のようになる。 As shown in FIG. 1, a centrifugal compressor 1 according to an embodiment of the present invention is used for a ship supercharger, a gas turbine, and the like, and compresses air (an example of gas) using centrifugal force. . And the specific structure of the centrifugal compressor 1 which concerns on embodiment of this invention is as follows.
遠心圧縮機1は、ケーシング3を具備しており、このケーシング3は、内側に、空気(ガスの一例)を圧縮するための圧縮領域CRを有している。また、ケーシング3の圧縮領域CRの上流側には、空気を圧縮領域CR側へ導入可能な導入口5が形成されている。また、ケーシング3は、別のケーシング(図示省略)に一体的に取付られている。
The centrifugal compressor 1 includes a
ケーシング3の圧縮領域CRには、ハブ7が設けられており、このハブ7の外周面は、軸心方向(ハブ7の軸心方向)から径方向(ハブ7の径方向)外側に向かって延びている。また、ハブ7は、別のケーシングに回転可能に設けられたタービン軸TSの一端部に一体的に連結されてあって、軸心(ハブ7の軸心、換言すれば、タービン軸TSの軸心)を中心として回転可能である。なお、タービン軸TSの他端部には、タービンホイール(図示省略)が一体的に連結されている。
A
ハブ7の外周面には、複数のインペラブレード9が周方向に間隔を置いて設けられており、各インペラブレード9は、ハブ7の軸心方向からハブ7の径方向外側に向かってそれぞれ延びている。また、各インペラブレード9の外縁部の先端は、ケーシング3のシュラウド側壁面3aにそれぞれ近接してある。
A plurality of
図1及び図2(a)(b)に示すように、ケーシング3の圧縮領域CRの下流側には、空気の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するベーンドディフューザ11が設けられている。そして、ベーンドディフューザ11は、ケーシング3のハブ側壁面3bに埋設された環状(略円環状)のディフューザプレート13と、ケーシング3におけるシュラウド側壁面3aとハブ側壁面3bによって形成される環状のディフューザ流路DP内に周方向へ間隔を置いて配設されたかつ基縁部がディフューザプレート13にそれぞれ一体的に連結された複数のディフューザベーン15を備えている。ここで、環状のディフューザプレート13と複数のディフューザベーン15によって、遠心圧縮機1に用いられるディフューザベーンユニットが構成されるものである。また、ディフューザプレート13の一側面(ディフューザベーン15の基端部が連結された面)は、略平面状になっている。
As shown in FIGS. 1 and 2A and 2B, a
なお、環状のディフューザプレートの代わりに、複数の円弧状のディフューザプレートに分割可能なディフューザプレートを用い、複数の円弧状のディフューザプレートを周方向に配設することによって、複数のディフューザプレートが環状を呈するようにしても構わない。また、図6に示すように、ディフューザプレート13がケーシング3のハブ側壁面3bに埋設される代わりに、ケーシング3のシュラウド側壁面3aに埋設されるようにしてもよい。
Instead of the annular diffuser plate, a diffuser plate that can be divided into a plurality of arc-shaped diffuser plates is used, and the plurality of arc-shaped diffuser plates are arranged in the circumferential direction so that the plurality of diffuser plates are annular. You may make it present. Further, as shown in FIG. 6, the
図1、図2(a)(b)、及び図3(a)(b)(c)に示すように、各ディフューザベーン15の基縁部の周縁には、フィレットアール17がそれぞれ形成されている。そして、各ディフューザベーン15におけるフィレットアール17は、それぞれ、下流側(換言すれば、後縁側)17pの曲率半径(フィレット半径)Rが上流側(換言すれば、前縁側)17fの曲率半径Rよりも大きくなっている。
As shown in FIGS. 1, 2 (a), (b), and FIGS. 3 (a), (b), and (c),
なお、各ディフューザベーン15におけるフィレットアール17は、それぞれ、例えば鋳造加工により曲率半径Rが上流側17fから下流側17pにかけて徐々に(無段階的に)大きくなるようにしているが、例えば先端形状の異なる複数の切削工具(例えば刃径の異なる複数のバイト等)を用いた切削加工により上流側17fから下流側17pにかけて段階的に大きくなるようにしても構わない。
Each of the
各ディフューザベーン15の上流側縁部(前縁部)の翼断面形状(図1において矢視部IV-IV線に沿った横断面形状)は、それぞれ、半円形状の場合(図4(a)参照)と、曲率半径が先端側に向かって漸次に小さくなるような曲線形状の場合(図4(b)参照)がある。なお、本発明の実施形態にあっては、曲線形状とは、具体的には、コード方向に沿った方向を長軸方向Leとし、長軸方向Leに対して直交する方向を短軸方向Lsとして規定される半楕円形状であるが、曲率半径が先端側に向かって漸次に小さくなるような放物線形状であっても構わない。
The blade cross-sectional shape (transverse cross-sectional shape along the arrow IV-IV line in FIG. 1) of the upstream edge portion (front edge portion) of each
なお、ディフューザ流路DPの周縁部には、スクロール流路(図示省略)が形成されており、このスクロール流路は、内燃機関の吸気マニホールド(図示省略)に接続されている。 A scroll channel (not shown) is formed at the peripheral edge of the diffuser channel DP, and this scroll channel is connected to an intake manifold (not shown) of the internal combustion engine.
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.
タービンホイールの回転によってハブ7を回転させて、複数のインペラブレード9を一体的に回転させることにより、導入口5から圧縮領域CR側に導入した空気を遠心力を利用して圧縮する。そして、圧縮された空気は、ベーンドディフューザ11により昇圧されてディフューザ流路DPから排気される。なお、ディフューザ流路DPから排気された空気は、スクロール流路を経由して内燃機関の吸気マニホールドに送られる(遠心圧縮機1の一般的な作用)。
By rotating the
また、各ディフューザベーン15におけるフィレットアール17は、それぞれ、下流側17pの曲率半径Rが上流側17fの曲率半径Rよりも大きくなっているため、ディフューザベーン15の入口側の流路面積を十分に確保した上で、ディフューザベーン15の出口側の流路面積を縮小すると共に、ディフューザベーン15とディフューザプレート13との境界部分の近傍における空気流の慣性の影響を大きくことができる。これにより、空気のチョーク流量の減少及びディフューザベーン15の入口側におけるマッハ数(入口マッハ数)の増加を抑制しつつ、ベーンドディフューザ11による空気の昇圧を抑制しかつディフューザベーン15とディフューザプレート13との境界部分の近傍における二次流れを低減して、図6(a)(b)に示すように、ディフューザベーン15の出口側においてエネルギー損失の大きな領域(図6(a)(b)において点ハッチを施した領域)を縮小することができる。なお、エネルギー損失の大きな領域は、CFD解析によって求めている。(遠心圧縮機1の特有の作用(1))。
Further, the
また、各ディフューザベーン15の上流側縁部の翼断面形状がそれぞれ曲線形状(半楕円形状又は放物線形状)である場合にあっては、入口マッハ数の高い空気流がディフューザベーン15の上流側縁部に衝突しても、ディフューザベーン15の翼面に沿う流れを十分に確保して、ディフューザベーン15の翼面における境界層の発達を十分に抑制することができる(遠心圧縮機1の特有の作用(2))。
Further, when the blade cross-sectional shape of the upstream edge portion of each
従って、本発明の実施形態によれば、空気のチョーク流量の減少及びディフューザベーン15の入口マッハ数の増加を抑制しつつ、ディフューザベーン15の出口側においてエネルギー損失の大きな領域を縮小することができるため、遠心圧縮機1の作動域を十分に確保しかつ隣接するディフューザベーン15間におけるエネルギー損失の減少させた上で、ディフューザベーン15の出口側へ流れた空気の一部が逆流することを抑制しつつ、ディフューザベーン15の出口側においてエネルギー損失の大きな領域を縮小して、遠心圧縮機1の圧縮機効率を十分に向上させることができる。
Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the region where the energy loss is large on the outlet side of the
また、各ディフューザベーン15の上流側縁部の翼断面形状がそれぞれ曲線形状である場合にあっては、入口マッハ数の高い空気流がディフューザベーン15の上流側縁部に衝突しても、ディフューザベーン15の翼面に沿う流れを十分に確保して、ディフューザベーン15の翼面における境界層の発達を十分に抑制できるため、遠心圧縮機1の圧力比を高く設定した上で、隣接するディフューザベーン15間における圧力損失を小さくして、遠心圧縮機1の圧縮機効率をより一層向上させることができる。
Further, in the case where the blade cross-sectional shape of the upstream edge of each
本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。 The present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and can be implemented in various other aspects. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.
1 遠心圧縮機
3 ケーシング
3a シュラウド側壁面
3b ハブ側壁面
5 導入口
7 ハブ
9 インペラブレード
11 ベーンドディフューザ
13 ディフューザプレート
15 ディフューザベーン
17 フィレットアール
17f 前縁側
17p 後縁側
CR 圧縮領域
DP ディフューザ流路
Le 長軸方向
Ls 短軸方向
TS タービン軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
内側にガスを圧縮するための圧縮領域を有し、前記圧縮領域の上流側にガスを前記圧縮領域側へ導入可能な導入口が形成されたケーシングと、
前記ケーシングの前記圧縮領域に設けられ、軸心を中心として回転可能なハブと、
前記ハブの外周面に周方向に間隔を置いて設けられた複数のインペラブレードと、
前記ケーシングの前記圧縮領域の下流側に設けられ、前記ケーシングのハブ側壁面又はシュラウド側壁面に設けられたディフューザプレートと、前記ケーシングにおけるハブ側壁面とシュラウド側壁面によって形成される環状のディフューザ流路内に周方向へ間隔を置いて配設されかつ基縁部が前記ディフューザプレートに一体的にそれぞれ連結された複数のディフューザベーンを備えてあって、各ディフューザベーンの基縁部の周縁にフィレットアールがそれぞれ形成されたベーンドディフューザと、を具備し、
各ディフューザベーンにおける前記フィレットアールは、それぞれ、下流側の曲率半径が上流側の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴とする遠心圧縮機。 In a centrifugal compressor that compresses gas using centrifugal force,
A casing having a compression region for compressing gas inside, and having an inlet formed on the upstream side of the compression region capable of introducing gas to the compression region side;
A hub provided in the compression region of the casing and rotatable about an axis;
A plurality of impeller blades provided on the outer peripheral surface of the hub at intervals in the circumferential direction;
A diffuser plate provided on the downstream side of the compression region of the casing and provided on a hub side wall surface or a shroud side wall surface of the casing, and an annular diffuser channel formed by the hub side wall surface and the shroud side wall surface of the casing A plurality of diffuser vanes disposed at intervals in the circumferential direction and having base edges integrally connected to the diffuser plate, respectively, and a fillet radius is provided around the base edge of each diffuser vane. Each having a vane diffuser formed thereon,
The fillet are in each diffuser vane is characterized in that the downstream radius of curvature is larger than the upstream radius of curvature.
前記遠心圧縮機におけるケーシングのハブ側壁面又はシュラウド側壁面に配設可能なディフューザプレートと、
基縁部が前記ディフューザプレートに一体的にそれぞれ連結され、基縁部の周縁にフィレットアールがそれぞれ形成された複数のディフューザベーンと、を具備し、
各ディフューザベーンにおける前記フィレットアールは、それぞれ、後縁側の曲率半径が前縁側の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴とするディフューザベーンユニット。 In a diffuser vane unit used in a centrifugal compressor that compresses gas using centrifugal force,
A diffuser plate that can be disposed on a hub side wall surface or a shroud side wall surface of a casing in the centrifugal compressor;
A plurality of diffuser vanes each having a base edge portion integrally connected to the diffuser plate and having a fillet are formed on the periphery of the base edge portion;
The diffuser vane unit is characterized in that the fillet radius in each diffuser vane has a radius of curvature on the trailing edge side larger than that on the front edge side.
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