JP2010001868A - Centrifugal compressor - Google Patents
Centrifugal compressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010001868A JP2010001868A JP2008163448A JP2008163448A JP2010001868A JP 2010001868 A JP2010001868 A JP 2010001868A JP 2008163448 A JP2008163448 A JP 2008163448A JP 2008163448 A JP2008163448 A JP 2008163448A JP 2010001868 A JP2010001868 A JP 2010001868A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impeller
- air
- casing
- centrifugal compressor
- hub portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ケーシング内に回転可能に配設されたインペラを備えた遠心圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a centrifugal compressor provided with an impeller rotatably disposed in a casing.
従来の遠心圧縮機としては、例えば特許文献1に記載されているように、略円錐状に形成されたハブに複数の翼をラジアル状に取り付けてなるインペラと、このインペラを収容するケーシングとを備えたものが知られている。
しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、インペラの回転時に生じる遠心力とインペラの背面側に存在する高温高圧空気とによって、インペラの空気出口部が前面側に変形してケーシングに接触するおそれがある。この不具合を解決するためには、インペラの空気出口部の変形量を予測し、インペラとケーシングとの隙間(チップクリアランス)が所定量となるようにインペラの位置を調整することが考えられる。しかし、インペラの背面部及び翼の形状、インペラの温度分布等は複雑であるため、インペラの変形量を予測してチップクリアランスを調整することは困難である。 However, the following problems exist in the prior art. That is, the air outlet portion of the impeller may be deformed to the front side and come into contact with the casing due to the centrifugal force generated when the impeller rotates and the high-temperature and high-pressure air existing on the back side of the impeller. In order to solve this problem, it is conceivable to predict the deformation amount of the air outlet portion of the impeller and adjust the position of the impeller so that the gap (tip clearance) between the impeller and the casing becomes a predetermined amount. However, since the shape of the back surface of the impeller, the blades, the temperature distribution of the impeller, and the like are complicated, it is difficult to adjust the tip clearance by predicting the deformation amount of the impeller.
本発明の目的は、インペラとケーシングとの接触を確実に防止することができる遠心圧縮機を提供することである。 The objective of this invention is providing the centrifugal compressor which can prevent the contact with an impeller and a casing reliably.
本発明は、ケーシングと、ケーシング内に回転可能に配設されたインペラとを備えた遠心圧縮機において、インペラは、回転軸に一体に固定されたハブ部と、ハブ部の外周面に周方向に沿って設けられた複数の羽根とを有し、インペラの前面側から吸い込んだ空気をインペラの径方向外側に送り出すように構成されており、ハブ部には、インペラの前後方向に貫通し、インペラの背面側の空気をインペラの前面側に導くための空気通路が設けられていることを特徴とするものである。 The present invention relates to a centrifugal compressor including a casing and an impeller rotatably disposed in the casing. The impeller includes a hub portion integrally fixed to the rotation shaft, and a circumferential direction on the outer peripheral surface of the hub portion. A plurality of blades provided along the front side of the impeller, and is configured to send out the air sucked from the front side of the impeller to the outer side in the radial direction of the impeller. An air passage for guiding the air on the back side of the impeller to the front side of the impeller is provided.
このような本発明の遠心圧縮機においては、インペラの背面側の高圧空気が空気通路を通ってインペラの前面側に導かれるため、インペラの背面圧力が低下するようになる。これにより、インペラの背面部近傍に位置するインペラの空気出口部がインペラの前面側に変形することが抑制されるため、インペラの空気出口部とケーシングとの接触を防止することができる。 In such a centrifugal compressor of the present invention, since the high-pressure air on the back side of the impeller is guided to the front side of the impeller through the air passage, the back pressure of the impeller is lowered. Thereby, since the air outlet part of the impeller located in the vicinity of the back part of the impeller is suppressed from being deformed to the front side of the impeller, the contact between the air outlet part of the impeller and the casing can be prevented.
好ましくは、空気通路は、ハブ部の前面に開口する溝部と、ハブ部の背面から溝部まで延びる貫通孔とを有する。 Preferably, the air passage has a groove portion opened to the front surface of the hub portion, and a through hole extending from the rear surface of the hub portion to the groove portion.
この場合には、インペラの背面側の高温空気が貫通孔を通って溝部に導入されるため、溝部内の温度が上昇し、熱膨張により溝部が広がり、これに伴ってインペラの空気出口部がインペラの背面側に移動するようになる。これにより、インペラの空気出口部とケーシングとの接触を一層防止することができる。 In this case, since the high-temperature air on the back side of the impeller is introduced into the groove portion through the through hole, the temperature in the groove portion rises, and the groove portion expands due to thermal expansion. It moves to the back side of the impeller. Thereby, contact with the air outlet part of the impeller and the casing can be further prevented.
本発明によれば、インペラとケーシングとの接触を確実に防止し、インペラの破損等を回避することができる。 According to the present invention, contact between the impeller and the casing can be reliably prevented, and damage to the impeller can be avoided.
以下、本発明に係わる遠心圧縮機の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a centrifugal compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係わる遠心圧縮機の一実施形態の要部を示す概略断面図である。同図において、本実施形態の遠心圧縮機1は、ケーシング2と、このケーシング2内に配設され、空気を圧縮する遠心式羽根車(インペラ)3とを備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an embodiment of a centrifugal compressor according to the present invention. In the figure, a
インペラ3は、回転軸(図示せず)に一体に固定された略円錐状のハブ部4を有し、このハブ部4の外周面には、ケーシング2内に吸入された空気(主流空気)の流路を形成する複数の羽根5が周方向に等間隔に設けられている。ハブ部4の前面には連結部6が固定され、この連結部6は軸受7を介してケーシング2に回転可能に支持されている。羽根5とケーシング2のシュラウド8との間には、所定の隙間(チップクリアランス)が設けられている。
The impeller 3 has a substantially
このようなインペラ3が高速回転することで、主流空気がインペラ3の前面側から吸い込まれてインペラ3の径方向外側に送り出される。インペラ3の径方向外側には、インペラ3で作られた高速空気の速度エネルギーを圧力に変換して吐出するディフューザ(図示せず)が配置されている。インペラ3の背面は、ディフューザの出口と連通している。このため、インペラ3の背面側には、インペラ3から送り出された高温空気が高圧状態で存在することとなる。 When the impeller 3 rotates at a high speed, the mainstream air is sucked in from the front side of the impeller 3 and is sent out radially outward of the impeller 3. A diffuser (not shown) that converts the velocity energy of the high-speed air produced by the impeller 3 into pressure is discharged outside the impeller 3 in the radial direction. The back surface of the impeller 3 communicates with the outlet of the diffuser. For this reason, the high-temperature air sent out from the impeller 3 exists in the high pressure state on the back side of the impeller 3.
インペラ3のハブ部4には、インペラ3の前後方向に貫通し、インペラ3の背面側の高温高圧空気をインペラ3の前面側に導くための空気通路9が設けられている。空気通路9は、ハブ部4の前面に開口する環状の溝部10と、ハブ部4の後面(背面)から溝部10の底部まで延びる複数の貫通孔11とからなっている。溝部10は、その底部から開口部までインペラ3の軸方向に略平行に延びている。貫通孔11は、ハブ部4が略円錐状に形成されていることに対応して、ハブ部4の背面から環状溝10までインペラ3の軸方向に対して斜めに延びている。
The
なお、ハブ部4に設ける溝部の形状としては、特に環状でなくても良い。例えば、ハブ部4の周方向に沿って延びる複数の溝部を設けると共に、各溝部に連通するように複数の貫通孔11を設けても良い。
In addition, as a shape of the groove part provided in the
図2は、比較例として、従来一般の遠心式インペラを示す概略断面図である。図中、上記の遠心圧縮機1と同じ要素には、同じ符号を付してある。図2に示す遠心圧縮機50では、インペラ3のハブ部4に上記の空気通路9が設けられていない。このような構造では、以下の不具合が発生する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a conventional general centrifugal impeller as a comparative example. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same elements as those of the
即ち、インペラ3の高速回転による遠心力とインペラ3の背面側に存在する高温高圧空気とによって、インペラ3の空気出口部3bが前側に変形してシュラウド8に接触することがある。これを回避するために、インペラ3の空気出口部3bの変形量を予測し、インペラ3とシュラウド8とのチップクリアランスが所定量となるようにインペラ3の位置を調整している。しかし、インペラ3の背面部及び羽根5の形状、インペラ3の温度分布等は複雑であるため、インペラ3の変形量を予測することは非常に難しい。このため、チップクリアランスの調整を行っても、インペラ3の空気出口部3bがシュラウド8に接触してしまう。また、インペラ3の空気出口部3bでは空気圧力(空気密度)が高いため、チップクリアランスばらつきの性能への感度が高く、微妙なチップクリアランスのばらつきが性能に大きく影響する。
That is, the
また、インペラ3の背面側の高圧空気によってインペラ3の背面に加わる圧力(背面圧力)が高くなるため、インペラ3の前側にかかるスラスト力が高くなり、軸受7にダメージを与えてしまう。
Further, since the pressure (back pressure) applied to the back surface of the impeller 3 by the high-pressure air on the back surface side of the impeller 3 is increased, the thrust force applied to the front side of the impeller 3 is increased and the
これに対し本実施形態では、インペラ3のハブ部4に空気通路9を形成したので、以下のような作用効果が得られる。
On the other hand, in the present embodiment, since the air passage 9 is formed in the
即ち、インペラ3の背面側の高温空気が貫通孔11を通って溝部10に導入されるため、図3に示すように、溝部10を形成するハブ部4の内壁面の温度が上昇し、ハブ部4の内壁面の熱膨張により溝部10の開口側が広がる。従って、ハブ部4の前端部がインペラ3の径方向外側に変形し、これに伴ってインペラ3の空気出口部3bが後側に移動するようになる(矢印参照)。これに加え、インペラ3の背面側の高圧空気が貫通孔11及び溝部10を通ってインペラ3の前面側へ流れるため、インペラ3の背面圧力が低下し、インペラ3の空気出口部3bが前側に変形すること自体が抑制される。以上により、インペラ3の空気出口部3bがケーシング2のシュラウド8に接触することが防止されるため、インペラ8の破損等を防止することができる。また、インペラ3の空気出口部3bの前側への変形が抑制されるため、インペラ3とシュラウド8とのチップクリアランスの調整が不要となる。
That is, since the high temperature air on the back side of the impeller 3 is introduced into the
このとき、ハブ部4の前端部がインペラ3の径方向外側に変形することに伴い、インペラ3の空気入口部3aが同方向に変形するが、その変形メカニズムは単純であり計算に乗りやすいため、インペラ3の空気入口部3aの変形量を容易に且つ精度良く予測することができる。また、インペラ3の空気入口部3aでは、インペラ3の空気出口部3bに比べて空気圧力(空気密度)が相対的に低いため、チップクリアランスばらつきの性能への感度が低い。このため、チップクリアランスばらつきによる性能低下への影響が軽減され、量産時の性能ばらつきを小さくすることができる。従って、インペラ3の空気入口部3aの変形による影響は極めて少ない。
At this time, the
さらに、インペラ3の背面側の高圧空気が貫通孔11及び溝部10を通ってインペラ3の前面側へ流入することで、インペラ3の背面圧力が低下するため、背面圧力によりインペラ3の前側にかかるスラスト力が減少する。従って、軸受7に与えるダメージが低減されるため、インペラ3をスムーズに高速回転させることができる。
Furthermore, since the high-pressure air on the back side of the impeller 3 flows into the front side of the impeller 3 through the through-
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、インペラ3のハブ部4に溝部10及び貫通孔11からなる空気通路9を形成したが、特に溝部は設けずに、インペラ3の前後方向に貫通する孔部をハブ部4に形成するだけでも良い。この場合でも、インペラ3の背面側の高圧空気が当該孔部を通ってインペラ3の前面側へ流れるため、インペラ3の背面圧力の低下によってインペラ3の空気出口部3bの変形自体が抑制される。これにより、インペラ3とケーシング2との接触を防止することが可能となる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the air passage 9 including the
1…遠心圧縮機、2…ケーシング、3…インペラ、4…ハブ部、5…羽根、9…空気通路、10…溝部、11…貫通孔。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記インペラは、回転軸に一体に固定されたハブ部と、前記ハブ部の外周面に周方向に沿って設けられた複数の羽根とを有し、前記インペラの前面側から吸い込んだ空気を前記インペラの径方向外側に送り出すように構成されており、
前記ハブ部には、前記インペラの前後方向に貫通し、前記インペラの背面側の空気を前記インペラの前面側に導くための空気通路が設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。 In a centrifugal compressor including a casing and an impeller rotatably disposed in the casing,
The impeller has a hub portion that is integrally fixed to a rotation shaft, and a plurality of blades that are provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the hub portion, and the air sucked from the front side of the impeller is It is configured to feed out the radial direction of the impeller,
The centrifugal compressor characterized in that the hub portion is provided with an air passage that penetrates in the front-rear direction of the impeller and guides air on the back side of the impeller to the front side of the impeller.
2. The centrifugal compressor according to claim 1, wherein the air passage includes a groove portion that opens to a front surface of the hub portion, and a through hole that extends from the back surface of the hub portion to the groove portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008163448A JP2010001868A (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Centrifugal compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008163448A JP2010001868A (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Centrifugal compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010001868A true JP2010001868A (en) | 2010-01-07 |
Family
ID=41583772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008163448A Pending JP2010001868A (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Centrifugal compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010001868A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013002280A (en) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Ihi Corp | Centrifugal compressor |
RU2522152C1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Rotor of centrifugal compressor |
CN104343698A (en) * | 2013-08-02 | 2015-02-11 | 株式会社日立制作所 | Multistage centrifugal compressor |
JP2015175251A (en) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 株式会社Ihi | centrifugal compressor |
CN113944653A (en) * | 2020-07-15 | 2022-01-18 | 株式会社丰田自动织机 | Centrifugal compressor |
-
2008
- 2008-06-23 JP JP2008163448A patent/JP2010001868A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013002280A (en) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Ihi Corp | Centrifugal compressor |
RU2522152C1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Rotor of centrifugal compressor |
CN104343698A (en) * | 2013-08-02 | 2015-02-11 | 株式会社日立制作所 | Multistage centrifugal compressor |
CN104343698B (en) * | 2013-08-02 | 2017-01-18 | 株式会社日立制作所 | Multistage centrifugal compressor |
JP2015175251A (en) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 株式会社Ihi | centrifugal compressor |
CN113944653A (en) * | 2020-07-15 | 2022-01-18 | 株式会社丰田自动织机 | Centrifugal compressor |
CN113944653B (en) * | 2020-07-15 | 2023-06-13 | 株式会社丰田自动织机 | Centrifugal compressor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8202039B2 (en) | Blade shroud with aperture | |
US7775758B2 (en) | Impeller rear cavity thrust adjustor | |
US8721264B2 (en) | Centripetal air bleed from a turbomachine compressor rotor | |
US8568095B2 (en) | Reduced tip clearance losses in axial flow fans | |
JP6347455B2 (en) | Oil drainage device for thrust bearing and turbocharger provided with the same | |
JP5145117B2 (en) | Compressor housing | |
US20100232966A1 (en) | Steam turbine | |
EP3187710B1 (en) | Turbine housing and method for manufacturing turbine housing | |
JP4982476B2 (en) | Radial flow type fluid machine | |
JP2010001868A (en) | Centrifugal compressor | |
US11149588B2 (en) | Exhaust chamber of steam turbine, flow guide for steam turbine exhaust chamber, and steam turbine | |
JP2009036118A (en) | Axial-flow exhaust gas turbine | |
JP4832257B2 (en) | High speed air spindle | |
JP2008075655A (en) | Device controlling operation of steam turbine, and steam turbine | |
JP5615408B2 (en) | Cooling system and method for an axial turbine | |
JP2007085223A (en) | Balance mechanism for axial thrust | |
US10876421B2 (en) | Rotary machine | |
JP2013213504A (en) | Impeller and rotary machine | |
JP5409265B2 (en) | Impeller and rotating machine | |
US8545174B2 (en) | Nose dome for a turbomachine rotor | |
JP2009019564A (en) | Centrifugal compressor | |
US11066948B2 (en) | Rotary machine | |
JP2014047692A (en) | Axial flow turbo machine | |
JP6237077B2 (en) | Centrifugal compressor | |
JP5045507B2 (en) | Centrifugal compressor |