JP2012052432A - Diffuser for centrifugal compressor and centrifugal compressor with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機に関し、特に、翼高さ方向に入口角の異なる翼を組み合わせたディフューザにするものである。 The present invention relates to a diffuser and a centrifugal compressor including the diffuser, and more particularly, to a diffuser in which blades having different inlet angles are combined in the blade height direction.
従来、知られている遠心圧縮機として、図14は、特許文献1に示す遠心圧縮機の要部を示し、(A)は、縦断面図であり、(B)は、側面図であり、(C)は、シュラウド側翼およびハブ側翼を拡大した斜視図であり、(D)は、(C)の上面図である。
As a conventionally known centrifugal compressor, FIG. 14 shows a main part of the centrifugal compressor shown in
図示の遠心圧縮機50は、ハウジング51内で多数のブレード52を備えたインペラ53が回転することにより、ハウジング51の外部から導入したガスや空気等の流体を圧縮する。こうして形成された流体の流れ(気流)は、インペラ53の外周端となるインペラ出口(以下では、「ディフューザ入口」とも呼ぶ)54、ディフューザ55及びボリュート56を通って外部へ送出される。なお、図中の符号57は、インペラ53が回転する軸中心線である。
The illustrated
上述したディフューザ55は、インペラ出口54とボリュート56との間に設けられた気流の通路であり、インペラ出口54から吐出される気流を減速させることで動圧を静圧に回復させる機能を有している。このディフューザ55は、通常一対の対向した壁面で形成されており、以下の説明では、対向する一対の壁面の一方をシュラウド側壁面58と呼び、他方をハブ側壁面2と呼ぶ。
The
ディフューザ51は、シュラウド側壁面58とハブ側壁面2との間に複数のディフューザ翼60が設けられている。このディフューザ翼60は、シュラウド側壁面58に設けられる複数のシュラウド側翼3と、ハブ側壁面2に設けられる複数のハブ側翼4とを有している。シュラウド側翼3とハブ側翼4とは、各々の翼入口角度が異なる二次元翼を翼高さ方向に組み合わせたものとなっている。
In the
これのように、翼入口角の異なるシュラウド側翼3およびハブ側翼4を組み合わせて、ブレード52出口の気流の流れ角(気流の流線が翼列線と成す角)をディフューザ翼60の入口角に近づけてディフューザ翼60の翼前縁の流れの剥離を防止することによって、ディフューザ55の高効率化と作動範囲の拡大を図ることができるという利点が得られる。
As described above, the
しかし、特許文献1に記載の発明は、翼入口角の異なるシュラウド側翼3およびハブ側翼4を組み合わせた場合に、ディフューザ翼60の翼前縁の下流側において組み合わせたシュラウド側翼3とハブ側翼4とが重ならずに隙間63を生じることがある。このように、シュラウド側翼3とハブ側翼4との間に隙間63が生じた場合には、この隙間63を通過する気流の影響によって、気流の剥離や渦の生成(図14(C)および(D)に渦巻矢印で示す)により、ディフューザ55の性能が低下するという問題があった。
However, in the invention described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、翼高さ方向に入口角の異なる翼を組み合わせて性能を向上させることが可能な遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a centrifugal compressor diffuser capable of improving performance by combining blades having different inlet angles in the blade height direction, and a centrifugal equipped with the same An object is to provide a compressor.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面と、該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定されるハブ側翼と、を有し、前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされており、組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部と前記ハブ側翼の前記先端部とが突き合わされていない隙間には、該隙間の少なくとも一部分を埋めるように互いの前記先端部間を接続する接続部材を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the shroud side wall surface provided on the downstream side of the centrifugal impeller, the hub side wall surface provided opposite to the shroud side wall surface, and the base end portion on the shroud side wall surface A plurality of shroud-side wings, and a hub-side wing whose base end is fixed to the hub side wall surface. The shroud-side wing and the hub-side wing have different inlet angles and have a blade height. A gap in which at least a part of the tip end portions in the vertical direction are abutted against each other, and the tip end portion of the combined shroud side wing and the tip end portion of the hub side wing are not abutted with each other. A connecting member for connecting the tip portions to each other so as to fill at least a portion of the connecting portion.
各々の入口角が異なり、翼高さ方向の先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされるシュラウド側翼とハブ側翼とを有する遠心圧縮機のディフューザには、組み合わされたシュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部とが突き合わされていない隙間が生じる場合がある。このように、シュラウド側翼とハブ側翼との各先端部が突き合わされていない隙間が生じた場合には、この隙間部分を通過する流れの剥離や渦の生成によって、ディフューザの性能が低下する。 A diffuser of a centrifugal compressor having a shroud side blade and a hub side blade combined with each other having different inlet angles and at least a portion of the tip in the blade height direction being in contact with each other includes a tip of the combined shroud blade There may be a gap in which the front end of the hub side wing is not abutted. As described above, when a gap is formed in which the tip portions of the shroud side blade and the hub side blade are not abutted with each other, the performance of the diffuser deteriorates due to separation of a flow passing through the gap portion and generation of vortices.
そこで、組み合わされたシュラウド側翼とハブ側翼との各先端部が突き合わされずに生じた隙間の少なくとも一部分を埋めるよう互いの先端部間を接続する接続部材を設けることとした。これにより、シュラウド側翼の先端部とハブ側壁翼の先端部との間に生じる隙間が接続部材によって覆われる。そのため、隙間流れをなくすことができ、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。
また、シュラウド側翼とハブ側翼との各先端部間に生じた隙間を接続部材によって接続することとしたので、翼の剛性を高めることができる。したがって、翼の振動強度を向上させることができる。
In view of this, a connecting member for connecting the tip portions of the shroud side wing and the hub side wing is provided so as to fill at least a part of the gap formed without the butts of the tip ends of the combined shroud side wing and hub side wing. Thereby, the clearance gap produced between the front-end | tip part of a shroud side wing | blade and the front-end | tip part of a hub side wall wing | blade is covered with a connection member. Therefore, the gap flow can be eliminated, and flow separation and vortex generation due to the gap flow can be suppressed. Therefore, the performance of the diffuser can be improved.
Further, since the gaps formed between the tip portions of the shroud side wing and the hub side wing are connected by the connecting member, the rigidity of the wing can be increased. Therefore, the vibration strength of the blade can be improved.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、前記接続部材は、複数の前記シュラウド側翼および複数の前記ハブ側翼の全前記先端部間を円周方向に連続的に接続する円環状であることを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the connection member has an annular shape that continuously connects all the tip portions of the plurality of shroud side blades and the plurality of hub side blades in the circumferential direction. It is characterized by.
接続部材は、円環状にシュラウド側翼およびハブ側壁面翼の全先端部間を連続的に接続するものとした。そのため、組合わせた際にシュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に生じる隙間を接続部材によって覆って、隙間流れをなくすことができる。これにより、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。
また、接続部材の形状が円環状と簡素であることから、ディフューザの性能向上を低コストによって実現することができる。
The connecting member was configured to continuously connect the entire tip of the shroud side blade and the hub side wall blade in an annular shape. Therefore, the gap between the tip of the shroud wing and the tip of the hub wing when combined can be covered by the connecting member, and the gap flow can be eliminated. Thereby, generation | occurrence | production of the peeling of the flow and eddy by a clearance gap flow can be suppressed. Therefore, the performance of the diffuser can be improved.
Further, since the shape of the connecting member is simple as an annular shape, the performance of the diffuser can be improved at a low cost.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、前記接続部材は、その内径が前記シュラウド側壁面および前記ハブ側壁面の内径よりも小さいことを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the connecting member has an inner diameter smaller than inner diameters of the shroud side wall surface and the hub side wall surface.
発明者等が検討したところによると、円環状の接続部材の内径をシュラウド側壁面およびハブ側壁面の内径よりも小さくした場合であっても、円環状の接続部材の内径をシュラウド側壁面およびハブ側壁面の内径と同じにした場合と同様に、組合わせた際にシュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に生じる隙間を通過する流れをなくして、ディフューザの性能向上を図ることが可能なことが分かった。 According to a study by the inventors, even when the inner diameter of the annular connection member is smaller than the inner diameters of the shroud side wall surface and the hub side wall surface, the inner diameter of the annular connection member is reduced to the shroud side wall surface and the hub. Similarly to the case where the inner diameter of the side wall surface is the same, the flow through the gap generated between the tip of the shroud wing and the tip of the hub wing when combined is eliminated to improve the performance of the diffuser. It turns out that is possible.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、前記接続部材は、組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部または前記ハブ側翼の前記先端部少なくとも一方の前縁から翼長の60%下流までを埋めるように接続することを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the connecting member extends from the leading edge of at least one of the tip portion of the shroud side blade or the tip portion of the hub side blade to the downstream of 60% of the blade length. It is characterized by connecting to fill.
発明者等が検討したところによると、少なくとも一方のシュラウド側翼またはハブ側翼の先端部の前縁から翼長の60%下流までに形成される隙間によって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生による性能低下が顕著であることが分かった。 According to a study by the inventors, due to a gap formed from the leading edge of the tip of at least one shroud side wing or hub side wing to 60% downstream of the wing length, flow separation or vortex generation is caused by the gap flow. It was found that the performance degradation was significant.
そこで、少なくとも一方のシュラウド側翼またはハブ側翼の先端部の前縁から翼長の60%下流までの先端部間の隙間を埋めるように接続部材を円周方向に接続することとした。そのため、接続部材を前縁から後縁の全翼長に渡って隙間を埋めるように円周方向に接続した場合と同様に、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。 Therefore, the connecting member is connected in the circumferential direction so as to fill a gap between the front end portion of the tip portion of at least one shroud side wing or the hub side wing and 60% downstream of the blade length. Therefore, similarly to the case where the connecting member is connected in the circumferential direction so as to fill the gap from the leading edge to the entire blade length from the trailing edge, it is possible to suppress the separation of the flow and the generation of vortices due to the gap flow. Therefore, the performance of the diffuser can be improved.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、組み合わされる前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、各々前縁を円周方向に位置をずらして配置されることを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the shroud side wing and the hub side wing to be combined are arranged with their leading edges shifted in the circumferential direction.
シュラウド側翼とそれと組み合わされるハブ側翼との各前縁を円周方向に位置をずらして設けることとした。そのため、シュラウド側翼とハブ側翼とを組み合わせた際に、シュラウド側翼とハブ側翼との各前縁の先端部間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザの性能向上を図ることができる。 The front edges of the shroud side wing and the hub side wing combined with the shroud side wing are shifted in the circumferential direction. Therefore, when the shroud side wing and the hub side wing are combined, no gap is generated between the front end portions of the shroud side wing and the hub side wing. Therefore, it is possible to prevent flow separation and vortex generation due to the gap flow, and to improve the performance of the diffuser.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、組み合わされる前記シュラウド側翼と前記ハブ側記翼とは、前縁から全長の60%までが重ならないように各々円周方向に位置をずらして配置されることを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the shroud side blade and the hub side blade combined together are arranged with their positions shifted in the circumferential direction so that 60% of the total length from the leading edge does not overlap. It is characterized by that.
シュラウド側翼とそれと組み合わされるハブ側翼とを、前縁から全長の60%までの間において重ならないように円周方向に位置をずらして設けることとした。そのため、シュラウド側翼とハブ側翼との前縁から全長の60%までの間には、隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる剥離や渦の発生を抑制して、ディフューザの性能向上を図ることができる。 The shroud side wing and the hub side wing combined with the shroud side wing are provided so as to be shifted in the circumferential direction so as not to overlap each other up to 60% of the total length from the front edge. Therefore, there is no gap between the front edge of the shroud side wing and the hub side wing and 60% of the total length. Accordingly, it is possible to improve the performance of the diffuser by suppressing separation and vortex generation due to the gap flow.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、遠心羽根車の下流側に設けられるシュラウド側壁面と、該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定されるハブ側翼と、を有し、前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされる状態で組み合わされていることを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the shroud side wall surface provided on the downstream side of the centrifugal impeller, the hub side wall surface provided to face the shroud side wall surface, and the base end portion on the shroud side wall surface A plurality of shroud-side wings, and a hub-side wing whose base end is fixed to the hub side wall surface. The shroud-side wing and the hub-side wing have different inlet angles and have a blade height. The tip portions in the vertical direction are combined in a state where they are butted so that part of the blade thickness overlaps each other over the blade length.
シュラウド側翼とハブ側翼とは、入口角が異なり、それらの翼高さ方向の先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされることとした。そのため、シュラウド側翼とハブ側翼とを組み合わせた際に、シュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザの性能向上を図ることができる。
また、シュラウド側翼とハブ側翼との翼高さ方向の先端部を翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように付き合わすこととしたので、翼の剛性を高めることができる。したがって、翼の振動強度を向上させることができる。
The shroud-side wing and the hub-side wing have different inlet angles, and the tip portions in the blade height direction are abutted so that part of the blade thickness overlaps the blade length. Therefore, when the shroud side wing and the hub side wing are combined, no gap is generated between the tip portion of the shroud side wing and the tip portion of the hub side wing. Therefore, it is possible to prevent flow separation and vortex generation due to the gap flow, and to improve the performance of the diffuser.
Further, since the tip portions in the blade height direction of the shroud side wing and the hub side wing are brought together so that part of the blade thickness overlaps each other over the blade length, the rigidity of the blade can be increased. Therefore, the vibration strength of the blade can be improved.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、前記シュラウド側翼および前記ハブ側翼の各後縁の翼厚が翼長中央部の翼厚に比べて薄いことを特徴とする。 According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the blade thickness of each trailing edge of the shroud side blade and the hub side blade is thinner than the blade thickness at the center of the blade length.
シュラウド側翼およびハブ側翼は、翼長中央部の翼厚に比べて各後縁の翼厚を薄くすることとした。そのため、シュラウド側翼およびハブ側翼の後流を小さくすることができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。 For the shroud side wing and the hub side wing, the blade thickness at each trailing edge was made thinner than the blade thickness at the center of the blade length. Therefore, the wake of the shroud side wing and the hub side wing can be reduced. Therefore, the performance of the diffuser can be improved.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、前記シュラウド側翼または前記ハブ側翼のどちらか一方を厚翼とし、他方を薄翼としたことを特徴とする。 The diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention is characterized in that one of the shroud side wing and the hub side wing is a thick wing and the other is a thin wing.
シュラウド側翼またはハブ側翼のどちらか一方を厚翼(例えば、翼高さ方向に直交する断面形状が楔型やチャンネル型等)として、他方を薄翼にすることとした。これにより、シュラウド側翼とハブ側翼とを突き合わせた際に、薄翼側の先端部が厚翼側の先端部の一部と重なることとなる。そのため、シュラウド側翼の先端部とハブ側翼の先端部との間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザの性能向上を図ることができる。
なお、厚翼としては、薄翼に対して翼高さに直交する断面形状の幅が約2倍以上が好ましい。
One of the shroud side wing and the hub side wing is a thick wing (for example, a cross-sectional shape perpendicular to the blade height direction is a wedge type or a channel type), and the other is a thin wing. As a result, when the shroud side wing and the hub side wing are brought into contact with each other, the tip portion on the thin blade side overlaps with a part of the tip portion on the thick blade side. Therefore, there is no gap between the tip of the shroud wing and the tip of the hub wing. Therefore, it is possible to prevent flow separation and vortex generation due to the gap flow, and to improve the performance of the diffuser.
In addition, as a thick wing | blade, the width of the cross-sectional shape orthogonal to a wing | blade height with respect to a thin wing | blade is preferable about 2 times or more.
本発明に係る遠心圧縮機によれば、上記のいずれかに記載の遠心圧縮機のディフューザを備えることを特徴とする。 According to the centrifugal compressor which concerns on this invention, it is equipped with the diffuser of the centrifugal compressor in any one of the above.
組み合わされたシュラウド側翼およびハブ側翼の各先端部が突き合わされていない隙間の流れの剥離や渦の発生を抑制して性能向上を図ることが可能なディフューザを用いることとした。そのため、ディフューザを通過する流れの速度エネルギーを効果的に圧力に変換することができる。したがって、遠心圧縮機の高効率化、作動性の拡大を図ることができる。 It was decided to use a diffuser capable of improving the performance by suppressing the separation of the flow and the generation of vortices in the gaps where the tip ends of the combined shroud side wing and hub side wing are not abutted. Therefore, the velocity energy of the flow passing through the diffuser can be effectively converted into pressure. Therefore, it is possible to increase the efficiency and the operability of the centrifugal compressor.
本発明に係る遠心圧縮機のディフューザによれば、組み合わされたシュラウド側翼とハブ側翼との各先端部が突き合わされずに生じた隙間の少なくとも一部分を埋めるよう互いの先端部間を接続する接続部材を設けることとした。これにより、シュラウド側翼の先端部とハブ側壁翼の先端部との間に生じる隙間が接続部材によって覆われる。そのため、隙間流れをなくすことができ、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザの性能向上を図ることができる。
また、シュラウド側翼とハブ側翼との各先端部間を接続部材で接続することとしたので、翼の剛性を高めることができる。したがって、翼の振動強度を向上させることができる。
According to the diffuser of the centrifugal compressor according to the present invention, the connecting member that connects the tip portions of the shroud side blades and the hub side blades connected to each other so as to fill at least a part of the gap formed without being abutted. It was decided to provide. Thereby, the clearance gap produced between the front-end | tip part of a shroud side wing | blade and the front-end | tip part of a hub side wall wing | blade is covered with a connection member. Therefore, the gap flow can be eliminated, and flow separation and vortex generation due to the gap flow can be suppressed. Therefore, the performance of the diffuser can be improved.
Further, since the tip portions of the shroud side wing and the hub side wing are connected by the connecting member, the rigidity of the wing can be increased. Therefore, the vibration strength of the blade can be improved.
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザに設けられているシュラウド側翼およびハブ側翼について、図1および図14を参照しながら説明する。
図1に示すディフューザ1は、遠心圧縮機50(図14参照)のハウジング51(図14参照)内で回転するインペラ53(図14参照)の外周端から吐出される気流(流れ)を減速することにより、気流の動圧を静圧に回復させるものである。このディフューザ1は、インペラ(遠心羽根車)53の下流側に設けられるシュラウド側壁面58と、シュラウド側壁面58に対向して設けられているハブ側壁面2と、シュラウド側壁面58に基端部が固定されている複数(図1には、1翼のみを示す。)のシュラウド側翼3と、ハブ側壁面2に基端部が固定されている複数(図1には、1翼のみを示す。)のハブ側翼4と、を有している。
[First Embodiment]
The shroud side wing and the hub side wing provided in the diffuser of the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 14.
The
シュラウド側翼3とハブ側翼4とは、本実施形態では、二次元翼であり、互いに翼長が同じ薄翼とされている。シュラウド側翼3とハブ側翼4とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の前縁(少なくとも一部分)が互いに突き合わされる状態で組み合わされている。また、それらの後縁は、円周方向に離れている。
In this embodiment, the
このように、組み合わされているシュラウド側翼3の先端部とハブ側翼4の先端部とが突き合わされていない隙間63(図14参照)には、隙間63を埋めるように互いの先端部間を接続している接続壁(接続部材)5が設けられている。接続壁5は、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の前縁から後縁に渡って全長に沿って設けられている。
As described above, the gaps 63 (see FIG. 14) in which the tip of the shroud-
このように、シュラウド側翼3とハブ側翼4との隙間63に接続壁5が設けられることによって、シュラウド側翼3の前縁から導かれる気流は、接続壁5の上面(図1(A)の上方)に沿って流れる。そのため、隙間流れによる気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。
As described above, the
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
組み合わされているシュラウド側翼3とハブ側翼4との各先端部が突き合わされずに生じた隙間63(図14参照)を埋めるように、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の互いの先端部間を接続する接続壁(接続部材)5を設けることとした。これにより、シュラウド側翼3の先端部とハブ側壁翼4の先端部との間に生じる隙間63が接続壁5によって覆われる。そのため、隙間流れをなくすことができ、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
また、シュラウド側翼3とハブ側翼4との各先端部間を接続壁5によって接続することとしたので、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の剛性を高めることができる。したがって、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の振動強度を向上させることができる。
As described above, according to the
The tip portions of the
Further, since the tips of the
なお、本実施形態では、接続壁5をシュラウド側翼3およびハブ側翼4の前縁から後縁まで全翼長に渡って設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態の変形例1としてシュラウド側翼3およびハブ側翼4の前縁から翼長の途中部分まで(例えば、翼長の60%まで)の隙間63を覆うものとしてもよい。
In the present embodiment, the
発明者等が検討したところによると、少なくとも一方のシュラウド側翼3またはハブ側翼4の前縁から翼長の60%までに形成される隙間63によって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生による性能低下が顕著であることが分かった。そのため、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の前縁から翼長の60%までの先端間の隙間63を接続壁5によって接続した場合であっても、接続壁5を前縁から後縁の全翼長に渡って隙間63を埋めるように接続した場合と同様に、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
According to a study by the inventors, the performance due to the separation of the flow due to the gap flow and the generation of the vortex by the
また、本実施形態では、シュラウド側翼3とハブ側翼4とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図2に示すように、本実施形態の変形例2としてシュラウド側翼3に比べてハブ側翼6の翼長が短いものであっても良い。
In the present embodiment, the
本実施形態の変形例2として、図2の(A)には、その斜視図を示し、(B)には、(A)の上面図が示されている。
ハブ側翼6は、シュラウド側翼3よりもその翼長が短いものとされている。ハブ側翼6の前縁は、シュラウド側翼3の翼長の下流側の途中位置に位置している。
As a second modification of the present embodiment, FIG. 2A shows a perspective view, and FIG. 2B shows a top view of FIG.
The
組み合わせられているシュラウド側翼3の先端部とハブ側翼4の先端部とが突き合わされていない隙間には、シュラウド側壁面58およびハブ側壁面に略平行に接続壁(接続部材)7が設けられている。ハブ側翼6の前縁がシュラウド側翼3の下流側の途中位置に位置しているので、接続壁7は、ハブ側翼6の前縁からハブ側翼6の後縁までハブ側翼6の全長に渡って設けられることとなる。
A connecting wall (connecting member) 7 is provided in the gap where the tip of the combined
さらに、変形例2の接続壁7は、ハブ側翼6の前縁からハブ側翼6の翼長の途中部分まで(例えば、翼長の60%)の隙間を覆うものとしてもよい。
Furthermore, the
[第2実施形態]
本実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との全先端部間を接続するディスクが設けられる点で、第1実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。
ディスク(接続部材)8は、複数(図3には、1翼のみを示す。)のシュラウド側翼3およびハブ側翼4の各先端部を円周方向に連続的に接続している。ディスク8は、円環状であり、シュラウド側壁面58およびハブ側壁面(図示せず)に略平行に設けられている。
[Second Embodiment]
The diffuser of the present embodiment is different from the first embodiment in that a disk for connecting all the tip portions of the shroud side wing and the hub side wing is provided, and the others are the same. Therefore, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The disk (connecting member) 8 continuously connects the tip portions of a plurality (only one blade is shown in FIG. 3) of the
ディスク8は、シュラウド側壁面58およびハブ側壁面と同様に円環状である。円環状のディスク8は、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の前縁から後縁に渡って設けられている。
The
このように、複数のシュラウド側翼3とハブ側翼4との全先端部間に挟まれるようにディスク8を設けることによって、シュラウド側翼3の前縁からシュラウド側翼3に導かれた気流(黒色の矢印で示す)と、ハブ側翼4の前縁からハブ側翼4に導かれた気流(白抜きの矢印で示す)との流路を分けることができる。そのため、組み合わされているシュラウド側翼3の先端部とハブ側翼4の先端部とが突き合わされていない隙間を気流が通過することがなくなり、隙間流れによる気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。
In this manner, by providing the
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
ディスク(接続部材)8は、円環状にシュラウド側翼3およびハブ側翼4の全先端部間を連続的に接続している。そのため、シュラウド側翼3とハブ側翼4との間に生じる隙間をディスク8によって覆って、隙間流れをなくすことができる。これにより、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
また、ディスク8の形状が円環状と簡素であることから、ディフューザ1の性能向上を低コストによって実現することができる。
As described above, according to the
The disk (connection member) 8 continuously connects the entire tip portions of the
Further, since the shape of the
なお、本実施形態では、シュラウド側翼3とハブ側翼4とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図4に示すように、本実施形態の変形例1としてシュラウド側翼3に比べてハブ側翼6の翼長が短いものであっても良い。
In the present embodiment, the
また、図5に示すように、本実施形態の変形例2としてシュラウド側翼3に比べてハブ側翼6の翼長が短く、さらに、ハブ側翼3とシュラウド側翼6との周方向の位相を変えたものとしても良い。
Further, as shown in FIG. 5, as a second modification of the present embodiment, the blade length of the
すなわち、シュラウド側翼3よりも翼長が短いハブ側翼6とシュラウド側翼3とは、各々の前縁および後縁が周方向の異なる位置に設けられており互いに重なっていない。
That is, the
[第3実施形態]
本実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との全翼端部間を接続しているディスクの内径が異なる点で、第2実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
The diffuser of the present embodiment is different from the second embodiment in that the inner diameter of the disk connecting between the blade ends of the shroud side wing and the hub side wing is different, and the others are the same. Therefore, the description of the same configuration is omitted.
複数のシュラウド側翼および複数のハブ側翼の全先端部間を円周方向に連続的に接続している円環状のディスク(接続部材)は、その内半径がシュラウド側翼およびハブ側翼の各前縁の半径よりも小さいものとされている。 An annular disk (connecting member) continuously connected in the circumferential direction between the tip ends of a plurality of shroud side blades and a plurality of hub side blades has an inner radius of each of the leading edges of the shroud side blades and the hub side blades. It is supposed to be smaller than the radius.
すなわち、円環状のディスクの内周縁がシュラウド側翼およびハブ側翼の前縁から内径方向に突出していることとなり、シュラウド側翼およびハブ側翼の前縁が、ディスクの半径方向の途中位置に設けられていることとなる。 That is, the inner peripheral edge of the annular disk protrudes in the inner diameter direction from the front edges of the shroud side wing and the hub side wing, and the front edges of the shroud side wing and the hub side wing are provided in the middle of the disk in the radial direction. It will be.
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
発明者等が検討したところによると、円環状のディスク(接続部材)の内径をシュラウド側翼およびハブ側翼の前縁半径よりも小さくした場合であっても、円環状のディスクの内径をシュラウド側翼およびハブ側翼の前縁の半径と同じにした場合と同様に、シュラウド側翼とハブ側翼との間に生じる隙間を通過する流れをなくして、ディフューザの性能向上を図ることができるが分かった。
As described above, according to the diffuser of the centrifugal compressor and the centrifugal compressor including the same according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
According to a study by the inventors, even when the inner diameter of the annular disk (connecting member) is smaller than the leading edge radius of the shroud side wing and the hub side wing, the inner diameter of the annular disk is reduced to the shroud side wing and As in the case where the radius of the front edge of the hub side wing is the same, it has been found that the performance of the diffuser can be improved by eliminating the flow passing through the gap generated between the shroud side wing and the hub side wing.
[第4実施形態]
本実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との前縁が周方向にずれて位置している点で、第1実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図6を用いて説明する。
[Fourth Embodiment]
The diffuser of the present embodiment is different from the first embodiment in that the front edges of the shroud side wing and the hub side wing are shifted in the circumferential direction, and the others are the same. Therefore, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図6に示すように、組み合わされているシュラウド側翼3とハブ側翼4とは、各々前縁を円周方向に位置をずらして配置されており、また、各後縁も周方向に互いにずれるよう配置されており、少なくとも翼前縁から翼長の60%以下ではシュラウド側翼3とハブ側翼4とが重ならないように円周方向に位置をずらして配置している。
As shown in FIG. 6, the
すなわち、図6(B)のA−A部において断面視した図6(C)の場合、シュラウド側翼3とハブ側翼4の前縁から後縁まで全翼長方向に渡って、シュラウド側翼3とハブ側翼4との間が離反している。なお、前縁から翼長の60%以降では重なっても良い。
That is, in the case of FIG. 6C, which is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. 6B, the
このように、シュラウド側翼3とハブ側翼4の前縁から後縁に渡るまでシュラウド側翼3とハブ側翼4との間が離反しているため、第1実施形態のように組み合わされているシュラウド側翼3の先端部とハブ側翼4の先端部とが突き合わされていない隙間が生じることがない。そのため、シュラウド側翼3の前縁から導かれた気流とハブ側翼4の前縁から導かれた気流とは、各々のシュラウド側翼3、ハブ側翼4に沿って流れて、隙間流れにより生じる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。
Thus, since the
一方、前記にて「前縁から翼長の60%以降では重なっても良い。」とし、それ以降に隙間ができるのを許容しているのは、発明者等が検討したところによると、少なくとも一方のシュラウド側翼3またはハブ側翼4の前縁から翼長の60%までに形成される隙間63によって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生によるディフューザ1の性能低下が顕著であることを見出したことによるものである。
On the other hand, according to the above, the inventors have considered that “a gap may be formed after 60% of the blade length from the leading edge.” It has been found that the
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
シュラウド側翼3とそれと組み合わされているハブ側翼4との各前縁および各後縁を円周方向に位置をずらして設けることとした。そのため、シュラウド側翼3とハブ側翼4とを組み合わせた際に、シュラウド側翼3とハブ側翼4との各前縁の先端部間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
As described above, according to the
Each front edge and each rear edge of the
[第5実施形態]
本実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との先端部間を接続するディスクが設けられる点で、第4実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第5実施形態について、図7を用いて説明する。
ディスク(接続部材)8は、シュラウド側壁面58およびハブ側壁面(図示せず)と同様に円環状であり、シュラウド側壁面58およびハブ側壁面に略平行に設けられている。円環状のディスク8は、シュラウド側翼3およびハブ側翼4の前縁から後縁に渡って設けられている。
[Fifth Embodiment]
The diffuser of the present embodiment is different from the fourth embodiment in that a disk for connecting the tip portions of the shroud side wing and the hub side wing is provided, and the others are the same. Therefore, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The disk (connecting member) 8 has an annular shape like the shroud
このように、複数のシュラウド側翼3とハブ側翼4との全先端部間に挟まれるようにディスク8を設けることによって、シュラウド側翼3の前縁からシュラウド側翼3に導かれた気流の流路と、ハブ側翼4の前縁からハブ側翼4に導かれた気流の流路とを分けることができる。そのため、隙間流れによる気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。
In this manner, by providing the
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
ディスク(接続部材)8は、円環状にシュラウド側翼3およびハブ側翼4の全先端部間を連続的に接続している。そのため、シュラウド側翼3とハブ側翼4との各先端部間に生じる隙間をディスク8によって覆って、隙間流れをなくすことができる。これにより、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。したがって、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
また、ディスク8の形状が円環状と簡素であることから、ディフューザ1の性能向上を低コストによって実現することができる。
As described above, according to the
The disk (connection member) 8 continuously connects the entire tip portions of the
Further, since the shape of the
[第6実施形態]
本実施形態のディフューザは、シュラウド側翼とハブ側翼との先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされる点で、第1実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第6実施形態について、図8を用いて説明する。
[Sixth Embodiment]
The diffuser of the present embodiment is different from the first embodiment in that the tip of the shroud side wing and the hub side wing are abutted so that part of the blade thickness overlaps each other over the blade length, and the others are the same. is there. Therefore, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
シュラウド側翼11およびハブ側翼12は、翼高さ方向に直交する断面形状が楔型をしている厚翼である。楔型の厚翼であるシュラウド側翼11およびハブ側翼12は、翼高さ方向に直交する断面形状が略三角形状をしており、各前縁から後縁に向かって漸次広がっていく形状となっている。
The
楔型のシュラウド側翼11とハブ側翼12とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされている状態で組み合わされている。そのため、各々の先端部は、翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なっている重なり部13(図8(B)参照)を有することとなる。
The wedge-shaped
このように、楔型のシュラウド側翼11と厚翼のハブ側翼12とが重なるよう突き合わせて重なり部13を有する場合には、組み合わされたシュラウド側翼11とハブ側翼12との先端部間には隙間が生じることなく、シュラウド側翼11の前縁から導かれた気流およびハブ側翼12の前縁から導かれた気流は、各々のシュラウド側翼11、ハブ側翼12に沿って流れることとなる。そのため、気流の剥離や渦の発生を抑制することができる。
In this way, when the wedge-shaped
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
シュラウド側翼11とハブ側翼12とは、入口角が異なり、それらの翼高さ方向の先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされていることとした。そのため、シュラウド側翼11とハブ側翼12とを組み合わせた際に、シュラウド側翼11とハブ側翼12との先端部間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
また、シュラウド側翼11とハブ側翼12との翼高さ方向の先端部を翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように付き合わすこととしたので、シュラウド側翼11とハブ側翼12との剛性を高めることができる。したがって、シュラウド側翼11とハブ側翼12との振動強度を向上させることができる。
As described above, according to the
The
Further, since the tip portions in the blade height direction of the
なお、本実施形態では、シュラウド側翼11とハブ側翼12は、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図9に示すように、本実施形態の変形例として、シュラウド側翼11に比べてハブ側翼14の翼長が短いものであっても良い。
In the present embodiment, the
ハブ側翼14は、シュラウド側翼11よりもその翼長が短いものとされおり、シュラウド側翼11とハブ側翼14とを翼長に沿って翼厚の一部が重なり部13を有するよう、かつ、ハブ側翼14の前縁がシュラウド側翼11の翼長の途中位置に位置するように組み合わせる。
The hub-
[第7実施形態]
本実施形態のディフューザは、組み合わせたシュラウド側翼とハブ側翼との後縁の翼厚が薄い点で、第6実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第7実施形態について、図10を用いて説明する。
[Seventh Embodiment]
The diffuser of this embodiment is different from the sixth embodiment in that the blade thickness of the trailing edge of the combined shroud side wing and hub side wing is thin, and the others are the same. Therefore, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
シュラウド側翼15およびハブ側翼16は、翼高さ方向に直交する断面形状が略楔型をしている厚翼である。略楔型のシュラウド側翼15およびハブ側翼16は、各前縁から後縁に向かって漸次広がっていく形状となっているが、シュラウド側翼15およびハブ側翼16の各翼厚は、翼長中央部の下流の途中から後縁に向かって薄くなっている。
The
後縁に向かって翼厚が薄くなっているシュラウド側翼15とハブ側翼16とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされている状態で組み合わされている。すなわち、各々の先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なっている重なり部17(図10(B)参照)を有することとなる。ハブ側翼16の負圧面側の翼長は、シュラウド側翼15の圧力面側の翼長と略同等の長さとなって重なり部17を形成している。
The shroud-
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
シュラウド側翼15およびハブ側翼16は、翼長中央部の各翼厚に比べて各後縁の翼厚を薄くすることとした。そのため、シュラウド側翼15およびハブ側翼16の後流を小さくすることができる。したがって、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
As described above, according to the
In the
なお、本実施形態では、シュラウド側翼15とハブ側翼16とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図11に示すように、本実施形態の変形例として、シュラウド側翼15に比べてハブ側翼18の翼長が短いものであっても良い。
In the present embodiment, the
[第8実施形態]
本実施形態のディフューザは、厚翼のシュラウド側翼と薄翼のハブ側翼とを組み合わせる点で、第6実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第8実施形態について、図12を用いて説明する。
[Eighth Embodiment]
The diffuser of the present embodiment is different from the sixth embodiment in that a thick blade shroud side blade and a thin blade hub side blade are combined, and the others are the same. Therefore, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
シュラウド側翼11は、翼高さ方向に直交する断面形状が楔型をしている厚翼である。楔型のシュラウド側翼11は、略三角形状をしており、各前縁から後縁に向かって漸次広がっていく形状となっている。ハブ側翼4は、薄翼である。シュラウド側翼11は、薄翼であるハブ側翼4に対して、翼高さに直交する断面形状の幅が約2倍以上となっている。
The
厚翼のシュラウド側翼11と薄翼のハブ側翼4とは、入口角が異なるように組み合わされている。また、厚翼のシュラウド側翼11の翼高さ方向における先端部に、薄翼のハブ側翼4の翼高さ方向における先端部が突き合わされている状態で組み合わされている。そのため、図12(B)のように、上方視した場合に、薄翼のハブ側翼4の先端部全体が、厚翼のシュラウド側翼11の先端部の一部と重なることとなる。
The thick wing
以上述べたように、本実施形態に係る遠心圧縮機のディフューザ1およびこれを備えた遠心圧縮機によれば、以下の効果を奏する。
厚翼のシュラウド側翼11と薄翼のハブ側翼4とは、入口角が異なり、ハブ側翼4の翼高さ方向の先端部全体が翼長に渡ってシュラウド側翼11の翼厚の一部と互いに重なるように突き合わされることとした。そのため、シュラウド側翼11とハブ側翼4とを組み合わせた際に、シュラウド側翼11とハブ側翼4との間に隙間が生じないこととなる。したがって、隙間流れによる流れの剥離や渦の発生を防止して、ディフューザ1の性能向上を図ることができる。
As described above, according to the
The thick blade
なお、本実施形態では、シュラウド側翼11とハブ側翼4とは、互いに翼長が同じものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図13に示すように、本実施形態の変形例として、シュラウド側翼11に比べてハブ側翼6の翼長が短いものであっても良い。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、厚翼であるシュラウド側翼11の翼高さ方向に直交する断面形状が楔型として説明したが、チャンネル型であってもよい。
In the present embodiment, the cross-sectional shape perpendicular to the blade height direction of the shroud-
1 ディフューザ
3 シュラウド側翼
4 ハブ側翼
5 接続壁(接続部材)
58 シュラウド側壁面
1
58 shroud side wall
Claims (10)
該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、
前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定されるハブ側翼と、を有し、
前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部の少なくとも一部分が互いに突き合わされる状態で組み合わされており、
組み合わされた前記シュラウド側翼の前記先端部と前記ハブ側翼の前記先端部とが突き合わされていない隙間には、該隙間の少なくとも一部分を埋めるように互いの前記先端部間を接続する接続部材を備えることを特徴とする遠心圧縮機のディフューザ。 A shroud side wall provided on the downstream side of the centrifugal impeller;
A hub side wall provided to face the shroud side wall;
A plurality of shroud side wings whose base ends are fixed to the shroud side wall surface and a hub side wings whose base end portions are fixed to the hub side wall surface;
The shroud side wing and the hub side wing are combined with each other such that the entrance angle is different and at least a part of the tip in the blade height direction is abutted with each other.
In the gap where the tip portion of the combined shroud side wing and the tip portion of the hub side wing are not abutted, a connecting member is provided for connecting the tip portions of each other so as to fill at least a part of the gap. This is a centrifugal compressor diffuser.
該シュラウド側壁面に対向して設けられるハブ側壁面と、
前記シュラウド側壁面に基端部が固定される複数のシュラウド側翼および前記ハブ側壁面に基端部が固定されるハブ側翼と、を有し、
前記シュラウド側翼と前記ハブ側翼とは、入口角が異なるように、かつ、翼高さ方向における先端部が翼長に渡って翼厚の一部が互いに重なるように突き合わされる状態で組み合わされていることを特徴とする遠心圧縮機のディフューザ。 A shroud side wall provided on the downstream side of the centrifugal impeller;
A hub side wall provided to face the shroud side wall;
A plurality of shroud side wings whose base ends are fixed to the shroud side wall surface and a hub side wings whose base end portions are fixed to the hub side wall surface;
The shroud-side wing and the hub-side wing are combined in such a state that the inlet angle is different and the tip in the blade height direction is abutted so that part of the blade thickness overlaps the blade length. A diffuser of a centrifugal compressor characterized by
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