JP2014118916A - Rotating machine - Google Patents

Rotating machine Download PDF

Info

Publication number
JP2014118916A
JP2014118916A JP2012276161A JP2012276161A JP2014118916A JP 2014118916 A JP2014118916 A JP 2014118916A JP 2012276161 A JP2012276161 A JP 2012276161A JP 2012276161 A JP2012276161 A JP 2012276161A JP 2014118916 A JP2014118916 A JP 2014118916A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
peripheral surface
casing
protrusion
circumferential direction
rotating shaft
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.)
Granted
Application number
JP2012276161A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5980671B2 (en
Inventor
Kenichiro Iwakiri
健一郎 岩切
Takuya Fukabori
拓也 深堀
Ayako Ureshino
絢子 嬉野
Yasuyuki Miyata
恭行 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2012276161A priority Critical patent/JP5980671B2/en
Publication of JP2014118916A publication Critical patent/JP2014118916A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5980671B2 publication Critical patent/JP5980671B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further surely suppress a rotating stall, and to enlarge a working area.SOLUTION: This rotating machine comprises: a cylindrical casing 20; a rotating shaft 10 rotatably arranged in the casing 20; a plurality of vanes 12 which are arranged in a flow passage 29 between the rotating shaft 10 and the casing 20 in the circumferential direction around the rotating shaft 10; and a suppression part 40A which is arranged at the internal peripheral face 20a of the casing 20 or the external peripheral face of the rotating shaft 10 at the upstream side of the flow direction of a fluid in the flow passage 29 rather than front edges 12a of the vanes 12 so as to be relatively rotatable with respect to the vanes 12, and suppresses the growth of a swirl formed in the vicinity of the front edges 12a of the vanes 12.

Description

本発明は、軸流圧縮機、遠心圧縮機等の回転機械に関する。   The present invention relates to a rotary machine such as an axial compressor and a centrifugal compressor.

流体を圧縮するために、ケーシング内に流体を旋回させる羽根車を備えた軸流圧縮機、遠心圧縮機(以下、これらを単に圧縮機と適宜称する。)が知られている。これら圧縮機では、圧縮機の回転数を一定とした状態で流量を減少させていくと、旋回失速と呼ばれる現象が生じることがある。旋回失速とは、ケーシング内に発生した局所的な失速域が、羽根車の回転速度とは異なる速度で周方向に伝播する現象である。   In order to compress a fluid, an axial compressor and a centrifugal compressor (hereinafter simply referred to as a compressor) having an impeller that swirls the fluid in a casing are known. In these compressors, when the flow rate is decreased while the rotation speed of the compressor is kept constant, a phenomenon called rotation stall may occur. The turning stall is a phenomenon in which a local stall region generated in the casing propagates in the circumferential direction at a speed different from the rotational speed of the impeller.

この旋回失速が生じると、圧縮機の性能は大幅に低下するとともに、翼に断続的な振動応力が加わることで圧縮機の耐久性を損なう可能性もある。また、旋回失速が発生した後に、さらに流量を減少させていくと、強い音響を伴う流れの脈動(サージング)が発生し、圧縮機の運転限界に達する。
このため、圧縮機が安定して作動する作動範囲を拡大するためには、旋回失速およびサージの発生を抑制する必要がある。
When this rotating stall occurs, the performance of the compressor is significantly lowered, and the intermittent vibration stress is applied to the blades, which may impair the durability of the compressor. Further, if the flow rate is further reduced after the occurrence of the rotating stall, a flow pulsation (surging) with strong sound occurs, and the operating limit of the compressor is reached.
For this reason, in order to expand the operating range in which the compressor operates stably, it is necessary to suppress the occurrence of turning stall and surge.

旋回失速およびサージの発生を抑制するための手段として、翼列のあるケーシング部に再循環流れを形成するための溝を形成することが知られている。これにより、翼列内で圧縮されて圧力の高い領域にある流体が、溝を通って低圧力の流れ領域に再循環されて噴出することで、失速の発生、失速域の成長が抑制される。
また、失速発生時に、ケーシング内の流体の一部を抽気(ブリード)することで、抽気点より上流側の軸流速度を増加させ、失速発生を抑制する方法も広く用いられている。
As a means for suppressing the occurrence of swirling stall and surge, it is known to form a groove for forming a recirculation flow in a casing portion having a blade row. As a result, the fluid compressed in the blade row and in the high pressure region is recirculated through the groove to the low pressure flow region and ejected, thereby suppressing the occurrence of stall and growth in the stall region. .
In addition, a method of suppressing the occurrence of stall by increasing the axial flow speed upstream of the bleed point by bleeding (bleeding) a part of the fluid in the casing when stall occurs.

特許文献1には、圧力の高い領域から圧力の低い領域に流体の一部を再循環させる吸引リング溝を円弧状に設けることで、圧縮機の作動領域を拡大する構成が開示されている。
また、特許文献2には、抽気ポートをケーシングの周方向に非対称に設けることで、失速領域が旋回するパターンを乱して、旋回失速の発達を抑制する構成が開示されている。
Patent Document 1 discloses a configuration in which an operating region of a compressor is expanded by providing a suction ring groove in a circular arc shape for recirculating a part of a fluid from a high pressure region to a low pressure region.
Patent Document 2 discloses a configuration in which the extraction port is provided asymmetrically in the circumferential direction of the casing, thereby disturbing the pattern in which the stall region turns to suppress the development of turning stall.

国際公開第2011/099416号International Publication No. 2011/099416 特開2008−111435号公報JP 2008-111435 A

しかしながら、上記圧縮機をはじめとする回転機械においては、より一層効果的に旋回失速を抑制して作動領域を拡大することが常に要求されている。
本発明はこのような課題に鑑みてさなれたものであって、より効果的に旋回失速を抑制して作動領域を拡大することのできる回転機械を提供することを目的とする。
However, in the rotary machine including the compressor, it is always required to more effectively suppress the rotating stall and expand the operation range.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a rotating machine that can more effectively suppress the turning stall and expand the operating range.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の回転機械は、円筒状のケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸と前記ケーシングとの間の流路内に、前記回転軸の周りに周方向に複数配列された翼と、前記翼の前縁よりも前記流路内における流体の流れ方向上流側に、前記ケーシングの内周面または前記回転軸の外周面に設けられて前記翼に対して相対的に回転し、前記翼の前縁側に形成される前記流体の渦の成長を抑制する抑制部と、を備えることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the rotating machine of the present invention includes a cylindrical casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, a flow path between the rotating shaft and the casing, and around the rotating shaft. A plurality of blades arranged in the circumferential direction, and provided on the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the rotating shaft on the upstream side in the flow direction of the fluid in the flow path from the leading edge of the blades. And a suppressor that rotates relative to the blade and suppresses the growth of the vortex of the fluid formed on the leading edge side of the blade.

翼の前縁よりも流れ方向上流側に抑制部を設けることで、旋回失速によって翼の前縁近傍に形成される流体の渦が、流れ方向上流側に成長するのを抑制することができる。   Providing the suppression portion on the upstream side in the flow direction with respect to the front edge of the blade can suppress the fluid vortex formed near the front edge of the blade due to the rotating stall from growing upstream in the flow direction.

前記抑制部は、前記回転軸の周方向に複数設けられ、複数の前記抑制部の少なくとも一つが、他の前記抑制部に対し、前記回転軸の径方向の高さ、前記回転軸の周方向における長さ、形状、隣接する他の前記抑制部との間隔のうちの少なくとも一つが異なるよう形成されていてもよい。   A plurality of the restraining portions are provided in the circumferential direction of the rotating shaft, and at least one of the plurality of restraining portions has a height in the radial direction of the rotating shaft relative to the other restraining portions, and a circumferential direction of the rotating shaft. May be formed such that at least one of the length, the shape, and the interval between the adjacent other suppression portions is different.

これにより、旋回失速発生時の流れの擾乱波を打ち消す乱れパターンを生じさせ、効果的に旋回失速発生を抑制することができる。さらに、抑制部の設置による擾乱波の発生周期(周波数)が、渦の旋回周期(周波数)と一致または近い状態となることを避けることができる。   Thereby, the disturbance pattern which cancels the disturbance wave of the flow at the time of turning stall generation | occurrence | production can be produced, and generation | occurrence | production of turning stall can be suppressed effectively. Furthermore, it can be avoided that the generation period (frequency) of the turbulent wave due to the installation of the suppression unit coincides with or is close to the swirl period (frequency) of the vortex.

前記抑制部は、前記回転軸の周方向に複数設けられ、前記周方向における前記抑制部の数と、前記周方向における前記翼の数とが、互いに素であるようにしてもよい。   A plurality of the suppressing portions may be provided in the circumferential direction of the rotating shaft, and the number of the suppressing portions in the circumferential direction and the number of the blades in the circumferential direction may be relatively prime.

これにより、抑制部の周方向の列と、翼の周方向の列との共振を避け、翼振動増大および騒音発生を低減することが可能となる。   Thereby, it is possible to avoid resonance between the circumferential row of the suppression portions and the circumferential row of the blades, and to reduce blade vibration increase and noise generation.

前記抑制部は、前記ケーシングの内周面または前記回転軸の外周面から前記流路内に突出する突起を有するものとしてもよい。
この突起が、流体の渦に当たることによって、渦の成長を抑えることができる。
The suppressing portion may have a protrusion protruding into the flow path from the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the rotating shaft.
By the protrusions striking the fluid vortex, the growth of the vortex can be suppressed.

前記突起は、前記流路内への突出寸法、または前記流路内における前記周方向の長さが可変とされているようにしてもよい。   The protrusion may have a variable projecting dimension into the flow path or a circumferential length in the flow path.

渦が生じない運転条件においては、突起を小さくしておくことで、突起の設置によるエネルギー損失(圧力損失)を抑えることができる。   Under operating conditions where vortices do not occur, energy loss (pressure loss) due to the installation of the protrusions can be suppressed by keeping the protrusions small.

前記突起は、前記回転軸の径方向における高さが、前記流路内における前記流体の流れ方向上流側から下流側に向けて漸次大きくなるよう形成してもよい。   The protrusion may be formed such that the height in the radial direction of the rotation shaft gradually increases from the upstream side to the downstream side in the fluid flow direction in the flow path.

突起において、流体の流れ方向上流側における高さが小さいので、流体の流れの淀み領域の発生を抑え、突起の設置によるエネルギー損失(圧力損失)を低減することができる。   Since the height of the protrusion on the upstream side in the fluid flow direction is small, generation of a stagnation region of the fluid flow can be suppressed, and energy loss (pressure loss) due to the installation of the protrusion can be reduced.

前記抑制部は、前記ケーシングの内周面または前記回転軸の外周面に形成され、前記流路内を流れる前記流体の一部を流れ方向上流側に循環させる循環流を形成し、該循環流を前記渦に衝突させる凹部を有するものとしてもよい。
凹部によって形成される循環流によって、渦の成長を抑えることができる。
The suppressing portion is formed on the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the rotating shaft, and forms a circulating flow that circulates a part of the fluid flowing in the flow path upstream in the flow direction. It is good also as a thing which has a recessed part which makes a vortex collide.
Vortex growth can be suppressed by the circulating flow formed by the recesses.

前記翼として、前記回転軸の外周面に取り付けられた動翼を備え、前記抑制部は、前記ケーシングの前記内周面に設けられているようにしてもよい。   The blade may include a moving blade attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft, and the suppressing portion may be provided on the inner peripheral surface of the casing.

また、前記翼として、前記ケーシングの外周面に取り付けられた静翼を備え、前記抑制部は、前記回転軸の前記外周面に設けられているようにしてもよい。   Further, the blade may include a stationary blade attached to the outer peripheral surface of the casing, and the suppressing portion may be provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft.

本発明によれば、より確実に旋回失速を抑制して作動領域を拡大することができる。   According to the present invention, it is possible to more reliably suppress the turning stall and expand the operation region.

本発明の実施形態にかかる軸流圧縮機の断面図である。It is sectional drawing of the axial flow compressor concerning embodiment of this invention. 第1の実施形態における突起を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A断面図である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the protrusion in 1st Embodiment in the upstream, Comprising: (a) is sectional side view, (b) is AA sectional drawing of (a). (a)は、突起を設けない場合において、剥離渦が流体の流れ方向上流側に成長していく様子を模式的に示す図、(b)は突起を設けた場合における剥離渦の成長を抑制する様子を模式的に示す図である。(A) is a diagram schematically showing how the separation vortex grows upstream in the fluid flow direction when no protrusion is provided, and (b) suppresses the growth of the separation vortex when the protrusion is provided. It is a figure which shows a mode that it does. 翼の前縁に発生した剥離渦を示すモデル図である。It is a model figure which shows the peeling vortex which generate | occur | produced in the front edge of the wing | blade. 突起により剥離渦を壊す様子を模式的に示す図であり、(a)は剥離渦が突起に衝突する前の状態を示す図、(b)は剥離渦が突起に衝突している状態を示す図、(c)は剥離渦が突起との衝突により壊されて消失した状態を示す図である。It is a figure which shows a mode that a peeling vortex breaks by a processus | protrusion, (a) is a figure which shows the state before a separation vortex collides with a processus | protrusion, (b) shows the state where the release vortex collides with a processus | protrusion. FIG. 4C is a diagram showing a state in which the separation vortex is broken and disappears by collision with the protrusion. ケーシング面で計測される圧力変動波形を模式的に示した図であり、(a)は、突起を備えない場合に、流れ場の自励振動である旋回失速が発達していく様子を示す図、(b)は、突起を備えることで流れ場に対し強制振動的な擾乱波が付加される一方で、自励振動である旋回失速の発達が抑制されている様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the pressure fluctuation waveform measured on a casing surface, (a) is a figure which shows a mode that the turning stall which is a self-excited vibration of a flow field develops, when a protrusion is not provided. (B) is the figure which showed typically a mode that the development of the rotation stall which is a self-excited vibration was suppressed, while the forced vibration disturbance wave was added with respect to a flow field by providing a protrusion. It is. 突起の有無による、作動領域の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in an operation area | region by the presence or absence of a processus | protrusion. 第1の実施形態の変形例を示す図であり、突起を上流側に備えた静翼の前縁部を示す図であって、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A断面図である。It is a figure which shows the modification of 1st Embodiment, and is a figure which shows the front edge part of the stationary blade provided with the protrusion in the upstream, Comprising: (a) is a sectional side view, (b) is a figure of (a). It is AA sectional drawing. 第1の実施形態の変形例を示す図であり、(a)は上流側の突出高さを抑えた突起の側断面図、(b)〜(f)は突起のさまざまな形状の例を示す斜視図である。It is a figure which shows the modification of 1st Embodiment, (a) is a sectional side view of the protrusion which suppressed the protrusion height of the upstream, (b)-(f) shows the example of various shapes of protrusion. It is a perspective view. 上流側の突出高さを抑えた突起のさらに他の形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the further another shape of the protrusion which suppressed the protrusion height of the upstream. 第2の実施形態における突起を上流側に備えた動翼の前縁部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the front edge part of the moving blade provided with the protrusion in 2nd Embodiment in the upstream. 第2の実施形態の変形例における、周方向に不等間隔で備えた突起を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the processus | protrusion provided in the circumferential direction at the unequal space | interval in the modification of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のさらに他の変形例を示す図であり、(a)は高さを異ならせた複数の突起を示す断面図、(b)は形状を異ならせた複数の突起を示す断面図である。It is a figure which shows the further another modification of 2nd Embodiment, (a) is sectional drawing which shows the several protrusion which varied height, (b) is a cross section which shows the several protrusion which varied shape FIG. 第3の実施形態における突起を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は断面図、(b)は突起の斜視図である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the protrusion in 3rd Embodiment in the upstream, Comprising: (a) is sectional drawing, (b) is a perspective view of protrusion. 第3の実施形態の変形例における突起を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は断面図、(b)は突起の斜視図である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the protrusion in the modification of 3rd Embodiment in the upstream, Comprising: (a) is sectional drawing, (b) is a perspective view of protrusion. 第4の実施形態における突起を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は断面図、(b)、(c)は突起の複数の形状の例である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the protrusion in 4th Embodiment in the upstream, Comprising: (a) is sectional drawing, (b), (c) is an example of the some shape of protrusion. . 第5の実施形態における凹部を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A断面図である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the recessed part in the upstream in 5th Embodiment, (a) is sectional side view, (b) is AA sectional drawing of (a). 第5の実施形態の変形例における凹部および凸部を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A断面図である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the recessed part and convex part in the modification of 5th Embodiment in the upstream, Comprising: (a) is a sectional side view, (b) is A- of (a). It is A sectional drawing. 第5の実施形態の変形例における凹部および凸部を上流側に備えた動翼の前縁部を示す図であって、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A断面図である。It is a figure which shows the front edge part of the moving blade provided with the recessed part and convex part in the modification of 5th Embodiment in the upstream, Comprising: (a) is a sectional side view, (b) is A- of (a). It is A sectional drawing. 図19の構成において、凹部における再循環流によって剥離渦の成長を抑制する様子を模式的に示す図である。In the structure of FIG. 19, it is a figure which shows typically a mode that the growth of peeling vortex is suppressed by the recirculation flow in a recessed part.

(第1の実施形態)
以下、本発明に係る回転機械の第1の実施形態について説明する。
図1に示すように、軸流圧縮機(回転機械)1は、複数の動翼12を有するロータ(回転軸)10と、ロータ10の外周側に間隔をあけて環状に配置されている複数の静翼16と、複数の動翼12及び複数の静翼16を覆う静翼保持ケーシング(ケーシング)20と、この静翼保持ケーシング20の外周側を覆うと共にロータ10を回転可能に支持するハウジング26と、を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a rotating machine according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, an axial compressor (rotary machine) 1 includes a rotor (rotary shaft) 10 having a plurality of moving blades 12 and a plurality of annular compressors arranged at intervals on the outer peripheral side of the rotor 10. , A plurality of moving blades 12 and a stationary blade holding casing (casing) 20 that covers the plurality of stationary blades 16, and a housing that covers the outer peripheral side of the stationary blade holding casing 20 and rotatably supports the rotor 10. 26.

ロータ10は、ハウジング26に中心軸線Ar周りに回転可能に支持されたロータ本体11と、ロータ本体11の外周面に設けられた複数の動翼12と、を有している。ロータ本体11は、中心軸線Arに沿った方向の両端部が、ハウジング26に回転可能に支持された軸部11a,11bとされ、軸部11a,11bの間の領域が、軸部11a,11bよりも大きな外径を有したハブ部11cとされている。このロータ本体11のハブ部11cは、複数の円盤状のロータディスクが、中心軸線Ar方向に積層されて構成されている。   The rotor 10 includes a rotor body 11 that is supported by a housing 26 so as to be rotatable about a central axis Ar, and a plurality of blades 12 that are provided on the outer peripheral surface of the rotor body 11. The rotor body 11 has shaft portions 11a and 11b that are rotatably supported by the housing 26 at both ends in the direction along the central axis Ar, and regions between the shaft portions 11a and 11b are shaft portions 11a and 11b. The hub portion 11c has a larger outer diameter. The hub portion 11c of the rotor body 11 is configured by laminating a plurality of disk-shaped rotor disks in the direction of the central axis Ar.

ロータ本体11のハブ部11cを形成する各ロータディスクの外周面には、周方向に一定間隔を隔てて複数の動翼12が設けられることで動翼列13が形成されている。このような動翼列13を有したロータディスクが中心軸線Ar方向に複数積層されることで、ロータ10は、中心軸線Ar方向に沿って多数段の動翼列13,13,…を備えた多数段動翼構成とされている。ここで、中心軸線Ar方向において互いに前後する動翼列13,13は、一定の間隔を隔てて配置されている。   On the outer peripheral surface of each rotor disk forming the hub portion 11c of the rotor body 11, a plurality of moving blades 12 are provided at regular intervals in the circumferential direction, so that a moving blade row 13 is formed. The rotor 10 is provided with a plurality of blade rows 13, 13,... Along the central axis Ar direction by stacking a plurality of rotor disks having such blade rows 13 in the central axis Ar direction. It has a multistage rotor blade configuration. Here, the moving blade rows 13 and 13 that are moved back and forth in the direction of the central axis Ar are arranged at a predetermined interval.

これらの動翼列13,13,…の外周側には、筒状をなした静翼保持ケーシング20がハウジング26の一部をなして設けられている。静翼保持ケーシング20の内周面20aには、ハブ部11cに対向する領域に、静翼保持ケーシング20の周方向に沿って一定間隔を隔てて複数の静翼16が環状に配置されている。これら環状に配置された静翼16によって、静翼列18が形成されている。そして、静翼保持ケーシング20の内周面20aには、このような静翼列18が、中心軸線Ar方向に沿って多数段に設けられている。ここで、各静翼列18は、ロータ10の外周面において互いに前後する動翼列13,13間に位置するよう配置されている。   A cylindrical stationary blade holding casing 20 is provided as a part of the housing 26 on the outer peripheral side of these blade rows 13, 13,. On the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20, a plurality of stationary blades 16 are annularly arranged in the region facing the hub portion 11c at regular intervals along the circumferential direction of the stationary blade holding casing 20. . A stationary blade row 18 is formed by the annularly disposed stationary blades 16. Such a stationary blade row 18 is provided on the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 in multiple stages along the central axis Ar direction. Here, each stationary blade row 18 is disposed so as to be positioned between the moving blade rows 13 and 13 that are front and rear of each other on the outer peripheral surface of the rotor 10.

ロータ本体11の軸部11a,11bの外周側には、中心軸線Ar方向に沿ってハブ部11cから離間するにしたがってその外径が漸次拡大する流路形成部材22,23が設けられている。これら流路形成部材22,23の外周側に静翼保持ケーシング20が間隔を隔てて対向することで、流路形成部材22,23と静翼保持ケーシング20との間には、ディフューザ部24,25が形成されている。   On the outer peripheral side of the shaft portions 11a and 11b of the rotor body 11, there are provided flow path forming members 22 and 23 whose outer diameters gradually increase as the distance from the hub portion 11c increases along the direction of the central axis Ar. The stationary blade holding casing 20 is opposed to the outer peripheral sides of the flow path forming members 22 and 23 with a space therebetween, so that the diffuser portion 24, between the flow path forming members 22 and 23 and the stationary blade holding casing 20 is provided. 25 is formed.

ハウジング26には、ディフューザ部24,25の外周側に、ロータ10の軸線周りに渦巻き状に形成されたボリュート部27,28が形成されている。そして、中心軸線Ar方向の一端側のボリュート部27には、流体を吸い込む吸込口27aが形成され、他端側のボリュート部28には、吐出口28aが形成されている。   In the housing 26, volute portions 27 and 28 formed in a spiral shape around the axis of the rotor 10 are formed on the outer peripheral side of the diffuser portions 24 and 25. A suction port 27a for sucking fluid is formed in the volute portion 27 on one end side in the central axis Ar direction, and a discharge port 28a is formed in the volute portion 28 on the other end side.

このような軸流圧縮機1においては、モータ等の駆動源によってロータ10を中心軸周りに回転させると、吸込口27aからハウジング26内に流体が吸い込まれ、ボリュート部27,ディフューザ部24を経て、静翼保持ケーシング20の内周面20aとロータ10のハブ部11cの外周面との間に形成された断面円環状の流路29に流れ込む。この流路29において、流体は、多数段の動翼列13,静翼列18によって圧縮される。圧縮された流体は、ディフューザ部25,ボリュート部28を経て、吐出口28aから外部に吐出される。   In such an axial flow compressor 1, when the rotor 10 is rotated around the central axis by a drive source such as a motor, fluid is sucked into the housing 26 from the suction port 27 a and passes through the volute part 27 and the diffuser part 24. Then, it flows into a flow passage 29 having an annular cross section formed between the inner peripheral surface 20 a of the stationary blade holding casing 20 and the outer peripheral surface of the hub portion 11 c of the rotor 10. In the flow path 29, the fluid is compressed by the multistage moving blade row 13 and the stationary blade row 18. The compressed fluid is discharged to the outside from the discharge port 28a through the diffuser portion 25 and the volute portion 28.

ここで、本実施形態の軸流圧縮機1には、図2に示すように、動翼列13に対し、静翼保持ケーシング20内における流体の流れ方向上流側に、突起(抑制部)40Aが設けられている。この突起40Aは、静翼保持ケーシング20の内周面20aに、動翼列13の前縁13aの上流側に近接して位置するよう形成されている。   Here, in the axial flow compressor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, a protrusion (inhibiting portion) 40 </ b> A on the upstream side in the fluid flow direction in the stationary blade holding casing 20 with respect to the moving blade row 13. Is provided. The protrusion 40 </ b> A is formed on the inner peripheral surface 20 a of the stationary blade holding casing 20 so as to be positioned close to the upstream side of the front edge 13 a of the moving blade row 13.

このような突起40Aは、静翼保持ケーシング20の内周面20aにおいて、その周方向に1以上、好ましくは周方向に間隔を隔てて複数形成されている。これらの突起40Aは、内周面20aからの突出高さが、動翼12の高さの30%以下とされることが好ましい。また、周方向における突起40Aの数は、動翼列13を構成する動翼12の枚数に対し、互いに素の関係(1以外に共通の約数を持たない関係)となるようにするのが好ましい。   One or more such protrusions 40A are formed on the inner circumferential surface 20a of the stationary blade holding casing 20 in the circumferential direction, and preferably a plurality of projections 40A are spaced apart in the circumferential direction. These protrusions 40A preferably have a protrusion height from the inner peripheral surface 20a of 30% or less of the height of the rotor blade 12. The number of protrusions 40A in the circumferential direction should be a prime relationship (a relationship not having a common divisor other than 1) with respect to the number of blades 12 constituting the blade row 13. preferable.

上記したような構成によれば、ロータ10を回転させると、動翼列13が旋回するに伴い、図3(a)に示すように、動翼列13を構成する各動翼12の前縁12aで旋回失速によって生じた剥離渦Sは、動翼12の前縁12a近傍から流体の流れ方向上流側(図3(a)において左側)に向けて成長する。
このとき、図4に示すように、剥離渦Sは、ロータ10とともに旋回する動翼12とともに、動翼12の周速度とは異なる周速度で旋回する。図3(b),図5に示すように、この旋回中に、剥離渦Sが、突起40Aに衝突すると、剥離渦Sが壊され、その成長が強制的に抑制される。
According to the configuration as described above, when the rotor 10 is rotated, the leading edge of each blade 12 constituting the blade row 13 as shown in FIG. The separation vortex S generated by the rotating stall at 12a grows from the vicinity of the leading edge 12a of the moving blade 12 toward the upstream side in the fluid flow direction (left side in FIG. 3A).
At this time, as shown in FIG. 4, the separation vortex S rotates at a peripheral speed different from the peripheral speed of the moving blade 12 together with the moving blade 12 rotating together with the rotor 10. As shown in FIGS. 3B and 5, when the separation vortex S collides with the protrusion 40A during this turning, the separation vortex S is broken and its growth is forcibly suppressed.

また、設置された突起40Aの影響により、突起40Aの大きさ・周方向における設置間隔に応じた剥離が強制振動的に発生する。図6(a)は、突起40Aを備えない場合に、静翼保持ケーシング20の内周面20aとハブ部11cの外周面11dとの間の流路29において、自励振動である旋回失速が発達していく様子を示している。これに対し、図6(b)に示すように、この突起40Aにおける剥離に起因した擾乱波の同期現象(ロックイン現象)により、静翼保持ケーシング20の内周面20aとハブ部11cの外周面11dとの間の流れ場の自励振動である旋回失速の発達が抑制される。
このようにして、図7に示すように、低流量域においても旋回失速やサージが生じにくくなり、軸流圧縮機1の作動範囲を拡大させることが可能となる。
Further, due to the influence of the installed protrusions 40A, peeling according to the installation interval in the size / circumferential direction of the protrusions 40A occurs in a forced vibration manner. FIG. 6 (a) shows that, when the projection 40A is not provided, in the flow path 29 between the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 and the outer peripheral surface 11d of the hub portion 11c, a turning stall that is a self-excited vibration occurs. It shows how it develops. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the outer peripheral surface of the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 and the outer periphery of the hub portion 11c is caused by a synchronization phenomenon (lock-in phenomenon) of disturbance waves caused by the separation at the protrusion 40A. The development of the rotation stall, which is the self-excited vibration of the flow field between the surface 11d, is suppressed.
In this way, as shown in FIG. 7, it becomes difficult for rotation stall and surge to occur even in a low flow rate region, and the operating range of the axial compressor 1 can be expanded.

ここで、周方向における突起40Aの設置数を、動翼列13を構成する動翼12の枚数に対して互いに素な数とすることで、動翼列13との共振を避け、翼振動増大および騒音発生を低減することが可能となる。   Here, by setting the number of protrusions 40A in the circumferential direction to be relatively prime with respect to the number of moving blades 12 constituting the moving blade row 13, resonance with the moving blade row 13 is avoided and blade vibration increases. In addition, noise generation can be reduced.

(第1の実施形態の変形例)
なお、本実施形態において、突起40Aは、一列のみの動翼列13の前縁側に設けてもよいが、複数列の動翼列13の前縁側に同様に突起40Aを設けることもできる。
(Modification of the first embodiment)
In this embodiment, the protrusion 40A may be provided on the front edge side of only one row of moving blade rows 13, but the protrusion 40A may be provided on the front edge side of the plurality of rows of moving blade rows 13 in the same manner.

また、動翼列13ではなく、図8に示すように、突起(抑制部)40Bを静翼列18の前縁18aの近傍に形成することもできる。この場合は、静翼列18の前縁18aの上流側に、ロータ10のハブ部11cの外周面11dに突起40Bを設けるのが良い。これによって、静翼列18を構成する静翼16の前縁16aに生じた剥離渦Sの成長を上記と同様にして抑制して、同様の作用効果を得ることができる。
もちろん、動翼列13の前縁13a、および静翼列18の前縁18aの近傍に突起40Aをそれぞれ設けることも可能である。
Further, instead of the moving blade row 13, as shown in FIG. 8, a protrusion (suppressing portion) 40 </ b> B can be formed in the vicinity of the front edge 18 a of the stationary blade row 18. In this case, a protrusion 40B may be provided on the outer peripheral surface 11d of the hub portion 11c of the rotor 10 on the upstream side of the front edge 18a of the stationary blade row 18. As a result, the growth of the separation vortex S generated at the leading edge 16a of the stationary blade 16 constituting the stationary blade row 18 can be suppressed in the same manner as described above, and the same effect can be obtained.
Of course, the protrusions 40 </ b> A can be provided in the vicinity of the front edge 13 a of the moving blade row 13 and the front edge 18 a of the stationary blade row 18.

さらに、一つの動翼列13または静翼列18に対する突起40A,40Bの設置数や設置間隔、突起40A,40Bの高さ、形状などについては、いかなるものとしてもよい。
例えば、図9(a)に示すように、突起(抑制部)40C〜40Gは、流体の流れ方向上流側の端部40aから下流側で動翼列13の前縁13aに近接する端部40bに向けて、静翼保持ケーシング20の内周面20aから流れ場内に向けての突出高さ(ロータ10の径方向における突出高さ)が、漸次大きくなるようにしてもよい。
Furthermore, the number of the projections 40A and 40B with respect to one moving blade row 13 or the stationary blade row 18 and the interval between them, and the height and shape of the projections 40A and 40B may be anything.
For example, as illustrated in FIG. 9A, the protrusions (restricting portions) 40 </ b> C to 40 </ b> G are end portions 40 b that are close to the front edge 13 a of the moving blade row 13 on the downstream side from the upstream end portion 40 a in the fluid flow direction. The protrusion height (protrusion height in the radial direction of the rotor 10) from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 toward the flow field may be gradually increased.

ここで、突起40C〜40Gの中心軸線Ar方向に直交する断面形状は、周方向に長い長方形状の突起40C(図9(b))、台形状の突起40D(図9(c))、三角形状の突起40E(図9(d))、半円状の突起40F(図9(e))、静翼保持ケーシング20の径方向を長辺とする長方形状の突起40G(図9(f))等とすることができる。
また、これ以外にも、端部40aから端部40bに向けて突出高さが、直線的に大きくなる以外にも、円弧状を含む曲線的に大きくなるのであってもよい。
Here, the cross-sectional shapes orthogonal to the central axis Ar direction of the protrusions 40C to 40G are a rectangular protrusion 40C (FIG. 9B) that is long in the circumferential direction, a trapezoid protrusion 40D (FIG. 9C), a triangle Shaped protrusion 40E (FIG. 9D), semicircular protrusion 40F (FIG. 9E), and rectangular protrusion 40G having a long side in the radial direction of the stationary blade holding casing 20 (FIG. 9F) ) Etc.
In addition to this, the protruding height from the end portion 40a toward the end portion 40b may be increased in a curved line including an arc shape in addition to increasing linearly.

これらの構成によれば、突起40C〜40Gにおいて、流体の流れ方向上流側の端部40aにおける静翼保持ケーシング20の内周面20aから流れ場内に向けての突出高さが小さいので、流体の流れの淀み領域の発生を抑え、突起40C〜40Gの設置によるエネルギー損失(圧力損失)を低減することができる。
したがって、このような突起40C〜40Gを備えた軸流圧縮機1は、上記第1の実施形態と同様に、低流量域においても、旋回失速やサージが生じにくくなり、軸流圧縮機1の作動範囲を拡大させることが可能となるという作用効果を奏しつつ、エネルギー損失を抑えることが可能となる。
According to these configurations, in the protrusions 40C to 40G, the protrusion height from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 toward the flow field at the upstream end 40a in the fluid flow direction is small. Generation | occurrence | production of the stagnation area | region of a flow can be suppressed and the energy loss (pressure loss) by installation of protrusion 40C-40G can be reduced.
Therefore, the axial flow compressor 1 provided with such protrusions 40C to 40G is less likely to cause rotational stall and surge even in the low flow rate region, as in the first embodiment. It is possible to suppress energy loss while exhibiting the operational effect that the operating range can be expanded.

なお、突起40C〜40Gにおいて、流体の流れ方向上流側の端部40aにおける静翼保持ケーシング20の内周面20aからの突出高さは、端部40b側よりも小さければいかなる高さとしてもよいが、上記の淀み領域の発生を抑えるという観点からして、端部40aにおける突出高さは0(ゼロ)とするのが好ましい。   In the protrusions 40C to 40G, the protruding height from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 at the end 40a upstream in the fluid flow direction may be any height as long as it is smaller than the end 40b side. However, from the viewpoint of suppressing the occurrence of the stagnation region, it is preferable that the protruding height at the end portion 40a is 0 (zero).

さらに、流体の流れ方向上流側の端部40aにおける静翼保持ケーシング20の内周面20aからの突出高さを0(ゼロ)とするのであれば、図10(a)に示すように、突起(抑制部)40Hを半球状としてもよい。加えて、図10(b)に示すように、突起(抑制部)40Iを、中心軸線Ar方向に沿った断面形状を半円状とし、静翼保持ケーシング20の周方向に一定長を有した形状とすることもできる。   Furthermore, if the protrusion height from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 at the end 40a on the upstream side in the fluid flow direction is 0 (zero), as shown in FIG. (Suppressing part) 40H may be hemispherical. In addition, as shown in FIG. 10B, the protrusion (restraining part) 40I has a semicircular cross-sectional shape along the central axis Ar direction, and has a constant length in the circumferential direction of the stationary blade holding casing 20. It can also be a shape.

(第2の実施形態)
次に、本発明に係る回転機械の第2の実施形態について説明する。なお、本実施形態の構成では、軸流圧縮機1の全体的構成については上記第1の実施形態と共通である。そこで、以下の説明においては、上記第1の実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、上記第1の実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the rotating machine according to the present invention will be described. In the configuration of the present embodiment, the overall configuration of the axial compressor 1 is the same as that in the first embodiment. Therefore, in the following description, the description will focus on the configuration that is different from the first embodiment, and the description of the configuration that is common to the first embodiment will be omitted.

本実施形態においては、図11に示すように、上記第1の実施形態で示したのと同様の複数の突起、例えば突起40Aを、周方向において等間隔に複数設置するのではなく、少なくとも一つの突起40Aにおいて隣接する他の突起40Aとの間隔が、他の突起40Aにおいて隣接する他の突起40Aとの間隔とは異なるように、不等間隔で設置するようにした。   In this embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of projections similar to those shown in the first embodiment, for example, a plurality of projections 40A are not provided at equal intervals in the circumferential direction, but at least one projection is provided. The two protrusions 40A are installed at unequal intervals so that the distance between the adjacent protrusions 40A is different from the distance between the other protrusions 40A and the adjacent protrusions 40A.

このようにして、複数の突起40Aを設置間隔が不等間隔となるように設けて、突起40Aを周方向に不規則に設置することによって、旋回失速発生時の流れの擾乱波を打ち消す乱れパターンを生じさせ、効果的に旋回失速発生を抑制することができる。
さらに、突起40Aの設置による擾乱波の発生周期(周波数)が、剥離渦Sの旋回周期(周波数)と一致または近い状態となることを避けることができる。これによって、旋回失速の成長を助長することを防ぐ。
したがって、軸流圧縮機1の作動範囲を、より効果的に拡大させることができる。
In this way, a plurality of protrusions 40A are provided with unequal intervals between the protrusions 40A, and the protrusions 40A are irregularly arranged in the circumferential direction, thereby canceling the disturbance wave of the flow when the turning stall occurs. And the occurrence of turning stall can be effectively suppressed.
Furthermore, it is possible to avoid that the generation period (frequency) of the disturbance wave due to the installation of the protrusion 40A coincides with or close to the turning period (frequency) of the separation vortex S. This prevents encouraging the growth of the turning stall.
Therefore, the operating range of the axial flow compressor 1 can be expanded more effectively.

(第2の実施形態の変形例)
図12に示すように、複数の突起40Aにおいて、それぞれの突起40Aが周方向に連続する幅wを、少なくとも一つの突起40Aにおいて、他の突起40Aとは互いに異なるように形成してもよい。
さらに、図13(a)に示すように、複数の突起40Aのうち、少なくとも一つの突起40Aにおいて、他の突起40Aとはそれぞれの突起40Aの高さhが、互いに異なるように形成してもよい。
この他、図13(b)に示すように、複数の突起40Aのうち、少なくとも一つの突起40Aにおいて、その形状が互いに異なるようにしてもよい。
(Modification of the second embodiment)
As shown in FIG. 12, in the plurality of protrusions 40A, the width w in which each protrusion 40A continues in the circumferential direction may be formed so that at least one protrusion 40A is different from the other protrusions 40A.
Furthermore, as shown in FIG. 13A, at least one of the plurality of protrusions 40A may be formed such that the height h of each protrusion 40A is different from the other protrusion 40A. Good.
In addition, as shown in FIG. 13B, the shape of at least one protrusion 40A among the plurality of protrusions 40A may be different from each other.

これらの構成によっても、突起40Aを周方向に不規則に設置することによって、旋回失速発生時の流れの擾乱波を打ち消す乱れパターンを生じさせ、効果的に旋回失速発生を抑制することができる。
さらに、突起40Aの設置による擾乱波の発生周期(周波数)が、剥離渦Sの旋回周期(周波数)と一致または近い状態となることを避けることができる。これによって、旋回失速の成長を助長することを防ぐ。
これによって、軸流圧縮機1の作動範囲を、より効果的に拡大させることができる。
Also with these configurations, by arranging the protrusions 40A irregularly in the circumferential direction, it is possible to generate a turbulence pattern that cancels the disturbance wave of the flow at the time of turning stall occurrence, and to effectively suppress the turning stall occurrence.
Furthermore, it is possible to avoid that the generation period (frequency) of the disturbance wave due to the installation of the protrusion 40A coincides with or close to the turning period (frequency) of the separation vortex S. This prevents encouraging the growth of the turning stall.
Thereby, the operating range of the axial compressor 1 can be expanded more effectively.

(第3の実施形態)
次に、本発明に係る回転機械の第3の実施形態について説明する。なお、本実施形態の構成では、軸流圧縮機1の全体的構成については上記第1の実施形態と共通である。そこで、以下の説明においては、上記第1の実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、上記第1の実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the rotating machine according to the present invention will be described. In the configuration of the present embodiment, the overall configuration of the axial compressor 1 is the same as that in the first embodiment. Therefore, in the following description, the description will focus on the configuration that is different from the first embodiment, and the description of the configuration that is common to the first embodiment will be omitted.

図14に示すように、本実施形態においては、突起(抑制部)40Jを、図示しないアクチュエータ等によってロータ10の径方向に進退させることによって、静翼保持ケーシング20の内周面20aから流れ場内に向けての突出高さが可変とされている。
このような構成においては、図示しないコントローラにより、旋回失速が発生しない状態での運転点では、突起40Jを静翼保持ケーシング20の内周面20aから流れ場内に突出させず、旋回失速が発生する運転点において突出させる。
As shown in FIG. 14, in the present embodiment, the protrusion (suppressing portion) 40J is advanced and retracted in the radial direction of the rotor 10 by an actuator (not shown), so that the flow field enters the flow field from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20. The projecting height toward is variable.
In such a configuration, at an operating point in a state where no turning stall occurs by a controller (not shown), the protrusion 40J does not protrude from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 into the flow field, and turning stall occurs. Project at the operating point.

これにより、旋回失速が発生しない状態では、流れ場における流体の流れの淀み領域の発生を抑えて無用な圧力損失の発生を抑える。また、低流量域において旋回失速が発生する状態では、突起40Jを突出させて旋回失速の発達を抑制し、軸流圧縮機1の作動範囲を拡大させることが可能となる。   Thereby, in the state where the rotation stall does not occur, the occurrence of the stagnation region of the fluid flow in the flow field is suppressed and the generation of unnecessary pressure loss is suppressed. Further, in a state where the rotating stall occurs in the low flow rate region, the protrusion 40J is protruded to suppress the development of the rotating stall, and the operating range of the axial compressor 1 can be expanded.

この場合も、突起40Jに代えて、上記第1〜第2の実施形態およびその変形例に示した突起40A〜40Iを採用することができる。   Also in this case, instead of the protrusion 40J, the protrusions 40A to 40I shown in the first to second embodiments and the modifications thereof can be employed.

(第3の実施形態の変形例)
図15に示すように、突起(抑制部)40Kを、固定突起41と、スライド突起42とを備える構成とすることもできる。ここで、固定突起41は、ロータ10の周方向に一定長を有した略扇状とする。スライド突起42は、図示しないアクチュエータ等によって、ロータ10の周方向に移動可能とされている。これにより、突起40Kは、スライド突起42が固定突起41に重なった状態と、この状態から周方向にスライド移動してスライド突起42が固定突起41の周方向側方に突出した状態との間で、周方向の長さが可変とされている。
(Modification of the third embodiment)
As shown in FIG. 15, the protrusion (suppressing portion) 40 </ b> K can be configured to include a fixed protrusion 41 and a slide protrusion 42. Here, the fixed protrusion 41 has a substantially fan shape having a certain length in the circumferential direction of the rotor 10. The slide protrusion 42 can be moved in the circumferential direction of the rotor 10 by an actuator or the like (not shown). Thereby, the protrusion 40K is between the state in which the slide protrusion 42 overlaps with the fixed protrusion 41 and the state in which the slide protrusion 42 protrudes in the circumferential direction of the fixed protrusion 41 by sliding from this state in the circumferential direction. The length in the circumferential direction is variable.

このような構成によれば、旋回失速が発生しない状態では、突起40Kの周方向の長さを短くし、旋回失速が発生する運転点においては、突起40Kの周方向の長さを大きくする。
このようにすると、流れ場における流体の流れの淀み領域の発生を少なくして、無用な圧力損失の発生を抑える。また、低流量域において旋回失速が発生する状態では、軸流圧縮機1の作動範囲を拡大させることが可能となる。
According to such a configuration, the circumferential length of the protrusion 40K is shortened in a state where the turning stall does not occur, and the circumferential length of the protrusion 40K is increased at the operating point where the turning stall occurs.
In this way, the occurrence of the stagnation region of the fluid flow in the flow field is reduced, and the occurrence of unnecessary pressure loss is suppressed. Further, in the state where the rotating stall occurs in the low flow rate region, the operating range of the axial flow compressor 1 can be expanded.

(第4の実施形態)
次に、本発明に係る回転機械の第4の実施形態について説明する。以下の説明において、上記第1〜第3の実施形態で示した構成とは異なる構成を中心に説明を行い、上記第1〜第3の実施形態に共通する構成についてはその説明を省略する。
図16に示すように、本実施形態における軸流圧縮機1においては、静翼保持ケーシング20の内周面20aに、動翼列13の前縁13a近傍に、再循環流路(凹部)50が形成されている。この再循環流路50は、流路入口51が、動翼列13の前縁13aに対し、流体の流れ方向下流側に開口し、流路出口52が、動翼列13の前縁13aに対し、流体の流れ方向上流側に開口して形成されている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the rotating machine according to the present invention will be described. In the following description, the description will be focused on the configuration different from the configuration shown in the first to third embodiments, and the description of the configuration common to the first to third embodiments will be omitted.
As shown in FIG. 16, in the axial compressor 1 according to the present embodiment, a recirculation flow path (recess) 50 is formed on the inner peripheral surface 20 a of the stationary blade holding casing 20 and in the vicinity of the front edge 13 a of the moving blade row 13. Is formed. In the recirculation flow path 50, the flow path inlet 51 opens to the downstream side in the fluid flow direction with respect to the front edge 13 a of the moving blade row 13, and the flow path outlet 52 extends to the front edge 13 a of the moving blade row 13. On the other hand, the opening is formed on the upstream side in the fluid flow direction.

このような再循環流路50においては、動翼列13の前縁13aよりも流れ方向下流側の流路入口51から、流れ場内の流体の一部を取り出し、これを動翼列13の前縁13aよりも流れ方向上流側の流路出口52から流れ場内に送り出す。これによって、流体の一部が循環されることによって、動翼列13の前縁13a近傍における流体の見かけの流量を増大させることができ、旋回失速の発生、剥離渦Sの成長を抑えることができるようになっている。   In such a recirculation flow path 50, a part of the fluid in the flow field is taken out from the flow path inlet 51 on the downstream side in the flow direction with respect to the leading edge 13 a of the moving blade row 13, and this is removed from the front of the moving blade row 13. It sends out into the flow field from the channel outlet 52 upstream of the edge 13a in the flow direction. As a result, a part of the fluid is circulated, whereby the apparent flow rate of the fluid in the vicinity of the leading edge 13a of the rotor blade row 13 can be increased, and the occurrence of the rotation stall and the growth of the separation vortex S can be suppressed. It can be done.

本実施形態においては、このような再循環流路50の流路出口52を覆うように、突起40Jが、静翼保持ケーシング20の内周面20aに設けられている。
突起40Jは、流体の流れ方向上流側の端部40aから下流側で動翼列13の前縁13aに近接する端部40bに向けて、静翼保持ケーシング20の内周面20aから流れ場内に向けての突出高さが、漸次大きくなるよう形成されている。図16(b)、(c)に示すように、突起40Jは、中心軸線Arに直交する断面の形状が、三角形状または円弧状とされている。
この突起40Jは、その一部が、流路出口52を覆うように設けられており、流路出口52側には、流路出口52に連続する流出凹部43が流路出口52に臨むよう形成されている。この流出凹部43は、流れ方向上流側から下流側に向けて、その断面積が漸次拡大して形成されている。
In the present embodiment, the protrusion 40J is provided on the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 so as to cover the flow path outlet 52 of the recirculation flow path 50.
The protrusion 40J extends from the upstream end 40a in the fluid flow direction toward the end 40b adjacent to the front edge 13a of the rotor blade row 13 on the downstream side from the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 into the flow field. The projecting height toward is gradually increased. As shown in FIGS. 16B and 16C, the protrusion 40J has a triangular or arcuate cross-sectional shape perpendicular to the central axis Ar.
A part of the protrusion 40J is provided so as to cover the flow path outlet 52, and an outflow concave portion 43 continuous with the flow path outlet 52 is formed on the flow path outlet 52 side so as to face the flow path outlet 52. Has been. The outflow recess 43 is formed such that its cross-sectional area gradually increases from the upstream side to the downstream side in the flow direction.

このような構成によれば、再循環流路50によって、流体の一部が循環されることによって、動翼列13の前縁13a近傍における流体の見かけの流量を増大させて旋回失速の発生、剥離渦Sの成長を抑えるとともに、突起40Jにより、低流量域における旋回失速の発達が抑制され、軸流圧縮機1の作動範囲の拡大効果がさらに顕著なものとなる。   According to such a configuration, a part of the fluid is circulated by the recirculation flow path 50, thereby increasing the apparent flow rate of the fluid in the vicinity of the leading edge 13 a of the moving blade row 13, thereby causing the rotation stall. While suppressing the growth of the separation vortex S, the protrusion 40J suppresses the development of the rotating stall in the low flow rate region, and the effect of expanding the operating range of the axial flow compressor 1 becomes even more remarkable.

この場合も、突起40Jに代えて、上記第1〜第3の実施形態およびその変形例に示した突起40A〜40Kを採用することができる。   In this case, instead of the protrusion 40J, the protrusions 40A to 40K shown in the first to third embodiments and the modifications thereof can be employed.

(第5の実施形態)
次に、本発明に係る回転機械の第5の実施形態について説明する。以下の説明において、上記第1〜第4の実施形態で示した構成とは異なる構成を中心に説明を行い、上記第1〜第4の実施形態に共通する構成についてはその説明を省略する。
図17に示すように、本実施形態の軸流圧縮機1においては、動翼列13に対し、流体の流れ方向上流側に、凹部60が設けられている。この凹部60は、静翼保持ケーシング20の内周面20aに、動翼列13の前縁13aの上流側に近接して位置するよう形成されている。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the rotating machine according to the present invention will be described. In the following description, the description will focus on the configuration different from the configuration shown in the first to fourth embodiments, and the description of the configuration common to the first to fourth embodiments will be omitted.
As shown in FIG. 17, in the axial flow compressor 1 of the present embodiment, a recess 60 is provided on the upstream side in the fluid flow direction with respect to the moving blade row 13. The concave portion 60 is formed on the inner peripheral surface 20 a of the stationary blade holding casing 20 so as to be positioned close to the upstream side of the front edge 13 a of the moving blade row 13.

このような凹部60は、静翼保持ケーシング20の内周面20aにおいて、その周方向に1以上、好ましくは周方向に間隔を隔てて複数形成されている。また、周方向における凹部60の数は、動翼列13を構成する動翼12の枚数に対し、互いに素(1以外に共通の約数を持たない)となるようにするのが好ましい。   One or more such recesses 60 are formed on the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 in the circumferential direction, and preferably a plurality are provided at intervals in the circumferential direction. Further, it is preferable that the number of the recesses 60 in the circumferential direction is relatively prime (no common divisor other than 1) with respect to the number of the rotor blades 12 constituting the rotor blade row 13.

上記したような構成によれば、ロータ10を回転させると、動翼列13が旋回するに伴い、動翼列13を構成する各動翼12の前縁12aで旋回失速によって生じた剥離渦Sは、動翼12の前縁12a近傍から流体の流れ方向上流側に向けて成長する。このとき、ロータ10とともに旋回する動翼12とともに、剥離渦Sは静翼保持ケーシング20の内側で周方向に旋回する。   According to the above-described configuration, when the rotor 10 is rotated, the separation vortex S generated by the rotation stall at the front edge 12a of each blade 12 constituting the blade row 13 as the blade row 13 turns. Grows from the vicinity of the leading edge 12a of the rotor blade 12 toward the upstream side in the fluid flow direction. At this time, the separation vortex S is swung in the circumferential direction inside the stationary blade holding casing 20 together with the moving blade 12 swirling with the rotor 10.

一方、流体の流れ場を上流側から流れてきた流体の一部が、凹部60内に入り込み、凹部60の下流側端部60aでその内周面60bに衝突することによって、凹部60内で下流側から上流側に流れが逆流し、凹部60の上流側端部60cから流れ場内に流出する。これによって、流体の一部が再循環され、ここに、渦状の再循環流S2が形成される。この再循環流S2によって、剥離渦Sが上流側に成長するのが抑制される。   On the other hand, a part of the fluid flowing from the upstream side of the fluid flow field enters the recess 60 and collides with the inner peripheral surface 60b at the downstream end 60a of the recess 60, thereby downstream in the recess 60. The flow flows backward from the upstream side to the upstream side, and flows out from the upstream end 60c of the recess 60 into the flow field. Thereby, a part of the fluid is recirculated, and a spiral recirculation flow S2 is formed here. The recirculation flow S2 suppresses the separation vortex S from growing upstream.

また、設置された凹部60の影響により、凹部60の大きさ・周方向における設置間隔に応じた再循環流S2が強制振動的に発生する。この凹部60における再循環流S2に起因した擾乱波の同期現象(ロックイン現象)により、静翼保持ケーシング20の内周面20aとハブ部11cの外周面11dとの間の流れ場の自励振動である旋回失速の発達が抑制される。
このようにして、低流量域においても、旋回失速やサージが生じにくくなり、軸流圧縮機1の作動範囲を拡大させることが可能となる。
しかも、突起40A等を設ける場合に比較し、凹部60を形成することで、圧力損失を抑えることが可能となる。
Further, due to the influence of the installed recess 60, a recirculation flow S2 corresponding to the size of the recess 60 and the installation interval in the circumferential direction is generated in a forced vibration manner. Self-excitation of the flow field between the inner peripheral surface 20a of the stationary blade holding casing 20 and the outer peripheral surface 11d of the hub portion 11c due to the synchronization phenomenon (lock-in phenomenon) of turbulent waves caused by the recirculation flow S2 in the recess 60. Development of turning stall, which is vibration, is suppressed.
In this way, even in a low flow rate region, it becomes difficult to cause a rotating stall and a surge, and the operating range of the axial compressor 1 can be expanded.
In addition, the pressure loss can be suppressed by forming the recess 60 as compared with the case where the protrusion 40A or the like is provided.

ここで、周方向における凹部60の設置数を、動翼列13を構成する動翼12の枚数に対して互いに素な数とすることで、動翼列13との共振を避け、翼振動増大および騒音発生を低減することが可能となる。   Here, by setting the number of recessed portions 60 in the circumferential direction to be relatively prime with respect to the number of moving blades 12 constituting the moving blade row 13, resonance with the moving blade row 13 is avoided, and blade vibration increases. In addition, noise generation can be reduced.

(第5の実施形態の変形例)
なお、図18に示すように、このような凹部60は、上記第1〜第4の実施形態で示した突起40A〜40Jと組み合わせて形成することもできる。
(Modification of the fifth embodiment)
In addition, as shown in FIG. 18, such a recessed part 60 can also be formed in combination with protrusion 40A-40J shown in the said 1st-4th embodiment.

また、図19に示すように、動翼列13に対し、流体の流れ方向上流側において、静翼保持ケーシング20の内周面20aの周方向の一部に外周側に張り出した凹部61や内周側に張り出した凸部62を形成するようにしてもよい。この凹部61や凸部62は、湾曲面とするのが好ましい。   In addition, as shown in FIG. 19, with respect to the rotor blade row 13, a recess 61 or an inner portion projecting to the outer peripheral side at a part in the circumferential direction of the inner peripheral surface 20 a of the stationary blade holding casing 20 on the upstream side in the fluid flow direction. You may make it form the convex part 62 projected on the circumferential side. The concave portion 61 and the convex portion 62 are preferably curved surfaces.

このような構成では、流体の流れ場を上流側から流れてきた流体の一部が、凹部61内に入り込むと、凹部61の下流側端部61aでその内周面61bに衝突することによって、凹部61内で下流側から上流側に流れが逆流し、凹部61の上流側端部61cから流れ場内に流出する。これによって、図20に示すように、流体の一部が再循環され、ここに、渦状の再循環流S2が形成される。この再循環流S2によって、剥離渦Sが上流側に成長するのが抑制される。
このような構成においても、上記第5の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In such a configuration, when a part of the fluid that has flowed from the upstream side of the fluid flow field enters the recess 61, it collides with the inner peripheral surface 61b at the downstream end 61a of the recess 61, In the recess 61, the flow flows backward from the downstream side to the upstream side, and flows out from the upstream end 61c of the recess 61 into the flow field. Accordingly, as shown in FIG. 20, a part of the fluid is recirculated, and a spiral recirculation flow S2 is formed here. The recirculation flow S2 suppresses the separation vortex S from growing upstream.
Even in such a configuration, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained.

(その他の実施形態)
なお、本発明の回転機械は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記第1〜第5の実施形態、およびそれぞれの変形例に示された構成は、適宜組み合わせて用いることができる。
また、本発明の回転機械は、上記各実施形態の軸流圧縮機1に限らず、ガスタービン用の軸流圧縮部や、遠心圧縮機等、適宜他の構成に適用することができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
(Other embodiments)
The rotating machine of the present invention is not limited to the above-described embodiments described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope.
For example, the configurations shown in the first to fifth embodiments and the modifications thereof can be used in appropriate combination.
Further, the rotary machine of the present invention is not limited to the axial flow compressor 1 of each of the above embodiments, and can be applied to other configurations as appropriate, such as an axial flow compression unit for a gas turbine, a centrifugal compressor, and the like.
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.

1 軸流圧縮機(回転機械)
10 ロータ(回転軸)
11 ロータ本体
11c ハブ部
12 動翼
12a 前縁
13 動翼列
13a 前縁
16 静翼
16a 前縁
18 静翼列
18a 前縁
20 静翼保持ケーシング(ケーシング)
20a 内周面
22,23 流路形成部材
24,25 ディフューザ部
26 ハウジング
27,28 ボリュート部
27a 吸込口
28a 吐出口
29 流路
40A〜40K 突起(抑制部)
41 固定突起
42 スライド突起
43 流出凹部
50 再循環流路(凹部)
51 流路入口
52 流路出口
60 凹部
61 凹部
62 凸部
1 Axial flow compressor (rotary machine)
10 Rotor (Rotating shaft)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Rotor main body 11c Hub part 12 Moving blade 12a Front edge 13 Moving blade row 13a Front edge 16 Stator blade 16a Front edge 18 Stator blade row 18a Front edge 20 Stator blade holding casing (casing)
20a Inner peripheral surfaces 22, 23 Flow path forming members 24, 25 Diffuser section 26 Housing 27, 28 Volute section 27a Suction port 28a Discharge port 29 Channels 40A to 40K Protrusions (inhibiting portions)
41 Fixed projection 42 Slide projection 43 Outflow recess 50 Recirculation flow path (recess)
51 Channel inlet 52 Channel outlet 60 Concave part 61 Concave part 62 Convex part

Claims (9)

円筒状のケーシングと、
前記ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、
前記回転軸と前記ケーシングとの間の流路内に、前記回転軸の周りに周方向に複数配列された翼と、
前記翼の前縁よりも前記流路内における流体の流れ方向上流側に、前記ケーシングの内周面または前記回転軸の外周面に設けられて前記翼に対して相対的に回転し、前記翼の前縁側に形成される前記流体の渦の成長を抑制する抑制部と、
を備えることを特徴とする回転機械。
A cylindrical casing;
A rotating shaft rotatably provided in the casing;
A plurality of blades arranged in a circumferential direction around the rotation shaft in a flow path between the rotation shaft and the casing;
Provided on the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the rotary shaft on the upstream side in the flow direction of the fluid in the flow path from the leading edge of the blade, and rotate relative to the blade. A suppressor that suppresses the growth of the vortex of the fluid formed on the leading edge side of
A rotating machine comprising:
前記抑制部は、前記回転軸の周方向に複数設けられ、
複数の前記抑制部の少なくとも一つが、他の前記抑制部に対し、前記回転軸の径方向の高さ、前記回転軸の周方向における長さ、形状、隣接する他の前記抑制部との間隔のうちの少なくとも一つが異なることを特徴とする請求項1に記載の回転機械。
A plurality of the suppressing portions are provided in the circumferential direction of the rotating shaft,
At least one of the plurality of restraining portions has a radial height of the rotating shaft, a length in the circumferential direction of the rotating shaft, a shape, and an interval between the other restraining portions with respect to the other restraining portions. The rotating machine according to claim 1, wherein at least one of them is different.
前記抑制部は、前記回転軸の周方向に複数設けられ、
前記周方向における前記抑制部の数と、前記周方向における前記翼の数とが、互いに素であることを特徴とする請求項1または2に記載の回転機械。
A plurality of the suppressing portions are provided in the circumferential direction of the rotating shaft,
3. The rotating machine according to claim 1, wherein the number of the restraining portions in the circumferential direction and the number of the blades in the circumferential direction are relatively prime.
前記抑制部は、前記ケーシングの内周面または前記回転軸の外周面から前記流路内に突出する突起を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の回転機械。   4. The rotating machine according to claim 1, wherein the suppressing portion has a protrusion protruding into the flow path from an inner peripheral surface of the casing or an outer peripheral surface of the rotating shaft. 5. 前記突起は、前記流路内への突出寸法、または前記流路内における前記周方向の長さが可変とされていることを特徴とする請求項4に記載の回転機械。   The rotating machine according to claim 4, wherein the protrusion has a variable projecting dimension into the flow path or a length in the circumferential direction in the flow path. 前記突起は、前記回転軸の径方向における高さが、前記流路内における前記流体の流れ方向上流側から下流側に向けて漸次大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の回転機械。   5. The protrusion is formed so that a height in a radial direction of the rotation shaft gradually increases from an upstream side to a downstream side in the fluid flow direction in the flow path. 5. The rotating machine according to 5. 前記抑制部は、前記ケーシングの内周面または前記回転軸の外周面に形成され、前記流路内を流れる前記流体の一部を流れ方向上流側に循環させる循環流を形成し、該循環流を前記渦に衝突させる凹部を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の回転機械。   The suppressing portion is formed on the inner peripheral surface of the casing or the outer peripheral surface of the rotating shaft, and forms a circulating flow that circulates a part of the fluid flowing in the flow path upstream in the flow direction. A rotating machine according to any one of claims 1 to 6, further comprising a concave portion that causes the vortex to collide with the vortex. 前記翼として、前記回転軸の外周面に取り付けられた動翼を備え、
前記抑制部は、前記ケーシングの前記内周面に設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の回転機械。
As the blade, provided with a moving blade attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft,
The rotary machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the suppressing portion is provided on the inner peripheral surface of the casing.
前記翼として、前記ケーシングの外周面に取り付けられた静翼を備え、
前記抑制部は、前記回転軸の前記外周面に設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の回転機械。
As the wing, comprising a stationary blade attached to the outer peripheral surface of the casing,
The rotary machine according to any one of claims 1 to 8, wherein the suppressing portion is provided on the outer peripheral surface of the rotary shaft.
JP2012276161A 2012-12-18 2012-12-18 Rotating machine Expired - Fee Related JP5980671B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012276161A JP5980671B2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Rotating machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012276161A JP5980671B2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Rotating machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014118916A true JP2014118916A (en) 2014-06-30
JP5980671B2 JP5980671B2 (en) 2016-08-31

Family

ID=51173952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012276161A Expired - Fee Related JP5980671B2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Rotating machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5980671B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105927584A (en) * 2016-04-25 2016-09-07 西北工业大学 Axial-flow compressor rotor with flow-guiding small blades
WO2017122307A1 (en) 2016-01-14 2017-07-20 三菱重工業株式会社 Compressor impeller and method for manufacturing same
CN109723674A (en) * 2019-01-24 2019-05-07 上海海事大学 A kind of rotatable inner end wall casing for compressor rotor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002098099A (en) * 2000-09-20 2002-04-05 Junichi Kurokawa Turbo type hydraulic machinery
JP2003013898A (en) * 2001-06-29 2003-01-15 Hitachi Ltd Axial-flow type fluid machine
JP2004132209A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Hitachi Industries Co Ltd Axial-flow type fluid machine
JP2008280932A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Yokohama National Univ Axial flow turbomachine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002098099A (en) * 2000-09-20 2002-04-05 Junichi Kurokawa Turbo type hydraulic machinery
JP2003013898A (en) * 2001-06-29 2003-01-15 Hitachi Ltd Axial-flow type fluid machine
JP2004132209A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Hitachi Industries Co Ltd Axial-flow type fluid machine
JP2008280932A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Yokohama National Univ Axial flow turbomachine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017122307A1 (en) 2016-01-14 2017-07-20 三菱重工業株式会社 Compressor impeller and method for manufacturing same
CN105927584A (en) * 2016-04-25 2016-09-07 西北工业大学 Axial-flow compressor rotor with flow-guiding small blades
CN109723674A (en) * 2019-01-24 2019-05-07 上海海事大学 A kind of rotatable inner end wall casing for compressor rotor
CN109723674B (en) * 2019-01-24 2024-01-26 上海海事大学 Rotatable inner end wall casing for compressor rotor

Also Published As

Publication number Publication date
JP5980671B2 (en) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011007467A1 (en) Impeller and rotary machine
JP6323454B2 (en) Centrifugal compressor and turbocharger
EP3564537B1 (en) Centrifugal compressor and turbocharger
JP6138470B2 (en) Centrifugal compressor
JP2012140900A (en) Scroll structure of centrifugal compressor
RU2591750C2 (en) Supersonic compressor unit (versions) and method for assembly thereof
EP2434094A2 (en) Steam turbine stator vane and steam turbine
JP2010144698A (en) Centrifugal compressor
JP5980671B2 (en) Rotating machine
WO2018155458A1 (en) Centrifugal rotary machine
JP6763804B2 (en) Centrifugal compressor
JP6005256B2 (en) Impeller and axial flow blower using the same
JP2014152637A (en) Centrifugal compressor
JP2019157718A (en) Diffuser vane and centrifugal compressor
JP7018932B2 (en) Compressor scroll shape and turbocharger
JP2005282578A (en) Vortex flow fan
JP6279524B2 (en) Centrifugal compressor, turbocharger
JP4146371B2 (en) Centrifugal compressor
JP6265000B2 (en) Centrifugal compressor
JP2005240680A (en) Centrifugal compressor
JP6234343B2 (en) Rotating machine
JP6700893B2 (en) Impeller, rotating machine
JP2023068953A (en) vaned diffuser and centrifugal compressor
JP2022184085A (en) centrifugal compressor
JP2009174350A (en) Centrifugal compressor and diffuser used for same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20151224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160727

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5980671

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees