JP2015094254A

JP2015094254A - Centrifugal compressor

Info

Publication number: JP2015094254A
Application number: JP2013232920A
Authority: JP
Inventors: 知己川久保; Tomoki Kawakubo; 寛之森; Hiroyuki Mori
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2015-05-18

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability of an impeller 11, that is, durability of a centrifugal compressor 1 while accelerating improvement in efficiency of the centrifugal compressor 1.SOLUTION: A plurality of fitting grooves 31 is formed circumferentially to be distanced from one another on a tip end of a disc 17, and each blade 19 includes: a first split blade 33 having a base end portion fitted into one fitting groove 31 of the disc 17 in a state in which a radial slow motion is allowed; and a second split blade 35 adjacent to a downstream side of the first split blade 33 and having a base end portion integrally coupled to a hub surface 17h of the disc 17.

Description

本発明は、遠心力を利用して流体（空気等のガスを含む）を圧縮する遠心圧縮機に関する。 The present invention relates to a centrifugal compressor that compresses fluid (including gas such as air) using centrifugal force.

近年、過給機、ガスタービン、産業用空気設備等に用いられる遠心圧縮機について種々の研究開発がなされており、遠心圧縮機の一般的な構成について簡単に説明すると、次のようになる（特許文献１から特許文献３等参照）。 In recent years, various researches and developments have been made on centrifugal compressors used in superchargers, gas turbines, industrial air facilities, etc. The general configuration of a centrifugal compressor will be briefly described as follows ( (See Patent Document 1 to Patent Document 3).

遠心圧縮機は、ハウジングを具備しており、このハウジングは、内側に、シュラウドを有している。そして、ハウジング内には、インペラがその軸心周りに回転可能に設けられている。また、インペラは、ディスクを備えており、このディスクのハブ面は、インペラの軸方向一方側から径方向外側に向かって延びている。更に、ディスクのハブ面には、複数のブレードが周方向に間隔を置いて一体的に設けられており、各ブレードの先端縁は、ハウジングのシュラウドに沿うように延びている。 The centrifugal compressor includes a housing, and the housing has a shroud inside. An impeller is provided in the housing so as to be rotatable around its axis. The impeller includes a disk, and the hub surface of the disk extends from the one side in the axial direction of the impeller toward the outside in the radial direction. Further, a plurality of blades are integrally provided on the hub surface of the disk at intervals in the circumferential direction, and the leading edge of each blade extends along the shroud of the housing.

特開２０１２−８２６８９号公報JP 2012-82689 A 特開２００８−４５４２５号公報JP 2008-45425 A 特開２００５−２４０６８０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-240680

ところで、近年、遠心圧縮機の高効率化の要請に伴い、インペラの回転数は増大する傾向にある。一方、インペラの回転数が増大すると、遠心圧縮機の運転中に、ブレードの前縁のハブ端付近（基端付近）に過大な引張応力（遠心応力）が集中して、インペラの耐久性、換言すれば、遠心圧縮機の耐久性の低下を招くことになる。つまり、遠心圧縮機の高効率化を促進しつつ、遠心圧縮機の耐久性の向上を図ることは容易でないという問題がある。 By the way, in recent years, with the demand for higher efficiency of the centrifugal compressor, the rotation speed of the impeller tends to increase. On the other hand, if the rotation speed of the impeller increases, excessive tensile stress (centrifugal stress) concentrates near the hub end (proximal end) of the leading edge of the blade during operation of the centrifugal compressor, and the impeller durability, In other words, the durability of the centrifugal compressor is reduced. That is, there is a problem that it is not easy to improve the durability of the centrifugal compressor while promoting high efficiency of the centrifugal compressor.

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の遠心圧縮機を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the centrifugal compressor of a novel structure which can solve the above-mentioned problem.

本発明の特徴は、遠心力を利用して流体（空気等のガスを含む）を圧縮する遠心圧縮機において、内側にシュラウドを有したハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に設けられ、ハブ面が軸方向一方側から径方向外側に向かって延びたディスク、及び前記ディスクのハブ面に周方向に間隔を置いて設けられかつ先端縁がハウジングの前記シュラウドに沿うように延びた複数のブレードを備えたインペラと、を具備し、各ブレードは、基端部（付け根部）が前記ディスクの先端部に嵌合した第１分割ブレードと、前記第１分割ブレードの下流側に隣接しかつ基端部が前記ディスクのハブ面に一体的に連結（結合）された第２分割ブレードとからなり、複数の前記第１分割ブレードの先端縁の間にアウターリングが囲むように一体的に設けられ、換言すれば、前記アウターリングによって複数の前記第１分割ブレードの先端縁が一体的に連結され、前記ハウジングの前記シュラウドに前記アウターリングを収容する環状の収容溝が形成されていることを要旨とする。 The present invention is characterized in that in a centrifugal compressor that compresses a fluid (including gas such as air) using centrifugal force, a housing having a shroud on the inside thereof, a housing that is rotatably provided in the housing, and a hub surface A disk extending radially outward from one side in the axial direction, and a plurality of blades provided at circumferential intervals on the hub surface of the disk and having a leading edge extending along the shroud of the housing. Each blade includes a first split blade having a base end portion (base portion) fitted to a tip end portion of the disk, and a base end adjacent to the downstream side of the first split blade The second split blade is integrally connected (coupled) to the hub surface of the disk, and is integrally provided so that an outer ring is surrounded between the leading edges of the plurality of first split blades. In other words, the tips of the plurality of first divided blades are integrally connected by the outer ring, and an annular receiving groove for receiving the outer ring is formed in the shroud of the housing. And

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、「一体的に設けられ」とは、一体形成されたことを含む意である。また、「軸方向」とは、インペラの軸方向のことをいい、「径方向」とは、インペラの径方向のことをいう。更に、「下流」とは、主流の流れ方向から見て下流のことをいう。 In the specification and claims of the present application, “provided” means that it is indirectly provided via another member in addition to being directly provided, The phrase “provided integrally” includes including being integrally formed. The “axial direction” refers to the axial direction of the impeller, and the “radial direction” refers to the radial direction of the impeller. Further, “downstream” means downstream as viewed from the mainstream flow direction.

第１の特徴によると、前記インペラをその軸心周りに回転させることにより、前記インペラ側に取入れた流体を圧縮することができる。そして、圧縮した流体（圧縮流体）は、前記ハウジングの外側へ排出される。 According to the first feature, the fluid taken into the impeller side can be compressed by rotating the impeller around its axis. The compressed fluid (compressed fluid) is discharged to the outside of the housing.

各ブレードが前記第１分割ブレードと前記第２分割ブレードとからなり、各第１分割ブレードの基端部が前記ディスクの先端部に嵌合し、前記アウターリングによって複数の前記第１分割ブレードの先端縁が一体的に連結されているため、複数の前記第１分割ブレードを前記ディスクと一体化することなく、前記インペラの一部としてユニット化することができる。これにより、前記インペラの回転数を増大しても、前記遠心圧縮機の運転中に、前記第１分割ブレードの前縁のハブ端付近、換言すれば、前記ブレードの前縁のハブ端付近に過大な引張応力が発生することを抑えることができる。 Each blade is composed of the first divided blade and the second divided blade, and a base end portion of each first divided blade is fitted to a distal end portion of the disk, and a plurality of the first divided blades are formed by the outer ring. Since the leading edge is integrally connected, the plurality of first divided blades can be unitized as a part of the impeller without being integrated with the disk. Thereby, even if the rotational speed of the impeller is increased, during the operation of the centrifugal compressor, in the vicinity of the hub end of the leading edge of the first divided blade, in other words, in the vicinity of the hub end of the leading edge of the blade. Generation | occurrence | production of an excessive tensile stress can be suppressed.

なお、前記アウターリングによって複数の前記第１分割ブレードの先端縁が一体的に連結されているため、前記遠心圧縮機の運転中に、前記アウターリングによって前記第１分割ブレードの径方向の自由な伸びが規制され、前記第１分割ブレードには圧縮応力が発生することになる。 In addition, since the leading edges of the plurality of first divided blades are integrally connected by the outer ring, the radial direction of the first divided blade is freely controlled by the outer ring during operation of the centrifugal compressor. Elongation is restricted, and compressive stress is generated in the first divided blade.

本発明によれば、前記インペラの回転数を増大しても、前記遠心圧縮機の運転中に、前記ブレードの前縁のハブ端付近に過大な引張応力が発生することを抑えることができるため、前記遠心圧縮機の高効率化を促進しつつ、前記インペラの耐久性、換言すれば、前記遠心圧縮機の耐久性の向上を図ることができる。 According to the present invention, even if the rotational speed of the impeller is increased, it is possible to suppress an excessive tensile stress from being generated near the hub end of the leading edge of the blade during the operation of the centrifugal compressor. While improving the efficiency of the centrifugal compressor, it is possible to improve the durability of the impeller, in other words, the durability of the centrifugal compressor.

図１は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の要部を示す拡大正断面図である。FIG. 1 is an enlarged front sectional view showing a main part of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the impeller in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図３は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機におけるインペラの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the impeller in the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図４は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の正断面図である。FIG. 4 is a front sectional view of the centrifugal compressor according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の実施形態の変形例に係る遠心圧縮機の要部を示す拡大正断面図である。FIG. 5 is an enlarged front sectional view showing a main part of a centrifugal compressor according to a modification of the embodiment of the present invention.

（本発明の実施形態）
本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｒ」は、右方向、「Ｌ」は、左方向である。 (Embodiment of the present invention)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in the drawing, “R” is the right direction and “L” is the left direction.

図４に示すように、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機１は、過給機、ガスタービン、又は産業用空気設備等に用いられ、遠心力を利用して空気を圧縮するものである。そして、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機１の具体的な構成は、以下のようになる。 As shown in FIG. 4, the centrifugal compressor 1 according to the embodiment of the present invention is used in a supercharger, a gas turbine, an industrial air facility, or the like, and compresses air using centrifugal force. . And the specific structure of the centrifugal compressor 1 which concerns on embodiment of this invention is as follows.

本発明の実施形態に係る遠心圧縮機１は、ハウジング３を具備しており、このハウジング３は、内側にシュラウド５ｓを有したハウジング本体５と、このハウジング本体５の右側に設けられた環状のシールプレート７とを備えている。なお、シールプレート７は、過給機、ガスタービン、又は産業用空気設備等における別のハウジング９に一体的に連結されている。 A centrifugal compressor 1 according to an embodiment of the present invention includes a housing 3, and the housing 3 has a housing main body 5 having a shroud 5 s on the inside, and an annular shape provided on the right side of the housing main body 5. And a seal plate 7. The seal plate 7 is integrally connected to another housing 9 in a supercharger, a gas turbine, an industrial air facility, or the like.

ハウジング３内には、インペラ１１がその軸心Ｃ周りに回転可能に設けられており、このインペラ１１は、別のハウジング９に回転可能に設けたロータ軸１３の左端部に軸端ナット（固定ナット）１５を介して一体的に連結されている。また、インペラ１１は、ディスク１７を備えており、このディスク１７のハブ面１７ｈは、左方向（インペラ１１の軸方向一方側）からの径方向外側（インペラ１１の径方向外側）へ延び、かつディスク１７の背面１７ｄは、シールプレート７に対向してある。そして、ディスク１７のハブ面１７ｈには、複数のブレード１９が周方向に間隔を置いて一体形成されており、各ブレード１９の先端縁１９ｔは、ハウジング本体５のシュラウド５ｓに沿うように延びている。更に、ディスク１７のハブ面１７ｈにおける周方向に隣接する各ブレード１９間には、ブレード１９よりも軸長の短い短ブレード２１が一体形成されており、各短ブレード２１の先端縁２１ｔは、ハウジング本体５のシュラウド５ｓに沿うように延びている。換言すれば、ディスク１７のハブ面１７ｈには、ブレード１９及び短ブレード２１が周方向に沿って交互に一体形成されている。 An impeller 11 is provided in the housing 3 so as to be rotatable around an axis C thereof. The impeller 11 is provided with a shaft end nut (fixed to a left end portion of a rotor shaft 13 provided rotatably in another housing 9. Nut) 15 is integrally connected. The impeller 11 includes a disk 17, and a hub surface 17h of the disk 17 extends radially outward from the left direction (one axial side of the impeller 11) (radially outward of the impeller 11). A back surface 17 d of the disk 17 faces the seal plate 7. A plurality of blades 19 are integrally formed on the hub surface 17 h of the disk 17 at intervals in the circumferential direction, and the leading edge 19 t of each blade 19 extends along the shroud 5 s of the housing body 5. Yes. Further, a short blade 21 having an axial length shorter than that of the blade 19 is integrally formed between the blades 19 adjacent to each other in the circumferential direction on the hub surface 17h of the disk 17, and a tip edge 21t of each short blade 21 is formed on the housing. The main body 5 extends along the shroud 5s. In other words, the blades 19 and the short blades 21 are alternately formed integrally on the hub surface 17h of the disk 17 along the circumferential direction.

ハウジング３（ハウジング本体５）におけるインペラ１１の入口側（主流の流れ方向から見て上流側）には、空気をハウジング３内に取入れるための取入口２３が形成されている。また、ハウジング３内におけるインペラ１１の出口側（主流の流れ方向から見て下流側）には、圧縮した空気（圧縮空気）を減速させて昇圧する環状のディフューザ流路２５が形成されている。 An inlet 23 for taking in air into the housing 3 is formed on the inlet side of the impeller 11 in the housing 3 (housing body 5) (upstream side when viewed from the main flow direction). Further, an annular diffuser passage 25 that decelerates and pressurizes compressed air (compressed air) is formed on the outlet side of the impeller 11 in the housing 3 (downstream side as viewed from the main flow direction).

ハウジング３内におけるディフューザ流路２５の出口側には、渦巻き状のスクロール流路２７が形成されており、スクロール流路２７は、ディフューザ流路２５に連通してある。また、スクロール流路２７の断面積は、主流の流れ方向（巻き始め側から巻き終わり側）に沿って漸次大きくなるように構成されている。更に、ハウジング３の適宜位置には、圧縮された空気をハウジング３の外側へ排出するための排出口２９が形成されている。 A spiral scroll channel 27 is formed on the outlet side of the diffuser channel 25 in the housing 3, and the scroll channel 27 communicates with the diffuser channel 25. Further, the cross-sectional area of the scroll channel 27 is configured to gradually increase along the mainstream flow direction (from the winding start side to the winding end side). Further, a discharge port 29 for discharging the compressed air to the outside of the housing 3 is formed at an appropriate position of the housing 3.

続いて、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機１の特徴部分について説明する。 Then, the characteristic part of the centrifugal compressor 1 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.

図１から図３に示すように、ディスク１７の先端部（インペラ１１の軸方向の一端部）には、複数の嵌合溝（嵌合スリット）３１が周方向に間隔を置いて形成されており、各嵌合溝３１の断面形状は、矩形状を呈している。 As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of fitting grooves (fitting slits) 31 are formed at intervals in the circumferential direction at the tip end portion (one end portion of the impeller 11 in the axial direction) of the disk 17. In addition, the cross-sectional shape of each fitting groove 31 is rectangular.

各ブレード１９は、基端部（付け根部）がディスク１７の嵌合溝３１に径方向（インペラ１１の径方向）の微動を許容した状態で嵌合した第１分割ブレード３３と、この第１分割ブレード３３の下流側に隣接しかつ基端部がディスク１７のハブ面１７ｈに一体的に連結（結合）された第２分割ブレード３５とからなっている。ここで、各第１分割ブレード３３は、軸端ナット１５の円筒部１５ｓによって軸方向（インペラ１１の軸方向）の移動が規制されており、各第１分割ブレード３３の前縁３３ａは、チップ端（先端）がハブ端（基端）よりも左側（インペラ１１の軸方向一方側）に位置するように径方向（インペラ１１の径方向）に対して傾斜している。また、各第２分割ブレード３５の前縁３５ａの軸方向の位置は、短ブレード２１の前縁２１ａの軸方向の位置と同じである。なお、第１分割ブレード３３の前縁３３ａは、ブレード１９の前縁１９ａに相当し、第１分割ブレード３３の先端縁３３ｔは、ブレード１９の先端縁１９ｔの一部に相当し、第２分割ブレード３５の後縁３５ｂは、ブレード１９の後縁１９ｂに相当し、第２分割ブレード３５の先端縁３５ｔは、ブレード１９の先端縁１９ｔの一部に相当する。 Each blade 19 includes a first divided blade 33 fitted with a base end portion (base portion) fitted in the fitting groove 31 of the disk 17 in a state in which fine movement in the radial direction (the radial direction of the impeller 11) is allowed, and the first divided blade 33. It consists of a second divided blade 35 which is adjacent to the downstream side of the divided blade 33 and whose base end is integrally connected (coupled) to the hub surface 17 h of the disk 17. Here, the movement of each first divided blade 33 in the axial direction (the axial direction of the impeller 11) is restricted by the cylindrical portion 15s of the shaft end nut 15, and the front edge 33a of each first divided blade 33 is a tip. The end (front end) is inclined with respect to the radial direction (the radial direction of the impeller 11) so as to be located on the left side (one axial direction side of the impeller 11) with respect to the hub end (base end). Further, the position in the axial direction of the front edge 35 a of each second divided blade 35 is the same as the position in the axial direction of the front edge 21 a of the short blade 21. The front edge 33a of the first split blade 33 corresponds to the front edge 19a of the blade 19, the tip edge 33t of the first split blade 33 corresponds to a part of the tip edge 19t of the blade 19, and the second split blade The trailing edge 35b of the blade 35 corresponds to the trailing edge 19b of the blade 19, and the leading edge 35t of the second divided blade 35 corresponds to a part of the leading edge 19t of the blade 19.

複数の第１分割ブレード３３の先端縁３３ｔの間には、アウターリング３７が囲むように一体的に設けられており、このアウターリング３７は、外周側（径方向外側）に、強化繊維と熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の複合材料により構成された補強リング３９を有している。また、ハウジング本体５のシュラウド５ｓには、アウターリング３７を収容する環状の収容溝４１が形成されている。なお、アウターリング３７から補強リング３９を省略しても構わない。 An outer ring 37 is integrally provided between the tip edges 33t of the plurality of first divided blades 33, and the outer ring 37 is formed on the outer peripheral side (radially outer side) with reinforcing fibers and heat. The reinforcing ring 39 is made of a composite material of a curable resin or a thermoplastic resin. An annular housing groove 41 for housing the outer ring 37 is formed in the shroud 5 s of the housing body 5. Note that the reinforcing ring 39 may be omitted from the outer ring 37.

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.

遠心圧縮機１の運転を開始して、インペラ１１をロータ軸１３と一体的に回転させることにより、取入口２３からインペラ１１側に取入れた空気を遠心力を利用して圧縮することができる。なお、圧縮された空気は、ディフューザ流路２５によって昇圧され、スクロール流路２７を経由して排出口２９からハウジング３の外側へ排出される（遠心圧縮機１の通常の作用）。 By starting the operation of the centrifugal compressor 1 and rotating the impeller 11 integrally with the rotor shaft 13, the air taken in from the intake port 23 toward the impeller 11 can be compressed using centrifugal force. Note that the compressed air is pressurized by the diffuser flow path 25 and discharged from the discharge port 29 to the outside of the housing 3 via the scroll flow path 27 (normal operation of the centrifugal compressor 1).

各ブレード１９が第１分割ブレード３３と第２分割ブレード３５とからなり、各第１分割ブレード３３の基端部がディスク１７の嵌合溝３１に径方向の微動を許容した状態で嵌合し、アウターリング３７によって複数の第１分割ブレード３３の先端縁３３ｔが一体的に連結されているため、複数の第１分割ブレード３３をディスク１７と一体化することなく、インペラ１１の一部としてユニット化することができる。特に、アウターリング３７が外周側に強化繊維と熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の複合材料により構成された補強リング３９を有しているため、アウターリング３７の強度を高めて、複数の第１分割ブレード３３をインペラ１１の一部として安定的に保持することができる。これにより、インペラ１１の回転数を増大しても、遠心圧縮機１の運転中に、第１分割ブレード３３の前縁３３ａのハブ端付近、換言すれば、ブレード１９の前縁１９ａのハブ端付近に過大な引張応力（遠心応力）が発生することを抑えることができる。 Each blade 19 is composed of a first divided blade 33 and a second divided blade 35, and the base end portion of each first divided blade 33 is fitted in the fitting groove 31 of the disk 17 in a state allowing fine movement in the radial direction. Since the tip edges 33t of the plurality of first divided blades 33 are integrally connected by the outer ring 37, the plurality of first divided blades 33 are integrated as a part of the impeller 11 without being integrated with the disk 17. Can be In particular, since the outer ring 37 has a reinforcing ring 39 made of a composite material of reinforcing fibers and a thermosetting resin or a thermoplastic resin on the outer peripheral side, the strength of the outer ring 37 is increased, and the plurality of first rings The split blade 33 can be stably held as a part of the impeller 11. Thereby, even if the rotation speed of the impeller 11 is increased, during the operation of the centrifugal compressor 1, in the vicinity of the hub end of the front edge 33 a of the first divided blade 33, in other words, the hub end of the front edge 19 a of the blade 19. The generation of excessive tensile stress (centrifugal stress) in the vicinity can be suppressed.

なお、アウターリング３７によって複数の第１分割ブレード３３の先端縁３３ｔが一体的に連結されているため、遠心圧縮機１の運転中に、アウターリング３７によって第１分割ブレード３３の径方向の自由な伸びが規制され、第１分割ブレード３３には圧縮応力が発生することになる。 Since the leading edges 33t of the plurality of first divided blades 33 are integrally connected by the outer ring 37, the radial direction of the first divided blade 33 can be freely controlled by the outer ring 37 during the operation of the centrifugal compressor 1. Therefore, a compression stress is generated in the first divided blade 33.

また、各第１分割ブレード３３の基端部がディスク１７の嵌合溝３１に径方向の微動を許容した状態で嵌合しているため、第１分割ブレード３３の基端部とディスク１７の嵌合溝３１の間に摩擦減衰作用を発揮させることができる。これにより、遠心圧縮機１の運転中における第１分割ブレード３３の振動応力、換言すれば、ブレード１９の振動応力を低減することができる。 Further, since the base end portion of each first divided blade 33 is fitted in the fitting groove 31 of the disk 17 in a state in which fine movement in the radial direction is allowed, the base end portion of the first divided blade 33 and the disk 17 are A friction damping effect can be exerted between the fitting grooves 31. Thereby, the vibration stress of the 1st division | segmentation blade 33 during the driving | operation of the centrifugal compressor 1, in other words, the vibration stress of the blade 19 can be reduced.

また、チップ端がハブ端よりも左側に位置するように各第１分割ブレード３３の前縁３３ａが径方向に対して傾斜しているため、チップ端がハブ端よりも右側に位置するように各第１分割ブレード３３の前縁３３ａが径方向に対して傾斜している場合に比較して、第１分割ブレード３３の前縁３３ａのチップ端付近、換言すれば、ブレード１９の前縁１９ａのチップ端付近における境界層の二次流れの影響を低減することができる。 Further, since the front edge 33a of each first divided blade 33 is inclined with respect to the radial direction so that the tip end is located on the left side of the hub end, the tip end is located on the right side of the hub end. Compared to the case where the front edge 33a of each first divided blade 33 is inclined with respect to the radial direction, in the vicinity of the tip end of the front edge 33a of the first divided blade 33, in other words, the front edge 19a of the blade 19 The influence of the secondary flow in the boundary layer in the vicinity of the chip end can be reduced.

更に、各第２分割ブレード３５の前縁３５ａの軸方向の位置が短ブレード２１の前縁２１ａの軸方向の位置と同じであるため、各第２分割ブレード３５を短ブレード２１と同一形状にすることができる。 Furthermore, since the position in the axial direction of the front edge 35a of each second divided blade 35 is the same as the position in the axial direction of the front edge 21a of the short blade 21, each second divided blade 35 has the same shape as the short blade 21. can do.

従って、本発明の実施形態によれば、インペラ１１の回転数を増大しても、遠心圧縮機１の運転中に、ブレード１９の前縁１９ａのハブ端付近に過大な引張応力が発生することを抑えて、ブレード１９の振動応力を低減できるため、遠心圧縮機１の高効率化を促進しつつ、インペラ１１の耐久性、換言すれば、遠心圧縮機１の耐久性の向上を図ることができる。特に、ブレード１９の前縁１９ａのチップ端付近における境界層の二次流れの影響を低減することができるため、遠心圧縮機１の高効率化をより促進することができる。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, even if the rotational speed of the impeller 11 is increased, excessive tensile stress is generated near the hub end of the leading edge 19a of the blade 19 during operation of the centrifugal compressor 1. Therefore, it is possible to improve the durability of the impeller 11, in other words, the durability of the centrifugal compressor 1, while promoting the high efficiency of the centrifugal compressor 1. it can. In particular, since the influence of the secondary flow in the boundary layer in the vicinity of the tip end of the leading edge 19a of the blade 19 can be reduced, higher efficiency of the centrifugal compressor 1 can be further promoted.

また、各第２分割ブレード３５を短ブレード２１と同一形状にすることができるため、インペラ１１の製造が簡単になり、遠心圧縮機１の製造コストの増大を抑えることができる。 Moreover, since each 2nd division | segmentation blade 35 can be made into the same shape as the short blade 21, manufacture of the impeller 11 becomes easy and the increase in the manufacturing cost of the centrifugal compressor 1 can be suppressed.

（変形例）
本発明の実施形態の変形例について図５を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｒ」は、右方向、「Ｌ」は、左方向である。 (Modification)
A modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the drawing, “R” is the right direction and “L” is the left direction.

図５に示すように、アウターリング３７の外周面（補強リング３９の外周面）３７ｃと収容溝４１の底面（奥面）４１ｂとの間には、インペラ１１内で逆流した空気を一時的に収容するための環状のトリートメントキャビティ４３が区画形成されている。また、アウターリング３７の下流側側面３７ｄと収容溝４１の下流側壁面４１ｄとの間には、トリートメントキャビティ４３内に前記逆流した空気を抽出（抽気）するための環状の抽出スリット４５が区画形成されている。更に、アウターリング３７の上流側側面３７ｕと収容溝４１の上流側壁面４１ｕとの間には、トリートメントキャビティ４３内からインペラ１１の入口側へ前記逆流した空気を排出するための環状の排出スリット４７が区画形成されている。 As shown in FIG. 5, the backflowed air in the impeller 11 is temporarily interposed between the outer peripheral surface of the outer ring 37 (outer peripheral surface of the reinforcing ring 39) 37 c and the bottom surface (back surface) 41 b of the receiving groove 41. An annular treatment cavity 43 for housing is defined. An annular extraction slit 45 for extracting (extracting) the backflowed air into the treatment cavity 43 is defined between the downstream side surface 37d of the outer ring 37 and the downstream side wall surface 41d of the receiving groove 41. Has been. Further, between the upstream side surface 37 u of the outer ring 37 and the upstream side wall surface 41 u of the receiving groove 41, an annular discharge slit 47 for discharging the backflowed air from inside the treatment cavity 43 to the inlet side of the impeller 11. Is partitioned.

前記の構成によると、遠心圧縮機１の運転中に、インペラ１１側へ取入れる空気の流量（実際の流量）が少なくなると、インペラ１１内とインペラ１１の入口との圧力差によって、前記逆流した空気が抽出スリット４５からトリートメントキャビティ４３内に抽出され、トリートメントキャビティ４３内を経由して、排出スリット４７からインペラ１１の入口側へ排出される。これにより、インペラ１１側へ取入れる見かけの流量を実際の流量よりも多くすることができる。 According to the above configuration, when the flow rate (actual flow rate) of air taken into the impeller 11 decreases during the operation of the centrifugal compressor 1, the reverse flow occurs due to the pressure difference between the impeller 11 and the inlet of the impeller 11. Air is extracted from the extraction slit 45 into the treatment cavity 43 and is discharged from the discharge slit 47 to the inlet side of the impeller 11 through the treatment cavity 43. Thereby, the apparent flow rate taken into the impeller 11 side can be made larger than the actual flow rate.

従って、本発明の実施形態の変形例によれば、前述の本発明の実施形態の効果を奏する他に、遠心圧縮機１のサージングを抑制し、遠心圧縮機１の作動域を小流量側に拡大することができる。 Therefore, according to the modification of the embodiment of the present invention, in addition to the effects of the above-described embodiment of the present invention, surging of the centrifugal compressor 1 is suppressed, and the operating range of the centrifugal compressor 1 is reduced to the small flow rate side. Can be enlarged.

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、ディスク１７のハブ面１７ｈにブレード１９及び短ブレード２１が周方向に沿って交互に一体形成されてる代わりに、複数のブレード１９のみが周方向に間隔を置いて一体形成される等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。 The present invention is not limited to the description of the above-described embodiment. For example, instead of the blades 19 and the short blades 21 being integrally formed along the circumferential direction on the hub surface 17 h of the disk 17, a plurality of the present invention is provided. Other blades 19 are integrally formed at intervals in the circumferential direction, and various other modes are possible. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.

１：遠心圧縮機、３：ハウジング、５：ハウジング本体、５ｓ：シュラウド、７：シールプレート、１１：インペラ、１３：ロータ軸、１５：軸端ナット、１５ｓ：円筒部、１７：ディスク、１７ｈ：ハブ面、１９：ブレード、１９ａ：前縁、１９ｂ：後縁、１９ｔ：先端縁、２１：短ブレード、２１ａ：前縁、２１ｔ：先端縁、３１：嵌合溝、３３：第１分割ブレード、３３ａ：前縁、３３ｔ：先端縁、３５：第２分割ブレード、３５ａ：前縁、３５ｂ：後縁、３５ｔ：先端縁、３７：アウターリング、３７ｃ：外周面、３７ｄ：下流側側面、３７ｕ：上流側側面、３９：補強リング、４１：収容溝、４１ｄ：下流側壁面、４１ｕ：上流側壁面、４３：トリートメントキャビティ、４５：抽出スリット、４７：排出スリット 1: centrifugal compressor, 3: housing, 5: housing body, 5s: shroud, 7: seal plate, 11: impeller, 13: rotor shaft, 15: shaft end nut, 15s: cylindrical portion, 17: disc, 17h: Hub surface, 19: blade, 19a: leading edge, 19b: trailing edge, 19t: leading edge, 21: short blade, 21a: leading edge, 21t: leading edge, 31: fitting groove, 33: first divided blade, 33a: front edge, 33t: front edge, 35: second divided blade, 35a: front edge, 35b: rear edge, 35t: front edge, 37: outer ring, 37c: outer peripheral surface, 37d: downstream side surface, 37u: Upstream side surface, 39: reinforcement ring, 41: receiving groove, 41d: downstream side wall surface, 41u: upstream side wall surface, 43: treatment cavity, 45: extraction slit, 47: discharge slit

Claims

In a centrifugal compressor that compresses fluid using centrifugal force,
A housing having a shroud inside;
A disk that is rotatably provided in the housing and has a hub surface extending radially outward from one side in the axial direction, and a circumferentially spaced distance from the hub surface of the disk, and a leading edge of the housing. An impeller having a plurality of blades extending along the shroud,
Each blade includes a first split blade having a base end portion fitted to a tip end portion of the disk, a downstream side of the first split blade, and a base end portion integrally connected to the hub surface of the disk. An annular housing groove that is integrally provided so as to surround an outer ring between tip edges of the plurality of first divided blades, and accommodates the outer ring in the shroud of the housing. A centrifugal compressor characterized in that is formed.

2. The centrifugal compressor according to claim 1, wherein the front edge of each first divided blade is inclined with respect to the radial direction so that the tip end is positioned on one axial side of the hub end.

The centrifuge according to claim 1 or 2, wherein the outer ring has a reinforcing ring made of a composite material of a reinforcing fiber and a thermosetting resin or a thermoplastic resin on an outer peripheral side. Compressor.

Between the blades adjacent to each other in the circumferential direction on the hub surface of the disk, a short blade having an axial length shorter than that of the blade is integrally provided, and the leading edge of each short blade extends along the shroud of the housing. The axial position of the leading edge of each second divided blade is the same as the axial position of the leading edge of the short blade, according to any one of claims 1 to 3. The described centrifugal compressor.