JP2016176398A - Diffuser, and centrifugal fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インペラから流出した流体の運動エネルギを圧力エネルギに変換するディフューザ、及び、遠心式流体機械に関する。 The present invention relates to a diffuser that converts kinetic energy of fluid flowing out of an impeller into pressure energy, and a centrifugal fluid machine.
一般に、遠心ポンプや遠心圧縮機などの遠心式流体機械では、インペラの下流側にディフューザが設けられ、インペラから流出された流体の運動エネルギを圧力エネルギに変換するよう構成されている。従来、ディフューザとして、対向する2つの壁部(シュラウド側壁部及びハブ側壁部)の間に複数のベーンを配置したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このベーンは、インペラから流出された流体を案内するものであり、ベーンの配置される角度(例えば前縁部の入口角)は、インペラから流体が流出される角度(絶対流出角)に基づいて設定される。 Generally, in a centrifugal fluid machine such as a centrifugal pump or a centrifugal compressor, a diffuser is provided on the downstream side of the impeller, and is configured to convert the kinetic energy of the fluid flowing out of the impeller into pressure energy. Conventionally, a diffuser in which a plurality of vanes are disposed between two opposing wall portions (a shroud side wall portion and a hub side wall portion) is known (see, for example, Patent Document 1). The vane guides the fluid that has flowed out of the impeller, and the angle at which the vane is arranged (for example, the inlet angle of the front edge) is based on the angle at which the fluid flows out of the impeller (absolute outflow angle). Is set.
ところで、この種のディフューザには、インペラから流出された流体がベーンの高さ方向(シュラウド側壁部とハブ側壁部との距離に平行な方向)に速度分布を持って流入することがある。この場合、ベーンの前縁部においては、流体の流速に応じて、インペラの絶対流出角の大きさが該ベーンの高さ方向で異なる傾向にある。このため、例えば、前縁部の一部で、インペラの絶対流出角が前縁部の入口角よりも大きくなった場合、ベーンの圧力面側の流れに剥離が生じる恐れがあった。 By the way, the fluid flowing out from the impeller may flow into this type of diffuser with a velocity distribution in the vane height direction (direction parallel to the distance between the shroud side wall and the hub side wall). In this case, at the leading edge portion of the vane, the magnitude of the absolute outflow angle of the impeller tends to be different in the height direction of the vane according to the fluid flow velocity. For this reason, for example, when the absolute outflow angle of the impeller is larger than the entrance angle of the front edge portion at a part of the front edge portion, there is a possibility that separation occurs in the flow on the pressure surface side of the vane.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ベーンの圧力面での流れの剥離を抑制したディフューザ、及び、遠心式流体機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a diffuser and a centrifugal fluid machine that suppress flow separation on the pressure surface of the vane.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、インペラの下流側に設けられると共に、対向するシュラウド側壁部及びハブ側壁部の間に配置される複数のベーンを備え、インペラから流出した流体の運動エネルギを圧力エネルギに変換するディフューザであって、ベーンは、前縁部の少なくとも圧力面側の曲率半径の値を、シュラウド側壁部からハブ側壁部の間で変化させたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a plurality of vanes provided on the downstream side of the impeller and disposed between the opposing shroud side wall and the hub side wall. A diffuser for converting the kinetic energy of the fluid that has flowed out into pressure energy, wherein the vane has changed the value of the radius of curvature of at least the pressure surface of the front edge from the shroud side wall to the hub side wall. Features.
この構成によれば、ベーンは、前縁部の少なくとも圧力面の曲率半径の値を、シュラウド側壁部からハブ側壁部の間で変化させたため、曲率半径の値を大きくした部分は、曲率半径の値の小さい他の部分よりも鈍頭となる。このため、曲率半径の値の大きな部分におけるベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができる。 According to this configuration, since the vane has changed the value of the curvature radius of at least the pressure surface of the front edge portion from the shroud side wall portion to the hub side wall portion, the portion where the value of the curvature radius is increased It becomes duller than other parts with small values. For this reason, fluid separation at the pressure surface of the vane in a portion having a large value of the radius of curvature can be suitably suppressed.
また、上記構成において、曲率半径の値は、前縁部におけるインペラの絶対流出角に応じて変化しても良い。この構成によれば、インペラの絶対流出角に応じて、曲率半径の値を変化させることにより、絶対流出角の変動に対するロバスト性を高めることができ、ベーンの圧力面での流体剥離をより好適に抑えることができる。 In the above configuration, the value of the radius of curvature may change according to the absolute outflow angle of the impeller at the front edge. According to this configuration, by changing the value of the radius of curvature according to the absolute outflow angle of the impeller, it is possible to improve the robustness against the fluctuation of the absolute outflow angle, and more suitable for fluid separation on the pressure surface of the vane. Can be suppressed.
また、インペラの絶対流出角の大きい大角度部の前記曲率半径の値を、該絶対流出角の小さい小角度部の前記曲率半径の値よりも大きく形成しても良い。この構成によれば、前縁部における大角度部を鈍頭とすることができるため、大角度部におけるベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができる。 Further, the value of the radius of curvature of the large angle portion where the absolute outflow angle of the impeller is large may be formed larger than the value of the radius of curvature of the small angle portion where the absolute outflow angle is small. According to this structure, since the large angle part in a front edge part can be made blunt, the fluid peeling in the pressure surface of the vane in a large angle part can be suppressed suitably.
また、上記構成において、大角度部は、前縁部におけるシュラウド側壁部及びハブ側壁部の少なくとも一方側の端部であり、小角度部は、前縁部におけるシュラウド側壁部とハブ側壁部との中間部であっても良い。この構成によれば、前縁部におけるシュラウド側壁部及びハブ側壁部の少なくとも一方側の端部の曲率半径を大径化することで、該端部を鈍頭とすることができる。このため、端部におけるベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができる。 Further, in the above configuration, the large angle portion is an end portion on at least one side of the shroud side wall portion and the hub side wall portion in the front edge portion, and the small angle portion is a portion between the shroud side wall portion and the hub side wall portion in the front edge portion. It may be an intermediate part. According to this configuration, the end can be blunted by increasing the radius of curvature of at least one end of the shroud side wall and the hub side wall at the front edge. For this reason, fluid separation at the pressure surface of the vane at the end can be suitably suppressed.
また、大角度部は、前縁部におけるシュラウド側壁部とハブ側壁部との中間部であり、小角度部は、前縁部におけるシュラウド側壁部及びハブ側壁部の少なくとも一方側の端部であっても良い。この構成によれば、前縁部におけるシュラウド側壁部とハブ側壁部の中間部の曲率半径を大径化することで、該中間部を鈍頭とすることができる。このため、端部におけるベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができる。 The large angle part is an intermediate part between the shroud side wall part and the hub side wall part at the front edge part, and the small angle part is an end part on at least one side of the shroud side wall part and the hub side wall part at the front edge part. May be. According to this configuration, the intermediate portion can be blunted by increasing the radius of curvature of the intermediate portion between the shroud side wall portion and the hub side wall portion at the front edge portion. For this reason, fluid separation at the pressure surface of the vane at the end can be suitably suppressed.
また、前縁部は、小角度部での曲率半径の値から大角度部での曲率半径の値まで一定の割合で増加しても良い。この構成によれば、ベーンの前縁部の形状を比較的容易に形成しつつ、ベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができる。 Further, the leading edge portion may increase at a constant rate from the value of the radius of curvature at the small angle portion to the value of the radius of curvature at the large angle portion. According to this configuration, it is possible to suitably suppress fluid separation on the pressure surface of the vane while forming the shape of the front edge portion of the vane relatively easily.
また、前縁部は、小角度部での曲率半径の値から大角度部での曲率半径の値まで段階的に増加しても良い。この構成によれば、ベーンの前縁部の形状がより一層簡素化するために、ベーンの製作工程の簡素化を実現できる。 In addition, the leading edge portion may increase stepwise from the value of the curvature radius at the small angle portion to the value of the curvature radius at the large angle portion. According to this configuration, since the shape of the front edge of the vane is further simplified, the manufacturing process of the vane can be simplified.
また、前縁部は、小角度部での曲率半径の値から大角度部での曲率半径の値まで連続的に変化する増加率で増加しても良い。この構成によれば、前縁部の曲率半径を細かく調整することができるため、流体の剥離を精度よく抑えることができる。 Further, the leading edge portion may increase at an increasing rate that continuously changes from the value of the radius of curvature at the small angle portion to the value of the radius of curvature at the large angle portion. According to this configuration, the radius of curvature of the leading edge can be finely adjusted, so that fluid separation can be accurately suppressed.
また、前縁部は、大角度部を小角度部よりも、インペラの周縁から離間させた形状としても良い。この構成によれば、大角度部とインペラとの干渉を弱め、振動の低減を図ることができる。 Moreover, the front edge part is good also as a shape which spaced apart the large angle part from the peripheral edge of the impeller rather than the small angle part. According to this configuration, it is possible to reduce the vibration by weakening the interference between the large angle portion and the impeller.
また、上記したディフューザを備えた遠心式流体機械としても良い。この構成によれば、大角度部におけるベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができるため、ディフューザ内を剥離することなく流体を流通させることができ、ディフューザで圧力回復が図れるので、遠心式流体機械での効率向上を図ることができる。 Moreover, it is good also as a centrifugal fluid machine provided with the above-mentioned diffuser. According to this configuration, since fluid separation at the pressure surface of the vane at the large angle portion can be suitably suppressed, the fluid can be circulated without peeling inside the diffuser, and pressure recovery can be achieved with the diffuser. It is possible to improve the efficiency of the centrifugal fluid machine.
本発明によれば、ベーンは、前縁部の少なくとも圧力面側の曲率半径の値を、シュラウド側壁部からハブ側壁部の間で変化させたため、曲率半径の値を大きくした部分は、曲率半径の値の小さい他の部分よりも鈍頭となる。このため、曲率半径の値の大きな部分におけるベーンの圧力面での流体剥離を好適に抑えることができる。 According to the present invention, since the vane has changed the value of the radius of curvature at least on the pressure surface side of the front edge portion from the shroud side wall portion to the hub side wall portion, the portion where the value of the radius of curvature is increased It becomes duller than other parts with small values. For this reason, fluid separation at the pressure surface of the vane in a portion having a large value of the radius of curvature can be suitably suppressed.
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, the constituent elements in the embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined, and when there are a plurality of embodiments, the embodiments can be combined.
図1は、遠心ポンプの概要を示すインペラ及びディフューザの縦断面図である。図2は、ベーンの構成を示すディフューザの部分断面図である。この図2は、インペラの回転軸に垂直な断面を示している。本実施形態では、遠心式流体機械として遠心ポンプを例示して説明するが、遠心圧縮機や遠心送風機などに適用することも可能である。図1に示すように、遠心ポンプ10は、回転軸11を中心に所定の回転方向(矢印R方向)に回転するインペラ(遠心羽根車)12と、インペラ12の周縁12aから流出される流体が流れる流路を形成するディフューザ13とを備えて構成される。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an impeller and a diffuser showing an outline of a centrifugal pump. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the diffuser showing the configuration of the vane. FIG. 2 shows a cross section perpendicular to the rotation axis of the impeller. In the present embodiment, a centrifugal pump is illustrated as an example of a centrifugal fluid machine, but it can be applied to a centrifugal compressor, a centrifugal blower, or the like. As shown in FIG. 1, the
インペラ12は、回転軸11から周方向に広がるように形成されるハブ12bと、ハブ12bと対向して配置されるシュラウド12cと、これらハブ12b及びシュラウド12cの間に適宜な間隔で周方向に並んで形成される羽根12dとを備える。インペラ12は、回転軸11の軸方向を向いて開口する吸込口12eから吸い込んだ流体を羽根12dに沿って案内し、回転によって昇圧された流体を周縁12aから径方向に流出させる。
The
ディフューザ13は、図1に示すように、インペラ12の下流側に設けられると共に、対向するシュラウド側壁部21とハブ側壁部22とで形成された空間である。ここで、ディフューザ13を形成するシュラウド側壁部21とハブ側壁部22との間の距離をディフューザ13の高さhとし、これらシュラウド側壁部21及びハブ側壁部22の一方から他方へ延びる方向を高さ方向とする。ディフューザ13は、図2に示すように、これらシュラウド側壁部21とハブ側壁部22との間に、適宜な間隔で周方向に並んで配置される複数枚のベーン23を備えている。これらのベーン23は、それぞれ円弧状に形成されると共に、インペラ12の径方向外側に円形翼列状に配置される。
As shown in FIG. 1, the
また、ベーン23は、前縁部23aにおける中心線(キャンバ線)Pとインペラ12の周縁12aとの間に所定の角度(入口角β)をつけて配置されている。この入口角βは、例えば、定格回転速度で回転するインペラ12から定格流量で流出される流体の流れの角度(絶対流出角α)と一致させるなど、適宜な角度に設定することができる。ベーン23の形状や数についてはディフューザに関する公知技術を適用することができ、遠心ポンプ10に要求される性能等によって適宜設定されている。また、ベーン23は、インペラ12の周縁12aから径方向外側に向かって隣接するベーン23との間隔が広がるように配置される。これにより、シュラウド側壁部21、ハブ側壁部22及び隣接するベーン23,23で形成されるディフューザ13は、下流に向けて流路面積が増大するため、このディフューザ13を流れる流体の流速が減速されることにより、流体が有する運動エネルギが圧力エネルギに変換される。また、ベーン23は、円弧状に形成された外周面側が圧力面23bとなり、内周面側が負圧面23cとなる。
Further, the
ここで、回転するインペラ12の周縁12aから流出される流体は、図2に示すように、インペラ12から径方向外側に向かう速度成分(径方向速度成分Vr)と、周方向に沿った方向の速度成分(周方向速度成分Vs)とを有する。このため、流体は、これら径方向速度成分Vrと周方向速度成分Vsとが加算された方向の速度成分(絶対速度成分Vf)を有して周縁12aから流出する。本実施形態では、絶対速度成分Vfと周方向速度成分Vsがなす角をインペラ12の絶対流出角αとする。
Here, as shown in FIG. 2, the fluid flowing out from the
ところで、インペラ12から流出される流体は、該インペラ12の形状などに起因して、インペラ12の高さ方向に変動する速度分布を有する傾向にある。この流体は、ディフューザ13に速度分布を持って該ディフューザ13に流入する。このため、ベーン23の前縁部23aにおいては、ベーン23(ディフューザ13)の高さ方向で径方向速度成分Vrが変動することにより、インペラ12から流出する流体の絶対流出角αが該高さ方向で異なる事態が生じる。
By the way, the fluid flowing out of the
具体的には、図2に示すように、径方向速度成分Vrの大きさが第1径方向速度成分Vr1、周方向速度成分Vsの大きさが第1周方向速度成分Vs1の場合には、絶対流出角αは、第1絶対速度成分Vf1の大きさに対応する第1絶対流出角α1となる。一方、変動する速度分布によって、径方向速度成分Vrの大きさが上記第1径方向速度成分Vr1よりも大きな第2径方向速度成分Vr2、周方向速度成分Vsの大きさが第1周方向速度成分Vs1よりも小さな第2周方向速度成分Vs2である場合には、絶対流出角αは、第2絶対速度成分値Vf2に対応し、第1絶対流出角α1よりも大きい第2絶対流出角α2となる。 Specifically, as shown in FIG. 2, when the radial velocity component Vr is the first radial velocity component Vr1 and the circumferential velocity component Vs is the first circumferential velocity component Vs1, The absolute outflow angle α is the first absolute outflow angle α1 corresponding to the magnitude of the first absolute velocity component Vf1. On the other hand, due to the fluctuating speed distribution, the magnitude of the radial speed component Vr is larger than the first radial speed component Vr1, and the magnitude of the circumferential speed component Vs is the first circumferential speed component Vs. When the second circumferential velocity component Vs2 is smaller than the component Vs1, the absolute outflow angle α corresponds to the second absolute velocity component value Vf2, and is larger than the first absolute outflow angle α1. It becomes.
絶対流出角αがベーン23(ディフューザ13)の高さ方向で変化する場合として、例えば、(1)前縁部23aにおける両端部の流速(例えば、径方向速度成分Vr)が中央部の流速よりも大きい場合、(2)前縁部23aにおける中央部の流速(例えば、径方向速度成分Vr)が両端部の流速よりも大きい場合が想定される。上記した(1)、(2)のいずれの場合であっても、流速の大きい部分の絶対流出角α(第2絶対流出角α2)がベーン23の前縁部23aの入口角βよりも大きくなった場合、その部分では、ベーン23の圧力面23bに流体剥離を生じ易くなり、この剥離に起因して遠心ポンプ10の効率低下を生じる恐れがある。
As a case where the absolute outflow angle α changes in the height direction of the vane 23 (diffuser 13), for example, (1) the flow velocity (for example, the radial velocity component Vr) at both ends of the
この問題を解決するために、本実施形態では、ベーン23の前縁部23aを曲面で形成すると共に、前縁部23aの曲率半径を上記高さ方向で変更している。まず、絶対流出角αが変化する一例として、前縁部23aにおける両端部の流速(例えば、径方向速度成分Vr)が中央部の流速よりも大きい場合について説明する。図3−1は、前縁部における両端部の曲率半径を中央部よりも大きく変化させた構成の一例を示す図である。この図3−1において、点線Qは前縁部23aの曲率円を示し、一点鎖線Sは、前縁部23aの曲率円の中心位置を示している。
In order to solve this problem, in the present embodiment, the
前縁部23aにおけるシュラウド側壁部21側及びハブ側壁部22側の両端部(大角度部)23a2の流速が、シュラウド側壁部21とハブ側壁部22との中央部23a1(中間部、小角度部)の流速よりも大きい場合には、ベーン23は、図3−1に示すように、前縁部23aの両端部23a2の曲率半径Rbが中央部23a1の曲率半径Raよりも大きく形成される。この構成によれば、中央部23a1での絶対流出角α(第1絶対流出角α1)は、前縁部23aの入口角β以下であり(絶対流出角αが小さい)、両端部23a2での絶対流出角α(第2絶対流出角α2)が前縁部23aの入口角βよりも大きい場合であっても、両端部23a2の曲率半径Rbを大径化することで、該両端部23a2を鈍頭とすることができる。このため、両端部23a2(大角度部)におけるベーン23の圧力面23bでの流体剥離を好適に抑えることができ、絶対流出角αの変動に対するロバスト性を高めることができる。従って、ディフューザ13内を剥離することなく流体を流通させることができるため、ディフューザ13で圧力回復が図られ、遠心ポンプ10での効率向上を図ることができる。
The flow velocity of both end portions (large angle portions) 23a2 on the shroud
また、図3−1では、前縁部23aは、両端部23a2の曲率半径Rbを中央部23a1の曲率半径Raよりも大きく形成されると共に、中央部23a1の曲率半径Raの値から両端部23a2の曲率半径Rbの値まで一定の割合で増加させている。この構成によれば、ベーン23の前縁部23aの形状を比較的容易に形成しつつ、ベーン23の圧力面23bでの流体剥離を好適に抑えることができる。
Further, in FIG. 3A, the
図3−1の構成では、前縁部23aは、中央部23a1の曲率半径Raの値から両端部23a2の曲率半径Rbの値まで一定の割合で増加させているが、曲率半径Rbおよび曲率半径RaがRb>Raの条件を満たしていれば、他の構成とすることもできる。図3−2,図3−3は、それぞれ、前縁部における両端部の曲率半径を中央部よりも大きく変化させた構成の他の例を示す図である。図3−2に示すように、前縁部23aは、中央部23a1の曲率半径Raの値から両端部23a2の曲率半径Rbの値まで段階的に増加させても良い。この構成では、ベーン23の前縁部23aの形状がより一層簡素化するために、ベーン23の製作工程の簡素化を実現できる。さらに、図3−3に示すように、前縁部23aは、中央部23a1の曲率半径Raの値から両端部23a2の曲率半径Rbの値まで連続的に変化する増加率で増加させても良い。この構成では、前縁部23aの曲率半径を細かく調整することができるため、流体の剥離を精度よく抑えることができる。
In the configuration of FIG. 3A, the
図3−1〜図3−3の構成では、両端部23a2の曲率半径Rbを同一の値としているが、インペラ12から流出される流体の実際の速度分布に応じて、各端部23a2の曲率半径Rbをそれぞれ適宜変更しても良い。また、上記構成では、前縁部23aの両端部23a2ともに曲率半径を大きくしているが、インペラ12から流出される流体の実際の速度分布に応じて、少なくとも一方の端部23a2の曲率半径を大きくすれば良い。また、上記構成では、前縁部23aの曲率円を真円としたが、前縁部23aの曲率半径が変化するのであれば、楕円形状としても良い。
In the configurations of FIGS. 3-1 to 3-3, the curvature radii Rb of both ends 23a2 are set to the same value. However, the curvature of each end 23a2 depends on the actual velocity distribution of the fluid flowing out from the
また、上記構成では、図2に示すように、両端部23a2について、圧力面23b及び負圧面23cの両面ともに曲率半径を大径化していた。一方、絶対流出角αがベーン23の前縁部23aの入口角βよりも大きくなった場合、負圧面23cよりも圧力面23bで流体剥離が生じ易くなる。このため、図4に示すように、ベーン23の圧力面23b側のみ、曲率半径を大きくする構成としても良い。この構成によれば、ベーン23の圧力面23bでの流体剥離をより効果的に抑えることができる。
Further, in the above configuration, as shown in FIG. 2, the radius of curvature of both end portions 23a2 is increased on both the
続いて、絶対流出角αが変化する一例として、前縁部23aにおける中央部23a1の流速(例えば、径方向速度成分Vr)が両端部23a2の流速よりも大きい場合について説明する。図5は、前縁部における中央部の曲率半径を両端部よりも大きく形成した場合のベーンの構成を示すディフューザの部分断面図であり、図6は、前縁部における中央部の曲率半径を両端部よりも大きく変化させた構成の一例を示す図である。この図6では、上記図3−1〜図3−3と同様に、点線Qは前縁部23aの曲率円を示し、一点鎖線Sは、前縁部23aの曲率円の中心位置を表している。
Subsequently, as an example in which the absolute outflow angle α changes, a case where the flow velocity (for example, the radial velocity component Vr) of the central portion 23a1 in the
前縁部23aにおけるシュラウド側壁部21とハブ側壁部22との中央部23a1(中間部、大角度部)の流速が、シュラウド側壁部21側及びハブ側壁部22側の両端部(小角度部)23a2の流速よりも大きい場合、ベーン23は、図5及び図6に示すように、中央部23a1の曲率半径Raが両端部23a2の曲率半径Rbよりも大きく形成される。この構成によれば、両端部23a2での絶対流出角α(第1絶対流出角α1)は、前縁部23aの入口角β以下であり(絶対流出角αが小さい)、中央部(大角度部)23a1での絶対流出角α(第2絶対流出角α2)が前縁部23aの入口角βよりも大きい場合であっても、中央部23a1の曲率半径Raを大径化することで、該中央部23a1を鈍頭とすることができる。このため、中央部(大角度部)23a1におけるベーン23の圧力面23bでの流体剥離を好適に抑えることができ、絶対流出角αの変動に対するロバスト性を高めることができる。従って、ディフューザ13内を剥離することなく流体を流通させることができるため、ディフューザ13で圧力回復が図られることにより、遠心ポンプ10での効率向上を図ることができる。
The flow velocity of the central portion 23a1 (intermediate portion, large angle portion) between the shroud
また、図6の構成では、両端部23a2の曲率半径Rbの値から中央部23a1の曲率半径Raの値まで一定の割合で増加させているが、上述したように、曲率半径Rbおよび曲率半径RaがRa>Rbの条件を満たしていれば、上記した図3−2,図3−3で説明したように、両端部23a2の曲率半径Rbの値から中央部23a1の曲率半径Raの値まで段階的に増加させても良いし、両端部23a2の曲率半径Rbの値から中央部23a1の曲率半径Raの値まで連続的に変化する増加率で増加させても良い。 In the configuration of FIG. 6, the radius of curvature Rb of both ends 23a2 is increased at a constant rate from the value of the radius of curvature Ra of the central portion 23a1, but as described above, the radius of curvature Rb and the radius of curvature Ra. If the condition of Ra> Rb is satisfied, as described with reference to FIGS. 3-2 and 3-3, steps are performed from the value of the curvature radius Rb of the both end portions 23a2 to the value of the curvature radius Ra of the central portion 23a1. Alternatively, it may be increased at a rate of increase that continuously changes from the value of the radius of curvature Rb of both ends 23a2 to the value of the radius of curvature Ra of the central portion 23a1.
さらに、両端部23a2の曲率半径Rbを同一の値とする必要はなく、インペラ12から流出される流体の実際の速度分布に応じて、曲率半径Rbを適宜変更しても良い。前縁部23aの曲率円を真円としたが、前縁部23aの曲率半径が変化するのであれば、楕円形状としても良い。さらに、上記した図4で説明したように、前縁部23aの中央部23a1について、ベーン23の圧力面23b側のみ、曲率半径を大きくする構成としても良い。
Furthermore, the curvature radius Rb of the both end portions 23a2 does not need to be the same value, and the curvature radius Rb may be appropriately changed according to the actual velocity distribution of the fluid flowing out from the
以上、本実施形態によれば、インペラ12の下流側に設けられると共に、対向するシュラウド側壁部21及びハブ側壁部22の間に配置される複数のベーン23を備え、インペラ12から流出した流体の運動エネルギを圧力エネルギに変換するディフューザ13であって、ベーン23は、前縁部23aの少なくとも圧力面23b側の曲率半径を、シュラウド側壁部21からハブ側壁部22の間で変化させ、前縁部23aにおけるインペラ12の絶対流出角αの大きい両端部23a2の曲率半径Rbを、該絶対流出角αの小さい中央部23a1の曲率半径Raよりも大きく形成したため、両端部23a2を鈍頭とすることができる。このため、両端部23a2におけるベーン23の圧力面23bでの流体剥離を好適に抑えることができ、ディフューザ13で圧力回復が図られることにより、遠心ポンプ10での効率向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of
また、本実施形態によれば、ベーン23は、前縁部23aの少なくとも圧力面23b側の曲率半径を、シュラウド側壁部21からハブ側壁部22の間で変化させ、前縁部23aにおけるインペラ12の絶対流出角αの大きい中央部23a1の曲率半径Raを、該絶対流出角αの小さい両端部23a2の曲率半径Rbよりも大きく形成したため、中央部23a1を鈍頭とすることができる。このため、中央部23a1におけるベーン23の圧力面23bでの流体剥離を好適に抑えることができ、ディフューザ13で圧力回復が図られることにより、遠心ポンプ10での効率向上を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、前縁部23aは、小角度部としての中央部23a1(または端部23a2)での曲率半径Ra(Rb)の値から大角度部としての端部23a2(または中央部23a1)での曲率半径Rb(Ra)の値まで一定の割合で増加するため、ベーン23の前縁部23aの形状を比較的容易に形成しつつ、ベーン23の圧力面23bでの流体剥離を好適に抑えることができる。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、前縁部23aは、小角度部としての中央部23a1(または端部23a2)での曲率半径Ra(Rb)の値から大角度部としての端部23a2(または中央部23a1)での曲率半径Rb(Ra)の値まで段階的に増加するため、ベーン23の前縁部23aの形状がより一層簡素化するために、ベーン23の製作工程の簡素化を実現できる。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、前縁部23aは、小角度部としての中央部23a1(または端部23a2)での曲率半径Ra(Rb)の値から大角度部としての端部23a2(または中央部23a1)での曲率半径Rb(Ra)の値まで連続的に変化する増加率で増加するため、前縁部23aの曲率半径を細かく調整することができ、流体の剥離を精度よく抑えることができる。
In addition, according to the present embodiment, the
以上、上記した実施形態では、ベーン23の前縁部23aは、インペラ12の周縁12aから等距離となるように形成された形態について説明したが、これに限るものではない。図7は、変形例に係るベーンの構成を示すディフューザの部分断面図である。ディフューザ113は、図7に示すように、シュラウド側壁部21とハブ側壁部22との間に配置されるベーン123を備え、このベーン123は、前縁部123aにおける両端部123a2の曲率半径Rbが中央部123a1の曲率半径Raよりも大きく形成されている。
As mentioned above, although the
さらに、ベーン123の前縁部123aは、大径である両端部123a2を中央部123a1よりもインペラ12の周縁12aから離間させている。具体的には、両端部123a2とインペラ12の周縁12aとの距離Lbは、中央部123a1とインペラ12の周縁12aとの距離Laよりも大きい。この構成では、大径である両端部(大角度部)123a2を、小径の中央部(小角度部)123a1よりもインペラ12の周縁12aから離間させることで、両端部123a2とインペラ12との干渉を弱め、振動の低減を図ることができる。
Further, the
上記した図7の構成では、前縁部123aは、中央部123a1の曲率半径Raの値から両端部123a2の曲率半径Rbの値まで連続的に変化する増加率で増加させているが、図3−1及び図3−2で示したように、中央部123a1の曲率半径Raの値から両端部123a2の曲率半径Rbの値まで一定の割合で増加させも良いし、中央部123a1の曲率半径Raの値から両端部123a2の曲率半径Rbの値まで段階的に増加させても良い。また、上記した図7の構成では、両端部123a2を中央部123a1よりもインペラ12の周縁12aから離間させているが、曲率半径が大きい部分が中央部であれば、この中央部を両端部よりもインペラ12の周縁12aから離間させても良い。
In the configuration of FIG. 7 described above, the
また、上記した実施形態では、前縁部23aの曲率半径をシュラウド側壁部21からハブ側壁部22の間で変化させる一例として、インペラ12の絶対流出角αの大きい部分の曲率半径を、該絶対流出角αの小さい部分の曲率半径よりも大きく形成した構成を説明したが、これに限るものではなく、絶対流出角αの小さな部分の曲率半径を、絶対流出角αの大きな部分の曲率半径を小さくする構成としても良い。
In the above-described embodiment, as an example of changing the curvature radius of the
10 遠心ポンプ(遠心式流体機械)
11 回転軸
12 インペラ
12a 周縁
12b ハブ
12c シュラウド
12d 羽根
12e 吸込口
13、113 ディフューザ
21 シュラウド側壁部
22 ハブ側壁部
23、123 ベーン
23a、123a 前縁部
23b 圧力面
23c 負圧面
23a1 中央部(中間部、小角度部、大角度部)
23a2 端部(大角度部、小角度部)
Ra、Rb 曲率半径
α 絶対流出角
10 Centrifugal pump (centrifugal fluid machine)
DESCRIPTION OF
23a2 end (large angle part, small angle part)
Ra, Rb Curvature radius α Absolute outflow angle
Claims (10)
前記ベーンは、前縁部の少なくとも圧力面側の曲率半径の値を、前記シュラウド側壁部から前記ハブ側壁部の間で変化させたことを特徴とするディフューザ。 A diffuser that is provided on the downstream side of the impeller and includes a plurality of vanes disposed between the shroud side wall and the hub side wall facing each other, and converts the kinetic energy of the fluid flowing out of the impeller into pressure energy,
The diffuser according to claim 1, wherein the vane has a value of a radius of curvature at least on a pressure surface side of a front edge portion changed between the shroud side wall portion and the hub side wall portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015056937A JP2016176398A (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Diffuser, and centrifugal fluid machine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109779978A (en) * | 2019-01-25 | 2019-05-21 | 西安理工大学 | A kind of guide vane of centrifugal pump |
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2015
- 2015-03-19 JP JP2015056937A patent/JP2016176398A/en active Pending
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CN109779978A (en) * | 2019-01-25 | 2019-05-21 | 西安理工大学 | A kind of guide vane of centrifugal pump |
CN109779978B (en) * | 2019-01-25 | 2020-09-25 | 西安理工大学 | Guide vane of centrifugal pump |
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