JP2018178769A - Multistage fluid machine - Google Patents

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    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444Bladed diffusers

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multistage fluid machine capable of improving revolution removal performance in a return channel while reducing rotor-stator blade interference with a blade of a subsequent stage of impeller.SOLUTION: With respect to a height of a revolution removal member 13 in a width direction of a return channel 10, a value H2 on a rear edge 15 of the revolution removal member 13 is smaller than a value H1 on a front edge 14 of the revolution removal member 13. Moreover, the height of the revolution removal member 13 decreases broadly monotonously as going to the downstream side of a flow of fluid. A distance in the width direction between a member center line A which presents a center of the revolution removal member 13 in the width direction of a return channel 10 and a wall surface 16 of the shroud side on the return channel 10 is as follows. That is, with respect to the distance, a value D2 on the rear edge 15 of the revolution removal member 13 is smaller than a value D1 on the front edge 14 of the revolution removal member 13 and decreases broadly monotonously as going to the downstream side.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、遠心羽根車や斜流羽根車等の羽根車を複数有する多段流体機械に関する。   The present invention relates to a multi-stage fluid machine having a plurality of impellers such as centrifugal impellers and mixed flow impellers.

一つの回転軸に遠心羽根車や斜流羽根車等の羽根車を複数搭載した多段流体機械では、各段の羽根車で昇圧された作動流体(以下、単に「流体」ともいう)が旋回しながら径方向外側へ向かって吐き出される。このため、多段流体機械には、径方向外側へ向かって吐き出された流体を、回転軸の軸方向の下流側かつ径方向内側にある次段の羽根車の入口へと導くための戻り流路であるリターンチャネルが設けられている。   In a multi-stage fluid machine in which a plurality of impellers, such as centrifugal impellers and mixed flow impellers, are mounted on one rotation shaft, working fluid (hereinafter also referred to simply as “fluid”) pressurized by the impellers of each stage is swirled. While being discharged radially outward. For this reason, in the multi-stage fluid machine, a return flow path for guiding the fluid discharged radially outward to the inlet of the next-stage impeller which is axially downstream and radially inward of the rotation shaft. A return channel is provided.

流体が各段のリターンチャネルを通過する際に、流れにおける羽根車回転方向と同一方向の旋回成分(予旋回)を十分に除去できない場合、次段の羽根車での効率や圧力上昇が低下することが一般的に知られている。したがって、多段流体機械の高性能化を実現するためには、リターンチャネルにおいて予旋回を十分に除去した上で、流体を次段の羽根車の入口へと導くことが効果的である。そのため、リターンチャネルには、周方向に等間隔に並ぶ翼であるリターンベーンが設置されている。   When the fluid passes through the return channel of each stage, if the swirl component (pre-rotation) in the same direction as the impeller rotation direction in the flow can not be removed sufficiently, the efficiency and pressure rise in the impeller of the next stage decrease. It is generally known. Therefore, in order to realize high performance of the multi-stage fluid machine, it is effective to guide the fluid to the inlet of the next stage impeller after sufficiently removing the pre-swing in the return channel. Therefore, return vanes, which are vanes aligned at equal intervals in the circumferential direction, are installed in the return channel.

特許文献1,2には、リターンチャネルにおける流体の流れの特性の向上を図った技術が記載されている。
例えば、特許文献1に記載の技術では、隣り合うリターンベーン間にスプリッタベーンが設けられるとともに、このスプリッタベーンの後縁が、リターンベーンの後縁よりも下流側に延伸している。このように構成することで、リターンベーンの下流側の端部において流体が剥離方向へ変位しようとすることをスプリッタベーンの延伸部によって抑制し、流体をリターンベーンに沿うように流すことができる。
Patent Literatures 1 and 2 describe techniques for improving the fluid flow characteristics in the return channel.
For example, in the technology described in Patent Document 1, a splitter vane is provided between adjacent return vanes, and the trailing edge of the splitter vane extends downstream of the trailing edge of the return vane. With this configuration, the extension portion of the splitter vane can suppress displacement of the fluid in the separation direction at the downstream end of the return vane, and the fluid can flow along the return vane.

また、特許文献2に記載の技術では、リターンベーンの後縁から径方向内側へと延伸する整流板が、複数のリターンベーンの一部に設けられている。このように構成することで、次段の羽根車からの逆流が整流される。   Further, in the technology described in Patent Document 2, a straightening vane extending radially inward from the trailing edge of the return vane is provided in part of the plurality of return vanes. By this configuration, the backflow from the impeller of the next stage is rectified.

特開2015−135068号公報JP, 2015-135068, A 特開2005−330878号公報JP 2005-330878 A

特許文献1,2に記載の技術では、リターンベーンの下流側に、リターンベーンの後縁よりも下流側に延伸するスプリッタベーンや整流板が設置されている。そして、特許文献1,2に記載の技術のいずれも、このようなスプリッタベーンや整流板を設置することで、リターンチャネルにおける予旋回を除去する性能(以下、「旋回除去性能」ともいう)の向上を狙っている。   In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, a splitter vane and a straightening vane extending downstream of the trailing edge of the return vane are disposed downstream of the return vane. And both of the techniques described in Patent Literatures 1 and 2 have the ability to remove pre-swirling in the return channel by installing such splitter vanes or straightening vanes (hereinafter, also referred to as “swirl removal performance”). I am aiming for improvement.

特許文献1,2に記載のスプリッタベーンや整流板等の旋回除去性能を有する部材(以下、「旋回除去部材」という)は、下流側への延伸量が大きいほど、予旋回に対する除去性能が向上する。これにより、次段の羽根車における効率や圧力上昇を向上させることができる。しかしながら、旋回除去部材の後縁が、次段の羽根車の翼の前縁に近付けば近付くほど、旋回除去部材の後縁からの流れが次段の回転する羽根車の翼と干渉する、いわゆる動静翼干渉が強まることとなる。このため、騒音や、非定常圧力変動に伴う旋回除去部材の壁面への設置部である付根の応力変動が増加してしまう。特許文献1,2に記載のスプリッタベーンや整流板は、流れの旋回成分の除去を企図しているものの、下流側への延伸量が増加した際に増大する動静翼干渉を抑制することについては、十分考慮したものとは言えなかった。   The members having swirl removal performance such as the splitter vanes and the flow straightening plates described in Patent Documents 1 and 2 (hereinafter referred to as "swirl removal members") have an improved removal performance for pre-swirl as the amount of extension to the downstream side increases. Do. Thereby, the efficiency and pressure rise in the impeller of the next stage can be improved. However, as the trailing edge of the turning removal member approaches the leading edge of the blade of the next stage impeller, the flow from the trailing edge of the turning removal member interferes with the blade of the next stage of rotating impeller, so-called Rotor-stationary interference will be intensified. For this reason, the stress fluctuation of the root which is the installation part to the wall surface of the turning removal member accompanying a noise and unsteady pressure fluctuation will increase. Although the splitter vanes and the straightening vanes described in Patent Documents 1 and 2 intend to remove the swirling component of the flow, the suppression of the dynamic and stationary blade interference that increases when the amount of extension to the downstream side increases is considered. It could not be said that it was considered enough.

また、多段流体機械におけるリターンベーンの出口では、実際にはベーン高さ方向(リターンチャネルの幅方向)に流れの旋回成分の分布がついている場合が多い。しかしながら、特許文献1および2に記載のスプリッタベーンや整流板は、流れの旋回成分のベーン高さ方向における分布を十分考慮したものとは言えなかった。   In addition, at the outlet of the return vane in the multistage fluid machine, in practice, the distribution of the swirling component of the flow is often attached in the vane height direction (the width direction of the return channel). However, it can not be said that the splitter vanes and the flow straightening plates described in Patent Documents 1 and 2 fully consider the distribution of the swirl component of the flow in the vane height direction.

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、次段の羽根車の翼との動静翼干渉を低減させつつ、リターンチャネルにおける旋回除去性能を向上させることができる多段流体機械を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a multistage fluid machine capable of improving the turning removal performance in the return channel while reducing the dynamic and stationary blade interference with the blade of the next stage impeller. To be a task.

前記課題を達成するために、本発明に係る多段流体機械は、複数の羽根車と、複数の前記羽根車がそれぞれ取り付けられている回転軸とを備える。また、多段流体機械は、前記羽根車の径方向外側に設けられているディフーザと、前記ディフーザの下流に設けられており、前記ディフーザから後段の前記羽根車へ流体を導くリターンチャネルとを備える。また、多段流体機械は、前記リターンチャネルに設けられており、周方向に沿って間隔をあけて配置された複数枚のリターンベーンを備える。前記リターンチャネルには、前記リターンベーンの後縁よりも下流側に位置する後縁を有する旋回除去部材が設けられている。前記リターンチャネルの幅方向における前記旋回除去部材の高さは、前記旋回除去部材の前縁での値よりも前記旋回除去部材の後縁での値の方が小さく、かつ、下流側に行くに従い広義単調減少している。前記リターンチャネルの幅方向における前記旋回除去部材の中心を示す部材中心線と、前記リターンチャネルにおける前記回転軸の軸方向の下流側に位置する壁面との前記幅方向における距離は、次の通りである。すなわち、前記距離は、前記旋回除去部材の前縁での値よりも前記旋回除去部材の後縁での値の方が小さく、かつ、下流側に行くに従い広義単調減少している。   In order to achieve the above-mentioned subject, a multistage fluid machine concerning the present invention is provided with a plurality of impellers, and a rotating shaft to which a plurality of the above-mentioned impellers are attached, respectively. The multi-stage fluid machine further includes a diffuser provided radially outward of the impeller, and a return channel provided downstream of the diffuser and guiding fluid from the diffuser to the downstream impeller. In addition, a multi-stage fluid machine is provided in the return channel, and includes a plurality of return vanes spaced along the circumferential direction. The return channel is provided with a pivoting removal member having a trailing edge located downstream of the trailing edge of the return vane. The height of the turning removal member in the width direction of the return channel is smaller at the trailing edge of the turning removal member than the value at the leading edge of the turning removal member and as it goes downstream It is monotonically decreasing in a broad sense. The distance in the width direction between the member center line indicating the center of the turning removal member in the width direction of the return channel and the wall surface positioned on the downstream side in the axial direction of the rotation axis in the return channel is as follows is there. That is, the value at the trailing edge of the turning removal member is smaller than the value at the leading edge of the turning removal member, and the distance monotonically decreases in the downstream direction.

本発明によれば、次段の羽根車の翼との動静翼干渉を低減させつつ、リターンチャネルにおける旋回除去性能を向上させることができる多段流体機械を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a multi-stage fluid machine capable of improving the turning removal performance in the return channel while reducing the dynamic and stationary blade interference with the blade of the next stage impeller.

本発明の一実施形態に係る多段流体機械を示す子午面断面図である。1 is a meridional cross-sectional view showing a multi-stage fluid machine according to an embodiment of the present invention. 図1に示される多段流体機械の部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view of the multi-stage fluid machine shown in FIG. 図1および図2に示されるリターンベーン周辺を回転軸の軸方向の下流側から見た図である。It is the figure which looked at the return vane periphery shown by FIG. 1 and FIG. 2 from the downstream of the axial direction of a rotating shaft. 図2の旋回除去部材周辺の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a turning removal member periphery of FIG. 図1〜図4に示す旋回除去部材が設けられていない従来の一般的な比較例に係る多段流体機械の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the multistage fluid machine which concerns on the conventional general comparative example in which the turning removal member shown in FIGS. 1-4 is not provided. 比較例に係る多段流体機械のリターンチャネルの出口における流れ角のコンター図の一例をリターンベーンとともに示す。An example of the contour figure of the flow angle in the exit of the return channel of the multistage fluid machine concerning a comparative example is shown with a return vane. 一般的な多段流体機械の任意の段の子午面断面図中に、羽根車の出口付近およびリターンベーンの前縁付近における、流れの子午面方向速度の分布を模式的に重ねて描いた図である。In the cross-sectional view of an arbitrary stage of a general multi-stage fluid machine, the distribution of the flow direction direction of the flow near the outlet of the impeller and near the front edge of the return vane is schematically overlapped. is there. 図8(a)は、一般的な多段流体機械の任意の段のリターンベーンにおける、ハブ側の壁面付近の、リターンベーンへの流入流れベクトルおよびリターンベーン間の流線を説明する図である。図8(b)は、一般的な多段流体機械の任意の段のリターンベーンにおける、シュラウド側の壁面付近の、リターンベーンへの流入流れベクトルおよびリターンベーン間の流線を説明する図である。FIG. 8A is a view for explaining the inflow vector to the return vane and the flow line between the return vane in the vicinity of the wall on the hub side in the return vane of any stage of a general multistage fluid machine. FIG. 8 (b) is a view for explaining the inflow vector to the return vanes and the flow lines between the return vanes in the vicinity of the wall surface on the shroud side in the return vanes of arbitrary stages of a general multistage fluid machine. 本実施形態に係る多段流体機械のリターンチャネルの出口における流れ角のコンター図の一例をリターンベーンとともに示す。An example of the contour figure of the flow angle in the exit of the return channel of the multistage fluid machine concerning this embodiment is shown with a return vane. 図10(a)〜(d)は、変形例に係る旋回除去部材周辺の拡大断面図である。Fig.10 (a)-(d) is an expanded sectional view of a turning removal member periphery which concerns on a modification. 図11(a),(b)は、変形例に係る旋回除去部材周辺を回転軸の軸方向の下流側から見た図である。FIGS. 11 (a) and 11 (b) are views of the periphery of the turning and removing member according to the modification viewed from the downstream side in the axial direction of the rotation shaft. 図12(a)は、変形例に係る旋回除去部材周辺の拡大断面図である。図12(b)は、図12(a)に示される旋回除去部材周辺を回転軸の軸方向の下流側から見た図である。Fig.12 (a) is an expanded sectional view of a turning removal member periphery which concerns on a modification. FIG. 12B is a view of the periphery of the turning removal member shown in FIG. 12A as viewed from the downstream side in the axial direction of the rotation axis. 図13(a)〜(c)は、変形例に係る旋回除去部材を回転軸の軸方向の下流側から見た図である。Fig.13 (a)-(c) is the figure which looked at the turning removal member which concerns on a modification from the downstream of the axial direction of a rotating shaft.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In addition, in each figure, about the same component and the same component, the same code | symbol is attached | subjected and those duplicate description is abbreviate | omitted suitably.

図1は、本発明の一実施形態に係る多段流体機械100を示す子午面断面図である。ここで、子午面断面は、多段流体機械100を回転軸4の中心軸を含む平面で切断した断面に各部を投影したものをいう。図2は、図1に示される多段流体機械100の部分拡大断面図である。図3は、図2に示されるリターンベーン11周辺を回転軸4の軸方向の下流側(図2の右側)から見た図である。ただし、図3では、半径方向における中央および外側の部分の図示を省略している。
以下、多段流体機械100が一軸多段式の遠心圧縮機である例を取り上げて説明する。
FIG. 1 is a meridional cross-sectional view showing a multi-stage fluid machine 100 according to an embodiment of the present invention. Here, the meridional plane cross section refers to a cross section obtained by cutting each part of the multi-stage fluid machine 100 along a plane including the central axis of the rotation axis 4. FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view of the multi-stage fluid machine 100 shown in FIG. FIG. 3 is a view of the area around the return vane 11 shown in FIG. 2 as viewed from the downstream side in the axial direction of the rotation shaft 4 (right side in FIG. 2). However, in FIG. 3, the illustration of the central and outer portions in the radial direction is omitted.
Hereinafter, an example in which the multi-stage fluid machine 100 is a single-shaft multi-stage centrifugal compressor will be described.

図1に示すように、多段流体機械100は、回転エネルギーを作動流体に付与する複数の遠心羽根車(以下、単に「羽根車」ともいう)2と、複数の羽根車2がそれぞれ取り付けられている回転軸4とを備えている。羽根車2の径方向外側には、羽根車2から送り出される流体の動圧成分を静圧成分へ変換するディフューザ3が設けられている。また、ディフューザ3の下流には、ディフューザ3から後段の羽根車2へ流体を導くリターンチャネル10が設けられている。   As shown in FIG. 1, in the multi-stage fluid machine 100, a plurality of centrifugal impellers (hereinafter, also simply referred to as "impellers") 2 for imparting rotational energy to the working fluid and a plurality of impellers 2 are respectively attached And a rotating shaft 4. A diffuser 3 for converting the dynamic pressure component of the fluid delivered from the impeller 2 into a static pressure component is provided on the radially outer side of the impeller 2. Further, on the downstream side of the diffuser 3, a return channel 10 for guiding the fluid from the diffuser 3 to the impeller 2 at the subsequent stage is provided.

図2に示すように、羽根車2は、円盤状のハブ22と、ハブ22上に周方向に間隔をおいて配置されている複数枚の翼(羽根)21とを有している。また、ハブ22に対向して翼21を間に挟んでシュラウド(側板)23が配置されている。ハブ22は、回転軸4に締結されている。複数枚の翼21は、ハブ22とシュラウド23との間に位置している。なお、図2では、シュラウド23を有するクローズド型の羽根車2の一例を示している。ただし、シュラウド23を有さないオープン型の羽根車が使用されてもよい。   As shown in FIG. 2, the impeller 2 has a disk-shaped hub 22 and a plurality of blades 21 disposed at intervals in the circumferential direction on the hub 22. Further, a shroud (side plate) 23 is disposed to face the hub 22 with the wing 21 interposed therebetween. The hub 22 is fastened to the rotating shaft 4. The plurality of wings 21 are located between the hub 22 and the shroud 23. In addition, in FIG. 2, an example of the closed type impeller 2 which has the shroud 23 is shown. However, an open type impeller without the shroud 23 may be used.

ディフューザ3は、本実施形態では、図2に示すように、周方向にほぼ等ピッチで配置された複数枚の翼を有するベーン(羽根)付きディフューザである。ただし、図2では示していないが、翼を有さないベーンレスディフューザが使用されてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the diffuser 3 is a vane (vane) diffuser having a plurality of vanes arranged at substantially equal pitches in the circumferential direction. However, although not shown in FIG. 2, a vaneless diffuser without wings may be used.

図2〜図3に示すように、リターンチャネル10には、周方向に沿ってほぼ等ピッチで間隔をあけて配置された複数枚の翼であるリターンベーン11が設けられている。リターンベーン11は、後縁111付近がほぼ径方向を向くような翼型として構成される場合が多く、羽根車2およびディフューザ3を回転しながら通過する流体の流れの旋回成分を除去するための要素である。リターンベーン11によって流れの旋回成分を除去し、次段の羽根車2の翼21へと流入する流れを整流することで、次段の羽根車2における圧力上昇量および効率が増大する。   As shown in FIGS. 2 to 3, the return channel 10 is provided with a plurality of return vanes 11 which are a plurality of vanes arranged at equal intervals along the circumferential direction. In many cases, the return vane 11 is configured as an airfoil that faces substantially in the radial direction near the trailing edge 111, and is used to remove the swirling component of the flow of fluid passing through the impeller 2 and the diffuser 3 while rotating. It is an element. By removing the swirling component of the flow by the return vanes 11 and rectifying the flow flowing into the blades 21 of the impeller 2 of the next stage, the pressure rise amount and efficiency of the impeller 2 of the next stage are increased.

図1に示すように、多段流体機械100は、図2に示した圧縮段が複数段回転軸4の軸方向に積層した形で構成されている。回転軸4を回転自在に支持するラジアル軸受7が回転軸4の両端側に配置されている。また、回転軸4の一方の端部には、回転軸4を軸方向に支持するスラスト軸受8が配置されている。   As shown in FIG. 1, the multistage fluid machine 100 is configured such that the compression stages shown in FIG. 2 are stacked in the axial direction of the multistage rotary shaft 4. Radial bearings 7 rotatably supporting the rotating shaft 4 are disposed at both ends of the rotating shaft 4. Further, at one end of the rotating shaft 4, a thrust bearing 8 for supporting the rotating shaft 4 in the axial direction is disposed.

回転軸4には、多段の圧縮段の羽根車2(図1では5つの羽根車2)が固定して取り付けられている。各羽根車2の下流側には、前記したように、ディフューザ3およびリターンチャネル10が設けられている。これらの羽根車2、ディフューザ3、およびリターンチャネル10は、ケーシング9内に収容されている。ケーシング9の吸込み側には、吸込み流路5が設けられており、ケーシング9の吐出側には吐出流路6が設けられている。   The impeller 2 (five impellers 2 in FIG. 1) of the multistage compression stage is fixedly attached to the rotating shaft 4. As described above, the diffuser 3 and the return channel 10 are provided on the downstream side of each impeller 2. The impeller 2, the diffuser 3 and the return channel 10 are accommodated in a casing 9. A suction flow path 5 is provided on the suction side of the casing 9, and a discharge flow path 6 is provided on the discharge side of the casing 9.

このように構成された多段流体機械100においては、羽根車2の吸込口1から吸引された流体が、各段の羽根車2、ディフューザ3、リターンチャネル10を通過するごとに昇圧されて次段の圧縮段に送られる。そして、圧縮された流体は、最終的に所定圧力になって吐出流路6へ吐出される。   In the multi-stage fluid machine 100 configured in this way, the fluid drawn from the suction port 1 of the impeller 2 is boosted each time it passes through the impeller 2 of each stage, the diffuser 3 and the return channel 10, and the next stage Sent to the compression stage of Then, the compressed fluid finally reaches a predetermined pressure and is discharged to the discharge flow path 6.

図2〜図3に示すように、リターンチャネル10には、リターンベーン11の後縁111よりも下流側に位置する後縁15を有する旋回除去部材13が設けられている。旋回除去部材13は、周方向において隣り合う2枚のリターンベーン11の間(ここでは周方向の中央位置)に設けられている。旋回除去部材13は、本実施形態では、周縁の外形が後記する特定の形状に形成されている平板であり、厚みが一定である。   As shown in FIGS. 2 to 3, the return channel 10 is provided with a swirl removing member 13 having a trailing edge 15 located downstream of the trailing edge 111 of the return vane 11. The turning removal member 13 is provided between two adjacent return vanes 11 in the circumferential direction (here, the central position in the circumferential direction). In the present embodiment, the turning removal member 13 is a flat plate whose outer peripheral shape is formed in a specific shape described later, and has a constant thickness.

図4は、図2の旋回除去部材13周辺の拡大断面図である。
図4に示すように、子午面断面において、リターンチャネル10の幅方向における旋回除去部材13の高さは、旋回除去部材13の前縁14での値H1よりも旋回除去部材13の後縁15での値H2の方が小さい。しかも、旋回除去部材13の高さは、流体の流れの下流側に行くに従い広義単調減少している。ここで、広義単調減少とは、減少または同じ値を維持する場合をいい、すなわち増加しないことを指す。つまり、旋回除去部材13の高さは、下流側に行くに従い概ね小さくなっている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view around the turning removal member 13 of FIG.
As shown in FIG. 4, in the meridional plane cross section, the height of the turning removal member 13 in the width direction of the return channel 10 is the trailing edge 15 of the turning removal member 13 than the value H1 at the front edge 14 of the turning removal member 13. The value H2 at is smaller. Moreover, the height of the swirl removing member 13 monotonously decreases in a broad sense as it goes downstream in the fluid flow. Here, the broad monotonous decrease means decreasing or maintaining the same value, that is, not increasing. That is, the height of the turning removal member 13 is generally smaller toward the downstream side.

また、リターンチャネル10の幅方向における旋回除去部材13の中心を示す部材中心線Aと、リターンチャネル10におけるシュラウド側の壁面16との幅方向における距離は、次の通りである。すなわち、前記距離は、旋回除去部材13の前縁14での値D1よりも旋回除去部材13の後縁15での値D2の方が小さいく、かつ、下流側に行くに従い広義単調減少している。これにより、リターンチャネル10の流路に沿う方向における旋回除去部材13の長さが、シュラウド側の壁面16付近で長くなり、ハブ側の壁面17付近で短くなる。シュラウド側の壁面16とは、羽根車2のシュラウド23(図2参照)側を通った流体が主に流れる側の壁面をいい、リターンチャネル10では回転軸4の軸方向の下流側に位置する壁面(図4で右側の壁面)に相当する。また、ハブ側の壁面17とは、羽根車2のハブ22(図2参照)側を通った流体が主に流れる側の壁面をいい、リターンチャネル10では回転軸4の軸方向の上流側に位置する壁面(図4で左側の壁面)に相当する。   Further, the distance in the width direction between the member center line A indicating the center of the turning removal member 13 in the width direction of the return channel 10 and the wall surface 16 on the shroud side of the return channel 10 is as follows. That is, the distance D2 is smaller at the trailing edge 15 of the turning removal member 13 than the value D1 at the leading edge 14 of the turning removal member 13 and decreases monotonously in a broad sense as going downstream There is. Thereby, the length of the swirl removing member 13 in the direction along the flow channel of the return channel 10 becomes longer near the wall surface 16 on the shroud side and becomes shorter near the wall surface 17 on the hub side. The wall surface 16 on the shroud side refers to the wall surface on the side where the fluid passing through the shroud 23 (see FIG. 2) side of the impeller 2 mainly flows, and in the return channel 10, is located on the downstream side in the axial direction of the rotating shaft 4 It corresponds to the wall surface (the wall surface on the right side in FIG. 4). Further, the wall surface 17 on the hub side refers to the wall surface on the side on which the fluid passing through the hub 22 (see FIG. 2) side of the impeller 2 mainly flows, and in the return channel 10 on the upstream side in the axial direction of the rotating shaft 4 It corresponds to the located wall surface (the left wall surface in FIG. 4).

リターンベーン11の後縁111の直下流において、旋回除去部材13の高さは、リターンチャネル10の幅に合致しており、すなわち略等しくなっている。また、旋回除去部材13における回転軸4の軸方向の下流側に位置する端縁131は、リターンチャネル10におけるシュラウド側の壁面16に接合して設けられている。   Immediately downstream of the trailing edge 111 of the return vane 11, the height of the swirl removal member 13 matches the width of the return channel 10, ie, is approximately equal. Further, an end edge 131 located on the downstream side in the axial direction of the rotation shaft 4 in the turning removal member 13 is joined to the wall surface 16 on the shroud side in the return channel 10 and provided.

旋回除去部材13の前縁14は、リターンベーン11の後縁111の直下流に位置している。旋回除去部材13における回転軸4の軸方向の上流側に位置する端縁132は、子午面断面において、リターンチャネル10におけるハブ側の壁面17に向けて凸状の曲線を呈している。また、部材中心線Aも、子午面断面において、リターンチャネル10におけるハブ側の壁面17に向けて凸状の曲線を呈している。   The leading edge 14 of the swirl removing member 13 is located immediately downstream of the trailing edge 111 of the return vane 11. The end edge 132 located on the upstream side in the axial direction of the rotation shaft 4 in the turning removal member 13 exhibits a convex curve toward the wall surface 17 on the hub side in the return channel 10 in the meridional plane cross section. Further, the member center line A also exhibits a convex curve toward the wall surface 17 on the hub side in the return channel 10 in the meridional plane cross section.

次に、前記したように構成されている多段流体機械100に旋回除去部材13を設置することによる作用効果について説明する。   Next, the effect by installing the turning removal member 13 in the multistage fluid machine 100 configured as described above will be described.

図5は、図1〜図4に示す旋回除去部材13が設けられていない従来の一般的な比較例に係る多段流体機械200の部分拡大断面図である。図6は、比較例に係る多段流体機械200のリターンチャネル10の出口(羽根車2の吸込口1と同義)における流れ角αのコンター図の一例をリターンベーン11とともに示す。流れ角αのコンター図は、数値流体解析により求めた。ここで、流れ角αは、流れが回転軸4の軸方向に対して傾斜する角度である。コンター図において、αが正の領域(領域P1〜P6)は、流れが羽根車2の回転方向と同一方向の旋回成分(予旋回)を有する領域であり、一方、αが負の領域(領域N1〜N6)は、流れが羽根車2の回転方向と逆方向の旋回成分(逆旋回)を有する領域である。つまり、流れ角αは、回転軸4の軸方向に沿う流れの場合には0となり、下流側に行くに従い予旋回方向に傾く流れの場合には「正」となり、下流側に行くに従い予旋回方向と逆方向に傾く流れの場合には負となる。   FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of a multistage fluid machine 200 according to a conventional general comparative example in which the swirl removing member 13 shown in FIGS. 1 to 4 is not provided. FIG. 6 shows an example of a contour diagram of the flow angle α at the outlet (equivalent to the suction port 1 of the impeller 2) of the return channel 10 of the multi-stage fluid machine 200 according to the comparative example, together with the return vane 11. The contour diagram of the flow angle α was obtained by numerical fluid analysis. Here, the flow angle α is an angle at which the flow is inclined with respect to the axial direction of the rotation axis 4. In the contour diagram, the region where α is positive (regions P1 to P6) is a region where the flow has a turning component (pre-rotation) in the same direction as the rotation direction of the impeller 2, while the region where α is negative (region N1 to N6) are regions where the flow has a turning component (reverse turning) in the direction opposite to the rotation direction of the impeller 2. In other words, the flow angle α is 0 in the case of the flow along the axial direction of the rotary shaft 4 and becomes “positive” in the case of the flow that inclines in the pre-rotation direction as it goes downstream, and pre-rotation as it goes downstream It becomes negative in the case of the flow which inclines in the direction opposite to the direction.

図6から、リターンチャネル10の出口において、予旋回が支配的となるのは、径方向外側のシュラウド側の壁面16側の領域であり、逆旋回が支配的となるのは、径方向内側のハブ側の壁面17側であることが分かる。
この理由(メカニズム)を、図7〜図8を用いて説明する。図7は、一般的な多段流体機械の任意の段の子午面断面図中に、羽根車2の出口24付近およびリターンベーン11の前縁112付近における、流れの子午面方向速度Cmの分布Eを模式的に重ねて描いた図である。ここで、流れの子午面方向は、子午面断面における流路に沿った方向をいう。図8(a)は、一般的な多段流体機械の任意の段のリターンベーン11における、ハブ側の壁面17付近の、リターンベーン11への流入流れベクトルおよびリターンベーン11間の流線を説明する図である。図8(b)は、一般的な多段流体機械の任意の段のリターンベーン11における、シュラウド側の壁面16付近の、リターンベーン11への流入流れベクトルおよびリターンベーン11間の流線を説明する図である。
From FIG. 6, at the outlet of the return channel 10, it is the region on the radially outer side of the shroud 16 side on the side of the wall surface 16 on the radially outer side; It can be seen that it is the wall surface 17 side of the hub side.
The reason (mechanism) will be described with reference to FIGS. 7 to 8. FIG. 7 is a distribution E of the flow direction speed Cm of the flow direction in the vicinity of the outlet 24 of the impeller 2 and the front edge 112 of the return vane 11 in any meridional section of a general multi-stage fluid machine. Is a diagram schematically drawn on top of one another. Here, the direction of the flow meridional plane means the direction along the flow path in the meridional plane cross section. FIG. 8 (a) illustrates the inflow vector to the return vane 11 and the flow line between the return vane 11 in the vicinity of the wall surface 17 on the hub side in the return vane 11 of any stage of a general multi-stage fluid machine FIG. FIG. 8 (b) illustrates the inflow vector to the return vanes 11 and the streamlines between the return vanes 11 near the shroud-side wall surface 16 in the return vanes 11 of any stage of a general multi-stage fluid machine FIG.

多段流体機械の羽根車2の内部流路においては、二次流れの影響により、低エネルギー流体がシュラウド23側に集積することが一般的に知られている。したがって、羽根車2の出口24から流出した流れの子午面方向速度Cmは、図7に示すようにシュラウド側の壁面16付近では遅く、一方、ハブ側の壁面17付近では速くなるような分布Eとなる。この流れの子午面方向速度Cmの分布Eは、ディフューザ3を通過する際にも基本的には維持され、リターンチャネル10へと流入することとなる。そのため、図7および図8に示すように、リターンベーン11への流入流れにおいても、流れの子午面方向速度Cmは、ハブ側の壁面17付近では大きく、シュラウド側の壁面16付近では小さくなる。一方、流れの旋回速度Cuの分布は、流れの子午面方向速度Cmほどハブ側とシュラウド側とで大きな差のある分布とはならない。したがって、リターンベーン11への流入流れ角βは、図8(a)に示すようにハブ側の壁面17付近では大きく、図8(b)に示すようにシュラウド側の壁面16付近では小さくなる。   In the internal flow path of the impeller 2 of the multi-stage fluid machine, it is generally known that the low energy fluid is accumulated on the shroud 23 side due to the influence of the secondary flow. Therefore, as shown in FIG. 7, the distribution direction E of the flow which has flowed out from the outlet 24 of the impeller 2 is slow near the wall surface 16 on the shroud side, and is faster near the wall surface 17 on the hub side. It becomes. The distribution E of the flow's meridional direction velocity Cm is basically maintained as it passes through the diffuser 3 and flows into the return channel 10. Therefore, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the inflow to the return vane 11 as well, the velocity in the direction of the meridional plane Cm of the flow is large near the wall surface 17 on the hub side and decreases near the wall surface 16 on the shroud side. On the other hand, the distribution of the swirling velocity Cu of the flow does not become a distribution having a large difference between the hub side and the shroud side as the velocity in the meridional direction Cm of the flow. Accordingly, the inflow angle β to the return vane 11 is large near the wall surface 17 on the hub side as shown in FIG. 8A, and is small near the wall surface 16 on the shroud side as shown in FIG. 8B.

このため、図8(b)に示すように、シュラウド側の壁面16付近では、リターンベーン11の腹113側の方向から流れがF方向に流入することとなり、流れはリターンベーン11の背114側に沿って流れにくくなる。したがって、大きな予旋回方向Bの成分を有しながらリターンベーン11から流体が流出する。   For this reason, as shown in FIG. 8B, in the vicinity of the wall surface 16 on the shroud side, the flow flows in the F direction from the direction of the antinode 113 of the return vane 11, and the flow is on the back 114 side of the return vane 11. It becomes difficult to flow along. Therefore, the fluid flows out of the return vane 11 while having a large component in the pre-swirl direction B.

一方、図8(a)に示すように、ハブ側の壁面17付近では、リターンベーン11の前縁112に沿って流れがF方向に流入することになる。しかし、シュラウド側の壁面16付近で生じた予旋回流れが隣のリターンベーン11に衝突し、このリターンベーン11の腹113側に沿ってハブ側の壁面17付近へと向かい、再び背114側に戻る2次流れGが生じる。この2次流れGの影響によって、図8(a)に示すように、基本的には逆旋回成分を有しながらリターンベーン11から流体が流出する。   On the other hand, as shown in FIG. 8A, in the vicinity of the wall surface 17 on the hub side, the flow flows in the F direction along the front edge 112 of the return vane 11. However, the pre-swirling flow generated in the vicinity of the wall surface 16 on the shroud side collides with the adjacent return vane 11, and along the antinode 113 side of this return vane 11 head toward the wall surface 17 near the hub side again A return secondary flow G occurs. Due to the influence of the secondary flow G, as shown in FIG. 8A, the fluid flows out of the return vane 11 while basically having a reverse swirl component.

前記したリターンチャネル10の出口における流れに残存する旋回成分(残存旋回)は、リターンベーン11の下流側に特許文献1,2に記載のスプリッタベーンや整流板等の旋回除去部材を設置することで低減できる。この場合、旋回除去部材の後縁を下流側に延伸させればさせるほど、残存旋回を除去することができる。しかしながら、このことは同時に、旋回除去部材の後縁と、次段の羽根車2の翼21の前縁25との距離の短縮を招き、動静翼干渉を増大させてしまう。   The swirl component (residual swirl) remaining in the flow at the outlet of the return channel 10 described above is obtained by installing a swirl removal member such as a splitter vane or a flow straightening plate described in Patent Documents 1 and 2 downstream of the return vane 11. It can be reduced. In this case, the more the trailing edge of the turning removal member is extended to the downstream side, the more the remaining turning can be removed. However, this also simultaneously shortens the distance between the trailing edge of the turning removal member and the leading edge 25 of the blade 21 of the impeller 2 of the next stage, and increases the rotor-vane interference.

そこで本実施形態では、図2、図4に示すように、旋回除去部材13の高さを下流側に行くに従い概ね小さくしている。このように構成することで、旋回除去部材13の後縁15と、次段の羽根車2の翼21の前縁25との距離が短縮される領域が低減される。したがって、リターンチャネル10の出口(羽根車2の吸込口1)における残存旋回を除去しつつ、動静翼干渉の増大を抑制することが可能となる。   So, in this embodiment, as shown to FIG. 2, FIG. 4, the height of the turning removal member 13 is generally made small as it goes downstream. By configuring in this manner, a region in which the distance between the rear edge 15 of the turning removal member 13 and the front edge 25 of the blade 21 of the impeller 2 of the next stage is reduced is reduced. Therefore, it is possible to suppress the increase in the interference of the moving and stationary blades while removing the remaining turning at the outlet of the return channel 10 (the suction port 1 of the impeller 2).

ところで、残存旋回に起因する次段の羽根車2の理論ヘッドの低下量ΔHthは、式(1)で表される。 By the way, the decrease amount ΔH th of the theoretical head of the impeller 2 of the next stage caused by the remaining turning is expressed by the equation (1).

Figure 2018178769
Figure 2018178769

ここで、Uは任意の半径位置Rにおける羽根車2の回転周速であり、羽根車2の回転角速度をωとして式(2)で表される。   Here, U is the rotational peripheral speed of the impeller 2 at an arbitrary radial position R, and is expressed by equation (2), where the rotational angular velocity of the impeller 2 is ω.

Figure 2018178769
Figure 2018178769

また、Cu1nは、次段の羽根車2における翼21の前縁25における流れの旋回成分であり、予旋回方向では正の値、逆旋回方向では負の値をとる。式(1)および式(2)より、流れの予旋回成分が大きいほど、また径方向外側であるほど、残存旋回に起因するΔHthが大きくなり、次段羽根車の理論ヘッドが低下する。 Further, Cu 1 n is a swirl component of the flow at the front edge 25 of the blade 21 in the impeller 2 of the next stage, and takes a positive value in the pre-swirl direction and a negative value in the reverse swirl direction. From equations (1) and (2), the larger the pre-swirl component of the flow and the more radially outward, the larger the ΔHth caused by the remaining swing, and the theoretical head of the next-stage impeller lowers.

前記した通り、従来の一般的な多段流体機械では、リターンチャネル10の出口において流れは、ハブ側の壁面17付近で逆旋回成分を有し、シュラウド側の壁面16付近で予旋回成分を有する。そして、次段の羽根車2の翼21の前縁25における半径位置Rは、ハブ側よりシュラウド側の方が大きい。このため、ΔHthに対してはシュラウド側の壁面16付近の予旋回成分の影響が顕著となる。したがって、従来の一般的な多段流体機械では、次段の羽根車2での圧力上昇は低下することになる。 As described above, in the conventional general multi-stage fluid machine, the flow at the outlet of the return channel 10 has a reverse swirl component near the wall surface 17 on the hub side and has a pre-swirl component near the wall surface 16 on the shroud side. The radial position R of the front edge 25 of the blade 21 of the impeller 2 of the next stage is larger on the shroud side than on the hub side. Therefore, the influence of the pre-rotation component in the vicinity of the wall surface 16 of the shroud side becomes remarkable for [Delta] H th. Therefore, in the conventional general multi-stage fluid machine, the pressure rise in the impeller 2 of the next stage is reduced.

これに対して、本実施形態では、リターンチャネル10の流路に沿う方向における旋回除去部材13の長さを、シュラウド側の壁面16付近で長くできる。シュラウド側の壁面16付近は大きな予旋回を有しやすく次段の羽根車2の理論ヘッドを低下させる作用が大きいため、旋回除去部材13の流路に沿って長い部分によって予旋回の除去性能を高めることが可能となる。一方、リターンチャネル10の流路に沿う方向における旋回除去部材13の長さは、ハブ側の壁面17付近で短くなる。しかしながら、前記した通り、元々ハブ側の壁面17付近の流れは逆旋回成分を有しており、次段の羽根車2の理論ヘッド低下を招くことがない。加えて、例え逆旋回成分が残ったとしても、次段の羽根車2の翼21の前縁25におけるハブ側の半径位置Rが小さいため、次段の羽根車2の性能に対する影響は小さい。結果として、大きなヘッド低下を招くシュラウド側の壁面16付近の予旋回のみが選択的に除去されるため、多段流体機械100の性能が向上することになる。   On the other hand, in the present embodiment, the length of the swirl removing member 13 in the direction along the flow channel of the return channel 10 can be increased near the wall surface 16 on the shroud side. Since the area near the wall surface 16 on the shroud side tends to have a large pre-swirl and has a large effect on lowering the theoretical head of the impeller 2 of the next stage, the long portion along the flow path of the swirl removing member 13 It is possible to enhance. On the other hand, the length of the swirl removing member 13 in the direction along the flow channel of the return channel 10 becomes short near the wall surface 17 on the hub side. However, as described above, the flow near the wall surface 17 on the hub side originally has a reverse turning component, and does not cause the theoretical head of the impeller 2 of the next stage to be lowered. In addition, even if the reverse rotation component remains, the radial position R on the hub side of the front edge 25 of the blade 21 of the impeller 2 of the next stage is small, so the influence on the performance of the impeller 2 of the next stage is small. As a result, the performance of the multi-stage fluid machine 100 is improved because only the pre-swirling near the shroud-side wall surface 16 that causes a large head drop is selectively removed.

図9は、本実施形態に係る多段流体機械100のリターンチャネル10の出口(羽根車2の吸込口1)における流れ角αのコンター図の一例をリターンベーン11とともに示す。本実施形態では、旋回除去部材13は、隣り合う2枚のリターンベーン11の間の周方向中央位置に設置されている。流れ角αのコンター図は、数値流体解析により求めた。   FIG. 9 shows an example of a contour diagram of the flow angle α at the outlet (the suction port 1 of the impeller 2) of the return channel 10 of the multi-stage fluid machine 100 according to the present embodiment, together with the return vanes 11. In the present embodiment, the turning removal member 13 is installed at a circumferentially central position between two adjacent return vanes 11. The contour diagram of the flow angle α was obtained by numerical fluid analysis.

図6と図9とを比較すれば、本実施形態に係る旋回除去部材13を設置した場合には、流路全域にわたってαの値の絶対値が、従来の比較例(図6参照)よりも低減していることが分かる。特に、図6の比較例では顕著であったシュラウド側の壁面16付近にP5〜P6で示される予旋回領域のαが、本実施形態に係る旋回除去部材13を設置した場合には、大幅に低減されていることが分かる。   If FIG. 6 and FIG. 9 are compared, when the turning removal member 13 according to the present embodiment is installed, the absolute value of the value of α is larger than that of the conventional comparative example (see FIG. 6) over the entire flow path. It turns out that it is reducing. In particular, when the swirl removing member 13 according to the present embodiment is installed in the pre-swirling region α indicated by P5 to P6 near the shroud-side wall surface 16 that was remarkable in the comparative example of FIG. It can be seen that it is reduced.

前記したように、本実施形態では、リターンチャネル10には、高さが下流側に行くに従い概ね小さく設定された旋回除去部材13が設けられている。これにより、旋回除去部材13の後縁15において、次段の羽根車2の翼21の前縁25との距離が近い領域を低減することが可能となる。したがって、リターンチャネル10の出口における残存旋回を除去しつつ、動静翼干渉の増大を抑制することが可能となる。
また、リターンチャネル10の流路に沿う方向における旋回除去部材13の長さが、シュラウド側の壁面16付近で長く、ハブ側の壁面17付近で短くなる。これにより、リターンベーン11の出口からの予旋回成分が特に大きくなるシュラウド側の壁面16付近で、十分な旋回除去部材13の長さを確保できる。したがって、動静翼干渉を抑制しながら、旋回除去部材13の旋回除去性能を効果的に向上させることができる。
すなわち、本実施形態によれば、次段の羽根車2の翼21との動静翼干渉を低減させつつ、リターンチャネル10における旋回除去性能を向上させることができる多段流体機械100を提供できる。
As described above, in the present embodiment, the return channel 10 is provided with the turning removal member 13 which is set to be substantially smaller as the height goes downstream. As a result, it is possible to reduce the area where the distance between the trailing edge 15 of the turning removal member 13 and the front edge 25 of the blade 21 of the impeller 2 of the next stage is short. Therefore, it is possible to suppress the increase in the dynamic and stationary blade interference while removing the remaining turning at the outlet of the return channel 10.
Further, the length of the swirl removing member 13 in the direction along the flow channel of the return channel 10 is long near the wall surface 16 on the shroud side and short near the wall surface 17 on the hub side. As a result, a sufficient length of the swirl removing member 13 can be secured in the vicinity of the wall surface 16 on the shroud side where the pre-swirl component from the outlet of the return vane 11 particularly increases. Therefore, the turning removal performance of the turning removal member 13 can be effectively improved while suppressing the dynamic and stationary blade interference.
That is, according to the present embodiment, it is possible to provide the multistage fluid machine 100 capable of improving the turning removal performance in the return channel 10 while reducing the rotor-blade interference with the blades 21 of the impeller 2 of the next stage.

また、本実施形態では、リターンベーン11の後縁111の直下流において、旋回除去部材13の高さは、リターンチャネル10の幅(流路幅)に略等しい。この構成では、リターンチャネル10における旋回除去性能を極力大きく確保することができる。   Further, in the present embodiment, the height of the swirl removing member 13 is substantially equal to the width (flow passage width) of the return channel 10 immediately downstream of the trailing edge 111 of the return vane 11. In this configuration, it is possible to ensure the turning removal performance of the return channel 10 as large as possible.

また、本実施形態では、旋回除去部材13は、リターンチャネル10におけるシュラウド側の壁面16に接合されて設置されている。この構成では、旋回除去部材13の壁面への接合領域を大きく取ることができる。このため、旋回除去部材13の壁面への設置が容易になるとともに、旋回除去部材13の壁面への設置部である付根の強度が向上する。   Further, in the present embodiment, the turning removal member 13 is joined to the wall surface 16 on the shroud side of the return channel 10 and installed. In this configuration, it is possible to increase the bonding area of the turning removal member 13 to the wall surface. Therefore, the installation of the turning removal member 13 on the wall surface is facilitated, and the strength of the root, which is the installation portion of the turning removal member 13 on the wall surface, is improved.

また、本実施形態では、旋回除去部材13は、周方向において隣り合う2枚のリターンベーン11の間に設けられている。数値流体解析によれば、この構成において、リターンチャネル10における旋回除去性能をより向上させることができることが分かった。   Further, in the present embodiment, the turning removal member 13 is provided between two adjacent return vanes 11 in the circumferential direction. According to the numerical fluid analysis, it has been found that the turning removal performance in the return channel 10 can be further improved in this configuration.

また、本実施形態では、旋回除去部材13は平板であるため、周縁の外形が前記した特定の形状であっても容易に作製することが可能である。   Further, in the present embodiment, since the turning removal member 13 is a flat plate, it can be easily manufactured even if the outer shape of the peripheral edge has the above-described specific shape.

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。前記した実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to above-described embodiment, A various modified example is included. For example, the above-described embodiments are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. It is possible to add, delete, and replace other configurations for some of the configurations of the above-described embodiment.

図10(a)〜(d)は、変形例に係る旋回除去部材13a〜13d周辺の拡大断面図である。図10(a)に示すように、旋回除去部材13aにおける回転軸4の軸方向の上流側に位置する端縁132aは、子午面断面において直線を呈していてもよい。また、図10(b)に示すように、旋回除去部材13bにおける回転軸4の軸方向の上流側に位置する端縁132bは、子午面断面において複数の直線で構成されていてもよい。また、図10(c)に示すように、旋回除去部材13cにおける回転軸4の軸方向の上流側に位置する端縁132cは、子午面断面において曲線を呈している。この端縁132cの曲線は、ここでは、リターンチャネル10におけるハブ側の壁面17に向けて凸状の曲線と凹状の曲線とで構成されているが、凹状の曲線のみで構成されていてもよい。また、図10(d)に示すように、旋回除去部材13dにおける回転軸4の軸方向の上流側に位置する端縁132dは、子午面断面において直線を呈する部分と曲線を呈する部分133とを有していてもよい。端縁132dの曲線を呈する部分133は、リターンチャネル10におけるハブ側の壁面17に向けて凸状となっており、旋回除去部材13dの高さが維持されて一定となっている。   Fig.10 (a)-(d) is an expanded sectional view of turning removal member 13a-13d periphery which concerns on a modification. As shown to Fig.10 (a), the edge 132a located in the upstream of the axial direction of the rotating shaft 4 in the turning removal member 13a may be presenting the straight line in the meridional section. Further, as shown in FIG. 10 (b), the end edge 132b of the swirl removing member 13b located on the upstream side in the axial direction of the rotary shaft 4 may be constituted by a plurality of straight lines in the meridional section. Further, as shown in FIG. 10C, the end 132c of the swirl removing member 13c located on the upstream side in the axial direction of the rotary shaft 4 exhibits a curve in the meridional section. Here, the curve of the edge 132c is formed of a convex curve and a concave curve toward the wall surface 17 on the hub side of the return channel 10, but may be formed of only a concave curve. . Further, as shown in FIG. 10 (d), an end 132d of the swirl removing member 13d located on the upstream side in the axial direction of the rotary shaft 4 has a portion exhibiting a straight line and a portion 133 exhibiting a curve in the meridional section. You may have. The portion 133 exhibiting a curve of the end edge 132d is convex toward the wall surface 17 on the hub side of the return channel 10, and the height of the turning removal member 13d is maintained and constant.

また、前記した実施形態では、旋回除去部材13は、周方向において隣り合う2枚のリターンベーン11の間の周方向の中央位置に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、図11(a)に示すように、旋回除去部材13eが、周方向において隣り合う2枚のリターンベーン11の間において一方のリターンベーン11に周方向に近付けて設けられていてもよい。あるいは、旋回除去部材が、周方向において隣り合う2枚のリターンベーン11の間に複数枚設けられていてもよい。また、図11(b)に示すように、旋回除去部材13fが、リターンベーン11の後縁111から径方向内側へと延伸して設けられていてもよい。   Moreover, in the embodiment described above, the turning removal member 13 is provided at the circumferential center position between two adjacent return vanes 11 in the circumferential direction, but the present invention is not limited to this. For example, as shown to Fig.11 (a), the turning removal member 13e may be provided close to the one return vane 11 in the circumferential direction between two return vanes 11 adjacent in a circumferential direction. Alternatively, a plurality of the turning removal members may be provided between two adjacent return vanes 11 in the circumferential direction. Further, as shown in FIG. 11B, the swirl removing member 13 f may be provided so as to extend radially inward from the rear edge 111 of the return vane 11.

また、前記した実施形態では、旋回除去部材13の前縁14は、リターンベーン11の後縁111の直下流に位置されているが、これに限定されるものではない。図12に示すように、旋回除去部材13gの前縁14gは、リターンベーン11の後縁111よりも上流側に位置されてもよい。この場合、旋回除去部材13gにおける回転軸4の軸方向の上流側に位置する端縁132gは、接合領域を確保できるためリターンチャネル10におけるハブ側の壁面17に接合されてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the front edge 14 of the turning removal member 13 is located immediately downstream of the trailing edge 111 of the return vane 11, but this is not a limitation. As shown in FIG. 12, the leading edge 14 g of the swirl removing member 13 g may be located upstream of the trailing edge 111 of the return vane 11. In this case, the end edge 132g of the turning removal member 13g located on the upstream side in the axial direction of the rotary shaft 4 may be joined to the wall surface 17 on the hub side of the return channel 10 because the joining area can be secured.

また、前記した実施形態では、旋回除去部材13は、厚みが一定の平板であるが、これに限定されるものではなく、翼型形状であってもよい。例えば、図13(a)に示すような表裏が対称な翼型を呈する旋回除去部材13h、図13(b)に示すような表裏および前後が対称な翼型を呈する旋回除去部材13i、あるいは、図13(c)に示すような凹状の腹と凸状の背を有する翼型を呈する旋回除去部材13jが用いられてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the turning removal member 13 is a flat plate having a constant thickness, but is not limited to this and may be a wing shape. For example, a swirl removing member 13h having a symmetrical wing shape as shown in FIG. 13 (a), a swirl removing member 13i having a symmetrical wing shape on the front and back and front and back as shown in FIG. 13 (b), or As shown in FIG. 13 (c), a swirl removing member 13j may be used which exhibits a wing shape having a concave antinode and a convex back.

また、前記した実施形態では、多段流体機械100が一軸多段式の遠心圧縮機である例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、多段遠心ポンプ、多段斜流圧縮機、多段斜流ポンプ等の他の多段流体機械にも適用が可能である。   In the above-described embodiment, an example in which the multistage fluid machine 100 is a single-shaft multistage centrifugal compressor has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to other multistage fluid machines such as multistage centrifugal pumps, multistage mixed flow compressors, multistage mixed flow pumps and the like.

2 羽根車
3 ディフューザ
4 回転軸
10 リターンチャネル
11 リターンベーン
111 リターンベーンの後縁
112 リターンベーンの前縁
13,13a〜13j 旋回除去部材
131 旋回除去部材における回転軸の軸方向の下流側に位置する端縁
14,14g 旋回除去部材の前縁
15 旋回除去部材の後縁
16 シュラウド側の壁面
17 ハブ側の壁面
100 多段流体機械
A 部材中心線
Reference Signs List 2 impeller 3 diffuser 4 rotation shaft 10 return channel 11 return vane 111 return vane trailing edge 112 return vane leading edge 13, 13a to 13 j swirl removing member 131 axially located downstream of the rotating shaft in the swirl removing member Edge 14, 14g Leading edge of the pivoting removal member 15 Trailing edge of the pivoting removal member 16 Wall surface on the shroud 17 Wall surface on the hub 100 Multi-stage fluid machine A Component centerline

Claims (5)

複数の羽根車と、
複数の前記羽根車がそれぞれ取り付けられている回転軸と、
前記羽根車の径方向外側に設けられているディフーザと、
前記ディフーザの下流に設けられており、前記ディフーザから後段の前記羽根車へ流体を導くリターンチャネルと、
前記リターンチャネルに設けられており、周方向に沿って間隔をあけて配置された複数枚のリターンベーンと、を備え、
前記リターンチャネルには、前記リターンベーンの後縁よりも下流側に位置する後縁を有する旋回除去部材が設けられており、
前記リターンチャネルの幅方向における前記旋回除去部材の高さは、前記旋回除去部材の前縁での値よりも前記旋回除去部材の後縁での値の方が小さく、かつ、下流側に行くに従い広義単調減少しており、
前記リターンチャネルの幅方向における前記旋回除去部材の中心を示す部材中心線と、前記リターンチャネルにおける前記回転軸の軸方向の下流側に位置する壁面との前記幅方向における距離は、前記旋回除去部材の前縁での値よりも前記旋回除去部材の後縁での値の方が小さく、かつ、下流側に行くに従い広義単調減少していることを特徴とする、多段流体機械。
With multiple impellers,
A rotating shaft on which a plurality of said impellers are respectively mounted;
A diffuser provided radially outward of the impeller;
A return channel provided downstream of the diffuser for directing fluid from the diffuser to the downstream impeller;
A plurality of return vanes provided in the return channel and spaced along the circumferential direction;
The return channel is provided with a pivoting removal member having a trailing edge located downstream of the trailing edge of the return vane,
The height of the turning removal member in the width direction of the return channel is smaller at the trailing edge of the turning removal member than the value at the leading edge of the turning removal member and as it goes downstream In a broad sense monotonous decrease,
The distance in the width direction between the member center line indicating the center of the turning removal member in the width direction of the return channel and the wall surface positioned on the downstream side in the axial direction of the rotation axis in the return channel is the turning removal member A multi-stage fluid machine characterized in that the value at the trailing edge of the swirl removing member is smaller than the value at the leading edge of the swirl elimination member and monotonously decreases in a broad sense toward the downstream side.
前記リターンベーンの後縁の直下流において、前記旋回除去部材の高さは、前記リターンチャネルの幅に合致していることを特徴とする、請求項1に記載の多段流体機械。   The multi-stage fluid machine according to claim 1, wherein the height of the swirl removing member matches the width of the return channel immediately downstream of the trailing edge of the return vane. 前記旋回除去部材における前記回転軸の軸方向の下流側に位置する端縁は、前記リターンチャネルにおける前記回転軸の軸方向の下流側に位置する壁面に接合していることを特徴とする、請求項1に記載の多段流体機械。   The edge of the turning removal member located on the downstream side in the axial direction of the rotation shaft is joined to the wall surface on the downstream side of the rotation shaft in the return channel. The multistage fluid machine according to Item 1. 前記旋回除去部材は、周方向において隣り合う2枚の前記リターンベーンの間に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の多段流体機械。   The multistage fluid machine according to claim 1, wherein the turning removal member is provided between two adjacent return vanes in a circumferential direction. 前記旋回除去部材は、平板であることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の多段流体機械。   The multistage fluid machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the turning removal member is a flat plate.
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