JP2020197133A - Rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機械に関する。 The present invention relates to a rotating machine.
例えば遠心圧縮機や遠心ポンプ、発電機、タービン等の回転機械は、軸線回りに回転する回転体としてのロータと、このロータを外側から覆う静止体としてのケーシングと、を備えている。回転するロータと静止しているケーシングとの間では、作動流体を介して摩擦抵抗(円板摩擦損失)が生じる。特に、遠心圧縮機の場合、吐出流量に対し高い揚程を得るためには、インペラの外径が大きくなることから、上記の円板摩擦損失が増大することが知られている。 For example, a rotating machine such as a centrifugal compressor, a centrifugal pump, a generator, or a turbine includes a rotor as a rotating body that rotates around an axis, and a casing as a stationary body that covers the rotor from the outside. Friction resistance (disc friction loss) occurs between the rotating rotor and the stationary casing via the working fluid. In particular, in the case of a centrifugal compressor, it is known that the disc friction loss increases because the outer diameter of the impeller becomes large in order to obtain a high head with respect to the discharge flow rate.
このような円板摩擦損失を低減するための技術として、下記特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1には、遠心圧縮機のインペラ背面側に径方向に間隔をあけて複数のフェンスを設けることで、背面側の空間を複数に分割している。これにより、各空間内での速度分布が制御され、円板摩擦損失が低減できるとされている。 As a technique for reducing such disc friction loss, the one described in Patent Document 1 below is known. In Patent Document 1, the space on the back side is divided into a plurality of fences by providing a plurality of fences on the back side of the impeller of the centrifugal compressor at intervals in the radial direction. As a result, the velocity distribution in each space is controlled, and it is said that the disc friction loss can be reduced.
しかしながら、上記特許文献1に記載された装置では、分割された空間内を流通する流体が静止体であるケーシングの内面に接触している。このため、インペラ背面とケーシングとの間には摩擦損失が存在する。即ち、特許文献1に記載された装置には依然として改善の余地がある。また、インペラの外周面は、他の部分に比べて周速が高いため、当該外周面とケーシングとの間で生じる摩擦損失も無視できない。 However, in the device described in Patent Document 1, the fluid flowing in the divided space is in contact with the inner surface of the casing which is a stationary body. Therefore, there is a friction loss between the back surface of the impeller and the casing. That is, there is still room for improvement in the apparatus described in Patent Document 1. Further, since the peripheral surface of the impeller has a higher peripheral speed than the other parts, the friction loss generated between the outer peripheral surface and the casing cannot be ignored.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、摩擦損失をより一層低減することで効率の向上した回転機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary machine having improved efficiency by further reducing friction loss.
本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転可能であるとともに、該軸線に交差する面内に広がる第一対向面を有する回転体と、前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に流体が流通する流路を形成する第二対向面を有する静止体と、を備え、前記第一対向面は、前記軸線に対する径方向外側の端縁に周方向に連続して設けられ、該第一対向面から前記軸線方向に後退している後退面を有し、前記第二対向面は、径方向内側から外側に向かうに従って、前記後退面に向かうように前記軸線に対して傾斜している傾斜面を有する。 The rotating machine according to one aspect of the present invention is rotatable around an axis and faces a rotating body having a first facing surface extending in a plane intersecting the axis and facing the first facing surface from the axis direction. The first facing surface is provided with a stationary body having a second facing surface forming a flow path through which the fluid flows with the first facing surface, and the first facing surface is a radial outer edge with respect to the axis. Has a receding surface that is continuously provided in the circumferential direction and recedes from the first facing surface in the axial direction, and the second facing surface becomes the receding surface from the inside to the outside in the radial direction. It has an inclined surface that is inclined with respect to the axis so as to face the axis.
上記構成では、例えば第一対向面と第二対向面との間の流路中を、径方向内側から外側に向かって流体が流通する際に、第一対向面の後退面と、第二対向面の傾斜面との間の空間に流体の一部が捕捉される。捕捉された流体は、当該空間内で渦を形成する。ここで、上記流路を流通する流体には、回転体の回転に伴う周方向速度成分が含まれている。したがって、上記の渦も周方向速度成分を含みつつ、旋回している状態となる。この渦が介在することによって、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失を低減することができる。 In the above configuration, for example, when a fluid flows from the inside to the outside in the radial direction in the flow path between the first facing surface and the second facing surface, the retreating surface of the first facing surface and the second facing surface are opposed to each other. A part of the fluid is trapped in the space between the inclined surface of the surface. The trapped fluid forms a vortex in the space. Here, the fluid flowing through the flow path contains a circumferential velocity component accompanying the rotation of the rotating body. Therefore, the above vortex is also in a swirling state while including the circumferential velocity component. By interposing this vortex, the friction loss generated between the rotating body and the stationary body can be reduced.
上記回転機械では、前記傾斜面の径方向内側の端縁は、径方向において前記後退面の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置していてもよい。 In the rotating machine, the radially inner edge of the inclined surface may be located radially inside the radially inner edge of the retracting surface in the radial direction.
上記構成によれば、例えば流路中を、径方向内側から外側に向かって流体が流通する際に、後退面よりも径方向内側の位置を始点として流体を傾斜面に導くことができる。即ち、傾斜面によって導かれた流体を、当該傾斜面と後退面との間に迅速に導くことができる。したがって、傾斜面と後退面との間で、より安定的に渦を形成することができる。 According to the above configuration, for example, when the fluid flows from the inner side in the radial direction to the outer side in the flow path, the fluid can be guided to the inclined surface starting from the position on the inner side in the radial direction from the receding surface. That is, the fluid guided by the inclined surface can be quickly guided between the inclined surface and the receding surface. Therefore, a vortex can be formed more stably between the inclined surface and the receding surface.
上記回転機械では、前記傾斜面の径方向内側の端縁は、径方向において前記後退面の径方向内側の端縁と同一の位置にあってもよい。 In the rotary machine, the radial inner edge of the inclined surface may be in the same position as the radial inner edge of the receding surface in the radial direction.
上記構成によれば、傾斜面の径方向内側の端縁と、後退面の径方向内側の端縁とが径方向において同一の位置にある。これにより、傾斜面と後退面との間の離間距離を確保することができる。その結果、例えば回転体が静止体に対して近接する方向に変位した場合であっても、回転体と静止体とが接触する可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the radial inner edge of the inclined surface and the radial inner edge of the receding surface are at the same position in the radial direction. As a result, it is possible to secure a separation distance between the inclined surface and the receding surface. As a result, for example, even when the rotating body is displaced in a direction close to the stationary body, the possibility that the rotating body and the stationary body come into contact with each other can be reduced.
上記回転機械では、前記傾斜面の径方向内側の端縁は、径方向において前記後退面の径方向内側の端縁よりも径方向外側に位置していてもよい。 In the rotating machine, the radial inner edge of the inclined surface may be located radially outer than the radial inner edge of the receding surface in the radial direction.
上記構成によれば、傾斜面の径方向内側の端縁が、後退面の径方向内側の端縁よりも径方向外側に位置している。これにより、傾斜面と後退面との間の離間距離を確保することができる。その結果、例えば回転体が静止体に対して近接する方向に変位した場合であっても、回転体と静止体とが接触する可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the radial inner edge of the inclined surface is located radially outer than the radial inner edge of the receding surface. As a result, it is possible to secure a separation distance between the inclined surface and the receding surface. As a result, for example, even when the rotating body is displaced in a direction close to the stationary body, the possibility that the rotating body and the stationary body come into contact with each other can be reduced.
上記回転機械では、前記傾斜面は、前記後退面から離間する側に凸となる曲面状をなしていてもよい。 In the rotating machine, the inclined surface may have a curved surface shape that is convex toward a side away from the retracting surface.
上記構成によれば、傾斜面が曲面状をなしていることから、当該傾斜面に沿って流体をより円滑に案内することができる。これにより、後退面と傾斜面との間で渦をより安定的に保持することができる。 According to the above configuration, since the inclined surface has a curved surface shape, the fluid can be guided more smoothly along the inclined surface. As a result, the vortex can be held more stably between the receding surface and the inclined surface.
上記回転機械では、前記傾斜面には、径方向において前記後退面の径方向内側の端縁に対応する位置で、該傾斜面から前記軸線方向に凹むとともに周方向に連続する凹溝が形成されていてもよい。 In the rotating machine, the inclined surface is formed with a concave groove that is recessed in the axial direction and continuous in the circumferential direction from the inclined surface at a position corresponding to the radial inner edge of the retracting surface in the radial direction. You may be.
上記構成によれば、傾斜面に凹溝が形成されていることにより、例えば回転体が静止体に対して近接する方向に変位した場合であっても、回転体と静止体とが接触する可能性を低減することができる。 According to the above configuration, since the concave groove is formed on the inclined surface, the rotating body and the stationary body can come into contact with each other even when the rotating body is displaced in a direction close to the stationary body, for example. The sex can be reduced.
上記回転機械では、前記回転体は、径方向内側から外側に向かって配列された複数の前記後退面を有し、径方向外側に位置する前記後退面になるほど、前記第一対向面から前記軸線方向に後退していてもよい。 In the rotating machine, the rotating body has a plurality of the retracting surfaces arranged from the inside to the outside in the radial direction, and the more the retracting surface is located on the outer side in the radial direction, the more the axis line from the first facing surface. It may be receding in the direction.
上記構成によれば、複数の後退面が形成されていることにより、径方向内側から外側に向かって複数の渦を形成させることができる。その結果、傾斜面と後退面との間に複数の渦が介在した状態となる。それぞれの渦には回転体の回転に伴う周方向速度成分が含まれている。したがって、上記の構成によれば、回転体と静止体との間で生じる摩擦損失をより一層低減することができる。 According to the above configuration, since the plurality of receding surfaces are formed, a plurality of vortices can be formed from the inside to the outside in the radial direction. As a result, a plurality of vortices are interposed between the inclined surface and the receding surface. Each vortex contains a circumferential velocity component associated with the rotation of the rotating body. Therefore, according to the above configuration, the friction loss generated between the rotating body and the stationary body can be further reduced.
本発明によれば、摩擦損失をより一層低減することで効率の向上した回転機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotating machine with improved efficiency by further reducing friction loss.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、図1から図4を参照して説明する。本実施形態では、回転機械としての多段の遠心圧縮機を例に説明する。なお、回転機械として、単段の遠心圧縮機や、遠心ポンプ、発電機、タービンに本実施形態の構成を適用することも可能である。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In this embodiment, a multi-stage centrifugal compressor as a rotating machine will be described as an example. As a rotary machine, it is also possible to apply the configuration of the present embodiment to a single-stage centrifugal compressor, a centrifugal pump, a generator, and a turbine.
遠心圧縮機100は、軸線回りに回転する回転軸1と、この回転軸1の周囲を覆うことで流体流路2を形成する静止体Sとしてのケーシング3と、回転軸1に設けられた回転体Rとしての複数のインペラ4と、を備えている。
The
ケーシング3は、軸線Oに沿って延びる円筒状をなしている。回転軸1は、このケーシング3の内部を軸線Oに沿って貫通するように延びている。軸線O方向におけるケーシング3の両端部には、それぞれジャーナル軸受5及びスラスト軸受6が設けられている。回転軸1は、これらジャーナル軸受5とスラスト軸受6とによって軸線O回りに回転可能に支持されている。
The
ケーシング3の軸線O方向一方側には、外部から作動流体Gとしての空気を取り入れるための吸気口7が設けられている。さらに、ケーシング3の軸線O方向他方側には、ケーシング3内部で圧縮された作動流体Gが排気される排気口8が設けられている。
An
ケーシング3の内側には、これら吸気口7と排気口8とを連通し、縮径と拡径を繰り返す内部空間が形成されている。この内部空間は、複数のインペラ4を収容するとともに、上記の流体流路2の一部をなしている。なお、以降の説明では、この流体流路2上における吸気口7が位置する側を上流側と呼び、排気口8が位置する側を下流側と呼ぶ。
Inside the
回転軸1には、その外周面上で軸線O方向に間隔を空けて複数(6つ)のインペラ4が設けられている。各インペラ4は、図2に示すように、軸線O方向から見て略円形の断面を有するディスク41と、このディスク41の上流側の面に設けられた複数のブレード42と、これら複数のブレード42を上流側から覆うカバー43と、を有している。
A plurality (six)
ディスク41は、軸線Oと交差する方向から見て、該軸線O方向の一方側から他方側に向かうに従って、径方向の寸法が次第に拡大するように形成されることで、おおむね円錐状をなしている。
The
ブレード42は、上記のディスク41の軸線O方向における両面のうち、上流側を向く円錐面上で、軸線Oを中心として径方向外側に向かって放射状に複数配列されている。より詳しくは、これらブレードは、ディスク41の上流側の面から上流側に向かって立設された薄板によって形成されている。これら複数のブレード42は、軸線O方向から見た場合、周方向の一方側から他方側に向かうように湾曲している。
A plurality of
ブレード42の上流側の端縁には、カバー43が設けられている。言い換えると、上記複数のブレード42は、このカバー43とディスク41とによって軸線O方向から挟持されている。これにより、カバー43、ディスク41、及び互いに隣り合う一対のブレード42同士の間には空間が形成される。この空間は、後述する流体流路2の一部(圧縮流路22)をなしている。
A
流体流路2は、上記のように構成されたインペラ4と、ケーシング3の内部空間を連通する空間である。本実施形態では、1つのインペラ4ごと(1つの圧縮段ごと)に1つの流体流路2が形成されているものとして説明を行う。すなわち、遠心圧縮機100では、最後段のインペラ4を除く5つのインペラ4に対応して、上流側から下流側に向かって連続する5つの流体流路2が形成されている。
The fluid flow path 2 is a space that communicates the
それぞれの流体流路2は、吸込流路21と、圧縮流路22と、ディフューザ流路23と、リターンベンド部24と、案内流路25と、を有している。なお、図2は、流体流路2及びインペラ4のうち、1段のインペラ4のみを示している。
Each fluid flow path 2 has a
1段目のインペラ4では、吸込流路21は上記の吸気口7と直接接続されている。この吸込流路21によって、外部の空気が流体流路2上の各流路に作動流体Gとして取り込まれる。より具体的には、この吸込流路21は、上流側から下流側に向かうにしたがって、軸線O方向から径方向外側に向かって次第に湾曲している。
In the first-
2段目以降のインペラ4における吸込流路21は、前段(1段目)の流体流路2における案内流路25(後述)の下流端と連通されている。すなわち、案内流路25を通過した作動流体Gは、上記と同様に、軸線Oに沿って下流側を向くように、その流れ方向が変更される。
The
圧縮流路22は、ディスク41の上流側の面、カバー43の下流側の面、及び周方向に隣り合う一対のブレード42によって囲まれた流路である。より詳しくは、この圧縮流路22は、径方向内側から外側に向かうに従って、その断面積が次第に減少している。これにより、インペラ4が回転している状態で圧縮流路22中を流通する作動流体Gは、徐々に圧縮されて高圧流体となる。
The compression flow path 22 is a flow path surrounded by a surface on the upstream side of the
ディフューザ流路23は、軸線Oの径方向内側から外側に向かって延びる流路である。このディフューザ流路23における径方向内側の端部は、上記圧縮流路22の径方向外側の端部に連通されている。
The
リターンベンド部24は、ディフューザ流路23を経て、径方向の内側から外側に向かって流通した作動流体Gの流れ方向を径方向内側に向かって反転させる。リターンベンド部24の一端側(上流側)は、上記ディフューザ流路23に連通され、他端側(下流側)は、案内流路25に連通されている。リターンベンド部24の中途において、径方向の最も外側に位置する部分は、頂部とされている。
The
案内流路25は、リターンベンド部24の下流側の端部から径方向内側に向かって延びている。案内流路25の径方向外側の端部は、上記のリターンベンド部24と連通されている。案内流路25の径方向内側の端部は、上述のように後段の流体流路2における吸込流路21に連通されている。
The
上記のように構成された遠心圧縮機100では、インペラ4の円滑な回転を実現するため、ケーシング3とインペラ4との間に隙間が形成されている。より具体的には、ディスク41における下流側を向くディスク背面41A(第一対向面P1)と、当該ディスク背面41Aに対向するケーシング背面3A(第二対向面P2)との間には隙間が形成されている。この隙間は流路F1とされている。流路F1では、図2中の矢印Aで示すように、後段側の圧縮流路22から漏れ出た高圧の流体が、径方向内側から外側に向かって流通している。
In the
さらに、カバー43における上流側を向くカバー上流面43B(第一対向面P1´)と、当該カバー上流面43Bに対向するケーシング上流面3B(第二対向面P2´)との間には隙間が形成されている。この隙間は流路F2とされている。流路F2では、図2中の矢印Bで示すように、ディフューザ流路23を流通する高圧の流体が、径方向外側から内側に向かって流通している。
Further, there is a gap between the cover
また、ディスクの41における径方向外側を向くディスク外周面41C、及びカバー43における径方向外側を向くカバー外周面43Cと、ケーシング3の内周面であるケーシング内周面3Dとの間にも隙間が形成されている。この隙間は流路F3(外側流路)とされている。流路F3は流路F1、及び流路F2と連通している。
Further, there is also a gap between the disc outer
ここで、回転体Rとしてのインペラ4と、静止体Sとしてのケーシング3との間では、上記の流路F1、及び流路F2を流通する流体を介して摩擦抵抗(円板摩擦損失)が生じる。特に、遠心圧縮機100の場合、揚程が大きくなるにつれてインペラ4の外径が大きくなることから、上記の円板摩擦損失が増大することが知られている。また、インペラ4の外周面(上記のディスク外周面41C、及びカバー外周面43C)では流体の周方向速度が最も高いことから、これら外周面とケーシング内周面3Dとの間で生じる摩擦損失も低減する必要がある。
Here, between the
そこで、本実施形態では、図3と図4に示すように、ディスク外周面41C、及びカバー外周面43Cの径方向外側の端縁に、軸線O方向に凹む段差が形成されている。より具体的には図3に示すように、上述のディスク背面41Aは、軸線Oを中心とする円形の主面61と、この主面61の外周側を囲む円環状の後退面63と、後退面63と主面61とを軸線O方向に接続する段差面62と、を有している。後退面63は、主面61に対して軸線O方向に後退している。より詳細には、後退面63は、主面61に比べてケーシング背面3Aから離間する方向に後退している。後退面63は、主面61と互いに平行をなしている。また、後退面63は、軸線Oに対する周方向に連続する円環状をなしている。後退面63の外周側の端縁は、ディスク外周面41Cに接続されている。段差面62は、主面61の外周側の端縁と、後退面63の内周側の端縁とを軸線O方向に接続している。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a step recessed in the axis O direction is formed at the radial outer edge of the disk outer
同じく図3に示すように、ケーシング背面3Aは、軸線Oを中心とする円形の主面71と、この主面71の外周側を囲む円環状の傾斜面72と、を有している。傾斜面72は、径方向内側から外側に向かうに従って、上述の後退面63側に向かうように軸線Oに対して傾斜している。また、軸線Oを含む断面視において、傾斜面72は平面状に延びている。傾斜面72の径方向内側の端縁(内側端縁t1)は、上記の後退面63の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している。また、傾斜面72の径方向外側の端縁(外側端縁t2)は、軸線O方向において、後退面63よりも一方側に位置している。したがって、傾斜面72と、上記の段差面62、及び後退面63とによって、断面視三角形状の空間Vが画成されている。
Similarly, as shown in FIG. 3, the casing back
さらに、図4に示すように、上述のカバー上流面43Bは、軸線Oを中心とする円形の主面61´と、この主面61´の外周側を囲む円環状の後退面63´と、後退面63´と主面61´とを軸線O方向に接続する段差面62´と、を有している。後退面63´は、主面61´に対して軸線O方向に後退している。より詳細には、後退面63´は、主面61´に比べてケーシング上流面3Bから離間する方向に後退している。後退面63´は、主面61´と互いに平行をなしている。また、後退面63´は、軸線Oに対する周方向に連続する円環状をなしている。後退面63´の外周側の端縁は、カバー外周面43Cに接続されている。段差面62´は、主面61´の外周側の端縁と、後退面63´の内周側の端縁とを軸線O方向に接続している。
Further, as shown in FIG. 4, the cover
同じく図4に示すように、ケーシング上流面3Bは、軸線Oを中心とする円形の主面71´と、この主面71´の外周側を囲む円環状の傾斜面72´と、を有している。傾斜面72´は、径方向内側から外側に向かうに従って、上述の後退面63´側に向かうように軸線Oに対して傾斜している。また、軸線Oを含む断面視において、傾斜面72´は平面状に延びている。傾斜面72´の径方向内側の端縁(内側端縁t1´)は、上記の後退面63´の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している。また、傾斜面72´の径方向外側の端縁(外側端縁t2´)は、軸線O方向において、後退面63よりも他方側に位置している。したがって、傾斜面72´と、上記の段差面62´、及び後退面63´とによって、断面視三角形状の空間V´が画成されている。
Similarly, as shown in FIG. 4, the casing
上記構成では、第一対向面P1としてのディスク背面41Aと、第二対向面P2としてのケーシング背面3Aとの間の流路F1中を、径方向内側から外側に向かって流体が流通する際に、後退面63と傾斜面72との間の空間Vに流体の一部が捕捉される。捕捉された流体は、当該空間V内で渦を形成する。具体的には図3に示すように、この渦は、傾斜面72から後退面63を経て段差面62に向かって旋回している。また、ディスク外周面41Cとケーシング内周面3Dとの間(即ち、流路F3内)にも、他の渦が形成される。ここで、上記流路F1を流通する流体には、回転体Rの回転に伴う周方向速度成分が含まれている。したがって、上記の渦も周方向速度成分を含みつつ、旋回している状態となる。この渦が介在することによって、回転体Rと静止体Sとの間の速度勾配を緩やかにすることができる。その結果、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。
In the above configuration, when the fluid flows from the inside to the outside in the radial direction in the flow path F1 between the disk back
また、上記構成では、第一対向面P1´としてのカバー上流面43Bと、第二対向面P2´としてのケーシング上流面3Bとの間の流路F2中を、径方向外側から内側に向かって流体が流通する際に、後退面63´と傾斜面72´との間の空間V´に流体の一部が捕捉される。捕捉された流体は、当該空間V´内で渦を形成する。具体的には図4に示すように、この渦は、傾斜面72´から段差面62´を経て後退面63´に向かって旋回している。さらに、流路F2中でも、他の渦が形成される。この渦は、流路F2中を径方向内側から外側に向かった後、ケーシング上流面3Bに向かって向きを変え、再び径方向内側に向かって旋回している。ここで、上記流路F2を流通する流体には、回転体Rの回転に伴う周方向速度成分が含まれている。したがって、上記の渦も周方向速度成分を含みつつ、旋回している状態となる。この渦が介在することによって、回転体Rと静止体Sとの間の速度勾配を緩やかにすることができる。その結果、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失を低減することができる。
Further, in the above configuration, in the flow path F2 between the cover
さらに、上記構成によれば、傾斜面72の径方向内側の端縁(内側端縁t1)は、後退面63の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している。これにより、流路F1中を、径方向内側から外側に向かって流体が流通する際に、後退面63よりも径方向内側の位置を始点として流体を傾斜面72に導くことができる。即ち、傾斜面72によって導かれた流体を、当該傾斜面72と後退面63との間(空間V)に迅速に導くことができる。したがって、この空間V内で、より安定的に渦を形成することができる。
Further, according to the above configuration, the radial inner edge (inner edge t1) of the
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、傾斜面72の内側端縁t1(又は、傾斜面72´の内側端縁t1´)が、後退面63(又は、後退面63´)の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している構成について説明した。しかしながら、図5又は図6に示す構成を採ることも可能である。図5の例では、内側端縁t1が後退面63の径方向内側の端縁と径方向において同一の位置となっている。また、図6の例では、内側端縁t1が後退面63の径方向内側の端縁よりも径方向外側に位置している。このような構成によれば、傾斜面72と後退面63との間の離間距離を十分に確保することができる。これにより、例えば回転体Rが静止体Sに対して近接する方向に変位した場合であっても、回転体Rと静止体Sとが接触する可能性を低減することができる。その結果、より安定的に遠心圧縮機100を運転することができる。なお、図5及び図6では、傾斜面72についてのみ図示しているが、傾斜面72´も上記と同様の構成を採ることが可能である。
The first embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, in the first embodiment, the inner edge t1 of the inclined surface 72 (or the inner edge t1'of the inclined surface 72') is the radial inner end of the receding surface 63 (or the receding surface 63'). The configuration that is located radially inside the edge has been described. However, it is also possible to adopt the configuration shown in FIG. 5 or FIG. In the example of FIG. 5, the inner edge t1 is in the same position in the radial direction as the radial inner edge of the receding
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図7を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図7に示すように、本実施形態では、傾斜面72Bの構成が上記第一実施形態と異なっている。この傾斜面72Bは、径方向内側から外側に向かうに従って後退面63に向かって傾斜しているとともに、曲面状をなしている。より具体的には、傾斜面72Bは、後退面63から離間する側に凸となる曲面状をなしている。傾斜面72Bの径方向内側の端縁と主面71の径方向外側の端縁とは連続的に接続されている。同様に、傾斜面72Bの径方向外側の端縁とケーシング内周面3Dとは連続的に接続されている。つまり、これらの接続部分には段差等が形成されていない。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the configuration of the
上記構成によれば、傾斜面72Bが曲面状をなしていることから、当該傾斜面72Bに沿って流体をより円滑に案内することができる。これにより、後退面63と傾斜面72Bとの間で渦をより安定的に保持することができる。
According to the above configuration, since the
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第二実施形態では、第二対向面P2としてのケーシング背面3Aに傾斜面72Bを設けた構成を説明した。しかしながら、上記第一実施形態と同様に、第二対向面P2´としてのケーシング上流面3Bに傾斜面72Bと同様の曲面を設けることも可能である。この場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
The second embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, in the second embodiment, the configuration in which the
[第三実施形態]
続いて、本発明の第三実施形態について、図8を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図8に示すように、本実施形態では、上述の段差面62、及び後退面63がそれぞれ複数(2つ)設けられている。より具体的には、相対的には径方向内側に位置する内側段差面62Aと内側後退面63Aによって、上記第一実施形態で説明した空間Vと同様の内側空間V1が形成されている。さらに、内側後退面63Aの径方向外側の端縁には、内側段差面62Aと平行に広がる外側段差面62Bが接続されている。外側段差面62Bには、内側後退面63Aと平行に広がる外側後退面63Bが接続されている。外側後退面63Bは、内側後退面63Aよりもケーシング背面3Aから後退している。
[Third Embodiment]
Subsequently, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a plurality (two) of the above-mentioned stepped
上記構成によれば、複数の後退面63が形成されていることにより、径方向内側から外側に向かって、内側空間V1及び外側空間V2にそれぞれ渦を形成させることができる。全体としては複数の渦を形成することができる。その結果、傾斜面72と後退面63との間に複数の渦が介在した状態となる。それぞれの渦には回転体Rの回転に伴う周方向速度成分が含まれている。したがって、上記の構成によれば、回転体Rと静止体Sとの間で生じる摩擦損失をより一層低減することができる。
According to the above configuration, since the plurality of receding
以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、2つの段差面62(内側段差面62A、及び外側段差面62B)、及び2つの後退面63(内側後退面63A、及び外側後退面63B)が形成されている例について説明した。しかしながら、段差面62、及び後退面63の設けられる数(即ち、段差の数)は2つに限定されず、3つ以上であってもよい。また、上記第三実施形態では、第一対向面P1としてのディスク背面41Aに複数の段差面62、及び複数の後退面63を設けた構成を説明した。しかしながら、上記第一実施形態と同様に、第一対向面P1´としてのカバー上流面43Bにこれら複数の段差面62、及び複数の後退面63と同様の構成を設けることも可能である。この場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
The third embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, in the above embodiment, regarding an example in which two stepped surfaces 62 (inner stepped
[第四実施形態]
次に、本発明の第四実施形態について、図9を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図9に示すように、本実施形態では、上記第三実施形態で説明した構成に比べて、傾斜面72上に複数(2つ)の凹溝70Rが形成されている点で相違している。具体的には、凹溝70Rは、各後退面63の径方向外側の端縁と、径方向において重複する位置に形成されている。各凹溝70Rは、軸線Oを中心とする円環状をなしている。また、各凹溝70Rは、傾斜面72上で、後退面63から離間する方向に凹んでいる。凹溝は、半円形の断面形状を有している。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 9, the present embodiment is different from the configuration described in the third embodiment in that a plurality (two) recessed
上記構成によれば、傾斜面72に凹溝70Rが形成されていることにより、例えば回転体Rが静止体Sに対して近接する方向に変位した場合であっても、当該凹溝70Rの分だけスペースが確保されていることから、回転体Rと静止体Sとが接触する可能性を低減することができる。その結果、より安定的に遠心圧縮機100を運転することができる。
According to the above configuration, since the
以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第四実施形態では、第二対向面P2としてのケーシング背面3Aに凹溝70Rが形成されている構成を説明した。しかしながら、上記第一実施形態と同様に、第二対向面P2´としてのケーシング上流面3Bに凹溝70Rと同様の構成を設けることも可能である。この場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
The fourth embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, in the fourth embodiment, the configuration in which the
100 遠心圧縮機(回転機械)
1 回転軸
2 流体流路
3 ケーシング
3A ケーシング背面
3B ケーシング上流面
3D ケーシング内周面
4 インペラ
5 ジャーナル軸受
6 スラスト軸受
7 吸気口
8 排気口
10 凹部
11 静止側凹部
21 吸込流路
22 圧縮流路
23 ディフューザ流路
24 リターンベンド部
25 案内流路
41 ディスク
41A ディスク背面
41C ディスク外周面
42 ブレード
43 カバー
43B カバー上流面
43C カバー外周面
50 リターンベーン
61,61´,71,71´ 主面
62,62´ 段差面
63,63´ 後退面
62A 内側段差面
62B 外側段差面
63A 内側後退面
63B 外側後退面
72,72´傾斜面
F1,F2,F3 流路
O 軸線
P1,P1´ 第一対向面
P2,P2´ 第二対向面
R 回転体
S 静止体
t1,t1´ 内側端縁
t2,t2´ 外側端縁
V,V´ 空間
V1 内側空間
V2 外側空間
100 Centrifugal compressor (rotary machine)
1 Rotating shaft 2
Claims (7)
前記第一対向面に前記軸線方向から対向するとともに、該第一対向面との間に流体が流通する流路を形成する第二対向面を有する静止体と、
を備え、
前記第一対向面は、前記軸線に対する径方向外側の端縁に周方向に連続して設けられ、該第一対向面から前記軸線方向に後退している後退面を有し、
前記第二対向面は、径方向内側から外側に向かうに従って、前記後退面に向かうように前記軸線に対して傾斜している傾斜面を有する回転機械。 A rotating body that is rotatable around an axis and has a first facing surface that extends in a plane that intersects the axis.
A stationary body having a second facing surface that faces the first facing surface from the axial direction and forms a flow path through which a fluid flows between the first facing surface and the first facing surface.
With
The first facing surface has a receding surface that is continuously provided in the circumferential direction on the outer edge in the radial direction with respect to the axis and recedes in the axial direction from the first facing surface.
The second facing surface is a rotary machine having an inclined surface that is inclined with respect to the axis line from the inside to the outside in the radial direction toward the retracting surface.
径方向外側に位置する前記後退面になるほど、前記第一対向面から前記軸線方向に後退している請求項1から6のいずれか一項に記載の回転機械。 The rotating body has a plurality of the retracting surfaces arranged from the inside to the outside in the radial direction.
The rotary machine according to any one of claims 1 to 6, wherein the retracting surface located on the outer side in the radial direction is retracted in the axial direction from the first facing surface.
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