JP2023150035A - Centrifugal rotary machine - Google Patents

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Masato Iwasaki
修一 山下
Shuichi Yamashita
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Abstract

To provide a rotary machine capable of improving stability while avoiding performance deterioration.SOLUTION: A centrifugal rotary machine comprises: a rotational shaft that can rotate around an axial line; an impeller that has a disc fixed to the rotational shaft, a plurality of blades provided at intervals in a circumferential direction on a surface facing one side in the axial direction of the disc, and a cover covering the plurality of blades, and pumps working fluid introduced from one side in the axial direction to the outside in a radial direction; and a casing that covers the rotational shaft and the impeller, and defines a first flow path for introducing the working fluid and a second flow path for discharging the working fluid from the impeller, where a cover opposite surface, which is an inner peripheral surface of the casing that faces the outer peripheral surface of the cover, has a rough surface that is rougher than the outer peripheral surface of the cover.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、遠心回転機械に関する。 The present disclosure relates to centrifugal rotating machines.

一般的に遠心回転機械としての遠心圧縮機は、軸線に沿って延びる回転軸及び回転軸に設けられたインペラからなるロータと、ロータを覆うケーシングと、を有している。インペラとして、クローズドインペラと呼ばれる形式のものが用いられる場合がある。クローズドインペラは、軸線を中心とする円盤状のディスクと、当該ディスクの一方側の面上に設けられた複数のブレードと、これら複数のブレードを一方側から覆う円錐状のカバーと、を有している。カバーの外周面とケーシングの内周面との間にはクリアランス(外側流路)が設けられている。 Generally, a centrifugal compressor as a centrifugal rotating machine has a rotor including a rotating shaft extending along an axis and an impeller provided on the rotating shaft, and a casing that covers the rotor. As the impeller, a type called a closed impeller is sometimes used. A closed impeller has a disk-shaped disk centered on an axis, a plurality of blades provided on one side of the disk, and a conical cover that covers the plurality of blades from one side. ing. A clearance (outer flow path) is provided between the outer peripheral surface of the cover and the inner peripheral surface of the casing.

遠心圧縮機を運転すると、上記のブレード同士が画成する流路内を流体が流れる。流路を入口側から出口側に向かって流れる中途で流体は圧縮されて高圧状態となる。ここで、流路の出口側では、入口側よりも高圧の流体が流通することから、上述の外側流路にも流体が流れ込む。このように、外側流路に多くの流体が流れ込んだ場合、遠心圧縮機の圧縮効率が低下してしまう。そこで、ケーシングの内周面に、流体の流通を防ぐシール部を設ける技術が知られている。例えば下記特許文献1には、シール部の具体例として、ケーシングの内周面におけるインペラの入口側にシールフィンが設けられた構成が開示されている。このようなシールフィンを設けることによって外側流路に流れ込む流体が低減される。 When the centrifugal compressor is operated, fluid flows through the flow path defined by the blades. The fluid is compressed in the middle of flowing through the channel from the inlet side to the outlet side and becomes in a high pressure state. Here, since a higher pressure fluid flows on the outlet side of the channel than on the inlet side, the fluid also flows into the above-mentioned outer channel. In this way, when a large amount of fluid flows into the outer flow path, the compression efficiency of the centrifugal compressor decreases. Therefore, a technique is known in which a seal portion is provided on the inner circumferential surface of the casing to prevent fluid from flowing. For example, Patent Document 1 listed below discloses, as a specific example of the seal portion, a configuration in which a seal fin is provided on the inner circumferential surface of the casing on the inlet side of the impeller. Providing such sealing fins reduces fluid flowing into the outer flow path.

国際公開第2016/043090号International Publication No. 2016/043090

ところで上記のような遠心圧縮機では、外側流路を流れ込む流体は旋回成分(スワール成分)を有している。ロータに変位が発生した際にこのスワール成分が大きいと、クリアランス分布と位相が異なる正弦波状の圧力分布が発生し、ロータの変位に対して直角方向の励振力がロータに作用する。この励振力によってロータの振れ回りを助長される結果、安定性が低下する場合があった。また、遠心圧縮機としては、励振力の低下とともに性能向上を図ることも望まれている。 By the way, in the above centrifugal compressor, the fluid flowing into the outer flow path has a swirl component. If the swirl component is large when displacement occurs in the rotor, a sinusoidal pressure distribution having a phase different from the clearance distribution is generated, and an excitation force in a direction perpendicular to the rotor displacement acts on the rotor. This excitation force may encourage the rotor to whirl around, resulting in a decrease in stability. Furthermore, it is desired that centrifugal compressors have lower excitation force and improved performance.

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、性能低下を避けながら、安定性を向上させることができる回転機械を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a rotating machine that can improve stability while avoiding performance deterioration.

上記課題を解決するために、本開示に係る遠心回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、前記回転軸に固定されたディスク、前記ディスクにおける前記軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレード、及び、複数の前記ブレードを覆うカバーを有し、前記軸線方向一方側から導入される作動流体を径方向外側に圧送するインペラと、前記回転軸及び前記インペラを覆うとともに、前記作動流体を導入する第一流路、前記インペラが圧送する前記作動流体が流通する第二流路を区画形成するケーシングと、を備え、前記カバーの外周面にクリアランスを介して対向する前記ケーシングの内周面であるカバー対向面が、前記カバーの外周面よりも表面粗さが大きい粗面とされている。 In order to solve the above problems, a centrifugal rotating machine according to the present disclosure includes a rotating shaft rotatable around an axis, a disk fixed to the rotating shaft, and a surface of the disk facing one side in the axial direction that extends in a circumferential direction. an impeller having a plurality of blades provided at intervals between the blades and a cover that covers the plurality of blades, the impeller configured to force the working fluid introduced from one side in the axial direction outward in the radial direction; a casing that covers the impeller and defines a first flow path through which the working fluid is introduced, and a second flow path through which the working fluid pumped by the impeller flows; A cover facing surface, which is an inner circumferential surface of the casing facing each other, is a rough surface having a surface roughness greater than an outer circumferential surface of the cover.

本開示に係る遠心回転機械は、軸線回りに回転可能な回転軸と、前記回転軸に固定されたディスク、前記ディスクにおける前記軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレード、及び、複数の前記ブレードを覆うカバーを有し、前記軸線方向一方側から導入される作動流体を径方向外側に圧送するインペラと、前記回転軸及び前記インペラを覆うとともに、前記作動流体を導入する第一流路、前記インペラから前記作動流体が排出される第二流路を区画形成するケーシングと、前記カバーの外周面に対向する前記ケーシングの内周面であるカバー対向面に設けられた凹凸構造部材と、を備える。 A centrifugal rotating machine according to the present disclosure includes a rotating shaft rotatable around an axis, a disk fixed to the rotating shaft, and a surface of the disk facing one side in the axial direction provided at intervals in the circumferential direction. an impeller that has a plurality of blades and a cover that covers the plurality of blades and forces the working fluid introduced from one side in the axial direction radially outward; A casing that defines a first channel for introducing fluid and a second channel for discharging the working fluid from the impeller, and a cover-facing surface that is an inner circumferential surface of the casing that faces an outer circumferential surface of the cover. and a concavo-convex structural member.

本開示の回転機械によれば、性能低下を避けながら安定性を向上させることができる。 According to the rotating machine of the present disclosure, stability can be improved while avoiding performance deterioration.

本開示の第一実施形態に係る遠心圧縮機の模式的な縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a centrifugal compressor according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第一実施形態に係る遠心圧縮機の要部を示す模式的な縦断面図である。1 is a schematic vertical sectional view showing main parts of a centrifugal compressor according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第二実施形態に係る遠心圧縮機の要部を示す模式的な縦断面図である。FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing main parts of a centrifugal compressor according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第二実施形態に係る遠心圧縮機の凹凸構造部材としてのラティス構造体の単位ラティスの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a unit lattice of a lattice structure as a concavo-convex structure member of a centrifugal compressor according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第二実施形態に係る遠心圧縮機の凹凸構造部材としての発砲金属材の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a metal foam material as an uneven structure member of a centrifugal compressor according to a second embodiment of the present disclosure.

<第一実施形態>
以下、本発明の第一実施形態について図1及び図2を参照して詳細に説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

<遠心圧縮機の基本構成>
図1に示すように、本実施形態に係る遠心回転機械としての遠心圧縮機1は、回転軸2、インペラ10、ケーシング30及びシール部70を備えている。本実施形態の遠心圧縮機1は、インペラ10を複数段備えたいわゆる一軸多段遠心圧縮機である。
<Basic configuration of centrifugal compressor>
As shown in FIG. 1, a centrifugal compressor 1 as a centrifugal rotating machine according to the present embodiment includes a rotating shaft 2, an impeller 10, a casing 30, and a seal portion 70. The centrifugal compressor 1 of this embodiment is a so-called single-shaft multi-stage centrifugal compressor that includes impellers 10 in multiple stages.

回転軸2は、水平方向に延びる軸線O方向に延びる円柱状をなしている。回転軸2は、軸線O方向の第一端部2a側(軸線O方向一方側)及び第二端部2b側(軸線O方向他方側)で、ジャーナル軸受3によって軸線O回りに回転可能に支持されている。回転軸2は、第一端部2aがスラスト軸受4によって支持されている。 The rotating shaft 2 has a cylindrical shape extending in the direction of an axis O extending in the horizontal direction. The rotating shaft 2 is rotatably supported around the axis O by journal bearings 3 at a first end 2a side (one side in the axis O direction) and a second end 2b side (the other side in the axis O direction) in the axis O direction. has been done. The rotating shaft 2 has a first end 2 a supported by a thrust bearing 4 .

インペラ10は、回転軸2の外周面に外嵌されており、軸線O方向に間隔をあけて複数段が設けられている。これらインペラ10は、回転軸2とともに軸線O回りに回転することで、軸線O方向一方側から流入する作動流体を径方向外側に向かって圧送する。
回転軸2とインペラ10とによって、遠心圧縮機1のロータが構成されている。
The impeller 10 is fitted onto the outer peripheral surface of the rotating shaft 2, and is provided in multiple stages at intervals in the direction of the axis O. These impellers 10 rotate together with the rotating shaft 2 about the axis O, thereby forcing the working fluid flowing in from one side in the direction of the axis O toward the outside in the radial direction.
The rotary shaft 2 and the impeller 10 constitute a rotor of the centrifugal compressor 1.

ケーシング30は、軸線O方向に延びる筒状に形成された部材であって、回転軸2、インペラ10、及びジャーナル軸受3等を覆うようにして収容している。ケーシング30は、ジャーナル軸受3を介して回転軸2を回転可能に支持している。これによりケーシング30に対して回転軸2に取り付けられたインペラ10が相対回転可能となっている。ケーシング30は、導入流路31、接続流路32、排出流路33を有している。 The casing 30 is a cylindrical member extending in the direction of the axis O, and accommodates the rotating shaft 2, the impeller 10, the journal bearing 3, etc. so as to cover them. The casing 30 rotatably supports the rotating shaft 2 via the journal bearing 3. This allows the impeller 10 attached to the rotating shaft 2 to rotate relative to the casing 30. The casing 30 has an introduction channel 31, a connection channel 32, and a discharge channel 33.

導入流路31は、複数のインペラ10のうち最も軸線O方向一方側に配置された最前段のインペラ10に対してケーシング30の外部から作動流体を導入する。導入流路31は、ケーシング30の外周面に開口しており、当該開口部は作動流体の吸込口31aとされている。導入流路31は、径方向内側の部分で最前段のインペラ10の軸線O方向一方側に接続されている。 The introduction flow path 31 introduces working fluid from outside the casing 30 to the foremost impeller 10 disposed on one side in the axis O direction among the plurality of impellers 10 . The introduction channel 31 opens on the outer circumferential surface of the casing 30, and the opening serves as a suction port 31a for the working fluid. The introduction flow path 31 is connected to one side in the axis O direction of the impeller 10 at the frontmost stage at a radially inner portion.

接続流路32は、軸線O方向に隣り合う一対のインペラ10を接続する流路である。接続流路32は、前段側のインペラ10から径方向外側に排出される作動流体を、後段側のインペラ10に軸線O方向一方側から導入する。接続流路32は、ディフューザ流路32a及びリターン流路32bを有している。
ディフューザ流路32aは、インペラ10の径方向外側に接続されており、インペラ10から径方向外側に排出される作動流体を径方向外側に導きながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する。リターン流路32bは、ディフューザ流路32aの径方向外側に接続されて径方向外側に向かう作動流体を径方向内側に転向させて後段側のインペラ10に案内する。
The connection flow path 32 is a flow path that connects a pair of impellers 10 adjacent to each other in the direction of the axis O. The connection flow path 32 introduces the working fluid discharged radially outward from the impeller 10 on the front stage side to the impeller 10 on the rear stage side from one side in the axis O direction. The connection channel 32 has a diffuser channel 32a and a return channel 32b.
The diffuser flow path 32a is connected to the radially outer side of the impeller 10, and converts velocity energy into pressure energy while guiding the working fluid discharged radially outwardly from the impeller 10 radially outwardly. The return flow path 32b is connected to the radially outer side of the diffuser flow path 32a, and diverts the working fluid directed toward the radially outer side radially inward to guide it to the impeller 10 on the rear stage side.

排出流路33は、複数のインペラ10のうち最も軸線O方向他方側に配置された最後段のインペラ10から径方向外側に排出される作動流体をケーシング30の外部に排出する。排出流路33は、ケーシング30の外周面に開口しており、当該開口部は作動流体の排出口33aとされている。該排出流路33は、径方向内側の部分で最後段のインペラ10の径方向外側に接続されている。 The discharge flow path 33 discharges the working fluid discharged radially outward from the last stage impeller 10 disposed closest to the other side in the axis O direction among the plurality of impellers 10 to the outside of the casing 30 . The discharge passage 33 opens on the outer circumferential surface of the casing 30, and the opening serves as a discharge port 33a for the working fluid. The discharge passage 33 is connected to the radially outer side of the impeller 10 at the last stage at its radially inner portion.

ここで、最前段のインペラ10では、導入流路31が該インペラ10に作動流体を導入する第一流路F1(図2参照)となり、最前段のインペラ10の下流側に続くディフューザ流路32aが当該インペラ10から排出される作動流体が流通する第二流路F2(図2参照)となる。
また、最後段のインペラ10では、最後段のインペラ10に接続されたリターン流路32bが該インペラ10に作動流体を導入する第一流路F1となり、排出流路33が当該インペラ10から圧送される作動流体が流通する第二流路F2となる。
さらに、最前段のインペラ10と最後段のインペラ10との間のインペラ10では、リターン流路32bが該インペラ10に作動流体を導入する第一流路F1となり、ディフューザ流路32aが当該インペラ10から圧送される作動流体が流通する第二流路F2となる。
Here, in the impeller 10 at the forefront stage, the introduction passage 31 becomes the first passage F1 (see FIG. 2) that introduces the working fluid into the impeller 10, and the diffuser passage 32a continuing downstream of the impeller 10 at the forefront stage is the first passage F1 (see FIG. 2). This becomes a second flow path F2 (see FIG. 2) through which the working fluid discharged from the impeller 10 flows.
Furthermore, in the impeller 10 at the last stage, the return passage 32b connected to the impeller 10 at the last stage becomes the first passage F1 for introducing the working fluid into the impeller 10, and the discharge passage 33 is used to forcefully feed the working fluid from the impeller 10. This becomes a second flow path F2 through which the working fluid flows.
Furthermore, in the impeller 10 between the impeller 10 at the front stage and the impeller 10 at the last stage, the return flow path 32b becomes the first flow path F1 that introduces the working fluid into the impeller 10, and the diffuser flow path 32a flows from the impeller 10 to the impeller 10. This becomes a second flow path F2 through which the working fluid to be pumped flows.

<インペラの詳細構成>
次に、図2を参照して、インペラ10の詳細構成について説明する。インペラ10は、ディスク11、ブレード12及びカバー20を有するいわゆるクローズドインペラである。
<Detailed configuration of impeller>
Next, the detailed configuration of the impeller 10 will be described with reference to FIG. 2. The impeller 10 is a so-called closed impeller having a disk 11, blades 12, and a cover 20.

<ディスク>
ディスク11は、軸線Oを中心とした円盤状に形成されている。ディスク11には、軸線Oを中心とした円形をなして軸線O方向に貫通する貫通孔11aが形成されている。貫通孔11aの内周面が回転軸2の外周面に嵌まり込むことによって、インペラ10が回転軸2に一体に固定されている。
<Disc>
The disk 11 is formed into a disk shape centered on the axis O. A through hole 11a is formed in the disk 11 in a circular shape centered on the axis O and penetrating in the direction of the axis O. The impeller 10 is integrally fixed to the rotating shaft 2 by fitting the inner peripheral surface of the through hole 11a into the outer peripheral surface of the rotating shaft 2.

ディスク11における軸線O方向他方側を向く面は、軸線Oに直交する平面状をなすディスク背面11cとされている。ディスク11における貫通孔11aの軸線O方向一方側の端部からディスク背面11cの径方向外側の端部にかけては、軸方向一方側から他方側に向かうに従って漸次径方向外側に向かって延びるディスク主面11bが形成されている。ディスク主面11bは、軸線O方向一方側の部分は、径方向外側を向いており、軸線O方向他方側に向かうにしたがって軸線O方向一方側を向くように漸次湾曲している。即ち、ディスク主面11bは、軸線O方向一方側から他方側に向かうに従って漸次拡径している。ディスク主面11bは、凹曲面状をなしている。 The surface of the disk 11 facing the other side in the direction of the axis O is a disk back surface 11c having a planar shape orthogonal to the axis O. From one end of the through hole 11a in the axis O direction of the disk 11 to the radially outer end of the disk back surface 11c, there is a disk main surface that gradually extends radially outward from one axial side to the other side. 11b is formed. The disk main surface 11b has a portion on one side in the axis O direction facing outward in the radial direction, and gradually curves toward the other side in the axis O direction so as to face one side in the axis O direction. That is, the diameter of the disk main surface 11b gradually increases from one side toward the other side in the direction of the axis O. The disk main surface 11b has a concave curved shape.

<ディスク>
ブレード12は、ディスク11におけるディスク主面11bに軸線Oの周方向に間隔をあけて複数設けられている。各ブレード12は、径方向内側から径方向外側に向かうに従ってインペラ10の回転方向後方側に向かって湾曲している。各ブレード12は、回転方の前方側に向かってとなる曲面をなしながら延びている。
<Disc>
A plurality of blades 12 are provided on the disk main surface 11b of the disk 11 at intervals in the circumferential direction of the axis O. Each blade 12 is curved toward the rear side in the rotational direction of the impeller 10 as it goes from the radially inner side to the radially outer side. Each blade 12 extends while forming a curved surface toward the front side in the direction of rotation.

<カバー>
カバー20は、複数のブレード12を軸線O方向一方側から覆っている。カバー20は、ディスク11との間にブレード12を挟むように、ディスク11と対向して設けられている。カバー20の内周面(以下、カバー内周面21と称する。)は、軸線O方向一方側から他方側に向かうにしたがって漸次拡径するように形成されている。カバー内周面21は、ディスク主面11bと対応するように該ディスク主面11b同様に湾曲している。カバー内周面21には、ブレード12におけるディスク主面11b側とは反対側の端部が固定されている。
<Cover>
The cover 20 covers the plurality of blades 12 from one side in the direction of the axis O. The cover 20 is provided facing the disk 11 so that the blade 12 is sandwiched between the cover 20 and the disk 11. The inner circumferential surface of the cover 20 (hereinafter referred to as the cover inner circumferential surface 21) is formed to gradually increase in diameter from one side toward the other side in the axis O direction. The cover inner circumferential surface 21 is curved similarly to the disk main surface 11b so as to correspond to the disk main surface 11b. An end of the blade 12 on the side opposite to the disk main surface 11b is fixed to the cover inner circumferential surface 21.

カバー内周面21、ディスク主面11b及びブレード12によって、これらの間に軸線O方向一方側から他方側に向かうに従って、回転方向後方側に湾曲しながら径方向外側に延びる流路が形成されている。 A flow path is formed between the cover inner circumferential surface 21, the disk main surface 11b, and the blade 12, and extends radially outward while curving backward in the rotational direction from one side to the other side in the axis O direction. There is.

<ケーシングの詳細構造>
次に、図2を参照してケーシング30の詳細構造を説明する。ケーシング30は、インペラ10に作動流路を導入する第一流路F1と、インペラ10から作動流体が圧送される第二流路F2との間に、インペラ10を内側に収容する空間としてのインペラ収容部40を有している。該インペラ収容部40は、複数のインペラ10の数に応じて複数が設けられている。
<Detailed structure of casing>
Next, the detailed structure of the casing 30 will be explained with reference to FIG. 2. The casing 30 is an impeller housing space that accommodates the impeller 10 inside, between a first flow path F1 that introduces a working flow path into the impeller 10 and a second flow path F2 through which working fluid is pumped from the impeller 10. It has a section 40. A plurality of the impeller accommodating portions 40 are provided according to the number of the plurality of impellers 10.

インペラ収容部40における軸線O方向他方側の部分となるインペラ10のディスク背面11cに対向する部分は、ディスク対向面50とされている。ディスク対向面50はディスク背面11cに対して間隔をあけて設けられている。 A portion of the impeller 10 on the other side in the direction of the axis O in the impeller accommodating portion 40, which faces the disk back surface 11c, is a disk facing surface 50. The disk facing surface 50 is provided at a distance from the disk rear surface 11c.

<カバー対向面>
インペラ収容部40における軸線O方向一方側の部分となるインペラ10のカバー外周面22に対向する部分は、カバー対向面60とされている。カバー対向面60の軸線O方向他方側の端部は、入口段差面67を介して第二流路F2に接続されている。入口段差面67は、軸線Oに平行な円筒面状をなしている。カバー対向面60の軸線O方向一方側の端部は、出口段差面68を介して第一流路F1に接続されている。出口段差面68は、軸線Oに直交するとともに軸線O方向一方側を向く平面状をなしている。
<Cover facing surface>
A portion of the impeller accommodating portion 40 on one side in the direction of the axis O that faces the cover outer circumferential surface 22 of the impeller 10 is a cover facing surface 60 . The other end of the cover facing surface 60 in the direction of the axis O is connected to the second flow path F2 via the inlet step surface 67. The inlet step surface 67 has a cylindrical shape parallel to the axis O. One end of the cover facing surface 60 in the direction of the axis O is connected to the first flow path F1 via an outlet step surface 68. The exit step surface 68 has a planar shape that is perpendicular to the axis O and faces one side in the axis O direction.

このように第一流路F1と第二流路F2と間に設けられたカバー対向面60とインペラ10外周面との間のクリアランスは、第一流路F1と第二流路F2とを連通させる外側流路F3とされている。外側流路F3の軸線O方向一方側の端部は、第一流路F1に連通している。外側流路F3の軸線O方向他方側の端部は、第二流路F2に連通している。第一流路F1を流通する作動流体の圧力よりも第二流路F2を流通する流体の圧力の方が高い。そのため、外側流路F3には、第二流路F2側から第一流路F1側に向かって、即ち、軸線O方向他方側から軸線O方向一方側に向かって作動流路が流通する。 In this way, the clearance between the cover facing surface 60 provided between the first flow path F1 and the second flow path F2 and the outer peripheral surface of the impeller 10 is the outer circumferential surface of the impeller 10 that connects the first flow path F1 and the second flow path F2. It is designated as flow path F3. One end of the outer flow path F3 in the axis O direction communicates with the first flow path F1. The other end of the outer flow path F3 in the axis O direction communicates with the second flow path F2. The pressure of the working fluid flowing through the second flow path F2 is higher than the pressure of the working fluid flowing through the first flow path F1. Therefore, an operating flow path flows through the outer flow path F3 from the second flow path F2 side toward the first flow path F1 side, that is, from the other side in the axis O direction to the one side in the axis O direction.

カバー対向面60は、第一面61、第二面62、第三面63、及び第四面64を有している。
第一面61は、カバー対向面60における最も第二流路F2側の部分、即ち、外側流路F3を流通する作動流体の最上流側の部分である。第一面61は、軸線O方向他方側の端部が入口段差面67に接続されている。第一面61は、軸線O方向一方側に向かうにしたがって径方向内側に縮径する円錐面状に延びている。
The cover facing surface 60 has a first surface 61 , a second surface 62 , a third surface 63 , and a fourth surface 64 .
The first surface 61 is the part of the cover facing surface 60 closest to the second flow path F2, that is, the part closest to the upstream side of the working fluid flowing through the outer flow path F3. The first surface 61 is connected to the entrance step surface 67 at the other end in the direction of the axis O. The first surface 61 extends in the shape of a conical surface whose diameter decreases radially inward toward one side in the axis O direction.

第二面62は、第一面61における下流側に接続されている。第二面62は、軸線Oを中心とした円筒面状をなしている。第二面62の軸線O方向他方側の端部が、第一面61に接続されている。
第三面63は、第二面62における下流側の端部から、径方向内側に向かって延びている。第三面63は、軸線Oに直交するとともに軸線O方向他方側を向く平面状をなしている。
The second surface 62 is connected to the downstream side of the first surface 61. The second surface 62 has a cylindrical shape centered on the axis O. The other end of the second surface 62 in the direction of the axis O is connected to the first surface 61 .
The third surface 63 extends radially inward from the downstream end of the second surface 62. The third surface 63 has a planar shape that is perpendicular to the axis O and faces the other side in the direction of the axis O.

第四面64は、第三面63の径方向内側の端部に接続されている。第四面64は、軸線Oを中心とした円筒面状をなしている。第四面64は、軸線O方向他方側の端部である上流側の端部が第三面63の径方向内側の端部に接続されている。第四面64は、軸線O方向一方側の端部である下流側の端部が出口段差面68の径方向外側の端部に接続されている。 The fourth surface 64 is connected to the radially inner end of the third surface 63. The fourth surface 64 has a cylindrical shape centered on the axis O. The fourth surface 64 has an upstream end, which is the other end in the direction of the axis O, connected to a radially inner end of the third surface 63 . The downstream end of the fourth surface 64, which is one end in the direction of the axis O, is connected to the radially outer end of the outlet step surface 68.

<シール部>
シール部70は、外側流路F3に設けられており、該外側流路F3を流通する作動流体の第二流路F2側から第一流路F1側への漏出をシールしている。シール部70は、シールリング71及び複数のフィン72を有する。
<Seal part>
The seal portion 70 is provided in the outer flow path F3, and seals the working fluid flowing through the outer flow path F3 from leaking from the second flow path F2 side to the first flow path F1 side. The seal portion 70 includes a seal ring 71 and a plurality of fins 72.

シールリング71は、軸線Oを中心とする円筒状をなす部材である。シールリング71は、外周面がケーシング30のカバー対向面60における第四面64に固定されている。
フィン72は、シールリング71の内周面から径方向内側に突出するとともに周方向にわたって延びるように設けられている。フィン72の径方向内側の端部は僅かな隙間を介してカバー20カバー外周面22と対向している。フィン72は軸線O方向に間隔をあけて複数が設けられている。
The seal ring 71 is a cylindrical member centered on the axis O. The outer peripheral surface of the seal ring 71 is fixed to the fourth surface 64 of the cover-facing surface 60 of the casing 30 .
The fins 72 are provided so as to protrude radially inward from the inner peripheral surface of the seal ring 71 and extend in the circumferential direction. The radially inner end of the fin 72 faces the cover outer circumferential surface 22 of the cover 20 with a slight gap therebetween. A plurality of fins 72 are provided at intervals in the direction of the axis O.

<カバー対向面とカバー外周面との詳細構造>
ここで、ケーシング30のカバー対向面60の少なくとも一部は、カバー外周面22よりも表面粗さが大きい凹凸構造の粗面とされている。即ち、カバー対向面60の表面性状は、カバー外周面22の表面性状よりも表面が粗く形成されている。
特に本実施形態では、カバー対向面60におけるシール部70よりも上流側に位置し、かつ、カバー外周面22に径方向に対向する部分となる第一面61及び第二面62が、カバー外周面22よりも表面粗さが大きい粗面とされている。
<Detailed structure of cover facing surface and cover outer peripheral surface>
Here, at least a portion of the cover-facing surface 60 of the casing 30 is a rough surface having an uneven structure with a surface roughness greater than that of the outer circumferential surface 22 of the cover. That is, the surface texture of the cover facing surface 60 is formed to be rougher than the surface texture of the cover outer peripheral surface 22.
In particular, in this embodiment, the first surface 61 and the second surface 62, which are located upstream of the seal portion 70 on the cover facing surface 60 and radially opposed to the cover outer peripheral surface 22, are located on the cover outer peripheral surface 60. The surface has a rough surface roughness greater than that of surface 22.

カバー対向面60の粗面の面粗さは、例えば最大高さ(Rmax)で10μm~1000μm、好ましくは20μm~500μm、より好ましく30μm~200μm、さらに好ましくは50μm~150μm、最適には100μm(0.1mm)近傍の80μm~120μmの値に設定されている。 The surface roughness of the rough surface of the cover facing surface 60 is, for example, 10 μm to 1000 μm in maximum height (Rmax), preferably 20 μm to 500 μm, more preferably 30 μm to 200 μm, still more preferably 50 μm to 150 μm, and optimally 100 μm (0 μm). .1 mm) is set to a value of 80 μm to 120 μm.

これに対して、カバー外周面22や、カバー対向面60における粗面とされていない部分である第三面63、第四面64の面粗さは、上記よりも小さな値とされている。これらの面粗さは、例えば最大高さ(Rmax)で10μm~40μm、好ましくは20μm~30μmより好ましくは25μmに設定されている。 On the other hand, the surface roughness of the cover outer circumferential surface 22 and the third surface 63 and fourth surface 64, which are the non-roughened portions of the cover facing surface 60, is set to a value smaller than the above value. The surface roughness of these surfaces is set, for example, at a maximum height (Rmax) of 10 μm to 40 μm, preferably 20 μm to 30 μm, more preferably 25 μm.

カバー対向面60の粗面は例えば以下の(1)から(3)の手法で実現することができる。
(1)切削加工における仕上げ加工工程の省略
インペラ10及びケーシング30を切削加工で製造する場合、インペラ10のカバー外周面22及びケーシング30のカバー対向面60を荒加工にて形成した後、カバー外周面22及びカバー対向面60のうちカバー外周面22のみに仕上げ加工を施す。これによって、インペラ10外周面は滑らかな仕上げ加工面とすることができる一方、カバー対向面60を荒加工による粗面とすることができる。
The rough surface of the cover facing surface 60 can be realized, for example, by the following methods (1) to (3).
(1) Omission of finishing process in cutting When manufacturing the impeller 10 and casing 30 by cutting, after forming the cover outer circumferential surface 22 of the impeller 10 and the cover facing surface 60 of the casing 30 by rough machining, Of the surface 22 and the cover facing surface 60, only the cover outer circumferential surface 22 is finished. As a result, the outer peripheral surface of the impeller 10 can be made into a smooth finished surface, while the cover facing surface 60 can be made into a rough surface by rough processing.

(2)鋳造成形における仕上げ加工工程の省略
ケーシング30を鋳造で成形した場合、カバー対向面60に対する仕上げ加工を省略する。これにより、カバー対向面60は鋳肌面となり、上記粗面を実現することができる。インペラ10については、切削加工、鋳造成形のいずれで製造した場合であっても仕上げ加工を施すことによってカバー外周面22を滑らかな仕上げ加工面とする。
(2) Omission of finishing process in casting When the casing 30 is formed by casting, finishing on the cover facing surface 60 is omitted. Thereby, the cover facing surface 60 becomes a cast surface, and the above-mentioned rough surface can be realized. Regardless of whether the impeller 10 is manufactured by cutting or casting, the cover outer circumferential surface 22 is made to have a smooth finished surface by finishing.

(3)カバー対向面60への凹凸加工
カバー対向面60とカバー外周面22とを同様の表面粗さで製造した後、カバー対向面60のみに凹凸加工を施す。これにより、カバー対向面60を粗面としての凹凸加工面とすることができる。凹凸加工としては、例えばショットピーニング等の打撃痕を与える手法や、やすりその他の工具等で傷つける手法が挙げられる。一方で、カバー外周面22は仕上げ加工をした後に凹凸加工を施すことのない、非凹凸加工面とする。やすりその他の工具等で傷つける手法の場合、既存の遠心圧縮機1にも容易に適用することができる。
(3) Uneven processing on the cover facing surface 60 After the cover facing surface 60 and the cover outer circumferential surface 22 are manufactured to have the same surface roughness, only the cover facing surface 60 is subjected to uneven processing. As a result, the cover facing surface 60 can be made into a rough textured surface. Examples of the uneven processing include a method of creating impact marks such as shot peening, and a method of damaging the surface with a file or other tools. On the other hand, the outer circumferential surface 22 of the cover is a non-textured surface that is not subjected to any uneven processing after finishing. In the case of the method of damaging with a file or other tools, it can be easily applied to the existing centrifugal compressor 1.

<作用効果>
第二流路F2側から第一流路F1側に向かって外側流路F3を流通する作動流体は、インペラ10の回転圧送により旋回成分(スワール成分)を有している。このスワール成分が大きい場合には、ロータが変位した際に、インペラ10とケーシング30との間のクリアランス分布と位相の異なる正弦波状の圧力分布が発生する。このような圧力分布により、インペラ10にはロータの変位に対して直角方向の励振力が作用する。この励振力によってロータの振れ回りが助長されると、回転安定性が損なわれ、安定した運転ができない場合が生じる。
<Effect>
The working fluid flowing through the outer flow path F3 from the second flow path F2 side toward the first flow path F1 side has a swirl component due to rotational pressure feeding of the impeller 10. If this swirl component is large, a sinusoidal pressure distribution having a phase different from the clearance distribution between the impeller 10 and the casing 30 occurs when the rotor is displaced. Due to this pressure distribution, an excitation force acts on the impeller 10 in a direction perpendicular to the displacement of the rotor. If this excitation force promotes whirling of the rotor, rotational stability may be impaired and stable operation may not be possible.

これに対して本実施形態では、上記作動流体のスワール成分を低減させることができるため、回転安定性を維持することができる。即ち、第二流路F2から外側流路F3に流入する作動流体は、第一流路F1側へと進む過程でケーシング30におけるカバー対向面60に接触する。特に作動流体のスワール成分の寄与により、作動流体には遠心力が付与される。そのため、径方向内側のカバー外周面22ではなく径方向外側のカバー対向面60側に作動流体が流通する。 In contrast, in this embodiment, the swirl component of the working fluid can be reduced, so rotational stability can be maintained. That is, the working fluid flowing into the outer flow path F3 from the second flow path F2 comes into contact with the cover-facing surface 60 of the casing 30 while proceeding toward the first flow path F1. In particular, centrifugal force is applied to the working fluid due to the contribution of the swirl component of the working fluid. Therefore, the working fluid flows not to the cover outer circumferential surface 22 on the radially inner side but to the cover facing surface 60 on the radially outer side.

この際、本実施形態では、ケーシング30のカバー対向面60が粗面とされているため、スワール成分を低減させることができる。即ち、外側流路F3を流通する作動流体のスワール成分は、カバー対向面60に接触する際に、当該カバー対向面60の粗面との粘性により速度損失が大きくなる。つまり、スワール成分のエネルギーがカバー対向面60の粗面との間で摩擦エネルギーとして散逸されることになる。その結果、外側流路F3における作動流体のスワール成分を低下させることができ、インペラ10のカバー20に対しての励振力の発生を抑制することが可能となる。これにより、回転軸2の振れ回りが発生することを抑え、安定運転を継続して行うことが可能となる。 At this time, in this embodiment, since the cover-facing surface 60 of the casing 30 is a rough surface, the swirl component can be reduced. That is, when the swirl component of the working fluid flowing through the outer flow path F3 comes into contact with the cover facing surface 60, the velocity loss becomes large due to the viscosity with the rough surface of the cover facing surface 60. In other words, the energy of the swirl component is dissipated as frictional energy with the rough surface of the cover facing surface 60. As a result, the swirl component of the working fluid in the outer flow path F3 can be reduced, and the generation of excitation force against the cover 20 of the impeller 10 can be suppressed. As a result, whirling of the rotating shaft 2 can be suppressed, and stable operation can be continued.

なお、例えば作動流体の圧力が高い第二流路F2の作動流体を外側流路F3内にスワール成分を打ち消す方向に抽気する方法も考えられる。この場合、スワール成分を低減することができるものの、高圧の作動流体の一部を消耗することになるため、遠心圧縮機1としての性能は低下する。本実施形態では、カバー対向面60を粗面とすることにより、このようなデメリットを受けることなく、スワールを低減させることができる。 Note that, for example, a method may also be considered in which the working fluid in the second flow path F2, where the pressure of the working fluid is high, is bled into the outer flow path F3 in a direction that cancels out the swirl component. In this case, although the swirl component can be reduced, a portion of the high-pressure working fluid is consumed, so the performance of the centrifugal compressor 1 is degraded. In this embodiment, by making the cover facing surface 60 a rough surface, swirl can be reduced without suffering from such disadvantages.

一方で、カバー20の外周面は粗面とされておらず、カバー対向面60に比べて滑らかな面とされている。そのため、外側流路F3を流通する作動流体の粘性の影響を受けにくい。よって、当該流体によるインペラ10の回転損失の発生を抑制することができる。その結果、性能を維持しながら、安定した運転を行うことが可能となる。 On the other hand, the outer peripheral surface of the cover 20 is not a rough surface, but is a smoother surface than the cover facing surface 60. Therefore, it is less susceptible to the influence of the viscosity of the working fluid flowing through the outer flow path F3. Therefore, the occurrence of rotation loss of the impeller 10 due to the fluid can be suppressed. As a result, it becomes possible to perform stable operation while maintaining performance.

また、外側流路F3を流通する作動流体のうち、励振力として作用するスワール成分は、特にシール部70よりも上流側となる外側流路F3の入口側で顕著となる。そのため、本実施形態のように、カバー対向面60におけるシール部70よりも軸線O方向他方側の部分である第一面61、第二面62のみを粗面とすることで、効果的にスワール成分を低減させることができる。 Further, in the working fluid flowing through the outer flow path F3, the swirl component that acts as an excitation force is particularly noticeable on the inlet side of the outer flow path F3, which is upstream of the seal portion 70. Therefore, as in the present embodiment, only the first surface 61 and the second surface 62, which are the portions of the cover facing surface 60 on the other side in the axis O direction than the seal portion 70, are made rough, thereby effectively creating a swirl. components can be reduced.

なお、第一実施形態では、カバー対向面60の粗面としての凹凸形状を、軸線O方向に延びるスプライン状としてもよい。即ち、周方向に交互に並設された凸部及び凹部が軸線O方向に延びた構成であってもよい。これにより、凹凸構造が周方向に流通するスワール成分の障害として機能する。そのため、スワール成分をより効果的に低減させることができる。
<第二実施形態>
次に本発明の第二実施形態について図3を用いて説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態では、ケーシング30のカバー対向面60を粗面とするのではなく、カバー対向面60に凹凸構造部材80を設けることでスワール成分の低減を図っている。
In the first embodiment, the rough surface of the cover facing surface 60 may have a spline shape extending in the direction of the axis O. That is, a configuration may be adopted in which convex portions and concave portions are alternately arranged in parallel in the circumferential direction and extend in the direction of the axis O. Thereby, the uneven structure functions as an obstacle to the swirl component circulating in the circumferential direction. Therefore, the swirl component can be reduced more effectively.
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 3. In the second embodiment, the same reference numerals are given to the same components as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
In the second embodiment, instead of making the cover-facing surface 60 of the casing 30 a rough surface, an uneven structure member 80 is provided on the cover-facing surface 60 to reduce the swirl component.

即ち、カバー外周面22とカバー対向面60とのうち、カバー対向面60における第一面61及び第二面62のみに、これら第一面61及び第二面62の全域にわたって凹凸構造部材80が設けられている。
凹凸構造部材80は、少なくとも径方向内側を向く面が微細な凹凸構造から形成された粗面とされている。これに対して、カバー外周面22は、実施形態同様、滑らかな仕上げ加工面とされている。
That is, of the cover outer peripheral surface 22 and the cover facing surface 60, the uneven structure member 80 is provided only on the first surface 61 and the second surface 62 of the cover facing surface 60 over the entire first surface 61 and second surface 62. It is provided.
The uneven structure member 80 has at least a surface facing inward in the radial direction that is a rough surface formed of a fine uneven structure. On the other hand, the outer circumferential surface 22 of the cover is a smooth finished surface, similar to the embodiment.

凹凸構造部材80としては、例えば図4に示す単位ラティス91を多数組み合わせてなるラティス構造体90を採用することができる。図4の一例としての単位ラティス91は、複数の棒材91aを組み合わせることで各辺を形成した三角錐状をなしている。単位ラティス91としては当該構造に限定されず、種々の三次元ラティスを採用することができる。微細なラティス構造体90は、積層造形を用いることで容易に実現することができる。 As the uneven structure member 80, for example, a lattice structure 90 formed by combining a large number of unit lattices 91 shown in FIG. 4 can be employed. The unit lattice 91 as an example in FIG. 4 has a triangular pyramid shape with each side formed by combining a plurality of rods 91a. The unit lattice 91 is not limited to this structure, and various three-dimensional lattices can be employed. The fine lattice structure 90 can be easily realized using additive manufacturing.

また、凹凸構造部材80として、例えば図5に示す発砲金属材100を採用することができる。発砲金属材100は、ガスによる微細な空間を多量に有する金属からなる構造物である。このような発砲金属材100の材料としては、例えばアルミニウムや鋼材を用いることができる。発砲金属材100の表面には、上記ガスによる微細な空間に基づく凹凸構造が全域にわたって構成されている。 Further, as the uneven structure member 80, a foamed metal material 100 shown in FIG. 5, for example, can be employed. The metal foam material 100 is a structure made of metal that has a large amount of microscopic spaces filled with gas. As a material for such a metal foam material 100, for example, aluminum or steel can be used. The surface of the metal foam material 100 has an uneven structure formed over the entire area based on the fine spaces created by the gas.

このような第二実施形態においても、第一実施形態同様、凹凸構造部材80の表面の凹凸により、外側流路F3を流通する作動流体からスワール成分を低減させることができる。
凹凸構造部材80として、ラティス構造体90や発砲金属材100等の比較的強度の低い快削材を採用することで、万が一、インペラ10のカバー20がケーシング30に接触した場合であっても、インペラ10の損傷を回避できる。
また、別途凹凸構造部材80を取り付けるのみでスワール成分の低減構造を実現することができるため、既存の遠心圧縮機1にも容易に適用することができる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the unevenness on the surface of the uneven structure member 80 can reduce the swirl component from the working fluid flowing through the outer flow path F3.
By using a relatively low-strength free-cutting material such as a lattice structure 90 or a foamed metal material 100 as the uneven structure member 80, even if the cover 20 of the impeller 10 comes into contact with the casing 30, Damage to the impeller 10 can be avoided.
Further, since the structure for reducing the swirl component can be realized by simply attaching the uneven structure member 80 separately, it can be easily applied to the existing centrifugal compressor 1.

<その他の実施形態>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
<Other embodiments>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and can be modified as appropriate without departing from the technical idea of the invention.

実施形態では、カバー対向面60のうち、第一面61及び第二面62のみを粗面とし又はこれらにのみ凹凸構造部材80を設けた例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、カバー対向面60のその他の部分、即ち、第三面63や第四面64に本発明を適用してもよい。また、第一面61と第二面62とのうち、少なくとも一方に本発明を適用してもよいし、第一面61と第二面62の一部分のみに本発明を適用してもよい。 In the embodiment, an example has been described in which only the first surface 61 and the second surface 62 of the cover facing surface 60 are roughened or the uneven structure member 80 is provided only on these surfaces. However, the invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to other parts of the cover facing surface 60, ie, the third surface 63 and the fourth surface 64. Further, the present invention may be applied to at least one of the first surface 61 and the second surface 62, or only a portion of the first surface 61 and the second surface 62.

例えば実施形態では本発明を遠心圧縮機1に適用した例について説明したが、これに限定されることはなく、その他の遠心回転機械に適用してもよい。 For example, in the embodiment, an example in which the present invention is applied to the centrifugal compressor 1 has been described, but the present invention is not limited to this and may be applied to other centrifugal rotating machines.

<付記>
各実施形態に記載の遠心回転機械は、例えば以下のように把握される。
<Additional notes>
The centrifugal rotating machine described in each embodiment can be understood, for example, as follows.

(1)第1の態様に係る遠心回転機械1は、軸線O回りに回転可能な回転軸2と、前記回転軸2に固定されたディスク11、前記ディスク11における前記軸線O方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレード12、及び、複数の前記ブレード12を覆うカバー20を有し、前記軸線O方向一方側から導入される作動流体を径方向外側に圧送するインペラ10と、前記回転軸2及び前記インペラ10を覆うとともに、前記作動流体を導入する第一流路F1、前記インペラ10が圧送する前記作動流体が流通する第二流路F2を区画形成するケーシング30と、を備え、前記カバー20の外周面にクリアランスを介して対向する前記ケーシング30の内周面であるカバー対向面60が、前記カバー20の外周面よりも表面粗さが大きい粗面とされている。 (1) A centrifugal rotating machine 1 according to a first aspect includes a rotating shaft 2 rotatable around an axis O, a disk 11 fixed to the rotating shaft 2, and a disk 11 facing one side in the direction of the axis O. It has a plurality of blades 12 provided on the surface at intervals in the circumferential direction, and a cover 20 that covers the plurality of blades 12, and forces the working fluid introduced from one side in the direction of the axis O to the outside in the radial direction. a casing that covers the rotating shaft 2 and the impeller 10 and defines a first flow path F1 through which the working fluid is introduced and a second flow path F2 through which the working fluid pumped by the impeller 10 flows. 30, and a cover facing surface 60, which is an inner peripheral surface of the casing 30 that faces the outer peripheral surface of the cover 20 via a clearance, is a rough surface having a surface roughness greater than that of the outer peripheral surface of the cover 20. has been done.

これにより、クリアランスを流通する作動流体のスワール成分は、ケーシング30におけるカバー対向面60に接触する際に、当該カバー対向面60の粗面との粘性により速度損失が大きくなる。その結果、作動流体のスワール成分を低下させることができ、励振力を低減させることが可能となる。
一方で、カバー20の外周面は粗面とされていないため、クリアランスを流通する作動流体の粘性の影響を受けにくい。よって、当該流体による回転損失が生じてしまうことを抑制することができる。
As a result, when the swirl component of the working fluid flowing through the clearance comes into contact with the cover-facing surface 60 of the casing 30, the velocity loss increases due to the viscosity of the swirl component with the rough surface of the cover-facing surface 60. As a result, the swirl component of the working fluid can be reduced, and the excitation force can be reduced.
On the other hand, since the outer circumferential surface of the cover 20 is not roughened, it is not easily affected by the viscosity of the working fluid flowing through the clearance. Therefore, it is possible to suppress rotation loss caused by the fluid.

(2)第2の態様に係る遠心回転機械1は、前記カバー対向面60の前記軸線O方向の一部に設けられて、前記カバー対向面60と前記カバー20の外周面との間をシールするシール部70をさらに備え、前記カバー対向面60のうち、前記シール部70よりも前記軸線O方向他方側の領域のみが前記粗面とされている(1)に記載の遠心回転機械1である。 (2) The centrifugal rotating machine 1 according to the second aspect is provided in a part of the cover facing surface 60 in the axis O direction to seal between the cover facing surface 60 and the outer peripheral surface of the cover 20. The centrifugal rotating machine 1 according to (1), further comprising a sealing part 70, wherein of the cover facing surface 60, only a region on the other side in the axis O direction than the sealing part 70 is the rough surface. be.

励振力として作用するスワール成分は、特にシール部70よりも軸線O方向他方側の部分となるクリアランスの作動流体の入口側で顕著となる。そのため、シール部70よりも軸線O方向他方側の部分におけるカバー対向面60を粗面とすることで、効果的にスワール成分を低減させることができる。 The swirl component that acts as an excitation force is particularly noticeable on the working fluid inlet side of the clearance, which is a portion on the other side in the axis O direction than the seal portion 70. Therefore, by making the cover facing surface 60 at the other side in the axis O direction than the seal portion 70 a rough surface, the swirl component can be effectively reduced.

(3)第3の態様に係る遠心回転機械1は、前記粗面は、荒加工面であって、前記カバー20の外周面は、仕上げ加工面である(1)又は(2)に記載の遠心回転機械1である。 (3) The centrifugal rotating machine 1 according to the third aspect is configured as described in (1) or (2), wherein the rough surface is a rough-machined surface, and the outer circumferential surface of the cover 20 is a finished surface. This is a centrifugal rotating machine 1.

ケーシング30を切削加工で形成した場合、ケーシング30のカバー対向面60をあえて仕上げ加工をしない荒加工面とする一方、カバー20の外周面には仕上げ加工を行うことで、励振力を抑えながら性能維持を図ることができる。 When the casing 30 is formed by cutting, the cover-facing surface 60 of the casing 30 is purposely made into a rough-machined surface without finishing, while the outer peripheral surface of the cover 20 is finished, thereby improving performance while suppressing excitation force. It can be maintained.

(4)第4の態様に係る遠心回転機械1は、前記粗面は、鋳肌面であって、前記カバー20の外周面は、仕上げ加工面である(1)又は(2)に記載の遠心回転機械1である。 (4) The centrifugal rotating machine 1 according to the fourth aspect is provided as described in (1) or (2), wherein the rough surface is a cast surface, and the outer peripheral surface of the cover 20 is a finished surface. This is a centrifugal rotating machine 1.

ケーシング30を鋳造した場合、ケーシング30のカバー対向面60をあえて仕上げ加工をしない鋳肌面とする一方、カバー20の外周面には仕上げ加工を行うことで、励振力を抑えながら性能維持を図ることができる。 When the casing 30 is cast, the cover-facing surface 60 of the casing 30 is purposely made into a cast surface without finishing, while the outer peripheral surface of the cover 20 is finished to maintain performance while suppressing the excitation force. be able to.

(5)第5の態様に係る遠心回転機械1は、前記粗面は、凹凸加工面であって、前記カバー20の外周面は、非凹凸加工面である(1)又は(2)に記載の遠心回転機械1である。 (5) The centrifugal rotating machine 1 according to a fifth aspect is as described in (1) or (2), wherein the rough surface is a textured surface, and the outer circumferential surface of the cover 20 is a non-textured surface. This is a centrifugal rotating machine 1.

ケーシング30のカバー対向面60のみに凹凸加工を施した凹凸加工面とすることで、励振力を抑えながら性能維持を図ることができる。 By forming a textured surface by processing only the cover-facing surface 60 of the casing 30, performance can be maintained while suppressing the excitation force.

(6)第6の態様に係る遠心回転機械1は、軸線O回りに回転可能な回転軸2と、前記回転軸2に固定されたディスク11、前記ディスク11における前記軸線O方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレード12、及び、複数の前記ブレード12を覆うカバー20を有し、前記軸線O方向一方側から導入される作動流体を径方向外側に圧送するインペラ10と、前記回転軸2及び前記インペラ10を覆うとともに、前記作動流体を導入する第一流路F1、前記インペラ10が圧送する前記作動流体が流通する第二流路F2を区画形成するケーシング30と、前記カバー20の外周面と前記カバー20の外周面に対向する前記ケーシング30の内周面であるカバー対向面60とのうちの前記カバー対向面60のみに設けられた凹凸構造部材80と、を備える。 (6) A centrifugal rotating machine 1 according to a sixth aspect includes a rotating shaft 2 rotatable around an axis O, a disk 11 fixed to the rotating shaft 2, and a disk 11 facing one side in the direction of the axis O. It has a plurality of blades 12 provided on the surface at intervals in the circumferential direction, and a cover 20 that covers the plurality of blades 12, and forces the working fluid introduced from one side in the direction of the axis O to the outside in the radial direction. a casing that covers the rotating shaft 2 and the impeller 10 and defines a first flow path F1 through which the working fluid is introduced and a second flow path F2 through which the working fluid pumped by the impeller 10 flows. 30, and an uneven structure member 80 provided only on the cover facing surface 60 of the outer peripheral surface of the cover 20 and the cover facing surface 60 which is the inner peripheral surface of the casing 30 facing the outer peripheral surface of the cover 20. and.

これにより、クリアランスを流通する作動流体のスワール成分は、ケーシング30におけるカバー対向面60に設けられた凹凸構造部材80に接触する際に、粘性による速度損失が大きくなる。その結果、作動流体のスワール成分を低下させることができ、励振力を低減させることが可能となる。
一方で、カバー20の外周面には凹凸構造部材80が設けられていないため、クリアランスを流通する作動流体の粘性の影響を受けにくい。よって、当該流体による回転損失が生じてしまうことを抑制することができる。
As a result, when the swirl component of the working fluid flowing through the clearance comes into contact with the uneven structure member 80 provided on the cover-facing surface 60 of the casing 30, the velocity loss due to viscosity increases. As a result, the swirl component of the working fluid can be reduced, and the excitation force can be reduced.
On the other hand, since the uneven structure member 80 is not provided on the outer peripheral surface of the cover 20, it is less susceptible to the influence of the viscosity of the working fluid flowing through the clearance. Therefore, it is possible to suppress rotation loss caused by the fluid.

(7)第7の態様に係る遠心回転機械1は、前記凹凸構造部材80は、三次元形状の単位ラティス91を複数組み合わせたラティス構造体90である(7)に記載の遠心回転機械1である。 (7) The centrifugal rotating machine 1 according to a seventh aspect is the centrifugal rotating machine 1 according to (7), wherein the uneven structure member 80 is a lattice structure 90 in which a plurality of three-dimensional unit lattices 91 are combined. be.

これによって、スワール成分を適切に低減させることができる。 Thereby, the swirl component can be appropriately reduced.

(8)第8の態様に係る遠心回転機械1は、前記凹凸構造部材80は、発砲金属材100である(7)に記載の遠心回転機械1である。 (8) A centrifugal rotating machine 1 according to an eighth aspect is the centrifugal rotating machine 1 according to (7), wherein the uneven structure member 80 is a foamed metal material 100.

これによっても、スワール成分を適切に低減させることができる。 This also makes it possible to appropriately reduce the swirl component.

1 圧縮機
2 回転軸
2a 第一端部
2b 第二端部
3 ジャーナル軸受
4 スラスト軸受
10 インペラ
11 ディスク
11a 貫通孔
11b ディスク主面
11c ディスク背面
12 ブレード
20 カバー
21 カバー内周面
22 カバー外周面
30 ケーシング
31 導入流路
31a 吸込口
32 接続流路
32a ディフューザ流路
32b リターン流路
33 排出流路
33a 排出口
40 インペラ収容部
50 ディスク対向面
60 カバー対向面
61 第一面
62 第二面
63 第三面
64 第四面
67 入口段差面
68 出口段差面
70 シール部
71 シールリング
72 フィン
80 凹凸構造部材
90 ラティス構造体
91 単位ラティス
91a 棒材
100 発砲金属材
O 軸線
F1 第一流路
F2 第二流路
F3 外側流路
1 Compressor 2 Rotating shaft 2a First end 2b Second end 3 Journal bearing 4 Thrust bearing 10 Impeller 11 Disk 11a Through hole 11b Disk main surface 11c Disk back surface 12 Blade 20 Cover 21 Cover inner peripheral surface 22 Cover outer peripheral surface 30 Casing 31 Introduction channel 31a Suction port 32 Connection channel 32a Diffuser channel 32b Return channel 33 Discharge channel 33a Discharge port 40 Impeller housing section 50 Disk facing surface 60 Cover facing surface 61 First surface 62 Second surface 63 Third Surface 64 Fourth surface 67 Inlet step surface 68 Outlet step surface 70 Seal portion 71 Seal ring 72 Fin 80 Concave-convex structure member 90 Lattice structure 91 Unit lattice 91a Bar material 100 Foam metal material O Axis line F1 First flow path F2 Second flow path F3 Outer flow path

Claims (8)

軸線回りに回転可能な回転軸と、
前記回転軸に固定されたディスク、前記ディスクにおける前記軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレード、及び、複数の前記ブレードを覆うカバーを有し、前記軸線方向一方側から導入される作動流体を径方向外側に圧送するインペラと、
前記回転軸及び前記インペラを覆うとともに、前記インペラに前記作動流体を導入する第一流路、前記インペラから前記作動流体が排出される第二流路を区画形成するケーシングと、
を備え、
前記カバーの外周面にクリアランスを介して対向する前記ケーシングの内周面であるカバー対向面が、前記カバーの外周面よりも表面粗さが大きい粗面とされている遠心回転機械。
A rotating shaft that can rotate around the axis,
A disk fixed to the rotating shaft, a plurality of blades provided at intervals in the circumferential direction on a surface of the disk facing one side in the axial direction, and a cover that covers the plurality of blades, an impeller that pumps working fluid introduced from one side radially outward;
a casing that covers the rotating shaft and the impeller and defines a first flow path for introducing the working fluid into the impeller and a second flow path for discharging the working fluid from the impeller;
Equipped with
A centrifugal rotating machine, wherein a cover facing surface, which is an inner circumferential surface of the casing that faces an outer circumferential surface of the cover with a clearance therebetween, is a rough surface having a surface roughness greater than that of the outer circumferential surface of the cover.
前記カバー対向面の前記軸線方向の一部に設けられて、前記カバー対向面と前記カバーの外周面との間をシールするシール部をさらに備え、
前記カバー対向面のうち、前記シール部よりも前記軸線方向他方側の領域のみが前記粗面とされている請求項1に記載の遠心回転機械。
further comprising a seal portion provided on a portion of the cover facing surface in the axial direction to seal between the cover facing surface and the outer circumferential surface of the cover;
The centrifugal rotating machine according to claim 1, wherein only a region of the cover facing surface on the other side in the axial direction of the seal portion is the rough surface.
前記粗面は、荒加工面であって、
前記カバーの外周面は、仕上げ加工面である請求項1又は2に記載の遠心回転機械。
The rough surface is a roughly processed surface,
The centrifugal rotating machine according to claim 1 or 2, wherein the outer peripheral surface of the cover is a finished surface.
前記粗面は、鋳肌面であって、
前記カバーの外周面は、仕上げ加工面である請求項1又は2に記載の遠心回転機械。
The rough surface is a cast surface,
The centrifugal rotating machine according to claim 1 or 2, wherein the outer peripheral surface of the cover is a finished surface.
前記粗面は、凹凸加工面であって、
前記カバーの外周面は、非凹凸加工面である請求項1又は2に記載の遠心回転機械。
The rough surface is a textured surface,
The centrifugal rotating machine according to claim 1 or 2, wherein the outer peripheral surface of the cover is a non-roughened surface.
軸線回りに回転可能な回転軸と、
前記回転軸に固定されたディスク、前記ディスクにおける前記軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられた複数のブレード、及び、複数の前記ブレードを覆うカバーを有し、前記軸線方向一方側から導入される作動流体を径方向外側に圧送するインペラと、
前記回転軸及び前記インペラを覆うとともに、前記作動流体を導入する第一流路、前記インペラが圧送する前記作動流体が流通する第二流路を区画形成するケーシングと、
前記カバーの外周面と前記カバーの外周面に対向する前記ケーシングの内周面であるカバー対向面とのうちの前記カバー対向面のみに設けられた凹凸構造部材と、
を備える遠心回転機械。
A rotating shaft that can rotate around the axis,
A disk fixed to the rotating shaft, a plurality of blades provided at intervals in the circumferential direction on a surface of the disk facing one side in the axial direction, and a cover that covers the plurality of blades, an impeller that pumps working fluid introduced from one side radially outward;
a casing that covers the rotating shaft and the impeller and defines a first flow path through which the working fluid is introduced, and a second flow path through which the working fluid pumped by the impeller flows;
an uneven structure member provided only on the cover-facing surface of the outer circumferential surface of the cover and the cover-facing surface that is the inner circumferential surface of the casing that faces the outer circumferential surface of the cover;
A centrifugal rotating machine equipped with
前記凹凸構造部材は、三次元形状の単位ラティスを複数組み合わせたラティス構造体である請求項6に記載の遠心回転機械。 The centrifugal rotating machine according to claim 6, wherein the uneven structure member is a lattice structure formed by combining a plurality of three-dimensional unit lattices. 前記凹凸構造部材は、発砲金属材である請求項6に記載の遠心回転機械。 The centrifugal rotating machine according to claim 6, wherein the uneven structure member is a foamed metal material.
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