JP4100030B2 - Centrifugal compressor - Google Patents

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JP4100030B2
JP4100030B2 JP2002115800A JP2002115800A JP4100030B2 JP 4100030 B2 JP4100030 B2 JP 4100030B2 JP 2002115800 A JP2002115800 A JP 2002115800A JP 2002115800 A JP2002115800 A JP 2002115800A JP 4100030 B2 JP4100030 B2 JP 4100030B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンへの過給圧を発生させる過給機の給気装置や一般製造工場の空気源設備等として用いる遠心圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンへの過給を行なう過給機は、たとえば、翼車を有するタービンと羽根車を有する遠心圧縮機(コンプレッサ)とを軸受車室を介して一体構造とし、上記翼車と羽根車とを、軸受車室内に回転自在に支持させた軸にて連結し、エンジンの排気によって翼車を回転させ、該翼車の回転で軸を介して羽根車を回転させることにより吸気を遠心圧縮機で圧縮してエンジンに給気するようにしている。
【0003】
上記過給機に用いる遠心圧縮機において、サージングと呼ばれる現象が起き、過給機の性能に重大な影響を及ぼす場合がある。サージングは周期的な負荷変動がないのに一種の自励振動が発生し、周期的に圧力や吐出量が変動する現象である。サージングは全揚程(または圧力比)―吐出量の特性が図4(A)で示すような右上がりとなる吐出量が少ないところで発生する。サージング発生の原因を定性的に説明する。吐出量が減少し、羽根車内を流れる流量が減ると、羽根車の外周と対峙するシュラウド壁の壁面(ケーシング)に層流境界層が発達する。境界層内にはエネルギーの流入が少ないので、その部分は低圧領域になる。そうすると羽根車の吐出側の高圧の領域からの逆流が起こり吐出圧が低下する。吐出圧が低下すると逆流は止まり、再び正流になる。かくして吐出圧と吐出量の周期的変動が起こるが、それがサージングであり、サージングが起こると軸受、羽根車、軸継手などに重大な損傷を与える。
【0004】
図4(B)は羽根車の回転数をパラメータとした複数の特性曲線の図で、図4(A)の特性曲線の頂点を結んだ線をサージ線Sといい、サージ線Sより左側はサージング領域Aという。そして上記サージ線SをS’の位置へと低流量側へ移動させることができれば、エンジンの運転をより広い範囲に亘り適応させることができる。
【0005】
かかる問題を解決するため、本願出願人は、先に特許出願を行なった(特開平5−60097)。図5は上記出願に開示された遠心圧縮機の断面図である。図に示すように、羽根車1の外周部にディフューザ部2を介してスクロール状の圧縮流路3を有し、かつ、上記ディフューザ部2から前方へ延びて吸込口4を形成するようにしたシュラウド壁5を有するハウジング6を備え、さらに、上記羽根車1を図示しないタービンの翼車に軸を介して連結し、エンジンの排気によってタービンの翼車が回転させられることにより軸を介して羽根車1が回転させられ、該羽根車1の回転により、吸気を圧縮してエンジンに給気させられるようにしてある遠心圧縮機において、上記シュラウド壁5の吸気口4側の部分に、上記羽根車1の入口方向へ向けて縮径する絞り部7を設け、該絞り部7によって縮流効果の与えられた空気が羽根車1により吸引されるようにし、かつ、上記シュラウド壁5中に環状のトリートメントキャビティ8を設け、さらに、上記シュラウド壁5に、トリートメントキャビティ8内と羽根車1の設置位置とを連通させるためのスリット状の第1流路9と、トリートメントキャビティ8内と上記絞り部7の終端よりもやや下流位置とを径方向へ連通させるためのスリット状の第2流路10とを、それぞれ周方向に穿設し、上記第1流路9、トリートメントキャビティ8、第2流路10により、低流量運転時に羽根車1によって吸引される空気の一部を循環させてサージ線の低流量化を図るための循環流路を構成する。
【0006】
運転を行なうと、羽根車1の回転により吸込口4から吸い込まれた空気は、羽根車1における吸引領域に吸引され、ディフューザ部2、圧縮流路3を通って目的とする場所へ給気される。低流量運転時には、羽根車1のすべての領域における圧力がトリートメントキャビティ8内の圧力よりも高くなる。したがって、羽根車1の羽根部分を通過する空気の一部が第1流路9からトリートメントキャビティ8内へ向かうような空気流が発生する。一方、このとき、吸込口4から入ってくる空気は、絞り部7により縮流されるので、第2流路10を通過する際の速度分布はその縮流効果によって外側(壁に近いところ)で大きく(速く)なっている。したがって、この縮流効果を受けた空気流が第2流路10の開口を通過することで、第2流路10からトリートメントキャビティ8内の空気を吸引することになり、その結果、トリートメントキャビティ8内の負圧を大きくし、上記羽根車1の羽根部分を通過する空気の一部を、第1流路9からトリートメントキャビティ8内を通して第2流路10から排出し、それを再び羽根車1に向けて流すことができ、図5の破線矢印で示す如く、静圧を利用した循環流aを発生させることができる。
【0007】
このように循環流aを生じさせるので、吐出流量の少ない運転領域でも、羽根車1内を流れる流量を増加させることができ、かつ、羽根車1の吐出側からの逆流を抽気するので、図4(B)に示すサージ線Sを低流量側のS’の位置に移動させることができる。
【0008】
ところが、上記循環流aは羽根車1の回転と同方向、すなわち、順旋回方向の成分を有する流れであるため、循環流aのない場合に比べて広作動域化を図ることはできるが、羽根車1の前後の流れ角の転向が小さいため、羽根車1の入、出口の圧力比であるオイラーヘッドを低下させてしまうことになる。
【0009】
そこで、本願出願人は、オイラーヘッドを低下させることなく、広作動域化を図るため、先に特許出願を行なった(特開2001−289197)。
【0010】
図6(A)(B)は上記出願に開示された図面である。図において、図5と共通する部分は同一の符号を付しており、重複した説明は省略する。図6(A)において、11は第2流路10に設けた逆スワールフィンであり、図6(B)において、12はトリートメントキャビティ8に設けた逆スワールフィンである。逆スワールフィン11、12は放射方向とのなす角度αが0または正であり、点線の矢印で示すように、旋回成分のないものから逆旋回方向の範囲の流れとして流出させられるため、羽根車1の前後の流れ角の転向が大きくなり、羽根車1の入、出口の圧力比であるオイラーヘッドが大きくなる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平5−60097に開示される発明では、第1流路9とトリートメントキャビティ8と第2流路10とで形成される循環流路の形状について何ら特定されていない。本願発明者等は、鋭意研究と実験を行なった結果、循環流路の形状が、遠心圧縮機のサージング領域に大きな影響を及ぼすことを見出し、循環流路の形状を特定することにより、遠心圧縮機の作動域を、さらに低流量側に拡大することができる旨の知見を得た。
【0012】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、循環流路の形状を数値的に特定することにより、作動領域を拡大することができる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の遠心圧縮機は、羽根車の外周部から前方に延びて吸込口を形成するシュラウド壁を有するハウジングを備え、上記シュラウド壁の吸込口側の部分に、上記羽根車の入口方向に向けて縮径する絞り部を設け、かつ、上記シュラウド壁の羽根車の外周に対峙する部分に開口するスリット状の第1流路と、上記絞り部の終端となる最小径付近に開口するスリット状の第2流路と、上記第1流路と上記第2流路とを連絡する円環状のトリートメントキャビティとからなる循環流路を設けた遠心圧縮機において、上記円環状のトリートメントキャビティの内径は羽根車の入口径の1.5〜2.0倍であり、トリートメントキャビティの高さは上記第1流路のスリット幅の1.0〜2.0倍である。
【0014】
また、上記第2流路または第2流路と上記円筒状のキャビティの第2流路側とに、上記循環流路を出た循環流が半径方向の流れまたは羽根車の回転方向と逆方向に旋回する流れになるように傾斜した複数の逆スワールフィンを設けるのが好ましい。
【0015】
次に本発明の作用を説明する。第1流路に流入した循環流は、先に述べたように、羽根車と同方向、すなわち、順旋回方向の成分を有する旋回流である。第1流路はスリット状の流路であり、入口から遠ざかるほど流路面積が拡大し、羽根車出口とスクロール状の圧縮流路とを連通するディフュ−ザ部と同様に、循環流の有する速度のエネルギーを圧力のエネルギーに変換する。したがって、トリートメントキャビティの内径を、羽根車入口径の1.5〜2.0倍になるように大きくすると、第1流路の長さが大きくなり、ディフュ−ザとしての機能を十分発揮し、トリートメントキャビティ入口における圧力が増大して、低流量領域で十分な量の循環流が得られて、サージ線を低流量側に移動させることができる。さらに、トリートメントキャビティの高さ(幅)を第1流路のスリット幅の1.0〜2.0倍としたので、第1流路からトリートメントキャビティに流入する循環流の流路の急拡大による圧力損失を低く押さえることができる。
【0016】
さらに、循環流路の出口側に逆スワールフィンを設けることにより、羽根車に流入する空気流を半径方向の流れまたは羽根車の回転方向と逆方向に旋回する流れになるようにしたので、羽根車前後における流れ角の転向が大きく、羽根車が十分な仕事をするので、羽根車の入、出口の圧力比としてのオイラーヘッドが大きくなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本願請求項1に記載された発明の1実施形態である。本図において、図5と共通する部分については同一の符号を付しており、重複した説明は省略する。図において、20は循環流路であり、第1流路9、トリートメントキャビティ8および第2流路10からなる。21は円環状のブロックであり、シュラウド壁5の内面5aとの間に循環流路20を形成している。ブロック21は図示しない3枚程度の半径方向のリブによりシュラウド壁5の内面5aから支持されている。9はスリット状の第1流路であり、図では回転軸に対して垂直な面ととして示されているが、回転軸に対して傾斜した截頭円錐面であってもよい。第1流路は拡径しているので、ディフェーザ2と同様に内部で速度のエネルギーが圧力のエネルギーに変換し、圧力が高まるが、その機能を発揮させるためには十分な長さが必要である。トリートメントキャビティ8は、第1流路9に接続する円環状のキャビティである。第1流路9に十分な長さが取れるように、トリートメントキャビティ8の内径(円環状のブロック21の外径)Dを羽根車1の入口径Dに対し、D=1.5〜2.0Dになるようにする。また、トリートメントキャビティ8の高さhは、流路の急拡大による圧力損失を防ぐため、第1流路の幅hに対し、h=1.0〜2.0hになるようにしている。10は、トリートメントキャビティ8に接続する第2流路である。第2流路10の出口は吸込口4の絞り部7のわずかに下流側に開口している。第2流路10は、羽根車1の入口に向かって縮径する截頭円錐面として図示されているが、回転軸に直角な面であってもよいし、図と逆方向に傾斜した截頭円錐面であってもよい。
【0018】
図2は請求項2記載発明の図面であり、(A)は回転軸芯を含む平面で切断した断面図、(B)は(A)のB矢視断面図である。本発明は図1に示す請求項1記載発明に逆スワールフィンを追加したものであり、図1と共通する部分には同一の符号を付しており、重複した説明は省略する。図において、13は逆スワールフィンである。逆スワールフィン13と回転軸芯を含む放射状の面14とのなす角度αは0から正の範囲であればよい。逆スワールフィン13は、図ではトリートメントキャビティ8の第2流路10寄りの部分から第2流路10内にかけて設けられているが、第2流路10内だけに設けてもよい。
【0019】
次に本実施形態の作用を説明する。第1流路9に流入した循環流aは、先に述べたように、羽根車1と同方向、すなわち、順旋回方向の成分を有する旋回流である。第1流路9はスリット状の流路であり、入口から遠ざかるほど流路面積が拡大し、羽根車1出口とスクロール状の圧縮流路3とを連通するディフュ−ザ部2と同様に、循環流の有する速度のエネルギーを圧力のエネルギーに変換する。したがって、トリートメントキャビティ8の内径Dを、羽根車1入口径Dの1.5〜2.0倍になるように大きくすると、第1流路9の長さが大きくなり、ディフュ−ザとしての機能を十分発揮し、トリートメントキャビティ8入口における圧力が増大して、低流量領域で十分な量の循環流aが得られて、サージ線Sを低流量側に移動させることができる。さらに、トリートメントキャビティ8の高さ(幅)hを第1流路9のスリット幅hの1.0〜2.0倍としたので、第1流路9からトリートメントキャビティ8に流入する循環流aの流路の急拡大による圧力損失を低く押さえることができる。
【0020】
さらに、循環流路20の出口側に逆スワールフィン13を設けることにより、羽根車1に流入する空気流aを半径方向の流れまたは羽根車1の回転方向と逆方向に旋回する流れになるようにしたので、羽根車1前後における流れ角の転向が大きく、羽根車1が十分な仕事をするので、羽根車1の入、出口の圧力比としてのオイラーヘッドが大きくなる。
【0021】
図3は本発明の遠心圧縮機の特性曲線のグラフである。図において、Qdは設計流量、Q/Qdは流量比、Sはサージ線をそれぞれ表している。図上で「従来のトリートメント装着時」とは、図5に示す構造の遠心圧縮機であり、「本発明形状装着時」とは、図1に示す構造の遠心圧縮機であり、「本発明形状+逆スワールフィン装着時」とは、図2に示す構造の遠心圧縮機である。「pressure ratio」とは、遠心圧縮機の出口圧力/入口圧力の比である。図3から本発明の効果が大きいことがわかる。
【0022】
本発明は以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の遠心圧縮機は、第1流路の長さを十分大きく取ったので、第1流路内で循環流が十分減速された状態でトリートメントキャビティ内に流入するため、トリートメントキャビティ内の圧力が増大して、循環流量が増加する。さらに、逆スワールフィンと組み合わせることにより、オイラーヘッドが上昇する。これらの結果、本発明の遠心圧縮機は、作動域を低流量側に拡大することができるなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の請求項1記載発明の遠心圧縮機の断面図である。
【図2】本願の請求項2記載発明の遠心圧縮機の断面図である。
【図3】本発明と従来の遠心圧縮機の性能を比較したグラフである。
【図4】遠心圧縮機の特性曲線のグラフである。
【図5】従来の遠心圧縮機の断面図である。
【図6】従来の遠心圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
1 羽根車
4 吸込口
5 シュラウド壁
6 ハウジング
7 絞り部
8 トリートメントキャビティ
9 第1流路
10 第2流路
13 逆スワールフィン
20 循環流路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air supply device for a supercharger that generates supercharging pressure to an engine, an air source facility of a general manufacturing plant, and the like.
[0002]
[Prior art]
A turbocharger for supercharging an engine has, for example, a turbine compressor having an impeller and a centrifugal compressor (compressor) having an impeller integrated with each other via a bearing casing, and the impeller and the impeller are combined. The shaft is rotatably supported in the bearing vehicle compartment, the impeller is rotated by exhaust of the engine, and the impeller is rotated through the shaft by the rotation of the impeller, whereby the intake air is fed by the centrifugal compressor. The engine is compressed and supplied to the engine.
[0003]
In the centrifugal compressor used for the supercharger, a phenomenon called surging occurs, which may seriously affect the performance of the supercharger. Surging is a phenomenon in which a kind of self-excited vibration occurs even when there is no periodic load fluctuation, and the pressure and the discharge amount fluctuate periodically. Surging occurs when there is a small discharge amount in which the total lift (or pressure ratio) -discharge amount characteristic rises to the right as shown in FIG. The cause of surging will be explained qualitatively. When the discharge amount decreases and the flow rate flowing through the impeller decreases, a laminar boundary layer develops on the wall surface (casing) of the shroud wall facing the outer periphery of the impeller. Since there is little inflow of energy into the boundary layer, that portion becomes a low pressure region. As a result, a reverse flow from the high pressure region on the discharge side of the impeller occurs, and the discharge pressure decreases. When the discharge pressure decreases, the reverse flow stops and becomes a normal flow again. Thus, periodic fluctuations in the discharge pressure and the discharge amount occur, and this is surging. If surging occurs, the bearing, the impeller, the shaft coupling and the like are seriously damaged.
[0004]
FIG. 4B is a diagram of a plurality of characteristic curves using the rotation speed of the impeller as a parameter. A line connecting the vertices of the characteristic curve of FIG. 4A is referred to as a surge line S. This is called a surging area A. If the surge line S can be moved to the low flow rate side to the position S ′, the engine operation can be adapted over a wider range.
[0005]
In order to solve such a problem, the applicant of the present application previously filed a patent application (Japanese Patent Laid-Open No. 5-60097). FIG. 5 is a cross-sectional view of the centrifugal compressor disclosed in the above application. As shown in the drawing, a scroll-like compression flow path 3 is provided on the outer peripheral portion of the impeller 1 via the diffuser portion 2 and the suction port 4 is formed extending forward from the diffuser portion 2. A housing 6 having a shroud wall 5 is provided. Further, the impeller 1 is connected to a turbine impeller (not shown) via a shaft, and the turbine impeller is rotated by exhaust of the engine so that the impeller 1 rotates via the shaft. In the centrifugal compressor in which the vehicle 1 is rotated and the intake wheel is compressed by the rotation of the impeller 1 so that the engine is supplied with air, the blades are disposed on the inlet 4 side portion of the shroud wall 5. A throttle portion 7 that is reduced in diameter toward the entrance of the vehicle 1 is provided so that the air that has been contracted by the throttle portion 7 is sucked by the impeller 1, and the shroud wall 5 has an annular shape. of A retreat cavity 8 is provided, and further, a slit-shaped first flow path 9 for communicating the inside of the treatment cavity 8 and the installation position of the impeller 1 with the shroud wall 5, the inside of the treatment cavity 8, and the throttle portion Slit-like second flow passages 10 for communicating in a radial direction with a position slightly downstream from the end of 7 are respectively drilled in the circumferential direction, and the first flow passage 9, the treatment cavity 8, the second flow The passage 10 constitutes a circulation flow path for circulating a part of the air sucked by the impeller 1 at the time of low flow operation to reduce the flow rate of the surge wire.
[0006]
When the operation is performed, the air sucked from the suction port 4 by the rotation of the impeller 1 is sucked into the suction region in the impeller 1 and supplied to the target place through the diffuser portion 2 and the compression flow path 3. The During low flow operation, the pressure in all regions of the impeller 1 is higher than the pressure in the treatment cavity 8. Accordingly, an air flow is generated such that a part of the air passing through the blade portion of the impeller 1 is directed from the first flow path 9 into the treatment cavity 8. On the other hand, at this time, since the air entering from the suction port 4 is contracted by the throttle portion 7, the velocity distribution when passing through the second flow path 10 is outside (close to the wall) due to the contraction effect. It is bigger (faster). Therefore, the air flow that has received the contraction flow passes through the opening of the second flow path 10, and as a result, the air in the treatment cavity 8 is sucked from the second flow path 10, and as a result, the treatment cavity 8. A part of the air passing through the blade portion of the impeller 1 is exhausted from the first flow passage 9 through the treatment cavity 8 from the second flow passage 10, and it is again impeller 1. As shown by the broken line arrows in FIG. 5, a circulating flow a utilizing static pressure can be generated.
[0007]
Since the circulation flow a is generated in this way, the flow rate flowing in the impeller 1 can be increased even in the operation region where the discharge flow rate is small, and the back flow from the discharge side of the impeller 1 is extracted. The surge line S shown in FIG. 4 (B) can be moved to the position of S ′ on the low flow rate side.
[0008]
However, since the circulation flow a is a flow having a component in the same direction as the rotation of the impeller 1, that is, a forward swirl direction, it is possible to achieve a wider operating range than the case where there is no circulation flow a. Since the turning of the flow angle before and after the impeller 1 is small, the Euler head which is the pressure ratio of the entrance and exit of the impeller 1 is lowered.
[0009]
Therefore, the applicant of the present application has previously filed a patent application in order to widen the operating range without lowering the Euler head (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-289197).
[0010]
6A and 6B are drawings disclosed in the above application. In the figure, parts common to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In FIG. 6A, 11 is a reverse swirl fin provided in the second flow path 10, and in FIG. 6B, 12 is a reverse swirl fin provided in the treatment cavity 8. The reverse swirl fins 11, 12 have an angle α of 0 or positive with the radial direction, and as indicated by the dotted arrows, the reverse swirl fins 11, 12 are discharged as a flow in the range of the reverse turning direction from those having no turning component. The turning of the flow angle before and after 1 increases, and the Euler head, which is the pressure ratio between the entrance and exit of the impeller 1, increases.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the invention disclosed in JP-A-5-60097, the shape of the circulation channel formed by the first channel 9, the treatment cavity 8, and the second channel 10 is not specified at all. As a result of earnest research and experiments, the inventors of the present application have found that the shape of the circulation channel has a great influence on the surging region of the centrifugal compressor, and by specifying the shape of the circulation channel, centrifugal compression is achieved. We obtained knowledge that the operating range of the machine can be further expanded to the low flow rate side.
[0012]
The present invention has been completed based on the above findings, and an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor capable of expanding an operation region by numerically specifying the shape of a circulation channel.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a centrifugal compressor according to the present invention includes a housing having a shroud wall extending forward from an outer peripheral portion of an impeller to form a suction port, and a portion of the shroud wall on the suction port side includes the housing. A throttle portion that is reduced in diameter toward the inlet of the impeller, and has a slit-shaped first flow path that opens at a portion of the shroud wall facing the outer periphery of the impeller, and a final end of the throttle portion. In the centrifugal compressor provided with a circulation flow path comprising a slit-shaped second flow path that opens near the small diameter, and an annular treatment cavity that connects the first flow path and the second flow path, The inner diameter of the annular treatment cavity is 1.5 to 2.0 times the inlet diameter of the impeller, and the height of the treatment cavity is 1.0 to 2.0 times the slit width of the first flow path.
[0014]
In addition, the circulating flow exiting the circulation channel is in a direction opposite to the radial flow or the rotational direction of the impeller on the second channel or the second channel and the second channel side of the cylindrical cavity. It is preferable to provide a plurality of reverse swirl fins that are inclined to provide a swirling flow.
[0015]
Next, the operation of the present invention will be described. As described above, the circulating flow that has flowed into the first flow path is a swirl flow that has a component in the same direction as the impeller, that is, a forward swirl direction. The first flow path is a slit-shaped flow path, and the flow path area increases as the distance from the inlet increases. Like the diffuser portion that connects the impeller outlet and the scroll-shaped compression flow path, the first flow path has a circulating flow. Convert velocity energy into pressure energy. Therefore, when the inner diameter of the treatment cavity is increased to be 1.5 to 2.0 times the impeller inlet diameter, the length of the first flow path is increased, and the function as a diffuser is sufficiently exhibited. The pressure at the treatment cavity inlet increases, and a sufficient amount of circulation flow is obtained in the low flow rate region, so that the surge line can be moved to the low flow rate side. Furthermore, since the height (width) of the treatment cavity is set to 1.0 to 2.0 times the slit width of the first flow path, the rapid expansion of the flow path of the circulating flow flowing into the treatment cavity from the first flow path. Pressure loss can be kept low.
[0016]
Further, by providing a reverse swirl fin on the outlet side of the circulation flow path, the air flow flowing into the impeller is made to flow in a radial direction or a direction swirling in the direction opposite to the rotation direction of the impeller. Since the turning of the flow angle before and after the vehicle is large and the impeller performs sufficient work, the Euler head as the pressure ratio of the entrance and exit of the impeller becomes large.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the invention described in claim 1 of the present application. In this figure, the same reference numerals are given to portions common to those in FIG. 5, and duplicate descriptions are omitted. In the figure, reference numeral 20 denotes a circulation flow path, which includes a first flow path 9, a treatment cavity 8, and a second flow path 10. Reference numeral 21 denotes an annular block, which forms a circulation channel 20 between the inner surface 5 a of the shroud wall 5. The block 21 is supported from the inner surface 5a of the shroud wall 5 by about three radial ribs (not shown). Reference numeral 9 denotes a slit-shaped first flow path, which is shown as a plane perpendicular to the rotation axis in the figure, but may be a frustoconical surface inclined with respect to the rotation axis. Since the diameter of the first flow path is enlarged, the velocity energy is converted into pressure energy inside as in the case of the dephaser 2, and the pressure is increased, but a sufficient length is necessary to exert its function. is there. The treatment cavity 8 is an annular cavity connected to the first flow path 9. As it can be taken long enough to the first flow path 9, to the inlet diameter D 1 of the the D 2 impeller 1 (the outer diameter of the annular block 21) the inner diameter of the treatment cavity 8, D 2 = 1.5 to be in ~2.0D 1. Further, the height h 2 of the treatment cavity 8 is set so that h 2 = 1.0 to 2.0 h 1 with respect to the width h 1 of the first flow path in order to prevent pressure loss due to sudden expansion of the flow path. ing. Reference numeral 10 denotes a second flow path connected to the treatment cavity 8. The outlet of the second flow path 10 opens slightly downstream of the throttle portion 7 of the suction port 4. The second flow path 10 is illustrated as a truncated conical surface whose diameter decreases toward the inlet of the impeller 1, but it may be a surface perpendicular to the rotation axis, or may be inclined in the direction opposite to the drawing. A conical surface may be used.
[0018]
2 is a cross-sectional view taken along a plane including a rotation axis, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the arrow B in FIG. The present invention is obtained by adding a reverse swirl fin to the invention described in claim 1 shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given to the parts common to FIG. In the figure, 13 is a reverse swirl fin. The angle α formed between the reverse swirl fin 13 and the radial surface 14 including the rotational axis may be in the range of 0 to a positive value. Although the reverse swirl fin 13 is provided from the portion near the second flow path 10 of the treatment cavity 8 to the second flow path 10 in the drawing, it may be provided only in the second flow path 10.
[0019]
Next, the operation of this embodiment will be described. As described above, the circulating flow a flowing into the first flow path 9 is a swirling flow having a component in the same direction as the impeller 1, that is, a forward swirling direction. The first flow path 9 is a slit-shaped flow path, and the flow path area increases as the distance from the inlet increases. Like the diffuser portion 2 that connects the impeller 1 outlet and the scroll-shaped compression flow path 3, The velocity energy of the circulating flow is converted into pressure energy. Accordingly, the inner diameter D 2 of the treatment cavity 8, increasing to be 1.5 to 2.0 times the impeller 1 inlet diameter D 1, the length of the first passage 9 is increased, diffuser - as The The pressure at the inlet of the treatment cavity 8 increases sufficiently, a sufficient amount of circulation flow a is obtained in the low flow rate region, and the surge line S can be moved to the low flow rate side. Further, since the height (width) h 2 of the treatment cavity 8 is set to 1.0 to 2.0 times the slit width h 1 of the first flow path 9, the circulation flowing from the first flow path 9 into the treatment cavity 8. The pressure loss due to the sudden expansion of the flow path a can be kept low.
[0020]
Furthermore, by providing the reverse swirl fin 13 on the outlet side of the circulation flow path 20, the air flow a flowing into the impeller 1 becomes a flow flowing in the radial direction or in the direction opposite to the rotation direction of the impeller 1. Therefore, the turning of the flow angle before and after the impeller 1 is large, and the impeller 1 performs sufficient work, so the Euler head as the pressure ratio of the entrance and exit of the impeller 1 becomes large.
[0021]
FIG. 3 is a graph of the characteristic curve of the centrifugal compressor of the present invention. In the figure, Qd represents a design flow rate, Q / Qd represents a flow rate ratio, and S represents a surge line. In the figure, “when conventional treatment is mounted” is a centrifugal compressor having the structure shown in FIG. 5, and “when wearing the shape of the present invention” is a centrifugal compressor having the structure shown in FIG. “When the shape + reverse swirl fin is mounted” is a centrifugal compressor having a structure shown in FIG. The “pressure ratio” is the ratio of the outlet pressure / inlet pressure of the centrifugal compressor. FIG. 3 shows that the effect of the present invention is great.
[0022]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, since the centrifugal compressor of the present invention has a sufficiently large length of the first flow path, it flows into the treatment cavity in a state where the circulating flow is sufficiently decelerated in the first flow path. The pressure in the treatment cavity increases and the circulation flow rate increases. Furthermore, the Euler head rises by combining with the reverse swirl fin. As a result, the centrifugal compressor of the present invention has excellent effects such as the ability to expand the operating range to the low flow rate side.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a centrifugal compressor according to claim 1 of the present application.
FIG. 2 is a sectional view of a centrifugal compressor according to claim 2 of the present application.
FIG. 3 is a graph comparing the performance of the present invention and a conventional centrifugal compressor.
FIG. 4 is a graph of a characteristic curve of a centrifugal compressor.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional centrifugal compressor.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional centrifugal compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller 4 Suction port 5 Shroud wall 6 Housing 7 Restriction part 8 Treatment cavity 9 1st flow path 10 2nd flow path 13 Reverse swirl fin 20 Circulation flow path

Claims (2)

羽根車の外周部から前方に延びて吸込口を形成するシュラウド壁を有するハウジングを備え、上記シュラウド壁の吸込口側の部分に、上記羽根車の入口方向に向けて縮径する絞り部を設け、かつ、上記シュラウド壁の羽根車の外周に対峙する部分に開口するスリット状の第1流路と、上記絞り部の終端となる最小径付近に開口するスリット状の第2流路と、上記第1流路と上記第2流路とを連絡する円環状のトリートメントキャビティとからなる循環流路を設けた遠心圧縮機において、上記円環状のトリートメントキャビティの内径は羽根車の入口径の1.5〜2.0倍であり、トリートメントキャビティの高さは上記第1流路のスリット幅の1.0〜2.0倍であることを特徴とする遠心圧縮機。A housing having a shroud wall that extends forward from the outer peripheral portion of the impeller to form a suction port, and a throttle portion that reduces the diameter toward the inlet direction of the impeller is provided in a portion on the suction port side of the shroud wall And a slit-shaped first flow path that opens in a portion of the shroud wall facing the outer periphery of the impeller, a slit-shaped second flow path that opens near the minimum diameter that is the end of the throttle portion, and In the centrifugal compressor provided with a circulation flow path composed of an annular treatment cavity connecting the first flow path and the second flow path, the inner diameter of the annular treatment cavity is 1. A centrifugal compressor characterized in that it is 5 to 2.0 times and the height of the treatment cavity is 1.0 to 2.0 times the slit width of the first flow path. 上記第2流路または第2流路と上記円筒状のキャビティの第2流路側とに、上記循環流路を出た循環流が半径方向の流れまたは羽根車の回転方向と逆方向に旋回する流れになるように傾斜した複数の逆スワールフィンを設けた請求項1記載の遠心圧縮機。The circulating flow exiting the circulating flow channel swirls in a direction opposite to the radial flow or the rotational direction of the impeller on the second flow channel or the second flow channel and the second flow channel side of the cylindrical cavity. The centrifugal compressor according to claim 1, further comprising a plurality of reverse swirl fins inclined so as to become a flow.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099418A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
WO2011099417A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
WO2011099416A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
WO2011099419A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
US9394913B2 (en) 2012-03-22 2016-07-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Centrifugal compressor

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8021104B2 (en) * 2004-06-07 2011-09-20 Honeywell International Inc. Compressor apparatus with recirculation and method therefore
JP2006342682A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Operation range expanding method and device of centrifugal compressor
JP4592563B2 (en) * 2005-11-07 2010-12-01 三菱重工業株式会社 Exhaust turbocharger compressor
FR2906578B1 (en) 2006-09-28 2012-12-21 Snecma PUMP COMPRISING AN AXIAL BALANCING SYSTEM
JP2008309029A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Ihi Corp Centrifugal compressor
DE102008004834A1 (en) * 2008-01-17 2009-07-23 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Radial compressor with removal and return of air at the housing
JP5579104B2 (en) * 2011-02-28 2014-08-27 三菱重工業株式会社 Extraction structure of rotating machine
US9574571B2 (en) 2011-10-06 2017-02-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Pump device and pump system
US9726185B2 (en) 2013-05-14 2017-08-08 Honeywell International Inc. Centrifugal compressor with casing treatment for surge control
JP6265000B2 (en) * 2014-03-28 2018-01-24 株式会社Ihi Centrifugal compressor
DE102014224285A1 (en) * 2014-11-27 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Compressor with a sealing channel
DE112016006410B4 (en) * 2016-02-12 2023-06-07 Ihi Corporation CENTRIFUGAL COMPRESSOR
DE112018002160T5 (en) 2017-04-25 2020-01-02 Ihi Corporation centrifugal
KR102463299B1 (en) * 2018-01-08 2022-11-03 한화파워시스템 주식회사 Compressor housing with piping for recirculating process gas
JP7443087B2 (en) 2020-02-26 2024-03-05 本田技研工業株式会社 axial compressor
CN111523186B (en) * 2020-05-19 2024-01-19 重庆水泵厂有限责任公司 Optimization method of shape of water suction chamber for double water suction pump

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6050298A (en) * 1983-08-29 1985-03-19 Hitachi Zosen Corp Low flow characteristic improviding system for centrifugal fan and compressor
JP3038398B2 (en) * 1991-09-02 2000-05-08 石川島播磨重工業株式会社 Centrifugal compressor
JPH06147195A (en) * 1992-10-30 1994-05-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Compressor housing of turbo charger
JP3494118B2 (en) * 2000-04-07 2004-02-03 石川島播磨重工業株式会社 Method and apparatus for expanding the operating range of a centrifugal compressor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099418A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
WO2011099417A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
WO2011099416A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
WO2011099419A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
US9151297B2 (en) 2010-02-09 2015-10-06 Ihi Corporation Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment
US9234526B2 (en) 2010-02-09 2016-01-12 Tsinghua University Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment
US9816522B2 (en) 2010-02-09 2017-11-14 Ihi Corporation Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment
US10273973B2 (en) 2010-02-09 2019-04-30 Ihi Corporation Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment
US9394913B2 (en) 2012-03-22 2016-07-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Centrifugal compressor

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