JP5700999B2 - Centrifugal compressor - Google Patents

Centrifugal compressor Download PDF

Info

Publication number
JP5700999B2
JP5700999B2 JP2010226839A JP2010226839A JP5700999B2 JP 5700999 B2 JP5700999 B2 JP 5700999B2 JP 2010226839 A JP2010226839 A JP 2010226839A JP 2010226839 A JP2010226839 A JP 2010226839A JP 5700999 B2 JP5700999 B2 JP 5700999B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impeller
centrifugal compressor
annular space
outlet
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010226839A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012082689A (en
Inventor
水田　徹
徹 水田
平野　雄一郎
雄一郎 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2010226839A priority Critical patent/JP5700999B2/en
Publication of JP2012082689A publication Critical patent/JP2012082689A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5700999B2 publication Critical patent/JP5700999B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/083—Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine

Description

本発明は、例えば、排気タービン過給機の圧縮機等に適用される遠心圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal compressor applied to, for example, a compressor of an exhaust turbine supercharger.

排気タービン過給機の圧縮機等に適用される遠心圧縮機としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。   As a centrifugal compressor applied to a compressor of an exhaust turbine supercharger, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.

特許第２９３４５３０号公報Japanese Patent No. 2934530

上記特許文献１に開示された遠心圧縮機では、羽根車の背面周端部に向かって低温の高圧空気が供給され、羽根車の背面が冷却されるようになっており、これにより遠心圧縮機の圧力比が、従来の遠心圧縮機よりも高められるようになっている。
しかしながら近年、遠心圧縮機のさらなる高圧力比化に伴って、羽根車の出口における空気温度がさらに高温化してきた。そのため、近年では、羽根車の出口における空気温度のさらなる高温化に耐え得る遠心圧縮機の開発が要求されている。 In the centrifugal compressor disclosed in Patent Document 1, low-temperature high-pressure air is supplied toward the rear peripheral edge of the impeller so that the rear surface of the impeller is cooled, thereby the centrifugal compressor. The pressure ratio is higher than that of a conventional centrifugal compressor.
However, in recent years, the air temperature at the outlet of the impeller has further increased as the centrifugal compressor further increases in pressure ratio. Therefore, in recent years, there has been a demand for the development of a centrifugal compressor that can withstand a further increase in the air temperature at the outlet of the impeller.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、羽根車の出口における空気温度の高温化に耐え得る遠心圧縮機を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the centrifugal compressor which can endure the high temperature of the air temperature in the exit of an impeller.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る遠心圧縮機は、羽根車の背面に、環状多重に配置された複数本のフィンと、これらフィンと対向する位置に配置されたラビリンスパッキンとを有し、前記羽根車の出口と前記羽根車の背部に形成される空間との間をシールするシール機構を備え、前記ラビリンスパッキンに、前記羽根車の背部圧力よりも高圧の冷気体を供給する供給口である環状空間を形成し、前記冷気体を前記環状空間から前記羽根車の背面に向けて流すように構成した遠心圧縮機であって、空気通路から前記環状空間への出口は、前記冷気体が、前記羽根車の背面に平行となる平面に沿うとともに、前記羽根車の外周縁の接線方向に平行となる流れを形成するように設けられている。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A centrifugal compressor according to the present invention has a plurality of fins arranged in an annular multiplex on the back surface of an impeller, and a labyrinth packing arranged at a position facing the fins, and an outlet of the impeller. A sealing mechanism that seals between the space formed in the back portion of the impeller, and forming an annular space that is a supply port for supplying cold gas having a pressure higher than the back pressure of the impeller to the labyrinth packing. , the outlet of the cold body to a centrifugal compressor which is configured to flow towards the rear of the impeller from the annular space, into the annular space from the air passage, the cold body, the back of the impeller And a flow parallel to the tangential direction of the outer peripheral edge of the impeller.

本発明に係る遠心圧縮機によれば、羽根車が回転することによって羽根車の背面近傍に形成される空気の流れに沿って平行となり、かつ、羽根車が回転することによって羽根車の背面近傍に形成される空気の流れの接線方向に平行となる冷気体が、羽根車の半径方向外側から半径方向内側に向かって、供給口から流されるようになっている。
これにより、羽根車が回転することによって羽根車の背面近傍に形成される空気の流れに、供給口から供給された冷気体が衝突する（直角（垂直）にぶつかる）のを回避することができ、衝突損失を低減させることができるとともに、羽根車の温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、温度上昇による羽根車の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができる。 According to the centrifugal compressor according to the present invention, the impeller rotates in parallel with the air flow formed in the vicinity of the rear surface of the impeller, and the impeller rotates in the vicinity of the rear surface of the impeller. The cold gas that is parallel to the tangential direction of the air flow formed in the air flow is made to flow from the supply port from the radially outer side to the radially inner side of the impeller.
Thereby, it is possible to avoid the cold gas supplied from the supply port from colliding with the air flow formed in the vicinity of the rear surface of the impeller by rotating the impeller (collision at a right angle (vertical)). The collision loss can be reduced and the temperature rise of the impeller can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in the strength of the impeller and a decrease in the creep life due to a temperature rise.

本発明に係る遠心圧縮機は、羽根車の背面に、環状多重に配置された複数本のフィンと、これらフィンと対向する位置に配置されたラビリンスパッキンとを有し、前記羽根車の出口と前記羽根車の背部に形成される空間との間をシールするシール機構を備え、前記ラビリンスパッキンに、前記羽根車の背部圧力よりも高圧の冷気体を供給する供給口である環状空間を形成し、前記冷気体を前記環状空間から前記羽根車の背面に向けて流すように構成した遠心圧縮機であって、空気通路から前記環状空間への出口は、前記冷気体が、前記羽根車の背面に対して１０度〜８０度の角度を有し、かつ、前記羽根車の外周縁の接線方向に平行となる流れを形成するように設けられている。 A centrifugal compressor according to the present invention has a plurality of fins arranged in an annular multiplex on the back surface of an impeller, and a labyrinth packing arranged at a position facing the fins, and an outlet of the impeller. A sealing mechanism that seals between the space formed in the back portion of the impeller, and forming an annular space that is a supply port for supplying cold gas having a pressure higher than the back pressure of the impeller to the labyrinth packing. , the outlet of the cold body to a centrifugal compressor which is configured to flow towards the rear of the impeller from the annular space, into the annular space from the air passage, the cold body, the back of the impeller The flow is provided so as to form a flow having an angle of 10 degrees to 80 degrees relative to the tangential direction of the outer peripheral edge of the impeller.

本発明に係る遠心圧縮機によれば、羽根車が回転することによって羽根車の背面近傍に形成される空気の流れに沿うとともに、羽根車の背面近傍に形成される空気の流れに対して１０度〜８０度の角度を有し、かつ、羽根車が回転することによって羽根車の背面近傍に形成される空気の流れの接線方向に平行となる冷気体が、羽根車の半径方向外側から半径方向内側に向かって、供給口から流されるようになっている。
これにより、羽根車が回転することによって羽根車の背面近傍に形成される空気の流れに、供給口から供給された冷気体が衝突する（直角（垂直）にぶつかる）のを回避することができ、衝突損失を低減させることができるとともに、羽根車の温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、温度上昇による羽根車の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができる。
また、冷気体が、羽根車の背面に対して１０度〜８０度の角度をもって供給される（流される）ことになるので、羽根車の背面が、冷気体によりインピンジメント冷却されることになる。
これにより、羽根車の温度上昇をさらに抑えることができ、温度上昇による羽根車の強度低下およびクリープ寿命の低下をさらに防止することができる。 According to the centrifugal compressor according to the present invention, the impeller rotates along the air flow formed in the vicinity of the rear surface of the impeller and 10% of the air flow formed in the vicinity of the rear surface of the impeller. A cold gas having an angle of 80 ° to 80 ° and parallel to the tangential direction of the air flow formed in the vicinity of the rear surface of the impeller by rotating the impeller has a radius from the radially outer side of the impeller. It flows from the supply port toward the inside in the direction.
Thereby, it is possible to avoid the cold gas supplied from the supply port from colliding with the air flow formed in the vicinity of the rear surface of the impeller by rotating the impeller (collision at a right angle (vertical)). The collision loss can be reduced and the temperature rise of the impeller can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in the strength of the impeller and a decrease in the creep life due to a temperature rise.
Further, since the cold gas is supplied (flowed) at an angle of 10 degrees to 80 degrees with respect to the rear surface of the impeller, the rear surface of the impeller is impingement cooled by the cold gas. .
Thereby, the temperature rise of an impeller can further be suppressed and the fall of the intensity | strength and creep life of an impeller by a temperature rise can further be prevented.

上記遠心圧縮機において、前記羽根車の出口における空気温度を逐次測定して、その測定結果を制御器に逐次出力する温度センサーと、この温度センサーから送られてきた測定結果に基づいて、前記環状空間に連通する空気通路の途中に接続された制御弁の弁開度を制御する制御器とが設けられているとさらに好適である。
In the centrifugal compressor, a temperature sensor that sequentially measures the air temperature at the outlet of the impeller and sequentially outputs the measurement result to the controller, and the annular shape based on the measurement result sent from the temperature sensor. It is more preferable that a controller for controlling the valve opening degree of the control valve connected in the middle of the air passage communicating with the space is provided.

このような遠心圧縮機によれば、羽根車の出口における空気温度が所定の温度（例えば、２００℃）以下の場合には制御弁が閉じられ、供給口から羽根車の背面への冷気体の供給が停止され、羽根車の出口における空気温度が所定の温度（例えば、２００℃）を超えた場合のみ制御弁が開けられ、供給口から羽根車の背面への冷気体の供給が開始されることになる。
これにより、羽根車の出口における空気温度が所定の温度（例えば、２００℃）以下の場合における、羽根車の背面と冷気体との摩擦損失をなくすことができるとともに、羽根車の温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、温度上昇による羽根車の強度低下およびクリープ寿命の低下をさらに防止することができる。
また、供給口から供給される冷気体の消費量を低減させることができる。 According to such a centrifugal compressor, when the air temperature at the outlet of the impeller is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 200 ° C.), the control valve is closed, and the cold gas from the supply port to the back of the impeller Only when the supply is stopped and the air temperature at the outlet of the impeller exceeds a predetermined temperature (for example, 200 ° C.), the control valve is opened, and the supply of cold gas from the supply port to the back of the impeller is started. It will be.
As a result, when the air temperature at the outlet of the impeller is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 200 ° C.), friction loss between the rear surface of the impeller and the cold gas can be eliminated, and an increase in the temperature of the impeller is suppressed. be able to. As a result, it is possible to further prevent a decrease in the strength of the impeller and a decrease in the creep life due to a temperature rise.
Moreover, the consumption of the cold gas supplied from a supply port can be reduced.

本発明に係る排気タービン過給機は、上記いずれかの遠心圧縮機を具備している。
このような排気タービン過給機によれば、羽根車の温度上昇を抑えることができ、この温度上昇による羽根車の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができる遠心圧縮機を具備しているので、遠心圧縮機の高圧力比化を図ることができる。 An exhaust turbine supercharger according to the present invention includes any one of the above centrifugal compressors.
According to such an exhaust turbine supercharger, there is provided a centrifugal compressor that can suppress an increase in the temperature of the impeller and can prevent a decrease in the strength of the impeller and a decrease in the creep life due to the increase in temperature. Therefore, a high pressure ratio of the centrifugal compressor can be achieved.

本発明に係る内燃機関は、上記排気タービン過給機を具備しているので、内燃機関に高圧力の圧縮空気を供給することができて、内燃機関の高出力比化を図ることができる。
また、このような内燃機関によれば、供給口から供給される冷気体の消費量を低減させることができるので、内燃機関に供給される空気量を増加させることができて、内燃機関の高出力比化を図ることができる。 Since the internal combustion engine according to the present invention includes the above-described exhaust turbine supercharger, high-pressure compressed air can be supplied to the internal combustion engine, and a high output ratio of the internal combustion engine can be achieved.
Also, according to such an internal combustion engine, the consumption of cold gas supplied from the supply port can be reduced, so that the amount of air supplied to the internal combustion engine can be increased, and the high volume of the internal combustion engine can be increased. The output ratio can be increased.

本発明によれば、羽根車の温度上昇を抑えることができて、温度上昇による羽根車の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができるという効果を奏する。   According to the present invention, an increase in the temperature of the impeller can be suppressed, and an effect that a decrease in the strength of the impeller and a decrease in the creep life due to the temperature increase can be prevented.

本発明の第１実施形態に係る遠心圧縮機を具備した排気タービン過給機の要部概略構成図である。It is a principal part schematic block diagram of the exhaust turbine supercharger which comprised the centrifugal compressor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示す遠心圧縮機の要部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the principal part of the centrifugal compressor shown in FIG. 本発明の第１実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the flow of the cooling air (cold gas) which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための背面図である。It is a rear view for demonstrating the flow of the cooling air (cold gas) which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the flow of the cooling air (cold gas) which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための背面図である。It is a rear view for demonstrating the flow of the cooling air (cold gas) which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る遠心圧縮機の要部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the principal part of the centrifugal compressor which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る遠心圧縮機の第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る遠心圧縮機１を具備した排気タービン過給機１００の要部概略構成図、図２は図１に示す遠心圧縮機１の要部を拡大して示す図、図３は本実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための側面図、図４は本実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための背面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る遠心圧縮機１の、ロータ軸２に固定された羽根車３の周端部に位置する背面と、ケーシング４との間には、ラビリンスパッキン（シール機構）５が配設されている。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a centrifugal compressor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an exhaust turbine supercharger 100 provided with a centrifugal compressor 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the centrifugal compressor 1 shown in FIG. 3 is a side view for explaining the flow of cooling air (cold gas) according to this embodiment, and FIG. 4 is a rear view for explaining the flow of cooling air (cold gas) according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, a labyrinth packing (seal) is provided between the back surface of the centrifugal compressor 1 according to the present embodiment, which is positioned at the peripheral end of the impeller 3 fixed to the rotor shaft 2, and the casing 4. (Mechanism) 5 is disposed.

ラビリンスパッキン５は、羽根車３の出口と、羽根車３の背部に形成されたシール空間（空間）６との間をシールするものである。また、シール空間６は放風穴７によって外部と連通しており、ラビリンスパッキン５を通過してシール空間６へ入る若干量の空気を外部へ放出して、シール空間６内の圧力を低下させるようにしている。これにより、羽根車３の出口における高圧の空気が羽根車３の背面に入って、ロータ軸２を羽根車３の入口の方向に押す推力を発生するのを阻止し、その結果、主スラスト軸受８の面圧を低下させ、主スラスト軸受８の負担を低減している。
なお、図１中の符号９はスラストカラー、符号１０は反スラスト軸受、符号１１はディフューザである。 The labyrinth packing 5 seals between the outlet of the impeller 3 and a seal space (space) 6 formed at the back of the impeller 3. Further, the seal space 6 communicates with the outside through the air discharge hole 7 so that a small amount of air that passes through the labyrinth packing 5 and enters the seal space 6 is discharged to the outside, so that the pressure in the seal space 6 is reduced. I have to. This prevents high-pressure air at the outlet of the impeller 3 from entering the back of the impeller 3 and generating a thrust that pushes the rotor shaft 2 in the direction of the inlet of the impeller 3. As a result, the main thrust bearing 8, the load on the main thrust bearing 8 is reduced.
In FIG. 1, reference numeral 9 is a thrust collar, reference numeral 10 is an anti-thrust bearing, and reference numeral 11 is a diffuser.

ラビリンスパッキン５は、半径方向外側に位置する外側領域５ａと半径方向内側に位置する内側領域５ｂとに分けられており、これら外側領域５ａと内側領域５ｂとの間、すなわち、ラビリンスパッキン５の径方向における中央部には、環状空間（供給口）１２が形成されている。この環状空間１２には、空気通路１３（図７参照）を介して、低温で、かつ、羽根車３の背部における圧力Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２の空気（冷気体）が外部から供給されるようになっている。この低温高圧空気、すなわち、低温で、かつ、羽根車３の背部における圧力Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２の空気としては、例えば、排気タービン過給機１００から空気冷却器（図示せず）を経て内燃機関（図示せず）へ供給される低温高圧力の圧縮空気等が用いられる。   The labyrinth packing 5 is divided into an outer region 5a located on the radially outer side and an inner region 5b located on the radially inner side, and the diameter of the labyrinth packing 5 is between the outer region 5a and the inner region 5b. An annular space (supply port) 12 is formed at the center in the direction. Air (cold gas) at a low temperature and a pressure P2 higher than the pressure P1 at the back of the impeller 3 is supplied to the annular space 12 from the outside through the air passage 13 (see FIG. 7). It has become. As this low-temperature high-pressure air, that is, air having a low temperature and a pressure P2 higher than the pressure P1 at the back of the impeller 3, for example, an internal combustion engine from the exhaust turbine supercharger 100 through an air cooler (not shown). Low-temperature, high-pressure compressed air supplied to an engine (not shown) is used.

また、ラビリンスパッキン５の外側領域５ａと対向する羽根車３の背面には、フィン（凸部）３ａが周方向に沿って設けられており（形成されており）、ラビリンスパッキン５の内側領域５ｂと対向する羽根車３の背面には、フィン（凸部）３ｂが周方向に沿って設けられている（形成されている）。   Further, fins (convex portions) 3 a are provided (formed) along the circumferential direction on the back surface of the impeller 3 facing the outer region 5 a of the labyrinth packing 5, and the inner region 5 b of the labyrinth packing 5. Fins (convex portions) 3b are provided (formed) along the circumferential direction on the rear surface of the impeller 3 facing the.

さて、本実施形態における環状空間１２、およびこの環状空間１２に連通する空気通路１３は、図３に示すように、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに沿って平行となり、かつ、図４に示すように、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳの接線方向に平行となる低温高圧空気（以下、「冷却空気」という。）ＣＡが、羽根車３の半径方向外側から半径方向内側に向かって、環状空間１２から噴き出されるように設けられている（構成されている）。すなわち、本実施形態における環状空間１２、およびこの環状空間１２に連通する空気通路１３は、図３に示すように、羽根車３の背面に平行となる平面に沿うとともに、図４に示すように、羽根車３の外周縁の接線方向に平行となる冷却空気が、羽根車３の半径方向外側から半径方向内側に向かって、環状空間１２から噴き出されるように設けられている。 Now, as shown in FIG. 3, the annular space 12 and the air passage 13 communicating with the annular space 12 in the present embodiment are formed of air that is formed near the back surface of the impeller 3 as the impeller 3 rotates. Low-temperature high-pressure air that is parallel to the flow AS and parallel to the tangential direction of the air flow AS formed near the back surface of the impeller 3 as the impeller 3 rotates as shown in FIG. Hereinafter, it is referred to as “cooling air.”) CA is provided (configured) to be ejected from the annular space 12 from the radially outer side to the radially inner side of the impeller 3. That is, the annular space 12 in the present embodiment, and an air passage 13 communicating with the annular space 12, as shown in FIG. 3, connected along a plane parallel to the back of the impeller 3, as shown in FIG. 4 Cooling air that is parallel to the tangential direction of the outer peripheral edge of the impeller 3 is provided so as to be ejected from the annular space 12 from the radially outer side to the radially inner side of the impeller 3.

本実施形態に係る遠心圧縮機１によれば、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに沿って平行となり、かつ、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳの接線方向に平行となる冷却空気ＣＡが、羽根車３の半径方向外側から半径方向内側に向かって、環状空間１２から流されるようになっている。
これにより、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに、環状空間１２から供給された冷却空気ＣＡが衝突する（直角（垂直）にぶつかる）のを回避することができ、衝突損失を低減させることができるとともに、羽根車３の温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、温度上昇による羽根車３の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができる。 According to the centrifugal compressor 1 according to the present embodiment, the impeller 3 rotates in parallel with the air flow AS formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 as the impeller 3 rotates, and the impeller 3 rotates. The cooling air CA parallel to the tangential direction of the air flow AS formed near the back surface of the impeller 3 is caused to flow from the annular space 12 from the radially outer side to the radially inner side of the impeller 3. It has become.
As a result, the cooling air CA supplied from the annular space 12 collides with the air flow AS formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 by the rotation of the impeller 3 (impacts at right angles (vertically)). This can be avoided, collision loss can be reduced, and temperature rise of the impeller 3 can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in the strength of the impeller 3 and a decrease in the creep life due to a temperature rise.

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る遠心圧縮機について、図５および図６を参照しながら説明する。
図５は本実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための側面図、図６は本実施形態に係る冷却空気（冷気体）の流れを説明するための背面図である。 [Second Embodiment]
A centrifugal compressor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
FIG. 5 is a side view for explaining the flow of cooling air (cold gas) according to the present embodiment, and FIG. 6 is a rear view for explaining the flow of cooling air (cold gas) according to the present embodiment.

本実施形態における環状空間１２、およびこの環状空間１２に連通する空気通路１３（図７参照）は、図５に示すように、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに沿うとともに、羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに対して１０度〜８０度（より好ましくは、３０度〜６０度）の角度を有し、かつ、図６に示すように、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳの接線方向に平行となる冷却空気ＣＡが、羽根車３の半径方向外側から半径方向内側に向かって、環状空間１２から羽根車３の背面に向かって噴き出されるように設けられている（構成されている）。すなわち、本実施形態における環状空間１２、およびこの環状空間１２に連通する空気通路１３は、図５に示すように、羽根車３の背面に対して１０度〜８０度（より好ましくは、３０度〜６０度）の角度を有し、かつ、図６に示すように、羽根車３の外周縁の接線方向に平行となる冷却空気が、羽根車３の半径方向外側から半径方向内側に向かって、環状空間１２から羽根車３の背面に向かって噴き出されるように設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。 As shown in FIG. 5, the annular space 12 and the air passage 13 (see FIG. 7) communicating with the annular space 12 in the present embodiment are formed near the back surface of the impeller 3 as the impeller 3 rotates. An angle of 10 degrees to 80 degrees (more preferably 30 degrees to 60 degrees) with respect to the air flow AS formed in the vicinity of the rear surface of the impeller 3, and As shown in FIG. 6, the cooling air CA parallel to the tangential direction of the air flow AS formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 by the rotation of the impeller 3 radiates from the radially outer side of the impeller 3. It is provided (configured) so as to be ejected from the annular space 12 toward the rear surface of the impeller 3 toward the inner side in the direction. That is, the annular space 12 in the present embodiment, and an air passage 13 communicating with the annular space 12, as shown in FIG. 5, 10 to 80 degrees to the back of the impeller 3 (more preferably, 30 degrees As shown in FIG. 6, the cooling air that is parallel to the tangential direction of the outer peripheral edge of the impeller 3 is directed radially inward from the radially outer side of the impeller 3. The first embodiment is different from the first embodiment in that it is provided so as to be ejected from the annular space 12 toward the rear surface of the impeller 3. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment mentioned above.

本実施形態に係る遠心圧縮機によれば、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに沿うとともに、羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに対して１０度〜８０度（より好ましくは、３０度〜６０度）の角度を有し、かつ、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳの接線方向に平行となる冷却空気ＣＡが、羽根車３の半径方向外側から半径方向内側に向かって、環状空間１２から流されるようになっている。
これにより、羽根車３が回転することによって羽根車３の背面近傍に形成される空気の流れＡＳに、環状空間１２から供給された冷却空気が衝突する（直角（垂直）にぶつかる）のを回避することができ、衝突損失を低減させることができるとともに、羽根車３の温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、温度上昇による羽根車３の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができる。
また、冷却空気ＣＡが、羽根車３の背面に対して１０度〜８０度（より好ましくは、３０度〜６０度）の角度をもって供給される（流される）ことになるので、羽根車３の背面が、冷却空気ＣＡによりインピンジメント冷却されることになる。
これにより、羽根車３の温度上昇をさらに抑えることができ、温度上昇による羽根車３の強度低下およびクリープ寿命の低下をさらに防止することができる。 According to the centrifugal compressor according to the present embodiment, along with the air flow AS formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 as the impeller 3 rotates, the air formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 An air flow having an angle of 10 degrees to 80 degrees (more preferably, 30 degrees to 60 degrees) with respect to the flow AS and formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 as the impeller 3 rotates. The cooling air CA that is parallel to the tangential direction of the AS is caused to flow from the annular space 12 from the radially outer side to the radially inner side of the impeller 3.
Thereby, it is avoided that the cooling air supplied from the annular space 12 collides with the air flow AS formed in the vicinity of the back surface of the impeller 3 by the rotation of the impeller 3 (impacts at right angles (vertical)). Thus, the collision loss can be reduced and the temperature rise of the impeller 3 can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in the strength of the impeller 3 and a decrease in the creep life due to a temperature rise.
Further, since the cooling air CA is supplied (flowed) at an angle of 10 degrees to 80 degrees (more preferably, 30 degrees to 60 degrees) with respect to the back surface of the impeller 3, The back surface is impingement cooled by the cooling air CA.
Thereby, the temperature rise of the impeller 3 can be further suppressed, and the strength reduction of the impeller 3 and the creep life due to the temperature rise can be further prevented.

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る遠心圧縮機について、図７を参照しながら説明する。
図７は本実施形態に係る遠心圧縮機の要部を拡大して示す図である。 [Third Embodiment]
A centrifugal compressor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an enlarged view showing a main part of the centrifugal compressor according to this embodiment.

図７に示すように、本実施形態に係る遠心圧縮機３１は、羽根車３の出口における空気温度を逐次測定して、その測定結果（測定値）を制御器３２に逐次出力する温度センサー３３と、この温度センサー３３から送られてきた測定結果に基づいて、環状空間１２に連通する空気通路１３の途中に接続された（設けられた）制御弁３４の弁開度（流量）を制御する制御器３２とが設けられているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。 As shown in FIG. 7, the centrifugal compressor 31 according to the present embodiment sequentially measures the air temperature at the outlet of the impeller 3 and sequentially outputs the measurement result (measured value) to the controller 32. Then, based on the measurement result sent from the temperature sensor 33, the valve opening degree (flow rate) of the control valve 34 connected (provided) in the middle of the air passage 13 communicating with the annular space 12 is controlled. It differs from the thing of embodiment mentioned above by the point that the controller 32 is provided. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.

本実施形態に係る遠心圧縮機３１によれば、羽根車３の出口における空気温度が所定の温度（例えば、２００℃）以下の場合には制御弁３４が閉じられ、環状空間１２から羽根車３の背面への冷却空気ＣＡの供給が停止され、羽根車３の出口における空気温度が所定の温度（例えば、２００℃）を超えた場合のみ制御弁３４が開けられ、環状空間１２から羽根車３の背面への冷却空気の供給が開始されることになる。
これにより、羽根車３の出口における空気温度が所定の温度（例えば、２００℃）以下の場合における、羽根車３の背面と冷却空気との摩擦損失をなくすことができるとともに、羽根車３の温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、温度上昇による羽根車３の強度低下およびクリープ寿命の低下をさらに防止することができる。
また、環状空間１２から供給される冷却空気の消費量を低減させることができる。 According to the centrifugal compressor 31 according to the present embodiment, when the air temperature at the outlet of the impeller 3 is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 200 ° C.), the control valve 34 is closed, and the impeller 3 is moved from the annular space 12. The control valve 34 is opened only when the supply of the cooling air CA to the rear surface of the fan is stopped and the air temperature at the outlet of the impeller 3 exceeds a predetermined temperature (for example, 200 ° C.). The supply of the cooling air to the back surface of the battery is started.
This eliminates friction loss between the rear surface of the impeller 3 and the cooling air when the air temperature at the outlet of the impeller 3 is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 200 ° C.), and the temperature of the impeller 3. The rise can be suppressed. As a result, it is possible to further prevent a decrease in strength and creep life of the impeller 3 due to a temperature rise.
Further, the amount of cooling air supplied from the annular space 12 can be reduced.

さらに、上記いずれかの遠心圧縮機を具備した排気タービン過給機１００によれば、羽根車３の温度上昇を抑えることができ、この温度上昇による羽根車３の強度低下およびクリープ寿命の低下を防止することができる遠心圧縮機を具備しているので、遠心圧縮機の高圧力比化を図ることができる。   Furthermore, according to the exhaust turbine supercharger 100 equipped with any one of the above centrifugal compressors, it is possible to suppress the temperature rise of the impeller 3 and to reduce the strength and the creep life of the impeller 3 due to this temperature rise. Since the centrifugal compressor which can be prevented is provided, the high pressure ratio of the centrifugal compressor can be increased.

さらにまた、上記排気タービン過給機を具備した内燃機関（例えば、舶用内燃機関）によれば、当該内燃機関に高圧力の圧縮空気を供給することができて、当該内燃機関の高出力比化を図ることができる。
また、このような内燃機関によれば、環状空間１２から供給される冷却空気の消費量を低減させることができるので、当該内燃機関に供給される空気量を増加させることができて、当該内燃機関の高出力比化を図ることができる。 Furthermore, according to the internal combustion engine (for example, a marine internal combustion engine) equipped with the exhaust turbine supercharger, high pressure compressed air can be supplied to the internal combustion engine, and the high output ratio of the internal combustion engine can be increased. Can be achieved.
Further, according to such an internal combustion engine, the consumption of the cooling air supplied from the annular space 12 can be reduced, so the amount of air supplied to the internal combustion engine can be increased, and the internal combustion engine It is possible to increase the output ratio of the engine.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified and changed as necessary.

１ 遠心圧縮機
３ 羽根車
３ａ フィン
３ｂ フィン
５ ラビリンスパッキン
１２ 環状空間（供給口）
１３ 空気通路
３１ 遠心圧縮機
３２ 制御器
３３ 温度センサー
３４ 制御弁
１００ 排気タービン過給機
ＣＡ 冷却空気（冷気体） 1 Centrifugal Compressor 3 Impeller 3a Fin 3b Fin 5 Labyrinth Packing 12 Annular Space (Supply Port)
13 Air passage 31 Centrifugal compressor 32 Controller 33 Temperature sensor 34 Control valve 100 Exhaust turbine supercharger CA Cooling air (cold gas)

Claims (5)

羽根車の背面に、環状多重に配置された複数本のフィンと、これらフィンと対向する位置に配置されたラビリンスパッキンとを有し、前記羽根車の出口と前記羽根車の背部に形成される空間との間をシールするシール機構を備え、
前記ラビリンスパッキンに、前記羽根車の背部圧力よりも高圧の冷気体を供給する供給口である環状空間を形成し、前記冷気体を前記環状空間から前記羽根車の背面に向けて流すように構成した遠心圧縮機であって、
空気通路から前記環状空間への出口は、前記冷気体が、前記羽根車の背面に平行となる平面に沿うとともに、前記羽根車の外周縁の接線方向に平行となる流れを形成するように設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。 The rear surface of the impeller has a plurality of annularly arranged fins and a labyrinth packing disposed at a position facing the fins, and is formed at the outlet of the impeller and the back of the impeller. With a sealing mechanism that seals between the space,
The labyrinth packing is formed with an annular space which is a supply port for supplying a cold gas having a pressure higher than a back pressure of the impeller, and the cold gas is flowed from the annular space toward the rear surface of the impeller. A centrifugal compressor,
Outlet from the air passage to the annular space, the cold body is connected along a plane parallel to the rear surface of the impeller, arranged to form a flow parallel to the tangential direction of the outer periphery of the impeller Centrifugal compressor characterized by being made. 羽根車の背面に、環状多重に配置された複数本のフィンと、これらフィンと対向する位置に配置されたラビリンスパッキンとを有し、前記羽根車の出口と前記羽根車の背部に形成される空間との間をシールするシール機構を備え、
前記ラビリンスパッキンに、前記羽根車の背部圧力よりも高圧の冷気体を供給する供給口である環状空間を形成し、前記冷気体を前記環状空間から前記羽根車の背面に向けて流すように構成した遠心圧縮機であって、
空気通路から前記環状空間への出口は、前記冷気体が、前記羽根車の背面に対して１０度〜８０度の角度を有し、かつ、前記羽根車の外周縁の接線方向に平行となる流れを形成するように設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。 The rear surface of the impeller has a plurality of fins arranged in a ring shape and a labyrinth packing arranged at a position facing the fins, and is formed at the outlet of the impeller and the back of the impeller. With a sealing mechanism that seals between the space,
The labyrinth packing is formed with an annular space which is a supply port for supplying a cold gas having a pressure higher than a back pressure of the impeller, and the cold gas is flowed from the annular space toward the rear surface of the impeller. A centrifugal compressor,
Outlet from the air passage to the annular space, the cold body, an angle of 10 degrees to 80 degrees to the back of the impeller, and is parallel to the tangential direction of the outer periphery of the impeller A centrifugal compressor characterized by being provided to form a flow . 前記羽根車の出口における空気温度を逐次測定して、その測定結果を制御器に逐次出力する温度センサーと、この温度センサーから送られてきた測定結果に基づいて、前記環状空間に連通する空気通路の途中に接続された制御弁の弁開度を制御する制御器とが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心圧縮機。 A temperature sensor that sequentially measures the air temperature at the outlet of the impeller and sequentially outputs the measurement result to the controller, and an air passage that communicates with the annular space based on the measurement result sent from the temperature sensor The centrifugal compressor according to claim 1, further comprising a controller that controls a valve opening degree of a control valve connected in the middle of the control valve. 請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機を具備していることを特徴とする排気タービン過給機。   An exhaust turbine supercharger comprising the centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 3. 請求項４に記載の排気タービン過給機を具備していることを特徴とする内燃機関。   An internal combustion engine comprising the exhaust turbine supercharger according to claim 4.
JP2010226839A 2010-10-06 2010-10-06 Centrifugal compressor Active JP5700999B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010226839A JP5700999B2 (en) 2010-10-06 2010-10-06 Centrifugal compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010226839A JP5700999B2 (en) 2010-10-06 2010-10-06 Centrifugal compressor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012082689A JP2012082689A (en) 2012-04-26
JP5700999B2 true JP5700999B2 (en) 2015-04-15

Family

ID=46241835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010226839A Active JP5700999B2 (en) 2010-10-06 2010-10-06 Centrifugal compressor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5700999B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5964378B2 (en) * 2014-10-03 2016-08-03 三菱重工業株式会社 Turbocharger
CN114499008A (en) * 2021-07-02 2022-05-13 鑫磊压缩机股份有限公司 Integrated end cover of air compressor
CN114337048B (en) * 2021-12-31 2024-02-23 太仓富华特种电机有限公司 Air compression module integrated motor for air compressor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2934530B2 (en) * 1991-06-14 1999-08-16 三菱重工業株式会社 Centrifugal compressor
EP0961033B1 (en) * 1998-05-25 2003-10-08 ABB Turbo Systems AG Radial compressor
DE59809488D1 (en) * 1998-05-25 2003-10-09 Abb Turbo Systems Ag Baden centrifugal compressors
AU6075899A (en) * 1999-10-20 2001-04-30 Abb Turbo Systems Ag Method and device for the indirect cooling of a flow regime in radial slits formed between the rotors and stators of turbomachines
DE102006048784A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Man Diesel Se Compressor for a turbocharger and method for its cooling

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012082689A (en) 2012-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6432110B2 (en) gas turbine
JP4884410B2 (en) Twin-shaft gas turbine
JP6652662B2 (en) Turbine and turbine system
JP6225092B2 (en) Labyrinth seal, centrifugal compressor and turbocharger
WO2014087966A1 (en) Centrifugal compressor, supercharger with same, and method for operating centrifugal compressor
CN107849973B (en) Impeller back surface cooling structure and supercharger
US10738618B2 (en) Gas turbine rotor, gas turbine, and gas turbine equipment
JP5700999B2 (en) Centrifugal compressor
JP5494248B2 (en) Fixed-wing turbocharger
US10883381B2 (en) Compressor rotor, gas turbine rotor provided therewith, and gas turbine
US9689272B2 (en) Gas turbine and outer shroud
EP3214287B1 (en) Supercharger and engine
JP2017057838A (en) Gas turbine cooling structure and gas turbine
JP2008075649A (en) Exhaust-driven supercharger of internal combustion engine
US10774675B2 (en) Internal combustion engine
JP2012122390A (en) Turbo rotary machine and method for operating the same
US11339663B2 (en) Rotor having improved structure, and turbine and gas turbine including the same
JP4652510B2 (en) Gas turbine scroll
US20130302143A1 (en) Cooling device for a jet engine
JP2009243394A (en) Impeller and supercharger for centrifugal compressor
JP2008045425A (en) Centrifugal compressor
JP6865604B2 (en) Centrifugal compressor and exhaust turbine supercharger
JP5980369B2 (en) Turbo rotating machine and operation method thereof
US11536158B2 (en) Turbomachine
US10125624B2 (en) Gas turbine with cooling of the last turbine stage

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131008

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140610

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140811

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150217

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5700999

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151