JP6160079B2 - Centrifugal compressor - Google Patents
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Description
本発明は、遠心力の作用で気体を昇圧させる遠心圧縮機に関する。 The present invention relates to a centrifugal compressor that pressurizes a gas by the action of centrifugal force.
遠心圧縮機は、コンプレッサインペラ(羽根車)を回転させ、回転するコンプレッサインペラ内の径方向への流路に気体を通過させ、主として遠心力の作用で気体を昇圧させる機器である。かかる遠心圧縮機は、例えば産業用の圧縮機やガスタービンに用いられる。 A centrifugal compressor is a device that rotates a compressor impeller (impeller), passes gas through a flow path in a radial direction in the rotating compressor impeller, and boosts the gas mainly by the action of centrifugal force. Such centrifugal compressors are used for industrial compressors and gas turbines, for example.
このような遠心圧縮機では、遠心圧縮機に取り込む気体の流量が少ない場合や圧力比が高い場合で、回転数を十分高く設定できない場合、比速度が小さくなって圧縮効率が悪くなる。そこで、圧縮機を多段化して効率の改善を図る技術が提案されている(例えば、特許文献1、2)。 In such a centrifugal compressor, when the flow rate of the gas taken into the centrifugal compressor is small or the pressure ratio is high and the rotation speed cannot be set sufficiently high, the specific speed is reduced and the compression efficiency is deteriorated. Therefore, techniques for improving efficiency by increasing the number of compressors have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).
しかし、特許文献1、2に示される多段式遠心圧縮機は、いずれもその構造が複雑であり、製造コストが増大する問題があった。また、多段に構成される複数のコンプレッサインペラの間には、流路を形成するためのハウジングが存在するので、複数のコンプレッサインペラを別々に組み込まなくてはならず、十分な剛性を得られなかったり、回転軸に対するバランスを十分にとることができない等の問題もあった。
However, each of the multistage centrifugal compressors disclosed in
ここで、多段式遠心圧縮機のうち、上流側のコンプレッサインペラの径方向外側に下流側のコンプレッサインペラを設けることで、両者の間にハウジングを含めることなく組み込みを容易にすることは可能であるが、遠心圧縮機に許容される径方向の外形寸法を単に二分するだけでは、単段式遠心圧縮機と機能が変わらず、やはり、比速度が小さくなるといった問題が残ることになる。 Here, among the multistage centrifugal compressors, by providing the downstream compressor impeller on the radially outer side of the upstream compressor impeller, it is possible to facilitate the assembly without including a housing between them. However, the function of the single stage centrifugal compressor does not change if the radial outer dimensions allowed for the centrifugal compressor are simply bisected, and the specific speed is still low.
そこで本発明は、このような課題に鑑み、コンプレッサインペラの組み込みを簡易化しつつ比速度を高め、圧縮効率の向上を図ることが可能な遠心圧縮機を提供することを目的としている。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor capable of increasing the specific speed and improving the compression efficiency while simplifying the incorporation of the compressor impeller.
上記課題を解決するために、本発明の遠心圧縮機は、回転軸と、回転軸に固定された上流側インペラ本体と、上流側インペラ本体の周方向に間隔を空けて配された複数の上流側翼と、を有する上流側コンプレッサインペラと、回転軸の軸方向に上流側コンプレッサインペラと一体形成され、または、上流側コンプレッサインペラと別体に形成されて上流側コンプレッサインペラと回転軸の軸方向に連結されており、回転軸に固定された下流側インペラ本体と、下流側インペラ本体の周方向に間隔を空けて配された複数の下流側翼と、を有する下流側コンプレッサインペラと、を備え、上流側コンプレッサインペラの出力側最外径は、下流側コンプレッサインペラの入力側最外径以下であり、複数の下流側翼の入力側最内径は、複数の上流側翼の出力側最外径より小さい。 In order to solve the above-described problems, a centrifugal compressor according to the present invention includes a rotating shaft, an upstream impeller body fixed to the rotating shaft, and a plurality of upstream members arranged at intervals in the circumferential direction of the upstream impeller body. an upstream compressor impeller that Yusuke and side wings, the upstream compressor impeller and is integrally formed in the axial direction of the rotating shaft, or axis of the formed upstream compressor impeller and another body upstream compressor impeller rotary shaft are connected in the direction, and fixed to the rotary shaft downstream impeller body, and a downstream compressor impeller that having a, a plurality of downstream blades arranged at intervals in the circumferential direction of the downstream impeller body, comprising a output side outermost diameter of the upstream compressor wheel is an input-side outermost diameter or less of a downstream compressor wheel, an input side innermost diameter of the plurality of downstream wing, a plurality of upstream blade Output side has smaller than the outermost diameter.
上流側コンプレッサインペラの出力側と下流側コンプレッサインペラの入力側とを連通する連通路と、連通路に設けられ、上流側コンプレッサインペラの出力側の径方向外側に位置するディフューザと、をさらに備えてもよい。 A communication passage for communicating the input side of the output side and the downstream side compressor impeller upstream compressor impeller, provided in the communication passage, and the diffuser you position radially outward of the output side of the upstream compressor impeller, a further You may prepare.
上流側コンプレッサインペラの出力側と下流側コンプレッサインペラの入力側とを連通する連通路と、下流側コンプレッサインペラの入力側の径方向外側に位置するリターンガイドベーンと、をさらに備えてもよい。 A communication passage for communicating the input side of the output side and the downstream side compressor impeller upstream compressor impeller, and a return guide vane you position radially outside the input side of the downstream compressor wheel may further comprise a .
上流側コンプレッサインペラおよび下流側コンプレッサインペラが収容されるコンプレッサハウジングと、上流側インペラ本体とコンプレッサハウジングとの境に設けられたラビリンスシールと、をさらに備えてもよい。
上記課題を解決するために、本発明の他の遠心圧縮機は、シャフトと、シャフトに設けられた上流側コンプレッサインペラと、シャフトに設けられると共に、シャフトの軸方向に上流側コンプレッサインペラと一体形成され、または、上流側コンプレッサインペラと別体に形成されて上流側コンプレッサインペラとシャフトの軸方向に連結された下流側コンプレッサインペラと、を備え、上流側コンプレッサインペラは本体の周方向に間隔を空けて配された複数の上流側翼を含み、下流側コンプレッサインペラは本体の周方向に間隔を空けて配された複数の下流側翼を含み、上流側コンプレッサインペラの出力側最外径は、下流側コンプレッサインペラの入力側最外径以下である。
複数の下流側翼の入力側最内径は、複数の上流側翼の出力側最外径より小さくてもよい。
上流側コンプレッサインペラの出力側と下流側コンプレッサインペラの入力側とを連通する連通路と、連通路に設けられ、上流側コンプレッサインペラの出力側の径方向外側に位置するディフューザと、をさらに備えてもよい。
上流側コンプレッサインペラの出力側と下流側コンプレッサインペラの入力側とを連通する連通路と、下流側コンプレッサインペラの入力側の径方向外側に位置するリターンガイドベーンと、をさらに備えてもよい。
You may further provide the compressor housing in which an upstream compressor impeller and a downstream compressor impeller are accommodated, and the labyrinth seal provided in the boundary of an upstream impeller main body and a compressor housing.
In order to solve the above-described problems, another centrifugal compressor of the present invention is provided with a shaft, an upstream compressor impeller provided on the shaft, and provided integrally with the upstream compressor impeller in the axial direction of the shaft. Or an upstream compressor impeller formed separately from the upstream compressor impeller and connected in the axial direction of the shaft, and the upstream compressor impeller is spaced apart in the circumferential direction of the main body. The downstream compressor impeller includes a plurality of downstream blades arranged at intervals in the circumferential direction of the main body, and the output compressor outermost diameter of the upstream compressor impeller is the downstream compressor. It is less than the outermost diameter on the input side of the impeller.
Input innermost diameter of the downstream wings multiple may be smaller than the output-side outermost diameter of the plurality of upstream blade.
A communication passage that communicates the output side of the upstream compressor impeller and the input side of the downstream compressor impeller, and a diffuser that is provided in the communication passage and is located on the radially outer side of the output side of the upstream compressor impeller. Also good.
You may further provide the communicating path which connects the output side of an upstream compressor impeller, and the input side of a downstream compressor impeller, and the return guide vane located in the radial direction outer side of the input side of a downstream compressor impeller.
本発明によれば、コンプレッサインペラの組み込みを簡易化しつつ比速度を高め、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to increase the specific speed while simplifying the incorporation of the compressor impeller and to improve the compression efficiency.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(遠心圧縮機1)
図1は、遠心圧縮機1の概略断面図である。以下では、Fで示す矢印の方向を遠心圧縮機1の前側とし、Rで示す矢印の方向を遠心圧縮機1の後側として説明する。また、後述するコンプレッサインペラの説明において、入力側はコンプレッサインペラにおける気体の流れの最上流側を、出力側はコンプレッサインペラにおける気体の流れの最下流側を示す。図1(a)に示すように、遠心圧縮機1は、コンプレッサハウジング2と、コンプレッサハウジング2の後側に連結されるケーシング3とを備えている。遠心圧縮機1は、産業用圧縮機、ガスタービン(燃焼用空気圧縮)、過給機、送風機、冷却装置等、様々な用途に用いることができる。また、遠心圧縮機1は、軸流式の圧縮機より小型軽量化できるといった利点も有する。
(Centrifugal compressor 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a centrifugal compressor 1. Hereinafter, the direction of the arrow indicated by F will be described as the front side of the centrifugal compressor 1, and the direction of the arrow indicated by R will be described as the rear side of the centrifugal compressor 1. In the description of the compressor impeller described later, the input side indicates the most upstream side of the gas flow in the compressor impeller, and the output side indicates the most downstream side of the gas flow in the compressor impeller. As shown in FIG. 1A, the centrifugal compressor 1 includes a
ケーシング3の後側には、例えば、遠心圧縮機1の前後方向に軸受孔を有する図示しないベアリングハウジングが設けられ、この軸受孔に、回転軸としてのシャフト4がベアリングを介して回転自在に支持されている。シャフト4の前端部には、上流側コンプレッサインペラ5と下流側コンプレッサインペラ6とが同心で一体形成されており(別体として形成し一体的に連結されていてもよい)、この上流側コンプレッサインペラ5と下流側コンプレッサインペラ6がコンプレッサハウジング2内に回転自在に収容されている(上流側コンプレッサインペラ5と下流側コンプレッサインペラ6とのいずれも指す場合は単にコンプレッサインペラという)。また、シャフト4の後端部には図示しない駆動源が連結され、上流側コンプレッサインペラ5および下流側コンプレッサインペラ6は、かかる駆動源により強制的に回転される。
On the rear side of the casing 3, for example, a bearing housing (not shown) having a bearing hole in the front-rear direction of the centrifugal compressor 1 is provided, and a shaft 4 as a rotating shaft is rotatably supported by the bearing hole via a bearing. Has been. An
上流側コンプレッサインペラ5は、シャフト4に固定された上流側インペラ本体5aと、上流側インペラ本体5aの周方向に間隔を空けて配された複数の上流側翼5bとを含んで構成される。同様に、下流側コンプレッサインペラ6は、シャフト4に固定された下流側インペラ本体6aと、下流側インペラ本体6aの周方向に間隔を空けて配された複数の下流側翼6bとを含んで構成される。図1(a)では、上流側インペラ本体5aおよび下流側インペラ本体6aにのみハッチングを施したが、上流側インペラ本体5aと上流側翼5bとは、また、下流側インペラ本体6aと下流側翼6bとは一体形成されている。ただし、別体に形成されるのを排除するものではない。
The
コンプレッサハウジング2には、上流側コンプレッサインペラ5に臨み、上流側コンプレッサインペラ5と同心かつ遠心圧縮機1の前側に開口する吸気口7が形成されている。ここでは、駆動源により上流側コンプレッサインペラ5および下流側コンプレッサインペラ6が回転し、上流側コンプレッサインペラ5の入力側が負圧になり、吸気口7から気体が吸引される。
The
上流側コンプレッサインペラ5の出力側と下流側コンプレッサインペラ6の入力側とは、連通路8を通じて連通している。連通路8は、上流側コンプレッサインペラ5の出力側と下流側コンプレッサインペラ6の入力側とを周方向に亘って連通するので、シャフト4を中心に環状に空間が形成されることとなる。また、下流側コンプレッサインペラ6の出力側には周方向に亘って連通する流路9が形成される。流路9は、さらに、下流側コンプレッサインペラ6よりシャフト4の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路10と連通する。コンプレッサスクロール流路10は、圧縮された空気を吐出する不図示の吐出口と連通する。
The output side of the
したがって、シャフト4を介して上流側コンプレッサインペラ5が回転すると、吸気口7からコンプレッサハウジング2内に気体が吸引されるとともに、当該吸引された気体は、上流側コンプレッサインペラ5の上流側インペラ本体5aとコンプレッサハウジング2のシュラウド面2aとの間を通過し、遠心力の作用で圧縮されて連通路8に抜ける。そして、再び、下流側コンプレッサインペラ6の下流側インペラ本体6aとコンプレッサハウジング2のシュラウド面2bとの間を通過し、遠心力の作用で流路9に抜け、最終的にコンプレッサスクロール流路10で昇圧されて吐出口に導かれることとなる。
Therefore, when the
このように、本実施形態では、コンプレッサインペラを少なくとも2段で構成し、1段目の上流側コンプレッサインペラ5で圧縮された気体を、さらに2段目の下流側コンプレッサインペラ6で加圧することとしている。
Thus, in this embodiment, the compressor impeller is configured in at least two stages, and the gas compressed by the first-stage
仮に、コンプレッサインペラを単段で形成した場合、遠心圧縮機に取り込む気体の流量が少ないと翼の高さを低くしなければならない。また、強度制限等の理由で回転数(回転速度)を十分高くできないことがある。そうすると、比速度が小さくなって圧縮効率が悪くなる。そこで、上記のように、コンプレッサインペラを複数段(ここでは2段)で構成することで、1段あたりの仕事を減らすことができ、比速度を大きくすることが可能となる。すると、回転数が低くとも高い効率で気体を圧縮することができる。 If the compressor impeller is formed in a single stage, the blade height must be lowered if the flow rate of the gas taken into the centrifugal compressor is small. In addition, the number of rotations (rotation speed) may not be sufficiently high for reasons such as strength limitations. If it does so, specific speed will become small and compression efficiency will worsen. Therefore, as described above, by configuring the compressor impeller with a plurality of stages (here, two stages), the work per stage can be reduced and the specific speed can be increased. Then, even if the rotation speed is low, the gas can be compressed with high efficiency.
図2は、単段式遠心圧縮機および多段式遠心圧縮機の比速度Nsと圧縮効率ηとの関係を説明するための説明図である。比速度Nsは、以下の数式1で表すことができる。
ここで、Nは回転数(rpm)、Qは体積流量(m3/min)、Cpは定圧比熱(J/kg・K)、Tは温度(K)、Πは圧力比、γは比熱比である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the specific speed Ns and the compression efficiency η of the single-stage centrifugal compressor and the multistage centrifugal compressor. The specific speed Ns can be expressed by Equation 1 below.
Here, N is the rotational speed (rpm), Q is the volume flow rate (m 3 / min), Cp is the constant pressure specific heat (J / kg · K), T is the temperature (K), Π is the pressure ratio, and γ is the specific heat ratio. It is.
例えば、単段式遠心圧縮機では、想定される体積流量Q、温度T、圧力比Πが決まると、比速度Nsも決まる。比速度Nsが最適値(0.12)となるような回転数Nを採用することができればよいが、上述のように強度などの制約から回転数Nが、例えば最適値の半分程度にしか設定することができない場合には、比速度Nsは0.06に低下し、圧縮効率ηも図2において矢印で示した黒丸の如く低下する。 For example, in a single-stage centrifugal compressor, when an assumed volume flow Q, temperature T, and pressure ratio are determined, a specific speed Ns is also determined. It is only necessary to employ a rotational speed N that allows the specific speed Ns to be an optimum value (0.12). However, as described above, the rotational speed N is set to, for example, only about half of the optimum value due to constraints such as strength. If this is not possible, the specific speed Ns decreases to 0.06, and the compression efficiency η also decreases as indicated by the black circles indicated by arrows in FIG.
一方、本実施形態の多段式遠心圧縮機では、仕事を複数段に分散しているので、比速度Nsも、例えば、図2において白丸で示すように、0.08および0.10と分散でき、各段の圧力効率は単段の場合の圧力効率よりも高くなり、総合的な圧縮効率を維持することができる。 On the other hand, in the multistage centrifugal compressor of the present embodiment, work is distributed in a plurality of stages, so that the specific speed Ns can also be dispersed as 0.08 and 0.10, for example, as indicated by white circles in FIG. The pressure efficiency of each stage becomes higher than the pressure efficiency in the case of a single stage, and the overall compression efficiency can be maintained.
また、1段あたりの仕事を減少することで、コンプレッサインペラの出力側から出力される気体の径方向速度成分を維持しつつ、周方向速度成分を小さくすることができるので、後述するディフューザでの圧力損失も低減することが可能となる。 In addition, by reducing the work per stage, it is possible to reduce the circumferential speed component while maintaining the radial speed component of the gas output from the output side of the compressor impeller. Pressure loss can also be reduced.
さらに、単段式と比較して、個々のコンプレッサインペラの外径を小さくでき、インペラ背面の表面積(気体との接触面積)の低減を図ることができるので、背面の摩擦損失と、軸方向の荷重低減、すなわち、軸受の損失を低減することが可能となる。 Furthermore, compared to the single-stage type, the outer diameter of each compressor impeller can be reduced, and the surface area (contact area with the gas) on the back of the impeller can be reduced. It is possible to reduce the load, that is, reduce the loss of the bearing.
ここで、上流側コンプレッサインペラ5および下流側コンプレッサインペラ6の構造について触れる。図1(a)から上流側コンプレッサインペラ5および下流側コンプレッサインペラ6を抜き出した図1(b)を参照すると、下記のような特徴を有する。まず、上流側コンプレッサインペラ5の出力側最外径、すなわち、上流側インペラ本体5aの出力側最外径L1は、下流側コンプレッサインペラ6の入力側最外径、すなわち、下流側翼6bの入力側最外径L2(または、シュラウド面2bの最内径)以下となるように構成する。
Here, the structures of the
こうすることで、上流側コンプレッサインペラ5と下流側コンプレッサインペラ6とを解体することなく、両者をシャフト4に固定した状態のままで、コンプレッサハウジング2後方からコンプレッサハウジング2内にスムーズに組み込むことができる。このような簡易な構成によって、製造コストの増大を回避しつつ、コンプレッサインペラを多段に組むことが可能となる。また、コンプレッサインペラを最初から一体的に構成することで、十分な剛性を得られ、シャフト4に対するバランスも十分にとることができる。
In this way, the
また、本実施形態では、複数の下流側翼6bの入力側最内径L3は、複数の上流側翼5bの出力側最外径L4よりも小さくなるように構成する。こうすることで、上流側翼5bと下流側翼6bとの径方向の長さの和を、単段式より長くできるので圧縮効果を高めることが可能となる。すると、流量が少ない場合であっても比速度を大きくすることができ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the input side innermost diameter L 3 of the plurality of downstream-
また、本実施形態においては、圧縮効率の向上のため、連通路8や流路9にはディフューザ11a、11bが設けられている。ここでは、連通路8に設けられたディフューザ11aを挙げて説明する。
Moreover, in this embodiment, the
図3は、上流側コンプレッサインペラ5とディフューザ11aとの関係を説明するための前面側から見た説明図である。ここでは、理解を容易にするために、上流側翼5bとディフューザ11aにハッチングを施している。ディフューザ11aは、図1(a)および図3に示すように、上流側コンプレッサインペラ5の出力側の径方向外側に位置し、上流側コンプレッサインペラ5で加えられた気体の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換する。
FIG. 3 is an explanatory diagram viewed from the front side for explaining the relationship between the
具体的に、上流側コンプレッサインペラ5がシャフト4を中心に白抜き矢印のように回転すると、遠心圧縮機1の前後方向に吸気された気体は、遠心力の作用で、シャフト4に垂直な平面方向(連通路8方向)に向きを変えて流れる。連通路8において、気体は、図3中、実線矢印の方向に速度vで流れる。隣接するディフューザ11aはシャフト4から径方向に離隔するほど、その間隔が広がっている。気体は、流路断面が広くなる分、速度vが低下するが、その運動エネルギーに代えて圧力エネルギーが高くなる。
Specifically, when the
また、本実施形態においては、圧縮効率の向上のため、連通路8にリターンガイドベーン12が設けられている(図1(a)参照)。
In the present embodiment, a
図4は、下流側コンプレッサインペラ6とリターンガイドベーン12との関係を説明するための前面側から見た説明図である。ここでは、理解を容易にするために、下流側翼6bとリターンガイドベーン12にハッチングを施している。リターンガイドベーン12は、図1(a)および図4に示すように、下流側コンプレッサインペラ6の気体の入力側の径方向外側に位置し、上流側コンプレッサインペラ5で昇圧された気体の方向を徐々に径方向に変化させることで周方向速度成分を抑制する。
FIG. 4 is an explanatory view seen from the front side for explaining the relationship between the
具体的に、下流側コンプレッサインペラ6がシャフト4を中心に白抜き矢印のように回転すると、上流側コンプレッサインペラ5で昇圧された気体が、連通路8中のディフューザ11aを通過して、下流側コンプレッサインペラ6の入力側に吸引される。このとき、連通路8において、気体は、図4中、実線矢印の方向に速度v1で流れる。かかる気体の速度v1は、径方向速度成分vrと周方向速度成分vθとに分解することができる。隣接するリターンガイドベーン12は、その翼がシャフト4に近づくに連れ、径方向との角度が小さくなるように形成されているので、シャフト4に近づくに連れ、流体の向きと径方向との角度が小さくなって、例えば、絶対値が速度v2と等しい(|v1|=|v2|)速度v2になる。すなわち、速度v1の絶対値を維持したまま、径方向速度成分vrを高め、周方向速度成分vθを低減することができる。
Specifically, when the
このように、気体の流れを径方向に戻すことで、下流側コンプレッサインペラ6の入力側に吸引される気体が、上流側コンプレッサインペラ5同様、径方向に流れるため、下流側コンプレッサインペラ6の入口で旋回流を抑制し、圧力比を高めることができる。
In this way, by returning the gas flow to the radial direction, the gas sucked into the input side of the
また、上流側コンプレッサインペラ5とコンプレッサハウジング2は相対回転するので、両者の接触を回避すべく両者の境には、クリアランスが設けられる。しかし、単に、クリアランスを大きくしてしまうと、上流側インペラ本体5aの上流側翼5bが設けられた面(翼面)から、連通路8を介して、上流側インペラ本体5aの裏面に流れる本来の流れと異なる、上流側インペラ本体5aの翼面と裏面との直接的な流れが生じてしまう。
Further, since the
図5は、図1(a)のA部分の拡大図である。このような上流側インペラ本体5aの翼面と裏面との気体の直接的な流通を回避すべく、図5に示すように、上流側インペラ本体5aとコンプレッサハウジング2との境において、上流側インペラ本体5aの翼面と裏面との気体の流通を抑制するラビリンスシール13を設けている。ラビリンスシール13は、回転側(上流側コンプレッサインペラ5)と、固定側(コンプレッサハウジング2)との間に凹凸の隙間を複数段重ね、差圧を段階的に変化させることでシール性を持たせたものである。かかる構成により、上流側コンプレッサインペラ5の回転を確保しつつ、上流側インペラ本体5aの翼面から、連通路8を介して、上流側インペラ本体5aの裏面に流れる本来の流れを維持することが可能となる。
FIG. 5 is an enlarged view of a portion A in FIG. In order to avoid such a direct flow of gas between the blade surface and the back surface of the
(変形例)
図6は、遠心圧縮機の他の例(遠心圧縮機21)を示す概略断面図である。図1(a)を用いて既に述べた構成要素は、実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する部分に関してのみ説明する。
(Modification)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the centrifugal compressor (centrifugal compressor 21). The constituent elements already described with reference to FIG. 1A have substantially the same functions, and therefore, a duplicate description thereof will be omitted. Here, only portions having different configurations will be described.
まず、図6の変形例では、図1(a)と異なり、連通路8においてディフューザ11aとリターンガイドベーン12とを個別に設けず、一体化したディフューザ11cを用いている。このような構成により、ディフューザ11aとリターンガイドベーン12とを個別に設けた場合より、製造工数や部品点数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。また、両者を連続させることでディフューザ11cの剛性を高めることが可能となる。
First, in the modification of FIG. 6, unlike FIG. 1A, the
また、図6の構造について、下流側コンプレッサインペラ6の下流側インペラ本体6aの出力側の径方向最外径を、下流側翼6bの径方向最外径より小さくすることで、上流側コンプレッサインペラ5および下流側コンプレッサインペラ6を全て下流側翼6bの径方向最外径以下とすることができ、見た目の外観寸法を小さくし、図1の遠心圧縮機1同様、コンプレッサインペラの組み込みが容易になる。
Further, in the structure of FIG. 6, the
以上、説明したように、本実施形態の遠心圧縮機1、21では、コンプレッサインペラの組み込みを簡易化しつつ比速度を高め、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。
As described above, in the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した実施形態では、遠心圧縮機1、21の複数段を遠心圧縮機+遠心圧縮機で構成したが、かかる場合に限らず、上流側を軸流式または斜流式の圧縮機、すなわち、軸流式圧縮機+遠心圧縮機や斜流式圧縮機+遠心圧縮機で構成することもできる。
For example, in the above-described embodiment, the plurality of stages of the
本発明は、遠心力の作用で気体を昇圧させる遠心圧縮機に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a centrifugal compressor that boosts gas by the action of centrifugal force.
1、21 …遠心圧縮機
2 …コンプレッサハウジング
4 …シャフト(回転軸)
5 …上流側コンプレッサインペラ
5a …上流側インペラ本体
5b …上流側翼
6 …下流側コンプレッサインペラ
6a …下流側インペラ本体
6b …下流側翼
11a、11b、11c …ディフューザ
12 …リターンガイドベーン
13 …ラビリンスシール
1, 21 ...
5 ...
Claims (8)
前記回転軸に固定された上流側インペラ本体と、該上流側インペラ本体の周方向に間隔を空けて配された複数の上流側翼と、を有する上流側コンプレッサインペラと、
前記回転軸の軸方向に前記上流側コンプレッサインペラと一体形成され、または、該上流側コンプレッサインペラと別体に形成されて該上流側コンプレッサインペラと該回転軸の軸方向に連結されており、前記回転軸に固定された下流側インペラ本体と、該下流側インペラ本体の周方向に間隔を空けて配された複数の下流側翼と、を有する下流側コンプレッサインペラと、
を備え、
前記上流側コンプレッサインペラの出力側最外径は、前記下流側コンプレッサインペラの入力側最外径以下であり、
前記複数の下流側翼の入力側最内径は、前記複数の上流側翼の出力側最外径より小さい遠心圧縮機。 A rotation axis;
An upstream compressor impeller having an upstream impeller body fixed to the rotating shaft, and a plurality of upstream blades arranged at intervals in the circumferential direction of the upstream impeller body;
Formed integrally with the upstream compressor impeller in the axial direction of the rotary shaft, or formed separately from the upstream compressor impeller and connected to the upstream compressor impeller in the axial direction of the rotary shaft, A downstream compressor impeller having a downstream impeller body fixed to the rotation shaft, and a plurality of downstream blades arranged at intervals in the circumferential direction of the downstream impeller body;
With
The output-side outermost diameter of the upstream compressor impeller is equal to or smaller than the input-side outermost diameter of the downstream compressor impeller,
The centrifugal compressor having an input-side outermost diameter of the plurality of downstream blades smaller than an output-side outermost diameter of the plurality of upstream blades.
前記連通路に設けられ、前記上流側コンプレッサインペラの出力側の径方向外側に位置するディフューザと、
をさらに備える請求項1に記載の遠心圧縮機。 A communication path communicating the output side of the upstream compressor impeller and the input side of the downstream compressor impeller;
A diffuser which is provided in the communication path and is located on the radially outer side on the output side of the upstream compressor impeller;
The centrifugal compressor according to claim 1, further comprising:
前記下流側コンプレッサインペラの入力側の径方向外側に位置するリターンガイドベーンと、
をさらに備える請求項1または2に記載の遠心圧縮機。 A communication path communicating the output side of the upstream compressor impeller and the input side of the downstream compressor impeller;
A return guide vane located radially outside on the input side of the downstream compressor impeller;
The centrifugal compressor according to claim 1 or 2, further comprising:
前記上流側インペラ本体と前記コンプレッサハウジングとの境に設けられたラビリンスシールと、
をさらに備える請求項1から3のいずれか1項に記載の遠心圧縮機。 A compressor housing that houses the upstream compressor impeller and the downstream compressor impeller;
A labyrinth seal provided at a boundary between the upstream impeller body and the compressor housing;
The centrifugal compressor according to claim 1, further comprising:
前記シャフトに設けられた上流側コンプレッサインペラと、
前記シャフトに設けられると共に、前記シャフトの軸方向に前記上流側コンプレッサインペラと一体形成され、または、該上流側コンプレッサインペラと別体に形成されて該上流側コンプレッサインペラと該シャフトの軸方向に連結された下流側コンプレッサインペラと、
を備え、
前記上流側コンプレッサインペラは本体の周方向に間隔を空けて配された複数の上流側翼を含み、
前記下流側コンプレッサインペラは本体の周方向に間隔を空けて配された複数の下流側翼を含み、
前記上流側コンプレッサインペラの出力側最外径は、前記下流側コンプレッサインペラの入力側最外径以下である遠心圧縮機。 A shaft,
An upstream compressor impeller provided on the shaft;
Provided on the shaft and integrally formed with the upstream compressor impeller in the axial direction of the shaft, or formed separately from the upstream compressor impeller and connected in the axial direction of the upstream compressor impeller and the shaft A downstream compressor impeller,
With
The upstream compressor impeller includes a plurality of upstream blades arranged at intervals in the circumferential direction of the main body,
The downstream compressor impeller includes a plurality of downstream blades arranged at intervals in the circumferential direction of the main body,
A centrifugal compressor in which an output-side outermost diameter of the upstream-side compressor impeller is equal to or smaller than an input-side outermost diameter of the downstream-side compressor impeller.
前記連通路に設けられ、前記上流側コンプレッサインペラの出力側の径方向外側に位置するディフューザと、
をさらに備える請求項5に記載の遠心圧縮機。 A communication path communicating the output side of the upstream compressor impeller and the input side of the downstream compressor impeller;
A diffuser which is provided in the communication path and is located on the radially outer side on the output side of the upstream compressor impeller;
The centrifugal compressor according to claim 5, further comprising:
前記下流側コンプレッサインペラの入力側の径方向外側に位置するリターンガイドベーンと、
をさらに備える請求項5に記載の遠心圧縮機。 A communication path communicating the output side of the upstream compressor impeller and the input side of the downstream compressor impeller;
A return guide vane located radially outside on the input side of the downstream compressor impeller;
The centrifugal compressor according to claim 5, further comprising:
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