JP7543153B2 - Centrifugal Compressor - Google Patents

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Description

本発明は遠心圧縮機に係り、特に、静止流路を構成するリターン流路にリターンベーンを備えているものに好適な遠心圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a centrifugal compressor, and in particular to a centrifugal compressor suitable for one that has a return vane in the return flow passage that constitutes the stationary flow passage.

回転する遠心式の羽根車を有する遠心式の流体機械は、従来から様々なプラントや空調機器、液体圧送ポンプ、ターボチャージャー等において利用されている。 Centrifugal fluid machines with rotating centrifugal impellers have traditionally been used in a variety of plants, air conditioning equipment, liquid pressure pumps, turbochargers, etc.

近年の環境負荷低減要求の高まりを受けて、これら流体機械には、従来以上の高効率化と、広作動範囲化が求められ、その一方で、コスト低減、機場内における省スペース化の観点から、遠心圧縮機そのものの小型化が求められている。 In response to the growing demand for reducing environmental impact in recent years, these fluid machines are required to be more efficient and have a wider operating range than ever before, while at the same time, from the perspective of reducing costs and saving space in the plant, there is a demand for the centrifugal compressors themselves to be more compact.

流体機械の高効率化・広作動範囲化と小型化の両立のためには、静止流路の外径縮小が重要となる。遠心圧縮機における静止流路とは、回転する羽根車の吐出口の下流側に設けられる流路であり、ディフューザ流路とリターン流路によって構成され、このうちのリターン流路は、ディフューザ流路を経た流れの旋回方向成分を除去し、次の段の羽根車へと予旋回のない流れを導くための流路である。 In order to achieve high efficiency, a wide operating range, and compact size in fluid machinery, it is important to reduce the outer diameter of the stationary flow passage. In a centrifugal compressor, the stationary flow passage is a flow passage provided downstream of the discharge port of the rotating impeller, and is composed of a diffuser flow passage and a return flow passage. Of these, the return flow passage is a flow passage that removes the swirling component of the flow that has passed through the diffuser flow passage, and guides the flow without pre-swirl to the next stage impeller.

ところが、静止流路の外径を縮小すると、静止流路を構成するリターン流路の流路長さも短くなるため、より短い距離で流れを転向させて流れの予旋回を除去する必要がある。静止流路を構成するリターン流路において、流れを効率よく転向させるために、リターン流路には、通常、リターンベーンと呼ばれる翼が周方向に等間隔に設けられている。 However, when the outer diameter of the stationary flow passage is reduced, the length of the return flow passage that constitutes the stationary flow passage is also shortened, so it is necessary to redirect the flow over a shorter distance to eliminate pre-swirl of the flow. In order to redirect the flow efficiently in the return flow passage that constitutes the stationary flow passage, blades called return vanes are usually provided at equal intervals in the circumferential direction.

このリターン流路に、周方向に等間隔に設けられているリターンベーンと呼ばれる翼については、特許文献1乃至3に記載されたものが提案されている。 The return flow passage has blades called return vanes that are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the blades described in Patent Documents 1 to 3 have been proposed.

上記した特許文献1には、小型化したときの効率の低下を抑制できる形状の返し羽根を有する遠心形ターボ機械を得るために、回転軸に向かう戻り方向に流体が流れる戻り流路に、回転軸の軸方向を高さ方向として、中心線を中心とする多重の円形翼列状に配設される返し羽根の翼面が、戻り流路における流体の流れを中心線を中心とする周方向から回転軸に向かう径方向に転向させる曲面であり、返し羽根のうちで最も上流側に配置される外翼を回転軸の軸方向に垂直な平面で断面した翼断面のキャンバーラインが、高さ方向で異なった湾曲形状を呈することが記載されている。 The above-mentioned Patent Document 1 describes that in order to obtain a centrifugal turbomachine with return vanes of a shape that can suppress a decrease in efficiency when miniaturized, the blade surfaces of the return vanes arranged in a multiple circular cascade around a center line with the axial direction of the rotating shaft as the height direction in a return flow passage where fluid flows in the return direction toward the rotating shaft are curved surfaces that redirect the flow of fluid in the return flow passage from the circumferential direction around the center line to the radial direction toward the rotating shaft, and that the camber line of the blade cross section of the outer blade located at the most upstream side of the return vanes, cut on a plane perpendicular to the axial direction of the rotating shaft, exhibits a curved shape that varies in the height direction.

また、上記した特許文献2には、リターンベーンによって流体の流れの旋回成分を除去しながら流体を次段のインペラに導く際、旋回流れの残存を抑制する遠心ポンプを得るために、軸線回りに回転する回転軸と、軸線方向に配列されるように回転軸に設けられ、流体を遠心力により圧送する複数のインペラと、上流側のインペラによって径方向外側に圧送された流体を径方向内側に反転させて下流側のインペラに流入させる流路と、流体が反転された後の流路に周方向に間隔をあけて複数が設けられ、流体を径方向内側に向かって転向させるように湾曲するリターンベーンと、を備え、リターンベーンが、リターンベーンの圧力面から負圧面に向かうに従って下流側に傾斜するように、これら圧力面と負圧面を連通させる第一連通部を有する遠心ポンプが記載されている。 In addition, the above-mentioned Patent Document 2 describes a centrifugal pump that suppresses the remaining swirling flow when the fluid is introduced to the next impeller while removing the swirling component of the fluid flow with the return vane, and includes a rotating shaft that rotates around its axis, multiple impellers arranged in the axial direction on the rotating shaft and compressing the fluid by centrifugal force, a flow path that reverses the fluid compressed radially outward by the upstream impeller to the radially inward direction and flows into the downstream impeller, and multiple return vanes that are arranged at intervals in the circumferential direction in the flow path after the fluid is reversed and curve to turn the fluid radially inward, and the return vanes have a first communication portion that communicates the pressure surface and the negative pressure surface so that the return vanes are inclined downstream as they move from the pressure surface of the return vane to the negative pressure surface.

更に、上記した特許文献3には、コスト増大を招くことなく、案内羽根表面からの流れの剥離発生を低減できる多段遠心圧縮機を得るために、複数段に設けられた羽根車と、各羽根車の下流側に設けられたディフューザと、このディフューザの下流側に設けられ流れを次段羽根車に導く戻り流路とを有する多段遠心圧縮機において、戻り流路の外周側部分に設けられディフューザから流入した流れの方向を第1角度だけ転向させる複数の第1案内羽根からなる第1円形翼列と、この第1円形翼列より内周側に設けられ第1円形翼列から流入した流れの方向を、更に第2角度だけ転向させる複数の第2案内羽根からなる第2円形翼列とを有し、かつ、第1及び第2円形翼列を千鳥状に配列することが記載されている。 Furthermore, the above-mentioned Patent Document 3 describes that in order to obtain a multi-stage centrifugal compressor that can reduce the occurrence of flow separation from the guide vane surface without increasing costs, the multi-stage centrifugal compressor has impellers arranged in multiple stages, diffusers arranged downstream of each impeller, and a return flow path arranged downstream of the diffuser to guide the flow to the next stage impeller, and has a first circular blade row consisting of a plurality of first guide vanes arranged on the outer circumferential side of the return flow path to redirect the flow flowing in from the diffuser by a first angle, and a second circular blade row consisting of a plurality of second guide vanes arranged on the inner circumferential side of the first circular blade row to further redirect the flow flowing in from the first circular blade row by a second angle, and the first and second circular blade rows are arranged in a staggered pattern.

特許第06339794号公報Patent No. 06339794 特許第06097487号公報Patent No. 06097487 特開2001-200797号公報JP 2001-200797 A

ところで、遠心圧縮機の更なる小型化のために、リターンベーンの径方向の長さを縮小した場合、リターンベーンの出入口間に要求される流れの転向量が、羽根の長さに対して相対的に大きくなる。 However, if the radial length of the return vane is reduced to further reduce the size of the centrifugal compressor, the amount of flow deflection required between the inlet and outlet of the return vane becomes larger relative to the length of the vane.

上述した特許文献1乃至3に記載されている遠心圧縮機や遠心ポンプにおけるリターンベーンでは、遠心圧縮機や遠心ポンプの小型化に伴って羽根を主軸(回転軸)の軸方向に垂直な平面で切断した断面(翼型)のキャンバーライン(翼の上面と下面から等しい距離にある点を結んだ線)の反りを大きくすることが必要になり、流れの剥離が生じる可能性が高い。 In the return vanes of the centrifugal compressors and centrifugal pumps described in Patent Documents 1 to 3 mentioned above, as centrifugal compressors and centrifugal pumps become smaller, it becomes necessary to increase the curvature of the camber line (a line connecting points equidistant from the upper and lower surfaces of the blade) of the cross section (airfoil shape) of the blade cut by a plane perpendicular to the axial direction of the main shaft (rotating shaft), which increases the likelihood of flow separation.

上記した流れの剥離を回避するために、上述した特許文献1乃至3では、翼列を二重に設けているが、遠心圧縮機の更なる小型化を考えた場合においては、これらの翼単独の形状のみを考慮するだけでは、個々の翼に作用する負荷が過大となるため、ただ翼を二重、三重に設けても、流れが翼面から剥離してしまう恐れがあり、効率の向上が図れない可能性がある。 In order to avoid the above-mentioned flow separation, the above-mentioned Patent Documents 1 to 3 provide a double blade row, but when considering further miniaturization of centrifugal compressors, the load acting on each blade will be excessive if only the shape of the blades alone is considered. Therefore, even if the blades are simply provided in double or triple layers, there is a risk that the flow will separate from the blade surface, and efficiency may not be improved.

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、静止流路の外径を縮小しつつ、効率の維持向上を図ることができる遠心圧縮機を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above points, and its purpose is to provide a centrifugal compressor that can reduce the outer diameter of the stationary flow path while maintaining and improving efficiency.

本発明の遠心圧縮機は、上記目的を達成するために、回転軸と、該回転軸に取り付けられた複数の遠心羽根車と、該遠心羽根車から流出した流体が前記回転軸から離れる遠心方向に流れるディフューザと、該ディフューザの下流に設けられ、該ディフューザから後段の前記遠心羽根車に流入する前記流体が前記回転軸に向かう戻り方向に流れるリターン流路と、前記回転軸の中心線を中心とする円形翼列状に配設され、前記リターン流路に設置されている複数のリターンベーンと、前記ディフューザを流れた前記流体の流れが前記遠心方向から軸方向に転向し、更に、前記軸方向から前記戻り方向に転向する転向部とを備え、
前記円形翼列が多重に設けられる前記リターンベーンが、前記リターン流路における前記流体の流れの上流側から下流側に向かって二列に配置されている遠心圧縮機であって、 前記リターンベーンのうちで下流側に設けられる後置翼の入口羽根角(β)は、前記リターンベーンのうちで上流側に設けられる前置翼の入口羽根角(α)に対して、周方向により寝ており、
前記リターン流路内に翼型の前記リターンベーンが、前記リターン流路内の上流、下流側にそれぞれ前置翼列、後置翼列として円周方向に複数設置され、
前記後置翼の負圧面に前記前置翼の圧力面側の流れを導くために、前記後置翼は、前記前置翼の圧力面側にオフセットして設けられ、
前記前置翼の前縁と前記後置翼の後縁とがなす角(θ)は、前記前置翼の前縁と周方向に隣接する前記前置翼の前縁とがなす角(γ)よりも小さく、かつ、
前記前置翼のキャンバーラインの最大キャンバー位置(翼の前縁と後縁を結ぶ直線(翼弦線)の任意の位置から垂直方向に伸ばした垂線が前記キャンバーラインに達するまでの距離(キャンバー)が最大となる前記翼弦線中の位置)が、翼弦後半にあることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a centrifugal compressor of the present invention comprises a rotating shaft, a plurality of centrifugal impellers attached to the rotating shaft, a diffuser through which a fluid flowing out of the centrifugal impeller flows in a centrifugal direction away from the rotating shaft, a return flow passage provided downstream of the diffuser and through which the fluid flowing from the diffuser into the centrifugal impeller at a subsequent stage flows in a return direction toward the rotating shaft, a plurality of return vanes disposed in a circular cascade centered on a center line of the rotating shaft and installed in the return flow passage, and a turning portion at which the flow of the fluid that has flowed through the diffuser turns from the centrifugal direction to an axial direction, and further turns from the axial direction to the return direction,
a centrifugal compressor in which the return vanes, in which the circular blade rows are provided in multiple rows, are arranged in two rows from the upstream side to the downstream side of the flow of the fluid in the return flow passage, wherein an inlet blade angle (β) of a rear blade provided on the downstream side of the return vanes is inclined in the circumferential direction relative to an inlet blade angle (α) of a front blade provided on the upstream side of the return vanes ,
A plurality of the return vanes having a blade shape are provided in the return flow passage in a circumferential direction as a front blade row and a rear blade row on the upstream and downstream sides of the return flow passage, respectively;
the trailing vane is provided offset toward the pressure surface side of the leading vane in order to guide the flow on the pressure surface side of the leading vane to the suction surface of the trailing vane,
The angle (θ) between the leading edge of the lead vane and the trailing edge of the trail vane is smaller than the angle (γ) between the leading edge of the lead vane and the leading edge of the lead vane adjacent in the circumferential direction, and
The maximum camber position of the camber line of the fore-placed wing (the position on the chord line at which the distance (camber) of a perpendicular line extending vertically from any position on the straight line (chord line) connecting the leading edge and trailing edge of the wing to the camber line is maximum) is located in the rear half of the chord line .

本発明によれば、静止流路の外径を縮小しつつ、効率の維持向上を図ることができる遠心圧縮機を得ることができる。 The present invention provides a centrifugal compressor that can reduce the outer diameter of the stationary flow passage while maintaining and improving efficiency.

一般的な遠心圧縮機の全体構成の上半分を示す子午面断面図である。FIG. 1 is a meridional cross-sectional view showing an upper half of an overall configuration of a typical centrifugal compressor. 図1に示した遠心圧縮機の部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the centrifugal compressor shown in FIG. 1 . 図1及び図2に示されるリターンベーン周辺を回転軸の軸方向の下流側から見た状態の半分を示す図である。3 is a diagram showing half of the periphery of the return vane shown in FIGS. 1 and 2 as viewed from the downstream side in the axial direction of the rotary shaft. FIG. 本発明の遠心圧縮機の実施例1におけるリターンベーン周辺を回転軸の軸方向の下流側から見た状態の半分を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing half of a return vane and its periphery in the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention, as viewed from the downstream side in the axial direction of the rotary shaft. 本発明の遠心圧縮機の実施例1におけるリターンベーンの前置翼と後置翼の位置関係を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship between the front and rear blades of a return vane in the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention. 本発明の遠心圧縮機の実施例1におけるリターンベーン周囲の流れの角度分布比較を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a comparison of the angular distribution of the flow around the return vane in the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention. 本発明の遠心圧縮機の実施例1におけるリターンベーンの前置翼後縁の径方向長さと後置翼前縁の径方向長さとの関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the radial length of the trailing edge of the front blade of the return vane and the radial length of the leading edge of the rear blade of the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention. 本発明の遠心圧縮機の実施例1におけるリターンベーンの前置翼における無次元径方向位置(横軸)と羽根角度分布(縦軸)の関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the dimensionless radial position (horizontal axis) and the blade angle distribution (vertical axis) of the front blade of the return vane in the centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention. 本発明の遠心圧縮機の実施例2におけるリターンベーンの前置翼の形状的特徴を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the shape features of the front blades of the return vane in the centrifugal compressor according to the second embodiment of the present invention.

以下、図示した実施例に基づいて本発明の遠心圧縮機を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。 The centrifugal compressor of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment. Note that the same reference numerals are used for the same components in each figure.

本発明の遠心圧縮機の実施例1を説明する前に、一般的な遠心圧縮機について図1乃至3を用いて説明する。 Before describing the first embodiment of the centrifugal compressor of the present invention, a general centrifugal compressor will be described with reference to Figures 1 to 3.

該図に示すように、遠心圧縮機100は、回転エネルギーを流体に付与する遠心羽根車1と、この遠心羽根車1が取り付けられる回転軸4と、遠心羽根車1の半径方向外側にあって遠心羽根車1から流出された流体の動圧を静圧へと変換するディフューザ5とから概略構成されている。また、ディフューザ5の下流には、後段の遠心羽根車1へ流体を導くためのリターン流路6が設けられている。 As shown in the figure, the centrifugal compressor 100 is roughly composed of a centrifugal impeller 1 that imparts rotational energy to the fluid, a rotating shaft 4 to which the centrifugal impeller 1 is attached, and a diffuser 5 that is located radially outside the centrifugal impeller 1 and converts the dynamic pressure of the fluid flowing out from the centrifugal impeller 1 into static pressure. In addition, a return flow path 6 is provided downstream of the diffuser 5 to guide the fluid to the subsequent centrifugal impeller 1.

特に図示しないが、遠心羽根車1は、通常、回転軸4に締結する円盤(ハブ)と、ハブに対向して配置される側板(シュラウド)と、ハブとシュラウド間に位置し周方向(図2の紙面と直角方向)に間隔をおいて配置された複数枚の羽根とを有している。 Although not specifically shown, the centrifugal impeller 1 typically has a disk (hub) that is fastened to the rotating shaft 4, a side plate (shroud) that is arranged opposite the hub, and multiple blades that are located between the hub and the shroud and spaced apart in the circumferential direction (perpendicular to the plane of the paper in FIG. 2).

ディフューザ5には、周方向にほぼ等ピッチで配置された複数枚の翼を有するベーン付きディフューザと、図2には図示していないが、翼を有さないベーンレスディフューザのいずれかが用いられる。 The diffuser 5 can be either a vaned diffuser having multiple blades arranged at approximately equal pitch in the circumferential direction, or a vaneless diffuser that does not have blades (not shown in Figure 2).

また、リターン流路6は、ディフューザ5を流れた流体の流れが遠心方向から軸方向に転向し、更に、軸方向からリターン方向に転向する転向部7a及び7bとリターンベーン8から構成されており(図2参照)、リターンベーン8によってディフューザ5を通過した流体を半径方向外向きから内向きへと転向させ、更に、リターンベーン8によって流体の旋回成分を除去し、流体を整流しながら次段の遠心羽根車1へと流入させる役割を担っている。 The return flow passage 6 is composed of turning sections 7a and 7b, where the flow of the fluid that has passed through the diffuser 5 is turned from the centrifugal direction to the axial direction, and further turned from the axial direction to the return direction, and a return vane 8 (see Figure 2). The return vane 8 turns the fluid that has passed through the diffuser 5 from the radially outward direction to the radially inward direction, and further removes the swirling component of the fluid, rectifying the fluid while allowing it to flow into the centrifugal impeller 1 of the next stage.

図2に示すように、軸方向からリターン方向に転向する転向部7a及び7bは、子午面内において、周囲の構造物に囲まれたU字状の曲り流路として形成され、その転向部入口9を、ディフューザ5の出口に相当する略円筒面で定義し、その転向部出口10を、リターンベーン前縁12の直上流に位置する子午面曲り流路の終端に相当する略円筒面で定義した転向部入口9から転向部出口10までの区間として定義する。 As shown in FIG. 2, the turning sections 7a and 7b, which turn from the axial direction to the return direction, are formed as U-shaped curved flow passages surrounded by surrounding structures in the meridian plane, with the turning section inlet 9 defined by an approximately cylindrical surface corresponding to the outlet of the diffuser 5, and the turning section outlet 10 defined as the section from the turning section inlet 9 to the turning section outlet 10, which is defined by an approximately cylindrical surface corresponding to the end of the meridian plane curved flow passage located immediately upstream of the return vane leading edge 12.

リターンベーン8は、回転軸4のまわりに周方向にほぼ等ピッチに配置された複数枚の翼から構成されている。また、特に図示しないが、遠心圧縮機100には、回転軸4を回転自在に支持するラジアル軸受が回転軸4の両端側に配置されている。 The return vane 8 is composed of multiple blades arranged at approximately equal pitch in the circumferential direction around the rotating shaft 4. In addition, although not shown, radial bearings that rotatably support the rotating shaft 4 are arranged on both ends of the rotating shaft 4 in the centrifugal compressor 100.

また、回転軸4には、多段の圧縮段の遠心羽根車(図1では6枚の遠心羽根車)1が取り付けられ、各遠心羽根車1の下流側には、図2に示すように、ディフューザ5及びリターン流路6が設けられている。 In addition, a multi-stage compression centrifugal impeller (six centrifugal impellers in FIG. 1) 1 is attached to the rotating shaft 4, and a diffuser 5 and a return passage 6 are provided downstream of each centrifugal impeller 1, as shown in FIG. 2.

これら遠心羽根車1とディフューザ5及びリターン流路6は、ケーシング19内に収容され、ケーシング19はフランジ20a及び20bにより支持されている。また、ケーシング19の吸込み側には吸込流路15が設けられており、ケーシング19の吐出側には吐出流路16が設けられている。 The centrifugal impeller 1, diffuser 5, and return passage 6 are housed in a casing 19, which is supported by flanges 20a and 20b. A suction passage 15 is provided on the suction side of the casing 19, and a discharge passage 16 is provided on the discharge side of the casing 19.

このように構成された遠心圧縮機100においては、図1に示すように、吸込流路15から吸引された流体が、各段の遠心羽根車1とディフューザ5及びリターン流路6を通過するごとに昇圧され、最終的に所定圧力になって吐出流路16から吐出される。 In the centrifugal compressor 100 configured in this manner, as shown in FIG. 1, the fluid sucked in from the suction passage 15 is pressurized as it passes through the centrifugal impeller 1, the diffuser 5, and the return passage 6 of each stage, and is finally discharged from the discharge passage 16 at a predetermined pressure.

ところで、このように構成された遠心圧縮機100では、上述した如く、更なる小型化のために、リターンベーン8の径方向の長さを縮小した場合、リターンベーン8の出入口間に要求される流れの転向量が、遠心羽根車1の長さに対して相対的に大きくなるため、流れの剥離が生じる恐れがあり、効率の向上が図れない可能性がある。 However, in the centrifugal compressor 100 configured in this manner, as described above, if the radial length of the return vane 8 is reduced to further reduce the size, the amount of flow deflection required between the inlet and outlet of the return vane 8 becomes large relative to the length of the centrifugal impeller 1, which may cause flow separation and prevent efficiency from being improved.

これを解決するのが本実施例の遠心圧縮機100であり、以下、その詳細を図4及び図5を用いて説明する。 The centrifugal compressor 100 of this embodiment solves this problem, and its details are explained below using Figures 4 and 5.

図4は、本発明の遠心圧縮機100の実施例1におけるリターンベーン8の周辺を回転軸4の軸方向の下流側から見た状態の半分を示す図であり、図5は、本発明の遠心圧縮機100の実施例1におけるリターンベーン8の前置翼8Aと後置翼8Bの位置関係を示す模式図である。 Figure 4 shows half of the periphery of the return vane 8 in the centrifugal compressor 100 according to the first embodiment of the present invention, as viewed from the downstream side in the axial direction of the rotating shaft 4, and Figure 5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the front blade 8A and the rear blade 8B of the return vane 8 in the centrifugal compressor 100 according to the first embodiment of the present invention.

図4及び図5に示す本実施例の遠心圧縮機100は、円形翼列が多重に設けられるリターンベーン8が、リターン流路6における流体の流れの上流側から下流側に向かって二列に配置されている遠心圧縮機であり、そして、本実施例では、リターンベーン8のうちで下流側に設けられる後置翼8Bの入口羽根角(β)が、リターンベーン8のうちで上流側に設けられる前置翼8Aの入口羽根角(α)に対して、周方向により寝ていることを特徴とし、具体的には、リターンベーン8の後置翼8Bの入口羽根角(β)と前置翼8Aの入口羽根角(α)が、β<αの関係にある。 The centrifugal compressor 100 of this embodiment shown in Figures 4 and 5 is a centrifugal compressor in which return vanes 8, each having a multiple circular blade row, are arranged in two rows from the upstream side to the downstream side of the fluid flow in the return flow passage 6. In this embodiment, the inlet blade angle (β) of the rear blade 8B located downstream of the return vane 8 is tilted in the circumferential direction relative to the inlet blade angle (α) of the front blade 8A located upstream of the return vane 8. Specifically, the inlet blade angle (β) of the rear blade 8B of the return vane 8 and the inlet blade angle (α) of the front blade 8A have a relationship of β<α.

図6に示すように、数値解析によって得られたリターンベーン8の周囲の流れ角度の分布を見ると、リターンベーン8の前置翼8Aの周囲の流れ角度は、前置翼8Aの圧力面8A1側において、前置翼8Aの前縁8A3から後置翼8Bの前縁8B2付近まで、ほとんど変化していない。これは、リターンベーン8の前置翼8Aが翼によってスロートを形成しないため、流れが部分的にしか転向していないことを意味する。 As shown in Figure 6, the distribution of flow angles around the return vane 8 obtained by numerical analysis shows that the flow angle around the leading blade 8A of the return vane 8 hardly changes from the leading edge 8A3 of the leading blade 8A to near the leading edge 8B2 of the trailing blade 8B on the pressure surface 8A1 side of the leading blade 8A. This means that the leading blade 8A of the return vane 8 does not form a throat with the blade, so the flow is only partially redirected.

このことから、リターンベーン8の後置翼8Bの前縁8B2の羽根角度は、少なくともリターンベーン8の前置翼8Aの羽根角度と同程度にしなければならないことが分かる。 This shows that the blade angle of the leading edge 8B2 of the trailing blade 8B of the return vane 8 must be at least as large as the blade angle of the leading blade 8A of the return vane 8.

また、本実施例では、リターン流路6内に翼型のリターンベーン8が、リターン流路6内の上流側、下流側にそれぞれ前置翼列、後置翼列として円周方向に複数設置され、リターンベーン8の後置翼8Bの負圧面8B1に前置翼8Aの圧力面8A1側の流れを導くために、リターンベーン8の後置翼8Bは、前置翼8Aの圧力面8A1側にオフセットして設けられていると共に、図7に示すように、リターンベーン8の後置翼8Bの前縁8B2は、前置翼8Aの後縁8A2に対して回転軸4の中心からの径方向長さが短く設けられている(図7に示すL1>L2の関係になっている)。 In this embodiment, a plurality of wing-shaped return vanes 8 are installed in the circumferential direction in the return flow passage 6 as a front blade row and a rear blade row on the upstream and downstream sides of the return flow passage 6, respectively. In order to guide the flow on the pressure surface 8A1 side of the front blade 8A to the negative pressure surface 8B1 of the rear blade 8B of the return vane 8, the rear blade 8B of the return vane 8 is offset toward the pressure surface 8A1 side of the front blade 8A, and as shown in FIG. 7, the leading edge 8B2 of the rear blade 8B of the return vane 8 is shorter in radial length from the center of the rotating shaft 4 than the trailing edge 8A2 of the front blade 8A (there is a relationship of L1>L2 shown in FIG. 7).

また、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と後置翼8Bの後縁8B3とがなす角(θ)は、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と周方向に隣接する前置翼8Aの前縁8A3とがなす角(γ)よりも小さくなっている。 In addition, the angle (θ) between the leading edge 8A3 of the front blade 8A of the return vane 8 and the trailing edge 8B3 of the trailing blade 8B is smaller than the angle (γ) between the leading edge 8A3 of the front blade 8A of the return vane 8 and the leading edge 8A3 of the circumferentially adjacent front blade 8A.

更に、本実施例では、リターンベーン8の前置翼8Aのキャンバーライン(翼の上面と下面から等しい距離にある点を結んだ線)8A4は、前置翼8Aの前縁8A3から後縁8A2にかけての前半部の50%以上が一定の羽根角度となっている。 Furthermore, in this embodiment, the camber line 8A4 (a line connecting points equidistant from the upper and lower surfaces of the blade) of the forward blade 8A of the return vane 8 has a constant blade angle for more than 50% of the first half from the leading edge 8A3 to the trailing edge 8A2 of the forward blade 8A.

これは、図5に記載されているリターンベーン8の前置翼8Aのキャンバーライン8A4が、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3から後縁8A2にかけての前縁8A3側の半分以上(50%以上)に渡って角度が変わっていないことであり、図8に示すリターンベーン8の前置翼8Aにおける無次元径方向位置(横軸)と羽根角度分布(縦軸)の関係からも分かるように、リターンベーン8の前置翼8Aのキャンバーライン8A4が、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3から後縁8A2にかけての前縁8A3側の半分以上(50%以上)に渡って角度が変わっていない。 This is because the angle of the camber line 8A4 of the front blade 8A of the return vane 8 shown in Figure 5 does not change over more than half (50% or more) of the leading edge 8A3 side from the leading edge 8A3 to the trailing edge 8A2 of the front blade 8A of the return vane 8. As can be seen from the relationship between the dimensionless radial position (horizontal axis) and the blade angle distribution (vertical axis) of the front blade 8A of the return vane 8 shown in Figure 8, the angle of the camber line 8A4 of the front blade 8A of the return vane 8 does not change over more than half (50% or more) of the leading edge 8A3 side from the leading edge 8A3 to the trailing edge 8A2 of the front blade 8A of the return vane 8.

このように構成される本実施例の遠心圧縮機100における効果は、以下の通りである。 The effects of the centrifugal compressor 100 of this embodiment configured in this way are as follows:

即ち、リターンベーン8のうちで上流側に設けられる前置翼8Aの入口羽根角(α)に対して周方向により寝かせる。具体的には、リターンベーン8の後置翼8Bの入口羽根角(β)と前置翼8Aの入口羽根角(α)をβ<αの関係にすることで、流体は流れ後置翼8Bの負圧面8B1側から流入する。 That is, the inlet blade angle (α) of the leading blade 8A, which is located upstream of the return vane 8, is tilted in the circumferential direction. Specifically, by making the inlet blade angle (β) of the trailing blade 8B of the return vane 8 and the inlet blade angle (α) of the leading blade 8A have a relationship of β < α, the fluid flows and flows in from the suction surface 8B1 side of the trailing blade 8B.

これにより、リターンベーン8の前置翼8Aと後置翼8Bの翼間に構成される流路内の圧力を上昇させ、この流路を通過する流れの流速を上昇させることができ、流速が上昇すると、後置翼8Bの負圧面8B1を通過する流れの運動量が増えるため、後置翼8Bの負圧面8B1で生じる流れの剥離を抑えることが可能となる。流れの剥離を抑えることで、剥離に伴う効率低下抑制と流れの転向を両立することができる。 This increases the pressure in the flow passage formed between the leading blade 8A and trailing blade 8B of the return vane 8, increasing the flow velocity of the flow passing through this passage. As the flow velocity increases, the momentum of the flow passing through the negative pressure surface 8B1 of the trailing blade 8B increases, making it possible to suppress flow separation that occurs on the negative pressure surface 8B1 of the trailing blade 8B. By suppressing flow separation, it is possible to both suppress the decrease in efficiency associated with separation and redirect the flow.

加えて、リターンベーン8の後置翼8Bの負圧面8B1側に流れを衝突させることで、後置翼8Bの圧力面8B4の圧力が相対的に低下するため、後置翼8Bの圧力面8B4と隣接する後置翼8Bの負圧面8B1との間の圧力差が小さくなる。 In addition, by colliding the flow with the negative pressure surface 8B1 of the trailing blade 8B of the return vane 8, the pressure on the pressure surface 8B4 of the trailing blade 8B is relatively reduced, so that the pressure difference between the pressure surface 8B4 of the trailing blade 8B and the negative pressure surface 8B1 of the adjacent trailing blade 8B is reduced.

これにより、リターンベーン8の後置翼8Bの圧力面8B4と隣接する後置翼8Bの負圧面8B1との間で生じる二次流れが抑制される。この二次流れの抑制により、二次流れによる流れ場の損失を抑えることが可能となる。 This suppresses the secondary flow that occurs between the pressure surface 8B4 of the trailing blade 8B of the return vane 8 and the suction surface 8B1 of the adjacent trailing blade 8B. This suppression of the secondary flow makes it possible to reduce loss of the flow field due to the secondary flow.

更に、リターンベーン8の前置翼8Aのキャンバーライン8A4が、前置翼8Aの前縁8A3から後縁8A2にかけての前半部の50%以上が一定の羽根角度とすることで、翼弦長をより長く確保することができる。 Furthermore, the camber line 8A4 of the front blade 8A of the return vane 8 is set to a constant blade angle for at least 50% of the first half from the leading edge 8A3 to the trailing edge 8A2 of the front blade 8A, thereby ensuring a longer blade chord length.

これにより、リターンベーン8の前置翼8Aの翼負荷低減による翼負圧面での剥離抑制と、前置翼8Aの前縁8A3と後置翼8Bの前縁8B2との距離を長くすることで、隣接する翼間との間で生じる流れ方向圧力勾配が緩やかになるため、リターン流路6内の側壁上で発達する境界層の剥離を抑えることが可能となる。 This reduces the blade loading of the leading blade 8A of the return vane 8, suppressing separation on the blade negative pressure surface, and by lengthening the distance between the leading edge 8A3 of the leading blade 8A and the leading edge 8B2 of the trailing blade 8B, the flow direction pressure gradient between adjacent blades becomes gentler, making it possible to suppress separation of the boundary layer that develops on the sidewall in the return flow passage 6.

従って、本実施例の遠心圧縮機100によれば、静止流路の外径を縮小しつつ、効率の維持向上を図ることができるため、コストの低減と運用効率の向上が期待でき、また、外径縮小によって、遠心圧縮機100の場内における専有面積の低減も可能となる。 Therefore, according to the centrifugal compressor 100 of this embodiment, it is possible to maintain and improve efficiency while reducing the outer diameter of the stationary flow path, which is expected to reduce costs and improve operational efficiency. In addition, the reduction in the outer diameter also makes it possible to reduce the floor space occupied by the centrifugal compressor 100 within the facility.

以下,本発明における遠心圧縮機の実施例2について、図4と図5及び図9を用いて説明する。 The second embodiment of the centrifugal compressor of the present invention will be described below with reference to Figures 4, 5, and 9.

本実施例の遠心圧縮機100は、実施例1と同様、図4及び図5に示す円形翼列が多重に設けられるリターンベーン8が、リターン流路6における流体の流れの上流側から下流側に向かって二列に配置されている遠心圧縮機であり、そして、本実施例では、リターンベーン8のうちで下流側に設けられる後置翼8Bの入口羽根角βが、リターンベーン8のうちで上流側に設けられる前置翼8Aの入口羽根角αに対して、周方向により寝ていることを特徴とし、具体的には、リターンベーン8の後置翼8Bの入口羽根角βと前置翼8Aの入口羽根角αが、β<αの関係にある。 The centrifugal compressor 100 of this embodiment is a centrifugal compressor in which the return vanes 8, in which the circular blade rows shown in Figures 4 and 5 are provided in multiple rows, are arranged in two rows from the upstream side to the downstream side of the fluid flow in the return flow passage 6, as in the first embodiment. In this embodiment, the inlet blade angle β of the rear blade 8B provided on the downstream side of the return vane 8 is more inclined in the circumferential direction than the inlet blade angle α of the front blade 8A provided on the upstream side of the return vane 8. Specifically, the inlet blade angle β of the rear blade 8B of the return vane 8 and the inlet blade angle α of the front blade 8A have a relationship of β<α.

次に、本実施例では、リターン流路6内に翼型のリターンベーン8が、リターン流路6内の上流側、下流側にそれぞれ前置翼列、後置翼列として円周方向に複数設置され、リターンベーン8の後置翼8Bの負圧面8B1に前置翼8Aの圧力面8A1側の流れを導くために、リターンベーン8の後置翼8Bは、前置翼8Aの圧力面8A1側にオフセットして設けられている。 Next, in this embodiment, a plurality of airfoil-shaped return vanes 8 are installed in the circumferential direction in the return flow passage 6 as a leading blade row and a trailing blade row on the upstream and downstream sides of the return flow passage 6, and the trailing blade 8B of the return vane 8 is offset toward the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A in order to guide the flow on the pressure surface 8A1 side of the leading blade 8A to the negative pressure surface 8B1 of the trailing blade 8B of the return vane 8.

また、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と後置翼8Bの後縁8B3とがなす角(θ)は、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と周方向に隣接する前置翼8Aの前縁8A3とがなす角(γ)よりも小さくなっている。 In addition, the angle (θ) between the leading edge 8A3 of the front blade 8A of the return vane 8 and the trailing edge 8B3 of the trailing blade 8B is smaller than the angle (γ) between the leading edge 8A3 of the front blade 8A of the return vane 8 and the leading edge 8A3 of the circumferentially adjacent front blade 8A.

更に、本実施例では、前置翼8Aの最大キャンバー位置を、翼弦後半に設定している。この本実施例の遠心圧縮機100におけるリターンベーン8の前置翼8Aの形状的特徴を、図9を用いて説明する。 Furthermore, in this embodiment, the maximum camber position of the front blade 8A is set in the latter half of the blade chord. The shape characteristics of the front blade 8A of the return vane 8 in the centrifugal compressor 100 of this embodiment will be explained using Figure 9.

図9は、本発明の遠心圧縮機100の実施例2におけるリターンベーン8の前置翼8Aの形状的特徴を示す図である。 Figure 9 is a diagram showing the shape characteristics of the front blade 8A of the return vane 8 in the centrifugal compressor 100 according to the second embodiment of the present invention.

なお、図中に示す一転鎖線8A6は、前置翼8Aの前縁8A3と後縁8A2を結んだ直線である翼弦線を示し、図中に示す点線8A4は、前置翼8Aのキャンバーラインを示している。また、図中に示す矢印8A7は、翼弦線8A6の任意の位置から垂直方向に伸ばした垂線がキャンバーライン8A4に達するまでの距離である、前置翼8Aのキャンバーを示している。更に、図中に示す矢印8A8は、前置翼8Aのキャンバーが最大となる最大キャンバーを示している。 The dashed line 8A6 shown in the figure indicates the chord line, which is a straight line connecting the leading edge 8A3 and the trailing edge 8A2 of the fore-end wing 8A, and the dotted line 8A4 shown in the figure indicates the camber line of the fore-end wing 8A. The arrow 8A7 shown in the figure indicates the camber of the fore-end wing 8A, which is the distance from an arbitrary position on the chord line 8A6 to the camber line 8A4. The arrow 8A8 shown in the figure indicates the maximum camber at which the camber of the fore-end wing 8A is at its maximum.

図9の翼弦線8A6上において、前置翼8Aの前縁8A3から最大キャンバー8A8に至るまでの距離を、最大キャンバー位置と呼ぶ。最大キャンバー位置は、翼弦線8A6の長さ(翼弦長L)に対する割合(無次元翼弦位置)で表される。ここでは、前置翼8Aの前縁8A3は無次元翼弦位置が0%の位置に、後縁8A2は無次元翼弦位置が100%の位置に、それぞれ相当する。 On the chord line 8A6 in FIG. 9, the distance from the leading edge 8A3 of the fore-placement blade 8A to the maximum camber 8A8 is called the maximum camber position. The maximum camber position is expressed as a percentage (dimensionless chord position) of the length of the chord line 8A6 (chord length L). Here, the leading edge 8A3 of the fore-placement blade 8A corresponds to a position where the dimensionless chord position is 0%, and the trailing edge 8A2 corresponds to a position where the dimensionless chord position is 100%.

本実施例では、前置翼8Aの最大キャンバー位置を、翼弦中央(無次元翼弦位置が50%の位置)よりも後縁8A2側、即ち、翼弦後半に設定している。 In this embodiment, the maximum camber position of the forward wing 8A is set closer to the trailing edge 8A2 than the center of the chord (the position where the dimensionless chord position is 50%), i.e., in the latter half of the chord.

このように構成される本実施例の遠心圧縮機100における効果は、実施例1に記載のものと同様であるが、前置翼8Aの最大キャンバー位置を翼弦後半に設定したことで、更に以下のような効果が得られる。 The effects of the centrifugal compressor 100 of this embodiment configured in this manner are similar to those described in the first embodiment, but by setting the maximum camber position of the front blade 8A to the rear half of the blade chord, the following additional effects are obtained:

即ち、図9に示すように、前置翼8Aのキャンバーライン8A4が後縁8A2付近で急激に曲がる形状となるため、前置翼8Aの圧力面8A1に沿う流れの方向が、図5に示される後置翼8Bの負圧面8B1に向かう方向となる。 That is, as shown in FIG. 9, the camber line 8A4 of the leading blade 8A is bent sharply near the trailing edge 8A2, so that the flow direction along the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A is toward the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B shown in FIG. 5.

この流れにより、後置翼8Bの負圧面8B1に沿って流れる流れが翼面に向かって押さえつけられ、後置翼8Bの負圧面8B1で生じる流れの剥離が抑制される。後置翼8Bの負圧面8B1で生じる流れの剥離を抑えることで、剥離に伴う効率低下抑制と流れの転向を両立することができる。 This flow presses the flow along the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B toward the blade surface, suppressing flow separation that occurs on the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B. By suppressing flow separation that occurs on the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B, it is possible to both suppress the decrease in efficiency associated with separation and redirect the flow.

なお、前置翼8Aのキャンバーライン8A4が急激に曲がる形状になっていると、その付近において前置翼8Aの負圧面8A5で流れが剥離し易くなるが、本実施例では、前置翼8Aのキャンバーライン8A4の急激な曲がりが後縁8A2付近に限定されるため、負圧面8A5の剥離域が後縁8A2近傍の領域に限定される。 If the camber line 8A4 of the fore-end vane 8A were to bend sharply, the flow would be more likely to separate on the negative pressure surface 8A5 of the fore-end vane 8A in that vicinity. However, in this embodiment, the sharp bend in the camber line 8A4 of the fore-end vane 8A is limited to the vicinity of the trailing edge 8A2, so the separation area on the negative pressure surface 8A5 is limited to the area near the trailing edge 8A2.

従って、前置翼8Aでの圧力損失増大を最小限に抑えつつ、後置翼8Bの負圧面8B1における流れの剥離を効果的に抑制することが可能となる。 This makes it possible to effectively suppress flow separation on the negative pressure surface 8B1 of the trailing blade 8B while minimizing the increase in pressure loss at the leading blade 8A.

加えて本実施例では、実施例1と同様、図7に示すように、リターンベーン8の後置翼8Bの前縁8B2が、前置翼8Aの後縁8A2に対して回転軸4の中心からの径方向長さを短く(図7に示すL1>L2の関係)するのがより好ましい。 In addition, in this embodiment, as in the first embodiment, it is more preferable that the leading edge 8B2 of the trailing blade 8B of the return vane 8 be shorter in radial length from the center of the rotating shaft 4 than the trailing edge 8A2 of the leading blade 8A, as shown in FIG. 7 (the relationship L1>L2 shown in FIG. 7).

これは以下の理由による。即ち、後置翼8Bの負圧面8B1で生じる流れの剥離の抑制のためには、前置翼8Aの圧力面8A1の後半部と、後置翼8Bの負圧面8B1の前半部の翼間に構成される流路幅をなるべく狭めるとともに、負圧面8B1上において最も翼面上の流速の減速が大きくなり剥離が生じやすい翼の前半付近に、前置翼8Aの圧力面8A1からの流れを向けることが最も有効である。 This is for the following reason. In other words, in order to suppress separation of the flow occurring on the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B, it is most effective to narrow the flow passage width formed between the rear half of the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A and the front half of the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B as much as possible, and to direct the flow from the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A to the vicinity of the front half of the blade where the flow speed on the blade surface is most decelerated on the suction surface 8B1 and separation is most likely to occur.

一方、この前置翼8Aの圧力面8A1の後半部と、後置翼8Bの負圧面8B1の前半部の翼間に構成される流路幅を狭め過ぎると、この部位を切削加工する際に小径の加工工具を用いて切削せざるを得なくなり、加工性が悪化する。そこで、加工性が悪化しない程度に、前置翼8Aの圧力面8A1の後半部と、後置翼8Bの負圧面8B1の前半部の翼間に構成される流路幅を確保するためには、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と後置翼8Bの後縁8B3とがなす角(θ)を小さくして、後置翼8Bの前置翼8Aの圧力面8A1側へのオフセット量を大きくするか、前置翼8Aの後縁8A2に対する後置翼8Bの前縁8B2が回転軸4の中心からの径方向長さを短くし、半径方向に隙間を設ける必要がある。 On the other hand, if the width of the flow path between the rear part of the pressure surface 8A1 of the front blade 8A and the front part of the negative pressure surface 8B1 of the rear blade 8B is narrowed too much, a small diameter machining tool must be used to cut this part, which deteriorates the machinability. Therefore, in order to ensure the width of the flow path between the rear part of the pressure surface 8A1 of the front blade 8A and the front part of the negative pressure surface 8B1 of the rear blade 8B to an extent that does not deteriorate the machinability, it is necessary to reduce the angle (θ) between the leading edge 8A3 of the front blade 8A and the trailing edge 8B3 of the rear blade 8B of the return vane 8 and increase the offset amount of the trailing blade 8B toward the pressure surface 8A1 of the front blade 8A, or to shorten the radial length from the center of the rotating shaft 4 of the leading edge 8B2 of the rear blade 8B relative to the trailing edge 8A2 of the front blade 8A to provide a gap in the radial direction.

本実施例のように、前置翼8Aのキャンバーライン8A4が後縁8A2付近で急激に曲がる形状となっている場合、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と後置翼8Bの後縁8B3とがなす角(θ)の低減のみで前置翼8Aの圧力面8A1の後半部と、後置翼8Bの負圧面8B1の前半部の翼間に構成される流路幅を確保しようとすると、リターンベーン8の前置翼8Aの前縁8A3と後置翼8Bの後縁8B3とがなす角(θ)の低減量を大きくせざるを得ない。 When the camber line 8A4 of the leading blade 8A is curved sharply near the trailing edge 8A2 as in this embodiment, if one attempts to secure the flow passage width between the rear half of the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A and the front half of the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B by only reducing the angle (θ) between the leading edge 8A3 of the leading blade 8A of the return vane 8 and the trailing edge 8B3 of the trailing blade 8B, one must increase the reduction in the angle (θ) between the leading edge 8A3 of the leading blade 8A of the return vane 8 and the trailing edge 8B3 of the trailing blade 8B.

この際に、前置翼8Aの圧力面8A1からの流れが向かう位置が、後置翼8Bの負圧面8B1上において、最も翼面上の流速の減速が大きくなり剥離が生じやすい前半付近から、下流側に移動してしまい、負圧面8B1における流れの剥離抑制効果が低下してしまう。 In this case, the direction of the flow from the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A moves downstream from the front half of the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B, where the flow speed on the blade surface slows most and separation is most likely to occur, reducing the effect of suppressing flow separation on the suction surface 8B1.

これを避けつつ、加工性が悪化しない程度に前置翼8Aの圧力面8A1の後半部と、後置翼8Bの負圧面8B1の前半部の翼間に構成される流路幅を確保するためには、後置翼8Bの前縁8B2が、前置翼8Aの後縁8A2に対して回転軸4の中心からの径方向長さが短くなるようにすると良い。即ち、後置翼8Bの前縁8B2と前置翼8Aの後縁8A2の間に半径方向隙間を設ける手段を採用した方が良い。 To avoid this and ensure a flow passage width between the rear half of the pressure surface 8A1 of the leading blade 8A and the front half of the suction surface 8B1 of the trailing blade 8B without deteriorating workability, it is advisable to make the leading edge 8B2 of the trailing blade 8B shorter in radial length from the center of the rotating shaft 4 than the trailing edge 8A2 of the leading blade 8A. In other words, it is better to adopt a means for providing a radial gap between the leading edge 8B2 of the trailing blade 8B and the trailing edge 8A2 of the leading blade 8A.

本実施例の遠心圧縮機100によれば、静止流路の外径を縮小しつつ、効率の維持向上を図ることができるため、コストの低減と運用効率の向上が期待でき、また、外径縮小によって、遠心圧縮機100の場内における専有面積の低減も可能となる。 The centrifugal compressor 100 of this embodiment can maintain and improve efficiency while reducing the outer diameter of the stationary flow path, which is expected to reduce costs and improve operational efficiency. In addition, the reduction in the outer diameter also makes it possible to reduce the floor space required by the centrifugal compressor 100 within the facility.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加える事も可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.

1…遠心羽根車、4…回転軸、5…ディフューザ、6…リターン流路、7a、7b…転向部、8…リターンベーン、8A…リターンベーンの前置翼、8A1…リターンベーンの前置翼の圧力面、8A2…リターンベーンの前置翼の後縁、8A3…リターンベーンの前置翼の前縁、8A4…リターンベーンの前置翼のキャンバーライン、8A5…リターンベーンの前置翼の負圧面、8A6…リターンベーンの前置翼の翼弦線、8A7…リターンベーンの前置翼のキャンバー、8A8…リターンベーンの前置翼の最大キャンバー、8B…リターンベーンの後置翼、8B1…リターンベーンの後置翼の負圧面、8B2…リターンベーンの後置翼の前縁、8B3…リターンベーンの後置翼の後縁、8B4…リターンベーンの後置翼の圧力面、9…転向部入口、10…転向部出口、12…リターンベーン前縁、15…吸込流路、16…吐出流路、19…ケーシング、20a、20b…フランジ、100…遠心圧縮機、L…翼弦長、α…リターンベーンの前置翼の入口羽根角、β…リターンベーンの後置翼の入口羽根角、θ…リターンベーンの前置翼の前縁と後置翼の後縁とがなす角、γ…リターンベーンの前置翼の前縁と周方向に隣接する前置翼の前縁とがなす角。 1... centrifugal impeller, 4... rotating shaft, 5... diffuser, 6... return flow passage, 7a, 7b... turning section, 8... return vane, 8A... leading blade of return vane, 8A1... pressure surface of leading blade of return vane, 8A2... trailing edge of leading blade of return vane, 8A3... leading edge of leading blade of return vane, 8A4... camber line of leading blade of return vane, 8A5... negative pressure surface of leading blade of return vane, 8A6... chord line of leading blade of return vane, 8A7... camber of leading blade of return vane, 8A8... maximum camber of leading blade of return vane, 8B... trailing blade of return vane, 8B1... return vane suction surface of the trailing blade of the return vane, 8B2...leading edge of the trailing blade of the return vane, 8B3...trailing edge of the trailing blade of the return vane, 8B4...pressure surface of the trailing blade of the return vane, 9...turning section inlet, 10...turning section outlet, 12...leading edge of the return vane, 15...suction passage, 16...discharge passage, 19...casing, 20a, 20b...flange, 100...centrifugal compressor, L...blade chord length, α...inlet blade angle of the leading blade of the return vane, β...inlet blade angle of the trailing blade of the return vane, θ...angle between the leading edge of the leading blade of the return vane and the trailing edge of the trailing blade, γ...angle between the leading edge of the leading blade of the return vane and the leading edge of the leading blade adjacent in the circumferential direction.

Claims (6)

回転軸と、該回転軸に取り付けられた複数の遠心羽根車と、該遠心羽根車から流出した流体が前記回転軸から離れる遠心方向に流れるディフューザと、該ディフューザの下流に設けられ、該ディフューザから後段の前記遠心羽根車に流入する前記流体が前記回転軸に向かう戻り方向に流れるリターン流路と、前記回転軸の中心線を中心とする円形翼列状に配設され、前記リターン流路に設置されている複数のリターンベーンと、前記ディフューザを流れた前記流体の流れが前記遠心方向から軸方向に転向し、更に、前記軸方向から前記戻り方向に転向する転向部とを備え、
前記円形翼列が多重に設けられる前記リターンベーンが、前記リターン流路における前記流体の流れの上流側から下流側に向かって二列に配置されている遠心圧縮機であって、 前記リターンベーンのうちで下流側に設けられる後置翼の入口羽根角(β)は、前記リターンベーンのうちで上流側に設けられる前置翼の入口羽根角(α)に対して、周方向により寝ており、
前記リターン流路内に翼型の前記リターンベーンが、前記リターン流路内の上流、下流側にそれぞれ前置翼列、後置翼列として円周方向に複数設置され、
前記後置翼の負圧面に前記前置翼の圧力面側の流れを導くために、前記後置翼は、前記前置翼の圧力面側にオフセットして設けられ、
前記前置翼の前縁と前記後置翼の後縁とがなす角(θ)は、前記前置翼の前縁と周方向に隣接する前記前置翼の前縁とがなす角(γ)よりも小さく、かつ、
前記前置翼のキャンバーラインの最大キャンバー位置(翼の前縁と後縁を結ぶ直線(翼弦線)の任意の位置から垂直方向に伸ばした垂線が前記キャンバーラインに達するまでの距離(キャンバー)が最大となる前記翼弦線中の位置)が、翼弦後半にあることを特徴とする遠心圧縮機。
a return flow passage provided downstream of the diffuser and through which the fluid flowing from the diffuser into the centrifugal impeller at a subsequent stage flows in a return direction toward the rotary shaft; a plurality of return vanes disposed in a circular cascade about a center line of the rotary shaft and installed in the return flow passage; and a turning portion at which the flow of the fluid having flowed through the diffuser turns from the centrifugal direction to an axial direction, and further turns from the axial direction to the return direction ,
a centrifugal compressor in which the return vanes, in which the circular blade rows are provided in multiple rows, are arranged in two rows from the upstream side to the downstream side of the flow of the fluid in the return flow passage, wherein an inlet blade angle (β) of a rear blade provided on the downstream side of the return vanes is inclined in the circumferential direction relative to an inlet blade angle (α) of a front blade provided on the upstream side of the return vanes ,
A plurality of the return vanes having a blade shape are provided in the return flow passage in a circumferential direction as a front blade row and a rear blade row on the upstream and downstream sides of the return flow passage, respectively;
the trailing vane is provided offset toward the pressure surface side of the leading vane in order to guide the flow on the pressure surface side of the leading vane to the suction surface of the trailing vane,
The angle (θ) between the leading edge of the lead vane and the trailing edge of the trail vane is smaller than the angle (γ) between the leading edge of the lead vane and the leading edge of the lead vane adjacent in the circumferential direction, and
A centrifugal compressor characterized in that the maximum camber position of the camber line of the front blade (the position on the chord line at which the distance (camber) of a perpendicular line extending vertically from any position on the straight line (chord line) connecting the leading edge and trailing edge of the blade to the camber line is maximum) is located in the rear half of the chord line .
請求項1に記載の遠心圧縮機であって、
前記後置翼の前記入口羽根角(β)と前記前置翼の前記入口羽根角(α)は、β<αの関係にあることを特徴とする遠心圧縮機。
2. The centrifugal compressor according to claim 1,
a first inlet blade angle (β) of the rear blade and a second inlet blade angle (α) of the front blade that satisfy a relationship of β<α;
請求項1又は2に記載の遠心圧縮機であって、
前記リターン流路内に翼型の前記リターンベーンが、前記リターン流路内の上流、下流側にそれぞれ前置翼列、後置翼列として円周方向に複数設置され、
前記後置翼の負圧面に前記前置翼の圧力面側の流れを導くために、前記後置翼は、前記前置翼の圧力面側にオフセットして設けられていると共に、前記後置翼の前縁は、前記前置翼の後縁に対して前記回転軸中心からの径方向長さが短く設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。
3. The centrifugal compressor according to claim 1 or 2,
A plurality of the return vanes having a blade shape are provided in the return flow passage in a circumferential direction as a front blade row and a rear blade row on the upstream and downstream sides of the return flow passage, respectively;
a leading edge of the trailing blade is shorter in radial length from the center of the rotation shaft than a trailing edge of the leading blade, in order to guide a flow on the pressure surface side of the leading blade to the negative pressure surface of the trailing blade.
請求項3に記載の遠心圧縮機であって、
前記前置翼の前縁と前記後置翼の後縁とがなす角(θ)は、前記前置翼の前縁と周方向に隣接する前記前置翼の前縁とがなす角(γ)よりも小さいことを特徴とする遠心圧縮機。
4. The centrifugal compressor according to claim 3,
a leading edge of the leading blade and a trailing edge of the trailing blade being smaller than an angle (γ) between a leading edge of the leading blade and a leading edge of a circumferentially adjacent leading blade.
請求項4に記載の遠心圧縮機であって、
前記前置翼のキャンバーライン(翼の上面と下面から等しい距離にある点を結んだ線)は、前記前置翼の前縁から後縁にかけての前半部の50%以上が一定の羽根角度となっていることを特徴とする遠心圧縮機。
5. The centrifugal compressor according to claim 4,
A centrifugal compressor characterized in that a camber line (a line connecting points equidistant from the upper and lower surfaces of the blade) of the front blade has a constant blade angle for 50% or more of a first half portion from the leading edge to the trailing edge of the front blade.
請求項に記載の遠心圧縮機であって、
前記後置翼の前縁は、前記前置翼の後縁に対して径方向長さが短く設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。
2. The centrifugal compressor according to claim 1 ,
A centrifugal compressor, characterized in that a leading edge of the rear blade has a radial length shorter than a trailing edge of the front blade.
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