JPH01257797A - 遠心圧縮機のデイフユーザおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、カスタービンの遠心圧縮機の羽根車から噴
出される高速空気流を圧縮するディフューザおよびその
製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、ガスタービンの遠心圧縮機の一部を構成する
ものとして、半径流型のティフユーザがある（たとえば
、実開昭５３−８２８０８号公報参照）。この種のディ
フューザとして、ディフューザベーン（以下、単に「ベ
ーン」という。）の前縁を、空気通路の幅方向の中間部
において後退させたディフューザが知られている。この
−・例を第６図ないし第８図に示す。

第６図（ａ）はディフューザの平面断面を示し、この図
において、５０はディフューザ、５１はベーン、５２は
空気通路、５３は羽根車である。

１−記ディフューザ５０には、円′ＪＩｌ状の長いドリ
ル（図示せず）により、厚肉な円盤の外周側（矢印Ｒ方
向）から穿孔（切削）して、第７図のような断面円形の
空気通路５２が多数形成されている。

したがって、ベーン５１の前縁５４は、第８図に示すよ
うに、その幅方向りの中間部５４ａが、幅方向りの端部
５４ｂよりも後退している。このような前縁形状にする
ことにより、ディフューザの性能が向」ニする。

つぎに、この性能が向上する理由を簡単に説明する。

−１−記羽根車５３の出口５３ａ側からベーン５１に向
って流出する空気流の速度は、羽根車５３のハブ５７お
よびシュラウド５８に近い部分（幅方向りの端部）にお
いて境界層の影響を受けて小さく、−力、幅方向りの中
央部において太きい。そのため、ベーン５１の端部５４
ｂに向って流れる空気流Ｂは、第６図（ａ）の流出角α
ｂが小さく、一方、中間部５４ａ（第８図）に向って流
れる空気流Ａは、流出角αａが大きい。つまり、境界層
の影響により、第９図のように、流出角αはシュラウド
およびハブからの幅方向りの圧部に従って変化する。そ
のため、第８図のような中間部５４ａが後退した形状と
することにより、第６図（ａ）で示すベーン入「」角α
ａｌ、αｂ１か第６図（ｂ）に示す中間部でベーン流入
角αａ２、端部側でベーン流入角αｂ２と良く一致して
、第９図で示した流出角αの変化に対応させることがで
き、したがって、ディフューザ性能の向−１−が図られ
る。

なお、流出角α（αａ、αｂ）とは、第６図（ａ）の空
気流Ａ、Ｂと接線Ｅとのなす角をいう。

また、入口角とは、ベーン５１の前縁５４における同心
円に対する接線Ｅａ、Ｅｂと、ベーン５１の側面５１ａ
、５１ｂとのなす角をいう。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、第９図の流出角αを示す曲線Ｃの形状は、複
雑で、かつ、第６図（ａ）の羽根車５３の形状などによ
り異っている。これに対し、」二記従来技術によれば、
空気通路５２をドリルにより矢印Ｒ方向から穿孔して形
成しているので、空気通路５２の断面形状が、第７図の
ように、真円になり、そのため、第８図の前縁５４の曲
線形状が楕円の円弧形状になる。したがって、前縁５４
の形状が、第９図の曲線Ｃで表わされる流出角αの変化
に十分対応せず、その結果、ディフューザ５０の性能を
十分に向上させることができない。

また、第６図（ａ）の空気通路５２をドリルにより深孔
加重する必要があり、そのため、加工が容易でない。特
に、順次、空気通路５２を穿孔する際に、長いドリルの
先端が、既に穿孔した隣の空気通路５２側に逃げるため
、スロート部５６およびベーン前縁５４の加工精度か低
−トし、やはり、ディフューザ５０の性能が一１分に向
上しない。

ところで、上記加工を容易にするとともに、加工精度を
向上させたものとして、パイプディフューザと呼ばれて
いるディフューザがある。このパイプディフューザは、
チーーパ状の円管を多数用いて、ト記空気通路５２を形
成したものである。しかし、パイプディフューザでは、
第８図の羽根車１の出口幅が広いと、その幅に対応して
パイプ径が大きくなり、パイプ本数が減少して、ｆ１７
ｒ縁５４が後退するので、この１１１１縁５４と第６図
（ａ）の流出角αａ、αｂが不一致となる。また、必要
なスロート面積が確保できない。そのため、ディフュー
ザ性能が十分に向上しない。しかも、パイプディフュー
ザでは、やはり、第８図のｌ１ｉｉ　ａ５４の形状が楕
円形状になり、ディフューザ性能の向Ｉ−を十分に図る
ことかできない。

この発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、
ディフューザの性能を十分向−１−させ得るとともに、
加工の容易な遠心圧１Ｍ＠のディフューザおよびその製
造ブｊ法を提供することを目的としている。

［課題を解決するだめの手段］ 上記１−Ｉ的を達成するために、この出願の請求項（１
）の発明は、ベーンが第１および第２の側板に近づくに
従い厚肉に形成されて、非円形断面であって、かつ断面
太鼓形状の空気通路を形成するととも番こ、Ｌ記ベーン
の前縁における幅方向の中間部か、１−２前縁における
幅方向の端部よりも後退して形成されている。１．２第
１の側板はベーンと一体形成されており、−力、第２の
側板は上記−体の第１の側板およびベーンに接合されて
いる。

また、７１ｊ求ＪＪ′ｉ　Ｃ２）の発明は、まず、縦断
面が太鼓形状の回転カッタを、その回転軸を円盤状の基
材と重信な状態で、空気通路の沿って移動させることに
より、第ｊの側板上に一体形成されたベーンを削り出す
とともに、ベーンの前縁における幅方向の中間部を、」
−２前縁における幅方向の端部よりも後退させて形成す
る。ついで、この一体のｆ５Ｈの側板およびベーンに、
第２の側板を接合す［作用］ この出願の各請求項の発明によれば、一体の第１の側板
およびベーンに、第２の側板を接合するから、ベーンを
加工する回転カッタの回転軸を、第１の側板に垂直な状
態に設定して加工できる。したがって、従来と異なり、
深孔加工を施さないので、加工性が向上するとともに、
加工精度が向上して、ディフューザの性能が向上する。

また、上記のように、回転カッタの回転軸が、第１の側
板に垂直な状態であるから、太鼓形状のカッタの縦断面
形状を適宜設定することにより、ベーンの前縁の形状を
、流出角の変化に十分対応させることが可能となり、や
はり、ディフューザの性能が向上する。

さらに、空気通路の断面形状を比較的自在に設定できる
ので、羽根車の出口幅が小さい場合にも、スロート部の
通路面積を十分大きくできるとともに、前縁の位置が外
周寄りに後退しない。したがって、この点からもディフ
ューザの性能が向１、する。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図面にしたかつて説明する
。

第１図はカスタービンの遠心圧縮機を示す。この図にお
いて、１は羽根車、２はハブ、３はシュラウド、２０は
回転軸であり、上記羽根車１の出口側１ａには、ベーン
４が対応して配設されている。

上記ベーン４は、第２図のように、第１の側板５−Ｌ、
に−・体形成されており、第１図の第１の側板５と第２
の側板６との間に配設されて、これらとともにディフュ
ーザ７を構成している。８は組立ボルトで、上記−・体
の第１の側板５およびベーン４に、第２の側板６を締結
して接合するとともに、ティフユーザ７をハウジング９
に固定している。上記組立ボルト８は第２図の貫通孔１
０を貫通している。

なお、第１図のＩＡは前段の羽根車、２Ａは前段のハブ
で、この羽根車ＩＡの出口側１ａに対しても、同様に、
前段のディフューザ（図示せず）が対応して配設されて
いる。

第３図は第２図の■−■線における断面を示す。第３図
において、ベーン４は、両側板５゜６に近づくに従い厚
肉に形成されて、非円形断面であって、かつ断面太鼓形
状の空気通路１１を形成している。したがって、第２図
のベーン４の前縁１２は、第４図のように、幅方向りの
中間部１２ａが、前縁１２における幅方向りの端部１２
ｂ、１２ｃよりも矢印Ｆ方向（空気の流れ方向）に後退
して形成されている。

この実施例では、ベーン４における第２の側板６の近傍
である遊端部４ａが、第３図に示すように、大きな角度
β（たとえば９０°程度）に設定されている。したがっ
て１、第４図のベーン４の前縁１２における第２の側板
６側の端部１２ｃも大きな角度γを有している。

なお、その他の構成は、第６図の従来例と同様であり、
同一部分または相当部分に同一符号を伺して、その詳し
い説明を省略する。

つぎに、」二記ディフューザ７（第１図）の製造方法に
ついて説明する。

まず、第５図の縦断面が太鼓形状の回転カッタ１３を、
その回転軸１３ａを平板円盤状の基材１４の一側面１４
ａと垂直な状態に設定する。この状態で、上記回転カッ
タ１３を回転させながら、第２図の矢印Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３で示すように、形成されるべき空気通路１１に沿って
回転カッタ１３を移動させる。この際、第５図の回転カ
ッタ１３は、その側面１３ｂおよび先端面１３ｃで、上
記基材１４を切削する。これにより、第３図のべ一７４
は第１の側板５上に一体に削り出されるとともに、第４
図の前縁１２の中間部１２ａが端部１２ｂ、１２ｃより
も後退した形状になる。

こうして一体形成されたべ一７４および第１の側板５に
、第１図の第２の側板６を合わせ、組立ポルト８により
、締結して接合するとともに、ハウジング９にディフュ
ーザ７を固定する。これにより、両側板５，６とベーン
４との間に空気通路１１が形成される。

上記構成において、この発明１よ、一体の第１の側板５
およびベーン４に、第２の側板６を接合するから、ベー
ン４を切削加−丁する際に、第５図の回転カッタ１３の
回転軸１．３　ａを、第１の側板５に垂直な状態に設定
することができる。したがって、従来と異なり、深孔加
工を施ｙないので、加工が容易になるとともに、第２図
の前縁１２の近傍を切削する際に、回転カッタ１３が隣
の空気通路１１に逃げるおそれがなくな−って、加工精
度が向上し、その結果、ディフューザ７（第１図）の性
能が向１：する。

また、上記のように、第５図の回転カッタ１３の回転軸
１３ａを、第１の側板５に垂直な状態に設定して加工す
るから、回転カッタ１３の縦断面の形状を適宜設定する
ことにより、第４図の前縁１２の曲線形状を、第９図で
表わされる流出角αの変化に十分対応させることが可能
となる。

したがって、やはり、第１図のディフューザ７の性能が
向上する。

ところで、羽根車ｌの出口幅が小さい場合には、第２図
のスロート部５６の間隔Ｗを大きくして、スロート部５
６の通路面積を十分大きく確保する必要がある。ここで
、この発明は、上記のような加工方法を用いているため
、間隔Ｗと第３図の幅方向りにおける空気通路１１の幅
Ｄ１とを比較的自由な大きさに設定できる。したがって
、スロート部で空気流がチョークするおそれがない。

また、前縁１２の位置も所望に設定でき、この位置が外
周寄りに後退するおそれがない。その結果、ディフュー
ザ７の性能が向上する。

ところで、第３図のベーン４における第２の側板６の近
傍である遊端部４ａを、尖った形状にすると、切削加工
や組立中などに、この遊端部４ａが欠けるおそれがある
。特に、第４図の前縁１２における第２の側板６側の端
部１２ｃは、前縁１２自体が、第２図のように尖ってい
るため、欠は易い。これに対し、この実施例は、第３図
のように、ベーン４の遊端部４ａが大きな角度βに設定
されており、そのため、第４図の端部１２ｃも大きな角
度γを有している。したがって、この端部１２ｃおよび
第３図の遊端部４ａが欠けにくい。

また、一般に、流出角αは第１図のシュラウド３側のほ
うが、ハブ２側よりも小さくなる場合が　゛多い。そこ
で、第１の側板５に近接している端部１２ｂを、端部１
２ｃよりも径方向内側（上流側）へ延ばすのが好ましく
、このように、延ばした場合、端部１２ｂが端部１２ｃ
よりも鋭角になるが、この実施例では、シュラウド３側
に配設した第１の側板５にベーン４が一体形成されてい
るから、端部１２ｂを鋭角に形成しても、欠けにくいの
で、好ましい。

ところで、太鼓形状とは、たとえば空気通路１１につい
て説明すると、幅方向りの中間部分において、空気通路
１１が、第３図の左右方向に拡がっていることをいう。

また、非円形断面とは、空気通路１１の断面全体が完全
な真円でないものを全て含み、たとえば、ベーン４の側
面４ｂの形状が円弧の一部であるものを含む。

なお、１記実施例では、第１図の第２の側板６を組立ポ
ルト８によりベーン４に締結したが、必すＬ、もこうす
る必要はない。たとえば、拡散溶接や′屯Ｊ′ビーム溶
接により、第２の側板６をベーユ４に溶接接合し−Ｃも
良い。

［発明の効果］ 以り説明したように、この発明によれば、太鼓形状の回
転カッタにより、ベーンを切削加工するかり、加工が容
易になるとともに、ディフューザの性能か向上し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる遠心圧縮機の一実施例を示す
縦断面図、第２図はベーンおよび第１の側板の平面図、
第３図は第２図のｍ−ｍ線断面図、：５４図は第２図の
ＩＶ−ＴＶ線断面図、第５図は加工状態を示す断面図、
第６図は従来のディフューザを示し、第７図のＶｌ−Ｖ
Ｔ線断面図、第７図は第６図の■−■線断面図、第８図
は第６図の■−■線断面図、第９図は空気通路の幅方向
における流出角の変化を示す特性図である。 １・・・羽根車、１ａ・・・出口側、４・・・（ディフ
ューザ）ベーン、５・・・第１の側板、６・・・第２の
側板、７・・・ディフューザ、１１・・・空気通路、１
２・・・前縁、１２ａ・・・中間部、１２ｂ、１２ｃ＝
一端部、１３・・・回転カッタ、１４・・・基材、Ｄ・
・・幅方向。 く−一−−一品シ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の側板と第２の側板との間に設けられたディ
   フューザベーンが、遠心圧縮機の羽根車の出口側に対応
   して配置された遠心圧縮機のディフューザであつて、 上記ディフューザベーンが上記両側板に近づくに従い厚
   肉に形成されて、非円形断面であつて、かつ断面太鼓形
   状の空気通路を形成するとともに、上記ディフューザベ
   ーンの前縁における幅方向の中間部が、上記前縁におけ
   る幅方向の端部よりも後退して形成され、上記第１の側
   板が上記ディフューザベーンと一体形成され、上記第２
   の側板が上記一体の第１の側板およびディフューザベー
   ンに接合されている遠心圧縮機のディフューザ。
2. （２）第１および第２の側板とディフューザベーンとの
   間に空気通路を形成する遠心圧縮機のディフューザの製
   造方法であつて、 縦断面が太鼓形状の回転カッタを、その回転軸を円盤状
   の基材と垂直な状態で、上記空気通路に沿つて移動させ
   ることにより、上記第１の側板上に一体形成されたディ
   フューザベーンを削り出すとともに、上記ディフューザ
   ベーンの前縁における幅方向の中間部を、上記前縁にお
   ける幅方向の端部よりも後退させて形成する工程と、こ
   の一体の第１の側板およびディフューザベーンに、上記
   第２の側板を接合する工程とを有する遠心圧縮機のディ
   フューザの製造方法。