JPH0278787A - 再生式ターボマシン - Google Patents
再生式ターボマシンInfo
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- JPH0278787A JPH0278787A JP1192473A JP19247389A JPH0278787A JP H0278787 A JPH0278787 A JP H0278787A JP 1192473 A JP1192473 A JP 1192473A JP 19247389 A JP19247389 A JP 19247389A JP H0278787 A JPH0278787 A JP H0278787A
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- impeller
- path
- working fluid
- regenerative
- fluid
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/12—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines with repeated action on same blade ring
- F01D1/14—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines with repeated action on same blade ring traversed by the working-fluid substantially radially
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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。
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）
本発明は、再生式ターボマシン、詳しくはカウンターフ
ロー再生式ターボマシンの改良に関する。
ロー再生式ターボマシンの改良に関する。
（従来の技術）
従来の再生式ポンプまたは圧縮機においては、圧縮され
る流体は、インレットポートを介して軸方向または斜方
向に、ブレード（羽′ｍ）を有するローターを取り囲む
環状ハウジングに進入する。
る流体は、インレットポートを介して軸方向または斜方
向に、ブレード（羽′ｍ）を有するローターを取り囲む
環状ハウジングに進入する。
ハウジング内には、ローター羽根とハウジングの壁とか
ら分離された形で支持されている環状コアが設けられて
いる。羽根は、空気（または他の作業流体）が吸引され
、ローター回転の一般的な方向にスパイラル状にコアの
回りに通過するようになっている。コアての回りを循環
する際に、流体は軸方向に繰り返して羽根をパス（通過
）し、各パス毎に流体の圧力が増加される。流体アウト
レットポートがインレットポートの直前に設けられ、こ
れにより加圧流体がハウジングから去ることができる。
ら分離された形で支持されている環状コアが設けられて
いる。羽根は、空気（または他の作業流体）が吸引され
、ローター回転の一般的な方向にスパイラル状にコアの
回りに通過するようになっている。コアての回りを循環
する際に、流体は軸方向に繰り返して羽根をパス（通過
）し、各パス毎に流体の圧力が増加される。流体アウト
レットポートがインレットポートの直前に設けられ、こ
れにより加圧流体がハウジングから去ることができる。
インレットポートとアウトレットポートとの間には、ハ
ウジングの回りのガス通路を閉塞し、加圧流体の漏れを
最小限にするストリッパー・が設けられている。
ウジングの回りのガス通路を閉塞し、加圧流体の漏れを
最小限にするストリッパー・が設けられている。
（発明が解決しようとした課題）
しかしながら、従来の再生式圧縮機は約２：１の圧力比
を発生することができるが、その時の等温効率は低く約
２５〜３０％である。約６０％位の等温効率を得ること
は可能であるが、圧力比が低くなり、１．２：１になる
。
を発生することができるが、その時の等温効率は低く約
２５〜３０％である。約６０％位の等温効率を得ること
は可能であるが、圧力比が低くなり、１．２：１になる
。
したがって、従来の再生式圧縮機は、あまり効率の良い
マシンではなく、ストリッパーの近傍における損失がマ
シン効率を低下させている。すなわち、インレットポー
トとアウトレットポートとの全差圧を受けるストリッパ
ー間の漏れ損失や流体の羽根ポケットにおけるキャリー
オーバー損失（持越し損失）等のためである。
マシンではなく、ストリッパーの近傍における損失がマ
シン効率を低下させている。すなわち、インレットポー
トとアウトレットポートとの全差圧を受けるストリッパ
ー間の漏れ損失や流体の羽根ポケットにおけるキャリー
オーバー損失（持越し損失）等のためである。
キャリーオーバーを減少させる目的で装置が考案されて
いるが、粘性損失が大きく、このため効率の増加がほと
んどない。
いるが、粘性損失が大きく、このため効率の増加がほと
んどない。
（゛発明の目的）
そこで本発明は、ストリッパーを必要としない、またそ
れに付随した損失を除去した再生式ターボマシンを提供
することを目的としている。
れに付随した損失を除去した再生式ターボマシンを提供
することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
したがって、上記目的を達成するために、本発明は、羽
根を有する回転可能なインペラーと、インペラーを囲み
作業流体のためのトロイダルフローチャネルを形成する
環状ハウジングと、作業流体をハウジングに吸入するイ
ンレットポートと、インレフトボートとインペラーの周
方向に分離され作業流体をハウジングから放出するアウ
トレフトボートと、トロイダルフローチャネルの回りに
相互に周方向反対方向にスパイラル路を形成しているス
リップフロー路とカウンターフロー路を介してインレッ
トポートに進入している作業流体をガイドするガイド手
段とを有し、各フロー路が放射方向にインペラーを通過
する連続したパスを形成する再生式ターボマシンにおい
て、スリップフロー路において、作業流体をインペラー
の回転方向に連続的に分離された周方向の位置で羽根に
再導入する連続パスが形成され、カウンターフロー路に
おいて、作業流体をインペラーの回転と反対方向に連続
的分離された周方向の位置で羽根に再導入する連続パス
が形成されていることを特徴とした再生式ターボマシン
を提供している。
根を有する回転可能なインペラーと、インペラーを囲み
作業流体のためのトロイダルフローチャネルを形成する
環状ハウジングと、作業流体をハウジングに吸入するイ
ンレットポートと、インレフトボートとインペラーの周
方向に分離され作業流体をハウジングから放出するアウ
トレフトボートと、トロイダルフローチャネルの回りに
相互に周方向反対方向にスパイラル路を形成しているス
リップフロー路とカウンターフロー路を介してインレッ
トポートに進入している作業流体をガイドするガイド手
段とを有し、各フロー路が放射方向にインペラーを通過
する連続したパスを形成する再生式ターボマシンにおい
て、スリップフロー路において、作業流体をインペラー
の回転方向に連続的に分離された周方向の位置で羽根に
再導入する連続パスが形成され、カウンターフロー路に
おいて、作業流体をインペラーの回転と反対方向に連続
的分離された周方向の位置で羽根に再導入する連続パス
が形成されていることを特徴とした再生式ターボマシン
を提供している。
前記羽根の位置は、羽根がトロイダルフローチャネルの
回りに放射方向外方流れを誘発するようになっていても
よい。
回りに放射方向外方流れを誘発するようになっていても
よい。
また、スリップフロー路とカウンターフロー路がアウト
レットポートで合同してもよい。
レットポートで合同してもよい。
また、本発明は、ターボマシンが圧縮機として利用する
ことができ、この時に最大の利点を有する。
ことができ、この時に最大の利点を有する。
また、ターボマシンがさらにフロー路の１つに少なくと
も１つの熱交換器を有してもよい。
も１つの熱交換器を有してもよい。
また、インペラーのインレットにおける入射を制御する
ためにインペラーの上流にギャップが設けられてもよい
。
ためにインペラーの上流にギャップが設けられてもよい
。
また、ガイド手段がスリップフロー路とカウンターフロ
ー路との間の作業流体の分配をアシストするためにイン
レットポートに少なくとも１つのフロー分割ベーンを有
してもよい。
ー路との間の作業流体の分配をアシストするためにイン
レットポートに少なくとも１つのフロー分割ベーンを有
してもよい。
（作用）
本発明は、前記のような構成を有している。
したがって、スリップフロー路とカウンターフロー路の
出口での流体圧は同じであり、このため、その２つの路
を流れる流体は平衡している。２つの路における流体が
同数の回路（すなわち、羽根を通過する通路）を形成す
ることは必ずしも必要ではない。アウトレットとインレ
フトを閉塞するためのストリッパーと共に、それに付随
する欠点が排除されている。また、各パス毎に、ある特
定のインレフト通路により進入している全ての作業流体
がある特定のアウトレフト通路により必ずしも放出され
る必要はなく、漏れやキャリーオーバーがあってもよい
。
出口での流体圧は同じであり、このため、その２つの路
を流れる流体は平衡している。２つの路における流体が
同数の回路（すなわち、羽根を通過する通路）を形成す
ることは必ずしも必要ではない。アウトレットとインレ
フトを閉塞するためのストリッパーと共に、それに付随
する欠点が排除されている。また、各パス毎に、ある特
定のインレフト通路により進入している全ての作業流体
がある特定のアウトレフト通路により必ずしも放出され
る必要はなく、漏れやキャリーオーバーがあってもよい
。
（実施例）
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１〜２図に概略的に示されるように、本発明に係る再
生式ターボマシンは、羽根２を有するインペラーｌから
なる。環状ハウジング３は、インペラー１を囲み、ガス
または他の流体のためのトロイダルフローチ中ネルを形
成する。以下に述べられているように、フローチャネル
の形状は、完全なトロイダル形状ではないが、トロイダ
ル形状と位相幾何学的に一致している。ハウジング３に
は、インレフトボート４とアウトレフトボート５が設け
られている。インレットポート４で、スリップフロー路
１／Ｉｓとカウンターフロー路１／ＩＣとの間に作業流
体の仕切りを設けてもよい。作業流体は、放射方向に対
する入射角度Ａでインレットポート４を介してハウジン
グ３に進入する。高圧高速ターボ圧縮機においては、角
速度成分は、相対的入口マーク数を減少させるため、イ
ンペラー回転方向にあるのが好ましい。作業流体が羽根
２を通過すると、仕事が各流体ストリーム毎になされる
。作業流体は、放射外方向に羽根２をパス（通過）する
が、放射ベクトルに対しである角度で傾斜し、複数のガ
イド羽根またはパス壁７によって放射面に形成された複
数の拡散通路１／ＤＳ、 １／ＤＣ，２／ＤＣ等により
ガイドされている。各パスは、第３図に示されるように
、さらに複数のベーンで多数のデイフユーザ−に分割し
てもよい。−船釣には、デイフユーザ−角度Ｒは放射方
向に対して７０’から５０″の範囲にある。スリップフ
ロ一方向に流れている流体は、まず通路１／ＤＳに集め
られ、スリップ方向にインレット４から離れた位置のパ
ス２／Ｉｓで再び羽根２に進入するようにガイドされる
。このようなパスを繰り返して、流体はアウトレットポ
ート５を介して放出される。
生式ターボマシンは、羽根２を有するインペラーｌから
なる。環状ハウジング３は、インペラー１を囲み、ガス
または他の流体のためのトロイダルフローチ中ネルを形
成する。以下に述べられているように、フローチャネル
の形状は、完全なトロイダル形状ではないが、トロイダ
ル形状と位相幾何学的に一致している。ハウジング３に
は、インレフトボート４とアウトレフトボート５が設け
られている。インレットポート４で、スリップフロー路
１／Ｉｓとカウンターフロー路１／ＩＣとの間に作業流
体の仕切りを設けてもよい。作業流体は、放射方向に対
する入射角度Ａでインレットポート４を介してハウジン
グ３に進入する。高圧高速ターボ圧縮機においては、角
速度成分は、相対的入口マーク数を減少させるため、イ
ンペラー回転方向にあるのが好ましい。作業流体が羽根
２を通過すると、仕事が各流体ストリーム毎になされる
。作業流体は、放射外方向に羽根２をパス（通過）する
が、放射ベクトルに対しである角度で傾斜し、複数のガ
イド羽根またはパス壁７によって放射面に形成された複
数の拡散通路１／ＤＳ、 １／ＤＣ，２／ＤＣ等により
ガイドされている。各パスは、第３図に示されるように
、さらに複数のベーンで多数のデイフユーザ−に分割し
てもよい。−船釣には、デイフユーザ−角度Ｒは放射方
向に対して７０’から５０″の範囲にある。スリップフ
ロ一方向に流れている流体は、まず通路１／ＤＳに集め
られ、スリップ方向にインレット４から離れた位置のパ
ス２／Ｉｓで再び羽根２に進入するようにガイドされる
。このようなパスを繰り返して、流体はアウトレットポ
ート５を介して放出される。
カウンターフロ一方向の作業流体は、羽根２を通過した
後、拡散通路１／ＤＣに集められる。この作業流体は、
インレット４からカウンターフロ一方向に離れた位置で
パス２／ＩＣを介して羽根に再び進入する第２パスを形
成するようにガイドされている。次に、カウンターフロ
一方向に流れている流体は通路２／ＤＣに集められ、３
／ＩＣで再び羽根２に進入する。この作業流体の羽根２
へのパスを繰り返して、作業流体はアウトレットポート
５から放出される。
後、拡散通路１／ＤＣに集められる。この作業流体は、
インレット４からカウンターフロ一方向に離れた位置で
パス２／ＩＣを介して羽根に再び進入する第２パスを形
成するようにガイドされている。次に、カウンターフロ
一方向に流れている流体は通路２／ＤＣに集められ、３
／ＩＣで再び羽根２に進入する。この作業流体の羽根２
へのパスを繰り返して、作業流体はアウトレットポート
５から放出される。
したがって、スリップフロー路とカウンターフロー路の
出口での流体圧は同じであり、このため、その２つの路
を流れる流体は平衡している。２つの路における流体が
同数の回路（すなわち、羽根を通過する通路）を形成す
ることは必ずしも必要ではない。アウトレフトとインレ
フトを閉塞するためのストリッパーと共に、それに付随
する欠点が排除されている。また、各パス毎に、ある特
定のインレット通路により進入してている全ての作業流
体がある特定のアウトレット通路により必ずしも放出さ
れる必要はなく、漏れやキャリーオーバーがあってもよ
い。
出口での流体圧は同じであり、このため、その２つの路
を流れる流体は平衡している。２つの路における流体が
同数の回路（すなわち、羽根を通過する通路）を形成す
ることは必ずしも必要ではない。アウトレフトとインレ
フトを閉塞するためのストリッパーと共に、それに付随
する欠点が排除されている。また、各パス毎に、ある特
定のインレット通路により進入してている全ての作業流
体がある特定のアウトレット通路により必ずしも放出さ
れる必要はなく、漏れやキャリーオーバーがあってもよ
い。
第３図は遠心型の再生式圧縮機を示し、第１図と２図で
説明された原理をこれに適用できる。第３図に示される
ように、再生式圧縮機は、ケーシング１０と、ベアリン
グ１２（第４図）で支持されたインペラー１１とからな
る。インペラー１１は、第３図において反時計方向に回
転する。インペラー１１は、複数の羽根１３を有する。
説明された原理をこれに適用できる。第３図に示される
ように、再生式圧縮機は、ケーシング１０と、ベアリン
グ１２（第４図）で支持されたインペラー１１とからな
る。インペラー１１は、第３図において反時計方向に回
転する。インペラー１１は、複数の羽根１３を有する。
第４図は、第３図の圧縮機を示す断面図である。ケージ
ングｌｏ、インペラー１１およびインペラーバックプレ
ート１４は、環状ハウジングを形成する。羽根とケージ
ング１゜との間の隙間は小さくなるように保持されてい
る。
ングｌｏ、インペラー１１およびインペラーバックプレ
ート１４は、環状ハウジングを形成する。羽根とケージ
ング１゜との間の隙間は小さくなるように保持されてい
る。
マシンを通過する各パスにおける流れは、通路壁１６と
１７により抑制されている。上流側通路壁１６と羽根１
３の前縁との間のギャップは、羽根１３における入射を
制御するのに用いられる。インレット側の通路壁１６と
羽根１３の前縁との間のギャップは、失速を避けるため
に、羽根に負荷をかけないよう流体をカウンターフロー
路にかたよらせる。同様に、スリップフロー路における
ギャップは、羽根がパス間の遷移区域を通過するときに
、羽根における負荷を増加させ、この区域における横断
圧力勾配によるリフト損失を相殺している。
１７により抑制されている。上流側通路壁１６と羽根１
３の前縁との間のギャップは、羽根１３における入射を
制御するのに用いられる。インレット側の通路壁１６と
羽根１３の前縁との間のギャップは、失速を避けるため
に、羽根に負荷をかけないよう流体をカウンターフロー
路にかたよらせる。同様に、スリップフロー路における
ギャップは、羽根がパス間の遷移区域を通過するときに
、羽根における負荷を増加させ、この区域における横断
圧力勾配によるリフト損失を相殺している。
要求される入射の変化は、圧力勾配ｄｐ／ｄｘの関数で
表される。各遷移区域における入射の変化は、次式で与
えられる。
表される。各遷移区域における入射の変化は、次式で与
えられる。
ｄｘ １／２ ｐ （ＶＲ） ”ここに、Ｓは羽
根スペース、ｙは羽根スタガー角度、ρは流体密度、Ｖ
Ｒは放射速度成分である。
根スペース、ｙは羽根スタガー角度、ρは流体密度、Ｖ
Ｒは放射速度成分である。
第６図は、第３図と４図の４パス再生式圧縮機の放出ボ
ートにおけるパス間の遷移区域を示している。第７図は
、第６図のアークＣ，−Ｃ，における横断圧力勾配の分
布を示している。第４図には、ガスのハウジングからの
逃げを防止するためにバッ、クプレート１４とハウジン
グ１０との間に設けられたガスシール１８が示されてい
る。ガスシール１８は、従来のシール機能に加えて、圧
縮機の高圧部と低圧部からの漏れを防止するようになっ
ている。
ートにおけるパス間の遷移区域を示している。第７図は
、第６図のアークＣ，−Ｃ，における横断圧力勾配の分
布を示している。第４図には、ガスのハウジングからの
逃げを防止するためにバッ、クプレート１４とハウジン
グ１０との間に設けられたガスシール１８が示されてい
る。ガスシール１８は、従来のシール機能に加えて、圧
縮機の高圧部と低圧部からの漏れを防止するようになっ
ている。
ガスは、インレットポート１９に連結されたインレソト
マニフオールド（図示略）を介してハウジング１０に吸
入することができる。複数のガイドベーン２０は、流体
を適切な角度でインペラーの方向に導入する。両フロー
スドリームの速度線図は第５図に示され、ｕｌは羽根の
前縁における羽根周速度、ｕ２は後縁における羽根周速
度を示している。
マニフオールド（図示略）を介してハウジング１０に吸
入することができる。複数のガイドベーン２０は、流体
を適切な角度でインペラーの方向に導入する。両フロー
スドリームの速度線図は第５図に示され、ｕｌは羽根の
前縁における羽根周速度、ｕ２は後縁における羽根周速
度を示している。
絶対インレット速度ベクトルはＶｌ、羽根の後縁におけ
る絶対速度ベクトルはＶ２によって示されている。平均
放射速度ベクトルはＶＲ、インレフトとアウトレットに
対する相対速度はｗｌとｗ２である。
る絶対速度ベクトルはＶ２によって示されている。平均
放射速度ベクトルはＶＲ、インレフトとアウトレットに
対する相対速度はｗｌとｗ２である。
この場合のガイドベーン２ｏは、インレットフローをス
リップフロ一方向に導入する。作業流体は羽根１３を通
過し、仕事をして、その圧力を増加し、インレットと放
射反対側の位置で羽根１３がら去る。
リップフロ一方向に導入する。作業流体は羽根１３を通
過し、仕事をして、その圧力を増加し、インレットと放
射反対側の位置で羽根１３がら去る。
流体は、壁１７によって分離されているスリップフロー
通路１／ＤＳとカウンターフロー通路ｌ／Ｄｓトニ集め
られる。これらの通路内に、作業流体の拡散を援助する
目的でベーン２１が設けられている。ベーン２１と通路
壁１７の両方は、速度線図のｖ２で決定される放射方向
に対する角度で傾斜している。デイフユーザ−のセット
角度は、インペラー出口とデイフユーザ−に対する入口
との間のスペースにおける無誘導の拡散（デイフュージ
ョン）の異なった効果を相殺するために、スリップフロ
ー路とカウンターフロー路とで異ならしめてもよい。ス
リップフローとカウンターフローは、第１図と２図で説
明されたように、放射外向に羽根１３への進入と羽根１
３からの退去が繰り返されるように壁１６と１７によっ
てガイドされている。ガスの圧力は、羽根１３によって
なされた仕事の結果として各パス毎に増加される。
通路１／ＤＳとカウンターフロー通路ｌ／Ｄｓトニ集め
られる。これらの通路内に、作業流体の拡散を援助する
目的でベーン２１が設けられている。ベーン２１と通路
壁１７の両方は、速度線図のｖ２で決定される放射方向
に対する角度で傾斜している。デイフユーザ−のセット
角度は、インペラー出口とデイフユーザ−に対する入口
との間のスペースにおける無誘導の拡散（デイフュージ
ョン）の異なった効果を相殺するために、スリップフロ
ー路とカウンターフロー路とで異ならしめてもよい。ス
リップフローとカウンターフローは、第１図と２図で説
明されたように、放射外向に羽根１３への進入と羽根１
３からの退去が繰り返されるように壁１６と１７によっ
てガイドされている。ガスの圧力は、羽根１３によって
なされた仕事の結果として各パス毎に増加される。
したがって、例えば、スリップフローがインレットポー
ト１９で進入し、その圧力は回転しているインペラー１
１の羽根１３を通過しでいる通路によって増加され、環
状ハウジング１０をスリップ方向に去る。拡散通路１／
ＤＳにおける流体は、最大拡散が得られるまでインター
ナルベース２１によってガイドされる。壁１７により通
路１／ＤＳ内に保持されている流体ストリームは、セク
ション２２に供給され、そこで１８０ ’回転し、通路
２３を介して２／Ｉｓで再び羽根】３に進入する。そし
て、スリップフローは、その圧力が更に増加される。そ
して、ガイドされた拡散が通路２／ＤＳで発生する。制
御された拡散が完了すると、流体は、例えば２／ＤＳを
介して圧縮工程で生した熱の大部分を除去する熱交換器
（図示路）に導入される。そして、流体は、第２インレ
ツト２／■Ｓからスリップ方向の周方向に分離されてい
る第３インレツト３／■Ｓを介し２て帰還する。この工
程は、アウトレｃ・トポート・に到達するまで繰り返さ
れる。カウンターフロ一方向におけるフローも同様に行
ねねる。第２カウンターフロー通路２／ＤＣからの流体
は、第３図の実施例において、インタークラ−・（図示
路）に導入される。インタークラ−は、スリップ路に使
用されているものと同しまたは異なっていてもよい。装
置を各パスにおいて圧力で平衡にする場合には、対応す
るパスにおける圧力を等しくなることを確保するために
、スリップフローインタークラ−とカウンターフローイ
ンタークラ−を連結することが好ましい４パス単一イン
ベラーマシンの放出ボー］・２４の近傍は第６図に示さ
れている。第３スリツプフローパス３／ＤＳからの流体
は第４インレソＩ−４／■ｓに４人され、第４インレツ
ト４／ＴＳは３／ＤＳからの流体により４／Ｉｓと隣接
したインレット４／ＩＣに連結される。
ト１９で進入し、その圧力は回転しているインペラー１
１の羽根１３を通過しでいる通路によって増加され、環
状ハウジング１０をスリップ方向に去る。拡散通路１／
ＤＳにおける流体は、最大拡散が得られるまでインター
ナルベース２１によってガイドされる。壁１７により通
路１／ＤＳ内に保持されている流体ストリームは、セク
ション２２に供給され、そこで１８０ ’回転し、通路
２３を介して２／Ｉｓで再び羽根】３に進入する。そし
て、スリップフローは、その圧力が更に増加される。そ
して、ガイドされた拡散が通路２／ＤＳで発生する。制
御された拡散が完了すると、流体は、例えば２／ＤＳを
介して圧縮工程で生した熱の大部分を除去する熱交換器
（図示路）に導入される。そして、流体は、第２インレ
ツト２／■Ｓからスリップ方向の周方向に分離されてい
る第３インレツト３／■Ｓを介し２て帰還する。この工
程は、アウトレｃ・トポート・に到達するまで繰り返さ
れる。カウンターフロ一方向におけるフローも同様に行
ねねる。第２カウンターフロー通路２／ＤＣからの流体
は、第３図の実施例において、インタークラ−・（図示
路）に導入される。インタークラ−は、スリップ路に使
用されているものと同しまたは異なっていてもよい。装
置を各パスにおいて圧力で平衡にする場合には、対応す
るパスにおける圧力を等しくなることを確保するために
、スリップフローインタークラ−とカウンターフローイ
ンタークラ−を連結することが好ましい４パス単一イン
ベラーマシンの放出ボー］・２４の近傍は第６図に示さ
れている。第３スリツプフローパス３／ＤＳからの流体
は第４インレソＩ−４／■ｓに４人され、第４インレツ
ト４／ＴＳは３／ＤＳからの流体により４／Ｉｓと隣接
したインレット４／ＩＣに連結される。
これら２つのフロー成分は混合し、インペラー羽根に進
入して、そこで圧力と運動量が増加される。
入して、そこで圧力と運動量が増加される。
インペラーを退去する際に、混合ストリームは混合通路
４１０Ｓと４／ＤＣに放出される。混合ストリー・ムは
、放出パイプ２５から他のインペラーに放出されるか、
またはターボマシンから放出される。
４１０Ｓと４／ＤＣに放出される。混合ストリー・ムは
、放出パイプ２５から他のインペラーに放出されるか、
またはターボマシンから放出される。
カウンターフロー圧縮機においては、装置の設計は最良
の流れがインペラーに保持されるようになされるのが好
ましい。これを達成するために、インペラーの下流側の
各パスの位置は、上流側のパスに対して、平衡流れが維
持されるように配置されている。第９図において、イン
ペラーを通過する一般的なパスのためのストリームライ
ンが２点鎖線で示されている。通路壁１６を去る微粒子
のパスはａとｂとの間で示されている。インペラー内で
は、ストリームラインはｂとＣとの間で示され、平均角
度Ｂｍ＝ （Ｂ １ ＋８２）／２を有する。
の流れがインペラーに保持されるようになされるのが好
ましい。これを達成するために、インペラーの下流側の
各パスの位置は、上流側のパスに対して、平衡流れが維
持されるように配置されている。第９図において、イン
ペラーを通過する一般的なパスのためのストリームライ
ンが２点鎖線で示されている。通路壁１６を去る微粒子
のパスはａとｂとの間で示されている。インペラー内で
は、ストリームラインはｂとＣとの間で示され、平均角
度Ｂｍ＝ （Ｂ １ ＋８２）／２を有する。
インＩ／７ト角度Ｂ１とアウトレット角度Ｂ２は第５図
の速度線図に示されている。
の速度線図に示されている。
上流側パス壁１６の後縁とインペラー羽根１３の前縁と
の間のギャップは、羽根１３がパス間の圧力勾配を通過
するときに生じる羽根負荷の変化を相殺するように設計
されている。流体角度は局所的に変化し、羽根１３にお
ける入射は、羽根がストップしないことを保証するのに
十分の量でカウンターフロー路において減少する。スリ
ップフロー路におけるパス間の圧力勾配はインペラー羽
根リフトを減少する効果を有するので、すなわち、負荷
がかかっていないので１．そのギャップは反対の機能を
果たすことになる。流体は、羽根リフトが圧力勾配によ
るリフ）ｔＪ失を相殺するように増加されるような量に
より、インペラー羽根入射を局所的に増加する方法でギ
ャップを通過するときの圧力勾配で偏流される。
の間のギャップは、羽根１３がパス間の圧力勾配を通過
するときに生じる羽根負荷の変化を相殺するように設計
されている。流体角度は局所的に変化し、羽根１３にお
ける入射は、羽根がストップしないことを保証するのに
十分の量でカウンターフロー路において減少する。スリ
ップフロー路におけるパス間の圧力勾配はインペラー羽
根リフトを減少する効果を有するので、すなわち、負荷
がかかっていないので１．そのギャップは反対の機能を
果たすことになる。流体は、羽根リフトが圧力勾配によ
るリフ）ｔＪ失を相殺するように増加されるような量に
より、インペラー羽根入射を局所的に増加する方法でギ
ャップを通過するときの圧力勾配で偏流される。
パス間の境界での漏れ効果を最小にするために、インペ
ラーは少数の大きな羽根から作成されるのではなく、多
数の小さな羽根から作成されている。
ラーは少数の大きな羽根から作成されるのではなく、多
数の小さな羽根から作成されている。
第８図は、高圧インペラー２６と低圧インペラー２７と
が背中合わせに配置されている装置を示している。この
ケースにおいては、高圧インペラーは低圧インペラーよ
りも狭くなっている。９対１の前絶対圧力比を得るため
に、各インペラーの圧力比が３対ｌになるように選択さ
れている。本発明においては、２つのインペラーが周速
度で回転し、最も高い効率で作動できるように設計され
ている。
が背中合わせに配置されている装置を示している。この
ケースにおいては、高圧インペラーは低圧インペラーよ
りも狭くなっている。９対１の前絶対圧力比を得るため
に、各インペラーの圧力比が３対ｌになるように選択さ
れている。本発明においては、２つのインペラーが周速
度で回転し、最も高い効率で作動できるように設計され
ている。
本発明に係るシール配置は、従来の技術と比較して簡単
である。第３図に示されるように、インペラーは、羽根
１３と固定ハウジング２８（第４図）との間の最小隙間
で運転され、したがってこの場合、追加のガスシールを
設ける必要がない。ガスシール１８は、バンクプレート
１４とケーシング１０との間に設けられている。第８図
の装置においては、インペラーバックプレート上の放射
シール２９は高圧側を低圧側から分離している。シャフ
ト上のシール３０は、ガス圧縮側が潤滑ベアリング３１
から分離されていることを保証している。
である。第３図に示されるように、インペラーは、羽根
１３と固定ハウジング２８（第４図）との間の最小隙間
で運転され、したがってこの場合、追加のガスシールを
設ける必要がない。ガスシール１８は、バンクプレート
１４とケーシング１０との間に設けられている。第８図
の装置においては、インペラーバックプレート上の放射
シール２９は高圧側を低圧側から分離している。シャフ
ト上のシール３０は、ガス圧縮側が潤滑ベアリング３１
から分離されていることを保証している。
インペラー内の作業流体の流れが軸方向である場合には
、好ましくないフロー分離の可能性がある。これに対し
、本発明は、簡単で、かつ、より制御された拡散を提供
している。
、好ましくないフロー分離の可能性がある。これに対し
、本発明は、簡単で、かつ、より制御された拡散を提供
している。
（効果）
本発明によれば、スリップフロー路とカウンターフロー
路の出口での流体圧は同じであり、このため、その２つ
の路を流れる流体は平衡している。
路の出口での流体圧は同じであり、このため、その２つ
の路を流れる流体は平衡している。
２つの路における流会が同数の回路（すなわち、羽根を
通過する通路）を形成することは必ずしも必要ではない
。アウトレットとインレットを閉塞するためのストリッ
パーと共に、それに付随する欠点が排除されている。ま
た、各パス毎に、なる特定のインレット通路により導入
している全ての作業流体がある特定のアウトレット通路
により必ずしも放出される必要はなく、漏れやキャリー
オーバーがあってもよい。したがって、ストリッパーを
必要としない、またそれに付随した損失を除去した再生
式ターボマシンを提供することができる。
通過する通路）を形成することは必ずしも必要ではない
。アウトレットとインレットを閉塞するためのストリッ
パーと共に、それに付随する欠点が排除されている。ま
た、各パス毎に、なる特定のインレット通路により導入
している全ての作業流体がある特定のアウトレット通路
により必ずしも放出される必要はなく、漏れやキャリー
オーバーがあってもよい。したがって、ストリッパーを
必要としない、またそれに付随した損失を除去した再生
式ターボマシンを提供することができる。
第１は本発明の詳細な説明している再生式ターボマシン
の概略図、第２図は第１図のターボマシンのインペラー
を示す部分断面図、第３図は第４図のライン■−■に沿
った断面図、第４図はターボマシンの軸方向断面図、第
５図は圧縮機として作用しているときの第３図と４図の
ターボマシンの速度線図を示す図、第６図はパス間の遷
移区域の位置を示めしているインペラーの部分断面図、
第７図は遷移区域の圧力分布を示す概略図、第８図は本
発明の第２実施例を示す断面図、第９図はストリームラ
インの例を示す概略図である。 １・・・・・・インペラー、 ２・・・・・・インペラー羽根、 ３・・・・・・環状ハウジング、 ４・・・・・・インレットポート、 ５・・・・・・アウトレットポート、 ２０．２１・・・・・・ガイドベーン。
の概略図、第２図は第１図のターボマシンのインペラー
を示す部分断面図、第３図は第４図のライン■−■に沿
った断面図、第４図はターボマシンの軸方向断面図、第
５図は圧縮機として作用しているときの第３図と４図の
ターボマシンの速度線図を示す図、第６図はパス間の遷
移区域の位置を示めしているインペラーの部分断面図、
第７図は遷移区域の圧力分布を示す概略図、第８図は本
発明の第２実施例を示す断面図、第９図はストリームラ
インの例を示す概略図である。 １・・・・・・インペラー、 ２・・・・・・インペラー羽根、 ３・・・・・・環状ハウジング、 ４・・・・・・インレットポート、 ５・・・・・・アウトレットポート、 ２０．２１・・・・・・ガイドベーン。
Claims (8)
- （１）羽根を有する回転可能なインペラーと、インペラ
ーを囲み作業流体のためのトロイダルフローチャネルを
形成する環状ハウジングと、作業流体をハウジングに吸
入するインレットポートと、インレットポートとインペ
ラーの周方向に分離され作業流体をハウジングから放出
するアウトレットポートと、トロイダルフローチャネル
の回りに相互に周方向反対方向にスパイラル路を形成し
ているスリップフロー路とカウンターフロー路を介して
インレットポートに進入している作業流体をガイドする
ガイド手段とを有し、各フロー路が放射方向にインペラ
ーを通過する連続したパスを形成する再生式ターボマシ
ンにおいて、スリップフロー路において、作業流体をイ
ンペラーの回転方向に連続的に分離された周方向の位置
で羽根に再導入する連続パスが形成され、カウンターフ
ロー路において、作業流体をインペラーの回転と反対方
向に連続的分離された周方向の位置で羽根に再導入する
連続パスが形成されていることを特徴とした再生式ター
ボマシン。 - （２）前記ターボマシンが圧縮機であることを特徴とし
た請求項第１項記載の再生式ターボマシン。 - （３）前記羽根の位置は、羽根がトロイダルフローチャ
ネルの回りに放射方向外方流れを誘発するようになって
いることを特徴とした請求項第１項または２項記載の再
生式ターボマシン。 - （４）スリップフロー路とカウンターフロー路がアウト
レットポートで合同することを特徴とした請求項第１項
、２項または３項記載の再生式ターボマシン。 - （５）ターボマシンがさらにフロー路の１つに少なくと
も１つの熱交換器を有することを特徴とした請求項第１
項、２項、３項または４項記載の再生式ターボマシン。 - （６）各フロー路に少なくとも１つの熱交換器が設けら
れていることを特徴とした請求項第５項記載の再生式タ
ーボマシン。 - （７）インペラーのインレットにおける入射を制御する
ためにインペラーの上流にギャップが設けられているこ
とを特徴とした請求項第１項、２項、３項、４項、５項
または６項記載の再生式ターボマシン。 - （８）ガイド手段がスリップフロー路とカウンターフロ
ー路との間の作業流体の分配をアシストするためにイン
レットポートに少なくとも１つのフロー分割ベーンを有
することを特徴とした請求項第１項、２項、３項、４項
、５項、６項、または７項記載の再生式ターボマシン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB888817789A GB8817789D0 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Regenerative turbomachines |
| GB8817789.4 | 1988-07-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0278787A true JPH0278787A (ja) | 1990-03-19 |
| JP2865716B2 JP2865716B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=10641132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1192473A Expired - Lifetime JP2865716B2 (ja) | 1988-07-26 | 1989-07-24 | 再生式ターボマシン |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4978277A (ja) |
| EP (1) | EP0353002B1 (ja) |
| JP (1) | JP2865716B2 (ja) |
| CA (1) | CA1311929C (ja) |
| DE (1) | DE68924108T2 (ja) |
| GB (1) | GB8817789D0 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4304334A1 (de) * | 1993-02-13 | 1994-08-18 | Bosch Gmbh Robert | Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs |
| GB2366333B (en) * | 2000-08-31 | 2005-02-23 | Turbo Genset Company Ltd | Radial regenerative turbomachine |
| RU2405622C2 (ru) * | 2009-03-23 | 2010-12-10 | Владимир Андреевич Бушуев | Лопаточный реактор для пиролиза углеводородов |
| US10865713B2 (en) * | 2018-07-20 | 2020-12-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Systems and methods for cooling electronic engine control devices |
| US11143193B2 (en) * | 2019-01-02 | 2021-10-12 | Danfoss A/S | Unloading device for HVAC compressor with mixed and radial compression stages |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4825902A (ja) * | 1971-08-09 | 1973-04-04 | ||
| JPS60184992A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-09-20 | イギリス国 | 再生タ−ボマシン |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR324837A (fr) * | 1902-09-06 | 1903-04-11 | Scheuber Gustave | Perfectionnements apportés aux turbines et autres appareils similaires, spécialement aux turbines à vapeur, à gaz, etc. |
| US791949A (en) * | 1902-09-24 | 1905-06-06 | Gustavo Scheuber | Turbine. |
| US2809493A (en) * | 1951-03-19 | 1957-10-15 | American Mach & Foundry | Centrifugal flow compressor and gas turbine power plant with a centrifugal flow compressor, toroidal combustion chamber, and centripetal flow turbine |
| DE915217C (de) * | 1951-08-04 | 1954-07-19 | Gustav Fluegel Dr Ing | Dampf- oder Gasturbine mit mehrfach vom gleichen Dampf- bzw. Gasstrom beaufschlagtem Laufkranz |
| US3138363A (en) * | 1960-11-14 | 1964-06-23 | Aerojet General Co | Re-entry turbine |
| GB1130755A (en) * | 1965-11-02 | 1968-10-16 | Arvin Ind Inc | Improvements in and relating to gas heaters |
| SU467196A1 (ru) * | 1970-03-09 | 1975-04-15 | Предприятие П/Я М-5727 | Вихревой турбокомпрессор |
| US3951567A (en) * | 1971-12-18 | 1976-04-20 | Ulrich Rohs | Side channel compressor |
| GB1420600A (en) * | 1972-02-23 | 1976-01-07 | Secr Defence | Rotary bladed compressors |
| US3932064A (en) * | 1972-02-23 | 1976-01-13 | The Secretary Of State For Defense In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Rotary bladed fluid flow machine |
| DE2258737A1 (de) * | 1972-11-30 | 1974-06-06 | Elektror Karl W Mueller Elektr | Seitenkanalverdichter |
| SU720193A1 (ru) * | 1976-12-25 | 1980-03-05 | Московский Ордена Ленина Энергетический Институт | Вихрева машина |
| US4167854A (en) * | 1978-09-01 | 1979-09-18 | Caterpillar Tractor Co. | Torque converter with internally reversible turbine shaft |
| EP0036714B1 (en) * | 1980-03-20 | 1984-11-28 | The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and | Axial-flow rotary compressor |
-
1988
- 1988-07-26 GB GB888817789A patent/GB8817789D0/en active Pending
-
1989
- 1989-07-24 CA CA000606444A patent/CA1311929C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-24 JP JP1192473A patent/JP2865716B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-24 EP EP89307503A patent/EP0353002B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-24 DE DE68924108T patent/DE68924108T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-25 US US07/384,997 patent/US4978277A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4825902A (ja) * | 1971-08-09 | 1973-04-04 | ||
| JPS60184992A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-09-20 | イギリス国 | 再生タ−ボマシン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0353002B1 (en) | 1995-09-06 |
| GB8817789D0 (en) | 1988-09-01 |
| JP2865716B2 (ja) | 1999-03-08 |
| DE68924108T2 (de) | 1996-02-01 |
| US4978277A (en) | 1990-12-18 |
| CA1311929C (en) | 1992-12-29 |
| EP0353002A2 (en) | 1990-01-31 |
| EP0353002A3 (en) | 1990-03-28 |
| DE68924108D1 (de) | 1995-10-12 |
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