JPH06280784A - ディフューザ - Google Patents

ディフューザ

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JPH06280784A
JPH06280784A JP6024874A JP2487494A JPH06280784A JP H06280784 A JPH06280784 A JP H06280784A JP 6024874 A JP6024874 A JP 6024874A JP 2487494 A JP2487494 A JP 2487494A JP H06280784 A JPH06280784 A JP H06280784A
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JP
Japan
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low
wall
ribs
rib
diffuser
Prior art date
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Pending
Application number
JP6024874A
Other languages
English (en)
Inventor
Colin Osborne
コウリン、アズボーン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dresser Rand Co
Original Assignee
Dresser Rand Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Dresser Rand Co filed Critical Dresser Rand Co
Publication of JPH06280784A publication Critical patent/JPH06280784A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/448—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Abstract

(57)【要約】 【目的】 羽根先端に実際上できるだけ近く、かつ充分
な低角度の流れを持つ領域にだけ固定のリブを設けるこ
とにより、羽根車先端における不均等な流れを補正する
ことにある。 【構成】 この多重列リブ付きディフューザ４０は、極
めて低角度の流れを持つ領域内に延び、比較的低い高さ
４８を持つ低いリブ４２の列と、この列のリブの後縁４
６の後方に位置する高いリブ５０の列とを備えている。
高いリブは、低角度の流れを持つ領域内にさらに延び、
低いリブからの部分的に補正された流れと共に低いリブ
により補正されない付加的な低角度の流れを受け入れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機用ディフュー
ザに関する。一態様で本発明はリブ付きのこのようなデ
ィフューザに関する。
【０００２】
【発明の背景】羽根なしディフューザを持つ高比速度遠
心圧縮機では、羽根なしディフューザにより形成される
通路の羽根車出口における流れが著しく不均等である。
半径方向吐出羽根車（ｒａｄｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇ
ｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ）では、流れが、メリジオナル平
面（ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ ｐｌａｎｅ）内で羽根車軸
線に対し９０゜をなして羽根車から流出する場合に、こ
の不均等によつて通路のシュラウド（ｓｈｒｏｕｄ）側
の近くで接線方向に対し低い半径方向速度及び低角度の
流れを持つ大きい領域を生ずるのが一般的な特徴であ
る。又ハブ側の付近もわずかに不均等になつている。混
合流れ羽根車では流れがメリジオナル平面内で羽根車軸
線に対し９０゜より小さい角度をなして羽根車から出る
場合に、一般に通路のシュラウド側の近くでは不均等の
激しさ及びその程度を減らすがハブ側の付近では不均等
を増す方向に不均等の再配分が行われる。
【０００３】これ等の流れの不均等には、これ等を抑制
しないままにしておくと、いくつかの不都合を伴う。羽
根なしディフューザの側壁の近くの半径方向速度の低い
流体は、急速に休止状態になり、次いでディフューザ内
の増大する圧力により羽根車に向かい押込まれる。すな
わち流れの一部は、この流れを再処理しなければならな
い場合に羽根車内に押戻される。この場合羽根車の仕事
が増大し、段効率が低下する。さらにこの逆流は羽根な
しディフューザ内の通路を有効にふさぎ従って流れの拡
散がなくなり効率が低下する。羽根なしディフューザ内
の不均等の継続は羽根なしディフューザ及び下流側の部
品の有効性及び効率を下げる。
【０００４】リブ付きディフューザの目的は、羽根先端
に実際上できるだけ近く、かつ充分な低角度流れ（ｌｏ
ｗ ａｎｇｌｅ ｆｌｏｗ）を持つ領域にだけ固定のリ
ブを配置することにより羽根車先端における不均等な流
れを補正することにある。この構成により、補正を必要
としない流れ部分に羽根を持ち摩擦損失及び伴流損失を
生ずる全羽根付きディフューザに伴う問題を除く。既存
の考え方では、低角度流れの全領域を横切って延びるデ
ィフューザ壁に単一列のリブを固定することにより羽根
車先端の不均等を補正するようにする。不均等の領域は
羽根車先端の通路幅のかなりの部分になり、又流れ角は
この領域にわたり２０゜ないし７０゜までかなり変える
ことができる。従って或る平均角度で設定した単一列の
リブは、羽根前縁の高さにわたり±１０゜ないし１５゜
又は±２０゜もの大きい流れ入射角変化を生ずる。これ
等の入射角レベルは前縁流れ剥離及び又は著しい境界層
成長を生ずるだけ充分に大きく流れ損失を伴い効率が低
下する。
【０００５】他の既存の考え方では、羽根車の単一列の
リブ、全羽根及びフィン又はみぞの組合わせにより不均
等を補正するようにする。全羽根は均等の流れの区域を
貫いて延びているから、摩擦損失又は伴流損失を受け
る。
【０００６】すなわち単一列のリブ付きディフューザに
伴う大きい流入角変動を生じないで又全羽根付きディフ
ューザに伴う付加的な摩擦損失又は伴流損失を生じない
で不均等流れの領域を一層正確に補正し向きを直すこと
が必要である。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、不均等流れの領域内に延びる
２列又はそれ以上の列のリブを設けることにより不均等
流れの領域を徐々にかつ一層有効に補正するディフュー
ザを提供するものである。比較的低い高さを持つ第１列
の低いリブでは羽根車に実際上できるだけ近接して結合
してある。これ等のリブの高さは壁に近い一層著しい不
均等流れだけを捕捉するのに充分であり、前縁にわたる
範囲が従来のリブ付きディフューザより比較的小さいと
いう利点がある。さらに第１列で要求される羽根及び流
れ用の変化は従来のリブ付きディフューザに対するより
も小さい。このことは、損失及び効率の点で有利であ
る。前記の低いリブより高い高さを持つ引続く第２の又
はそれ以上の列の高いリブは低いリブからの部分的に補
正された流れを受入れ、低いリブにより補正されていな
い不均等流れ内にさらに延びる。この独特の構成によつ
て不均等流れの区域だけが影響を受ける。リブの逐次に
高さが増す構成によりリブ前縁を横切る流入角の範囲を
減らし効率を増す。
【０００８】以下本発明を添付図面について詳細に説明
する。添付図面では同様な又は対応する部品に対し同様
な参照数字を使ってある。
【０００９】図１及び２は単一列リブ付きディフューザ
１０の構成を示す。単一列リブ付きディフューザ１０
は、羽根車１６のまわりに配置され羽根車先端１８に隣
接して密接に結合してある。単一列リブ付きディフュー
ザ１０は、流路２０を仕切るシュラウド壁（ｓｈｒｏｕ
ｄ ｗａｌｌ）１２及びハブ壁１４を持つ。単一リブ２
４はシュラウド壁１２から流路２０内に延びている。単
一リブ２４は、羽根車先端１８に密接に結合した前縁２
６を持つ。
【００１０】図３及び４は羽根車１６の羽根車先端１８
に重ねた流れ角度図２２を示す。流れ角度図２２は、流
れの幅を横切って変化するメリジオナル流れ角度を示
す。すなわち図１及び３の半径方向流れ羽根車では、低
角度の流れがディフューザ１０のシュラウド壁１２に近
接して生ずる。図４は混合流れ羽根車１６に対してシュ
ラウド壁１２及びハブ壁１４の両方における低い流れ角
度を示す。又図１及び２に明らかなように単一リブ２４
は低い流れ角度の領域内に延びるように配置してある。
【００１１】これ等の典型的なディフューザの欠点は、
図１を図３の流れ角度図２２に比較すると明らかなよう
に前縁２６が流れ角の大きい範囲を横切って延びること
である。実際上の理由で、リブ２４はシュラウド壁１２
に対する前縁２６の角度が実質的に一定である点で二次
元的である。従ってこれ等の二次元の単一リブは或る平
均角度で設定される。流れ角度図２２の流れ角度線の急
勾配により示すように低い流れ角度の変化によつて、前
縁２６の平均角度は、場合により前縁２６の高さ３０の
＋２０％まで高い大きい範囲の流れ入射角（ｆｌｏｗ
ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）を生ずる。これ等の入射レベル
は、前縁の流れ剥離及び／又は著しい境界層生長を生ず
るのに充分なだけ大きく流れ損失及び低効率を招く。
【００１２】図５及び６は、流れ入射範囲に一層よく合
致して流れ損失を減らし効率を増すように２列のリブを
設けた本発明の好適な実施例を示す。多重列リブ付きデ
ィフューザ４０は、羽根車１６及びその羽根車先端１８
のまわりに結合してある。第１の壁３４及び第２の壁３
６は流路２０を形成する。第１の壁３４及び第２の壁３
６は、それぞれ羽根先端１８に近接して上流側端部３
７，３８を持つ。低いリブ４２の列は、好適な実施例で
は羽根車先端１８に実際上できるだけ近接して結合され
比較的低いリブで高さ４８を持つ。低いリブ高さ４８
は、一層激しく不均等な流れすなわち壁近くの最低角度
の流れ内だけに延びるのに充分である。この列の低いリ
ブ４２の低い高さにより、低いリブの前縁４４を越える
流入範囲が従来のリブ付きディフューザのリブに対する
よりかなり小さいという利点が得られる。この列の低い
リブ４２では一層大きい従来の単一列ディフューザとは
異なって流れ剥離及び境界層の生長が無視できる程度で
ある。高リブ前縁５２及び高リブ後縁５４を持つ高いリ
ブ５０の列は、低いリブ４２の列の低リブ後縁４６の後
方に位置する。高いリブ５０の列は、低いリブ４２の列
からの部分的に補正した流れ又第１の壁３４からさらに
離れた不均等な流れを一層多く受け入れる。高いリブ５
０の列の高いリブ高さ５６は、低いリブ４２の列の低い
リブ高さ４８より大きい。低いリブ４２の列は、最低角
度の流れを補正しているから、高いリブ５０の列は、低
いリブ４２の列がないときより一層狭い範囲の流れ入射
に直面する。この狭い範囲の流れ入射は、損失を減らし
効率を高めるのに役立つ。
【００１３】図６は多重列リブ付きディフューザの好適
とする実施例の軸線方向から見た端面図である。高いリ
ブ５０の列の高リブ前縁５２は、低いリブ４２の列の低
リブ後縁４６のすぐ後方で整合している。低リブ前縁４
４は、羽根車先端１８にできるだけ近接して結合してあ
る。
【００１４】図６は好適な構造であり、損失を減らし効
率を高めるのに種々の変化変型を行うことができるのは
もちろんである。高さが次第に高くなる２列以上のリブ
を使ってもよいが２列が好適である。逐次に高くなるリ
ブはさらに、低角度の流れの領域内に延び流れを補正す
るが、しかも一層低い範囲の低角度の流れを補正した先
行する一層低い列によつてこれ等のリブの前縁の横方向
の流入角変動が最小である。これと同時に、リブ又は羽
根は補正を必要としない一様な流れの区域内には延びて
いないから、摩擦損失及び伴流損失が最少に保たれる。
【００１５】図７には本発明の他の変型を示してある。
ピンチ領域（ｐｉｎｃｈ ｒｅｇｉｏｎ）３２は多重列
リブ付きディフューザ４０の第１の壁３４において示し
てある。この変型では第１の列のリブを、低リブ前縁４
４を引っ込めてピンチ領域の後に位置させることができ
る。各列のリブが第１の壁の直上、第２の壁の直上又は
これ等の両方に位置することができるのはもちろんであ
る。同様にピンチ領域は、一方の側又は両側に位置させ
ることができる。又第１の壁及び第２の壁は、互いに平
行、先広がり又は先狭まりにしてもよい。各リブの頂部
は流れに対して平行にしても又は傾斜させてもよい。同
じ壁又は互いに対向する壁のリブの列は円周方向に相対
的に片寄つてもよいし又図６に示すように相互にそろえ
てもよい。各羽根列の高さは、流れ角線図（ｆｌｏｗ
ａｎｇｌｅ ｃｈａｒｔ）２２に例示したように流れ角
分布の関数である。第１及び第２の壁の同じ又はほぼ同
じ円周方向位置に位置させた各リブ列の複合の高さは、
これ等のリブ列が互いに接触することがないような寸法
である。
【００１６】図８に示すように本発明は又、ディフュー
ザの一方又は両方の壁を可動なように構成した場合にも
使うことができる。可動壁５８は第１のリブ４２と第２
列のリブ５０とを備える。
【００１７】図９は混合流れ羽根車に本発明を使った場
合を示す。図９は又、第１及び第２の壁に低いリブ及び
高いリブの例を示す。
【００１８】図１０ないし１１に示した他の実施例で
は、低いリブ４２は高いリブ５０に対し円周方向に片寄
り、低いリブ４２の後縁４６は高いリブ５０の前縁５２
を越えて半径方向に延びている。重なり領域６０と共に
円周方向片寄り６２の量は、所望の効果のために変える
ことができる。又図１０ないし１１に示した配置は、一
方の壁又は両方の壁に、固定壁又は可動壁に、ピンチ領
域のある壁に又はピンチ領域のない壁に使用でき、かつ
対向壁の配置に円周方向に整合した状態で又は整合して
ない状態で使用することができる。この重なり配置の利
点は、この配置が与えられた用途に対し最適の構成を生
ずるように変えることのできる別の可変の構成であるこ
とである。
【００１９】本発明は、半径流羽根車の囲い壁又は軸流
羽根車の囲い壁及びハブ壁に生ずる著しく低角度の流れ
を、極めて低い流れ角度の領域内に延びる低いリブの比
較的小さい高さの第１の列を設けることにより補正する
のに役立つ。低いリブの列だけしか使わないと、低い流
れ角度を持つ大きい領域がなお補正されないままに残
る。次いで本発明は、低い流れ角度の付加的領域内に延
びこのような流れを補正するように低いリブから成る第
１の列の後方に位置させる第２の又はそれ以上のリブ列
を提供するものである。低いリブから成る第１列を設け
ないで第２列のリブだけしか使わない場合には、第２列
のリブの前縁を横切つて多くの種類の流れ角度が生じ流
れ損失を伴い効率が低下する。しかし第１列の低いリブ
では、極めて低い流れが補正され、従って第２列の高い
リブの前縁がこの場合一層狭い範囲の種類の流れに面
し、これにより流れ損失を低減し効率を高めるのに役立
つ。
【００２０】以上本発明を好適な実施例について添付図
面により詳細に説明したが本発明はなおその精神を逸脱
しないで種々の変化変型を行うことができるのはもちろ
んである。
【図面の簡単な説明】
【図１】半径流羽根車に密接に結合した従来の単一列リ
ブ付きディフューザのメリジオナル面に沿う断面図であ
る。
【図２】挟み領域とリブの後退した前縁とを持つ従来の
単一列リブ付きディフューザのメリジオナル面に沿う断
面図である。
【図３】半径流羽根車の流れ輪郭図である。
【図４】混合流羽根車の流れ輪郭図である。
【図５】本発明の多重列リブ付きディフューザの好適な
実施例のメリジオナル面に沿う断面図である。
【図６】本発明の多重列リブ付きディフューザの好適な
実施例の軸線方向に見た端面図である。
【図７】囲い挟み部を持つ本発明多重列リブ付きディフ
ューザの他の実施例のメリジオナル面に沿う断面図であ
る。
【図８】可動壁を持つ本発明多重列ディフューザの別の
実施例のメリジオナル面に沿う断面図である。
【図９】混合流羽根車用の本発明多重列ディフューザの
別の実施例のメリジオナル面に沿う断面図である。
【図１０】本発明多重列ディフューザのなお別の実施例
のメリジオナル面に沿う断面図である。
【図１１】図１０のディフューザの軸線方向に見た端面
図である
【符号の説明】
１６ 羽根車 ２０ 通路 ３４ 第１壁 ３６ 第２壁 ３７，３８ 上流側端部 ４０ ディフューザ ４２ 低いリブ ４４ 低いリブ前縁 ４６ 低いリブ後縁 ５０ 高いリブ ５２ 高リブ前縁

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 実質的に一方の側の低流量を特徴とし、
    羽根車から半径方向に流出する不均等な流れを補正する
    ためのディフューザにおいて、（ａ）前記不均等な流れ
    の一方の側における低流量に隣接する第１の壁と、前記
    不均等な流れの他方の側に隣接する第２の壁と、前記羽
    根車に配置するために前記第１の壁及び第２の壁に設け
    られた上流側端部とを備え、前記羽根車のまわりに取付
    け可能であり、この羽根車から流出する前記不均等な流
    れを受け取る通路を形成するハウジングと、（ｂ）前記
    第１の壁から前記通路内に延び、前記低流量の一部を部
    分的に補正するように前記上流側端部のまわりに配置さ
    れ、それぞれ前記第１の壁の前記上流側端部の近くの低
    リブ前縁と、この上流側端部から遠くの低リブ後縁とを
    持つ複数の低いリブと、（ｃ）前記第１の壁から前記複
    数の低いリブよりさらに一層前記通路内に延び、前記低
    リブ前縁の下流側の低流量を補正するように、前記複数
    の低いリブのまわりに配置され、それぞれ前記第１の壁
    の前記上流側端部の近くに高リブ前縁を持つ複数の高い
    リブと、を包含するディフューザ。
  2. 【請求項２】 前記高リブ前縁を前記低リブ後縁の下流
    側に位置させた請求項１のディフューザ。
  3. 【請求項３】 前記各低いリブに対し対応する前記高い
    リブを設けた請求項１のディフューザ。
  4. 【請求項４】 前記高リブ前縁を前記低リブ後縁に整合
    させた請求項１のディフューザ。
  5. 【請求項５】 前記低リブ前縁を、前記羽根車の先端か
    ら引っ込めた請求項１のディフューザ。
  6. 【請求項６】 前記低いリブより一層大きい前記高いリ
    ブを設けた請求項１のディフューザ。
  7. 【請求項７】 各側部の低流量を特徴とし、羽根車から
    半径方向及び軸線方向に流出する不均等な流れを補正す
    るためのディフューザにおいて、（ａ）前記不均等な流
    れの一方の側における低流量に隣接する第１の壁と、前
    記不均等な流れの他方の側における低流量に隣接する第
    ２の壁と、前記羽根車に配置するために、前記第１の壁
    及び第２の壁に設けられた上流側端部とを備え、前記羽
    根車のまわりに取付け可能であり、この羽根車から流出
    する前記不均等な流れを受け取る通路を形成するハウジ
    ングと、（ｂ）前記第１の壁から前記通路内に延び、前
    記第１の壁に隣接する低流量の部分を部分的に補正する
    ように、前記第１の壁の前記上流側端部のまわりに配置
    され、それぞれ前記第１の壁の前記上流側端部の近くの
    低リブ前縁と前記上流側端部から遠くの低リブ後縁とを
    備えた第１の複数の低いリブと、（ｃ）前記第２の壁か
    ら前記通路内に延び、前記第２の壁に隣接する低流量の
    部分を部分的に補正するように、前記第２の壁の前記上
    流側端部のまわりに配置され、それぞれ前記第２の壁の
    前記上流側端部の近くの低リブ前縁と、前記上流側端部
    から遠くの低リブ後縁とを備えた第２の複数の低いリブ
    と、（ｄ）前記第１の壁から前記第１の複数の低いリブ
    よりさらに一層前記通路内に延び、前記第１の複数の低
    いリブの前記低リブ前縁の下流側の低流量を補正するよ
    うに、前記第１の複数の低いリブのまわりに配置され、
    それぞれ前記第１の壁の前記上流側端部の近くの高リブ
    前縁を持つ第１の複数の高いリブと、（ｅ）前記第２の
    壁から前記第２の複数の低いリブよりさらに一層前記通
    路内に延び、前記第２の複数の低いリブの前記低リブ前
    縁の下流側の低流量を補正するように、前記第２の複数
    の低いリブのまわりに配置され、それぞれ前記第２の壁
    の前記上流側端部の近くの高リブ前縁を持つ第２の複数
    の高いリブと、を包含するディフューザ。
  8. 【請求項８】 前記高リブ前縁を、前記低リブ後縁から
    下流側に位置させた請求項７のディフューザ。
  9. 【請求項９】 前記低いリブに対し対応する高いリブを
    設けた請求項７のディフューザ。
  10. 【請求項１０】 前記高リブ前縁を、前記低リブ後縁に
    整合させた請求項７のディフューザ。
  11. 【請求項１１】 前記低リブ前縁を前記羽根車の先端か
    ら引っ込めた請求項７のディフューザ。
  12. 【請求項１２】 前記低いリブより一層大きい前記高い
    リブを設けた請求項７のディフューザ。
JP6024874A 1993-02-03 1994-01-28 ディフューザ Pending JPH06280784A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/013,053 US5316441A (en) 1993-02-03 1993-02-03 Multi-row rib diffuser
US08/013053 1993-02-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06280784A true JPH06280784A (ja) 1994-10-04

Family

ID=21758063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6024874A Pending JPH06280784A (ja) 1993-02-03 1994-01-28 ディフューザ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5316441A (ja)
EP (1) EP0610051B1 (ja)
JP (1) JPH06280784A (ja)
CA (1) CA2109905C (ja)
DE (1) DE69410840T2 (ja)

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