JPH0633898A - 断面不均一の圧縮機コレクター - Google Patents
断面不均一の圧縮機コレクターInfo
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- JPH0633898A JPH0633898A JP5139164A JP13916493A JPH0633898A JP H0633898 A JPH0633898 A JP H0633898A JP 5139164 A JP5139164 A JP 5139164A JP 13916493 A JP13916493 A JP 13916493A JP H0633898 A JPH0633898 A JP H0633898A
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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
-
- 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
- F05D2250/70—Shape
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ディフュザーを出る流れが加速されるのを防
止し、ベーン付きディフュザーを出るガスに残る運動エ
ネルギーをうまく保全し得るコレクターを提供すること
である。 【構成】 コレクター２０はトロイド状のハウジング２
２を含み、ハウジング２２の内側半径方向壁２６には円
周方向に開口する入口開口２４が設けられる。入口開口
２４はその一端の軸方向の断面高さが、流体がハウジン
グの断面に対し接線方向から入るようなものとされる。
止し、ベーン付きディフュザーを出るガスに残る運動エ
ネルギーをうまく保全し得るコレクターを提供すること
である。 【構成】 コレクター２０はトロイド状のハウジング２
２を含み、ハウジング２２の内側半径方向壁２６には円
周方向に開口する入口開口２４が設けられる。入口開口
２４はその一端の軸方向の断面高さが、流体がハウジン
グの断面に対し接線方向から入るようなものとされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にガスの圧力を増大
するために使用される遠心圧縮機に関し、詳しくはそう
した遠心圧縮機のコレクターに関する。
するために使用される遠心圧縮機に関し、詳しくはそう
した遠心圧縮機のコレクターに関する。
【０００２】
【従来技術】遠心圧縮機は多くの工業に於て幅広く適用
されている。極低温空気分離工業に於ては遠心圧縮機
が、プラントに入りそこで液化されてその組成に分離さ
れる送給空気を圧縮するために使用される。遠心圧縮機
は生成窒素ガス及び生成酸素ガスを圧縮するために使用
される。これらのガスを圧縮するために必要なエネルギ
ーはプラント運転における主たる経費である。従って、
圧縮用の遠心圧縮機の効率上の僅かな改善でさえも、プ
ロセスに与える経済的効果は大きい。従来からの遠心ガ
ス圧縮機は、ガスを軸方向に吸引するためのブレードを
有するインペラーを取付けてなる回転軸を有する。この
インペラーが回転するとガスが加速されその圧力が増大
する。ガスはインペラーから半径方向に大きな接線方向
成分を有するかなりの速度で推進される。このガスはデ
ィフューザーに入りそこでそこで旋回してより大きく半
径方向外側へと流動し減速しその静的圧力が上昇する。
ディフューザーはガス流れを案内するためのベーン付き
の型のもの或は具備しないベーンレス型の、即ちそこが
から間とされる型のものであり得る。半径方向寸法が小
さいことが重要であり且つ効率を最大とする適用例で
は、ベーンレスタイプのものよりももっと効率の良いベ
ーン付きディフュザーの方が好ましい。ディフューザー
出るガスは、インペラーによりガスに付与されるエネル
ギーの１乃至４％に等しい運動エネルギーを有してい
る。ディフューザー出るガスの速度は半径方向成分と接
線方向（円周方向）成分とを有している。ベーン付きデ
ィフュザーのガスの接線方向の速度成分はベンレスタイ
プのディフューザーのそれよりも小さい。
されている。極低温空気分離工業に於ては遠心圧縮機
が、プラントに入りそこで液化されてその組成に分離さ
れる送給空気を圧縮するために使用される。遠心圧縮機
は生成窒素ガス及び生成酸素ガスを圧縮するために使用
される。これらのガスを圧縮するために必要なエネルギ
ーはプラント運転における主たる経費である。従って、
圧縮用の遠心圧縮機の効率上の僅かな改善でさえも、プ
ロセスに与える経済的効果は大きい。従来からの遠心ガ
ス圧縮機は、ガスを軸方向に吸引するためのブレードを
有するインペラーを取付けてなる回転軸を有する。この
インペラーが回転するとガスが加速されその圧力が増大
する。ガスはインペラーから半径方向に大きな接線方向
成分を有するかなりの速度で推進される。このガスはデ
ィフューザーに入りそこでそこで旋回してより大きく半
径方向外側へと流動し減速しその静的圧力が上昇する。
ディフューザーはガス流れを案内するためのベーン付き
の型のもの或は具備しないベーンレス型の、即ちそこが
から間とされる型のものであり得る。半径方向寸法が小
さいことが重要であり且つ効率を最大とする適用例で
は、ベーンレスタイプのものよりももっと効率の良いベ
ーン付きディフュザーの方が好ましい。ディフューザー
出るガスは、インペラーによりガスに付与されるエネル
ギーの１乃至４％に等しい運動エネルギーを有してい
る。ディフューザー出るガスの速度は半径方向成分と接
線方向（円周方向）成分とを有している。ベーン付きデ
ィフュザーのガスの接線方向の速度成分はベンレスタイ
プのディフューザーのそれよりも小さい。
【０００３】ディフューザーの出口を内側溝を具備する
ハウジングが包囲する、前記内側溝はディフューザーの
出口と整列する開口部を有し、ディフューザーの周囲か
ら放出されるガス流れを受容する。溝壁がガス流れを接
線方向に配向しガスを溝内で円周方向に流動させる。前
記溝がガス流れを集めて一本の流れとしこの流れが溝ハ
ウジングから伸びる出口ダクトを通し溝から出る。代表
的に、この出口ダクトはハウジングから接線方向に伸延
されそれにより流れの損失を最小化している。出口ダク
トが圧縮ガスの流れをパイプに搬送し、このパイプが圧
縮ガスを次ぎのプロセス処理位置に搬送する。ベーンレ
スタイプのディフューザーから排出されるガスを蓄積或
は収集するために、ボリュートとして知られる収集用の
溝が代表的に使用される。従来からのボリュートには、
その断面積が、舌として斯界に既知の始端部分に於ける
殆どゼロから喉部として既知のその出口部分における最
大値へと変化してなるハウジングが含まれる。こうした
断面スケジュール条件により、前記舌の接線方向で計測
した角度は例えば１０度といった小さいものとなる。ボ
リュートはベーンレスタイプのディフューザーと共に使
用し得、代表的には接線方向の速度成分が大きく且つ接
線方向で計測しての出口角度の小さい流れを放出する。
従って、舌に関しての入射角度は小さく従って入射損失
も小さい。ベーン付きディフューザーでは流れは代表的
に半径方向により大きく流動され、放出される流れの接
線方向の速度成分は小さい。斯くして、ベーン付きディ
フューザーを出、ボリュートに入る流れはボリュートの
舌での入射角度が大きくなり流れエネルギーの散逸が大
きい。ボリュートの舌での入射角度の損失を回避するべ
く、コレクターとして知られる収集用溝がベーン付きデ
ィフューザーと共に使用される。従来からのコレクター
はトロイド状のハウジングを含み、このハウジングはコ
レクターでの円周方向における流れの圧力変動を最小化
するためのプレナムとして作用するために十分に大きい
一定の半径方向断面を有する。一般にベーン付きディフ
ュザーと共に使用される通常のコレクターは改良の余地
がある。コレクターの、出口ダクトの入口に隣り合う始
端部に近い円周方向位置には少量の円周方向流れが存在
する。この位置ではディフューザーを出る流れの速度は
コレクターへの流入に際し急減速されそれが全体圧力の
損失をもたらす。コレクターの、出口ダクトに接近する
終端部付近の円周方向位置ではかなりの円周方向流れが
コレクター内に収集され、ディフューザーを出る流れは
コレクターへの流入に際し加速される。こうして加速さ
れた流れは典型的には引き続き減速されそれが全体圧力
の損失を招く。他方、オーバーサイズのコレクターを組
み込み得る場合、ディフューザーからコレクターに入る
流れはコレクターの全周囲を流動することから減速され
その運動エネルギーが損失される。従って、従来型のコ
レクターではベーン付きディフュザーを出るガスに残る
運動エネルギーをうまく保全し得ない。
ハウジングが包囲する、前記内側溝はディフューザーの
出口と整列する開口部を有し、ディフューザーの周囲か
ら放出されるガス流れを受容する。溝壁がガス流れを接
線方向に配向しガスを溝内で円周方向に流動させる。前
記溝がガス流れを集めて一本の流れとしこの流れが溝ハ
ウジングから伸びる出口ダクトを通し溝から出る。代表
的に、この出口ダクトはハウジングから接線方向に伸延
されそれにより流れの損失を最小化している。出口ダク
トが圧縮ガスの流れをパイプに搬送し、このパイプが圧
縮ガスを次ぎのプロセス処理位置に搬送する。ベーンレ
スタイプのディフューザーから排出されるガスを蓄積或
は収集するために、ボリュートとして知られる収集用の
溝が代表的に使用される。従来からのボリュートには、
その断面積が、舌として斯界に既知の始端部分に於ける
殆どゼロから喉部として既知のその出口部分における最
大値へと変化してなるハウジングが含まれる。こうした
断面スケジュール条件により、前記舌の接線方向で計測
した角度は例えば１０度といった小さいものとなる。ボ
リュートはベーンレスタイプのディフューザーと共に使
用し得、代表的には接線方向の速度成分が大きく且つ接
線方向で計測しての出口角度の小さい流れを放出する。
従って、舌に関しての入射角度は小さく従って入射損失
も小さい。ベーン付きディフューザーでは流れは代表的
に半径方向により大きく流動され、放出される流れの接
線方向の速度成分は小さい。斯くして、ベーン付きディ
フューザーを出、ボリュートに入る流れはボリュートの
舌での入射角度が大きくなり流れエネルギーの散逸が大
きい。ボリュートの舌での入射角度の損失を回避するべ
く、コレクターとして知られる収集用溝がベーン付きデ
ィフューザーと共に使用される。従来からのコレクター
はトロイド状のハウジングを含み、このハウジングはコ
レクターでの円周方向における流れの圧力変動を最小化
するためのプレナムとして作用するために十分に大きい
一定の半径方向断面を有する。一般にベーン付きディフ
ュザーと共に使用される通常のコレクターは改良の余地
がある。コレクターの、出口ダクトの入口に隣り合う始
端部に近い円周方向位置には少量の円周方向流れが存在
する。この位置ではディフューザーを出る流れの速度は
コレクターへの流入に際し急減速されそれが全体圧力の
損失をもたらす。コレクターの、出口ダクトに接近する
終端部付近の円周方向位置ではかなりの円周方向流れが
コレクター内に収集され、ディフューザーを出る流れは
コレクターへの流入に際し加速される。こうして加速さ
れた流れは典型的には引き続き減速されそれが全体圧力
の損失を招く。他方、オーバーサイズのコレクターを組
み込み得る場合、ディフューザーからコレクターに入る
流れはコレクターの全周囲を流動することから減速され
その運動エネルギーが損失される。従って、従来型のコ
レクターではベーン付きディフュザーを出るガスに残る
運動エネルギーをうまく保全し得ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ベーン付きディフュザ
ーと共に使用されるコレクターの、出口ダクトに接近す
る終端部付近の円周方向位置ではかなりの円周方向流れ
がコレクター内に収集され、ディフューザーを出る流れ
はコレクターへの流入に際し加速される。こうして加速
された流れは典型的には引き続き減速されそれが全体圧
力の損失を招く。他方、オーバーサイズのコレクターを
組み込み得る場合、ディフューザーからコレクターに入
る流れはコレクターの全周囲を流動することから減速さ
れその運動エネルギーが損失される。従って、従来型の
コレクターではベーン付きディフュザーを出るガスに残
る運動エネルギーをうまく保全し得ない。従って、解決
しようとする課題は、ディフュザーを出る流れが加速さ
れるのを防止し、ベーン付きディフュザーを出るガスに
残る運動エネルギーをうまく保全し得るコレクターを提
供することである。
ーと共に使用されるコレクターの、出口ダクトに接近す
る終端部付近の円周方向位置ではかなりの円周方向流れ
がコレクター内に収集され、ディフューザーを出る流れ
はコレクターへの流入に際し加速される。こうして加速
された流れは典型的には引き続き減速されそれが全体圧
力の損失を招く。他方、オーバーサイズのコレクターを
組み込み得る場合、ディフューザーからコレクターに入
る流れはコレクターの全周囲を流動することから減速さ
れその運動エネルギーが損失される。従って、従来型の
コレクターではベーン付きディフュザーを出るガスに残
る運動エネルギーをうまく保全し得ない。従って、解決
しようとする課題は、ディフュザーを出る流れが加速さ
れるのを防止し、ベーン付きディフュザーを出るガスに
残る運動エネルギーをうまく保全し得るコレクターを提
供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、遠心圧
縮機であって、（ａ）回転自在の軸と、（ｂ）該軸に取
付けてなるインペラーと、（ｃ）該インペラーを包囲す
るベーン付きディフュザーにして、インペラーの排出口
と連通する入口及び出口を具備してなる前記ディフュー
ザーと、（ｄ）インペラーを包囲するコレクターとより
成り立つ前記遠心圧縮機が提供され、また、前記コレク
ターは、（ａ）円周方向の入口開口部を具備するハウジ
ングにして、前記円周方向の入口開口部はハウジングの
内側の半径方向壁に位置付けられベーン付きディフュー
ザーの出口を包囲し且つ連通し得るようになっている前
記ハウジングと、（ｂ）該ハウジングから延出する出口
ダクトにして、入口を有し且つ該入口位置に於て前記ハ
ウジングの外側の半径方向壁と鋭角の交差部を形成する
ようになっている前記出口ダクトとを含んでいる。ハウ
ジングは前記鋭角の交差部と半径方向に於て整列する第
１の角度位置に於ける半径方向断面積が前記出口ダクト
の入口面積の約４０乃至８０％とされる。本発明のコレ
クターに於ては、ハウジングの入口開口部から軸方向に
離間するハウジング表面が前記出口ダクトの前記鋭角の
交差部に沿って軸方向高さにおける段部を有しそれによ
り、ハウジングからの流れを少なくとも部分的に出口ダ
クトへと配向しハウジング内の再循環流れが減少され
る。ハウジングの半径方向の断面積はハウジングの、円
周方向流れが開始される部分、即ち出口ダクトの入口に
隣り合う部分に於てさえも、プレナムとして作用するに
十分大きくそれが流入流れの角度に対する過敏性を緩和
する。
縮機であって、（ａ）回転自在の軸と、（ｂ）該軸に取
付けてなるインペラーと、（ｃ）該インペラーを包囲す
るベーン付きディフュザーにして、インペラーの排出口
と連通する入口及び出口を具備してなる前記ディフュー
ザーと、（ｄ）インペラーを包囲するコレクターとより
成り立つ前記遠心圧縮機が提供され、また、前記コレク
ターは、（ａ）円周方向の入口開口部を具備するハウジ
ングにして、前記円周方向の入口開口部はハウジングの
内側の半径方向壁に位置付けられベーン付きディフュー
ザーの出口を包囲し且つ連通し得るようになっている前
記ハウジングと、（ｂ）該ハウジングから延出する出口
ダクトにして、入口を有し且つ該入口位置に於て前記ハ
ウジングの外側の半径方向壁と鋭角の交差部を形成する
ようになっている前記出口ダクトとを含んでいる。ハウ
ジングは前記鋭角の交差部と半径方向に於て整列する第
１の角度位置に於ける半径方向断面積が前記出口ダクト
の入口面積の約４０乃至８０％とされる。本発明のコレ
クターに於ては、ハウジングの入口開口部から軸方向に
離間するハウジング表面が前記出口ダクトの前記鋭角の
交差部に沿って軸方向高さにおける段部を有しそれによ
り、ハウジングからの流れを少なくとも部分的に出口ダ
クトへと配向しハウジング内の再循環流れが減少され
る。ハウジングの半径方向の断面積はハウジングの、円
周方向流れが開始される部分、即ち出口ダクトの入口に
隣り合う部分に於てさえも、プレナムとして作用するに
十分大きくそれが流入流れの角度に対する過敏性を緩和
する。
【０００６】
【実施例】本発明の具体例が図１から９に示されてい
る。図１を参照するに本発明を具体化する遠心圧縮機が
示され、インペラー１４を取付けてなる回転自在の軸１
２を含んでいる。インペラー１４はガスが軸方向からイ
ンペラーに入り半径方向に出て行くようにするためのブ
レード１６を有する。インペラーはこれを包囲するベー
ン付きディフューザー（以下、単にディフュザーとも称
する）内にガスを放出する。このディフューザーを図２
に示される如くコレクター２０が包囲する。このコレク
ター２０は一般にトロイド状のハウジング２２を含み、
このハウジング２２は種々の角度位置に於て図３乃至図
９に示されるような半径方向断面を有している。ハウジ
ング２２の内側半径方向壁２６には円周方向に開口する
入口開口２４が設けられる。前記内側半径方向壁２６は
前記トロイド状のハウジングの中心軸に面する壁部分で
あり、この中心軸と直交し且つハウジングの表面と接す
る２つの平面間に位置している。入口開口２４は、本発
明による新規なコレクターと共に使用されるベーン付き
ディフューザーからのガス流れを受けるようになってい
る。
る。図１を参照するに本発明を具体化する遠心圧縮機が
示され、インペラー１４を取付けてなる回転自在の軸１
２を含んでいる。インペラー１４はガスが軸方向からイ
ンペラーに入り半径方向に出て行くようにするためのブ
レード１６を有する。インペラーはこれを包囲するベー
ン付きディフューザー（以下、単にディフュザーとも称
する）内にガスを放出する。このディフューザーを図２
に示される如くコレクター２０が包囲する。このコレク
ター２０は一般にトロイド状のハウジング２２を含み、
このハウジング２２は種々の角度位置に於て図３乃至図
９に示されるような半径方向断面を有している。ハウジ
ング２２の内側半径方向壁２６には円周方向に開口する
入口開口２４が設けられる。前記内側半径方向壁２６は
前記トロイド状のハウジングの中心軸に面する壁部分で
あり、この中心軸と直交し且つハウジングの表面と接す
る２つの平面間に位置している。入口開口２４は、本発
明による新規なコレクターと共に使用されるベーン付き
ディフューザーからのガス流れを受けるようになってい
る。
【０００７】好ましくは入口開口２４はその一端の軸方
向の断面高さが、流体がハウジングの断面に対し接線方
向から入るようなものとされる。接線方向から入ること
により、流れの速度はコレクターの外側の半径方向壁に
到達する以前に部分的に減速されるので、その速度の幾
分かが静圧を増大させる。また接線方向からの流入によ
りコレクター断面内の旋回流れが増長されそれがコレク
ターの内壁をスイープするので壁の境界層の厚みが減少
する。これにより、コレクター内の接線方向流れが安定
化され、壁からの流れの分離が抑制されると共に流れ摩
擦損失が減少する。
向の断面高さが、流体がハウジングの断面に対し接線方
向から入るようなものとされる。接線方向から入ること
により、流れの速度はコレクターの外側の半径方向壁に
到達する以前に部分的に減速されるので、その速度の幾
分かが静圧を増大させる。また接線方向からの流入によ
りコレクター断面内の旋回流れが増長されそれがコレク
ターの内壁をスイープするので壁の境界層の厚みが減少
する。これにより、コレクター内の接線方向流れが安定
化され、壁からの流れの分離が抑制されると共に流れ摩
擦損失が減少する。
【０００８】ハウジング２２からは接線方向に出口ダク
ト３０が伸延される。この出口ダクト３０を接線方向に
伸延させる点は、必ずしもそうする必要は無いが、エネ
ルギー損失を減少させるために好ましいものである。矢
印８−８で示される出口ダクト入口３２の断面は、ハウ
ジングの、図８に示されるような出口ダクトが伸延され
る位置の直前の上流部分の形状或はその他形状、例えば
円形とし得る。ボリュートに於ける出口ダクト入口は喉
部として斯界に既知である。この出口ダクト入口に隣合
う円周方向位置に於て、出口ダクトはコレクターの外側
半径方向壁と鋭角交差部３４を形成している。出口ダク
トはまたコレクターの外側半径方向壁との漸次的交差部
３６をも形成する。出口ダクトを接線方向に伸延させた
ことにより、各壁との間には約６０度の夾角を為す鋭角
交差部３４が形成された。この鋭角交差部を形成する壁
の縁部は製造目的上、またこの位置での流れの方向によ
り良好に合致させるために若干丸み付けされる。ボリュ
ート工業界ではこうした鋭角交差部は舌部として知られ
ている。出口ダクトが接線方向に伸延される場合、漸次
的交差部３６はそれ自体が接線方向を向く。
ト３０が伸延される。この出口ダクト３０を接線方向に
伸延させる点は、必ずしもそうする必要は無いが、エネ
ルギー損失を減少させるために好ましいものである。矢
印８−８で示される出口ダクト入口３２の断面は、ハウ
ジングの、図８に示されるような出口ダクトが伸延され
る位置の直前の上流部分の形状或はその他形状、例えば
円形とし得る。ボリュートに於ける出口ダクト入口は喉
部として斯界に既知である。この出口ダクト入口に隣合
う円周方向位置に於て、出口ダクトはコレクターの外側
半径方向壁と鋭角交差部３４を形成している。出口ダク
トはまたコレクターの外側半径方向壁との漸次的交差部
３６をも形成する。出口ダクトを接線方向に伸延させた
ことにより、各壁との間には約６０度の夾角を為す鋭角
交差部３４が形成された。この鋭角交差部を形成する壁
の縁部は製造目的上、またこの位置での流れの方向によ
り良好に合致させるために若干丸み付けされる。ボリュ
ート工業界ではこうした鋭角交差部は舌部として知られ
ている。出口ダクトが接線方向に伸延される場合、漸次
的交差部３６はそれ自体が接線方向を向く。
【０００９】好都合には参照角度３８度が、ハウジング
の軸から半径方向線に沿って伸延し、前記鋭角交差部を
通る線として定義される。この参照角度は漸次的交差部
から離間する方向、即ちハウジング内の所期の円周方向
流れの方向で計測した場合に正とされる。鋭角交差部と
半径方向に於て整列する第１の角度位置即ち参照角度ゼ
ロの角度位置では、ハウジングの矢印３−３で示される
半径方向断面積は出口ダクト入口３２でのそれの約４０
乃至８０％である。この位置がハウジングの円周方向流
れの出発点となる。ハウジングのこの位置での半径方向
断面積はディフューザーからの流入量をやや急激に増大
させる寸法ではあるが、従来型のコレクターに関しては
その増大量はもっと小さくしたがって損失はずっと小さ
くなる。しかしながら前記部分におけるハウジングの断
面積の寸法形状は十分に大きく、またハウジングの外側
半径方向壁はハウジングに対する入口開口から十分に遠
いので、流入流れの角度に対してのボリュートに関する
過敏性は緩和されそれにより、流れの圧力損失もまた低
減される。
の軸から半径方向線に沿って伸延し、前記鋭角交差部を
通る線として定義される。この参照角度は漸次的交差部
から離間する方向、即ちハウジング内の所期の円周方向
流れの方向で計測した場合に正とされる。鋭角交差部と
半径方向に於て整列する第１の角度位置即ち参照角度ゼ
ロの角度位置では、ハウジングの矢印３−３で示される
半径方向断面積は出口ダクト入口３２でのそれの約４０
乃至８０％である。この位置がハウジングの円周方向流
れの出発点となる。ハウジングのこの位置での半径方向
断面積はディフューザーからの流入量をやや急激に増大
させる寸法ではあるが、従来型のコレクターに関しては
その増大量はもっと小さくしたがって損失はずっと小さ
くなる。しかしながら前記部分におけるハウジングの断
面積の寸法形状は十分に大きく、またハウジングの外側
半径方向壁はハウジングに対する入口開口から十分に遠
いので、流入流れの角度に対してのボリュートに関する
過敏性は緩和されそれにより、流れの圧力損失もまた低
減される。
【００１０】約１２０乃至約３２０度である参照角度位
置での第２の角度位置に於けるハウジングの断面積は、
出口ダクト入口でのそれの約８０乃至１００％である。
図２ではこの位置は矢印５−５で示されその断面形状が
図５に示されている。第１の角度位置から第２の角度位
置にかけての移行帯域は直線或は非直線的であり得る
が、好ましくは円滑であり、減縮部及び変化率の急激な
変化部分が無くそれにより流れの圧力損失を最小限とす
るようなものである。例えば、第１及び第２の角度位置
の、例えば矢印４−４で示されその断面が図４に示され
るような中間位置での断面積は前記第１及び第２の角度
位置の断面積の中間の寸法形状を有する。ここで”円
滑”とはハウジングの壁のが１５度を上回る合計開き角
度、０．０１インチ（約０．２５ｍｍ）を越える段部及
び不連続部のみならず、０．５インチ（約１２．７ｍ
ｍ）未満の曲率半径を有さないことを意味する。
置での第２の角度位置に於けるハウジングの断面積は、
出口ダクト入口でのそれの約８０乃至１００％である。
図２ではこの位置は矢印５−５で示されその断面形状が
図５に示されている。第１の角度位置から第２の角度位
置にかけての移行帯域は直線或は非直線的であり得る
が、好ましくは円滑であり、減縮部及び変化率の急激な
変化部分が無くそれにより流れの圧力損失を最小限とす
るようなものである。例えば、第１及び第２の角度位置
の、例えば矢印４−４で示されその断面が図４に示され
るような中間位置での断面積は前記第１及び第２の角度
位置の断面積の中間の寸法形状を有する。ここで”円
滑”とはハウジングの壁のが１５度を上回る合計開き角
度、０．０１インチ（約０．２５ｍｍ）を越える段部及
び不連続部のみならず、０．５インチ（約１２．７ｍ
ｍ）未満の曲率半径を有さないことを意味する。
【００１１】ハウジングの、塊状流れが半径方向に対し
完全に直交する部分が第３の角度位置として示される。
この位置は図２で矢印６−６で示されその断面が図６に
示される。本発明の１具体例に於てはハウジングの断面
積は第２の角度位置から第３の角度位置にかけて一定で
ある。ハウジングの断面積は第３の角度位置から出口に
かけては円滑に増大される。例示上、第１の角度位置か
ら出口ダクト入口にかけて増大する断面積の特定スケジ
ュールが説明されたが、他のスケジュール、例えば直線
的に増大するスケジュールを使用しても良い。本発明に
於てはハウジングの断面積がその出発位置、即ち出口ダ
クト入口に隣り合う位置に於てさえも、ハウジングがベ
ーン付きディフュザーからの流入流れに対しプレナム効
果を提供するに十分大きいことが重要である。ハウジン
グ内での円周方向の圧力の変動が小さくインペラー出口
での圧力がより均一化されることからインペラー性能は
増大する。ハウジングの出発位置における断面積はハウ
ジング内での旋回流れを促進するためにも十分に大き
い。しかしながら、従来からのコレクターと比較する
と、この出発位置での断面積はそこへの流入流れの膨張
による圧力損失を減少させるために低減されている。
完全に直交する部分が第３の角度位置として示される。
この位置は図２で矢印６−６で示されその断面が図６に
示される。本発明の１具体例に於てはハウジングの断面
積は第２の角度位置から第３の角度位置にかけて一定で
ある。ハウジングの断面積は第３の角度位置から出口に
かけては円滑に増大される。例示上、第１の角度位置か
ら出口ダクト入口にかけて増大する断面積の特定スケジ
ュールが説明されたが、他のスケジュール、例えば直線
的に増大するスケジュールを使用しても良い。本発明に
於てはハウジングの断面積がその出発位置、即ち出口ダ
クト入口に隣り合う位置に於てさえも、ハウジングがベ
ーン付きディフュザーからの流入流れに対しプレナム効
果を提供するに十分大きいことが重要である。ハウジン
グ内での円周方向の圧力の変動が小さくインペラー出口
での圧力がより均一化されることからインペラー性能は
増大する。ハウジングの出発位置における断面積はハウ
ジング内での旋回流れを促進するためにも十分に大き
い。しかしながら、従来からのコレクターと比較する
と、この出発位置での断面積はそこへの流入流れの膨張
による圧力損失を減少させるために低減されている。
【００１２】第１の角度位置でのハウジングの矢印３−
３で示される断面積は四角形或は図３に示されるように
角部を丸み付けしてなる矩形である。かくして、外側半
径方向壁は出口ダクト入口から離間されるので流入流れ
は幾分拡散され、その断面内に旋回流れが発生し、また
流入流れの角度に対する過敏性が最小化される。第１の
角度位置から出口ダクト入口にかけての断面積の増大は
好ましくは、ハウジングの軸方向高さを増大する一方
で、その半径方向の幅寸法を維持することにより達成さ
れる。これにより断面積は図３から６にかけて示される
ように四角形から矩形へと漸次変化する。好ましくはハ
ウジング断面の半径方向の幅寸法に対する軸方向高さに
於ける、前記鋭角交差部と半径方向に整列してなる第１
の角度位置での比率は約０．８５から約１．２５であ
る。ハウジング断面を他の形状、例えば円形、楕円形そ
の他、角部を丸み付けしてなる多角形として良い。多角
形の場合、これを規則的な或は等角度を有するものとす
る必要は無い。例えば、鋭角の夾角が８０度である平行
四辺形を使用し得る。ハウジングの軸方向高さを増大さ
せることにより断面積を増大させることで、ハウジング
の断面の図心はハウジングの軸に関し一定の半径位置に
維持される。この一定性が渦の拡散及びハウジング内で
の圧力変動を低減し、それがインペラー性能を更に増大
させる。
３で示される断面積は四角形或は図３に示されるように
角部を丸み付けしてなる矩形である。かくして、外側半
径方向壁は出口ダクト入口から離間されるので流入流れ
は幾分拡散され、その断面内に旋回流れが発生し、また
流入流れの角度に対する過敏性が最小化される。第１の
角度位置から出口ダクト入口にかけての断面積の増大は
好ましくは、ハウジングの軸方向高さを増大する一方
で、その半径方向の幅寸法を維持することにより達成さ
れる。これにより断面積は図３から６にかけて示される
ように四角形から矩形へと漸次変化する。好ましくはハ
ウジング断面の半径方向の幅寸法に対する軸方向高さに
於ける、前記鋭角交差部と半径方向に整列してなる第１
の角度位置での比率は約０．８５から約１．２５であ
る。ハウジング断面を他の形状、例えば円形、楕円形そ
の他、角部を丸み付けしてなる多角形として良い。多角
形の場合、これを規則的な或は等角度を有するものとす
る必要は無い。例えば、鋭角の夾角が８０度である平行
四辺形を使用し得る。ハウジングの軸方向高さを増大さ
せることにより断面積を増大させることで、ハウジング
の断面の図心はハウジングの軸に関し一定の半径位置に
維持される。この一定性が渦の拡散及びハウジング内で
の圧力変動を低減し、それがインペラー性能を更に増大
させる。
【００１３】ハウジングから出口ダクトへの移行部分は
好ましくは、ハウジングから出口ダクト入口にかけての
表面、即ちハウジングの、図３から７に示されるように
上面を軸方向に低下させた段部４０により提供される。
矢印６−６で示される角度位置或はそれよりも大きい幾
つかの角度位置から矢印８−８で示される角度位置にか
けて、ハウジングの上面の軸方向高さは矢印６−６の角
度位置から矢印３−３で示される角度位置にかけて低減
される。この移行部分は図７及び図９に示される。これ
らの図には出口ダクト入口開口２４の上方縁部４６、ハ
ウジングの下方上面４８そして上方上面５０が明記され
ている。段部４０は矢印６−６で示される位置から開始
され矢印８−８で示される位置、即ちハウジングの鋭角
交差部にかけて漸次増大する。この段部は少なくとも部
分的に、円周方向流れを出口ダクトへと配向しハウジン
グ内での円周方向流れの再循環量を減少させる。以上本
発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で多く
の変更を成し得ることを理解されたい。
好ましくは、ハウジングから出口ダクト入口にかけての
表面、即ちハウジングの、図３から７に示されるように
上面を軸方向に低下させた段部４０により提供される。
矢印６−６で示される角度位置或はそれよりも大きい幾
つかの角度位置から矢印８−８で示される角度位置にか
けて、ハウジングの上面の軸方向高さは矢印６−６の角
度位置から矢印３−３で示される角度位置にかけて低減
される。この移行部分は図７及び図９に示される。これ
らの図には出口ダクト入口開口２４の上方縁部４６、ハ
ウジングの下方上面４８そして上方上面５０が明記され
ている。段部４０は矢印６−６で示される位置から開始
され矢印８−８で示される位置、即ちハウジングの鋭角
交差部にかけて漸次増大する。この段部は少なくとも部
分的に、円周方向流れを出口ダクトへと配向しハウジン
グ内での円周方向流れの再循環量を減少させる。以上本
発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で多く
の変更を成し得ることを理解されたい。
【００１４】
【発明の効果】ディフュザーを出る流れが加速されるの
を防止し、ベーン付きディフュザーを出るガスに残る運
動エネルギーをうまく保全し得るコレクターが提供され
る。
を防止し、ベーン付きディフュザーを出るガスに残る運
動エネルギーをうまく保全し得るコレクターが提供され
る。
【図１】本発明を具体化する遠心圧縮機の軸方向断面図
である。
である。
【図２】図１におけるコレクターの平面断面図である。
【図３】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
【図４】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
【図５】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
【図６】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
【図７】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
【図８】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
【図９】図２に於て相当する参照番号を付記した矢印で
示される部分でのコレクターの各断面図である。
示される部分でのコレクターの各断面図である。
１２：軸 １４：インペラー １６：ブレード ２０：コレクター ２２：ハウジング ２４：入口開口 ２６：内側半径方向壁 ３０：出口ダクト ３２：出口ダクト入口 ３４：鋭角交差部 ３６：漸次的交差部
Claims (10)
- 【請求項１】 遠心圧縮機に於けるベーン付きディフュ
ザーのための高効率のコレクターであって、 （ａ）円周方向の入口開口を具備するハウジングにし
て、該入口開口が該ハウジングの内側半径方向壁に位置
付けられ、ベーン付きディフュザーの出口と連通してな
る前記ハウジングと、 （ｂ）該ハウジングから伸延され入口を具備する出口ダ
クトにして、前記入口位置に於て前記ハウジングの外側
半径方向壁と鋭角交差部を形成してなる前記出口ダクト
とを含み、 （ｃ）前記ハウジングが、前記鋭角交差部と半径方向に
整列する第１の角度位置に於て前記出口ダクトの半径方
向断面積の約４０乃至８０％の半径方向断面積を有し、 （ｄ）前記ハウジングが前記第１の角度位置から前記出
口ダクト入口にかけて円滑な半径方向断面積部分を有し
てなる前記コレクター。 - 【請求項２】 ハウジングは、鋭角交差部からハウジン
グ内の円周方向の流れ方向に於て計測して約１２０度乃
至約３２０度の参照角度位置である第２の角度位置に於
て出口ダクトの入口の断面積の約８０乃至約１００％に
等しい断面積を有している請求項１に記載のコレクタ
ー。 - 【請求項３】 ハウジングはその第１の角度位置から第
２の角度位置にかけての半径方向幅が実質的に一定であ
りまた軸方向高さは増大してなる請求項１に記載のコレ
クター。 - 【請求項４】 ハウジングの、鋭角交差部と半径方向に
整列する第１の角度位置における断面での軸方向高さ及
び半径方向幅の比率は約０．８５乃至約１．２５である
請求項１に記載のコレクター。 - 【請求項５】 ハウジングの図心の半径方向位置は第１
の角度位置でのそれの２０％を越えない請求項１に記載
のコレクター。 - 【請求項６】 ハウジングの断面の図心はトロイド状の
ハウジングの中心軸から一定の半径方向距離にある請求
項１に記載のコレクター。 - 【請求項７】 ハウジングの内側半径方向壁には、その
出口ダクトとの鋭角交差部位置に於て前記ハウジングか
らの流れを前記出口ダクト内に案内し且つ前記ハウジン
グ内での流れの再循環を低減させるための軸方向高さで
の段部が形成されてなる請求項１に記載のコレクター。 - 【請求項８】 （ａ）回転自在の軸と、 （ｂ）該軸に取付けてなるインペラーと、 （ｃ）該インペラーを包囲するベーン付きディフュザー
にして、インペラーの排出口と連通する入口と出口とを
具備してなる前記ディフューザーと、 （ｄ）インペラーを包囲するコレクターとを含む遠心圧
縮機であって、 （１）円周方向の入口開口を具備するハウジングにし
て、該入口開口が該ハウジングの内側半径方向壁に位置
付けられ、ベーン付きディフュザーの出口と連通してな
る前記ハウジングと、 （２）該ハウジングから伸延され入口を具備する出口ダ
クトにして、前記入口位置に於て前記ハウジングの外側
半径方向壁と鋭角交差部を形成してなる前記出口ダクト
とを含み、 （３）前記ハウジングが、前記鋭角交差部と半径方向に
整列する第１の角度位置に於て前記出口ダクトの半径方
向断面積の約４０乃至８０％の半径方向断面積を有し、 （４）前記ハウジングが前記第１の角度位置から前記出
口ダクト入口にかけて円滑な半径方向断面積部分を有し
てなる前記遠心圧縮機。 - 【請求項９】 コレクターが、第１の角度位置から第２
の角度位置に掛けて実質的に一定の半径方向幅及び増大
する軸方向高さを有してなる請求項８に記載の遠心圧縮
機。 - 【請求項１０】 コレクターの断面の図心の半径方向位
置がハウジングの第１の角度位置から２０％を越えない
請求項８に記載の遠心圧縮機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US885860 | 1992-05-20 | ||
| US07/885,860 US5266003A (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Compressor collector with nonuniform cross section |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633898A true JPH0633898A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=25387849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5139164A Pending JPH0633898A (ja) | 1992-05-20 | 1993-05-19 | 断面不均一の圧縮機コレクター |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5266003A (ja) |
| EP (1) | EP0570955A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0633898A (ja) |
| KR (1) | KR930023603A (ja) |
| CN (1) | CN1080032A (ja) |
| BR (1) | BR9301942A (ja) |
| CA (1) | CA2096555A1 (ja) |
| MX (1) | MX9302934A (ja) |
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| WO2019097730A1 (ja) * | 2017-11-20 | 2019-05-23 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | 遠心圧縮機及びこの遠心圧縮機を備えたターボチャージャ |
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- 1993-05-19 JP JP5139164A patent/JPH0633898A/ja active Pending
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- 1993-05-19 MX MX9302934A patent/MX9302934A/es unknown
- 1993-05-19 KR KR1019930008558A patent/KR930023603A/ko not_active Application Discontinuation
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| A02 | Decision of refusal |
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