JPH08144999A - ディフューザベーン - Google Patents

ディフューザベーン

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JPH08144999A
JPH08144999A JP28983694A JP28983694A JPH08144999A JP H08144999 A JPH08144999 A JP H08144999A JP 28983694 A JP28983694 A JP 28983694A JP 28983694 A JP28983694 A JP 28983694A JP H08144999 A JPH08144999 A JP H08144999A
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JP
Japan
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diffuser
vane
vanes
fluid
impeller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP28983694A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiteru Fukao
吉照 深尾
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08144999A publication Critical patent/JPH08144999A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid 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】 【目的】 ディフューザベーンとディフューザプレート
間の間隙を漏れる流体を減少させ、ディフューザにおけ
る流体の速度エネルギを圧力エネルギに変換する効率を
向上することを目的とする。 【構成】 インペラ2の外周に設けた互いに平行な平面
間で形成されるディフューザ8に、該平面と同一平面か
らなる内面を有する一対の円板間にベーン15を形成し
たディフューザベーン12を円周方向に複数個設け、該
複数のディフューザベーンを連動して回動する駆動装置
を備えたものであり、また、インペラの外周に設けた互
いに平行な平面間で形成されるディフューザ8に、ディ
フューザベーンを円周方向に複数個設け、ディフューザ
ベーン側端面にディフューザの内面に向けて突出するシ
ールを設け、該複数のディフューザベーンを連動して回
動する駆動装置を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、遠心形あるいは斜流形
流体機械のディフューザベーンに関する。
【0002】
【従来の技術】遠心形、斜流形の圧縮機等の流体機械に
おいては、その遠心側出口部分に2枚の円板部分の間に
ディフューザ部を形成し、インペラ外周から吐出される
流体の流れを整えつつ最外周部に設けた環状ケーシング
に導き、ここで遠心力による速度エネルギを圧力エネル
ギーに変換して流体の圧送を行っている。
【0003】このような流体機械において、例えば圧縮
機においては、インペラ外周から高速で吐出される流体
を外周の環状ケーシングに円滑に導く必要があるが、イ
ンペラから吐出される流体は、そのインペラの傾斜角と
回転速度に応じて流れが変化し、この変化する流体流を
円滑に導くためにディフューザ部分にベーンを設け、イ
ンペラから吐出される流体をベーンによって円滑に案内
できるようにし、インペラの回転数によって変化する流
体流に対応してベーンの角度を変化させ、圧縮機の回転
数あるいは吐出量変化に対応可能としている。このよう
に、ディフューザにベーンを設けることによりベーンを
用いないものより、特定の流体流の状態においてはイン
ペラからの流体流を円滑に導き、インペラから吐出され
る流体の速度エネルギを効率良く圧力エネルギに変換可
能とし、更に、そのベーンをインペラの回転数等に応じ
て回動して角度を調節することにより、広い流量範囲に
おいて速度エネルギを効率良く圧力エネルギに変換でき
るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記作用をなすディフ
ューザベーンは、その角度を調節するため、外部の駆動
装置により回動可能とされており、ディフューザベーン
が配置されている2枚のディフューザプレート間におい
て、デュフューザプレートを貫通する軸によって回動さ
れ、その際ディフューザベーンは両側のディフューザプ
レートの壁面間で回動することとなる。このディフュー
ザベーンの回動時において、ディフューザベーンがディ
フューザプレートの壁面と接触してその作動を妨げられ
ることがないよう、従来は、ディフューザベーンの両側
端とディフューザプレートにおける対向壁面間には間隙
を設けている。
【0005】この間隙の大きさは、一般にはディフュー
ザベーンの駆動機構、および加工精度誤差に対応可能な
値とされており、流路幅や圧力には無関係なほぼ一定値
とされる。そのため、流路幅の大きい場合は、ディフュ
ーザベーン部分を通る流量が充分多く、かつディフュー
ザベーンとディフューザプレートとの間隙を通る流体は
その部分において大きな抵抗を受けるため、その流量は
多くならず、その結果、上記間隙を通る流体の流量の全
流量に対する割合は小さなものとなる。
【0006】また、圧力が低い場合は、ディフューザベ
ーン圧力面側と負圧面側の圧力差も小さく、上記間隙を
通る流体の全流量に対する割合は小さなものとなる。一
方、流路幅の小さい場合は上記間隙の割合が大きくな
り、この間隙を通る流体の全流量に対する割合は比較的
大きくなる。また、圧力が高い場合は、ディフューザベ
ーン圧力面側と負圧面側の圧力差が大きくなり、上記間
隙を通る流体の全流量に対する割合は大きくなる。
【0007】したがって、インペラからの吐出量の少な
い時には、ディフューザベーンで間隙から洩れ流れる流
体の流量が多くなり、ディフューザベーンの所定の作用
をなすことができないほか、ディフューザベーンを通っ
た流れに対して、これを乱す流れが多くなるため、ディ
フューザベーンの作用を更に低下させることとなり、デ
ィフューザベーンにおけるインペラから吐出される流体
の速度エネルギを圧力エネルギに変換する効率が低下す
ることとなる。
【0008】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明は、ディフューザベ
ーンとディフューザプレート間の間隙を漏れる流体を減
少させ、ディフューザにおける流体の速度エネルギを圧
力エネルギに変換する効率を向上することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、インペラの外周に設けた互いに平行な平面壁
によって形成されるディフューザに、該平面と面一の内
面を有する一対の円板間にベーンを形成したディフュー
ザベーンを円周方向に複数個設けるとともに、該複数の
ディフューザベーンを連動して回動する駆動装置を備え
たものであり、また、インペラの外周に設けた互いに平
行な平面壁によって形成されるディフューザに、ディフ
ューザベーンを円周方向に複数個設け、ディフューザベ
ーンの側端面にディフューザの内面に向けて突出するシ
ールを設ける一方、該複数のディフューザベーンを連動
して回動する駆動装置を備えたものである。
【0010】
【作用】本発明は上記のように構成したので、インペラ
から吐出される流体は、ディフューザに設けたディフュ
ーザベーンに案内されて流れ、ディフューザベーンが駆
動装置によって流体流量に応じた所定の角度に回動調整
されることにより、その流れは流体の流量の変化にかか
わらず円滑に案内される。この時、ディフューザベーン
を流れる流体は、ベーンの両側に円板を有するものはそ
の円板により、またディフューザベーンの側端面にディ
フューザの内面に向けて突出するシールを設けたものは
そのシールにより、各々ディフューザベーンとディフュ
ーザ内面との間隙を流れる漏れ流体の流量は減少する。
【0011】
【実施例】本発明を遠心圧縮機に適用した実施例につい
て図面に沿って説明する。図1は遠心圧縮機の全体構造
を示し、回転軸1に固定されたインペラ2は、ケーシン
グ3の中心部に回転自在に支持されており、ケーシング
3の前部には吸込管4が固定され、後部にはバックプレ
ート5がボルト6により固定されている。
【0012】ケーシング3のインペラ収容部7の外周方
向にはディフューザ部8を備え、更にその外周には環状
室9をバックプレート5の内面との間で形成しており、
外部から回転軸1を回転駆動することにより、インペラ
収容部7でインペラ2を回動し、それにより吸込管4か
ら流体を吸入し、インペラ2によって遠心力による速度
エネルギを与えられ、ディフューザ部8で速度エネルギ
を圧力エネルギに次第に変換しつつ、環状室9でほぼ圧
力エネルギとし、この環状室に連通する図示されない吐
出通路から外部に吐出される。
【0013】ディフューザ部8は、ケーシング3の内壁
面10とバックプレート5の内壁面11の互いに平行な
内壁面間にディフューザ通路により形成されており、こ
のディフューザ通路には、図2に示すようなディフュー
ザベーン12を同一円周上に多数配置している。ディフ
ューザベーン12は2枚の円板13,14間にベーン1
5を挾持し一体化した構成をなし、円板13には軸16
を突設し、その軸線は円板13,14及びベーン15の
中心を通る。
【0014】軸16は、図1に示すようにケーシング3
を貫通し、その軸端にはレバー17を固定している。一
方、ケーシング3の側方にはブラケット18を突出して
おり、このブラケット18にはボールベアリング20を
回転軸1の軸心と同心の円周上に多数支持し、このボー
ルベアリング20の内周にはリング21を回動自在に支
持している。このリングは図示されない外部の駆動装置
によってインペラ2から吐出される流体に応じて回転駆
動され、それにより、リング21に一端が支持され、他
端がレバー17に支持されるコネクタ22を介して軸1
6を回転し、全てのベーン15を連動して回転駆動す
る。
【0015】円板13の内面23はケーシング3のディ
フューザ部8の内壁面10と略面一とされ、また、円板
14の内面24はバックプレート5の内壁面11と略面
一とされており、円板13は内壁面10に形成した円形
溝25内に、また円板14は内壁面11に形成した円形
溝26内に各々回転自在に配置されている。したがっ
て、インペラ2から吐出された流体がディフューザ部を
通過する時、殆どの流体はベーン15で案内されつつ通
過する。一方、円板13,14と円形溝25,26の内
面で形成される空間を通って流れようとする流体は存在
するものの、曲折された微少な間隙のため、その流体抵
抗によって流量は押さえられ、殆ど無視し得る程度の微
少量に過ぎない。
【0016】上記円板13,14と円形溝25,26の
間隙において、図4に示すように円板13,14の外周
に環状溝30,31を形成し、この環状溝30,31に
Oリング32,33を嵌入することにより、上記間隙を
通る流体を完全に無くすことができる。
【0017】一方、上記円板を用いることなく、図5に
示すように、ベーン15に軸16を直接固定し、ベーン
15の側端面34,35に弾性材からなるシール部材3
6,37,38を突設固定しても良い。このシール部材
36,37,38をディフューザ部8の内壁面10,1
1に押圧することによりベーン15部分以外を通る流体
を完全に無くすことができる。
【0018】上記各実施例において、ディフューザベー
ンをディフューザ部において同一円周上にのみ複数個設
けた例を示したが、径の異なる複数の円周上、即ち複数
列の円周上に各々複数個のディフューザベーンを設け、
その中で最も内側列のディフューザベーンのみ上記実施
例のように回動自在としても良い。その場合には回動す
るディフューザを小型化することができ、駆動装置等を
小型化し、また簡素化することができる。
【0019】なお、ディフューザベーンとディフューザ
壁面との間に隙間が有る従来の遠心圧縮機と、これと同
形式、同能力で前記隙間を塞がせた構造の遠心圧縮機と
の圧力エネルギ変換効率の比較実験を本発明者等によっ
て行ったところ、図6に例示されるような効率差が生じ
ることが明らかとなり、また、同じように、本発明に係
る隙間を生じさせないベーン可変角構造としたものと、
従来の隙間を持つベーン可変角構造のものとの比較実験
を本発明者等によって行ったところ、図7に例示される
通り、顕著な圧力エネルギ変換効率差が生じることも明
らかとなり、本発明が、ディフューザにおける流体の速
度エネルギを圧力エネルギに変換する効率の向上に資す
るところ大きいことが立証された。
【0020】
【発明の効果】本発明は上記のように構成し作用するの
で、ディフューザベーンの角度調節を行うことにより、
広範囲の流量変化に対応して流体の速度エネルギの圧力
エネルギへの変換効率を向上することができるようにし
たものにおいて、ベーン以外の部分を通る漏れ流体の流
量を減少させることができ、流体流量が少ない場合にお
いても上記変換効率の向上を確実なものとすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体構成を示す断面図であ
る。
【図2】同じくディフューザベーン部の斜視図である。
【図3】同じくディフューザベーン取付状態の部分断面
図である。
【図4】本発明の他の実施例のディフューザベーン部の
部分断面図である。
【図5】本発明の更に他の実施例のディフューザベーン
部の部分断面図である。
【図6】ディフューザベーンと壁面の間に隙間が無い遠
心圧縮機と従来の隙間を有する遠心圧縮機との流量−効
率特性比較線図である。
【図7】本発明の実施例に係る遠心圧縮機と従来の遠心
圧縮機との流量−効率特性比較線図である。
【符号の説明】
1…回転軸、 2…インペラ、 3
…ケーシング、4…吸込管、 5…バックプ
レート、 6…ボルト、7…インペラ収容部、 8
…ディフューザ部、 9…環状室、10…内壁面、
11…内壁面、 12…ディフューザ
ベーン 13…円板、 14…円板、 1
5…ベーン、16…軸、 17…レバー、
18…ブラケット、20…ボールベアリン
グ、21…リング、 22…コネクタ、23…
内面、 24…内面、 25…円
形溝、26…円形溝、

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インペラの外周に設けた互いに平行な平
    面壁によって形成されるディフューザに、該平面壁と面
    一の内面を有する一対の円板間にベーンを形成したディ
    フューザベーンを円周方向に複数個設けるとともに、該
    複数のディフューザベーンを連動して回動する駆動装置
    を備えたことを特徴とするディフューザベーン。
  2. 【請求項2】 ディフューザの放射方向に複数列のディ
    フューザベーンを設け、内側列のディフューザベーンの
    みに駆動装置を備えた請求項1記載のディフューザベー
    ン。
  3. 【請求項3】 ディフューザに形成したディフューザベ
    ーンの円板収容溝と該円板との間にシールリングを設け
    た請求項1記載のディフューザベーン。
  4. 【請求項4】 インペラの外周に設けた互いに平行な平
    面壁によって形成されるディフューザに、ディフューザ
    ベーンを円周方向に複数個設け、ディフューザベーンの
    側端面にディフューザの内面に向けて突出するシールを
    設ける一方、該複数のディフューザベーンを連動して回
    動する駆動装置を備えたことを特徴とするディフューザ
    ベーン。
  5. 【請求項5】 ディフューザの放射方向に複数列のディ
    フューザベーンを設け、内側列のディフューザベーンの
    みに駆動装置を備えた請求項4記載のディフューザベー
    ン。
JP28983694A 1994-11-24 1994-11-24 ディフューザベーン Withdrawn JPH08144999A (ja)

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020205