JPH08232887A - Pump with variable guide blade - Google Patents

Pump with variable guide blade

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Publication number
JPH08232887A
JPH08232887A JP7345484A JP34548495A JPH08232887A JP H08232887 A JPH08232887 A JP H08232887A JP 7345484 A JP7345484 A JP 7345484A JP 34548495 A JP34548495 A JP 34548495A JP H08232887 A JPH08232887 A JP H08232887A
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JP
Japan
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diffuser
blade
length
pump
blades
Prior art date
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Pending
Application number
JP7345484A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Harada
英臣 原田
Toshiaki Nishiwaki
俊朗 西脇
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.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Priority to JP7345484A priority Critical patent/JPH08232887A/en
Publication of JPH08232887A publication Critical patent/JPH08232887A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To operate fluid machinery in a wide flow range by setting the length of a diffuser blade to be substantially equal to or a little larger than the length obtained by dividing the circumferential length in the diffuser fitting radius by the number of blades of the diffuser. CONSTITUTION: The length L of a diffuser blade is set to be substantially equal to or a little larger than the length obtained by dividing the circumferential length in the diffuser blade fitting radius γv by the number of diffuser blades. Accordingly, when the diffuser blades are rotated in such a manner as to be arranged in the connecting direction of the circumference, the leading edge and the trailing edge of two adjacent diffuser blades overlap each other. The position in the radial direction of a fulcrum for varying the diffuser blade is within a range such that the impeller radius γ2 is from 1.08 times to 1.65 times. The length L1 from the leading edge of the diffuser blade to the fulcrum is set 20%-50% of the full length L of the diffuser blade, so that the force for moving the diffuser blade can be minimized against the torque generated by an outflow from the impeller.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、遠心及び斜流形の液体
ポンプ、気体用のブロワ、圧縮機など(本発明書におい
てはこれらを総称して「ポンプ」と称する)の、入口案
内羽根及びディフューザ羽根付きポンプに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inlet guide vane for a centrifugal or mixed flow type liquid pump, a blower for gas, a compressor, etc. (these are collectively referred to as "pump" in the present specification). And a pump with a diffuser vane.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、これらのポンプに、羽根車から流
出する運動エネルギーを効率的に静圧に変換する装置と
してディフューザを取り付ける事がある。その場合、羽
根なしディフューザか、羽根付きディフューザを用いる
が、羽根付きディフューザの場合は、羽根と羽根との間
で形成される流路を拡大流路としてディフューザの役目
を果たすように構成されているものがほとんどあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a diffuser is sometimes attached to these pumps as a device for efficiently converting kinetic energy flowing out from an impeller into static pressure. In that case, a vaneless diffuser or a vaned diffuser is used. In the case of a vaned diffuser, the flow passage formed between the vanes is configured as an enlarged flow passage to serve as a diffuser. There was almost everything.

【0003】しかし、最近、羽根の間隔を広げ、円周長
さを羽根枚数で除したピッチよりも羽根長さの短いディ
フューザ羽根を用いると性能が改善されるという報告
(「小弦節比円形翼列ディフューザ」(機械学会論文集
45巻396号、昭54−8等)がなされている。しか
し、これらの報告では羽根は固定のものであった。羽根
角度を換えて実験したものでは、「Experimental Resul
ts on a Rotatable LowSolidity Vaned Diffuser」(AS
ME paper 92-GT-19)がある。
However, recently, it has been reported that the performance is improved by widening the interval between the blades and using a diffuser blade whose blade length is shorter than the pitch obtained by dividing the circumferential length by the number of blades ("small chord ratio circle"). A blade cascade diffuser "(Mechanical Society Papers, Vol. 45, No. 396, Sho 54-8, etc.) has been made. However, in these reports, the vanes were fixed. "Experimental Resul
ts on a Rotatable LowSolidity Vaned Diffuser "(AS
ME paper 92-GT-19) is available.

【0004】また、上記のような従来の遠心及び斜流の
ポンプを設計点以外の低流量域で運転すると、羽根車、
ディフューザなどの構成要素で流れの剥離等が発生し、
これらの原因によって、当該ポンプで発生できる流量に
対する圧力の上昇率が低下して、配管系との不安定現象
(サージング等)が発生してしまい、運転が不能となる
欠点があった。
When the conventional centrifugal and mixed flow pumps as described above are operated in a low flow rate range other than the design point, the impeller,
Flow separation etc. occurs in components such as diffuser,
Due to these causes, the rate of increase in pressure with respect to the flow rate that can be generated by the pump is reduced, and an unstable phenomenon (surging, etc.) with the piping system occurs, resulting in the inability to operate.

【0005】この流れの不安定現象について、以下にさ
らに考察する。羽根車から流出する流れの速度ベクトル
は、図1に示すように半径方向の成分と周方向の成分に
分けて示すことができる。ディフューザ内に損失がな
く、流れが非圧縮であると仮定すると、ディフューザ入
口の半径r2と周方向速度成分Vθ2の積r2Vθ2は角運
動量保存の法則に従って出口まで流れるから、ディフュ
ーザ出口の周方向速度成分Vθ3は、 Vθ3=Vθ2・r2/r3 (1 ) と表され、ディフューザの半径比分だけ減速される。
The instability phenomenon of this flow will be further considered below. The velocity vector of the flow flowing out from the impeller can be divided into a radial component and a circumferential component as shown in FIG. Assuming that there is no loss in the diffuser and the flow is incompressible, the product r 22 of the radius r 2 of the diffuser inlet and the circumferential velocity component Vθ 2 flows to the outlet according to the law of conservation of angular momentum. The circumferential velocity component Vθ 3 of Vθ 3 is expressed as Vθ 3 = Vθ 2 · r 2 / r 3 (1) and is decelerated by the radius ratio of the diffuser.

【0006】一方、ディフューザ入口の面積A2は、デ
ィフューザ幅をb2とすると、 A2=2πb22 (3 ) と表され、同様にディフューザ出口の面積A3は、 A3=2πb33 (4 ) となる。
On the other hand, the area A 2 of the diffuser inlet is expressed as A 2 = 2πb 2 r 2 (3) when the diffuser width is b 2, and similarly the area A 3 of the diffuser outlet is A 3 = 2πb 3 It becomes r 3 (4).

【0007】ディフューザが羽根なしの平行壁ディフュ
ーザであるとすると、面積比A2/A3は半径比r2/r3
と等しくなる。ディフューザ内に損失がなく、流れが非
圧縮であると仮定すると、質量保存の法則から、ディフ
ューザ出口の半径方向速度成分Vr3は、 Vr3=Vr2・r2/r3 (5 ) となる。従って、半径方向速度成分もディフューザの半
径比分だけ減速される事になり、入口流れ角度α2と出
口流れ角度α3は等しくなり、等角螺旋の流れとなる。
Assuming that the diffuser is a vaneless parallel wall diffuser, the area ratio A 2 / A 3 is equal to the radius ratio r 2 / r 3.
Becomes equal to Assuming that there is no loss in the diffuser and the flow is incompressible, from the law of mass conservation, the radial velocity component Vr 3 at the diffuser outlet is V r3 = V r2 · r 2 / r 3 (5) . Therefore, the radial velocity component is also decelerated by the radius ratio of the diffuser, the inlet flow angle α 2 and the outlet flow angle α 3 become equal, and the flow becomes an equiangular spiral.

【0008】ポンプの流量を減じていくと、羽根車内で
の流体の滑りが流量によってほぼ一定であるとすると、
周方向の速度成分はほとんど変化しないにも拘わらず、
半径方向の速度成分はほぼ流量に比例して減少していく
ので、流れ角度は減少する。ポンプの流量を減少する
と、ディフューザ入口で半径方向の速度成分を持ってい
た流れもディフューザ面積の拡大により減速し、質量保
存則が保たれる結果としてディフューザ出口では半径方
向の速度成分が小さい流れになってしまう。
When the flow rate of the pump is reduced, assuming that the fluid slip in the impeller is almost constant depending on the flow rate,
Although the velocity component in the circumferential direction hardly changes,
Since the velocity component in the radial direction decreases almost in proportion to the flow rate, the flow angle decreases. When the flow rate of the pump is reduced, the flow that had a velocity component in the radial direction at the diffuser inlet also slows down due to the expansion of the diffuser area, and the law of conservation of mass is maintained.As a result, the velocity component in the radial direction becomes small at the diffuser outlet. turn into.

【0009】ディフューザ壁面には境界層があり、主流
の速度よりも速度・エネルギーともに小さい層があるの
で、上述の平均速度で考えた流量で半径方向の速度成分
が正であったとしても、境界層内の流れでは剥離が起こ
り、負の速度成分の流れが発生し、大規模な逆流へと発
達してしまう。この逆流領域は周期的に変動を伴う旋回
失速となり、これがサージング等の大規模な系全体の振
動を発生させる引き金となっている事が明らかにされつ
つある。
Since there is a boundary layer on the wall surface of the diffuser and both the velocity and energy are smaller than the velocity of the main flow, even if the velocity component in the radial direction is positive at the flow rate considered at the above-mentioned average velocity, Separation occurs in the flow in the layer, a flow of negative velocity component is generated, and it develops into a large-scale backflow. It is becoming clear that this backflow region becomes a rotating stall that periodically fluctuates, which triggers the generation of large-scale system vibrations such as surging.

【0010】従来の、固定のディフューザ流路を持つポ
ンプでは流量の減少によって発生するディフューザ内の
剥離、逆流を抑制することは不可能であった。これを改
善するために、ディフューザ幅を可変にする特許(米国
特許4,378,194号、米国特許3,426,96
4号、特開昭58−594号、特開昭58−12240
0号等)がいくつか出されている。また、ディフューザ
羽根の角度を変えるものとして、特開昭53−1133
08号、特開昭54−119111号、特開昭54−1
33611号、特開昭55−123399号、特開昭5
5−125400号、特開昭57−56699号、特開
平3−37397号)が出されている。
It has been impossible for a conventional pump having a fixed diffuser flow passage to prevent separation and backflow in the diffuser caused by a decrease in flow rate. In order to improve this, a patent in which the diffuser width is variable (US Pat. No. 4,378,194, US Pat. No. 3,426,96)
4, JP-A-58-594, and JP-A-58-12240.
No. 0) has been issued. Further, as a means for changing the angle of the diffuser blade, Japanese Patent Laid-Open No. 53-1133.
08, JP-A-54-119111, JP-A-54-1
33611, JP-A-55-123399, JP-A-5
5-125400, JP-A-57-56699, and JP-A-3-37397).

【0011】また、流れの不安定化を防止する他の方法
として、ポンプに接続された配管の他にバイパス(送風
機、圧縮機の場合には放風)用の配管を設け、当該ポン
プの不安定現象が発生する流量で、バイパス用配管のバ
ルブを開くことによって、装置側の流量は減少させても
当該ポンプの運転状態は変わらないようにするなどの方
法も採用されている。
Further, as another method for preventing the flow from becoming unstable, a pipe for bypass (blow in the case of a blower or a compressor) is provided in addition to the pipe connected to the pump, and the pump is not connected. There is also adopted a method in which the valve of the bypass pipe is opened at a flow rate at which a stable phenomenon occurs so that the operating state of the pump does not change even if the flow rate on the device side is reduced.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法においては、ディフューザ幅を狭くす
る方法では、ディフューザ壁面の摩擦損失が大きくな
り、ディフューザ性能が大幅に低下するので、このよう
な機構は使用できる流量範囲が限定されるという欠点が
ある。また、ディフューザ羽根の角度を可変にした従来
の方法では、ディフューザ羽根の長さが長いため、ある
有限の角度で隣り合うディフューザ羽根が接触してしま
い締め切り流量まで制御することができながった。
However, in the conventional method as described above, in the method of narrowing the diffuser width, the friction loss on the wall surface of the diffuser becomes large, and the diffuser performance is significantly deteriorated. The mechanism has the disadvantage that the usable flow rate range is limited. Further, in the conventional method in which the angle of the diffuser blades is made variable, since the length of the diffuser blades is long, the adjacent diffuser blades come into contact with each other at a certain finite angle, and the deadline flow rate cannot be controlled. .

【0013】また、配管にバイパスを設ける方法では、
装置側で不安定現象を回避するために、ポンプの不安定
現象発生点の流量を予め決めておき、その流量になった
ときにバイパス用配管のバルブを開く制御を行わなけれ
ばならない。従って、この方法では、ポンプの不安定現
象発生点流量を正確に把握できないと装置全体の制御が
正確にできず、さらに、ポンプの回転速度を変えたとき
の特性も正確に把握しておかなければ装置全体の制御が
正確にできないので、ポンプの流量を連続的に変化させ
るような運転の場合はそれに追随できないなどの欠点が
あった。
Further, in the method of providing the bypass in the pipe,
In order to avoid the unstable phenomenon on the device side, the flow rate at the unstable phenomenon occurrence point of the pump must be determined in advance and the valve of the bypass pipe must be controlled to open at that flow rate. Therefore, with this method, unless the flow rate at which the instability phenomenon occurs in the pump can be accurately grasped, it is not possible to control the entire device accurately, and also the characteristics when the rotational speed of the pump is changed must be grasped accurately. For example, since the control of the entire device cannot be performed accurately, there is a drawback in that it cannot follow the operation when the flow rate of the pump is continuously changed.

【0014】また、バイパス用配管のバルブを開くこと
により不安定現象発生点を回避することはできても、ポ
ンプ自体は高負荷で運転されている状態にあり、ポンプ
に不必要な運転をさせることになり、省エネルギーの観
点から問題が多かった。さらにバイパス用配管やバルブ
がコスト高になる欠点があった。
Further, although the point where the unstable phenomenon occurs can be avoided by opening the valve of the bypass pipe, the pump itself is in a state of being operated under a high load, which causes the pump to perform unnecessary operation. Therefore, there were many problems from the viewpoint of energy saving. Further, there is a drawback that the cost of the bypass piping and valve becomes high.

【0015】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、流体機械を設計点流量以下の流量域で運転したとき
に発生する不安定現象を回避して、流体機械を広い流量
範囲で運転できる可変案内羽根付き流体機械を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an instability phenomenon that occurs when a fluid machine is operated in a flow rate range below a design point flow rate can be avoided, and the fluid machine can be operated in a wide flow rate range. An object is to provide a fluid machine with variable guide vanes.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願発明は、これらの課
題を解決するためになされたもので、請求項1の発明
は、ディフューザ羽根が支点回りに回転可能に取り付け
られ、その角度を可変制御できるようにしたポンプにお
いて、上記ディフューザ羽根の長さを、ディフューザ取
付け半径における円周長さをディフューザ羽根枚数で除
した長さとほぼ等しいか、やや長く設定し、上記羽根を
円周の接線方向に並ぶように回転させたときに、隣接す
る2つの羽根の前縁と後縁が重なるようにしたことを特
徴とするものである。このような請求項1の発明の構成
は、以下のような考察に基づくものである。
The present invention has been made to solve these problems, and the invention of claim 1 is such that the diffuser vanes are rotatably mounted around a fulcrum and the angle thereof is variably controlled. In the pump made possible, the length of the diffuser blade is set to be approximately equal to or slightly longer than the length of the circumference at the diffuser mounting radius divided by the number of diffuser blades, and the blade is set in the tangential direction of the circumference. When the blades are rotated so as to be aligned, the front edge and the rear edge of two adjacent blades are overlapped with each other. The configuration of the invention of claim 1 is based on the following consideration.

【0017】図2は、流体機械(圧縮機)の羽根車出口
の状態を示す模式図である。羽根車2から流出する流体
の流れ方向をa(設計流量)、b(小流量)、c(大流
量)の矢印で示す。この図から明らかなように、設計点
以外の大流量ではディフューザ3の羽根3aの負圧面
側、小流量ではディフューザ3の羽根3aの圧力面側に
衝突する流れとなり、流れが剥離して、図3(無次元流
量とディフューザ損失との関係を示す図)に示すように
ディフューザでの損失が増大する。その結果、圧縮機の
全体性能は図4(無次元流量と無次元ヘッド係数との関
係を示す図)に示すようになり、設計点より小流量側で
右上がりな特性(不安定)が現れるようになるばかりで
なく、ある流量でサージングが発生し、配管での圧力変
動が大きくなり、運転ができなくなる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the state of the impeller outlet of the fluid machine (compressor). The flow directions of the fluid flowing out from the impeller 2 are indicated by arrows a (design flow rate), b (small flow rate), and c (large flow rate). As is clear from this figure, at a large flow rate other than the design point, the flow collides with the negative pressure surface side of the blade 3a of the diffuser 3 and at the small flow rate, the flow collides with the pressure surface side of the blade 3a of the diffuser 3, and the flow is separated, As shown in 3 (a diagram showing the relationship between the dimensionless flow rate and the diffuser loss), the loss in the diffuser increases. As a result, the overall performance of the compressor is as shown in FIG. 4 (a diagram showing the relationship between the dimensionless flow rate and the dimensionless head coefficient), and a characteristic (unstable) that rises to the right on the small flow rate side from the design point appears. In addition to the above, surging occurs at a certain flow rate, pressure fluctuations in the pipes increase, and operation becomes impossible.

【0018】これらの現象を回避するためには、ディフ
ューザ羽根の角度を可変とし、この角度を羽根車から流
出する流れの方向に一致するように制御すれば良いと考
えられる。以下にその方法を示す。羽根車出口の流量を
2、羽根車外径をD2、羽根車出口幅をb2、羽根出口
部のブロッケージ係数をBとすると、羽根車出口の半径
方向速度成分Cm2は、 Cm2=Q2/(πD22B) (6 ) と表せる。流体が非圧縮であると仮定すると、Q2は入
口流量Qと等しいので、 Cm2=Q/(πD22B) (7 ) となる。一方、羽根車出口の周方向速度成分Cu2は、
すべり係数をσ,周方向からの羽根車出口角度をβ2
羽根車周速度をU2とすると、 Cu2=σU2−Cm2cotβ2 (8 ) と表せる。
In order to avoid these phenomena, it is conceivable that the angle of the diffuser blade is made variable and this angle is controlled so as to match the direction of the flow flowing out from the impeller. The method is shown below. When the flow rate at the impeller outlet is Q 2 , the impeller outer diameter is D 2 , the impeller outlet width is b 2 , and the blockage coefficient of the impeller outlet is B, the radial velocity component Cm 2 at the impeller outlet is Cm 2 = It can be expressed as Q 2 / (πD 2 b 2 B) (6). Assuming the fluid is incompressible, Q 2 is equal to the inlet flow rate Q, so Cm 2 = Q / (πD 2 b 2 B) (7). On the other hand, the circumferential velocity component Cu 2 at the outlet of the impeller is
The slip coefficient is σ, the impeller exit angle from the circumferential direction is β 2 ,
When the impeller peripheral velocity is U 2 , it can be expressed as Cu 2 = σU 2 −Cm 2 cotβ 2 (8).

【0019】従って、羽根車出口の流れ角、すなわちデ
ィフューザの羽根角度αは、 α=arctan(Cm2/Cu2) =arctan(Q/(πσD222B−Qcotβ2)) (9 ) となる。ここで、 K1=(πD22σb22B, K2=cotβ2 (10 ) と置き、Nを回転数とすると、 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) (11 ) となる。一方、圧縮性流体の場合、羽根車出口流量Q2
は、圧縮機入口・出口の圧力比をPr、比熱比をκとす
ると、簡便的に、
Therefore, the flow angle at the outlet of the impeller, that is, the blade angle α of the diffuser is α = arctan (Cm 2 / Cu 2 ) = arctan (Q / (πσD 2 U 2 b 2 B-Qcotβ 2 )) (9 ). Here, K 1 = (πD 2 ) 2 σb 2 b 2 B, K 2 = cotβ 2 (10), and N is the number of revolutions, α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q) ) (11) On the other hand, in the case of a compressible fluid, the impeller outlet flow rate Q 2
Let P r be the pressure ratio at the compressor inlet / outlet and κ be the specific heat ratio.

【数1】 と表せる。従って、[Equation 1] Can be expressed as Therefore,

【数2】 となるので、(8),(13)式から羽根車出口流れ角
αは、 α=arctan(Cm2/Cu2) (14 ) つまり、
[Equation 2] Therefore, from the equations (8) and (13), the impeller outlet flow angle α is α = arctan (Cm 2 / Cu 2 ) (14)

【数3】 となる。(Equation 3) Becomes

【0020】このようにして、非圧縮性流体を扱う流体
機械では吸込流量及び回転数、圧縮性流体を扱う機械で
は吸込流量、回転数と入口、出口の圧力比を検出する検
出装置によってディフューザ流れ角度を算出して、ディ
フューザ羽根を流れ角度に一致するように制御すること
によって、流れの剥離を抑制してサージングを回避する
ことができる。この場合、流量が0の時には、ディフュ
ーザの羽根の角度も0度にする必要がある。このような
状態を可能にするために、ディフューザ羽根の長さL
は、図5に示すように、ディフューザ取付け半径rv
おける円周長さをディフューザ羽根枚数で除した長さと
等しいか、これよりもわずかに長くするという本発明の
構成が生まれたものである。
As described above, the diffuser flow is detected by the detector for detecting the suction flow rate and the rotation speed in the fluid machine handling the incompressible fluid, and the suction flow rate, the rotation speed and the pressure ratio of the inlet and the outlet in the machine handling the compressible fluid. By calculating the angle and controlling the diffuser vanes to match the flow angle, flow separation can be suppressed and surging can be avoided. In this case, when the flow rate is 0, the angle of the diffuser blade must also be 0 degree. In order to enable such a state, the length L of the diffuser blade is
As shown in FIG. 5, a configuration of the present invention is created in which the circumferential length at the diffuser mounting radius r v is equal to or slightly longer than the length obtained by dividing by the number of diffuser blades.

【0021】請求項2の発明は、上記ディフューザ羽根
を可変にするための支点の半径位置を羽根車半径の1.
08倍から1.65倍の範囲にあるように設定したこと
を特徴とするものである。このような請求項2の発明の
構成は、以下のような考察に基づくものである。図5か
ら図9は、このような形状のディフューザ羽根を、圧縮
機の流量が0に相当するディフューザ羽根角度0度か
ら、10度、20度、40度、60度まで示したもので
ある。この羽根は何らかの影響で90度まで変化する可
能性がある。このため、ディフューザ羽根支点を取付け
る半径rvは、ディフューザ羽根角度を90度にしたと
きに、回転する羽根車と当該ディフューザ羽根が接触し
ないようにする必要がある。
According to a second aspect of the invention, the radial position of the fulcrum for making the diffuser blade variable is 1.
It is characterized in that it is set to be in the range of 08 times to 1.65 times. The configuration of the invention of claim 2 is based on the following consideration. 5 to 9 show diffuser blades having such a shape from a diffuser blade angle of 0 degree corresponding to a compressor flow rate of 0 to 10 degrees, 20 degrees, 40 degrees and 60 degrees. This vane can change up to 90 degrees due to some influence. Therefore, the radius r v to which the diffuser vane fulcrum is attached needs to prevent the rotating impeller from coming into contact with the diffuser vane when the diffuser vane angle is set to 90 degrees.

【0022】図10は、このような条件を得るための説
明図であって、ここにおいて、Lはディフューザ羽根の
全長、L1はディフューザ羽根前縁までの長さであり、
これに請求項1の条件を設定すれば、L1は、
FIG. 10 is an explanatory view for obtaining such a condition, where L is the total length of the diffuser blade, L1 is the length to the front edge of the diffuser blade,
If the condition of claim 1 is set to this, L1 becomes

【数4】 で与えられる。また、図10において、ディフューザ羽
根が90度になったときに羽根車の先端と接触しない条
件を求めると、
[Equation 4] Given in. Further, in FIG. 10, when the condition for not contacting the tip of the impeller when the diffuser blade reaches 90 degrees is obtained,

【数5】 が得られる。請求項3の発明は、上記ディフューザ羽根
の前縁から支点までの長さを、ディフューザ羽根の全長
の20%から50%になるように設定したことを特徴と
するものである。
(Equation 5) Is obtained. The invention of claim 3 is characterized in that the length from the front edge of the diffuser blade to the fulcrum is set to be 20% to 50% of the total length of the diffuser blade.

【0023】ディフューザ羽根を駆動するために必要な
軸廻りのトルクは、図2に示したディフューザ羽根の圧
力面側と負圧面側の圧力差によって発生するトルクより
も大きくなければならない。ディフューザ羽根の前縁側
と後縁側に働く圧力が同程度の場合、駆動軸を羽根の中
央に位置しておけば回転させるに必要なトルクは最小に
できる。しかし、実際にはディフューザ羽根の前縁側の
圧力が後縁側よりも高くなるので、駆動軸はディフュー
ザ羽根の20〜50%に位置させる必要がある。
The torque around the shaft required to drive the diffuser blade must be larger than the torque generated by the pressure difference between the pressure surface side and the suction surface side of the diffuser blade shown in FIG. When the pressures acting on the leading edge side and the trailing edge side of the diffuser blade are similar, the torque required for rotation can be minimized by positioning the drive shaft in the center of the blade. However, since the pressure on the leading edge side of the diffuser blade is actually higher than that on the trailing edge side, it is necessary to position the drive shaft at 20 to 50% of the diffuser blade.

【0024】ところで、使用の状況や目的によっては、
流体機械において制御すべき最低流量を0に近い値とす
る必要がない場合もある。このような場合には、ディフ
ューザ羽根の長さを請求項1の場合よりもさらに短く
し、開度を最も絞った状態すなわち羽根角度を周方向に
対して0度としたときに隙間ができるようにしても良
い。請求項4に記載の発明はこのような観点においてな
されたもので、ディフューザ羽根が支点回りに回転可能
に取り付けられ、その角度を可変制御できるようにした
ポンプにおいて、ディフューザ羽根の長さが、該ポンプ
が制御すべき最低流量に基づいて決定されていることを
特徴とする可変案内羽根付きポンプである。
By the way, depending on the situation and purpose of use,
In some cases, the minimum flow rate to be controlled in the fluid machine does not have to be close to zero. In such a case, the length of the diffuser blade is made shorter than in the case of claim 1, and a gap is formed when the opening is most narrowed, that is, when the blade angle is 0 degree with respect to the circumferential direction. You can The invention as set forth in claim 4 is made from such a point of view. In a pump in which a diffuser blade is rotatably mounted around a fulcrum and its angle can be variably controlled, the length of the diffuser blade is A pump with variable guide vanes, characterized in that the pump is determined based on a minimum flow rate to be controlled.

【0025】請求項5に記載の発明は、これをさらに具
体化したもので、ディフューザ羽根の長さが、ディフュ
ーザ羽根角度を最も絞ったときの隣接するディフューザ
羽根間の開口部の面積(A4)と、設計流量における隣
接するディフューザ羽根の開口部の面積(A5)の比に
基づいて決定されていることを特徴とする請求項4に記
載の可変案内羽根付きポンプである。A4は、例えばデ
ィフューザ羽根角度を0度にしたときのディフューザ羽
根の前縁と後縁の間で形成される開口部の面積に近似す
ることができる。また、A5は、ディフューザ羽根の取
付けられている半径の円周上において、その時のディフ
ューザ羽根の角度におけるディフューザ羽根の周方向の
厚さ分だけ除外した面積として計算できる。
The invention according to claim 5 further embodies this, and the length of the diffuser blade is such that the area of the opening (A 4 between adjacent diffuser blades when the diffuser blade angle is most narrowed). ) And the area (A 5 ) of the opening of the adjacent diffuser vanes in the design flow rate, the pump with variable guide vanes according to claim 4. A 4 can be approximated to the area of the opening formed between the leading edge and the trailing edge of the diffuser blade when the diffuser blade angle is set to 0 degree, for example. Further, A 5 can be calculated as an area on the circumference of the radius to which the diffuser blade is attached, excluding only the thickness in the circumferential direction of the diffuser blade at the angle of the diffuser blade at that time.

【0026】[0026]

【作用】上記のような請求項1の発明においては、ディ
フューザ羽根を支点回りに回転させてその角度を0とす
ると、羽根の長さがディフューザ取付け半径における円
周長さがディフューザ羽根枚数で除した長さとほぼ等し
いか、やや長く設定されているので、隣接する2つの羽
根の前縁と後縁が重なり、ディフューザ下流に流れが流
出しない。これにより、圧縮機の流量が0の時に羽根角
度を0度にすれば不安定現象が起きず、従って、ポンプ
を広い流量範囲で安定的に運転することが可能となっ
た。ただし、ディフューザ羽根を全閉状態で長時間運転
させることは、圧縮機全体の温度が上昇してしまうので
避ける必要がある。
In the invention of claim 1 as described above, when the diffuser blade is rotated about the fulcrum and its angle is set to 0, the length of the blade is divided by the number of diffuser blades in the circumferential length at the diffuser mounting radius. Since the length is set to be substantially equal to or slightly longer than the specified length, the leading edge and the trailing edge of two adjacent blades overlap each other, and the flow does not flow out to the downstream of the diffuser. As a result, when the flow rate of the compressor is 0, the instability phenomenon does not occur if the blade angle is set to 0 degree, and thus the pump can be stably operated in a wide flow rate range. However, it is necessary to avoid operating the diffuser blades in a fully closed state for a long time because the temperature of the entire compressor rises.

【0027】また、請求項2の発明においては、このデ
ィフューザ羽根を羽根の支点周りに回転させたとき、デ
ィフューザ角度が90度になっても羽根車とディフュー
ザの前縁は接触しない。さらに、請求項3の発明におい
ては、ディフューザ羽根が平板のとき、ディフューザ羽
根の前縁から回転の支点までの長さは、ディフューザ羽
根の全体の20%から50%の位置にあれば、このディ
フューザ羽根を羽根の支点周りに回転させたとき、羽根
車から流出する流れによって発生するトルクに対抗して
ディフューザ羽根を動かす力を最少にすることが可能で
ある。
Further, in the invention of claim 2, when the diffuser blade is rotated around the fulcrum of the blade, the impeller and the front edge of the diffuser do not contact each other even if the diffuser angle becomes 90 degrees. Further, in the invention of claim 3, when the diffuser blade is a flat plate, if the length from the front edge of the diffuser blade to the fulcrum of rotation is 20% to 50% of the entire diffuser blade, this diffuser blade is provided. It is possible to minimize the force that moves the diffuser vanes against the torque generated by the flow out of the impeller when the vanes are rotated about the fulcrum of the vanes.

【0028】また、請求項4に記載の発明によれば、デ
ィフューザ羽根を短くすることによって、ディフューザ
羽根との摩擦によるエネルギー損失を防ぎ、ディフュー
ザ羽根の振動やこれに起因する騒音を防止することがで
きる。また、同じ理由からディフューザの剛性を過剰に
保障する必要性もなくなる。
Further, according to the invention described in claim 4, by shortening the diffuser blade, energy loss due to friction with the diffuser blade can be prevented, and vibration of the diffuser blade and noise caused thereby can be prevented. it can. Further, for the same reason, it becomes unnecessary to guarantee the rigidity of the diffuser excessively.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明に係る可変案内羽根付き流体機
械の実施例を、図面を参照して説明する。
Embodiments of the fluid machine with variable guide vanes according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】図11は、本発明が適用される単段遠心圧
縮機を示す縦断面図である。この図に示されるように、
羽根車2の下流にあるディフューザ3のディフューザ羽
根3aは、複数の歯車4を介してアクチュエータ5に連
結されている。また、圧縮機の吸込側には、吸込流量を
検出する検出装置6、回転数を検出する検出装置8、入
口・出口の圧力比を検出する検出装置9が設置されてい
る。アクチュエータ5は制御装置7に接続されており、
ディフューザ羽根3aの羽根角度が可変になっている。
また、10は入口案内羽根であり、これを開閉すること
により、回転数を変えずに流体機械の流量を調整できる
ようになっている。このように、本発明では入口案内羽
根10があっても問題なく扱える。また、モータが定回
転数で駆動される場合には回転検出装置8はなくてもか
まわない。
FIG. 11 is a vertical sectional view showing a single-stage centrifugal compressor to which the present invention is applied. As shown in this figure,
The diffuser blade 3 a of the diffuser 3 downstream of the impeller 2 is connected to the actuator 5 via a plurality of gears 4. Further, on the suction side of the compressor, a detection device 6 that detects the suction flow rate, a detection device 8 that detects the number of revolutions, and a detection device 9 that detects the pressure ratio between the inlet and the outlet are installed. The actuator 5 is connected to the control device 7,
The blade angle of the diffuser blade 3a is variable.
Reference numeral 10 is an inlet guide vane, which can be opened and closed to adjust the flow rate of the fluid machine without changing the rotational speed. As described above, according to the present invention, even if the inlet guide vane 10 is provided, it can be handled without any problem. Further, when the motor is driven at a constant rotation speed, the rotation detection device 8 may be omitted.

【0031】この圧縮機のディフューザ羽根の形状は、
図5ないし図9に示すようになっており、そしてディフ
ューザ羽根の長さが、ディフューザ羽根取付け半径にお
ける円周長さをディフューザ羽根枚数で除した長さとほ
ぼ等しいかやや長くなっている。従って、羽根を円周の
接線方向に並ぶように回転させたときに、隣接する2つ
の羽根の前縁と後縁が重なる。また、ディフューザ羽根
を可変にするための支点の半径方向の位置は羽根車半径
の1.08倍から1.65倍の範囲にあるようになってお
り、羽根角度が90度になっても、羽根車と干渉しな
い。
The shape of the diffuser vanes of this compressor is
As shown in FIGS. 5-9, the length of the diffuser vanes is approximately equal to or slightly longer than the circumferential length at the diffuser vane mounting radius divided by the number of diffuser vanes. Therefore, when the blades are rotated so as to be aligned in the tangential direction of the circumference, the leading edge and the trailing edge of two adjacent blades overlap. Also, the radial position of the fulcrum for making the diffuser blade variable is in the range of 1.08 times to 1.65 times the impeller radius, and even if the blade angle becomes 90 degrees, Does not interfere with the impeller.

【0032】そして、ディフューザ羽根の前縁から支点
までの長さは、ディフューザ羽根の全長の20%から5
0%に設定されているので、このディフューザ羽根を羽
根の支点周りに回転させたとき、羽根車から流出する流
れによって発生するトルクに対抗してディフューザ羽根
を動かす力を最少にすることができる。上記制御装置7
は、検出装置6,8,9からの入力信号と、予め入力さ
れている関係式に基づいて、アクチュエータ5に駆動信
号を出力し、ディフューザ羽根の角度を制御する。この
関係式は、たとえば以下のように設定されている。すな
わち、流体機械で処理する流体が非圧縮性の場合は、 α=arctan(Q/(K1N−K2Q)) (11 ) と設定され、流体が圧縮性である場合には、
The length from the front edge of the diffuser blade to the fulcrum is 20% to 5% of the total length of the diffuser blade.
Since it is set to 0%, when the diffuser blade is rotated around the fulcrum of the blade, the force that moves the diffuser blade against the torque generated by the flow flowing out from the impeller can be minimized. The control device 7
Outputs a drive signal to the actuator 5 based on the input signals from the detection devices 6, 8 and 9 and the relational expression input in advance to control the angle of the diffuser blade. This relational expression is set as follows, for example. That is, when the fluid to be processed by the fluid machine is incompressible, α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q)) (11) is set, and when the fluid is compressible,

【数6】 と設定されている。このように羽根角度を制御すること
により、ディフューザ羽根3aでの損失を図3の破線で
示すように低減させることができる。その結果、圧縮機
の全体性能を図4の破線で示すように向上させることが
でき、不安定現象を回避して安定した特性が得られる。
(Equation 6) Is set. By controlling the blade angle in this way, the loss in the diffuser blade 3a can be reduced as shown by the broken line in FIG. As a result, the overall performance of the compressor can be improved as shown by the broken line in FIG. 4, and an unstable phenomenon can be avoided and stable characteristics can be obtained.

【0033】図12に、従来のディフューザ羽根を固定
した装置での全体性能と、本発明による装置での性能の
比較を示す。本発明による装置の性能は従来のものに比
べて、締切り流量付近まで安定して運転できることがわ
かる。
FIG. 12 shows a comparison of the overall performance of the conventional device with the fixed diffuser vanes and the performance of the device according to the present invention. It is understood that the performance of the device according to the present invention can be stably operated up to near the shutoff flow rate as compared with the conventional one.

【0034】回転数を制御できる制御装置を有する場合
には、式(11)又は(15)の吸込流量によって決定
されるディフューザ羽根角度に従って、ディフューザ羽
根3aを制御し、ヘッドが所定値を満足しない場合は、
回転数をも制御して不安定状態を回避しながら運転でき
る。図13ないし図20は、この発明の他の実施例であ
り、ディフューザ羽根の断面形状が異なるものを示す。
図13ないし図16は翼形を用いた場合を、図17ない
し図20は円弧翼を用いた場合をそれぞれ示す。これら
の実施例においても、ディフューザ羽根の寸法の取り合
いは、上記実施例と同様に設定されており、上述した実
施例と同様の効果を奏する。
When a control device capable of controlling the number of revolutions is provided, the diffuser blade 3a is controlled according to the diffuser blade angle determined by the suction flow rate of the equation (11) or (15), and the head does not satisfy the predetermined value. If
It is possible to operate while avoiding an unstable state by controlling the rotation speed. 13 to 20 show another embodiment of the present invention, in which diffuser blades have different sectional shapes.
13 to 16 show the case where the airfoil is used, and FIGS. 17 to 20 show the case where the arcuate blade is used. Also in these examples, the dimensions of the diffuser blades are set in the same manner as in the above-mentioned examples, and the same effects as those in the above-mentioned examples are obtained.

【0035】図21は、この発明の他の実施例の流体機
械のディフューザ羽根の寸法関係を示す図であって、こ
こにおいては、ディフューザ羽根の長さが、ディフュー
ザ羽根角度を最も絞ったときの隣接するディフューザ羽
根間の開口部の面積(A4)と、設計流量における隣接
するディフューザ羽根の開口部の面積(A5)の比に基
づいて決定されている。以下に詳しく説明する。
FIG. 21 is a diagram showing the dimensional relationship of diffuser blades of a fluid machine according to another embodiment of the present invention, in which the length of the diffuser blades is the maximum when the diffuser blade angle is narrowed. It is determined based on the ratio of the area (A 4 ) of the opening between the adjacent diffuser blades and the area (A 5 ) of the opening of the adjacent diffuser blade at the design flow rate. The details will be described below.

【0036】ディフューザ羽根の取付け位置(回転軸中
心)のポンプ中心からの距離をrvとすると、周方向長
さLは、L=2πrv で表される。設計点での羽根車
出口の流れ角度は周方向に対してほぼ25度程度である
のが一般的である。設計流量でディフューザ羽根が流れ
に最適に適合しているとすると、ほぼこの角度になる。
従って、ディフューザ羽根の取付け半径部での垂直方向
厚さをTnとすると周方向に25度傾いたときの厚さTt
はTt=Tn/sin(25゜) になる。
The circumferential length L is represented by L = 2πr v, where r v is the distance from the pump center to the position where the diffuser blades are attached (center of rotation axis). The flow angle at the impeller outlet at the design point is generally about 25 degrees with respect to the circumferential direction. If the diffuser vanes were optimally matched to the flow at the design flow rate, this would be approximately this angle.
Therefore, assuming that the vertical thickness at the mounting radius of the diffuser blade is T n , the thickness T t when it is inclined by 25 degrees in the circumferential direction.
Becomes T t = T n / sin (25 °).

【0037】ディフューザ羽根取付け半径の円周上での
ディフューザ羽根間の開口面積A5は、ディフューザの
羽根枚数をZ、ポンプの幅(内法)をWとすると、A5
=(L−Tt)W=(2πrv−TtZ)W となる。こ
こで、ディフューザ羽根によって制御できる流量Qs
設計点流量Qdの割合Sで示すとS=Qs/Qd とな
る。従って、必要最小限のディフューザ羽根長さL
vは、 Lv = (2πrv− (2πrv−ZTn/sin (25゜))(Qs
/Qd))/Z で決定される。
The opening area A 5 between the diffuser vanes on the circumference of the diffuser blades mounting radius, the number of blades of the diffuser Z, the width of the pump (inner size) and W, A 5
= A (L-Tt) W = ( 2πr v -T t Z) W. Here, when the flow rate Q s that can be controlled by the diffuser blade is shown by the ratio S of the design point flow rate Q d , S = Q s / Q d . Therefore, the minimum required diffuser blade length L
v is, L v = (2πr v - (2πr v -ZT n / sin (25 °)) (Q s
/ Q d )) / Z.

【0038】ディフューザ羽根厚さは、翼長さの10%と
して決定されたディフューザ羽根長さを、ディフューザ
取付け半径を羽根枚数で除した長さで無次元化し、制御
が必要な流量比を横軸にとって示すと、図22のごとく
になる。実際には、制御が必要な流量比に対してディフ
ューザ羽根長さ比、即ち、ディフューザ羽根長さを、図
に示された値以上にしておけば良いことになる。
The diffuser vane thickness is made dimensionless by the length of the diffuser vane, which is determined as 10% of the vane length, divided by the diffuser mounting radius by the number of vanes, and the flow rate ratio that requires control is plotted along the horizontal axis. This is as shown in FIG. In practice, the diffuser blade length ratio, that is, the diffuser blade length, should be set to be equal to or greater than the value shown in the figure with respect to the flow rate ratio that needs to be controlled.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、流体機械を設計点流量以下の流量域で運転した
ときに発生するサージング等の不安定現象を回避して、
流体機械を締切流量から最大流量まで広い流量範囲で運
転することができる。請求項2の発明によれば、このデ
ィフューザ羽根を羽根の支点周りに回転させたとき、デ
ィフューザ角度が90度になっても羽根車とディフュー
ザの前縁が接触せず、広い範囲での制御が可能となる。
請求項3の発明によれば、ディフューザ羽根を羽根の支
点周りに回転させたとき、羽根車から流出する流れによ
って発生するトルクに対抗してディフューザ羽根を動か
す力を最少にすることが可能であり、制御特性のよい流
体機械を提供することができる。請求項4又は5の発明
によれば、ディフューザ羽根との摩擦によるエネルギー
損失を防ぎ、ディフューザ羽根の振動やこれに起因する
騒音を防止することができ、ディフューザの剛性を過剰
に保障する必要性もなくなる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the unstable phenomenon such as surging which occurs when the fluid machine is operated in the flow rate range below the design point flow rate is avoided,
The fluid machine can be operated in a wide flow rate range from the cutoff flow rate to the maximum flow rate. According to the invention of claim 2, when the diffuser blade is rotated around the fulcrum of the blade, even if the diffuser angle becomes 90 degrees, the impeller and the front edge of the diffuser do not come into contact with each other, and the control in a wide range is possible. It will be possible.
According to the invention of claim 3, when the diffuser blade is rotated around the fulcrum of the blade, it is possible to minimize the force for moving the diffuser blade against the torque generated by the flow flowing out from the impeller. Therefore, it is possible to provide a fluid machine having good control characteristics. According to the invention of claim 4 or 5, it is possible to prevent energy loss due to friction with the diffuser blade, to prevent vibration of the diffuser blade and noise resulting therefrom, and also to ensure excessive rigidity of the diffuser. Disappear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】羽根なしディフューザ内の流れの説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a flow in a vaneless diffuser.

【図2】羽根車出口の流体の状態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of fluid at an outlet of an impeller.

【図3】無次元流量とディフューザ損失との関係を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a dimensionless flow rate and a diffuser loss.

【図4】無次元流量と無次元ヘッド係数との関係を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a dimensionless flow rate and a dimensionless head coefficient.

【図5】平板状のディフューザ羽根の角度が0度の時の
羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部の形状
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a blade shape when a flat diffuser blade has an angle of 0 degree and a shape of an opening formed between the blades.

【図6】平板状のディフューザ羽根の角度が10度の時
の羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部の形
状を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a blade shape when a flat diffuser blade has an angle of 10 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図7】平板状のディフューザ羽根の角度が20度の時
の羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部の形
状を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a blade shape when a flat diffuser blade has an angle of 20 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図8】 平板状のディフューザ羽根の角度が40度の
時の羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部の
形状を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a blade shape when a flat diffuser blade has an angle of 40 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図9】平板状のディフューザ羽根の角度が60度の時
の羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部の形
状を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a blade shape when a flat diffuser blade has an angle of 60 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図10】ディフューザ羽根角度を0度にしたときに、
回転する羽根車とディフューザ羽根が接触しないような
条件を得るための説明図である。
FIG. 10: When the diffuser blade angle is set to 0 degree,
It is explanatory drawing for obtaining the conditions which a rotating impeller and a diffuser blade do not contact.

【図11】本発明の可変案内羽根付き流体機械の一例で
ある単段遠心圧縮機を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a vertical sectional view showing a single-stage centrifugal compressor which is an example of a fluid machine with variable guide vanes according to the present invention.

【図12】従来のディフューザ羽根を固定した装置での
全体性能と、本発明による装置での性能の比較を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a comparison between the overall performance of a conventional device with a fixed diffuser vane and the performance of a device according to the present invention.

【図13】翼形状のディフューザ羽根の角度が10度の
ときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部
の形状を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a blade shape when the angle of the blade-shaped diffuser blade is 10 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図14】翼形状のディフューザ羽根の角度が20度の
ときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部
の形状を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a blade shape when the angle of the blade-shaped diffuser blade is 20 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図15】翼形状のディフューザ羽根の角度が40度の
ときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部
の形状を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a blade shape when the angle of the blade-shaped diffuser blade is 40 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図16】翼形状のディフューザ羽根の角度が60度の
ときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口部
の形状を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a blade shape when a blade-shaped diffuser blade has an angle of 60 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図17】円弧翼状のディフューザ羽根の角度が10度
のときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口
部の形状を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a blade shape when an angle of the arc-shaped diffuser blade is 10 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図18】円弧翼状のディフューザ羽根の角度が20度
のときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口
部の形状を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a blade shape when an angle of the arc-shaped diffuser blade is 20 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図19】円弧翼状のディフューザ羽根の角度が40度
のときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口
部の形状を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a blade shape when the angle of the arc-shaped diffuser blade is 40 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図20】円弧翼状のディフューザ羽根の角度が60度
のときの羽根形状と、羽根と羽根の間に構成される開口
部の形状を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a blade shape when an angle of the arc blade diffuser blade is 60 degrees, and a shape of an opening formed between the blades.

【図21】この発明の他の実施例のディフューザ羽根を
示すもので、角度がほぼ設計流量に対応した25度のと
きの寸法関係を示す図である。
FIG. 21 is a view showing a diffuser blade according to another embodiment of the present invention, and is a diagram showing a dimensional relationship when the angle is 25 degrees which corresponds approximately to the design flow rate.

【図22】制御すべき流量とディフューザ長さの関係を
示すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the flow rate to be controlled and the diffuser length.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 羽根車 3 ディフューザ部 3a ディフューザ羽根 4 歯車 5 アクチュエータ 6 検出装置 7 制御装置 2 Impeller 3 Diffuser part 3a Diffuser blade 4 Gear 5 Actuator 6 Detection device 7 Control device

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年1月22日[Submission date] January 22, 1996

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法においては、ディフューザ幅を狭くす
る方法では、ディフューザ壁面の摩擦損失が大きくな
り、ディフューザ性能が大幅に低下するので、このよう
な機構は使用できる流量範囲が限定されるという欠点が
ある。また、ディフューザ羽根の角度を可変にした従来
の方法では、ディフューザ羽根の長さが長いため、ある
有限の角度で隣り合うディフューザ羽根が接触してしま
い締め切り流量まで制御することができなかった。ディ
フューザ羽根を分割して前方部分のディフューザ羽根だ
けを可変にした米国特許3,957 392号がある
が、この方法でも締切流量までの制御は不可能であっ
た。
However, in the conventional method as described above, in the method of narrowing the diffuser width, the friction loss on the wall surface of the diffuser becomes large, and the diffuser performance is significantly deteriorated. The mechanism has the disadvantage that the usable flow rate range is limited. Further, in the conventional method in which the angles of the diffuser blades are variable, since the diffuser blades are long, adjacent diffuser blades come into contact with each other at a certain finite angle, and the deadline flow rate cannot be controlled. Di
The diffuser blade is divided into the diffuser blades in the front part.
There is U.S. Pat. No. 3,957,392 with variable displacement.
However, even with this method, it is impossible to control the deadline flow rate.
It was

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】従って、羽根車出口の流れ角、すなわちデ
ィフューザの羽根角度αは、 α=arctan(Cm/CU) =arctan(Q/(πσDB−Qcotβ)) (9) となる。ここで、 K=(πDσ, K=cotβ (10) と置き、Nを回転数とすると、 α=arctan(Q/(KN−KQ)) (11) となる。一方、圧縮性流体の場合、羽根車出口流量Q
は、圧縮機入口・出口の圧力比をP、比熱比をκとす
ると、簡便的に、
Therefore, the flow angle at the outlet of the impeller, that is, the blade angle α of the diffuser is α = arctan (Cm 2 / CU 2 ) = arctan (Q / (πσD 2 U 2 b 2 B-Qcotβ 2 )) (9 ). Here, K 1 = (πD 2 ) 2 σ b 2 B , K 2 = cot β 2 (10), and N is the number of revolutions, α = arctan (Q / (K 1 N−K 2 Q)) (11) On the other hand, in the case of a compressible fluid, the impeller outlet flow rate Q 2
Let P r be the pressure ratio at the compressor inlet / outlet and κ be the specific heat ratio.

【数1】と表せる。従って、It can be expressed as Therefore,

【数2】となるので、(8),(13)式から羽根車出
口流れ角αは、 α=arctan(Cm/Cu) (14) つまり、
Therefore, from the equations (8) and (13), the impeller outlet flow angle α is α = arctan (Cm 2 / Cu 2 ) (14)

【数3】となる。[Equation 3]

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】化学式等を記載した書面[Name of item to be corrected] Document with chemical formula, etc.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【数4】 ▲b▼の交点(x,y)を求めると の長さは ─────────────────────────────────────────────────────
[Equation 4] When the intersection (x, y) of ▲ b ▼ is calculated The length of L 1 is ─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年2月1日[Submission date] February 1, 1996

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】化学式等を記載した書面[Name of item to be corrected] Document with chemical formula, etc.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【数4】 [Equation 4]

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディフューザ羽根が支点回りに回転可能
に取り付けられ、その角度を可変制御できるようにした
ポンプにおいて、 上記ディフューザ羽根の長さが、ディフューザ羽根取付
け半径における円周長さをディフューザ羽根枚数で除し
た長さとほぼ等しいか、やや長くなっており、 上記羽根を円周の接線方向に並ぶように回転させたとき
に、隣接する2つの羽根の前縁と後縁が重なるようにし
たことを特徴とする可変案内羽根付きポンプ。
1. A pump in which diffuser blades are rotatably mounted around a fulcrum and whose angle can be variably controlled, wherein the length of the diffuser blades is defined by the circumferential length at the diffuser blade mounting radius. The length is almost equal to or slightly longer than the length divided by, and when the blades are rotated so as to be aligned in the tangential direction of the circumference, the leading edge and the trailing edge of two adjacent blades overlap. A pump with variable guide vanes.
【請求項2】 上記ディフューザ羽根を可変にするため
の支点の半径位置が羽根車半径の1.08倍から1.65
倍の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の可変
案内羽根付きポンプ。
2. The radial position of the fulcrum for varying the diffuser blade is 1.08 times the impeller radius to 1.65.
The pump with variable guide vanes according to claim 1, wherein the pump has a double range.
【請求項3】 上記ディフューザ羽根の前縁から支点ま
での長さが、ディフューザ羽根の全長の20%から50
%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の可変
案内羽根付きポンプ。
3. The length from the front edge of the diffuser blade to the fulcrum is 20% to 50% of the total length of the diffuser blade.
%, The pump with variable guide vanes according to claim 1 or 2.
【請求項4】 ディフューザ羽根が支点回りに回転可能
に取り付けられ、その角度を可変制御できるようにした
ポンプにおいて、 ディフューザ羽根の長さが、該ポンプが制御すべき最低
流量に基づいて決定されていることを特徴とする可変案
内羽根付きポンプ。
4. A pump in which a diffuser vane is rotatably mounted around a fulcrum and whose angle can be variably controlled, wherein the length of the diffuser vane is determined based on a minimum flow rate to be controlled by the pump. A pump with variable guide vanes, which is characterized by
【請求項5】 ディフューザ羽根の長さが、ディフュー
ザ羽根角度を最も絞ったときの隣接するディフューザ羽
根間の開口部の面積と、設計流量における隣接するディ
フューザ羽根の開口部の面積の比に基づいて決定されて
いることを特徴とする請求項4に記載の可変案内羽根付
きポンプ。
5. The length of a diffuser vane is based on the ratio of the area of the opening between adjacent diffuser vanes when the diffuser vane angle is most narrowed, and the area of the opening of the adjacent diffuser vanes at the design flow rate. The pump with variable guide vanes according to claim 4, which is determined.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021075157A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22
WO2021075157A1 (en) * 2019-10-16 2021-04-22 株式会社Ihi Centrifugal compressor
CN114514380A (en) * 2019-10-16 2022-05-17 株式会社Ihi Centrifugal compressor
US11754093B2 (en) 2019-10-16 2023-09-12 Ihi Corporation Centrifugal compressor
CN114514380B (en) * 2019-10-16 2024-03-01 株式会社Ihi Centrifugal compressor

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