JPH09100799A - Centrifugal compressor - Google Patents
Centrifugal compressorInfo
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- JPH09100799A JPH09100799A JP7259633A JP25963395A JPH09100799A JP H09100799 A JPH09100799 A JP H09100799A JP 7259633 A JP7259633 A JP 7259633A JP 25963395 A JP25963395 A JP 25963395A JP H09100799 A JPH09100799 A JP H09100799A
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- centrifugal compressor
- piston rod
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- 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
- F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
- F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
-
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-
- 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
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は遠心圧縮機のサージ
ング領域を低流量側にシフトさせることができる遠心圧
縮機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a centrifugal compressor capable of shifting a surging area of the centrifugal compressor to a low flow rate side.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に遠心圧縮機の吐出量を絞って行く
と、吐出圧が高まるが、ある値まで絞るとサージングが
起る。サージングは次のようにして起る。すなわち遠心
圧縮機の定格回転数に対して図５のような風圧・風量曲
線を有する遠心圧縮機がＰｃ，Ｖｃで運転中、使用風量
がＶ1 に減少すれば、空気槽の圧力はさらに上昇しよう
とするが、ブロワの吐出圧力はＰｃ以上になり得ないの
で、運転点は急速にＰ0点に移り、吐出零となる。その
結果、空気槽の圧力は低下することになり、これがＰ0
以下になれば運転点は突然Ｐ2 に移り、吐出風量Ｖ2 は
使用風量Ｖ1 より大なるため、運転点はＰ2 からＰｃに
至り、最初に戻る。そして引続き同じサイクルを繰返
す。2. Description of the Related Art Generally, when the discharge amount of a centrifugal compressor is reduced, the discharge pressure increases, but when it is reduced to a certain value, surging occurs. Surging occurs as follows. That is, when the centrifugal compressor having the air pressure / air volume curve as shown in FIG. 5 with respect to the rated speed of the centrifugal compressor is operating at Pc and Vc, and the air volume used decreases to V 1 , the pressure in the air tank further rises. However, since the discharge pressure of the blower cannot exceed Pc, the operating point rapidly moves to P 0 and discharge becomes zero. As a result, the pressure in the air tank will drop, which is P 0.
When it becomes below, the operating point suddenly shifts to P 2 , and the discharge air volume V 2 becomes larger than the used air volume V 1 , so the operating point goes from P 2 to Pc and returns to the beginning. Then, the same cycle is repeated.
【０００３】上述のように風圧曲線が右上りの部分はサ
ージングにより運転が不安定になる。なお、遠心圧縮機
の回転数が変る場合には図５のような風圧・風量曲線を
それぞれの回転数に対応して画ことができるが、それぞ
れの曲線のＰｃに相当する点を結んだ曲線をサージング
ラインという。遠心圧縮機を設計する場合には作動域が
サージングラインを下回る風量にならないようにする
が、広い作業域が要求される場合には可変ディフューザ
を採用すことが知られている。As described above, the operation in the upper right part of the wind pressure curve becomes unstable due to surging. When the rotation speed of the centrifugal compressor changes, a wind pressure / air volume curve as shown in FIG. 5 can be drawn corresponding to each rotation speed, but a curve connecting points corresponding to Pc of each curve. Is called a surging line. When designing a centrifugal compressor, it is known that the working area does not fall below the surging line, but it is known to employ a variable diffuser when a wide working area is required.
【０００４】図６は羽根付きディフューザを有する遠心
圧縮機の正断面図である。図においてａは羽根車、ｂは
羽根付きディフューザ、ｃはスクロールである。かかる
羽根付きディフューザ（ベーンドディフュード）におい
て、低風量領域で作動させる場合にディフューザ羽根を
図７に示すように寝かせるようにする。これを可変ディ
フューザという。すなわち低流量の領域では全部のディ
フューザ羽根ｄをディフューザ入口近傍を支点ｅとして
点線で示すように寝かせる。そうするとディフューザ入
口付近であって羽根間隔が最も狭い部分、すなわちスロ
ート部ｆの空気流の通過面積が小さくなるので、サージ
ラインは低流量側にシフトする。FIG. 6 is a front sectional view of a centrifugal compressor having a vaned diffuser. In the figure, a is an impeller, b is a diffuser with blades, and c is a scroll. In such a vaned diffuser (vaned diffuser), the diffuser vanes are laid down as shown in FIG. 7 when operating in the low air volume region. This is called a variable diffuser. That is, in the low flow rate region, all the diffuser blades d are laid down as shown by the dotted lines with the vicinity of the diffuser inlet as the fulcrum e. Then, the passage area of the air flow in the portion near the diffuser inlet where the blade spacing is the narrowest, that is, the throat portion f becomes small, so the surge line shifts to the low flow rate side.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の可変ディ
フューザには次のような問題がある。 ディフューザ羽根を可動にするための機構が複雑でコ
ストが高い。 羽根の角度を可変にするためにディフューザ羽根とケ
ーシングとの間に隙間が必要であるがそのための遠心圧
縮機の設計点での性能が低下する。However, the variable diffuser described above has the following problems. The mechanism for moving the diffuser vanes is complicated and the cost is high. A gap is required between the diffuser vane and the casing in order to make the vane angle variable, but this reduces the performance at the design point of the centrifugal compressor.
【０００６】本発明は上記問題点に鑑み案出されたもの
で、簡単で安価な機構により、広い作動域に対応できる
と共に遠心圧縮機の設計点における性能低下のない遠心
圧縮機を提供することを目的とする。The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and provides a centrifugal compressor which can cope with a wide operating range by a simple and inexpensive mechanism and which does not deteriorate in performance at the design point of the centrifugal compressor. With the goal.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は羽根付きディフューザを有する遠心圧縮機にお
いて、該ディフィーザのスロート部に出没可能な突起を
設けている。突起の断面形状は円形、楕円形または翼形
などが好ましい。In order to achieve the above object, the present invention is a centrifugal compressor having a diffuser with vanes, in which a protrusion capable of projecting and retracting is provided at a throat portion of the diffuser. The cross-sectional shape of the protrusion is preferably circular, elliptical or wing-shaped.
【０００８】また突起を出没させるアクチュエータは空
気圧シリンダであって、ケーシングのスロート部分を貫
通する上記突起にピストンロッド先端が固着されてい
て、空気圧シリンダのピストンロッド側の給気ポートに
は圧縮機の入口圧力が印加されており、空気圧シリンダ
の反ロッド側の給気ポートにはディフューザ出口圧力が
印加されており、空気圧シリンダ内に突起を引込ませる
方向に付勢するばねが設けられていることが好ましい。Further, the actuator for projecting and retracting the projection is a pneumatic cylinder, and the tip of the piston rod is fixed to the projection penetrating the throat portion of the casing, and the compressor cylinder is connected to the air supply port on the piston rod side of the pneumatic cylinder. The inlet pressure is applied, the diffuser outlet pressure is applied to the air supply port on the side opposite to the rod of the pneumatic cylinder, and a spring that biases the protrusion in the pneumatic cylinder is provided. preferable.
【０００９】次に本発明の作用を説明する。上述のよう
にディフューザのスロート部に出没可能に突起を設け、
サージングの起る低流量の領域では突起を突出させ、通
常の作動領域では引込むようにしたので、低流量の作動
域でスロート部を流れる空気流が絞られ、サージングラ
インが低流量側にシフトすると共に通常の作動領域では
スロート部の空気流は突起により邪魔されることがなく
性能の低下もない。なお、突起は全てのディフューザ羽
根の間に設けることは必ずしも必要ではなく、１または
２以上設ければよい。Next, the operation of the present invention will be described. As mentioned above, a protrusion is provided on the throat of the diffuser so that it can appear and disappear,
In the low flow area where surging occurs, the protrusions are projected and in the normal operation area they are retracted, so the air flow flowing through the throat is throttled in the low operation area, and the surging line shifts to the low flow side. In the normal operating region, the air flow in the throat part is not obstructed by the protrusions and the performance is not deteriorated. It is not always necessary to provide the protrusions between all the diffuser blades, and one or more protrusions may be provided.
【００１０】遠心圧縮機の風量の関係は図５に示すよう
な風圧・風量曲線で表されるので、突起を出没させるア
クチュエータを上述のような構造にしておけば、通常の
作動域では突起は引込んでいるが、吐出風量を絞って遠
心圧縮機の吐出圧力と吸入圧力（通常はケージ圧力零）
との差圧が大きくなると突起はばねに抗してスロート内
に突出する。従ってサージングラインは低流量側にシフ
トする。Since the relationship between the air flow rate of the centrifugal compressor is represented by the air pressure / air flow rate curve as shown in FIG. 5, if the actuator for projecting and retracting the projection is structured as described above, the projection will not be generated in the normal operating range. Although it is retracted, the discharge pressure and suction pressure of the centrifugal compressor (normally zero cage pressure) by reducing the discharge air volume
When the differential pressure between and becomes large, the projection projects into the throat against the spring. Therefore, the surging line shifts to the low flow rate side.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下発明の１実施形態について図
面を参照しつつ説明する。図１は本発明の遠心圧縮機の
ディフューザ部分の側断面図である。図２は図１のＡ−
Ａ矢視断面図である。図１および図２において１は羽根
付きディフューザ（ベーンドディフューザ）、２はディ
フューザ羽根である。ディフューザ入口近傍であって羽
根と羽根との間隔が最も狭くなっている場所をスロート
部１３という。３は突起であり、スロート部１３に設け
られ出没可能となっていっる。なお、羽根の断面形状は
図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように円形、楕円形また
は翼形などが好ましい。また突起３は必ずしも全てのス
ロート部１３に設ける必要はない。４は突起３を出没さ
せるアクチュエータとしてのエヤシリンダである。５は
シリンダ、６はピストン、７はピストンロッドである。
ピストンロッド７は突起３と一体に固着されている。８
は突起３を引込ませる方向にピストン６を付勢するばね
である。９は羽根車であり、１０はスクロールである。
スクロール１０は図６にスクロールｃとして示すよう
に、円周上で次第に面積が広くなるカタツムリ状の形状
をしている。なお、スクロール１０の代りにコレクタを
使用してもよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of a diffuser portion of a centrifugal compressor of the present invention. FIG. 2 shows A-
It is arrow A sectional drawing. 1 and 2, 1 is a diffuser with vanes (vaned diffuser), and 2 is a diffuser vane. The location near the diffuser inlet and where the distance between the blades is the narrowest is called the throat portion 13. Reference numeral 3 denotes a protrusion, which is provided on the throat portion 13 and can be retracted. The cross-sectional shape of the blade is preferably circular, elliptical or wing-shaped as shown in FIGS. 3 (A) (B) (C). Further, the protrusion 3 does not necessarily have to be provided on all the throat portions 13. Reference numeral 4 is an air cylinder as an actuator that causes the projection 3 to project and retract. Reference numeral 5 is a cylinder, 6 is a piston, and 7 is a piston rod.
The piston rod 7 is integrally fixed to the protrusion 3. 8
Is a spring for urging the piston 6 in a direction in which the protrusion 3 is pulled in. 9 is an impeller, and 10 is a scroll.
As shown as a scroll c in FIG. 6, the scroll 10 has a snail-like shape whose area gradually increases on the circumference. A collector may be used instead of the scroll 10.
【００１２】コレクタは円周上のどの位置でも面積が同
じ、すなわちドーナツ状の形状をしている。１１はスク
ロール１０出口側とエヤシリンダ４の反ピストンロッド
側のポート１４とを連通する配管である。１２は遠心圧
縮機の入口側とエヤシリンダ４のピストンロッド側のポ
ート１５とを連通する配管である。１６はケーシングで
ある。突起３はケーシング１６のスロート部１３に穿設
された孔１７を通って出没するようになっている。The collector has the same area at any position on the circumference, that is, a donut shape. Reference numeral 11 is a pipe that connects the outlet side of the scroll 10 and the port 14 on the side opposite to the piston rod of the air cylinder 4. Reference numeral 12 is a pipe that connects the inlet side of the centrifugal compressor and the piston rod side port 15 of the air cylinder 4. 16 is a casing. The protrusion 3 is adapted to project and retract through a hole 17 formed in the throat portion 13 of the casing 16.
【００１３】次に本実施形態の作用を説明する。遠心圧
縮機の吐出流量を絞って行くと吐出圧が上昇する。すな
わち、吐出圧と風量との関係は図５に示すようになって
いる。吐出量を図５のＶｃ以下まで絞って行くとサージ
ングが起る。本発明の遠心送風機では通常の運転状態で
はばね８により突起は引込んだ状態になっているが吐出
圧力が上昇すると、吐出圧力が配管１１を介してエヤシ
リンダの反ピストンロッド側に印加されているのでばね
８に抗して突起３がスロート部１３に突出することにな
る。そうするとスロート部１３を流れる空気流が絞られ
るので図５のＰｃ点を含むサージングラインは低流量側
にシフトし、遠心圧縮機は従来サージングを起していた
低流量領域でも安定した作動が可能となる。なお、突起
３は途中まで突出した状態で使用してもよい。Next, the operation of this embodiment will be described. When the discharge flow rate of the centrifugal compressor is reduced, the discharge pressure rises. That is, the relationship between the discharge pressure and the air volume is as shown in FIG. Surging occurs when the discharge amount is reduced to Vc or less in FIG. In the centrifugal blower of the present invention, the protrusion is retracted by the spring 8 in a normal operating state, but when the discharge pressure rises, the discharge pressure is applied to the anti-piston rod side of the air cylinder via the pipe 11. Therefore, the protrusion 3 projects from the throat portion 13 against the spring 8. Then, since the air flow flowing through the throat portion 13 is throttled, the surging line including the point Pc in FIG. 5 shifts to the low flow rate side, and the centrifugal compressor can operate stably even in the low flow rate region where the conventional surging has occurred. Become. The protrusion 3 may be used in a state where it is partially projected.
【００１４】次に本発明の他の実施形態について図面を
参照しつつ説明する。図４は本発明の他の実施形態を示
すフローシートである。図中４はアクチュエータとして
のエヤシリンダで図１に示すものと同じである。なおピ
ストンロッド側のポート１５は大気に解放されている。
１８は制御器である。１９はスクロール１０またはコレ
クタ出口の圧力と遠心圧縮器入口側の圧力の差圧を図示
しない差圧計で検出し、その差圧計からの出力信号であ
る。２０は遠心圧縮器の回転数を検出する図示しない回
転計からの出力信号である。２１は制御器１８とエヤシ
リンダ４の反ピストンロッド側ポートとを連通する配管
である。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flow sheet showing another embodiment of the present invention. Reference numeral 4 in the figure denotes an air cylinder as an actuator, which is the same as that shown in FIG. The port 15 on the piston rod side is open to the atmosphere.
Reference numeral 18 is a controller. Reference numeral 19 denotes a differential pressure between the pressure at the outlet of the scroll 10 or the collector and the pressure at the inlet of the centrifugal compressor, which is detected by a differential pressure gauge (not shown), and is an output signal from the differential pressure gauge. Reference numeral 20 is an output signal from a tachometer (not shown) that detects the rotation speed of the centrifugal compressor. Reference numeral 21 is a pipe connecting the controller 18 and the port opposite the piston rod of the air cylinder 4.
【００１５】次に作用を説明する。制御器１８にはあら
かじめ当該遠心圧縮機の回転数毎の風圧・風量曲線（図
５参照）を記憶させておく。回転計からの回転数信号２
０が制御器１８に送られるとその回転数に相当する風圧
・風量曲線が選定される。そこで差圧計からの差圧信号
１９が制御器１８に送られると制御器１８はサージング
ラインに近いか否かを判断し、近い場合には所要の圧力
の空気を配管２１を介してエヤシリンダ４の反ピストン
ロッド側のポート１４に送る。エヤシリンダ４の反ピス
トンロッド側の圧力が高まるとばね８に抗してピストン
６が動き突起３がスロート部１３内に突出する。このよ
うな制御をすることにより広い作動回転範囲をもつ遠心
圧縮機、たとえばターボチャージャーなどについても対
応できる。Next, the operation will be described. The air pressure / air volume curve (see FIG. 5) for each rotation speed of the centrifugal compressor is stored in the controller 18 in advance. Rotation speed signal from tachometer 2
When 0 is sent to the controller 18, a wind pressure / air volume curve corresponding to the rotation speed is selected. Then, when the differential pressure signal 19 from the differential pressure gauge is sent to the controller 18, the controller 18 determines whether or not it is close to the surging line, and if it is close, air having a required pressure is supplied to the air cylinder 4 via the pipe 21. Send to port 14 on the side opposite to the piston rod. When the pressure on the anti-piston rod side of the air cylinder 4 increases, the piston 6 moves against the spring 8 and the projection 3 projects into the throat portion 13. By performing such control, it is possible to deal with a centrifugal compressor having a wide operating rotation range, such as a turbocharger.
【００１６】本発明は以上述べた実施形態に限定される
ものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可
能である。The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上述べたように本発明の遠心圧縮機は
ディフューザのスロート部に突起を出没可能に設け、通
常の運転時には引込ませておき、サージングを起すよう
な低流量域で突出させるようにしたので、簡単で安価な
構造でありながらサージングを防止し作動域を拡大する
ことができる。また、通常の運転状態では突起が引込ん
でいるので、その状態での性能が低下することもないな
ど優れた効果を有する。As described above, in the centrifugal compressor of the present invention, the throat portion of the diffuser is provided with a protrusion capable of projecting and retracting, and is made to be retracted during normal operation so that it is projected in a low flow rate range that causes surging. Since it is a simple and inexpensive structure, surging can be prevented and the operating range can be expanded. Further, since the projection is retracted in a normal operating state, there is an excellent effect that the performance in that state does not deteriorate.
【図１】本発明の遠心圧縮機のディフューザ部の側断面
図である。FIG. 1 is a side sectional view of a diffuser portion of a centrifugal compressor of the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
【図３】突起の変形例の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified example of a protrusion.
【図４】本発明の他の実施形態を示すフローシートであ
る。FIG. 4 is a flow sheet showing another embodiment of the present invention.
【図５】遠心圧縮機の一般的な風圧・風量曲線である。FIG. 5 is a general wind pressure / air volume curve of a centrifugal compressor.
【図６】羽根付きディフューザを有する遠心圧縮機の正
断面図である。FIG. 6 is a front sectional view of a centrifugal compressor having a vaned diffuser.
【図７】可変ディフューザの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a variable diffuser.
１ 羽根付きディフューザ（ベーンドディフューザ） ２ ディフューザ羽根 ３ 突起 ４ エヤシリンダ（アクチュエータ） ７ ピストンロッド ８ ばね １３ スロート部 1 Diffuser with vane (vaned diffuser) 2 Diffuser vane 3 Protrusion 4 Air cylinder (actuator) 7 Piston rod 8 Spring 13 Throat part
Claims (3)
機において、該ディフューザのスロート部に、出没可能
な突起を設けたことを特徴とする遠心圧縮機。1. A centrifugal compressor having a vaned diffuser, wherein a protrusion capable of projecting and retracting is provided at a throat portion of the diffuser.
は翼形である請求項１記載の遠心圧縮機。2. The centrifugal compressor according to claim 1, wherein the projection has a circular cross section, an elliptical cross section, or an airfoil cross section.
空気圧シリンダであって、ケーシングのスロート部分を
貫通する上記突起にピストンロッド先端が固着されてい
て、空気圧シリンダのピストンロッド側の給気ポートに
は圧縮機の入口圧力が印加されており、空気圧シリンダ
の反ロッド側の給気ポートにはディフューザ出口圧力が
印加されており、空気圧シリンダ内に突起を引込ませる
方向に付勢するばねが設けられている請求項１または請
求項２記載の遠心圧縮機。3. An actuator for projecting and retracting the protrusion is a pneumatic cylinder, and a tip of a piston rod is fixed to the protrusion penetrating a throat portion of the casing, and a compression is provided at a supply port on the piston rod side of the pneumatic cylinder. The inlet pressure of the machine is applied, the diffuser outlet pressure is applied to the air supply port on the side opposite to the rod of the pneumatic cylinder, and a spring is provided to bias the protrusion in the pneumatic cylinder. The centrifugal compressor according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7259633A JPH09100799A (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Centrifugal compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7259633A JPH09100799A (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Centrifugal compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09100799A true JPH09100799A (en) | 1997-04-15 |
Family
ID=17336785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7259633A Pending JPH09100799A (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Centrifugal compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09100799A (en) |
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