JPS61218795A - 遠心圧縮機用可変幅デイフユーザ組立体 - Google Patents
遠心圧縮機用可変幅デイフユーザ組立体Info
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- JPS61218795A JPS61218795A JP61054572A JP5457286A JPS61218795A JP S61218795 A JPS61218795 A JP S61218795A JP 61054572 A JP61054572 A JP 61054572A JP 5457286 A JP5457286 A JP 5457286A JP S61218795 A JPS61218795 A JP S61218795A
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- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
- F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
-
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
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- Geometry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、遠心蒸気圧縮機に係り、更に詳細には例えば
冷凍システムや空調システムに於て比較的広い運転範囲
に厘り比較的高い運転効率及び高圧力回復を与えるべく
、ベーンが成る角度範囲内にてインペラに対し傾斜して
配設された圧縮機のための可変幅ディフューザ内の固定
ベーン構造に係る。
冷凍システムや空調システムに於て比較的広い運転範囲
に厘り比較的高い運転効率及び高圧力回復を与えるべく
、ベーンが成る角度範囲内にてインペラに対し傾斜して
配設された圧縮機のための可変幅ディフューザ内の固定
ベーン構造に係る。
発明の背景
遠心蒸気圧縮機内を通過する流体の流れの安定化は、圧
縮機がその負荷が広範囲の体積流量に亙り変化する状況
下に於て使用される場合に一つの主要な問題である。圧
縮機の入口、インペラ、及びディフューザ通路は圧縮機
を通過する最大の体積流量を受入れるよう設計される。
縮機がその負荷が広範囲の体積流量に亙り変化する状況
下に於て使用される場合に一つの主要な問題である。圧
縮機の入口、インペラ、及びディフューザ通路は圧縮機
を通過する最大の体積流量を受入れるよう設計される。
しかし圧縮機の入口、インペラ、及びディフューザ通路
が最大の体積流量を受入れるよう設計されると、圧縮機
を通過する流体の流量が比較的小さい場合には、圧縮機
を通過する流体の流れが不安定になる。流体の体積流量
が比較的高い安定な流量範囲より低減されると、僅かに
不安定な流れの領域に入る。
が最大の体積流量を受入れるよう設計されると、圧縮機
を通過する流体の流量が比較的小さい場合には、圧縮機
を通過する流体の流れが不安定になる。流体の体積流量
が比較的高い安定な流量範囲より低減されると、僅かに
不安定な流れの領域に入る。
かかる僅かに不安定な流れの領域に於ては、ディフュー
ザ通路内に部分的な逆流が生じ、該逆流により騒音が発
生され、また圧縮機の効率が低下される。かかる僅かに
不安定な流れの領域よりも更に流量の小さい領域に於て
は、圧縮機は所謂サージとして知られている領域に入り
、ディフューザ通路内には周期的な完全な逆流が生じ、
該逆流により圧縮機の効率が低下され、圧縮機構成要素
の一体性が損われることがある。
ザ通路内に部分的な逆流が生じ、該逆流により騒音が発
生され、また圧縮機の効率が低下される。かかる僅かに
不安定な流れの領域よりも更に流量の小さい領域に於て
は、圧縮機は所謂サージとして知られている領域に入り
、ディフューザ通路内には周期的な完全な逆流が生じ、
該逆流により圧縮機の効率が低下され、圧縮機構成要素
の一体性が損われることがある。
低体積流量の範囲に於て圧縮機を通過する流体の流れの
安定性を改善し、また広い運転範囲全体に亙り比較的高
い効率を確保すべく、圧縮機の多数の修正手段が開発さ
れている。かかる修正手段の一つは圧縮機への入口通路
にガイドベーンを設けることであり、ガイドベーンは流
入する蒸気の流れ方向及び邑を変化させる。
安定性を改善し、また広い運転範囲全体に亙り比較的高
い効率を確保すべく、圧縮機の多数の修正手段が開発さ
れている。かかる修正手段の一つは圧縮機への入口通路
にガイドベーンを設けることであり、ガイドベーンは流
入する蒸気の流れ方向及び邑を変化させる。
他の一つの修正手段は、圧縮機の負荷に応答してディフ
ューザ通路の幅を変化させることである。
ューザ通路の幅を変化させることである。
一般にこのことはディフューザ通路内を流れる蒸気の流
れを絞るべくディフューザ通路を横切って軸線方向に移
動する可動のディフユーザ壁を使用することによって行
われる。
れを絞るべくディフューザ通路を横切って軸線方向に移
動する可動のディフユーザ壁を使用することによって行
われる。
更に他の一つの修正手段は、通常可動壁との組合せに於
てディフューザ通路内にベーンを使用することである。
てディフューザ通路内にベーンを使用することである。
上述の修正手段及び他の修正手段にも拘らず、比較的広
い運転範囲に亙り高い運転効率及び高い圧力回復を与え
る遠心圧縮機、より詳細には遠心圧縮機のためのディフ
ューザ組立体の必要性が今もなお存在している。
い運転範囲に亙り高い運転効率及び高い圧力回復を与え
る遠心圧縮機、より詳細には遠心圧縮機のためのディフ
ューザ組立体の必要性が今もなお存在している。
発明の概要
従って本発明の一つの目的は、改良された遠心蒸気圧縮
機を提供することである。
機を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、改良されたディ７゛
・−ザ組立体を有する遠心圧縮機を提供することで
ある。
・−ザ組立体を有する遠心圧縮機を提供することで
ある。
本発明の更に他の一つの目的は、比較的広い運転範囲に
Ｎり高い運転効率及び高い圧力回復を与える可動のディ
フユーザ壁及び固定ベーンを含むユニークなディフュー
ザ組立体を提供することである。
Ｎり高い運転効率及び高い圧力回復を与える可動のディ
フユーザ壁及び固定ベーンを含むユニークなディフュー
ザ組立体を提供することである。
本発明の一つの実施例に於ては、ケーシングと、該ケー
シング内に回転可能に装着され前記ケーシングを経て流
体を移動させるインペラと、可変幅ディフューザ組立体
とを含み、ディフューザ組立体はインペラの周りに実質
的に半径方向に配設されインペラより通ずる流体通路を
両者の間に郭定する静止壁部材及びこれより隔置された
可動壁部材を含む遠心機械が得られる。可動壁部材は静
止壁部材に対し相対的に選択的に駆動され、これにより
流体通路の幅が選択的に変化される。流体通路内には複
数個のベーンが周縁方向に配設され、これらのベーンは
可動壁部材が静止壁部材に対し相対的に運動する際にも
これら二つの壁部材の間を連続的に跨いでいる。各ベー
ンはそのベーンを通るインペラの半径方向延長線と約７
３〜７８゜の角度をなすよう、インペラに対し傾斜して
流体通路内に配設されており、これによりインペラを任
意の所望の流量に設計することができ、しかもインペラ
は比較的広い運転範囲に屋り比較的高い運転効率及び高
い圧力回復を確保することができる。
シング内に回転可能に装着され前記ケーシングを経て流
体を移動させるインペラと、可変幅ディフューザ組立体
とを含み、ディフューザ組立体はインペラの周りに実質
的に半径方向に配設されインペラより通ずる流体通路を
両者の間に郭定する静止壁部材及びこれより隔置された
可動壁部材を含む遠心機械が得られる。可動壁部材は静
止壁部材に対し相対的に選択的に駆動され、これにより
流体通路の幅が選択的に変化される。流体通路内には複
数個のベーンが周縁方向に配設され、これらのベーンは
可動壁部材が静止壁部材に対し相対的に運動する際にも
これら二つの壁部材の間を連続的に跨いでいる。各ベー
ンはそのベーンを通るインペラの半径方向延長線と約７
３〜７８゜の角度をなすよう、インペラに対し傾斜して
流体通路内に配設されており、これによりインペラを任
意の所望の流量に設計することができ、しかもインペラ
は比較的広い運転範囲に屋り比較的高い運転効率及び高
い圧力回復を確保することができる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
好ましい実施例の説明
第１図は一連の調節可能な入口ガイドベーン１８を経て
回転インペラ１６内へ冷媒を導く入口１４を有するメイ
ンケーシング１２を含む遠心圧縮機１０を示している。
回転インペラ１６内へ冷媒を導く入口１４を有するメイ
ンケーシング１２を含む遠心圧縮機１０を示している。
インペラ１６は圧縮機１０の軸線に沿ってインペラ１６
に整合するよう任意の好適な手段により駆動軸２０に固
定されている。
に整合するよう任意の好適な手段により駆動軸２０に固
定されている。
インペラ１６は複数個のブレード２４を支持する中央ハ
ブ２２を含んでいる。ブレード２４は冷媒流体の流入す
る軸線方向の流゛れを半径方向へ方向転換させ且圧縮さ
れた冷媒流体を対応するブレードの先端２６よりディフ
ューザセクション２８内へ吐出する通路を各ブレードの
間に形成するよう配列されている。ディフューザセクシ
ョン２８はインペラ１６の周りに実質的に周縁方向に設
けられており、圧縮機の出口（図示せず）へ圧縮された
冷媒流体を導く円環状の渦巻通路３０内へ圧縮された冷
媒流体を導く機能を果すようになっている。
ブ２２を含んでいる。ブレード２４は冷媒流体の流入す
る軸線方向の流゛れを半径方向へ方向転換させ且圧縮さ
れた冷媒流体を対応するブレードの先端２６よりディフ
ューザセクション２８内へ吐出する通路を各ブレードの
間に形成するよう配列されている。ディフューザセクシ
ョン２８はインペラ１６の周りに実質的に周縁方向に設
けられており、圧縮機の出口（図示せず）へ圧縮された
冷媒流体を導く円環状の渦巻通路３０内へ圧縮された冷
媒流体を導く機能を果すようになっている。
ディフューザセクション２８は半径方向に配置された静
止壁３２と、静止壁３２より隔置され半径方向に配置さ
れた可動壁３４とを含んでいる。
止壁３２と、静止壁３２より隔置され半径方向に配置さ
れた可動壁３４とを含んでいる。
可動ｇ！３４は静止壁３２との間に形成されたディフュ
ーザ通路３６の幅を変化させるべく静止壁３２へ向けて
又はこれより離れる方向へ軸線方向に運動し得るよう配
列されており、これにより変化する要求負荷又は流量に
関し圧縮機１０の運転特性を変化させ得るようになって
いる。
ーザ通路３６の幅を変化させるべく静止壁３２へ向けて
又はこれより離れる方向へ軸線方向に運動し得るよう配
列されており、これにより変化する要求負荷又は流量に
関し圧縮機１０の運転特性を変化させ得るようになって
いる。
可動壁３４は該可動壁及びキャリッジ３８に設けられた
整合された孔（図示せず）に通されたねじ４０によりキ
ャリッジ３８に固定されている。
整合された孔（図示せず）に通されたねじ４０によりキ
ャリッジ３８に固定されている。
ねじ４０は可動壁３４をキャリッジ３８の正面に対しき
つく引寄せている。キャリッジ３８はシュラウド４２と
メインケーシング１２との間にて圧縮機１０内に運動可
能に装着されている。可動壁３４は該可動壁及びキャリ
ッジ３８に設けられた互いに整合された孔（図示せず）
内に嵌込まれたドエルピン（図示せず）により正確に位
置決めされている。
つく引寄せている。キャリッジ３８はシュラウド４２と
メインケーシング１２との間にて圧縮機１０内に運動可
能に装着されている。可動壁３４は該可動壁及びキャリ
ッジ３８に設けられた互いに整合された孔（図示せず）
内に嵌込まれたドエルピン（図示せず）により正確に位
置決めされている。
キャリッジ３８はディフューザ通路３６を最大流量位置
へ開くべくメインケーシング１２の停止面４４に当接す
る位置まで完全に後退された状態にて図示されている。
へ開くべくメインケーシング１２の停止面４４に当接す
る位置まで完全に後退された状態にて図示されている。
キャリッジ３８はねじ４６により二重作用ピストン４８
に固定されている。
に固定されている。
ピストン４８はガス又は液体の何れにより駆動されても
よいが、説明の目的でピストンは液体により駆動される
ものと仮定する。ピストン４８の何れかの側へ加圧され
た流体を導入することにより、ピストンの軸線方向位置
、従ってキャリッジ３８及び可動壁３４の軸線方向位置
が制御される。ピストン４８はキャリッジ３８が停止面
４４に当接する上述の最大流量位置と、ピストンがシュ
ラウドの壁５０に当接する最小流量位置との間にキャリ
ッジ３８により可動壁３４を移動させ得るよう、シュラ
ウド４２とメインケーシング１２との間に摺動可能に装
着されている。
よいが、説明の目的でピストンは液体により駆動される
ものと仮定する。ピストン４８の何れかの側へ加圧され
た流体を導入することにより、ピストンの軸線方向位置
、従ってキャリッジ３８及び可動壁３４の軸線方向位置
が制御される。ピストン４８はキャリッジ３８が停止面
４４に当接する上述の最大流量位置と、ピストンがシュ
ラウドの壁５０に当接する最小流量位置との間にキャリ
ッジ３８により可動壁３４を移動させ得るよう、シュラ
ウド４２とメインケーシング１２との間に摺動可能に装
着されている。
ピストンの前壁５４とケーシングの壁面５６との間に第
一の膨張可能な室５２が設けられている。
一の膨張可能な室５２が設けられている。
室５２内へ加圧された流体を供給することによりピスト
ン４８は静止壁３２へ向けて駆動される。
ン４８は静止壁３２へ向けて駆動される。
同様にピストンの背壁６０とシュラウドの壁５０との間
には第二の膨張可能な室５８が設けられている。室５８
へ加圧された流体を導くことにより、ピストン４８は前
方へ駆動され、これによりディフューザ通路３６の幅が
増大される。
には第二の膨張可能な室５８が設けられている。室５８
へ加圧された流体を導くことにより、ピストン４８は前
方へ駆動され、これによりディフューザ通路３６の幅が
増大される。
供給リザーバ（図示せず）より一対の流れ回路を経て室
５２及び５８内へ流体が供給されるようになっている。
５２及び５８内へ流体が供給されるようになっている。
室５２へ通ずる第一の流れ回路は通路６２及び６４を含
んでいる。また第二の流れ回路は室５８内へ駆動流体を
供給する通路６６．６８．７０，７２を含んでいる。通
路６２〜７２は遠心機械の構成要素に連通孔を穿孔し、
適当な位置にて孔を栓塞することにより形成されている
。
んでいる。また第二の流れ回路は室５８内へ駆動流体を
供給する通路６６．６８．７０，７２を含んでいる。通
路６２〜７２は遠心機械の構成要素に連通孔を穿孔し、
適当な位置にて孔を栓塞することにより形成されている
。
通路６２及び６６は第１図で見て互いに前後方向に整合
して設けられており、従って第１図に於ては一つの通路
として現われている。また通路６２及び６６は任意の好
適な要領にて供給導管７４に接続されている。
して設けられており、従って第１図に於ては一つの通路
として現われている。また通路６２及び６６は任意の好
適な要領にて供給導管７４に接続されている。
電気的に駆動される弁を含む適当な制御装置７６がピス
トン４８を静止壁３２へ向けて又は静止壁より離れる方
向へ選択的に駆動すべく、膨張可能な室５２及び５８内
へ又はこれより外へ流れる流体の流れを制御するように
なっている。一連のＯリングシール７８がピストン４８
を囲繞しており、室５２と５８との間に流体が通過する
ことを阻止するようになっている。制御装置１７６はデ
ィフューザ通路３６の幅を変化させるべくキャリッジ３
８及び可動壁３４の位置を制御するようになっている。
トン４８を静止壁３２へ向けて又は静止壁より離れる方
向へ選択的に駆動すべく、膨張可能な室５２及び５８内
へ又はこれより外へ流れる流体の流れを制御するように
なっている。一連のＯリングシール７８がピストン４８
を囲繞しており、室５２と５８との間に流体が通過する
ことを阻止するようになっている。制御装置１７６はデ
ィフューザ通路３６の幅を変化させるべくキャリッジ３
８及び可動壁３４の位置を制御するようになっている。
以上に於ては制御装置７６について説明したが、本発明
に於ては可゛動壁３４のための他の型式の制御装置及び
制御方法が含まれ又は採用されでもよい。
に於ては可゛動壁３４のための他の型式の制御装置及び
制御方法が含まれ又は採用されでもよい。
第１図及び第２図に於て、複数個の固定ベーン８２が適
宜に、例えば静止壁３２に固定することにより通路３６
内に配置されている。ベーン８２はＮＡＣＡエーロフオ
イルの如き任意の好適な形状のものであってよく、可動
壁３４に設けられた補形の溝８４内に摺動可能に受入れ
られるよう通路３６内にて均等に隔置されている。ベー
ン８２は、可動壁３４の位置により決定されるディフュ
ーザ通路３６の幅に拘らず、ディフューザ通路を連続的
に跨いでいる。
宜に、例えば静止壁３２に固定することにより通路３６
内に配置されている。ベーン８２はＮＡＣＡエーロフオ
イルの如き任意の好適な形状のものであってよく、可動
壁３４に設けられた補形の溝８４内に摺動可能に受入れ
られるよう通路３６内にて均等に隔置されている。ベー
ン８２は、可動壁３４の位置により決定されるディフュ
ーザ通路３６の幅に拘らず、ディフューザ通路を連続的
に跨いでいる。
ベーン８２とインペラ１６の半径方向の延長線との間の
角度関係が本発明にとって重要である。
角度関係が本発明にとって重要である。
一般に圧縮機は該圧縮機が最適状態にて運転する運転範
囲を有している。しかし圧縮機の運転状態がこの範囲外
になると、圧縮機の効率は他の運転範囲に於てより良好
な効率を有する他の圧縮機を設計し構成することが望ま
しく、又は恐らくは必要である点にまで低下する。かく
して比較的広い運転範囲については、その比較的広い運
転範囲全体に亙り高い運転効率を確保するためには、互
いに異なる効率を有する幾つかの圧縮機が必要とされる
。
囲を有している。しかし圧縮機の運転状態がこの範囲外
になると、圧縮機の効率は他の運転範囲に於てより良好
な効率を有する他の圧縮機を設計し構成することが望ま
しく、又は恐らくは必要である点にまで低下する。かく
して比較的広い運転範囲については、その比較的広い運
転範囲全体に亙り高い運転効率を確保するためには、互
いに異なる効率を有する幾つかの圧縮機が必要とされる
。
本発明はかかる問題に関するものであり、本発明の解決
策は可動壁及び固定ベーンを有するインペラ組立体及び
ディフューザ組立体を経て流れる流体の流れを理論的に
及び実験的に解析することにより見出された。かかる解
析の結果、ディフューザ設定ベーン角はインペラにより
発生される設計圧力比又は流量とは実質的に無関係であ
ることが解った。［ディフューザ設定ベーン角」という
言葉は、ベーン８２の翼弦線８８（第２図参照）と対応
するベーン８２のリーディングエツジ上の点９２を通る
インペラ１６の半径方向の延長線９０との闇に形成され
る角度である。また「翼弦線」という言葉は、ベーン８
２のリーディングエツジ上の点９２とトレーリングエツ
ジ上の点９４との間に引かれた直線を意味する。
策は可動壁及び固定ベーンを有するインペラ組立体及び
ディフューザ組立体を経て流れる流体の流れを理論的に
及び実験的に解析することにより見出された。かかる解
析の結果、ディフューザ設定ベーン角はインペラにより
発生される設計圧力比又は流量とは実質的に無関係であ
ることが解った。［ディフューザ設定ベーン角」という
言葉は、ベーン８２の翼弦線８８（第２図参照）と対応
するベーン８２のリーディングエツジ上の点９２を通る
インペラ１６の半径方向の延長線９０との闇に形成され
る角度である。また「翼弦線」という言葉は、ベーン８
２のリーディングエツジ上の点９２とトレーリングエツ
ジ上の点９４との間に引かれた直線を意味する。
かり、シてベーン８２はインペラの構造とは無関係に成
る臨界角度範囲内にて対応するインペラの半径方向延長
線９０に対し傾斜して配置されてよいことが解った。か
かる臨界角度範囲は、翼弦線８８とインペラの半径方向
延長線９０との間の測定値として見て約７３〜７８４で
ある。更に試験の結果、翼弦線８８と半径方向延長線９
０との間の７６．６°の角度が上述の臨界角度範囲内の
最適値であることが解った。ベーンがかかる臨界角度範
囲内にて設けられると、インペラの先端の幅を任意の所
望の流量について適宜に設計し使用することができる。
る臨界角度範囲内にて対応するインペラの半径方向延長
線９０に対し傾斜して配置されてよいことが解った。か
かる臨界角度範囲は、翼弦線８８とインペラの半径方向
延長線９０との間の測定値として見て約７３〜７８４で
ある。更に試験の結果、翼弦線８８と半径方向延長線９
０との間の７６．６°の角度が上述の臨界角度範囲内の
最適値であることが解った。ベーンがかかる臨界角度範
囲内にて設けられると、インペラの先端の幅を任意の所
望の流量について適宜に設計し使用することができる。
第３図〜第５図に於て、各グラフは設計された模型の圧
縮機の最適性能曲線９６を揚程係数と流量係数との関係
として示している。揚程係数Ｙは圧縮機の入口条件に於
ける音速ａＯの２乗に対するポリトロピック（ｐｏｌｙ
ｔｒｏｐｉｃ）揚程１−１ｐの比の１０００倍として定
義され、流量係数Ｘは圧縮機の入口条件に於ける音速ａ
Ｏに対する圧縮機の入口条件に於ける流Ｉｔ Ｑ ｏの
比として定義される。
縮機の最適性能曲線９６を揚程係数と流量係数との関係
として示している。揚程係数Ｙは圧縮機の入口条件に於
ける音速ａＯの２乗に対するポリトロピック（ｐｏｌｙ
ｔｒｏｐｉｃ）揚程１−１ｐの比の１０００倍として定
義され、流量係数Ｘは圧縮機の入口条件に於ける音速ａ
Ｏに対する圧縮機の入口条件に於ける流Ｉｔ Ｑ ｏの
比として定義される。
更に第３図〜第５図は対応するインペラの構造の点で物
理的に互いに異なる３種類の圧縮機についての性能曲線
を含んでいる。更に第３図の圧縮機の公称圧力比及び揚
程能力は第４図の圧縮機の公称圧力比及び揚程能力より
も小さく、第４図の圧縮機の公称圧力比及び揚程能力は
第５図の圧縮機の公称圧力比及び揚程能力よりも小さい
。
理的に互いに異なる３種類の圧縮機についての性能曲線
を含んでいる。更に第３図の圧縮機の公称圧力比及び揚
程能力は第４図の圧縮機の公称圧力比及び揚程能力より
も小さく、第４図の圧縮機の公称圧力比及び揚程能力は
第５図の圧縮機の公称圧力比及び揚程能力よりも小さい
。
流量を成る与えられた値だけ低減するためには、最適性
能曲線９６により示されている如く、揚程の増大量をで
きるだけ大きくすることが望ましい。
能曲線９６により示されている如く、揚程の増大量をで
きるだけ大きくすることが望ましい。
第３図〜第５図のグラフは、約７３〜７８°の臨界角度
範囲内にてベーン８２を対応するインペラの半径方向延
長線９０に対し傾斜して配設することにより、流量を低
減し揚程を増大させる最良の手段が得られることを示し
ている。
範囲内にてベーン８２を対応するインペラの半径方向延
長線９０に対し傾斜して配設することにより、流量を低
減し揚程を増大させる最良の手段が得られることを示し
ている。
第３図に於て、最適性能曲線９６は揚程係数と流量係数
との関係として示されており、成る設計された圧縮機の
所望の又は最適の性能を示している。第一の圧縮機の性
能曲線Ａ〜Ｄが最適性能曲線９６と対比さ吐て示されて
いる。第一の圧縮機を試験するに際しては、如何゛なる
角度が最適性能曲線９６に対し最も平行に近い性能曲線
を達成するかを判定すべく、ディフューザ設定ベーン角
が変化された。第３図に於て、性能曲線りはディフュー
ザ設定ベーン角を約６６．２’に設定して得られた曲線
である。同様に性能曲線Ｃ及びＢはそれぞれディフュー
ザ設定ベーン角を約７０．２°、約７３．２°に設定し
て得られた曲線である。ディフューザ設定ベーン角が約
７６．６°に設定された場合には、性能曲線Ａが得られ
た。図示の如く性能曲線Ｂ−Ｄは最適性能面５１９６に
対し平行ではないが、性能曲線Ａは最適性能面ｆｉ９６
に対しほぼ平行である。ディフューザ設定ベーン角を更
に小さい角度や大きい角度に設定して第一の圧縮機を更
に試験したところ、それらの性能曲線の最適性能曲線９
６に対する平行度合が更に小さくなった。
との関係として示されており、成る設計された圧縮機の
所望の又は最適の性能を示している。第一の圧縮機の性
能曲線Ａ〜Ｄが最適性能曲線９６と対比さ吐て示されて
いる。第一の圧縮機を試験するに際しては、如何゛なる
角度が最適性能曲線９６に対し最も平行に近い性能曲線
を達成するかを判定すべく、ディフューザ設定ベーン角
が変化された。第３図に於て、性能曲線りはディフュー
ザ設定ベーン角を約６６．２’に設定して得られた曲線
である。同様に性能曲線Ｃ及びＢはそれぞれディフュー
ザ設定ベーン角を約７０．２°、約７３．２°に設定し
て得られた曲線である。ディフューザ設定ベーン角が約
７６．６°に設定された場合には、性能曲線Ａが得られ
た。図示の如く性能曲線Ｂ−Ｄは最適性能面５１９６に
対し平行ではないが、性能曲線Ａは最適性能面ｆｉ９６
に対しほぼ平行である。ディフューザ設定ベーン角を更
に小さい角度や大きい角度に設定して第一の圧縮機を更
に試験したところ、それらの性能曲線の最適性能曲線９
６に対する平行度合が更に小さくなった。
ディフューザ設定ベーン角を成る値に設定することによ
り性能曲線Ａが得られると、性能曲線Ａが最適性能曲線
９６にできるだけ重なるよう、第一の圧縮機を修正する
ことが望ましい。このことは第一の圧縮機についてイン
ペラの先端の幅を適宜に設計することにより達成される
。
り性能曲線Ａが得られると、性能曲線Ａが最適性能曲線
９６にできるだけ重なるよう、第一の圧縮機を修正する
ことが望ましい。このことは第一の圧縮機についてイン
ペラの先端の幅を適宜に設計することにより達成される
。
第４図に於て、第３図の場合と同一の最適性能曲線９６
が、第３図の第一の圧縮機よりも大きい公称圧力比及び
揚程能力を有する第二の圧縮機について測定された三つ
の性能曲線Ａ’、Ｂ’、Ｅと共に示されている。第４図
に於て、性能曲線Ａ′はディフューザ設定ベーン角を約
７６．６’に設定して得られた曲線であり、性能曲線Ｂ
’はディフューザ設定ベーン角を約７３．２’に設定し
て得られた曲線であり、性能曲線Ｅはディフューザ設定
ベーン角を約７８．０’に設定して得られた曲線である
。第３図の圧縮機の場合と同様の判定を行うと、第４図
の第二の圧縮機の性能曲線は、ディフューザ設定ベーン
角を約７６．６°に設定した場合に最適性能面［Ｉ９６
に対し最も平行に近い曲線となる。次いで第４図の第二
の圧縮機は、性能曲線Ａ′が最適性能曲線９６にできる
だけ重なるようインペラの先端の幅を適宜に設計するこ
とにより、最適性能曲線９６に近づくよう最適に設計さ
れる。
が、第３図の第一の圧縮機よりも大きい公称圧力比及び
揚程能力を有する第二の圧縮機について測定された三つ
の性能曲線Ａ’、Ｂ’、Ｅと共に示されている。第４図
に於て、性能曲線Ａ′はディフューザ設定ベーン角を約
７６．６’に設定して得られた曲線であり、性能曲線Ｂ
’はディフューザ設定ベーン角を約７３．２’に設定し
て得られた曲線であり、性能曲線Ｅはディフューザ設定
ベーン角を約７８．０’に設定して得られた曲線である
。第３図の圧縮機の場合と同様の判定を行うと、第４図
の第二の圧縮機の性能曲線は、ディフューザ設定ベーン
角を約７６．６°に設定した場合に最適性能面［Ｉ９６
に対し最も平行に近い曲線となる。次いで第４図の第二
の圧縮機は、性能曲線Ａ′が最適性能曲線９６にできる
だけ重なるようインペラの先端の幅を適宜に設計するこ
とにより、最適性能曲線９６に近づくよう最適に設計さ
れる。
第５図に於て、第３図及び第４図の場合と同一の最適性
能曲線９６が、第３図及び第４図の圧縮機よりも大きい
公称圧力比及び揚程能力を有する第三の圧縮機について
測定された三つの性能曲線と共に示されている。第５図
に於て、性能曲線Ａ”はディフューザ設定ベーン角を約
７６．６”に設定して得られた曲線であり、性能曲線Ｂ
＃はディフューザ設定ベーン角を約７３．２°に設定し
て得られた曲線であり、性能曲線Ｆはディフューザ設定
ベーン角を約７３．２°に設定して得られた曲線である
。同一のディフューザ設定ベーン角に基づく性能曲線Ｂ
＃とＦとの間の相違は、第三の圧縮機の設計に於ける僅
かな相違に起因するものである。第３図及び第４図の上
述の二つの圧縮機の場合と同様、最適性能曲線９６に対
する平行度合の最も高い性能曲線は、ディフューザ設定
ベーン角を約７６．６°に設定して得られた性能曲線で
ある。更にディフューザ設定ベーン角を約７３°よりも
小さくし又は約７８°よりも大きくした場合には、得ら
れる性能曲線の最適性能曲線に対する平行度合が更に小
さくなった。性能−１１１ｉ１Ａ−は、インペラの先端
の幅を適宜に設計することにより、最適性能曲線９６に
できるだ番プ重なるようにされてよい。
能曲線９６が、第３図及び第４図の圧縮機よりも大きい
公称圧力比及び揚程能力を有する第三の圧縮機について
測定された三つの性能曲線と共に示されている。第５図
に於て、性能曲線Ａ”はディフューザ設定ベーン角を約
７６．６”に設定して得られた曲線であり、性能曲線Ｂ
＃はディフューザ設定ベーン角を約７３．２°に設定し
て得られた曲線であり、性能曲線Ｆはディフューザ設定
ベーン角を約７３．２°に設定して得られた曲線である
。同一のディフューザ設定ベーン角に基づく性能曲線Ｂ
＃とＦとの間の相違は、第三の圧縮機の設計に於ける僅
かな相違に起因するものである。第３図及び第４図の上
述の二つの圧縮機の場合と同様、最適性能曲線９６に対
する平行度合の最も高い性能曲線は、ディフューザ設定
ベーン角を約７６．６°に設定して得られた性能曲線で
ある。更にディフューザ設定ベーン角を約７３°よりも
小さくし又は約７８°よりも大きくした場合には、得ら
れる性能曲線の最適性能曲線に対する平行度合が更に小
さくなった。性能−１１１ｉ１Ａ−は、インペラの先端
の幅を適宜に設計することにより、最適性能曲線９６に
できるだ番プ重なるようにされてよい。
以上のｖＪ２明より、ディフューザ設定ベーン角はイン
ペラにより発生される設計圧力比又は流量とは実質的に
無関係であることが理解されよう。更にベーン８２のデ
ィフューザ設定ベーン角が約７３〜７８°の臨界角度範
囲内にある場合には、流量を成る与えられた量だけ低減
させるために揚程の増大量をできるだけ大きくすべく、
インペラの先端の幅が適宜に設計されてよい。本発明の
原理に基づく圧縮機の最適性能は、ディフューザ設定ベ
ーン角が約７６．６°の場合に得られる。
ペラにより発生される設計圧力比又は流量とは実質的に
無関係であることが理解されよう。更にベーン８２のデ
ィフューザ設定ベーン角が約７３〜７８°の臨界角度範
囲内にある場合には、流量を成る与えられた量だけ低減
させるために揚程の増大量をできるだけ大きくすべく、
インペラの先端の幅が適宜に設計されてよい。本発明の
原理に基づく圧縮機の最適性能は、ディフューザ設定ベ
ーン角が約７６．６°の場合に得られる。
かくしてベーン８２とインペラ１６との間に上述の如き
角度関係を有するよう設計された遠心圧縮機１０は、比
較的広い運転範囲に厘り高い効率及び高い圧力回復を有
する。
角度関係を有するよう設計された遠心圧縮機１０は、比
較的広い運転範囲に厘り高い効率及び高い圧力回復を有
する。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
第１図は本発明の一つの好ましい実施例が組込まれた遠
心圧縮機の部分断面図である。 第２図は第１図の線■−■に沿う部分断面図である。 第３図は種々のディフューザ設定ベーン角を有する圧縮
機の最適性能曲線及び測定された性能曲線を示すグラフ
である。 第４図は種々のディフューザ設定ベーン角を有する第二
の圧縮機の最適性能曲線及び測定された性能曲線を示す
グラフである。 第５図は種々のディフューザ設定ベーン角を有する第三
の圧縮機の最適性能曲線及び測定された性能曲線を示す
グラフである。 １０・・・遠心圧縮機、１２・・・メインケーシング。 １４・・・入口、１６・・・インペラ、１８・・・ガイ
ドベーン、２０・・・駆動軸、２２・・・中央ハブ、２
４・・・ブレ−ド、２６・・・ブレードの先端、２８・
・・ディフューザセクション、３０・・・渦巻通路、３
２・・・静止壁。 ３４・・・可動壁、３６・・・ディフューザ通路、３８
°゛。 キャリッジ、４０・・・ねじ、４２・・・シュラウド、
４４・・・停止面、４６・・・ねじ、４８・・・ピスト
ン、５０・・・シュラウドの壁、５２・・・第一の膨張
可能な空。
心圧縮機の部分断面図である。 第２図は第１図の線■−■に沿う部分断面図である。 第３図は種々のディフューザ設定ベーン角を有する圧縮
機の最適性能曲線及び測定された性能曲線を示すグラフ
である。 第４図は種々のディフューザ設定ベーン角を有する第二
の圧縮機の最適性能曲線及び測定された性能曲線を示す
グラフである。 第５図は種々のディフューザ設定ベーン角を有する第三
の圧縮機の最適性能曲線及び測定された性能曲線を示す
グラフである。 １０・・・遠心圧縮機、１２・・・メインケーシング。 １４・・・入口、１６・・・インペラ、１８・・・ガイ
ドベーン、２０・・・駆動軸、２２・・・中央ハブ、２
４・・・ブレ−ド、２６・・・ブレードの先端、２８・
・・ディフューザセクション、３０・・・渦巻通路、３
２・・・静止壁。 ３４・・・可動壁、３６・・・ディフューザ通路、３８
°゛。 キャリッジ、４０・・・ねじ、４２・・・シュラウド、
４４・・・停止面、４６・・・ねじ、４８・・・ピスト
ン、５０・・・シュラウドの壁、５２・・・第一の膨張
可能な空。
Claims (3)
- （１）ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に装着
され前記ケーシング内を経て流体を移動させるインペラ
と、前記インペラの周りに実質的に周縁方向に配設され
前記インペラより流体を受ける室とを有する遠心圧縮機
のための可変幅ディフューザ組立体にして、 実質的に前記インペラの周りに配設された流体通路手段
であつて、前記インペラと前記室との間に延在し前記イ
ンペラと前記室との間に流体を供給する通路を互いに共
働して形成する実質的に互いに対向して配置された壁部
材を含み、前記壁部材の一方は固定されており、前記壁
部材の他方は前記固定された壁部材に対し相対的に可動
である流体通路手段と、 前記可動の壁部材に駆動接続され前記固定された壁部材
に対し相対的に前記可動の壁部材を選択的に駆動する手
段と、 前記通路内にて実質的に周縁方向に配設された複数個の
固定ベーンと、 各固定ベーンは各ベーンの翼弦線が各ベーンのリーディ
ングエッジを通るインペラの半径方向延長線と実質的に
７３〜７８°の角度をなすよう、前記通路内に傾斜して
配設されていることと、を含む可変幅ディフューザ組立
体。 - （２）ケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に装
着され前記ケーシング内を経て流体を移動させるインペ
ラとを含む遠心機械に於ける可変幅ディフューザ組立体
にして、 前記インペラの周りに実質的に半径方向に配設された静
止壁部材と、 前記インペラの周りに実質的に半径方向に配設され、前
記静止壁部材より隔置されて前記静止壁部材と共働して
前記インペラより通ずる流体通路を郭定する可動壁部材
と、 前記可動壁部材に駆動接続され、前記流体通路の幅が選
択的に変化されるよう前記静止壁部材に対し相対的に前
記可動壁部材を選択的に駆動する手段と、 前記流体通路内に周縁方向に配設され、前記可動壁部材
に設けられた対応する複数個の補形の孔内に摺動可能に
配置された複数個のベーンであって、前記可動壁部材が
前記静止壁部材に対し相対的に移動する際にも前記二つ
の壁部材の間を連続的に跨ぐ複数個のベーンと、 各ベーンはそれらが各ベーンを通る前記インペラの半径
方向延長線と実質的に７３〜７８°の角度をなすよう前
記流体通路内に傾斜して配設されており、これにより前
記インペラは任意の所望の流量について設計され、しか
も比較的広い運転範囲に亙り高い運転効率及び高い圧力
回復を維持するよう構成されていることと、 を含む可変幅ディフューザ組立体。 - （３）コンデンサと、エバポレータと、遠心圧縮機とを
含み、前記圧縮機は回転可能なインペラと実質的に前記
インペラの周りに配設された室とを含む冷凍システムに
使用される前記遠心圧縮機のための可変幅ディフューザ
及び固定ベーン組立体にして、 前記インペラの周りに実質的に半径方向に配設された静
止壁部材と、 前記インペラの周りに実質的に半径方向に配設され、前
記静止壁部材より隔置されて前記静止壁部材との間に前
記インペラより通ずる流体通路を郭定する可動壁部材と
、 前記可動壁部材に駆動接続され、前記流体通路の幅が選
択的に変化されるよう前記静止壁部材に対し相対的に前
記可動壁部材を選択的に駆動する手段と、 前記流体通路内に周縁方向に配設され、前記可動壁部材
に設けられた対応する複数個の補形の孔内に摺動可能に
配置された複数個のベーンであつて、前記可動壁部材が
前記静止壁部材に対し相対的に移動する際にも前記二つ
の壁部材の間を連続的に跨ぐ複数個のベーンと、 各ベーンは各ベーンの翼弦が各ベーンのリーディングエ
ッジを通る前記インペラの半径方向延長線と実質的に７
３〜７８°の角度をなすよう前記流体通路内に傾斜して
配設されていることと、を含む可変幅ディフューザ及び
固定ベーン組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71205785A | 1985-03-15 | 1985-03-15 | |
| US712057 | 1985-03-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218795A true JPS61218795A (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=24860621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61054572A Pending JPS61218795A (ja) | 1985-03-15 | 1986-03-12 | 遠心圧縮機用可変幅デイフユーザ組立体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0198784A1 (ja) |
| JP (1) | JPS61218795A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4802817A (en) * | 1987-12-23 | 1989-02-07 | Sundstrand Corporation | Centrifugal pump with self-regulating impeller discharge shutter |
| GB2234295B (en) * | 1989-07-21 | 1993-07-21 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine compressor assembly |
| JP2746783B2 (ja) * | 1990-10-30 | 1998-05-06 | キャリア コーポレイション | 遠心圧縮機 |
| US5452986A (en) * | 1994-01-12 | 1995-09-26 | Dresser-Rand Company | Vaned diffuser |
| CN103225627B (zh) * | 2012-01-26 | 2016-09-28 | 株式会社Ihi | 旋转机械及离心压缩机 |
| JP6621982B2 (ja) * | 2014-12-02 | 2019-12-18 | 三菱重工業株式会社 | コンプレッサ、これを備えた過給機、ならびにコンプレッサのスロート通路幅調整方法 |
| CN110360130B (zh) | 2018-04-09 | 2022-12-27 | 开利公司 | 可变扩压器驱动系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788296A (en) * | 1980-10-02 | 1982-06-02 | Carrier Corp | Centrifugal compressor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR682818A (fr) * | 1928-10-05 | 1930-06-03 | Perfectionnements apportés aux hélices, pompes et ventilateurs | |
| NL225232A (ja) * | 1958-01-20 | |||
| US4378194A (en) * | 1980-10-02 | 1983-03-29 | Carrier Corporation | Centrifugal compressor |
-
1986
- 1986-03-06 EP EP86630038A patent/EP0198784A1/en not_active Withdrawn
- 1986-03-12 JP JP61054572A patent/JPS61218795A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788296A (en) * | 1980-10-02 | 1982-06-02 | Carrier Corp | Centrifugal compressor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0198784A1 (en) | 1986-10-22 |
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