WO2016120990A1 - 遠心圧縮機のバンドル、及び、遠心圧縮機 - Google Patents

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bundle
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suction
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山田　英樹
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers

Definitions

  • the present invention relates to a bundle in a centrifugal compressor, and a centrifugal compressor including the bundle.
  • centrifugal compressors are used in various plants to compress process gas.
  • the process gas sucked into the bundle from the suction port is compressed in the flow path of the impeller as the impeller rotates together with the rotating shaft, and discharged from the discharge port to the outside of the bundle.
  • the bundle of the centrifugal compressor is formed by coupling a plurality of disk-shaped members (diaphragms) in the direction of the rotating shaft, like the suction casing, the discharge casing, and the impeller housing shown in Patent Document 1. Yes.
  • Each diaphragm is divided into two parts up and down on a horizontal plane.
  • the fluid In the centrifugal compressor, the fluid is compressed from the suction side to the discharge side, and the pressure increases. Therefore, the axis of the rotation axis from the discharge diaphragm (diaphragm on the discharge side) toward the suction diaphragm (diaphragm on the suction side) A pressing force acts in the direction of.
  • the shape in the suction diaphragm, the shape is different between the side where the suction port is connected and the side where it is not connected. That is, since the shape is different between the upper half and the lower half divided into two parts, when the above-described pressing force is applied, the amount of deformation in the direction of the axis in the upper half and the lower half varies. As a result, when the above-mentioned pressing force acts on the suction diaphragm, the diaphragm is deformed so as to bend with respect to the axis, which may hinder the operation of the compressor.
  • the present invention provides a bundle of centrifugal compressors capable of suppressing bending deformation, and a centrifugal compressor provided with the bundles.
  • the bundle of the centrifugal compressor according to the first aspect of the present invention supports a rotating shaft and an impeller fixed to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft so as to be rotatable around the axis of the rotating shaft. And an intake passage having an annular shape centered on the axis for introducing the fluid into the flow path of the impeller, and a discharge passage having an annular shape centered on the axis for discharging the fluid from the flow path of the impeller.
  • the bundle body has a plurality of diaphragms that are coupled to each other along the direction of the axis, and the suction diaphragm in which the suction flow path is formed among the plurality of diaphragms.
  • the upper half and the lower half are divided into an upper side and a lower side across a horizontal plane including the axis, and the upper half and the lower half Is the axis Rigidity of direction are equal.
  • a pressing force acts on the suction diaphragm of the bundle main body in the axial direction from the rear stage side to the front stage side by the compressed fluid.
  • the rigidity in the axial direction is equal between the upper half and the lower half of the suction diaphragm, the upper half and the lower half are deformed by an equal amount in the direction of the axis. Therefore, the suction diaphragm is not deformed so as to be inclined with respect to the horizontal plane including the axis, and is deformed only in the axial direction.
  • the suction diaphragm according to the first aspect is in contact with the diaphragm adjacent to the suction diaphragm on the discharge flow channel side in the direction of the axis.
  • the area of the surface may be equal between the upper half and the lower half.
  • the area of the contact surface with the adjacent diaphragm is equal in the upper half and the lower half, so that when the pressing force acts on the suction diaphragm in the direction of the axis by the compressed fluid, the upper half and The surface pressure on the contact surface can be made equal in the lower half. Therefore, the suction diaphragm is deformed so as to be equally compressed in the axial direction by the pressing force, so that the suction diaphragm is not deformed so as to be inclined with respect to the horizontal plane including the axial line, but is deformed only in the axial direction.
  • an inlet of the suction channel is formed in the upper half part in the first or second aspect, and the upper half part is A first rectifying plate provided at an inlet and extending in the radial direction; arranged on both sides of the rotating shaft in a circumferential direction with respect to the first rectifying plate; from the first rectifying plate toward the radially inner side A pair of second rectifying plates provided so as to be separated from each other, and a surface of the first rectifying plate and the second rectifying plate facing the direction of the axis is a part of the contact surface. May be.
  • the first rectifying plate and the second rectifying plate constitute a contact surface with the head adjacent to the suction diaphragm in the axial direction, so that the flow of the fluid flowing from the suction port into the suction flow path
  • the amount of deformation in the upper half and the lower half can be made equal without disturbing the above.
  • the contact surface of the suction diaphragm according to the third aspect is 90 degrees around the axis with respect to the position of the first rectifying plate. It may be formed at a spaced position.
  • the contact surface is formed at a position of every 90 degrees in the circumferential direction, so that the pressing force from the compressed fluid can be distributed substantially evenly in the circumferential direction, and the upper half and the lower half
  • the deformation of the part can occur in the direction of the axis. Therefore, it is possible to prevent the suction diaphragm from being deformed so as to be inclined with respect to the horizontal plane including the axis, that is, bending deformation.
  • the centrifugal compressor according to the fifth aspect of the present invention includes a bundle of centrifugal compressors according to the first to fourth aspects, and a rotation supported by the bundle so as to be rotatable with respect to the bundle. And an impeller that is fixed to the rotating shaft and rotates in the bundle body together with the rotating shaft.
  • FIG. 2 is a view showing a suction diaphragm forming a suction flow path of the centrifugal compressor in the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a cross section AA of FIG.
  • FIG. 2 is a view showing a suction diaphragm of a first example of the embodiment of the centrifugal compressor, and is a cross-sectional view at a position corresponding to the AA cross section of FIG. 1.
  • each of a pair of three-stage impeller groups 4 that rotate about an axis O includes one side and the other side in the direction of the axis O.
  • a multistage centrifugal compressor arranged symmetrically will be described.
  • the centrifugal compressor 1 includes a rotating shaft 2 that rotates about an axis O, a plurality of impellers 3 fixed to the rotating shaft 2, a bundle 5 that rotatably supports the rotating shaft 2 and the impeller 3, and a bundle 5 And an outer casing 6 covering from the outer peripheral side.
  • the rotating shaft 2 has a cylindrical shape with the axis O as the center.
  • a plurality (six in this embodiment) of the impellers 3 are arranged apart from each other in the direction of the axis O.
  • Each impeller 3 has a substantially disk shape, and can be rotated around the axis O together with the rotary shaft 2 by being fitted into the rotary shaft 2.
  • Each impeller 3 is formed with a flow path FC through which a process gas G (fluid) can flow.
  • Three impellers 3 arranged on one side in the direction of the axis O are arranged such that the inlet of the flow path FC faces one side in the direction of the axis O, and one impeller group 4 (hereinafter referred to as first impeller group 4A).
  • the three-stage impeller 3 arranged on the other side in the direction of the axis O (on the right side in FIG. 1) is arranged such that the inlet of the flow path FC faces the other side in the direction of the axis O.
  • Group 4 (hereinafter referred to as second impeller group 4B) is configured.
  • the bundle 5 includes a bundle body 10 having a plurality of diaphragms 11 having a disk shape centered on the axis O and a head 12.
  • the bundle body 10 is formed by connecting a plurality of diaphragms 11 and a head 12 in the direction of the axis O with bolts (not shown). That is, the bundle body 10 has a structure divided into a plurality of sections in a cross section orthogonal to the axis O.
  • the head 12 is a member that is provided in a pair so as to sandwich the plurality of diaphragms 11 at both ends of the axis O from the direction of the axis O, and has a disk shape centered on the axis O.
  • Each diaphragm 11 is a horizontal plane including the axis O, and has a structure that is divided into two vertically.
  • the diaphragm 11 at one end and the other end in the direction of the axis O is a suction diaphragm 11A.
  • the suction diaphragm 11 ⁇ / b> A is formed with a suction flow path FC ⁇ b> 1 that has an annular shape about the axis O and that can introduce the process gas G into the flow path FC of the impeller 3.
  • the suction flow path FC1 is formed with a suction flow path opening OP1 (inlet) that opens radially outward in a part of the suction diaphragm 11A in the circumferential direction (upper part in the present embodiment).
  • the suction diaphragm 11A has an upper upper half 20 and a lower lower half 30 that are each formed in a semi-disc shape by being divided into upper and lower parts. Details of the upper half 20 and the lower half 30 will be described later.
  • the diaphragm 11 covering the first stage (first stage) impeller 3 (3A) in the first impeller group 4A and the second impeller group 4B is a first intermediate diaphragm 11B.
  • the first intermediate diaphragm 11B has a return flow path FC3 that communicates the outlet of the flow path FC of the first stage impeller 3 (3A) and the inlet of the flow path FC of the intermediate stage (second stage) impeller 3 (3B). Is formed.
  • the diaphragm 11 covering the intermediate stage (second stage) impeller 3 (3B) in the first impeller group 4A and the second impeller group 4B is a second intermediate diaphragm 11C.
  • the second intermediate diaphragm 11C has a return flow path FC4 communicating with the outlet of the flow path FC of the intermediate stage impeller 3 (3B) and the inlet of the flow path FC of the final stage (third stage) impeller 3 (3C). Is formed.
  • the second intermediate diaphragm 11C has an annular shape centering on the axis O, and is formed with a part of the discharge flow path FC2 that allows the process gas G to be discharged from the flow path FC of the impeller 3.
  • the diaphragm 11 covering the final stage (third stage) impeller 3 (3C) in the first impeller group 4A and the second impeller group 4B is a discharge diaphragm 11D.
  • the discharge diaphragm 11D has an annular shape centered on the axis O, and the remaining part of the discharge flow path FC2 that allows the process gas G to be discharged from the flow path FC of the impeller 3 is formed.
  • the discharge flow path FC2 is formed by the discharge diaphragm 11D and the second intermediate diaphragm 11C.
  • a discharge flow path opening OP2 (exit) that opens radially outward at a part of the circumferential direction (upper part in the present embodiment) of the second intermediate diaphragm 11C and the discharge diaphragm 11D is formed.
  • the diaphragm 11 disposed at a position between the first impeller group 4A and the second impeller group 4B is a final interstage diaphragm 11E.
  • the final interstage diaphragm 11E is provided with a sealing device 15 that seals the flow of the process gas G between the first impeller group 4A and the second impeller group 4B on the outer peripheral side of the rotating shaft 2. .
  • the outer casing 6 has a cylindrical shape, covers the bundle body 10 from the outer peripheral side, and fixes the bundle body 10.
  • the outer casing 6 is formed with a pair of suction ports 6a that extend in the radial direction and open outward and communicate with the suction flow path opening OP1.
  • the outer casing 6 extends in the radial direction and opens outward.
  • a pair of discharge ports 6b communicating with the discharge flow path opening OP2 is formed.
  • a suction port 6a and a discharge port 6b are formed in the upper portion of the outer casing 6 so as to extend upward.
  • the upper half 20 includes a main body 22 having a semicircular shape centering on the axis O, a first current plate 23, a second current plate 24 protruding from the main body 22 toward the head 12 in the direction of the axis O, An outer wall portion 25 is provided.
  • the main body 22 is formed with a semicircular opening 20a that surrounds the rotary shaft 2 from the outer peripheral side at a radially inner position.
  • the first rectifying plate 23 extends in the radial direction (vertical direction) from the suction flow path opening OP1 toward the inner side in the radial direction, protrudes from the main body 22 toward the head 12 in the direction of the axis O, and extends in the axis O direction.
  • the wing shape is seen from the top. In other words, the first rectifying plate 23 gradually decreases in the radial direction after the circumferential thickness gradually increases.
  • a substantially half portion 23a on the radially outer side of the surface facing the head 12 side in the direction of the axis O is a contact surface 40 with the head 12 adjacent to the suction diaphragm 11A in the direction of the axis O. It has become a part of.
  • the second rectifying plate 24 is separated from the first rectifying plate 23 so as to be separated from the first rectifying plate 23 toward the radially inner side, one on both sides in the circumferential direction with respect to the first rectifying plate 23. It is arranged at an angle. That is, the process gas G can be circulated from the suction port 6 a between the second rectifying plate 24 and the first rectifying plate 23.
  • Each of the second rectifying plates 24 protrudes from the main body portion 22 toward the head 12 in the direction of the axis O, and has a rectangular shape when viewed from the direction of the axis O.
  • a substantially half portion 24a on the radially outer side of the surface facing the head 12 in the direction of the axis O is a part of the contact surface 40 with the head 12 adjacent to the suction diaphragm 11A. ing.
  • the outer wall portion 25 is curved and provided with a pair along the outer peripheral surface of the main body portion 22, and forms the outer wall of the suction flow path FC1.
  • the pair of outer wall portions 25 are formed at the upper part up to a position spaced apart from the second rectifying plate 24 in the circumferential direction. That is, the process gas G can be circulated with the second rectifying plate 24.
  • the portion 25a along the outer peripheral surface of the main body portion 22 is a part of the contact surface 40 with the head 12.
  • the width dimension in the radial direction of the portion 25a along the outer peripheral surface is constant in the circumferential direction.
  • the lower half part 30 has a main body part 32 having a semicircular shape centering on the axis O, and an outer wall part 35 protruding from the main body part 32 toward the head 12 in the direction of the axis O.
  • the main body 32 is formed with a semicircular opening 30a that surrounds the rotary shaft 2 from the outer peripheral side at a radially inner position.
  • the opening 30a and the opening 20a in the main body portion 22 of the upper half 20 form a circular opening 11Aa through which the rotary shaft 2 can be inserted.
  • the outer wall portion 35 is curved along the outer peripheral surface of the main body portion 32, is provided over the entire outer peripheral surface of the main body portion 32, and forms the outer wall of the suction flow path FC1.
  • the flow passage area of the suction flow passage FC1 gradually decreases downward.
  • the wall thickness at the upper end portion of the outer wall portion 35 coincides with the wall thickness at the lower end portion of the outer wall portion 25 of the upper half portion 20, and the outer wall portion 35 of the lower half portion 30 and the outer wall portion of the upper half portion 20. 25 is smoothly connected with no step.
  • a substantially rectangular lower end surface 42 formed on the lower half 30 is formed on the lower half 30.
  • the curved surface 41 and the lower end surface 42 are formed by the outer wall 35 being recessed in the direction of the axis O between the curved surface 41 and the lower end surface 42.
  • the width dimension in the radial direction of the curved surface 41 and the lower end surface 42 is equal to the width dimension in the radial direction of the portion 25a along the outer peripheral surface of the outer wall portion 25 of the upper half portion 20, and this width dimension is in the circumferential direction. It is constant.
  • the upper half 20 and the lower half 30 are formed of the same material, and the upper half 20 and the lower half 30 have the same rigidity.
  • the contact surface 40 in the upper half 20 and the contact surface 40 in the lower half 30 have the same area. Further, in the present embodiment, the contact surface 40 is formed at least at a position spaced 90 degrees around the axis O with respect to the position of the first rectifying plate 23.
  • the compressed process gas G generates a force in the direction of the axis O from the rear stage side (discharge diaphragm 11D side) toward the front stage side (suction diaphragm 11A side). It acts as a pressing force on the suction diaphragm 11A.
  • the upper half 20 and the lower half 30 of the suction diaphragm 11A are equivalent in the axis O direction. Deform. Therefore, the suction diaphragm 11A is not deformed so as to be inclined with respect to the horizontal plane including the axis O, and is deformed only in the direction of the axis O. Therefore, the suction diaphragm 11A can be prevented from being bent and deformed so as to be inclined with respect to the horizontal plane.
  • the deformation is performed so as to be equally compressed in the direction of the axis O by the above pressing force, so that the bending deformation in the suction diaphragm 11A can be further suppressed.
  • first rectifying plate 23 and the second rectifying plate 24 constitute a contact surface 40 with the head 12, the flow of the process gas G flowing from the suction port 6a into the suction flow path FC1 is prevented.
  • the amount of deformation in the upper half 20 and the lower half 30 can be made equal.
  • the process gas G from the suction port 6a can be guided into the suction flow path FC1 without peeling off.
  • the contact surface 40 is formed at positions at least every 90 degrees in the circumferential direction, so that the pressing force can be distributed substantially evenly in the circumferential direction, and the upper half portion due to the pressing force
  • the deformation of the 20 and the lower half 30 can occur in the direction of the axis O. Therefore, it is possible to suppress the bending deformation from occurring in the suction diaphragm 11A.
  • the upper half 52 has the main body 22, the first rectifying plate 23 and the outer wall 25, and the lower half 53 has the main body 32 and the outer wall 35. Yes.
  • the contact surface 40 with the head 12 is a substantially half portion 23a on the radially outer side of the surface facing the head 12 side in the direction of the axis O in the first rectifying plate 23 (with the above-described embodiment). And a portion 25a along the outer peripheral surface of the main body portion 22 among the surfaces facing the head 12 in the direction of the axis O in the outer wall portion 25.
  • the contact surface 40 has a ring shape corresponding to a half circumference centering on the axis O along the outer peripheral surface of the main body portion 32 among the surfaces facing the head 12 side in the direction of the axis O in the outer wall portion 35. It is comprised from the whole part 53a.
  • the width dimension in the radial direction of the ring-shaped portion 53a corresponding to the half circumference is constant in the circumferential direction.
  • the amount of deformation of the upper half 52 in the direction of the axis O is large, and the amount of deformation of the lower half 53 in the direction of the axis O is small.
  • the bundle body 10 was bent and deformed so as to be inclined to the side.
  • second rectifying plates 64 are provided on the upper half 62 of the suction diaphragm 61 ⁇ / b> A on both sides in the circumferential direction with respect to the first rectifying plate 23.
  • the thickness dimension along the circumferential direction of the second rectifying plate 64 is 6 [mm].
  • a substantially half portion 64 a on the radially outer side of the surface facing the head 12 side in the direction of the axis O is a part of the contact surface 40.
  • the amount of deformation of the upper half 62 in the direction of the axis O is small, but the difference between the amount of deformation of the lower half 53 in the direction of the axis O is large and still remains in the upper half of the axis O.
  • the bundle main body 10 was bent and deformed so that 62 inclined to the head 12 side.
  • the outer wall portion 35 is axially arranged in a constant region at the lower portion of a half-circular portion 53 a (see FIG. 5) of the outer wall portion 35 of the lower half portion 73.
  • the area of the contact surface 40 was reduced, and the contact surface 40 was made into a pair of curved surfaces 75.
  • the deformation amount of the lower half portion 73 in the direction of the axis O is increased, and the bundle body 10 is bent and deformed so that the lower half portion 73 is inclined toward the head 12 side.
  • the lower end surface 85 of a substantially rectangular shape is brought into contact with the outer wall portion 35 at the lower end portion of the lower half portion 83 at a position sandwiched between the pair of curved surfaces 75 in the circumferential direction. Formed as surface 40.
  • the deformation amount of the lower half 83 in the direction of the axis O is uniformized, and the deformation of the bundle body 10 that is inclined toward the head 12 is suppressed.
  • the contact surface pressure of the substantially half portion 64a on the radially outer side of the second rectifying plate 24 exceeded the allowable stress.
  • the thickness along the circumferential direction of the second rectifying plate 24 in the upper half portion 20 is 12 mm, and the lower end surface 42 of the lower half portion 30 is used.
  • the width dimension in the circumferential direction was increased, and the area of the contact surface 40 was increased.
  • the contact surface pressure of the substantially half portion 64a on the radially outer side of the second rectifying plate 24 becomes less than the allowable stress, and the deformation amount in the direction of the axis O in the upper half 20 and the lower half 30 is equal.
  • the bending deformation of the bundle main body 10 could be suppressed.
  • the first current plate 23 does not have to have a blade shape when viewed from the direction of the axis O, and may have a rectangular shape like the second current plate 24.
  • the second rectifying plate 24 may have a wing shape as viewed from the direction of the axis O similarly to the first rectifying plate 23. Furthermore, the quantity of the 1st baffle plate 23 and the 2nd baffle plate 24 is not limited, either.

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Abstract

　軸線（Ｏ）を中心とした環状をなしてプロセスガス（Ｇ）をインペラ（３）の流路（ＦＣ）に導入する吸込流路（ＦＣ１）と、軸線（Ｏ）を中心とした環状をなしてプロセスガス（Ｇ）をインペラ（３）の流路（ＦＣ）から吐出する吐出流路（ＦＣ２）とが形成されたバンドル本体（１０）を備え、バンドル本体（１０）は、軸線（Ｏ）の方向に並んで互いに結合された複数のダイヤフラム（１１）を有し、複数のダイヤフラム（１１）のうち、吸込流路（ＦＣ１）が形成された吸込ダイヤフラム（１１Ａ）は、軸線（Ｏ）を含む水平面を挟んで上側と下側とに二分割されることで上側の上半部（２０）と、下側の下半部（３０）とを有し、上半部（２０）と下半部（３０）とは、軸線（Ｏ）の方向の剛性が等しい遠心圧縮機（１）のバンドル（５）である。

Description

遠心圧縮機のバンドル、及び、遠心圧縮機
　本発明は、遠心圧縮機におけるバンドル、及びこのバンドルを備える遠心圧縮機に関する。
　例えば、各種プラントではプロセスガスを圧縮するため、遠心圧縮機が用いられている。この遠心圧縮機では、吸込口からバンドル内に吸い込んだプロセスガスを、回転軸とともにインペラが回転することでインペラの流路で圧縮し、吐出口からバンドル外に吐出するようになっている。
　ところで、遠心圧縮機のバンドルは、特許文献１に示す吸込ケーシング、吐出ケーシング、及びインペラハウジングのように、複数の円盤状の部材（ダイヤフラム）が回転軸の方向に結合されることで形成されている。各々のダイヤフラムは水平面で上下に二分割されている。
特開平１０－３１８１９１号公報
　遠心圧縮機では吸込側から吐出側に向かって流体が圧縮され、圧力が高まっていくため、吐出ダイヤフラム（吐出側のダイヤフラム）から、吸込ダイヤフラム（吸込側のダイヤフラム）に向かって、回転軸の軸線の方向に押圧力が作用する。ここで、吸込ダイヤフラムでは、吸込口が接続される側と接続されない側とで形状が異なっている。即ち、二分割された上半部と下半部とで形状が異なっているため、上記の押圧力が作用すると、上半部、下半部での軸線の方向の変形量に差異が生じる。この結果、上記の押圧力が吸込ダイヤフラムに作用すると、このダイヤフラムが軸線に対して撓むように変形してしまい、圧縮機の運転に支障が生じる可能性がある。
　本発明は、撓み変形を抑制可能な遠心圧縮機のバンドル、及び、このバンドルを備えた遠心圧縮機を提供する。
　本発明の第一の態様に係る遠心圧縮機のバンドルは、回転軸、及び、該回転軸に固定されて該回転軸とともに回転するインペラを、前記回転軸の軸線を中心として回転可能に支持するとともに、流体を前記インペラの流路に導入する前記軸線を中心とした環状をなす吸込流路と、前記流体を前記インペラの流路から吐出する前記軸線を中心とした環状をなす吐出流路とが形成されたバンドル本体を備え、前記バンドル本体は、前記軸線の方向に並んで互いに結合された複数のダイヤフラムを有し、前記複数のダイヤフラムのうち、前記吸込流路が形成された吸込ダイヤフラムは、前記軸線を含む水平面を挟んで上側と下側とに二分割されることで前記上側の上半部と、前記下側の下半部とを有し、前記上半部と前記下半部とは、前記軸線の方向の剛性が等しくなっている。
　このような遠心圧縮機のバンドルによれば、圧縮された流体によって、後段側から前段側に向けて、軸線の方向にバンドル本体の吸込ダイヤフラムに押圧力が作用する。この際、吸込ダイヤフラムの上半部と下半部とで軸線の方向の剛性が等しくなっているため、上半部と下半部とは軸線の方向に等量だけ変形する。従って、吸込ダイヤフラムが、軸線を含む水平面に対して傾くように変形せず、軸線方向にのみ変形することになる。
　また、本発明の第二の態様に係る遠心圧縮機のバンドルでは、上記第一の態様における前記吸込ダイヤフラムで、該吸込ダイヤフラムに前記軸線の方向に前記吐出流路側で隣接する前記ダイヤフラムとの接触面の面積が、前記上半部と前記下半部とで等しくなっていてもよい。
　このように隣接するダイヤフラムとの接触面の面積が上半部と下半部とで等しいことで、圧縮された流体によって軸線の方向に吸込ダイヤフラムに押圧力が作用した際に、上半部と下半部とで、接触面における面圧を等しくすることができる。従って、上記の押圧力によって軸線の方向に等しく圧縮されるようにして変形するため、吸込ダイヤフラムが、軸線を含む水平面に対して傾くように変形せず、軸線方向にのみ変形することになる。
　また、本発明の第三の態様に係る遠心圧縮機のバンドルでは、上記第一又は第二の態様における前記上半部には前記吸込流路の入口が形成され、前記上半部は、前記入口に設けられて前記径方向に延びる第一整流板と、前記第一整流板に対して前記回転軸の周方向の両側に配置され、前記径方向内側に向かうに従って、前記第一整流板から離間するように設けられた一対の第二整流板と、を有し、前記第一整流板、及び前記第二整流板における前記軸線の方向を向く面は、前記接触面の一部となっていてもよい。
　このように、第一整流板と第二整流板とが、吸込ダイヤフラムに軸線の方向に隣接するヘッドとの接触面を構成していることで、吸込口から吸込流路へ流入する流体の流れを妨げることなく、上半部と下半部とでの変形量を等しくすることができる。
　また、本発明の第四の態様に係る遠心圧縮機のバンドルでは、上記第三の態様における前記吸込ダイヤフラムにおける前記接触面は、前記第一整流板の位置を基準として前記軸線回りに９０度ずつ離間した位置に形成されていてもよい。
　このように、周方向に９０度毎の位置で接触面が形成されていることで、圧縮された流体からの押圧力を周方向に略均等に配分することができ、上半部及び下半部の変形が、軸線の方向に生じるようにすることができる。よって、吸込ダイヤフラムで、軸線を含む水平面に対して傾くような変形、即ち、撓み変形が生じてしまうことを抑制可能である。
　また、本発明の第五の態様に係る遠心圧縮機は、上記第一から第四の態様における遠心圧縮機のバンドルと、前記バンドルに対して回転可能となるように該バンドルによって支持される回転軸と、前記回転軸に固定されて該回転軸とともに前記バンドル本体内で回転するインペラと、を備えている。
　このような遠心圧縮機によれば、バンドルを備えていることで、圧縮された流体によって、後段側から前段側に向けて軸線の方向にバンドル本体の吸込ダイヤフラムに押圧力が作用した際、上半部と下半部とが軸線の方向に等量だけ変形する。従って、吸込ダイヤフラムが、軸線を含む水平面に対して傾くように変形せず、軸線方向にのみ変形するようにできる。
　上記の遠心圧縮機のバンドル、及び、遠心圧縮機によれば、吸込ダイヤフラムの上半部と下半部とで軸線の方向の剛性が等しいことで、バンドル本体の撓み変形を抑制可能となる。
本発明の実施形態における遠心圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態における遠心圧縮機の吸込流路を形成する吸込ダイヤフラムを示す斜視図である。 本発明の実施形態における遠心圧縮機の吸込流路を形成する吸込ダイヤフラムを示す図であって、図１のＡ－Ａ断面を示す断面図である。 遠心圧縮機の実施例の第一例の吸込ダイヤフラムを示す図であって、図１のＡ－Ａ断面に相当する位置の断面図である。 遠心圧縮機の実施例の第二例の吸込ダイヤフラムを示す図であって、図１のＡ－Ａ断面に相当する位置の断面図である。 遠心圧縮機の実施例の第三例の吸込ダイヤフラムを示す図であって、図１のＡ－Ａ断面に相当する位置の断面図である。 遠心圧縮機の実施例の第四例の吸込ダイヤフラムを示す図であって、図１のＡ－Ａ断面に相当する位置の断面図である。
　以下、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機１について説明する。
　図１に示すように、本実施形態では遠心圧縮機１の一例として、軸線Ｏを中心として回転する一対の三段式のインペラ群４のそれぞれが、軸線Ｏの方向の一方側と他方側とに対称に配置されている多段式遠心圧縮機について説明する。
　遠心圧縮機１は、軸線Ｏを中心として回転する回転軸２と、回転軸２に固定された複数のインペラ３と、回転軸２及びインペラ３を回転可能に支持するバンドル５と、バンドル５を外周側から覆う外側ケーシング６とを備えている。
　回転軸２は、軸線Ｏを中心とした円柱状をなしている。
　インペラ３は、軸線Ｏの方向に互いに離間して複数（本実施形態では六つ）が配列されている。
　各々のインペラ３は、略円盤状をなしており、回転軸２に嵌め込まれることで回転軸２とともに軸線Ｏを中心として回転可能となっている。また、各々のインペラ３には、内部にプロセスガスＧ（流体）が流通可能な流路ＦＣが形成されている。
　軸線Ｏの方向の一方側（図１の紙面に向かって左側）に配置された三つのインペラ３は、流路ＦＣの入口が軸線Ｏの方向の一方側を向いて配置され、一つのインペラ群４（以下、第一インペラ群４Ａとする）を構成している。
　軸線Ｏの方向の他方側（図１の紙面に向かって右側）に配置された三段のインペラ３は、流路ＦＣの入口が軸線Ｏの方向の他方側を向いて配置され、一つのインペラ群４（以下、第二インペラ群４Ｂとする）を構成している。
　バンドル５は、軸線Ｏを中心とした円盤状をなす複数のダイヤフラム１１、及びヘッド１２を有するバンドル本体１０を備えている。
　バンドル本体１０は、複数のダイヤフラム１１及びヘッド１２が不図示のボルト等によって軸線Ｏの方向に結合されることで形成されている。即ち、バンドル本体１０は、軸線Ｏに直交する断面で複数に分割された構造を有している。
　ヘッド１２は、複数のダイヤフラム１１を軸線Ｏの両端で軸線Ｏの方向から挟み込むように一対が設けられ、軸線Ｏを中心とした円盤状をなす部材である。
　各々のダイヤフラム１１は軸線Ｏを含む水平面で、上下に二分割された構造を有している。
　バンドル本体１０のうち、軸線Ｏの方向の一方側及び他方側の端部のダイヤフラム１１は、吸込ダイヤフラム１１Ａとなっている。吸込ダイヤフラム１１Ａには、軸線Ｏを中心とした環状をなしてプロセスガスＧをインペラ３の流路ＦＣに導入可能とする吸込流路ＦＣ１が形成されている。吸込流路ＦＣ１には、吸込ダイヤフラム１１Ａにおける周方向の一部（本実施形態では上部）で径方向外側に開口する吸込流路開口ＯＰ１（入口）が形成されている。
　吸込ダイヤフラム１１Ａは、上下に分割されることで、それぞれ半円盤状をなす上側の上半部２０と、下側の下半部３０とを有している。上半部２０、下半部３０の詳細は後述の通りである。
　バンドル本体１０のうち、第一インペラ群４Ａと第二インペラ群４Ｂとにおける初段（一段目）のインペラ３（３Ａ）を覆うダイヤフラム１１は第一中間ダイヤフラム１１Ｂとなっている。第一中間ダイヤフラム１１Ｂには、初段のインペラ３（３Ａ）の流路ＦＣの出口と、中間段（二段目）のインペラ３（３Ｂ）の流路ＦＣの入口を連通するリターン流路ＦＣ３が形成されている。
　同様に、バンドル本体１０のうち、第一インペラ群４Ａと第二インペラ群４Ｂとにおける中間段（二段目）のインペラ３（３Ｂ）を覆うダイヤフラム１１は第二中間ダイヤフラム１１Ｃとなっている。第二中間ダイヤフラム１１Ｃには、中間段のインペラ３（３Ｂ）の流路ＦＣの出口と、最終段（三段目）のインペラ３（３Ｃ）の流路ＦＣの入口を連通するリターン流路ＦＣ４が形成されている。
　第二中間ダイヤフラム１１Ｃには、軸線Ｏを中心とした環状をなし、プロセスガスＧをインペラ３の流路ＦＣから吐出可能とする吐出流路ＦＣ２の一部が形成されている。
　バンドル本体１０のうち、第一インペラ群４Ａと第二インペラ群４Ｂとにおける最終段（三段目）のインペラ３（３Ｃ）を覆うダイヤフラム１１は、吐出ダイヤフラム１１Ｄとなっている。吐出ダイヤフラム１１Ｄには、軸線Ｏを中心とした環状をなし、プロセスガスＧをインペラ３の流路ＦＣから吐出可能とする吐出流路ＦＣ２の残りの一部が形成されている。
　即ち、吐出ダイヤフラム１１Ｄと第二中間ダイヤフラム１１Ｃとによって、上記の吐出流路ＦＣ２が形成されている。吐出流路ＦＣ２には、第二中間ダイヤフラム１１Ｃ及び吐出ダイヤフラム１１Ｄにおける周方向の一部（本実施形態では上部）で径方向外側に開口する吐出流路開口ＯＰ２（出口）が形成されている。
　バンドル本体１０のうち、第一インペラ群４Ａと第二インペラ群４Ｂと挟まれる位置に配置されたダイヤフラム１１は、最終段間ダイヤフラム１１Ｅとなっている。この最終段間ダイヤフラム１１Ｅには、回転軸２の外周側で、第一インペラ群４Ａと第二インペラ群４Ｂとの間でのプロセスガスＧの流通を封止するシール装置１５が設けられている。
　外側ケーシング６は、円筒形状をなし、バンドル本体１０を外周側から覆うとともにバンドル本体１０を固定している。外側ケーシング６には、径方向に延びて外方に開口するとともに、吸込流路開口ＯＰ１に連通する一対の吸込口６ａが形成されている。また外側ケーシング６には、径方向に延びて外方に開口するとともに。吐出流路開口ＯＰ２に連通する一対の吐出口６ｂが形成されている。
　本実施形態では、外側ケーシング６における上部に、上方に向かって延びるように、吸込口６ａ、及び吐出口６ｂが形成されている。
　次に、図２及び図３を参照して、吸込ダイヤフラム１１Ａの上半部２０及び下半部３０について詳細を説明する。
　上半部２０は、軸線Ｏを中心とした半円盤状をなす本体部２２と、本体部２２から軸線Ｏの方向にヘッド１２側に突出する第一整流板２３、第二整流板２４、及び外壁部２５を有している。
　本体部２２には、径方向内側の位置で、回転軸２を外周側から囲む半円状の開口部２０ａが形成されている。
　第一整流板２３は、吸込流路開口ＯＰ１から径方向の内側に向かって径方向（上下方向）に延びるとともに、本体部２２から軸線Ｏの方向のヘッド１２側に向かって突出し、軸線Ｏ方向から見て翼形状をなしている。
　即ち、第一整流板２３は、径方向内側に向かうに従って、周方向の肉厚寸法が漸次増大した後に、漸次減少する。
　第一整流板２３では、軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、径方向外側の略半分の部分２３ａが、吸込ダイヤフラム１１Ａに軸線Ｏの方向に隣接するヘッド１２との接触面４０の一部となっている。
　第二整流板２４は、第一整流板２３と離間して、第一整流板２３に対して周方向の両側に一つずつ、径方向内側に向かうに従って第一整流板２３から離間するように傾斜して配置されている。
　即ち、第二整流板２４と第一整流板２３との間で、吸込口６ａからのプロセスガスＧの流通が可能となっている。
　各々の第二整流板２４は、本体部２２から軸線Ｏの方向のヘッド１２側に向かって突出し、軸線Ｏ方向から見て矩形状をなしている。
　第二整流板２４では、軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、径方向外側の略半分の部分２４ａが、吸込ダイヤフラム１１Ａに隣接するヘッド１２との接触面４０の一部となっている。
　外壁部２５は、本体部２２の外周面に沿って湾曲して一対が設けられ、吸込流路ＦＣ１の外壁を形成している。また、この一対の外壁部２５は、上部で、第二整流板２４と周方向に離間する位置まで形成されている。即ち、第二整流板２４との間でプロセスガスＧの流通が可能となっている。
　外壁部２５は、下方に向かうに従って径方向の肉厚寸法が漸次大きくなることで、吸込流路ＦＣ１の流路面積は下方に向かって漸次小さくなっていく。
　外壁部２５における軸線Ｏの方向の吐出流路ＦＣ２側を向く面のうち、本体部２２の外周面に沿う部分２５ａのみが、ヘッド１２との接触面４０の一部となっている。外周面に沿う部分２５ａの径方向の幅寸法は、周方向に一定である。
　下半部３０は、軸線Ｏを中心とした半円盤状をなす本体部３２と、本体部３２から軸線Ｏの方向のヘッド１２側に突出する外壁部３５とを有している。
　本体部３２には、径方向内側の位置で回転軸２を外周側から囲む半円状の開口部３０ａが形成されている。この開口部３０ａと、上半部２０の本体部２２における開口部２０ａとによって、回転軸２を挿通可能とする円形状の開口部１１Ａａが形成されている。
　外壁部３５は、本体部３２の外周面に沿って湾曲し、本体部３２の外周面の全域にわたって設けられ、吸込流路ＦＣ１の外壁を形成している。
　外壁部３５は、下方に向かうに従って径方向の肉厚寸法が漸次大きくなることで、吸込流路ＦＣ１の流路面積は下方に向かって漸次小さくなっていく。
　外壁部３５の上端部での肉厚は、上半部２０の外壁部２５の下端部での肉厚と一致しており、下半部３０の外壁部３５と、上半部２０の外壁部２５とが滑らかに段差のない状態で接続されている。
　そして、外壁部３５における軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、本体部３２の外周面に沿う軸線Ｏを中心とした半周分の環状をなす部分３５ａの一部のみがヘッド１２との接触面４０の一部となっている。
　より詳しくは、下半部３０における接触面４０として、下半部３０の上端部から上下方向の中途位置まで形成された一対の湾曲面４１と、湾曲面４１と周方向に離間して下端部に形成された略矩形状の下端部面４２とが下半部３０に形成されている。
　湾曲面４１と下端部面４２とは、湾曲面４１と下端部面４２との間で、外壁部３５が軸線Ｏの方向に凹んでいることで形成されている。
　湾曲面４１及び下端部面４２の径方向の幅寸法は、上半部２０の外壁部２５における外周面に沿う部分２５ａの径方向の幅寸法と等しくなっており、この幅寸法は周方向に一定である。
　そして、本実施形態では、上半部２０と下半部３０とが、それぞれ同一の材料で形成されており、上半部２０と下半部３０とで剛性が等しくなっている。
　また、上半部２０における接触面４０と、下半部３０における接触面４０とは、面積が等しくなっている。さらに本実施形態では、接触面４０は、第一整流板２３の位置を基準として、軸線Ｏ回りに９０度ずつ離間した位置に少なくとも形成されている。
　以上説明した遠心圧縮機１によると、圧縮されたプロセスガスＧによって、後段側（吐出ダイヤフラム１１Ｄ側）から前段側（吸込ダイヤフラム１１Ａ側）に向けて軸線Ｏの方向に力が生じ、この力が押圧力となって吸込ダイヤフラム１１Ａに作用する。
　この際、吸込ダイヤフラム１１Ａの上半部２０と下半部３０とで、軸線Ｏの方向の剛性が等しくなっているため、上半部２０と下半部３０とは軸線Ｏ方向に等量だけ変形する。従って、吸込ダイヤフラム１１Ａが、軸線Ｏを含む水平面に対して傾くように変形せず、軸線Ｏの方向にのみ変形することになる。従って、吸込ダイヤフラム１１Ａが、水平面に対して傾くように撓み変形してしまうことを抑制することができる。
　また、上半部２０の接触面４０の面積と下半部３０の接触面４０の面積とが等しいことで、圧縮されたプロセスガスＧによって、軸線Ｏの方向に吸込ダイヤフラム１１Ａに押圧力が作用した際に、上半部２０と下半部３０とで、接触面４０における面圧を等しくすることができる。
　従って、上記の押圧力によって、軸線Ｏの方向に等しく圧縮されるようにして変形するため、吸込ダイヤフラム１１Ａでの撓み変形をさらに抑制することができる。
　さらに、第一整流板２３と第二整流板２４とが、ヘッド１２との接触面４０を構成していることで、吸込口６ａから吸込流路ＦＣ１へ流入するプロセスガスＧの流れを妨げることなく、上半部２０と下半部３０とでの変形量を等しくすることができる。
　特に本実施形態では、第一整流板２３は翼形状をなしているため、吸込口６ａからのプロセスガスＧが剥離することなく、プロセスガスＧを吸込流路ＦＣ１内に導くことができる。
　さらに、吸込ダイヤフラム１１Ａでは、周方向に少なくとも９０度毎の位置で接触面４０が形成されていることで、押圧力を周方向に略均等に配分することができ、上記押圧力による上半部２０及び下半部３０の変形が、軸線Ｏの方向に生じるようにすることができる。よって、吸込ダイヤフラム１１Ａで撓み変形が生じてしまうことを抑制することが可能である。
〔実施例〕
　ここで、図４から図７を参照して、上半部及び下半部の形状が異なる例について、上記の押圧力によるバンドル５の変形量を確認する実験を行った。
　図４に示す吸込ダイヤフラム５１Ａでは、上半部５２が、本体部２２と第一整流板２３と外壁部２５と有し、下半部５３が、本体部３２と外壁部３５とを有している。
　ヘッド１２との接触面４０は、上半部５２では、第一整流板２３における軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、径方向外側の略半分の部分２３ａ（上述の実施形態と同様の部分）と、外壁部２５における軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、本体部２２の外周面に沿う部分２５ａとから構成されている。
　また下半部５３では、接触面４０は、外壁部３５における軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、本体部３２の外周面に沿う軸線Ｏを中心とした半周分の環状をなす部分５３ａの全域から構成されている。半周分の環状をなす部分５３ａの径方向の幅寸法は、周方向に一定である。
　吸込ダイヤフラム５１Ａでは、上半部５２の軸線Ｏの方向への変形量が大きく、下半部５３の軸線Ｏの方向への変形量が小さいため、軸線Ｏに対して上半部５２がヘッド１２側に傾くようにバンドル本体１０が撓み変形した。
　そこで、図５に示すように、吸込ダイヤフラム６１Ａの上半部６２に、さらに第一整流板２３に対して周方向の両側に第二整流板６４を設けた。第二整流板６４の周方向に沿う厚さ寸法は６〔ｍｍ〕である。第二整流板６４では、軸線Ｏの方向のヘッド１２側を向く面のうち、径方向外側の略半分の部分６４ａが接触面４０の一部となっている。
　この結果、上半部６２の軸線Ｏの方向への変形量は小さくなったが、下半部５３の軸線Ｏの方向への変形量との差が大きく、依然として軸線Ｏに対して上半部６２がヘッド１２側に傾くようにバンドル本体１０が撓み変形した。
　そこで、図６に示すように、吸込ダイヤフラム７１Ａでは、下半部７３の外壁部３５における半周分の環状をなす部分５３ａ（図５参照）のうち、下部の一定領域で、外壁部３５を軸線Ｏの方向に凹ませることで、接触面４０の面積を低減して接触面４０を一対の湾曲面７５とした。
　この結果、下半部７３の軸線Ｏの方向への変形量が大きくなり、下半部７３がヘッド１２側に傾くようにバンドル本体１０が撓み変形した。
　そこで、図７に示す吸込ダイヤフラム８１Ａでは、外壁部３５に、一対の湾曲面７５の間に周方向に挟まれる位置で、下半部８３の下端部で略矩形状の下端部面８５を接触面４０として形成した。これにより、下半部８３の軸線Ｏの方向への変形量が上半部６２の軸線Ｏの方向への変形量が均一化され、ヘッド１２側に傾くバンドル本体１０の撓み変形は抑制された。しかし、第二整流板２４の径方向外側の略半分の部分６４ａの接触面圧が許容応力を超えていた。
　そこで最後に、図３に示す上述の実施形態の吸込ダイヤフラム１１Ａでは、上半部２０での第二整流板２４の周方向に沿う厚みを１２ｍｍとし、かつ、下半部３０の下端部面４２の周方向の幅寸法を大きくし、接触面４０の面積を大きくした。
　この結果、第二整流板２４の径方向外側の略半分の部分６４ａの接触面圧が許容応力以下となり、また、上半部２０及び下半部３０での軸線Ｏの方向の変形量を等しくでき、バンドル本体１０の撓み変形を抑制することができた。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
　例えば、第一整流板２３は、軸線Ｏの方向から見て翼形状をなしていなくともよく、第二整流板２４と同様に矩形状をなしていてもよい。
　また、第二整流板２４は、第一整流板２３と同様に軸線Ｏの方向から見て翼形状をなしていてもよい。
　さらに、第一整流板２３及び第二整流板２４の数量も限定されない。
　上記の遠心圧縮機のバンドル、及び、遠心圧縮機では、吸込ダイヤフラムの上半部と下半部とで軸線の方向の剛性が等しいことで、バンドル本体の撓み変形を抑制可能となる。
　１　　遠心圧縮機
　２　　回転軸
　３、３Ａ、３Ｂ　　インペラ
　４　　インペラ群
　４Ａ　　第一インペラ群
　４Ｂ　　第二インペラ群
　５　　バンドル
　６　　外側ケーシング
　６ａ　　吸込口
　６ｂ　　吐出口
　１０　　バンドル本体
　１１　　ダイヤフラム
　１１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ、８１Ａ　　吸込ダイヤフラム
　１１Ａａ　　開口部
　１１Ｂ　　第一中間ダイヤフラム
　１１Ｃ　　第二中間ダイヤフラム
　１１Ｄ　　吐出ダイヤフラム
　１１Ｅ　　最終段間ダイヤフラム
　１２　　ヘッド
　１５　　シール装置
　２０、５２、６２　　上半部
　２０ａ　　開口部
　２２　　本体部
　２３　　第一整流板
　２４、６４　　第二整流板
　２５　　外壁部
　３０、５３、７３、８３　　下半部
　３０ａ　　開口部
　３２　　本体部
　３５　　外壁部
　４０　　接触面
　４１、７５　　湾曲面
　４２、８５　　下端部面
　ＦＣ　　流路
　ＦＣ１　　吸込流路
　ＯＰ１　　吸込流路開口
　ＦＣ２　　吐出流路
　ＯＰ２　　吐出流路開口
　ＦＣ３　　リターン流路
　ＦＣ４　　リターン流路
　Ｏ　　軸線
　Ｇ　　プロセスガス（流体）

Claims (5)

  1. 　回転軸、及び、該回転軸に固定されて該回転軸とともに回転するインペラを、前記回転軸の軸線を中心として回転可能に支持するとともに、流体を前記インペラの流路に導入する前記軸線を中心とした環状をなす吸込流路と、前記流体を前記インペラの流路から吐出する前記軸線を中心とした環状をなす吐出流路とが形成されたバンドル本体を備え、
    　前記バンドル本体は、前記軸線の方向に並んで互いに結合された複数のダイヤフラムを有し、
    　前記複数のダイヤフラムのうち、前記吸込流路が形成された吸込ダイヤフラムは、前記軸線を含む水平面を挟んで上側と下側とに二分割されることで前記上側の上半部と、前記下側の下半部とを有し、
    　前記上半部と前記下半部とは、前記軸線の方向の剛性が等しい遠心圧縮機のバンドル。
  2. 　前記吸込ダイヤフラムと、該吸込ダイヤフラムに前記軸線の方向に前記吐出流路側で隣接する前記ダイヤフラムとの接触面の面積が、前記上半部と前記下半部とで等しくなっている請求項１に記載の遠心圧縮機のバンドル。
  3. 　前記上半部には前記吸込流路の入口が形成され、
    　前記上半部は、前記入口に設けられて前記径方向に延びる第一整流板と、
    　前記第一整流板に対して前記回転軸の周方向の両側に配置され、前記径方向内側に向かうに従って、前記第一整流板から離間するように設けられた一対の第二整流板と、
    　を有し、
    　前記第一整流板、及び前記第二整流板における前記軸線の方向を向く面は、前記接触面の一部となっている請求項１又は２に記載の遠心圧縮機のバンドル。
  4. 　前記吸込ダイヤフラムにおける前記接触面は、前記第一整流板の位置を基準として、前記軸線回りに９０度ずつ離間した位置に形成されている請求項３に記載の遠心圧縮機のバンドル。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心圧縮機のバンドルと、
    　前記バンドルに対して回転可能となるように該バンドルによって支持される回転軸と、
    　前記回転軸に固定されて該回転軸とともに前記バンドル本体内で回転するインペラと、
    　を備える遠心圧縮機。
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