WO2017138563A1 - 遠心回転機械 - Google Patents

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rotating machine
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中庭　彰宏
伸一郎 得山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/162—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of a centrifugal flow wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/165—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/167—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel

Definitions

  • the present invention relates to a centrifugal rotating machine.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-021938 filed in Japan on February 8, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the centrifugal rotating machine has an impeller provided on a rotating shaft and a casing that covers the impeller. If foreign particles such as dust and sand enter between the impeller and the casing when the impeller of the centrifugal rotating machine rotates in the casing, the inside of the machine may be damaged.
  • Patent Document 1 discloses a sizing device that reduces the amount of foreign particles entering a compressor of a gas turbine engine that is a kind of rotating machine.
  • the present invention provides a centrifugal rotating machine capable of removing foreign particles flowing into the impeller of the centrifugal rotating machine.
  • the centrifugal rotating machine includes an impeller, a casing, and a sealing device.
  • the impeller includes a disk, a blade, and a cover.
  • the disc has a disk shape that rotates around its axis.
  • the blades are provided on the surface facing the one side in the axial direction of the disk with a space in the circumferential direction so as to partition and form a flow path from one side in the axial direction to the outside in the radial direction.
  • the cover covers the blade from the radially outer side.
  • the casing accommodates the impeller radially inward and forms a gap with the outer peripheral surface of the cover.
  • the sealing device seals the gap.
  • the casing has an end wall surface and a foreign substance introduction path.
  • the end wall surface is disposed opposite to one axial direction side of the cover end surface facing the one axial direction side of the cover and extends in the radial direction, and forms a radial flow path between the end wall surface and the cover end surface.
  • the foreign material introduction path is formed in the casing and communicates with the radially outer side of the radial flow path.
  • an inner dimension of the foreign matter introduction path in the axial direction of the disk is equal to or larger than an inner dimension of the radial flow path in the axial direction of the disk. It may be.
  • the flow velocity in the foreign substance introduction path is lower than the flow velocity in the radial flow path during operation of the centrifugal rotating machine, foreign particles can be trapped in the foreign substance introduction path.
  • the foreign substance introduction path is directed toward the outer side in the radial direction of the disk when viewed from the axial direction of the disk. You may extend inclining so that it may go ahead in the rotation direction of a disc. In this case, since the foreign substance introduction path extends in a direction along the direction in which the foreign substance particles move due to the rotation of the impeller, the foreign substance particles can smoothly enter the foreign substance introduction path.
  • the casing according to any one of the first to third aspects has an annular space centered on the axis of the disk that communicates with the radially outer side of the foreign matter introduction path. You may further provide the foreign material accommodating part to form. In this case, since the foreign particles are accommodated in the foreign matter accommodating portion, the return of the foreign particles once entering the foreign matter introduction path can be reduced.
  • the sealing device may be connected to the casing and disposed in the gap with a predetermined clearance with respect to the cover.
  • the area of the foreign matter container when viewed from the axial direction of the disk is 10 times the area of the annular space defined by the clearance between the sealing device and the cover when viewed from the axial direction of the disk. It may be the above. In this case, since the flow velocity in the vicinity of the sealing device is lower than the flow velocity in the foreign matter container during operation of the centrifugal rotating machine, foreign particles are unlikely to stay in the vicinity of the sealing device, and foreign particles can be captured in the foreign matter container. it can.
  • the casing according to the fourth aspect further includes a foreign matter discharge passage communicating with the radially outer side of the foreign matter storage portion and a valve for switching opening and closing of the foreign matter discharge passage. Also good.
  • the foreign particles in the foreign matter container can be easily discharged to the outside.
  • the foreign particles can be easily discharged by the air flow generated in the foreign matter container by opening the valve during the operation of the centrifugal rotating machine.
  • the foreign matter discharge path rotates the disk as it goes outward in the radial direction of the disk when viewed from the axial direction of the disk. You may extend inclining so that it may go to the front of a direction. In this case, since the foreign substance discharge path extends in a direction along the direction in which the foreign substance particles move due to the rotation of the impeller, the foreign substance particles can smoothly enter the foreign substance discharge path.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a centrifugal rotating machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of FIG. FIG. 1 illustrates a cross section when the centrifugal rotating machine 1 is cut so that the rotating shaft 2 is divided into two on a virtual plane parallel to the extending direction of the rotating shaft 2.
  • A indicates the moving direction of fluid (for example, process gas), and O indicates the axis of the rotating shaft 2.
  • the centrifugal rotating machine 1 includes a rotating shaft 2, an impeller 3, a pair of bearings 5 ⁇ / b> A and 5 ⁇ / b> B, a casing 6, and a sealing device 7. .
  • the rotating shaft 2 is a columnar member that extends in the same direction as the direction in which the axis O extends (axial direction).
  • the rotating shaft 2 is rotatably supported by bearings 5A and 5B at both ends (first end and second end) positioned in the direction in which the axis O extends.
  • the rotating shaft 2 rotates in one direction.
  • the rotating shaft 2 has an outer peripheral surface 2a that is a curved surface.
  • the impeller 3 is provided on the outer peripheral surface 2a of the rotating shaft 2 located between the bearing 5A and the bearing 5B.
  • the impeller 3 includes a disk 3a, a cover 3b, and a plurality of blades 3c.
  • the disk 3a gradually increases in diameter toward the outer side in the radial direction of the rotary shaft 2 from one end (first end) of the rotary shaft 2 in the axial direction toward the other end (second end). Is provided.
  • the shape of the disk 3a can be a disk shape, for example.
  • the axis of the disk 3 a is located on the axis O of the rotary shaft 2.
  • the axis of the disk 3a is also referred to as “axis O”.
  • the cover 3b is provided so as to face the disk 3a.
  • the cover 3b covers the plurality of blades 3c.
  • the plurality of blades 3c are provided radially outside the disk 3a so as to be separated from the disk 3a.
  • the blade 3c defines a flow path from one side (first end side) in the axial direction of the disk 3a toward the outside in the radial direction.
  • a multistage impeller group 3A is constituted by a plurality of impellers 3 arranged in the axial direction.
  • the bearing 5A supports one end (first end) of the rotary shaft 2 in a rotatable manner.
  • the bearing 5B supports the other end portion (second end portion) of the rotary shaft 2 so as to be rotatable.
  • the casing 6 has a cylindrical shape and supports the bearings 5A and 5B from the outside.
  • the casing 6 accommodates the rotating shaft 2, the impeller 3, and the seal device 7 on the radially inner side.
  • the casing 6 is configured such that the rotating shaft 2 and the impeller 3 can rotate with respect to the casing 6.
  • the casing 6 has a casing channel 6a, a suction port 6b, connection channels 6c and 6d, and a discharge port 6e.
  • the casing flow path 6a, the suction port 6b, the connection flow paths 6c and 6d, and the discharge port 6e are provided in a portion of the casing 6 corresponding to the region where the multistage impeller group 3A is disposed.
  • the casing 6 has an end wall surface 6f and a foreign substance introduction path 6g.
  • the end wall surface 6f and the foreign substance introduction path 6g are provided for each impeller 3 constituting the multistage impeller group 3A.
  • the casing flow path 6a is formed inside the casing 6 and connects the flow paths of the impellers 3 adjacent in the axial direction.
  • the casing flow path 6 a is configured to have an annular shape around the axis O in the casing 6 positioned outside the rotating shaft 2.
  • the suction port 6b is provided in the casing 6 located on the side close to the bearing 5A. The suction port 6b sucks the fluid A and guides the sucked fluid A to the casing flow path 6a via the connection flow path 6c.
  • connection flow path 6c is formed in the casing 6, and connects the casing flow path 6a and the suction port 6b.
  • connection channel 6d is formed in the casing 6, and connects the discharge port 6e and the casing channel 6a.
  • the discharge port 6e discharges the fluid A that has passed through the connection flow path 6d to the outside of the casing 6.
  • the end wall surface 6f is disposed to face the cover end surface 3b1 facing one side in the axial direction of the cover 3b and extends in the radial direction.
  • the end wall surface 6f is disposed on one side in the axial direction with respect to the cover end surface 3b1.
  • the end wall surface 6f forms a radial flow path 8 between the cover end surface 3b1.
  • the radial flow path 8 is a flow path into which foreign particles P contained in the fluid A flowing in when the centrifugal rotating machine 1 operates can enter.
  • the foreign particle P that has entered the radial flow path 8 moves outward in the radial direction of the impeller 3 by contacting the cover 3 b of the rotating impeller 3.
  • the foreign material introduction path 6 g is formed in the casing 6.
  • the foreign matter introduction path 6 g is formed on the radially outer side of the radial flow path 8 and communicates with the radial flow path 8.
  • the foreign substance introduction path 6g is a path for moving the foreign substance particles P to the outside in the radial direction from the sealing device 7.
  • the foreign matter introduction path 6g of the present embodiment allows foreign matter particles P that have moved to the vicinity of the sealing device 7 through the radial flow path 8 to move further radially outward than the sealing device 7. Thereby, it is possible to prevent the foreign particles P from staying in the vicinity of the sealing device 7. That is, by providing the foreign substance introduction path 6 g in the casing 6, the foreign substance particles P can be removed from the gap between the impeller 3 and the casing 6.
  • the foreign material introduction path 6g is provided at least in one place in the circumferential direction of the disk 3a.
  • the foreign substance introduction path 6g in the present embodiment may be positioned below the impeller 3 in a state where the centrifugal rotary machine 1 is installed so that the rotary shaft 2 is horizontal. In this case, since the foreign particle P in the foreign material introduction path 6g stays in the foreign material introduction path 6g due to gravity, the foreign particle P is unlikely to return to the impeller 3 side.
  • the inner dimension of the foreign substance introduction path 6g in the axis O direction of the disk 3a is equal to or larger than the inner dimension of the radial flow path 8 in the axis direction of the disk 3a. For this reason, the flow velocity of the fluid A flowing into the foreign substance introduction path 6g from the radial flow path 8 decreases in the foreign substance introduction path 6g. Thereby, the foreign particle P that has entered the foreign substance introduction path 6g stays in the foreign substance introduction path 6g. As a result, the foreign particles P can be quickly removed from the gap between the impeller 3 and the casing 6, and the foreign particles P can be made difficult to return from the foreign material introduction path 6g to the sealing device 7 side.
  • the foreign substance introduction path 6g extends in an inclined manner so as to be directed forward in the rotational direction of the disk 3a toward the outer side in the radial direction of the disk 3a. For this reason, when the foreign particle P collides with the rotating cover 3b while the impeller 3 is rotating, the foreign particle P smoothly enters the foreign material introduction path 6g.
  • the sealing device 7 is arranged in the gap between the impeller 3 and the casing 6.
  • the sealing device 7 of this embodiment is a so-called labyrinth seal.
  • the sealing device 7 seals the gap between the impeller 3 and the casing 6 with a predetermined clearance with respect to the cover 3 b of the impeller 3.
  • the sealing device 7 is connected to the casing 6.
  • the centrifugal rotating machine 1 of the present embodiment will be described.
  • the foreign particles P in the fluid A move to the foreign material introduction path 6g, so that the foreign particles P can stay in the vicinity of the sealing device 7. For this reason, it is possible to prevent foreign matter particles P from entering between the sealing device 7 and the cover 3b to damage the sealing device 7 or wear the cover 3b.
  • the centrifugal rotating machine 1 of the present embodiment since the foreign particles P can be removed from the gap between the impeller 3 and the casing 6, wear due to the foreign particles P continuously colliding with the casing 6, the impeller 3, and the like occurs. Hateful.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the centrifugal rotating machine according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the centrifugal rotating machine viewed from the axial direction of the disk.
  • the centrifugal rotating machine 10 of the present embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is different from the first embodiment in that the casing 6 includes a foreign matter container 6h, a foreign matter discharge path 6i, and a valve 11. Is different.
  • the foreign matter container 6h is disposed on the radially outer side of the foreign matter introduction path 6g and communicates with the foreign matter introduction path 6g.
  • the foreign matter container 6h is formed by the casing 6 so as to form an annular space centered on the axis O of the disk 3a.
  • the area of the foreign matter container 6h when viewed from the axis O direction of the disk 3a is the area of the annular space defined by the clearance between the sealing device 7 and the cover 3b when viewed from the axis O direction of the disk 3a. 10 times or more. For this reason, since the flow rate in the foreign matter storage unit 6h is sufficiently slower than the flow rate in the vicinity of the sealing device 7, the foreign matter particles P can be captured in the foreign matter storage unit 6h.
  • the foreign matter discharge path 6i is disposed radially outside the foreign matter storage portion 6h and communicates with the foreign matter storage portion 6h.
  • the foreign matter discharge path 6i is a path into which foreign matter particles P that move along the inner surface on the outer peripheral side of the foreign substance storage portion 6h can enter.
  • the foreign matter discharge path 6i extends so as to incline toward the front in the rotational direction of the disk 3a toward the outer side in the radial direction of the disk 3a.
  • the foreign matter discharge path 6i may be positioned below the foreign matter container 6h in a state where the centrifugal rotating machine 1 is installed so that the rotary shaft 2 is horizontal. In this case, since the foreign particle P in the foreign material storage part 6h stays in the foreign material discharge path 6i due to gravity, the foreign particle P is unlikely to return to the impeller 3 side.
  • the foreign substance introduction path 6g may be positioned above the impeller 3 in a state where the centrifugal rotary machine 1 is installed so that the rotary shaft 2 is horizontal. In this case, since the foreign particle P captured by the foreign substance storage portion 6h through the foreign substance introduction path 6g falls due to gravity and is separated from the foreign substance introduction path 6g, the foreign substance particle P flows backward through the foreign substance introduction path 6g to the impeller 3 side. It can be prevented from returning.
  • the valve 11 can switch the open / close state of the foreign matter discharge path 6i.
  • the valve 11 can be opened or closed manually or electrically.
  • the foreign particle P that has moved from the foreign material container 6 h to the foreign material discharge path 6 i is discharged to the outside of the centrifugal rotating machine 10.
  • the discharge of the foreign particles P through the valve 11 is possible even during the operation of the centrifugal rotary machine 10.
  • the foreign particles P can be actively sent to the foreign matter discharge passage 6i by putting the foreign particles P on the flow of the fluid A flowing in through the foreign matter introduction passage 6g by the rotation of the impeller 3. Therefore, the foreign particle P can be quickly discharged to the outside of the centrifugal rotary machine 10.
  • the foreign particle P that has entered the foreign material introduction path 6g is not easily returned to the sealing device 7 side by being captured in the foreign material container 6h.
  • the foreign particle P captured in the foreign material container 6h can be discharged to the outside of the centrifugal rotating machine 10 through the foreign material discharge path 6i.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the centrifugal rotating machine according to the present embodiment as viewed from the axial direction of the disk.
  • the casing 6 of the centrifugal rotating machine 20 of the present embodiment shown in FIG. 5 further includes a first partition wall 21 and a second partition wall 22 in addition to the configuration of the second embodiment.
  • the first partition 21 dams the foreign particles P in the foreign matter storage 6h and guides them to the foreign matter discharge path 6i.
  • the second partition wall 22 is disposed in the foreign matter container 6h in order to limit the movement path of the foreign matter particles P from the foreign matter introduction path 6g to the foreign matter discharge path 6i.
  • the foreign particle P that has entered the foreign material container 6 h is prevented from continuing to move in the rotating direction of the rotating impeller 3 (for example, forward in the rotating direction). .
  • the foreign particles P that have entered the foreign matter container 6h collide with the first partition wall 21 and enter the foreign matter discharge path 6i.
  • the foreign particle P that has entered the foreign matter storage portion 6 h is prevented from moving in the direction opposite to the rotating direction of the rotating impeller 3 (backward in the rotational direction).
  • the foreign particle P stays at a position opposite to the foreign material discharge path 6i (inside the foreign material container 6h) with the first partition wall 21 therebetween in the circumferential direction of the disk 3a. Can be prevented.
  • the foreign material introduction path 6g may be provided at two or more locations in the circumferential direction of the disk 3a.
  • the foreign substance introduction path 6g may have a slit shape extending continuously (for example, continuing all over the circumference) in the circumferential direction of the disk 3a.
  • the present invention can be applied to a centrifugal rotating machine. According to this centrifugal rotating machine, foreign particles flowing into the impeller can be removed.

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Abstract

遠心回転機械は、ディスク（３ａ）、ブレード（３ｃ）、及び、カバー（３ｂ）を備えるインペラ（３）を備える。この遠心回転機械は、インペラ（３）を径方向内側に収容するとともに、カバー（３ｂ）の外周面との間に隙間を形成するケーシング（６）を更に備える。この遠心回転機械は、隙間をシールするシール装置（７）を更に備える。ケーシング（６）は、カバー（３ｂ）の軸線方向一方側を向くカバー端面（３ｂ１）の軸線方向一方側に対向配置されて径方向に延びるとともに、カバー端面（３ｂ１）との間に径方向流路（８）を形成する端壁面（６ｆ）を備える。このケーシング（６）は、ケーシング（６）内に形成されて、径方向流路（８）の径方向外側に連通する異物導入路（６ｇ）を更に有する。

Description

遠心回転機械
　本発明は、遠心回転機械に関する。
　本願は、２０１６年２月８日に、日本に出願された特願２０１６－０２１９３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般的に、遠心回転機械は、回転軸に設けられたインペラと、このインペラを覆うケーシングとを有している。遠心回転機械のインペラがケーシング内で回転する際にインペラとケーシングとの間に埃や砂などの異物粒子が進入すると、機械の内部を痛めることがある。
　たとえば特許文献１には、回転機械の一種であるガスタービンエンジンの圧縮機に入る異物粒子の量を減らす分粒装置が開示されている。
特開平５－１５６９６６号公報
　遠心回転機械の内部に異物粒子が流入してしまった場合に、回転中のインペラに異物粒子が接触すると、異物粒子は、インペラの径方向外側へとはじき出されてインペラとケーシングとの間に滞留してしまう。インペラとケーシングとの間に滞留した異物粒子は、遠心回転機械の内部の摩耗を進行させたり、遠心回転機械の内部を破損させたりする可能性がある。
　本発明は、遠心回転機械のインペラまで流入した異物粒子を除去できる遠心回転機械を提供する。
　本発明の第一態様によれば、遠心回転機械は、インペラと、ケーシングと、シール装置と、を備える。インペラは、ディスクと、ブレードと、カバーとを備える。ディスクは、軸線回りに回転する円盤状をなす。ブレードは、ディスクの軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられることで互いの間に軸線方向一方側から径方向外側に向かう流路を区画形成する。カバーは、ブレードを径方向外側から覆う。ケーシングは、インペラを径方向内側に収容するとともに、前記カバーの外周面との間に隙間を形成する。シール装置は、前記隙間をシールする。前記ケーシングは、端壁面と、異物導入路と、を有する。前記端壁面は、前記カバーの軸線方向一方側を向くカバー端面の軸線方向一方側に対向配置されて径方向に延びるとともに、前記カバー端面との間に径方向流路を形成する。前記異物導入路は、前記ケーシング内に形成されて、前記径方向流路の径方向外側に連通する。
　上記態様の遠心回転機械は、インペラまで異物粒子が流入した場合に、異物粒子がインペラによって径方向外側へとはじき出され、さらに異物粒子が異物導入路へ進入するので、インペラとケーシングとの隙間から異物粒子を除去することができる。
　本発明の第二態様によれば、第一態様に係る遠心回転機械において、前記ディスクの軸線方向における前記異物導入路の内寸は、前記ディスクの軸線方向における前記径方向流路の内寸以上であってもよい。
　この場合、遠心回転機械の動作時における径方向流路内の流速と比較して異物導入路内の流速が低いので、異物導入路内に異物粒子を捕捉することができる。
　本発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係る遠心回転機械において、前記ディスクの軸線方向から見たときに、前記異物導入路は、前記ディスクの径方向外側に向かうに従って前記ディスクの回転方向の前方に向かうように傾斜して延びていてもよい。
　この場合、インペラの回転により異物粒子が移動する方向に沿った向きに異物導入路が延びているので、異物導入路の内部に異物粒子をスムーズに進入させることができる。
　本発明の第四態様によれば、第一から第三態様の何れか一つの態様に係るケーシングは、前記異物導入路の径方向外側に連通し前記ディスクの軸線を中心とした環状の空間を形成する異物収容部をさらに備えていてもよい。
　この場合、異物粒子が異物収容部内に収容されることで、異物導入路に一旦進入した異物粒子の戻りを少なくすることができる。
　本発明の第五態様によれば、第四態様に係るシール装置は、前記ケーシングに連結されているとともに前記カバーに対して所定のクリアランスを有して前記隙間に配されていてもよい。前記ディスクの軸線方向から見たときにおける前記異物収容部の面積は、前記ディスクの軸線方向から見たときの前記シール装置と前記カバーとの間のクリアランスによって規定される環状空間の面積の１０倍以上であってもよい。
　この場合、遠心回転機械の動作時における異物収容部内の流速と比較してシール装置近傍の流速が低いので、シール装置近傍に異物粒子が滞留しにくく、異物収容部内に異物粒子を捕捉することができる。
　本発明の第六態様によれば、第四態様に係るケーシングは、前記異物収容部の径方向外側に連通する異物排出路と、前記異物排出路の開閉を切り替える弁と、をさらに備えていてもよい。
　この場合、異物収容部内の異物粒子を容易に外部に排出することができる。また、この場合、遠心回転機械の動作中に弁を開くことで異物収容部内に生じる気流によって異物粒子を容易に排出することができる。
　本発明の第七態様によれば、第六態様に係る遠心回転機械において、前記ディスクの軸線方向から見たときに、前記異物排出路は、前記ディスクの径方向外側に向かうに従って前記ディスクの回転方向の前方に向かうように傾斜して延びていてもよい。
　この場合、インペラの回転により異物粒子が移動する方向に沿った向きに異物排出路が延びているので、異物排出路の内部に異物粒子をスムーズに進入させることができる。
　上記遠心回転機械によれば、インペラまで流入した異物粒子を除去できる。
本発明の第１実施形態に係る遠心回転機械の概略構成を示す断面図である。 図１のインペラの拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る遠心回転機械のインペラの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る遠心回転機械をディスクの軸線方向から見た概略構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る遠心回転機械をディスクの軸線方向から見た概略構成を示す断面図である。
　以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の実施の形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の遠心回転機械、及びシール装置の寸法関係とは異なる場合がある。
　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る遠心回転機械の概略構成を示す断面図である。図２は、図１の拡大図である。図１では、遠心回転機械１を回転軸２の延在方向に対して平行な仮想平面で、回転軸２を２分割するように、遠心回転機械１を切断した場合の断面を図示している。
　図１において、Ａは流体（例えば、プロセスガス）の移動方向、Ｏは回転軸２の軸線をそれぞれ示している。
　図１及び図２を参照するに、本実施形態の遠心回転機械１は、回転軸２と、インペラ３と、一対の軸受５Ａ，５Ｂと、ケーシング６と、シール装置７と、を備えている。
　回転軸２は、軸線Ｏの延びる方向（軸線方向）と同じ方向に延びる柱状の部材である。回転軸２は、軸線Ｏの延びる方向に位置する両端部（第一端部及び第二端部）が軸受５Ａ，５Ｂによって回転可能に支持されている。回転軸２は、一方向に回転する。回転軸２は、曲面とされた外周面２ａを有する。
　インペラ３は、軸受５Ａと軸受５Ｂとの間に位置する回転軸２の外周面２ａに設けられている。インペラ３は、ディスク３ａと、カバー３ｂと、複数のブレード３ｃと、を有する。
　ディスク３ａは、軸線方向における回転軸２の一方の端部（第一端部）から他方の端部（第二端部）に向かうにつれて、回転軸２の径方向の外側に漸次拡径するように設けられている。ディスク３ａの形状は、例えば、円盤状とすることができる。ディスク３ａの軸線は、回転軸２の軸線Ｏ上に位置する。以下、ディスク３ａの軸線についても「軸線Ｏ」と表記する。
　カバー３ｂは、ディスク３ａと対向するように設けられている。カバー３ｂは、複数のブレード３ｃを覆っている。
　複数のブレード３ｃは、ディスク３ａの外側に、ディスク３ａから離間するように、放射状に設けられている。ブレード３ｃは、ディスク３ａの軸線方向の一方側（第一端部側）から径方向の外側に向かう流路を区画形成する。
　本実施形態では、軸線方向に並べられた複数のインペラ３によって多段式インペラ群３Ａが構成されている。
　軸受５Ａは、回転軸２の一方の端部（第一端部）を回転可能に支持している。軸受５Ｂは、回転軸２の他方の端部（第二端部）を回転可能に支持している。
　ケーシング６は、筒状とされており、軸受５Ａ，５Ｂを外側から支持している。ケーシング６は、回転軸２、インペラ３、及びシール装置７を径方向内側に収容している。
　ケーシング６は、ケーシング６に対して回転軸２及びインペラ３を、回転可能な構成とされている。
　ケーシング６は、ケーシング流路６ａと、吸込口６ｂと、接続流路６ｃ，６ｄと、排出口６ｅとを有する。ケーシング流路６ａ、吸込口６ｂ、接続流路６ｃ，６ｄ、及び排出口６ｅは、ケーシング６のうち、多段式インペラ群３Ａの配置された領域に対応する部分に設けられている。
　ケーシング６は、端壁面６ｆと、異物導入路６ｇとを有している。端壁面６ｆ及び異物導入路６ｇは、多段式インペラ群３Ａを構成する各インペラ３に対して、それぞれ設けられている。
　ケーシング流路６ａは、ケーシング６の内部に形成されて、軸線方向で隣り合うインペラ３の流路同士を接続している。ケーシング流路６ａは、回転軸２の外側に位置するケーシング６において、軸線Ｏを中心とした環状となるように構成されている。
　吸込口６ｂは、軸受５Ａに近い側に位置するケーシング６に設けられている。吸込口６ｂは、流体Ａを吸い込み、接続流路６ｃを介して、吸い込んだ流体Ａをケーシング流路６ａに導く。
　接続流路６ｃは、ケーシング６内に形成されており、ケーシング流路６ａと吸込口６ｂとを接続している。
　接続流路６ｄは、ケーシング６内に形成されており、排出口６ｅとケーシング流路６ａとを接続している。
　排出口６ｅは、接続流路６ｄを経由した流体Ａをケーシング６の外部に排出する。
　端壁面６ｆは、カバー３ｂの軸線方向一方側を向くカバー端面３ｂ１に対向配置されて径方向に延びている。端壁面６ｆは、カバー端面３ｂ１に対して軸線方向一方側に配置されている。端壁面６ｆは、カバー端面３ｂ１との間に径方向流路８を形成している。
　径方向流路８は、遠心回転機械１の動作時に流入する流体Ａに含まれる異物粒子Ｐが進入可能な流路である。径方向流路８に進入した異物粒子Ｐは、回転するインペラ３のカバー３ｂに接触することでインペラ３の径方向外側へと移動する。
　異物導入路６ｇは、ケーシング６内に形成されている。異物導入路６ｇは、径方向流路８の径方向外側に形成され、径方向流路８と連通している。異物導入路６ｇは、シール装置７よりも径方向外側に異物粒子Ｐを移動させる通路である。本実施形態の異物導入路６ｇは、径方向流路８を通じてシール装置７の近傍に移動した異物粒子Ｐがシール装置７よりもさらに径方向外側へ移動するのを許容する。これにより、異物粒子Ｐが、シール装置７の近傍に滞留するのを防ぐことができる。すなわち、異物導入路６ｇがケーシング６に設けられていることにより、インペラ３とケーシング６との隙間から異物粒子Ｐを除去することができる。
　本実施形態では、異物導入路６ｇは、ディスク３ａの周方向において、少なくとも１か所に設けられている。本実施形態における異物導入路６ｇは、回転軸２が水平となるように遠心回転機械１が設置されている状態において、インペラ３の下方に位置するようになっていてもよい。この場合、異物導入路６ｇ内の異物粒子Ｐが重力により異物導入路６ｇ内に滞留するので、異物粒子Ｐがインペラ３側に戻りにくい。
　ディスク３ａの軸線Ｏ方向における異物導入路６ｇの内寸は、ディスク３ａの軸線方向における径方向流路８の内寸以上である。このため、径方向流路８から異物導入路６ｇへと流入する流体Ａの流速は、異物導入路６ｇにおいて低下する。これにより、異物導入路６ｇ内に進入した異物粒子Ｐは異物導入路６ｇ内で滞留する。その結果、インペラ３とケーシング６との隙間から異物粒子Ｐを速やかに除去し、異物導入路６ｇからシール装置７側へ異物粒子Ｐを戻りにくくすることができる。
　ディスク３ａの軸線方向から見たときに、異物導入路６ｇは、ディスク３ａの径方向外側に向かうに従ってディスク３ａの回転方向の前方に向かうように傾斜して延びている。このため、インペラ３が回転動作している際に回転中のカバー３ｂに異物粒子Ｐが衝突したときに、異物粒子Ｐがスムーズに異物導入路６ｇに進入する。
　図２に示すように、シール装置７は、インペラ３とケーシング６との隙間に配されている。本実施形態のシール装置７は、所謂ラビリンスシールである。シール装置７は、インペラ３のカバー３ｂに対して所定のクリアランスを有した状態で、インペラ３とケーシング６との隙間をシールする。このシール装置７は、ケーシング６に連結されている。
　本実施形態の遠心回転機械１の作用について説明する。
　本実施形態の遠心回転機械１の動作時には、流体Ａ中の異物粒子Ｐが異物導入路６ｇへと移動することによって、シール装置７の近傍における異物粒子Ｐの滞留を少なくすることができる。このため、シール装置７とカバー３ｂとの間に異物粒子Ｐが入り込んでシール装置７を破損させたりカバー３ｂを摩耗させたりするのを防止できる。さらに、本実施形態の遠心回転機械１によれば、インペラ３とケーシング６との隙間から異物粒子Ｐを除去できるので、ケーシング６やインペラ３等に異物粒子Ｐが衝突し続けることによる損耗が起こりにくい。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る遠心回転機械の拡大断面図である。図４は、同遠心回転機械をディスクの軸線方向から見た概略構成を示す断面図である。
　図３及び図４に示す本実施形態の遠心回転機械１０は、ケーシング６が、異物収容部６ｈと、異物排出路６ｉと、弁１１とを有している点で、上記第１実施形態と異なっている。
　異物収容部６ｈは、異物導入路６ｇの径方向外側に配置され、異物導入路６ｇに連通している。異物収容部６ｈは、ディスク３ａの軸線Ｏを中心とした環状の空間なすようにケーシング６により形成されている。
　ディスク３ａの軸線Ｏ方向から見たときにおける異物収容部６ｈの面積は、ディスク３ａの軸線Ｏ方向から見たときのシール装置７とカバー３ｂとの間のクリアランスによって規定される環状空間の面積の１０倍以上である。このため、異物収容部６ｈ内の流速は、シール装置７近傍の流速よりも十分に遅くなるので、異物収容部６ｈ内に異物粒子Ｐを捕捉することができる。
　異物排出路６ｉは、異物収容部６ｈの径方向外側に配置され、異物収容部６ｈに連通している。異物排出路６ｉは、異物収容部６ｈにおける外周側の内面に沿って移動する異物粒子Ｐが進入可能な通路である。
　ディスク３ａの軸線Ｏ方向から見たときに、異物排出路６ｉは、ディスク３ａの径方向外側に向かうに従ってディスク３ａの回転方向の前方に向かうように傾斜して延びている。
　本実施形態における異物排出路６ｉは、回転軸２が水平となるように遠心回転機械１が設置されている状態において、異物収容部６ｈの下方に位置するようになっていてもよい。この場合、異物収容部６ｈ内の異物粒子Ｐが重力により異物排出路６ｉ内に滞留するので、異物粒子Ｐがインペラ３側に戻りにくい。
　異物導入路６ｇは、回転軸２が水平となるように遠心回転機械１が設置されている状態において、インペラ３の上方に位置するようになっていてもよい。この場合、異物導入路６ｇを通じて異物収容部６ｈに捕捉された異物粒子Ｐが重力により落下して異物導入路６ｇから離間するので、異物粒子Ｐが異物導入路６ｇを逆流してインペラ３側に戻るのを防ぐことができる。
　弁１１は、異物排出路６ｉの開閉状態を切り替えることができる。弁１１は、手動又は電気的に開閉動作可能である。この弁１１が開いている状態で、異物収容部６ｈから異物排出路６ｉへ移動した異物粒子Ｐが、遠心回転機械１０の外部へ排出される。弁１１を通じた異物粒子Ｐの排出は、遠心回転機械１０の動作中であっても可能である。この場合、インペラ３の回転により異物導入路６ｇを通じて流入する流体Ａの流れに異物粒子Ｐをのせて異物粒子Ｐを異物排出路６ｉへと能動的に送り込むことができる。そのため、速やかに異物粒子Ｐを遠心回転機械１０の外部へ排出することができる。
　本実施形態の遠心回転機械１０の作用について説明する。
　本実施形態では、異物導入路６ｇ内に進入した異物粒子Ｐは異物収容部６ｈ内に捕捉されることにより、シール装置７側へ戻りにくくなっている。また、異物収容部６ｈ内に捕捉された異物粒子Ｐは、異物排出路６ｉを通じて遠心回転機械１０の外部へ排出可能である。
（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る遠心回転機械をディスクの軸線方向から見た概略構成を示す断面図である。
　図５に示す本実施形態の遠心回転機械２０のケーシング６は、第２実施形態の構成に加えて、第一隔壁２１と、第二隔壁２２とを更に備えている。
　第一隔壁２１は、異物収容部６ｈ内で異物粒子Ｐをせき止めて異物排出路６ｉへ誘導する。
　第二隔壁２２は、異物導入路６ｇから異物排出路６ｉまでの異物粒子Ｐの移動経路を制限するために異物収容部６ｈ内に配置されている。
　第一隔壁２１が設けられていることにより、異物収容部６ｈ内に進入した異物粒子Ｐは、回転中のインペラ３の回転方向（例えば、回転方向の前方）に移動し続けるのが防止される。異物収容部６ｈ内に進入した異物粒子Ｐは、第一隔壁２１に衝突して異物排出路６ｉへ進入する。
　第二隔壁２２が設けられていることにより、異物収容部６ｈ内に進入した異物粒子Ｐが回転中のインペラ３の回転方向と逆（回転方向の後方）に移動するのが防止される。ディスク３ａの軸線方向から見たときに、ディスク３ａの周方向で第一隔壁２１を間に挟んで異物排出路６ｉと反対側の位置（異物収容部６ｈ内）に異物粒子Ｐが滞留するのを防ぐことができる。
　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、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　例えば、上記第１実施形態において、異物導入路６ｇは、ディスク３ａの周方向に２ヶ所以上に設けられていてもよい。
　異物導入路６ｇは、ディスク３ａの周方向に渡って一続きに延びる（例えば、一周の全てで連続する）スリット状であってもよい。
　本発明は、遠心回転機械に適用できる。この遠心回転機械によれば、インペラまで流入した異物粒子を除去できる。
　１，１０，２０　遠心回転機械
　２　回転軸
　２ａ　外周面
　３　インペラ
　３ａ　ディスク
　３Ａ　多段式インペラ群
　３ｂ　カバー
　３ｂ１　カバー端面
　３ｃ　ブレード
　５Ａ　軸受
　５Ｂ　軸受
　６　ケーシング
　６ａ　ケーシング流路
　６ｂ　吸込口
　６ｃ　接続流路
　６ｄ　接続流路
　６ｅ　排出口
　６ｆ　端壁面
　６ｇ　異物導入路
　６ｈ　異物収容部
　６ｉ　異物排出路
　７　シール装置
　８　径方向流路
　１０　遠心回転機械
　１１　弁
　２０　遠心回転機械
　２１　第一隔壁
　２２　第二隔壁
　Ｐ　異物粒子

Claims (7)

  1. 　軸線回りに回転する円盤状をなすディスク、該ディスクの軸線方向一方側を向く面に周方向に間隔をあけて設けられることで互いの間に軸線方向一方側から径方向外側に向かう流路を区画形成するブレード、及び、該ブレードを径方向外側から覆うカバーを備えるインペラと、
    　該インペラを径方向内側に収容するとともに、前記カバーの外周面との間に隙間を形成するケーシングと、
    　前記隙間をシールするシール装置と、を備え、
    　前記ケーシングは、
    　前記カバーの軸線方向一方側を向くカバー端面の軸線方向一方側に対向配置されて径方向に延びるとともに、前記カバー端面との間に径方向流路を形成する端壁面と、
    　前記ケーシング内に形成されて、前記径方向流路の径方向外側に連通する異物導入路と、
    　を有する遠心回転機械。
  2. 　前記ディスクの軸線方向における前記異物導入路の内寸は、前記ディスクの軸線方向における前記径方向流路の内寸以上である
    　請求項１に記載の遠心回転機械。
  3. 　前記ディスクの軸線方向から見たときに、前記異物導入路は、前記ディスクの径方向外側に向かうに従って前記ディスクの回転方向の前方に向かうように傾斜して延びている
    　請求項１または請求項２に記載の遠心回転機械。
  4. 　前記ケーシングは、前記異物導入路の径方向外側に連通し前記ディスクの軸線を中心とした環状の空間を形成する異物収容部をさらに有する
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の遠心回転機械。
  5. 　前記シール装置は、前記ケーシングに連結されているとともに前記カバーに対して所定のクリアランスを有して前記隙間に配され、
    　前記ディスクの軸線方向から見たときにおける前記異物収容部の面積は、前記ディスクの軸線方向から見たときの前記シール装置と前記カバーとの間のクリアランスによって規定される環状空間の面積の１０倍以上である
    　請求項４に記載の遠心回転機械。
  6. 　前記ケーシングは、
    　　前記異物収容部の径方向外側に連通する異物排出路と、
    　　前記異物排出路の開閉を切り替える弁と、をさらに有する
    　請求項４に記載の遠心回転機械。
  7. 　前記ディスクの軸線方向から見たときに、前記異物排出路は、前記ディスクの径方向外側に向かうに従って前記ディスクの回転方向の前方に向かうように傾斜して延びている
    　請求項６に記載の遠心回転機械。
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