DE102020202258A1

DE102020202258A1 - Mehrstufiger zentrifugalkompressor

Info

Publication number: DE102020202258A1
Application number: DE102020202258.5A
Authority: DE
Inventors: Miku KURODA; Chihiro MYOREN
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-01-07
Also published as: US11187242B2; CN112177949A; JP2021011828A; US20210003145A1

Abstract

Ein mehrstufiger Zentrifugalkompressor gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst: mehrere Stufen von Laufrädern, die in einer axialen Richtung angeordnet sind; ein Gehäuse, das die Laufräder umgibt; und einen Diffusorkanal zum Leiten eines von den Laufrädern abgelassenen Arbeitsfluids nach außen in eine radiale Richtung. In einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, weist eine erste Diffusorwandoberfläche an einer Nabenseite von einem Paar von Diffusorwandoberflächen, die in der axialen Richtung über den Diffusorkanal gegenüberliegend sind, eine sich zurückziehende Oberfläche auf, die sich in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition mit einem stromabwärtigen Ende einer ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche zu einer radial äußeren Seite in Bezug auf eine tangentiale Richtung der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche an dem stromabwärtigen Ende der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche zurückzieht, wobei die erste stromaufwärtige Wandoberfläche stromaufwärts von der ersten Diffusorwandoberfläche positioniert und mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbunden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen mehrstufigen Zentrifugalkompressor.
HINTERGRUND
Als ein Zentrifugalkompressor, der in einem industriellen Kompressor, einem Turbokältekompressor, einer kleinen Gasturbine oder einer Pumpe verwendet wird, ist ein mehrstufiger Zentrifugalkompressor bekannt, der Laufräder mit einer Mehrzahl von Schaufeln aufweist, die an Scheiben montiert sind, welche an einer Rotationswelle fixiert sind. Der mehrstufige Zentrifugalkompressor stellt durch Drehen der Laufräder Druckenergie und Geschwindigkeitsenergie an ein Arbeitsfluid bereit.
Ein Paar von Laufrädern, die in der axialen Richtung der Rotationswelle angrenzend aneinander sind, ist durch einen Rückführkanal verbunden (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Literaturstellenliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2018-173020 A
ZUSAMMENFASSUNG
Ein derartiger mehrstufiger Zentrifugalkompressor weist ein Paar von Wandoberflächen auf, die über den Rückführkanal axial gegenüberliegend sind. Außerdem weist der mehrstufige Zentrifugalkompressor ein Paar von Diffusorwandoberflächen auf, die über einen Diffusorkanal axial gegenüberliegend sind. Eine nabenseitige Wandoberfläche des Paars von Diffusorwandoberflächen wird auch als eine erste Diffusorwandoberfläche bezeichnet.
In dem mehrstufigen Zentrifugalkompressor kann eine Trennung des Arbeitsfluids an einer Wandoberfläche, die mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbunden ist, des Paars von Wandoberflächen des Rückführkanals auftreten.
Eine derartige Trennung kann die Effizienz des Zentrifugalkompressors verringern, so dass es erwünscht ist, die Trennung soweit wie möglich zu unterdrücken.
In Hinblick auf das Obige ist eine Aufgabe von zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Verringerung der Effizienz eines mehrstufigen Zentrifugalkompressors zu unterdrücken.
(1) Ein mehrstufiger Zentrifugalkompressor bzw. Radialverdichter gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: mehrere Stufen von Laufrädern, die in einer axialen Richtung angeordnet sind; ein Gehäuse, das die Laufräder umgibt; und einen Diffusorkanal zum Leiten eines von den Laufrädern abgelassenen Arbeitsfluids nach außen in eine radiale Richtung. In einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, weist eine erste Diffusorwandoberfläche an einer Nabenseite (engl. „hub side“) von einem Paar von Diffusorwandoberflächen, die in der axialen Richtung über den Diffusorkanal gegenüberliegend sind, eine sich zurückziehende Oberfläche auf, die sich in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition mit einem stromabwärtigen Ende einer ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche, die stromaufwärts von der ersten Diffusorwandoberfläche positioniert und mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbunden ist, zu einer radial äußeren Seite in Bezug auf eine tangentiale Richtung der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche an dem stromabwärtigen Ende der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche zurückzieht.
Wie oben beschrieben, kann bei dem mehrstufigen Zentrifugalkompressor eine Trennung bzw. Separation des Arbeitsfluids an einer Wandoberfläche, die mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbunden ist, des Paars von Wandoberflächen des Rückführkanals bzw. Rückkanals auftreten. Die vorliegenden bzw. gegenwärtigen Erfinder haben sehr genau untersucht und somit herausgefunden, dass die Trennung wahrscheinlich im Fall des Verwendens eines offenen Laufrads, d.h. ein Laufrad mit keiner Abdeckung an der Spitzenseite (engl. „tip side“), auftreten wird.
Insbesondere, wenn ein offenes Laufrad als das Laufrad des Zentrifugalkompressors verwendet wird, ist ein Spitze-Zwischenraum zwischen dem Spitzenseitenende des Laufrads und dem Gehäuse vorgesehen. Deshalb, aufgrund des Vorhandenseins des Spitze-Zwischenraums, neigt die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids an der Spitzenseite dazu niedriger als an der Nabenseite in einem Auslassseitenabschnitt des Laufrads zu sein. Der Unterschied bei der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids an der Auslassseite des Laufrads beeinflusst auch die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids in dem Diffusorkanal. An dem Auslass des Diffusorkanals neigt die Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der Spitzenseite-Wandoberfläche (nachstehend auch als eine zweite Diffusorwandoberfläche bezeichnet) des Paars von Diffusorwandoberflächen dazu, niedriger als die Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche zu sein.
In dem mehrstufigen Zentrifugalkompressor sind der Diffusorkanal und der Rückführkanal durch eine Rückführbiegung verbunden. Die erste Diffusorwandoberfläche ist mit einer radial inneren Wandoberfläche der Rückführbiegung verbunden, und die zweite Diffusorwandoberfläche ist mit einer radial äußeren Wandoberfläche der Rückführbiegung verbunden.
Das Arbeitsfluid, das aus dem Diffusorkanal in Richtung der radial äußeren Seite herausströmt, wendet an der Rückführbiegung in Richtung der radial inneren Seite und strömt in den Rückführkanal. Zu diesem Zeitpunkt, falls die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche strömt, höher ist als die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche strömt, kann das Arbeitsfluid, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche strömt, an der Rückführbiegung nicht ausreichend wenden bzw. abbiegen. Folglich tritt eine Trennung des Arbeitsfluids an der Wandoberfläche, die mit der radial inneren Wandoberfläche der Rückführbiegung verbunden ist, des Paars von Wandoberflächen des Rückführkanals, d.h. an einer mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbundenen Wandoberfläche, leicht auf.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die erste Diffusorwandoberfläche die sich zurückziehende Oberfläche aufweist, wie oben beschrieben, ein nabenseitiger Strömungspfad-Querschnittsbereich in einem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals vergrößert ist. Folglich, verglichen mit dem Fall, wo die erste Diffusorwandoberfläche die sich zurückziehende Oberfläche nicht aufweist, ist es möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals strömt, zu verringern. Da der Unterschied zwischen der Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche und der Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche verringert ist, wendet somit das Arbeitsfluid, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche strömt, leicht an der Rückführbiegung. Deshalb ist es in dem Rückführkanal möglich, eine Trennung des Arbeitsfluids an der Wandoberfläche, die mit der radial inneren Wandoberfläche verbunden ist, d.h. an der mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbundenen Wandoberfläche, zu unterdrücken.
(2) Bei einigen Ausführungsformen, in der obigen Ausgestaltung (1), weist die erste Diffusorwandoberfläche eine erste Außenwandoberfläche an der radial äußeren Seite der sich zurückziehenden Oberfläche positioniert auf. Die erste Außenwandoberfläche ist derart angeordnet, dass in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der ersten Außenwandoberfläche auf einer Linie befindet, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, oder an einer Position, die sich in Richtung der Nabenseite von der Linie zurückzieht, und in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, ist ein Winkel zwischen der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung des stromabwärtigen Endes der ersten Außenwandoberfläche erstreckt, kleiner als ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt.
Mit der obigen Ausgestaltung (2), obwohl die sich zurückziehende Oberfläche in Richtung der axialen Richtung in Bezug auf die radiale Richtung geneigt ist, ist die Neigung der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der axialen Richtung verglichen mit der sich zurückziehenden Oberfläche kontrolliert (engl. „controlled“). Somit ist das stromabwärtige Ende der ersten Außenwandoberfläche weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo die Neigung der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der axialen Richtung nicht kontrolliert ist. Dies ermöglicht eine Verringerung der Länge der Rotationswelle des mehrstufigen Zentrifugalkompressors, wobei somit das Auftreten einer Vibration der Rotationswelle unterdrückt wird. Da die Länge der Rotationswelle des mehrstufigen Zentrifugalkompressors verringert ist, ist es ferner möglich, eine Zunahme in axialer Abmessung des mehrstufigen Zentrifugalkompressors zu verhindern.
(3) Bei einigen Ausführungsformen, in der obigen Ausgestaltung (1), weist die erste Diffusorwandoberfläche eine erste Außenwandoberfläche an der radial äußeren Seite der sich zurückziehenden Oberfläche positioniert auf. Die erste Außenwandoberfläche ist derart angeordnet, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der ersten Außenwandoberfläche an einer Position befindet, die in Richtung einer Spitzenseite von einer Linie vorsteht, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt.
Mit der obigen Ausgestaltung (3) ist das stromabwärtige Ende der ersten Außenwandoberfläche axial stromaufwärts von der Linie positioniert, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt. Somit ist das stromabwärtige Ende der ersten Außenwandoberfläche weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo das stromabwärtige Ende der ersten Außenwandoberfläche axial stromabwärts von dieser Linie positioniert ist. Dies ermöglicht eine Verringerung der Länge der Rotationswelle des mehrstufigen Zentrifugalkompressors, wobei somit das Auftreten einer Vibration der Rotationswelle unterdrückt wird. Da die Länge der Rotationswelle des mehrstufigen Zentrifugalkompressors verringert ist, ist es ferner möglich eine Zunahme in axialer Abmessung des mehrstufigen Zentrifugalkompressors zu verhindern.
(4) Bei einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (3), weist eine zweite Diffusorwandoberfläche an einer Spitzenseite des Paars von Diffusorwandoberflächen eine vorstehende Oberfläche auf, die in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition mit einem stromabwärtigen Ende von einer zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche, die stromaufwärts von der zweiten Diffusorwandoberfläche positioniert und mit der zweiten Diffusorwandoberfläche verbunden ist, zu der radial äußeren Seite in Bezug auf eine tangentiale Richtung der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche an dem stromabwärtigen Ende der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche vorsteht.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die zweite Diffusorwandoberfläche nicht die vorstehende Oberfläche aufweist, der Strömungspfad-Querschnittsbereich in einem Auslassseitenbereich des Diffusorkanals relativ zunimmt, und die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche abnimmt, was eine Rückströmung des Arbeitsfluids von der Rückführbiegung verursachen kann.
Mit der obigen Ausgestaltung (4), da der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals verringert ist, verglichen mit dem Fall, wo die zweite Diffusorwandoberfläche die vorstehende Oberfläche nicht aufweist, ist es möglich eine Rückströmung des Arbeitsfluids von der Rückführbiegung, wie oben beschrieben, zu unterdrücken. Mit der obigen Ausgestaltung (4) ist es ferner möglich, die Dicke von einer Grenzschicht, wo die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des Einflusses der zweiten Diffusorwandoberfläche verringert ist, in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche zu verringern.
(5) Bei einigen Ausführungsformen, in der obigen Ausgestaltung (4), ist die zweite Diffusorwandoberfläche an der Spitzenseite derart angeordnet, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der vorstehenden Oberfläche auf einer Linie befindet, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, oder an einer Position, die in Richtung der Nabenseite von der Linie vorsteht, und in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, ist ein Winkel zwischen der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung des stromabwärtigen Endes der vorstehenden Oberfläche erstreckt, kleiner als ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt.
Mit der obigen Ausgestaltung (5) ist das stromabwärtige Ende der vorstehenden Oberfläche weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo der Winkel zwischen der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung des stromabwärtigen Endes der vorstehenden Oberfläche erstreckt, größer ist als der Winkel zwischen der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung des stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt. Dies verhindert, dass das stromabwärtige Ende der vorstehenden Oberfläche übermäßig nah an die erste Diffusorwandoberfläche kommt, wobei somit der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals sichergestellt wird.
(6) Bei einigen Ausführungsformen, in der obigen Ausgestaltung (5), weist die zweite Diffusorwandoberfläche eine zweite Außenwandoberfläche an der radial äußeren Seite der vorstehenden Oberfläche positioniert auf. Die zweite Außenwandoberfläche ist derart angeordnet, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der zweiten Außenwandoberfläche an einer Position befindet, die sich in Richtung der Spitzenseite von einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der zweiten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, zurückzieht.
Mit der obigen Ausgestaltung (6) ist das stromabwärtige Ende der zweiten Außenwandoberfläche weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo das stromabwärtige Ende der zweiten Außenwandoberfläche an einer Position positioniert ist, die in Richtung der Nabenseite von der Linie vorsteht, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der zweiten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt. Dies verhindert, dass das stromabwärtige Ende der zweiten Außenwandoberfläche übermäßig nah an die erste Diffusorwandoberfläche kommt, wobei somit der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals sichergestellt wird. Da der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals wie oben beschrieben sichergestellt ist, ist es überdies unnötig einen Bereich der ersten Diffusorwandoberfläche, der dem stromabwärtigen Ende der zweiten Außenwandoberfläche zugewandt ist, weiter axial stromabwärts als notwendig anzuordnen. Somit ist es möglich die Länge der Rotationswelle des mehrstufigen Zentrifugalkompressors zu verringern.
(7) Bei einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Ausgestaltungen (4) bis (6), ist ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der vorstehenden Oberfläche erstreckt, kleiner als ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt.
Mit der obigen Ausgestaltung (7), da der Abstand bzw. die Entfernung zu der vorstehenden Oberfläche von dem stromaufwärtigen Ende zu dem stromabwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche zunimmt, ist es möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals strömt, zu verringern.
(8) Bei einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (7), ist eine Länge der sich zurückziehenden Oberfläche in der radialen Richtung mehr als 5% und gleich oder weniger als 20% von einer Länge der ersten Diffusorwandoberfläche in der radialen Richtung.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die Länge der sich zurückziehenden Oberfläche in der radialen Richtung gleich oder weniger als 5% von der Länge der ersten Diffusorwandoberfläche ist, der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals strömt, verringert ist. Folglich ist es mit der obigen Ausgestaltung (8) möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals strömt, effektiv zu verringern.
Unterdes, wenn die Länge der sich zurückziehenden Oberfläche in der radialen Richtung zunimmt, zusätzlich dazu, dass der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids zunimmt, nimmt die Länge der Rotationswelle zu, da das stromabwärtige Ende der sich zurückziehenden Oberfläche axial stromabwärts positioniert ist. Deshalb kann eine Vibration der Rotationswelle leicht auftreten.
Als eine Folge von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die Länge der sich zurückziehenden Oberfläche in der radialen Richtung gleich oder weniger als 20% von der Länge der ersten Diffusorwandoberfläche ist, eine Vibration der Rotationswelle unterdrückt wird, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids soviel wie möglich sichergestellt wird. Folglich ist es mit der obigen Ausgestaltung (8) möglich eine Vibration der Rotationswelle zu unterdrücken, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids soviel wie möglich sichergestellt wird.
(9) Bei einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (8), ist ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt, mehr als 5° und weniger als 10°.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn der Winkel gleich oder weniger als 5° ist, der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals strömt, verringert ist. Folglich ist es mit der obigen Ausgestaltung (9) möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals strömt, effektiv zu verringern.
Unterdes, wenn sich der Winkel vergrößert, zusätzlich dazu, dass der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids zunimmt, kann sich die Länge der Rotationswelle vergrößern, da das stromabwärtige Ende der sich zurückziehenden Oberfläche axial stromabwärts positioniert ist. Deshalb kann eine Vibration der Rotationswelle leicht auftreten.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn der Winkel weniger als 10° ist, eine Vibration der Rotationswelle unterdrückt wird, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids soviel wie möglich sichergestellt wird. Folglich ist es mit der obigen Ausgestaltung (9) möglich eine Vibration der Rotationswelle zu unterdrücken, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids soviel wie möglich sichergestellt wird.
(10) Bei einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (9), wenn ein Abstand zwischen der ersten Diffusorwandoberfläche an der Nabenseite und einer zweiten Diffusorwandoberfläche an einer Spitzenseite des Paars von Diffusorwandoberflächen an einem Einlassseitenende des Diffusorkanals 100% ist, ist ein Abstand zwischen der ersten Diffusorwandoberfläche und der zweiten Diffusorwandoberfläche an einem Auslassseitenende des Diffusorkanals gleich oder mehr als 90% und gleich oder weniger als 110%.
Wenn der Abstand an dem Auslassseitenende weniger als 90% ist, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit in dem Diffusorkanal nicht ausreichend ab, was in einer Zunahme des Druckverlusts und einer Verringerung der Effizienz des mehrstufigen Zentrifugalkompressors resultiert. Folglich ist es mit der obigen Ausgestaltung (10) möglich, die Verringerung der Effizienz des Zentrifugalkompressors zu unterdrücken. Unterdes, wenn der Abstand an dem Auslassseitenende mehr als 110% ist, vergrößert sich der Strömungspfad-Querschnittsbereich in dem Auslassseitenbereich des Diffusorkanals relativ, und, wie oben beschrieben, die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids nimmt in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche ab, was eine Rückströmung des Arbeitsfluids von der Rückführbiegung verursachen kann. Folglich ist es mit der obigen Ausgestaltung (10) möglich, eine Rückströmung des Arbeitsfluids von der Rückführbiegung zu unterdrücken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Verringerung der Effizienz eines mehrstufigen Zentrifugalkompressors zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines mehrstufigen Zentrifugalkompressors gemäß einiger Ausführungsformen.
2 ist eine schematische vergrößerte Ansicht von einem Teil eines Querschnitts eines mehrstufigen Zentrifugalkompressors gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine schematische vergrößerte Ansicht von einem Teil eines Querschnitts eines mehrstufigen Zentrifugalkompressors gemäß einer anderen Ausführungsform.
4 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Teils von 2.
5 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Teils von 3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, sofern nicht besonders gekennzeichnet, Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von in den Ausführungsformen beschriebenen Komponenten lediglich als veranschaulichend interpretiert werden sollen und nicht beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
Zum Beispiel soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung wie beispielsweise „in eine Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „mittig“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht ausgelegt werden, dass lediglich die Anordnung in einem strengen Wortsinn angegeben wird, sondern auch einen Zustand umfasst, wo die Anordnung durch eine Toleranz, oder durch einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erzielen.
Zum Beispiel soll ein Ausdruck eines gleichen Zustands wie beispielsweise „derselbe“, „gleich“ und „gleichmäßig“ nicht ausgelegt werden, dass lediglich der Zustand angegeben wird, in welchem das Merkmal streng gleich ist, sondern auch einen Zustand umfasst, in welchem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, der immer noch die gleiche Funktion erzielen kann.
Ferner soll zum Beispiel ein Ausdruck von einer Form wie beispielsweise eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form nicht lediglich als die geometrisch strenge Form ausgelegt werden, sondern umfasst auch eine Form mit einer Unebenheit oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs, in welchem der gleiche Effekt erzielt werden kann.
Andererseits ist ein Begriff wie beispielsweise „aufweisen“, „umfassen“, „mit“, „enthalten“ und „bilden“ nicht beabsichtigt, andere Komponenten auszuschließen.
(Gesamtausgestaltung von mehrstufigem Zentrifugalkompressor 100)
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 gemäß einiger Ausführungsformen, entlang einer Achse O von einer Rotationswelle 1 genommen. 2 ist eine schematische vergrößerte Ansicht von einem Teil eines Querschnitts des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 gemäß einer Ausführungsform. 3 ist eine schematische vergrößerte Ansicht von einem Teil eines Querschnitts des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 gemäß einer anderen Ausführungsform.
Um eine Erschwerung der Zeichnungen zu vermeiden, zeigt 1 nicht die ausführliche Form eines Strömungspfads 2, der in 2 und folgenden Figuren abgebildet ist.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen eine Rotationswelle 1, mehrere Stufen von Laufrädern 4, die in der axialen Richtung der Rotationswelle 1 in Bezug auf die Rotationswelle 1 angeordnet sind, ein Gehäuse 3, das die Laufräder 4 umgibt, und einen Strömungspfad 2. Das Gehäuse 3 bildet den Strömungspfad 2 durch Bedecken des Umfangs der Rotationswelle 1 aus.
Das Gehäuse 3 weist eine zylindrische Form auf, die sich entlang der Achse O erstreckt. Die Rotationswelle 1 erstreckt sich entlang der Achse O und geht durch die Innenseite des Gehäuses 3 durch. An beiden Enden des Gehäuses 3 in der Achse-O-Richtung sind ein Radiallager 5 beziehungsweise ein Axiallager 6 angeordnet. Die Rotationswelle 1 wird durch das Radiallager 5 und das Axiallager 6 auf eine drehbare Weise um die Achse O gestützt.
Auf einer axialen Seite des Gehäuses 3 ist eine Ansaugöffnung 7 vorgesehen, um Luft von der Außenseite als ein Arbeitsfluid G anzusaugen. Auf der anderen axialen Seite des Gehäuses 3 ist eine Ablassöffnung 8 vorgesehen, um das innerhalb des Gehäuses 3 komprimierte Arbeitsfluid G abzulassen.
Innerhalb des Gehäuses 3 stehen die Ansaugöffnung 7 und die Ablassöffnung 8 miteinander in Verbindung und bilden einen Innenraum mit einem schwankenden bzw. veränderlichen Durchmesser aus. Der Innenraum nimmt die Laufräder 4 auf und bildet einen Teil des Strömungspfads 2 aus.
In der folgenden Beschreibung wird, an dem Strömungspfad 2, die Seite mit der Ansaugöffnung 7 einfach als stromaufwärts bezeichnet, und die Seite mit der Ablassöffnung 8 wird einfach als stromabwärts bezeichnet.
Ferner wird in der folgenden Beschreibung die Richtung der Achse O der Rotationswelle 1 auch einfach als die axiale Richtung bezeichnet. In Bezug auf die Richtung entlang der Achse O der Rotationswelle 1, wird die Seite mit der Ansaugöffnung 7 als die axial Stromaufwärtige bezeichnet, und die Seite mit der Ablassöffnung 8 wird als axial stromabwärts bezeichnet.
In der folgenden Beschreibung wird die radiale Richtung um die Achse O der Rotationswelle 1 herum auch einfach als die radiale Richtung bezeichnet, die innere Seite in der radialen Richtung um die Achse O herum wird auch einfach als die radial innere Seite bezeichnet, und die äußere Seite in der radialen Richtung um die Achse O herum wird auch einfach als die radial äußere Seite bezeichnet. Ferner wird in der folgenden Beschreibung die Umfangsrichtung um die Achse O der Rotationswelle 1 herum auch einfach als die Umfangsrichtung bezeichnet.
Die Rotationswelle 1 ist mit einer Mehrzahl von (z.B. sechs) Laufrädern 4 versehen, die an der Außenumfangsoberfläche in Intervallen bzw. Abständen in der Achse-O-Richtung angeordnet sind. Zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, weist jedes Laufrad 4 eine Scheibe (Nabe) 41 mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, wenn sie aus der axialen Richtung betrachtet wird, und eine Mehrzahl von Schaufeln 42, die an einer stromaufwärtigen Oberfläche der Scheibe 41 angeordnet sind.
Die Scheibe 41 ist derart geformt, dass wenn sie aus einer die Achse O schneidenden Richtung betrachtet wird, die radiale Abmessung von einer Seite zu der anderen in der axialen Richtung allmählich zunimmt, und weist somit eine im Wesentlichen Konusform auf.
Die Schaufeln 42 sind radial um die Achse O herum in Richtung der radial äußeren Seite, an der stromaufwärts gewandten Konusoberfläche unter beiden Oberflächen der Scheibe 41 in der axialen Richtung, angeordnet. Genauer sind die Schaufeln 42 durch dünne Platten ausgebildet, die stromaufwärts von der stromaufwärtigen Oberfläche der Scheibe 41 ausgerichtet sind. Diese Schaufeln 42 sind von einer Seite zu der anderen in der Umfangsrichtung gekrümmt, wenn sie aus der axialen Richtung betrachtet werden.
Das Laufrad 4 gemäß einiger Ausführungsformen weist keine Abdeckung 43 an stromaufwärtigen Rändern der Schaufeln 42 auf. Mit anderen Worten ist das Laufrad 4 gemäß einiger Ausführungsformen ein sogenanntes offenes Laufrad.
Der Strömungspfad 2 ist ein Raum, der mit dem Innenraum des Gehäuses 3 in Verbindung steht. Diese Ausführungsform basiert auf der Prämisse, dass ein Strömungspfad 2 für ein Laufrad 4 (eine Kompressionsstufe) ausgebildet ist. Genauer weist zum Beispiel der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen fünf kontinuierliche Strömungspfade 2 auf, von stromaufwärts nach stromabwärts entsprechend fünf Laufrädern 4 mit Ausnahme des Letzte-Stufe-Laufrads 4.
Jeder Strömungspfad 2 umfasst einen Ansaugkanal 21, einen Diffusorkanal 23, eine Rückführbiegung 25 und einen Rückführkanal 27. In 2 werden unter den Laufrädern 4 und Strömungspfaden 2 das Erste-Stufe-Laufrad 4 und Strömungspfad 2 davon gezeigt.
In dem Erste-Stufe-Laufrad 4 ist der Ansaugkanal 21 mit der Ansaugöffnung 7 direkt verbunden. Der Ansaugkanal 21 gestattet, dass Außenluft in die Kanäle an dem Strömungspfad 2 als das Arbeitsfluid G hereingezogen wird.
Obwohl in 2 und 3 nicht gezeigt, stehen die Ansaugkanäle 21 der Laufräder 4 in der zweiten und späteren Stufen jeder in Verbindung mit dem stromabwärtigen Ende des Rückführkanals 27 des Strömungspfads 2 in der vorherigen Stufe (erste Stufe).
Der Diffusorkanal 23 erstreckt sich von der radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite. Der Diffusorkanal 23 dient dazu das Arbeitsfluid G, das durch das Laufrad 4 komprimiert und abgelassen wird, in Richtung der radial äußeren Seite zu leiten. Zum Beispiel, wie in 2 und 3 gezeigt, weist der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen ein Paar von Diffusorwandoberflächen 210, 220 auf, die axial gegenüberliegend über den Diffusorkanal 23 in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung sind. Die Diffusorwandoberfläche 210 auf der Nabenseite (axial stromabwärtige Seite) des Paars von Diffusorwandoberflächen 210, 220 wird auch als eine erste Diffusorwandoberfläche 210 bezeichnet, und die Diffusorwandoberfläche 220 auf der Spitzenseite (axial stromaufwärtige Seite) wird auch als eine zweite Diffusorwandoberfläche 220 bezeichnet.
Die Rückführbiegung 25 dient dazu die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids G, das aus dem Diffusorkanal 23 in Richtung der radial äußeren Seite herausströmt, zu ändern, um in Richtung der radial inneren Seite gerichtet zu sein. Das stromaufwärtige Ende der Rückführbiegung 25 ist mit dem stromabwärtigen Ende des Diffusorkanals 23 verbunden. Das stromabwärtige Ende der Rückführbiegung 25 ist mit dem stromaufwärtigen Ende des Rückführkanals 27 verbunden.
Der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen weist eine erste Biegungswandoberfläche 25a auf, die mit der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verbunden ist und auf der radial inneren Seite der Mittelachse AXrb entlang der Erstreckungsrichtung der Rückführbiegung 25 positioniert ist. Der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen weist eine zweite Biegungswandoberfläche 25b auf, die mit der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 verbunden ist und auf der radial äußeren Seite der Mittelachse AXrb positioniert ist. Die Rückführbiegung 25 gemäß einiger Ausführungsformen ist zwischen der ersten Biegungswandoberfläche 25a und der zweiten Biegungswandoberfläche 25b sandwich-artig angeordnet.
Der Rückführkanal 27 gestattet dem Arbeitsfluid G, welches an der Rückführbiegung 25 in Richtung der radial inneren Seite gewendet wird, in das Laufrad 4 in der nächsten Stufe einzutreten. Der Rückführkanal 27 weist eine Rückführleitschaufel 29 auf.
Der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen weist eine erste Rückströmungswandoberfläche 27a auf, die mit der ersten Biegungswandoberfläche 25a verbunden ist und auf der axial stromaufwärtigen Seite positioniert ist. Der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 gemäß einiger Ausführungsformen weist eine zweite Rückströmungswandoberfläche 27b auf, die mit der zweiten Biegungswandoberfläche 25b verbunden ist und auf der axial stromabwärtigen Seite positioniert ist. Der Rückführkanal 27 gemäß einiger Ausführungsformen ist zwischen der ersten Rückströmungswandoberfläche 27a und der zweiten Rückströmungswandoberfläche 27b sandwich-artig angeordnet.
Mit anderen Worten, ist die erste Rückströmungswandoberfläche 27a mit der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verbunden, und die zweite Rückströmungswandoberfläche 27b ist mit der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 verbunden.
4 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Teils von 2. 5 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Teils von 3. Unter Bezugnahme auf 2 und 5, werden nun Details des Strömungspfads 2 gemäß einiger Ausführungsformen beschrieben werden.
(Trennung von Arbeitsfluid G im Rückführkanal 27)
In dem mehrstufigen Zentrifugalkompressor 100 kann eine Trennung des Arbeitsfluids an der ersten Rückströmungswandoberfläche 27a, die mit der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verbunden ist, des Paars von Wandoberflächen (erste Rückströmungswandoberfläche 27a und zweite Rückströmungswandoberfläche 27b) des Rückführkanals 27 auftreten. Die gegenwärtigen Erfinder haben sehr genau untersucht und folglich herausgefunden, dass die Trennung wahrscheinlich in einem Fall des Verwendens eines offenen Laufrads, d.h. ein Laufrad 4 mit keiner Abdeckung an der Spitzenseite, auftreten wird.
Insbesondere, wenn ein offenes Laufrad als das Laufrad 4 des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 verwendet wird, ist ein Spitze-Zwischenraum 31 zwischen einem Spitzenseitenende 42a des Laufrads 4 und dem Gehäuse vorgesehen. Deshalb, aufgrund des Vorhandenseins des Spitze-Zwischenraums 31, neigt die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G an der Spitzenseite dazu niedriger als an der Nabenseite in einem Auslassseitenabschnitt des Laufrads 4 zu sein. Der Unterschied in Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G an der Auslassseite des Laufrads 4 beeinflusst auch die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G in dem Diffusorkanal 23. An dem Auslass des Diffusorkanals 23 neigt die Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 dazu, niedriger als die Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 zu sein.
Wie oben beschrieben, sind bei dem mehrstufigen Zentrifugalkompressor 100 der Diffusorkanal 23 und der Rückführkanal 27 durch die Rückführbiegung 25 verbunden. Die erste Diffusorwandoberfläche 210 ist mit der ersten Biegungswandoberfläche 25a auf der radial inneren Seite der Rückführbiegung 25 verbunden, und die zweite Diffusorwandoberfläche 220 ist mit der zweiten Biegungswandoberfläche 25b auf der radial äußeren Seite der Rückführbiegung 25 verbunden.
Das Arbeitsfluid G, das aus dem Diffusorkanal 23 in Richtung der radial äußeren Seite herausströmt, wendet an der Rückführbiegung 25 in Richtung der radial inneren Seite und strömt in den Rückführkanal 27. Zu diesem Zeitpunkt, falls die Strömungsgeschwindigkeit des in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 strömenden Arbeitsfluids G höher als die Strömungsgeschwindigkeit des in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 strömenden Arbeitsfluids G ist, kann das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 strömende Arbeitsfluid G an der Rückführbiegung 25 nicht ausreichend wenden. Als eine Folge trennt sich in dem Rückführkanal 27 das Arbeitsfluid G leicht an der ersten Rückströmungswandoberfläche 27a, die mit der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verbunden ist.
Als eine Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die erste Diffusorwandoberfläche 210 eine sich zurückziehende Oberfläche 211 aufweist, welche später im Detail beschrieben wird, ein nabenseitiger Strömungspfad-Querschnittsbereich in einem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 vergrößert ist. Verglichen mit dem Fall, wo die erste Diffusorwandoberfläche 210 die sich zurückziehende Oberfläche 211 nicht aufweist, ist es folglich möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 strömt, zu verringern. Da der Unterschied zwischen der Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 und der Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 verringert ist, wendet somit das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 strömende Arbeitsfluid G leicht an der Rückführbiegung 25. Deshalb ist es in dem Rückführkanal 27 möglich, eine Trennung des Arbeitsfluids G an einer Wandoberfläche, die mit der ersten Biegungswandoberfläche 25a verbunden ist, d.h. an der ersten Rückströmungswandoberfläche 27a, die mit der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verbunden ist, zu unterdrücken.
(Sich zurückziehende Oberfläche 211)
Unter Bezugnahme auf 2 bis 5 wird die sich zurückziehende Oberfläche 211 beschrieben werden.
Wie in 2 bis 5 gezeigt, weist die erste Diffusorwandoberfläche 210 gemäß einigen Ausführungsformen die sich zurückziehende Oberfläche 211 auf, die sich zurückzieht bzw. zurückverlagert (lehnt) in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition P1 mit einem stromabwärtigen Ende 201b einer ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche 201, welche stromaufwärts der ersten Diffusorwandoberfläche 210 positioniert und mit der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verbunden ist, zu der radial äußeren Seite, in Bezug auf eine Tangente Lt1 zu der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche 201 an dem stromabwärtigen Ende 201b der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche 201.
In einigen Ausführungsformen erhöht das Vorhandensein der sich zurückziehenden Oberfläche 211 die Breite des Diffusorkanals 23 stromabwärts (wenn sie sich dem Auslass des Diffusorkanals 23 annähert) an der Einlassseite des Diffusorkanals 23. Das Vorsehen der sich zurückziehenden Oberfläche 211 an der ersten Diffusorwandoberfläche 210 verringert die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G, das entlang der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 strömt. Folglich ist es möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G zu verringern, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 an der Auslassseite des Diffusorkanals 23 strömt. Da das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 strömende Arbeitsfluid G an der Rückführbiegung 25 leicht wendet, ist es deshalb möglich eine Trennung des Arbeitsfluids G an der ersten Rückströmungswandoberfläche 27a zu unterdrücken.
(Erste Außenwandoberfläche von erster Diffusorwandoberfläche 210)
Wie in 2 bis 5 gezeigt, weist die erste Diffusorwandoberfläche gemäß einiger Ausführungsformen eine erste Außenwandoberfläche 213 auf, die an der radial äußeren Seite der sich zurückziehenden Oberfläche 211 positioniert ist.
Wie in 4 gezeigt, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, befindet sich ein stromabwärtiges Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 auf einer Linie L1, die sich von einem stromaufwärtigen Ende 213a der ersten Außenwandoberfläche 213 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt. In einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, kann sich das stromabwärtige Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 jedoch an einer Position befinden, die sich in Richtung der Nabenseite von der Linie L1 zurückzieht (verschoben ist).
Außerdem ist die erste Außenwandoberfläche 213 derart angeordnet, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, ein Winkel θa zwischen der Linie L1, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 213a der ersten Außenwandoberfläche 213 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie L2, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 213a der ersten Außenwandoberfläche 213 in Richtung des stromabwärtigen Endes 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 erstreckt, kleiner als ein Winkel θb zwischen einer Linie L3, die sich von einem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie L4, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung eines stromabwärtigen Endes 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 erstreckt.
Mit dieser Ausgestaltung, obwohl die sich zurückziehende Oberfläche 211 in Richtung der axialen Richtung in Bezug auf die radiale Richtung geneigt ist, ist die Neigung der ersten Außenwandoberfläche 213 in Richtung der axialen Richtung verglichen mit der sich zurückziehenden Oberfläche 211 kontrolliert. Somit ist das stromabwärtige Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo die Neigung der ersten Außenwandoberfläche 213 in Richtung der axialen Richtung nicht kontrolliert ist. Dies ermöglicht eine Verringerung der Länge der Rotationswelle 1 des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100, wobei somit das Auftreten einer Vibration der Rotationswelle 1 unterdrückt wird. Da die Länge der Rotationswelle 1 des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 verringert ist, ist es ferner möglich eine Zunahme in axialer Abmessung des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 zu verhindern.
Bei einigen Ausführungsformen ist das stromaufwärtige Ende 213a der ersten Außenwandoberfläche 213 mit dem stromabwärtigen Ende 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 verbunden.
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die erste Außenwandoberfläche 213 derart angeordnet, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich das stromabwärtige Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 an einer Position befindet, die in Richtung der Spitzenseite von der Linie L1 vorsteht, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 213a der ersten Außenwandoberfläche 213 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt.
Mit dieser Ausgestaltung befindet sich das stromabwärtige Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 axial stromaufwärts der Linie L1. Somit ist das stromabwärtige Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo das stromabwärtige Ende 213b der ersten Außenwandoberfläche 213 axial stromabwärts der Linie L1 positioniert ist. Dies ermöglicht eine Verringerung der Länge der Rotationswelle 1 des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100, wobei somit das Auftreten einer Vibration der Rotationswelle 1 unterdrückt wird. Da die Länge der Rotationswelle 1 des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 verringert ist, ist es ferner möglich eine Zunahme in axialer Abmessung des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 zu verhindern.
(Zweite Diffusorwandoberfläche 220)
Wie in 2 bis 5 gezeigt, weist die zweite Diffusorwandoberfläche 220 gemäß einiger Ausführungsformen eine vorstehende Oberfläche 221 auf, die in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition P2 mit einem stromabwärtigen Ende 203b der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche 203, welche stromaufwärts der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 positioniert und mit der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 verbunden ist, zu der radial äußeren Seite vorsteht, in Bezug auf eine Tangente Lt2 zu der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche 203 an dem stromabwärtigen Ende 203b der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche 203.
Als ein Ergebnis intensiver Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die zweite Diffusorwandoberfläche 220 nicht die vorstehende Oberfläche 221 aufweist, sich der Strömungspfad-Querschnittsbereich in einem Auslassseitenbereich des Diffusorkanals 23 relativ vergrößert, und die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 abnimmt, was eine Rückströmung des Arbeitsfluids G von der Rückführbiegung 25 verursachen kann.
Mit der obigen Ausgestaltung, da der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals 23 verringert ist verglichen mit dem Fall, wo die zweite Diffusorwandoberfläche 220 nicht die vorstehende Oberfläche 221 aufweist, ist es möglich eine Rückströmung des Arbeitsfluids G von der Rückführbiegung 25, wie oben beschrieben, zu unterdrücken. Mit der obigen Ausgestaltung ist es ferner möglich, die Dicke von einer Grenzschicht, wo die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des Einflusses der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 verringert ist, in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 zu verringern.
Bei einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 5 gezeigt, ist die zweite Diffusorwandoberfläche 220 derart angeordnet, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende 221b der vorstehenden Oberfläche 221 an einer Position befindet, die in Richtung der Nabenseite von einer Linie L5 vorsteht, die sich von einem stromaufwärtigen Ende 221a der vorstehenden Oberfläche 221 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt. In einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, kann sich das stromabwärtige Ende 221b der vorstehenden Oberfläche 221 jedoch auf der Linie L5 befinden.
Außerdem kann die zweite Diffusorwandoberfläche 220 derart angeordnet sein, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, ein Winkel θc zwischen der Linie L5, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 221a der vorstehenden Oberfläche 221 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie L6, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 221a der vorstehenden Oberfläche 221 in Richtung des stromabwärtigen Endes 211b der vorstehenden Oberfläche 221 erstreckt, kleiner ist als der Winkel θb zwischen der Linie L3, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und der Linie L4, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung des stromabwärtigen Endes 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 erstreckt.
Mit dieser Ausgestaltung ist das stromabwärtige Ende 221b der vorstehenden Oberfläche 221 weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo der Winkel θc zwischen der Linie L5 und der Linie L6 größer als der Winkel θb zwischen der Linie L3 und der Linie L4 ist. Dies verhindert, dass das stromabwärtige Ende 221b der vorstehenden Oberfläche 221 übermäßig nah an die erste Diffusorwandoberfläche 210 kommt, wobei somit der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals 23 sichergestellt wird.
Zum Beispiel, wie in 5 gezeigt, kann die zweite Diffusorwandoberfläche 220 eine zweite Außenwandoberfläche 223 aufweisen, die auf der radial äußeren Seite der vorstehenden Oberfläche 221 positioniert ist.
Die zweite Außenwandoberfläche kann derart angeordnet sein, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich das stromabwärtige Ende 223b der zweiten Außenwandoberfläche 223 an einer Position befindet, die sich in Richtung der Spitzenseite von einer Linie L7 zurückzieht, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 223a der zweiten Außenwandoberfläche 223 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt.
Mit dieser Ausgestaltung ist das stromabwärtige Ende 223b der zweiten Außenwandoberfläche 223 weiter axial stromaufwärts positioniert, verglichen mit dem Fall, wo das stromabwärtige Ende 223b der zweiten Außenwandoberfläche 223 an einer Position positioniert ist, die in Richtung der Nabenseite von der Linie L7 vorsteht, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 223a der zweiten Außenwandoberfläche 223 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt. Dies verhindert, dass das stromabwärtige Ende 223b der zweiten Außenwandoberfläche 223 übermäßig nah an die erste Diffusorwandoberfläche 210 kommt, wobei somit der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals 23 sichergestellt wird. Da der Strömungspfad-Querschnittsbereich des Diffusorkanals 23 wie oben beschrieben sichergestellt wird, ist es überdies unnötig, einen Bereich der ersten Diffusorwandoberfläche 210, der dem stromabwärtigen Ende 223b der zweiten Außenwandoberfläche 223 zugewandt ist, weiter axial stromabwärts als nötig anzuordnen. Somit ist es möglich die Länge der Rotationswelle 1 des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 zu verringern.
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform, ist das stromaufwärtige Ende 223a der zweiten Außenwandoberfläche 223 mit dem stromabwärtigen Ende 221b der vorstehenden Oberfläche 221 verbunden.
Wie in 2 bis 5 gezeigt, ist bei einigen Ausführungsformen der Winkel θc zwischen der Linie L5, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 221a der vorstehenden Oberfläche 221 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und der Linie L6, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 221a der vorstehenden Oberfläche 221 in Richtung des stromabwärtigen Endes 221b der vorstehenden Oberfläche 221 erstreckt, kleiner als der Winkel θb zwischen der Linie L3, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und der Linie L4, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung des stromabwärtigen Endes 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 erstreckt.
Mit dieser Ausgestaltung, da der Abstand zu der vorstehenden Oberfläche 221 von dem stromaufwärtigen Ende 211a zu dem stromabwärtigen Ende 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 zunimmt, ist es möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids zu verringern, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 strömt.
Bei einigen oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Länge Le der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in der radialen Richtung mehr als 5% und gleich oder weniger als 20% der Länge Ld der ersten Diffusorwandoberfläche in der radialen Richtung.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die Länge Le der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in der radialen Richtung gleich oder weniger als 5% der Länge Ld der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in der radialen Richtung ist, der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 strömt, verringert ist. Durch Festlegen der Länge Le auf mehr als 5% der Länge Ld ist es folglich möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 strömt, effektiv zu verringern.
Unterdes, da die Länge Le der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in der radialen Richtung zunimmt, zusätzlich dazu, dass der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G zunimmt, nimmt die Länge der Rotationswelle 1 zu, da das stromabwärtige Ende 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 axial stromabwärts positioniert ist. Deshalb kann eine Vibration der Rotationswelle 1 leicht auftreten.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn die Länge Le der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in der radialen Richtung gleich oder weniger als 20% der Länge Ld der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in der radialen Richtung ist, eine Vibration der Rotationswelle 1 unterdrückt wird, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G soviel wie möglich sichergestellt wird. Durch Festlegen der Länge Le auf gleich oder weniger als 20% der Länge Ld ist es folglich möglich eine Vibration der Rotationswelle 1 zu unterdrücken, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G soviel wie möglich sichergestellt wird.
Die Länge Lf der vorstehenden Oberfläche 221 in der radialen Richtung ist kürzer als die Länge Le der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in der radialen Richtung.
Bei einigen in 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen, ist der Winkel θb zwischen der Linie L3, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und der Linie L4, die sich von dem stromaufwärtigen Ende 211a der sich zurückziehenden Oberfläche 211 in Richtung des stromabwärtigen Endes 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 erstreckt, mehr als 5° und weniger als 10°.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn der Winkel θb gleich oder weniger als 5° ist, der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 strömt, verringert ist. Durch Festlegen des Winkels θb auf mehr als 5° ist es folglich möglich die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G, das in der Umgebung der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in dem Einlassseitenbereich des Diffusorkanals 23 strömt, effektiv zu verringern.
Unterdes, wenn sich der Winkel θb vergrößert, zusätzlich dazu, dass der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G zunimmt, kann die Länge der Rotationswelle 1 zunehmen, da das stromabwärtige Ende 211b der sich zurückziehenden Oberfläche 211 axial stromabwärts positioniert ist. Deshalb kann eine Vibration der Rotationswelle 1 leicht auftreten.
Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder wurde herausgefunden, dass wenn der Winkel θb weniger als 10° ist, eine Vibration der Rotationswelle 1 unterdrückt wird, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G soviel wie möglich sichergestellt wird. Durch Festlegen des Winkels θb auf weniger als 10° ist es folglich möglich, eine Vibration der Rotationswelle 1 zu unterdrücken, während der Effekt des Verringerns der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G soviel wie möglich sichergestellt wird.
Bei einigen in 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen, wenn ein Abstand zwischen der ersten Diffusorwandoberfläche 210 und der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 an einem Einlassseitenende 23a des Diffusorkanals 23 100% ist, ist ein Abstand zwischen der ersten Diffusorwandoberfläche 210 und der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 an einem Auslassseitenende 23b des Diffusorkanals 23 gleich oder mehr als 90% und gleich oder weniger als 110%.
Wenn der Abstand an dem Auslassseitenende 23b weniger als 90% ist, basierend auf 100% an dem Einlassseitenende 23a des Diffusorkanals 23, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit in dem Diffusorkanal 23 nicht ausreichend ab, was in einer Zunahme des Druckverlusts und einer Verringerung der Effizienz des mehrstufigen Zentrifugalkompressors 100 resultiert. Durch Festlegen des Abstands an dem Auslassseitenende 23b auf gleich oder mehr als 90%, ist es folglich möglich die Verringerung der Effizienz des Zentrifugalkompressors zu unterdrücken. Unterdes, wenn der Abstand an dem Auslassseitenende 23b mehr als 110% ist, nimmt der Strömungspfad-Querschnittsbereich in dem Auslassseitenbereich des Diffusorkanals 23 relativ zu, und, wie oben beschrieben, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids G in der Umgebung der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 ab, was eine Rückströmung des Arbeitsfluids G von der Rückführbiegung 25 verursachen kann. Durch Festlegen des Abstands an dem Auslassseitenende 23b auf gleich oder weniger als 110%, ist es folglich möglich eine Rückströmung des Arbeitsfluids von der Rückführbiegung 25 zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst Modifikationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen, und Ausführungsformen, die aus Kombinationen jener Ausführungsformen gebildet sind.
Zum Beispiel kann der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 die Merkmale der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in der in 4 gezeigten Ausführungsform aufweisen, und die Merkmale der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 in der in 5 gezeigten Ausführungsform. Der mehrstufige Zentrifugalkompressor 100 kann die Merkmale der zweiten Diffusorwandoberfläche 220 in der in 4 gezeigten Ausführungsform aufweisen, und die Merkmale der ersten Diffusorwandoberfläche 210 in der in 5 gezeigten Ausführungsform.
Ferner kann zum Beispiel der Diffusorkanal 23 des Laufrads 4 in der zweiten oder späteren Stufe die Merkmale der ersten Diffusorwandoberfläche 210 und der zweiten Diffusorwandoberfläche 220, die in 4 gezeigt sind, aufweisen, oder die Merkmale der ersten Diffusorwandoberfläche 210 und der zweiten Diffusorwandoberfläche 220, die in 5 gezeigt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018173020 A [0004]

Claims

Mehrstufiger Zentrifugalkompressor, mit: mehreren Stufen von Laufrädern, die in einer axialen Richtung angeordnet sind; einem Gehäuse, das die Laufräder umgibt; und einem Diffusorkanal zum Leiten eines von den Laufrädern abgelassenen Arbeitsfluids nach außen in eine radiale Richtung, wobei, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, eine erste Diffusorwandoberfläche an einer Nabenseite von einem Paar von Diffusorwandoberflächen, die in der axialen Richtung über den Diffusorkanal gegenüberliegend sind, eine sich zurückziehende Oberfläche aufweist, die sich in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition mit einem stromabwärtigen Ende einer ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche zu einer radial äußeren Seite in Bezug auf eine tangentiale Richtung der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche an dem stromabwärtigen Ende der ersten stromaufwärtigen Wandoberfläche zurückzieht, wobei die erste stromaufwärtige Wandoberfläche stromaufwärts von der ersten Diffusorwandoberfläche positioniert und mit der ersten Diffusorwandoberfläche verbunden ist.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach Anspruch 1, wobei die erste Diffusorwandoberfläche eine erste Außenwandoberfläche an der radial äußeren Seite der sich zurückziehenden Oberfläche positioniert aufweist, und wobei die erste Außenwandoberfläche derart angeordnet ist, dass in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der ersten Außenwandoberfläche auf einer Linie befindet, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, oder an einer Position, die sich in Richtung der Nabenseite von der Linie zurückzieht, und in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, ein Winkel zwischen der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung des stromabwärtigen Endes der ersten Außenwandoberfläche erstreckt, kleiner ist als ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach Anspruch 1, wobei die erste Diffusorwandoberfläche eine erste Außenwandoberfläche an der radial äußeren Seite der sich zurückziehenden Oberfläche positioniert aufweist, und wobei die erste Außenwandoberfläche derart angeordnet ist, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der ersten Außenwandoberfläche an einer Position befindet, die in Richtung einer Spitzenseite von einer Linie vorsteht, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der ersten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine zweite Diffusorwandoberfläche an einer Spitzenseite des Paars von Diffusorwandoberflächen eine vorstehende Oberfläche aufweist, die in Richtung der Nabenseite von einer Verbindungsposition mit einem stromabwärtigen Ende von einer zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche zu der radial äußeren Seite in Bezug auf eine tangentiale Richtung der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche an dem stromabwärtigen Ende der zweiten stromaufwärtigen Wandoberfläche vorsteht, wobei die zweite stromaufwärtige Wandoberfläche stromaufwärts von der zweiten Diffusorwandoberfläche positioniert und mit der zweiten Diffusorwandoberfläche verbunden ist.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach Anspruch 4, wobei die zweite Diffusorwandoberfläche an der Spitzenseite derart angeordnet ist, dass in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der vorstehenden Oberfläche auf einer Linie befindet, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, oder an einer Position, die in Richtung der Nabenseite von der Linie vorsteht, und in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, ein Winkel zwischen der Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung des stromabwärtigen Endes der vorstehenden Oberfläche erstreckt, kleiner ist als ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach Anspruch 5, wobei die zweite Diffusorwandoberfläche eine zweite Außenwandoberfläche an der radial äußeren Seite der vorstehenden Oberfläche positioniert aufweist, und wobei die zweite Außenwandoberfläche derart angeordnet ist, dass, in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung, sich ein stromabwärtiges Ende der zweiten Außenwandoberfläche an einer Position befindet, die sich in Richtung der Spitzenseite von einer Linie zurückzieht, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der zweiten Außenwandoberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der vorstehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der vorstehenden Oberfläche erstreckt, kleiner ist als ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Länge der sich zurückziehenden Oberfläche in der radialen Richtung mehr als 5% und gleich oder weniger als 20% von einer Länge der ersten Diffusorwandoberfläche in der radialen Richtung ist.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Winkel zwischen einer Linie, die sich von einem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung der radial äußeren Seite erstreckt, und einer Linie, die sich von dem stromaufwärtigen Ende der sich zurückziehenden Oberfläche in Richtung eines stromabwärtigen Endes der sich zurückziehenden Oberfläche erstreckt, mehr als 5° und weniger als 10° ist.
Mehrstufiger Zentrifugalkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei, wenn ein Abstand zwischen der ersten Diffusorwandoberfläche an der Nabenseite und einer zweiten Diffusorwandoberfläche an einer Spitzenseite des Paars von Diffusorwandoberflächen an einem Einlassseitenende des Diffusorkanals 100% ist, ein Abstand zwischen der ersten Diffusorwandoberfläche und der zweiten Diffusorwandoberfläche an einem Auslassseitenende des Diffusorkanals gleich oder mehr als 90% und gleich oder weniger als 110% ist.