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JP2004027931A - 遠心圧縮機 - Google Patents

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JP2004027931A
JP2004027931A JP2002184180A JP2002184180A JP2004027931A JP 2004027931 A JP2004027931 A JP 2004027931A JP 2002184180 A JP2002184180 A JP 2002184180A JP 2002184180 A JP2002184180 A JP 2002184180A JP 2004027931 A JP2004027931 A JP 2004027931A
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JP
Japan
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impeller
centrifugal compressor
flow path
blade
centrifugal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002184180A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Ibaraki
茨木 誠一
Yoshimi Komatsu
小松 喜美
Keiichi Shiraishi
白石 啓一
Takashi Mikogami
御子神 隆
Takashi Shiraishi
白石 隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002184180A priority Critical patent/JP2004027931A/ja
Publication of JP2004027931A publication Critical patent/JP2004027931A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/685Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

【課題】循環流路の開口位置を最適化して作動範囲を十分に拡大することができる遠心圧縮機を提供する。
【解決手段】固定ハウジング1に軸支された羽根車2の回転により引き込んだ空気を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記固定ハウジング1の前記羽根車2への空気入口部3と同羽根車2のシュラウド部5とを連通する循環流路8を設けると共に、該循環流路8のシュラウド部側の開口位置を前記羽根車2における羽根6の前縁から子午線に沿って2〜21%の位置とした。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機、ガスタービン、産業用圧縮機等に用いられる遠心圧縮機に係り、一層詳細には、コンプレッサ吸込み口と羽根車のシュラウド部を連通する気体の循環流路を有した遠心圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、遠心圧縮機においては、高効率化に加え、作動範囲拡大即ち、羽根車の全回転数における圧縮機の安定性が改善され、広い範囲の機関の回転に亙っての運転が可能となることの要求が強まっている。
【0003】
そこで従来では、特許第2569029号公報で、遠心圧縮機のハウジング側に羽根車への気体入口部(コンプレッサ吸込み口)と羽根車(インペラ)のシュラウド部を連通する気体(空気)の循環流路(通路)を設けることで、循環流路と羽根車の圧力差を利用して、気体を循環流路に流すことで、前記作動範囲の拡大を図るようにした技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記公報の技術では、循環流路のシュラウド部側の開口位置が、羽根車における羽根又は翼の前縁から子午線に沿って22〜34%の位置即ち、羽根車長の22〜34%の位置に規定している。
【0005】
ところが、前記数値規定の循環流路が最適であるとは言い難く、遠心圧縮機の作動範囲を十分に拡大することができないことが本発明者等の試験等によって判明した。
【0006】
そこで本発明は、循環流路の開口位置を最適化して作動範囲を十分に拡大することができる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係る遠心圧縮機は、ハウジングに軸支された羽根車の回転により引き込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記ハウジングの前記羽根車への気体入口部と同羽根車のシュラウド部とを連通する循環流路を設けると共に、該循環流路のシュラウド部側の開口位置を前記羽根車における羽根又は翼の前縁から子午線に沿って2〜21%の位置としたことを特徴とする。
【0008】
また、前記循環流路の全断面積が前記2〜21%の位置にあることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る遠心圧縮機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0010】
[実施例]
図1は本発明の一実施例を示す遠心圧縮機の要部断面図、図2は同じく構造の詳細説明図、図3は同じく作用説明図、図4は同じく本発明と従来とのコンプレッサの流量−圧力比特性の比較図である。
【0011】
図1に示すように、固定ハウジング1内に羽根車(インペラ)2が回転自在に軸支され、該羽根車2の回転により同羽根車2への空気(気体)入口部(コンプレッサ吸込み口)3より引き込んだ空気を主として遠心力によって一個又は複数個の流路(図示せず)に圧縮・排出し、ここから内燃機関の吸気マニホールド等へ送られるようになっている。
【0012】
前記羽根車2は、ハブ部4とシュラウド部5とを有し、シュラウド部5はハブ部4の外周に複数枚の羽根(又は翼)6が配設されてなる。羽根6は前縁6a、後縁6b及び外側自由縁6cを有している。
【0013】
前記固定ハウジング1には、前記羽根車2への空気入口部3と同羽根車2のシュラウド部5とを連通する循環流路8が設けられる。
【0014】
前記循環流路8は、前記羽根車2の前端部を取り囲むように固定ハウジング1に形成されて前記空気入口部3に通じる環状チャンバ9と、該環状チャンバ9と前記シュラウド部5とを連通する環状スリット10とからなる。図1中11はウェブである。
【0015】
そして、前記環状スリット10のシュラウド部5側の開口位置は、図2に示すように、前記羽根車2における羽根6の前縁6aから子午線(図2の(a)中矢印参照)に沿って2〜21%の位置に設定されている。即ち、羽根車長の2〜21%の位置に規定しているのである。
【0016】
また、本実施例では、羽根6間の最小流路径の中心と前記環状スリット10の中心とが一致されると共に、環状スリット10の中心のみならず環状スリット10の前(縁)や後(縁)も前記2〜21%の位置に規定されている。即ち、環状スリット10の全(開口)断面積が前記2〜21%の位置にあるのである。
【0017】
また、前記環状スリット10の面積比は、前縁6aにおける羽根車2の前面面積からハブ面積を引いたものであるインデューサ環状面積の19〜31%に設定される。
【0018】
このように構成されるため、羽根車2は、例えば当該羽根車2と共通の軸に取り付けられたタービンインペラ(図示せず)や電動機により回転させられ、そのために空気は空気入口部3を介して羽根車2内に引き込まれる。その空気は羽根車2により圧縮され、その後図示しない流路を通ってその最終目的地に送られる。
【0019】
この際、図3に示すように、サージングに近い点では環状チャンバ9内(環状スリット10部)の圧力が空気入口部3の圧力より高くなるため、空気は循環流路8を通り図3の(a)中▲1▼のように羽根車2から空気入口部3に循環する。このため、空気流量が減少し、サージング線が小流量側に移動する(図3の(b)中破線で示したサージング線参照)。
【0020】
一方、大流量側では環状チャンバ9内(環状スリット10部)の圧力が空気入口部3の圧力に比べ、小さくなるため、空気は図3の(a)中▲2▼のように循環流路8を通り羽根車2に流入するため、空気流量が増大する。この結果、従来に比べ、作動範囲が拡大する(図3の(b)中破線参照)。
【0021】
図4は本発明者等の試験で得られたコンプレッサ特性であり、循環流路8における前述した環状スリット10の開口位置設定により、低回転数域でのサージ流量が小流量側に移動し、高回転数域のチョーク流量が増大し、改善が確認された。
【0022】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、環状スリット10に代えて多数の孔を形成しても良い。また、循環流路8全体又は環状スリット10のみを固定ハウジング1と別部材で形成しても良い。
【0023】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項1に係る発明は、ハウジングに軸支された羽根車の回転により引き込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記ハウジングの前記羽根車への気体入口部と同羽根車のシュラウド部とを連通する循環流路を設けると共に、該循環流路のシュラウド部側の開口位置を前記羽根車における羽根又は翼の前縁から子午線に沿って2〜21%の位置としたので、循環流路の開口位置を最適化して作動範囲を十分に拡大することができる。
【0024】
また、請求項2に係る発明は、前記循環流路の全断面積が前記2〜21%の位置にあるので、循環流路の開口位置をより一層最適化して作動範囲を十分に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す遠心圧縮機の要部断面図である。
【図2】同じく構造の詳細説明図である。
【図3】同じく作用説明図である。
【図4】同じく本発明と従来とのコンプレッサの流量−圧力比特性の比較図である。
【符号の説明】
1 固定ハウジング
2 羽根車
3 空気入口部
4 ハブ部
5 シュラウド部
6 羽根
6a 前縁
6b 後縁
6c 外側自由縁
8 循環流路
9 環状チャンバ
10 環状スリット
11 ウェブ

Claims (2)

  1. ハウジングに軸支された羽根車の回転により引き込んだ気体を主として遠心力によって圧縮・排出する遠心圧縮機において、前記ハウジングの前記羽根車への気体入口部と同羽根車のシュラウド部とを連通する循環流路を設けると共に、該循環流路のシュラウド部側の開口位置を前記羽根車における羽根又は翼の前縁から子午線に沿って2〜21%の位置としたことを特徴とする遠心圧縮機。
  2. 前記循環流路の全断面積が前記2〜21%の位置にあることを特徴とする請求項1記載の遠心圧縮機。
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