JP2023001450A - multistage centrifugal fluid machine - Google Patents
multistage centrifugal fluid machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023001450A JP2023001450A JP2021102176A JP2021102176A JP2023001450A JP 2023001450 A JP2023001450 A JP 2023001450A JP 2021102176 A JP2021102176 A JP 2021102176A JP 2021102176 A JP2021102176 A JP 2021102176A JP 2023001450 A JP2023001450 A JP 2023001450A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffuser
- stage
- fluid machine
- return bend
- centrifugal fluid
- 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
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/444—Bladed diffusers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
本発明は多段遠心流体機械に係り、特に、比較的小容量のガスを取り扱い、ディフューザを備えている遠心圧縮機や遠心ブロワ等に好適な多段遠心流体機械に関する。 The present invention relates to a multistage centrifugal fluid machine, and more particularly to a multistage centrifugal fluid machine suitable for use as a centrifugal compressor, a centrifugal blower, or the like, which handles a relatively small amount of gas and is equipped with a diffuser.
一般に、高圧のガスを扱う高圧多段遠心流体機械では、騒音や羽根車の損傷及び軸系の振動など遠心圧縮機の安定運転を妨げる現象が、通常の多段遠心流体機械と比較して発生しやすい。それらの現象の一つに旋回失速が挙げられる。 In general, in high-pressure multistage centrifugal fluid machines that handle high-pressure gas, noise, damage to the impeller, vibration of the shaft system, and other phenomena that hinder stable operation of the centrifugal compressor are more likely to occur than in ordinary multistage centrifugal fluid machines. . One of these phenomena is rotating stall.
高圧多段遠心流体機械での旋回失速は、主に低比速度の羽根車段において発生する。その発生メカニズムは、ディフューザ内で生じる流れの逆流に起因すると考えられている。ディフューザ内の流れは減速流れであり、逆圧力勾配により流れの壁面からの剥離が発生しやすい。 Rotating stall in a high-pressure multistage centrifugal fluid machine mainly occurs in impeller stages with low specific speeds. It is believed that the mechanism of its occurrence is due to the backflow of the flow that occurs within the diffuser. The flow in the diffuser is a decelerating flow, and separation from the flow wall is likely to occur due to the reverse pressure gradient.
この現象は、ディフューザの流路幅の羽根車出口半径に対する比が大きくなるに従い、より下流側で発生しやすくなる。この流れの剥離が次第に大きくなり、旋回失速へと発達すると考えられている。 This phenomenon is more likely to occur downstream as the ratio of the flow path width of the diffuser to the impeller outlet radius increases. It is thought that this flow separation gradually increases and develops into a rotating stall.
旋回失速の発生が懸念される多段遠心流体機械においては、特許文献1や特許文献2に記載されたような2種類のディフューザを使った技術がある。
In a multi-stage centrifugal fluid machine where there is concern about the occurrence of rotating stall, there are techniques using two types of diffusers as described in
これら特許文献1や特許文献2に記載された技術は、第1のディフューザとして、羽根車の下流側に、流路高さが一定の小弦節比の羽根付ディフューザ又は羽根なしの第1のディフューザを備え、その下流側に第2のディフューザとして、流れ方向に流路幅が減少する羽根なしディフューザを備えている。この構造によって、旋回失速を防止しつつ、圧縮機効率の向上が図られている。
The techniques described in these
ところで、上述したディフューザを備えた多段遠心流体機械においては、製作コストの低減が求められているが、この製作コスト低減を図るため、例えば、ディフューザを小径化しようとすると、第1のディフューザ又は第2のディフューザの径比を小さくしなければならない。 By the way, in the multi-stage centrifugal fluid machine having the diffuser described above, it is desired to reduce the manufacturing cost. The diffuser diameter ratio of 2 must be small.
しかしながら、第1のディフューザには、小弦節比の羽根つきのディフューザを採用されることがあり、ディフューザを小径化するためには羽根を短くしなければならず、その機能を損なう恐れがある。一方、第2のディフューザを小径化すると短い区間で流路幅を小さくすることになるため、圧力損失が大きくなり効率が低下する。 However, the first diffuser may employ a diffuser with blades having a small chord ratio, and the blades must be shortened in order to reduce the diameter of the diffuser, which may impair its function. On the other hand, if the diameter of the second diffuser is reduced, the width of the flow path is reduced in a short section, resulting in increased pressure loss and reduced efficiency.
また、前段の羽根車から次段の羽根車へ作動流体が短絡して流れるのを防止する段間シール部を設けるため、羽根車とリターンベーン間に距離を設けなければならないが、リターンベンドを円弧のみで構成すると半径方向に大きくなり、多段遠心流体機械が大きくなってしまうという課題があった。 In addition, a distance must be provided between the impeller and the return vane in order to provide an inter-stage seal that prevents the working fluid from short-circuiting and flowing from the impeller of the previous stage to the impeller of the next stage. There is a problem in that if it is composed only of circular arcs, it becomes large in the radial direction, and the multistage centrifugal fluid machine becomes large.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、旋回失速を防止することは勿論、従来の性能及び信頼性を維持したまま、より小型化が可能な多段遠心流体機械を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and its object is to prevent turning stall and to reduce the size of the multi-stage centrifugal fluid machine while maintaining the conventional performance and reliability. is to provide
本発明の多段遠心流体機械は、上記目的を達成するために、回転軸と、該回転軸を回転可能に支持する軸受と、前記回転軸に設置された複数の羽根車と、少なくとも前記羽根車の1段に付いて、前記羽根車の半径方向外側に設置された第1のディフューザと、次段へ作動流体を導くリターンベンドと、該リターンベンドの下流側に接続され、半径方向内向きに前記作動流体を導くリターンベーンとを備えた多段遠心流体機械であって、前記第1のディフューザの下流側に、入口から出口まで流路幅が徐々に狭くなり、かつ、軸方向に流れを転向する2つの対向する壁面を備えた第2のディフューザを設け、前記第2のディフューザの下流側には、直線部と湾曲部で構成された前記リターンベンドが配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the multistage centrifugal fluid machine of the present invention comprises a rotating shaft, a bearing that rotatably supports the rotating shaft, a plurality of impellers installed on the rotating shaft, and at least the impellers. , a first diffuser installed radially outward of the impeller, a return bend that guides the working fluid to the next stage, and a return bend connected downstream of the return bend, radially inwardly A multi-stage centrifugal fluid machine comprising return vanes for guiding the working fluid, wherein the flow path width gradually narrows from the inlet to the outlet downstream of the first diffuser, and the flow is turned in the axial direction. A second diffuser having two opposing wall surfaces is provided, and the return bend composed of a straight portion and a curved portion is arranged downstream of the second diffuser.
本発明によれば、旋回失速を防止することは勿論、従来の性能及び信頼性を維持したまま、より小型化が可能な多段遠心流体機械を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a multistage centrifugal fluid machine that can be reduced in size while maintaining the conventional performance and reliability as well as preventing turning stall.
以下、図示した実施例に基づいて本発明の多段遠心流体機械を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。 The multistage centrifugal fluid machine of the present invention will be described below based on the illustrated embodiments. In addition, in each figure, the same code|symbol is used for the same component.
図1に、本発明の多段遠心流体機械100の実施例1の全体構成を示す。
FIG. 1 shows the overall configuration of
図1に示すように、本実施例の多段遠心流体機械100は、複数の羽根車1a、1b、1c、1d、1eと、羽根付きの第1のディフューザ2a、2b、2c、2d、2e及び羽根なしの第2のディフューザ3a、3b、3c、3d、3eとからなる複数のディフューザと、により多段に形成された圧縮機段を軸方向に積み重ねて概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the multistage
即ち、回転軸8には、複数の羽根車1a、1b、1c、1d、1eが軸方向に積み重ねられており、回転軸8の両端部は、軸受10a及び10bにより回転可能に支持されている。各羽根車1a、1b、1c、1d、1eの下流側である半径方向外側には羽根付きの第1のディフューザ2a、2b、2c、2d、2eが、更に、その半径方向外側には羽根なしの第2のディフューザ3a、3b、3c、3d、3eが設けられている。最終段を除く各段の羽根なしの第2のディフューザ3a、3b、3c、3dは、次段へ作動流体11を導くリターンベンド4に接続されており、リターンベンド4の下流側には、半径方向内向きに作動流体11を導くリターンベーン5が形成されている。最終段の羽根なしの第2のディフューザ3eの下流側には、最終段の羽根車1eから流出する作動流体11を集めて吐出配管(図示せず)から吐出するための吐出流路6が形成されている。
That is, a plurality of
羽根付きの第1のディフューザ2a、2b、2c、2d、2e、羽根なしの第2のディフューザ3a、3b、3c、3d、3e、リターンベンド4、リターンベーン5及び吐出流路6は静止部材であり、圧縮機ケーシング7に取付け若しくは一体に形成されている。
The vaned
なお、多段遠心流体機械100の各段間には、前段の羽根車(例えば1a)から次段の羽根車(例えば1b)へ、作動流体11が短絡して流れるのを防止する段間シール部12が設置されている。
Between the stages of the multistage
次に、このように構成された多段遠心流体機械100の作用について説明する。
Next, the operation of the multistage
図1に示す多段遠心流体機械100において、吸込口9から吸い込まれた作動流体11は、1段目の羽根車1aで昇圧され、羽根付きの第1のディフューザ2a、羽根なしの第2のディフューザ3aを経て更に昇圧された後、リターンベンド4により作動流体11流れ方向を半径方向外側から半径方向内側に変えられ、リターンベーン5を通って2段目の羽根車1bへ導かれる。
In the multistage
以下、このような作動流体11の流れを各段で繰り返すことにより順次昇圧されて、最終段の羽根なしの第2のディフューザ3eを経た後、吐出流路6を通り吐出配管へ導かれる。
Thereafter, by repeating such a flow of the working
図2に、図1に示した多段遠心流体機械100の1段分を示す。
FIG. 2 shows one stage of the multistage
図2に示すように、本実施例の多段遠心流体機械100の1段は、1段目の羽根車1aの下流側に位置し、流路幅が一定の1段目の第1のディフューザ2aと、この1段目の第1のディフューザ2aの下流側に位置し、流路幅を狭くしながら軸方向に流れを転向する羽根なしの1段目の第2のディフューザ3aと、羽根なしの1段目の第2のディフューザ3aの下流側に位置し、作動流体11の流れを軸方向(図2の右方向)から半径方向内向き(図2の下方向)に転向するリターンベンド4と、リターンベンド4の下流側に位置し、作動流体11の旋回成分を取り除き、次段へと導くためのリターンベーン5とで構成されている。
As shown in FIG. 2, the first stage of the multistage
そして、1段目の第1のディフューザ2aの入口流路と出口流路の軸方向幅は同じであり、1段目の第1のディフューザ2aの出口は、羽根なしの1段目の第2のディフューザ3aの入口でもある。羽根なしの1段目の第2のディフューザ3aの出口流路幅は入口流路幅よりも小さくなっており、羽根なしの1段目の第2のディフューザ3aの流路幅は下流側ほど小さく、即ち、羽根なしの1段目の第2のディフューザ3aの流路幅は下流側に向って段階的に狭くなっている。
The axial width of the inlet channel and the outlet channel of the
このようなディフューザを用いることにより、特に、低比速度段において顕著な旋回失速の発生を防止できる。これは、以下のような理由による。 By using such a diffuser, it is possible to prevent significant turning stall from occurring particularly in the low specific speed stage. This is for the following reasons.
図3は、図5の従来の多段遠心流体機械の一部の平行壁羽根なしディフューザ2´における流れの臨界流入角αcrtの特性を示している。流入角αは、ディフューザ2´の入口(羽根車出口)における流れ方向が接線方向となす角度αと定義される。
FIG. 3 shows the characteristics of the critical inlet angle α crt of the flow in the parallel-wall vaneless diffuser 2' of a portion of the conventional multi-stage centrifugal fluid machine of FIG. The inlet angle α is defined as the angle α that the flow direction makes with the tangential direction at the inlet (impeller outlet) of the
図3の横軸はディフューザ2´の流路幅bと羽根車1´の出口半径rimpとの比b/rimpを示しており、縦軸は旋回失速の発生限界のディフューザ2´の臨界流入角αcrtを示している。
The horizontal axis of FIG. 3 indicates the ratio b/r imp between the flow passage width b of the
図3に示す特性図は、ディフューザ2´の流路幅bと羽根車1´の出口半径rimpとの比b/rimpが大きいほど、ディフューザ2´の臨界流入角αcrtが大きくなることを示しており、ある流路幅比b/rimpのディフューザ2´で、その流入角αが図中に示す臨界流入角αcrtよりも小さくなると、旋回失速が発生することを示している。
The characteristic diagram shown in FIG. 3 shows that the critical inflow angle α crt of the
以上のことから、旋回失速を防止するためには、ディフューザ2´への流入角αを大きくすればよいことがわかる。このためには、ディフューザ2´の入口流路幅を小さくし、流れの縦断面速度を大きくするとよい。 From the above, it can be seen that in order to prevent turning stall, the inflow angle α to the diffuser 2' should be increased. For this purpose, it is preferable to reduce the inlet channel width of the diffuser 2' and increase the vertical cross-sectional velocity of the flow.
しかし、高圧多段遠心流体機械において、羽根車1´の出口のすぐ下流側でディフューザ2´の入口の流路幅を小さくすることは、ディフューザ2´部における摩擦損失を増加させ、圧縮機の効率を低下させる可能性がある。 However, in the high-pressure multi-stage centrifugal fluid machine, reducing the width of the flow passage at the inlet of the diffuser 2' immediately downstream of the outlet of the impeller 1' increases the friction loss in the diffuser 2', and the efficiency of the compressor can reduce
この解決策として、羽根車1の下流側に流路幅が一定の第1のディフューザ2を備え、この第1のディフューザ2の下流側に、入口から出口まで流路幅が流れ方向に徐々に減少する第2のディフューザ3を備える方法が知られている。
As a solution to this problem, a
羽根車1のすぐ下流側のディフューザ前半部を、流路幅が一定の第1のディフューザ2で構成することにより、摩擦損失を増加させることがない。また、ディフューザ後半部を、入口から出口まで流路幅が流れ方向に徐々に減少する第2のディフューザ3で構成することにより、流れ角を大きくすることができるので、壁面境界層の発達が抑えられて作動流体11の流れが安定して流れの逆流を防ぎ、旋回失速の発生を防止することができる。
Friction loss is not increased by constructing the
しかしながら、この解決策の問題点は、流路幅を狭くする第2のディフューザ3を設けなければならず、これにより、多段遠心流体機械が半径方向に大きくなってしまう点にある。
However, the problem with this solution is that a
本実施例では、図4に示すように、第2のディフューザ3において、羽根車1の心板側に対応する側の壁面3hを1円弧で描き、第2のディフューザ3の出口幅b3eが入口幅b3sよりも狭くなるように回転軸8と平行な直線部壁面3s2が形成され、この回転軸8と平行な直線部壁面3s2と連続して羽根車1の側壁側に対応する側の壁を接円で結んだ湾曲部壁面3s1が形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, in the
流路幅を狭くすると流れ角が大きくなるので境界層の発達が抑えられ、作動流体11の流れが安定化し、旋回失速を抑制できることが知られているが、これと同時に作動流体11の流れを半径方向から軸方向に転向することで、多段遠心流体機械段100を小さくすることができる。
It is known that narrowing the flow path width increases the flow angle, suppressing the development of the boundary layer, stabilizing the flow of the working
なお、本実施例では、第2のディフューザ3の流路幅の絞り比である第2のディフューザ3の出口幅b3eと第2のディフューザ3の入口幅b3sの比b3e/b3sを約0.5とした。
In the present embodiment, the ratio b3e/b3s between the outlet width b3e of the
この第2のディフューザ3の流路幅の絞り比b3e/b3sが小さいと、第2のディフューザ3部での作動流体11の平均流れ角が大きくなり、旋回失速の防止効果が高まるとともに、旋回失速に対する信頼性が向上する。
When the throttling ratio b3e/b3s of the passage width of the
しかしながら、第2のディフューザ3の流路幅の絞り比b3e/b3sを小さくすると、第2のディフューザ3の下流における流路幅も低くなり、濡れ縁長さが増加して摩擦損失が大きくなる。このことから、第2のディフューザ3の流路幅の絞り比b3e/b3sは0.3~0.6が望ましく、好ましくは0.5程度である。
However, when the throttling ratio b3e/b3s of the channel width of the
また、本実施例では、羽根車1の心板側に対応する側の壁面3hの曲率半径比ρ1/b3sを約0.85とした(但し、ρ1は、羽根車1の側壁側に対応する側の第2のディフューザ3の湾曲部壁面曲率半径である)。
In this embodiment, the curvature radius ratio ρ1/b3s of the
この羽根車1の心板側に対応する側の壁面3hの曲率半径比ρ1/b3sを小さくすると、多段遠心流体機械段100をより小さくすることができるが、小さくしすぎると作動流体11の流れが剥離し、圧力損失が生じて効率が下がってしまうため、羽根車1の心板側に対応する側の壁面3hの曲率半径比ρ1/b3sは0.7~1.0が望ましく、好ましくは0.85以上がよい。
If the curvature radius ratio ρ1/b3s of the
上述したように、多段遠心流体機械100では、段間にシール部12を設ける必要があるので、第2のディフューザ3とリターンベーン5は、軸方向に一定の距離を設けなければならない。
As described above, in the multistage centrifugal
本実施例では、第2のディフューザ3とリターンベンド4の接続部に直線部を設け、第2のディフューザ3とリターンベンド4の湾曲部の距離を離すことで、第2のディフューザ3とリターンベーン5の軸方向距離を取れるようにした。
In this embodiment, a linear portion is provided at the connecting portion between the
本実施例では、リターンベンド4の直線部を構成する壁面4s1と4h1を軸方向に平行な壁とし、断面積A(図4の符号A4s)と断面積B(図4の符号A4m)が等しくなるようにしているが、断面積Bが断面積Aより小さくなっても構わない。反対に、断面積Bが断面積Aより大きくなると作動流体11の流れが減速し、境界層が発達して剥離しやすくなるので避けた方が良い。
In this embodiment, the wall surfaces 4s1 and 4h1 forming the straight portion of the
また、製作コスト面からは、本実施例のように、リターンベンド4の直線部を構成する壁面4s1と4h1を軸方向に平行な壁とすることが望ましい。
In terms of manufacturing cost, it is desirable that the wall surfaces 4s1 and 4h1 forming the straight portion of the
また、本実施例では、リターンベンド4の湾曲部を構成する内側の壁面4h2の曲率半径比ρ2/b4mを約0.85とした(但し、ρ2は、羽根車1の側壁側に対応する側のリターンベンド4の湾曲部壁面曲率半径である)。
Further, in the present embodiment, the curvature radius ratio ρ2/b4m of the inner wall surface 4h2 forming the curved portion of the
このリターンベンド4の湾曲部を構成する内側の壁面4h2の曲率半径比ρ2/b4mを大きくすると、作動流体11の流れの剥離を抑えられるが、リターンベンド4の下流に設けられるリターンベーン5の入口と出口の径比が小さくなることで、リターンベーン5の出口で旋回流れが残りやすくなり、次の段の圧力上昇が下がってしまう。
If the curvature radius ratio ρ2/b4m of the inner wall surface 4h2 forming the curved portion of the
一方で、リターンベンド4の湾曲部を構成する内側の壁面4h2の曲率半径比ρ2/b4mを小さくしすぎると、作動流体11の流れが剥離し、圧力損失が生じて効率が下がってしまうため、リターンベンド4の湾曲部を構成する内側の壁面4h2の曲率半径比ρ2/b4mは0.7~1.0が望ましく、好ましくは0.85以上がよい。
On the other hand, if the curvature radius ratio ρ2/b4m of the inner wall surface 4h2 that constitutes the curved portion of the
また、本実施例では、リターンベンド4の出口幅b4eをリターンベンド4の直線部の出口流路幅b4mと等しくしたが、リターンベンド4の出口幅b4eは、リターンベンド4の出口面積A4eがリターンベンド4の直線部の出口面積A4mより小さくなれば良い。何故なら、リターンベンド4の出口面積A4eがリターンベンド4の直線部出口面積A4mより大きくなると、作動流体11bの流れが減速し境界層が発達するので、リターンベンド4の湾曲部で流れの剥離が生じやすくなるからである。
In this embodiment, the outlet width b4e of the
以上述べたように、本実施例によれば、多段遠心流体機械100において、第1のディフューザ2の下流側に、流路幅を狭くしながら流れを半径方向から軸方向に転向する第2のディフューザ3を設け、この第2のディフューザ3の下流側に、直線部と湾曲部で構成したリターンベンド4を設けることで、低比速度の羽根車段において顕著に発生する旋回失速を防止し、従来の性能と信頼性を維持したまま、より小型の多段遠心流体機械100を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the multistage centrifugal
従って、本実施例の多段遠心流体機械100によれば、性能に大きく寄与している第1のディフューザ2を変更せず、流路幅を小さくすることで旋回失速の発生を抑制する第2ディフューザ3と流れを転向するリターンベンド4を一体化した新しい第2のディフューザ3と、直線部と湾曲部を有したリターンベンド4を備えることで、従来の効率と旋回失速の発生を抑制する機能を失うことなく、より小さい多段遠心流体機械100とすることができる。
Therefore, according to the multistage centrifugal
なお、上述した本実施例では、一軸多段式の多段遠心流体機械100を例に説明したが、本発明の多段遠心流体機械は、多段遠心ポンプ等の他の多段遠心流体機械にも適用が可能である。
In the above-described embodiment, the single-shaft multistage multistage centrifugal
また、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加える事も可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。 Moreover, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail to facilitate understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
1、1´、1a、1b、1c、1d、1e…羽根車、2、2a、2b、2c、2d、2e…第1のディフューザ、2´…ディフューザ、3、3a、3b、3c、3d、3e…第2のディフューザ、4、4´…リターンベンド、5…リターンベーン、6…吐出流路、7…圧縮機ケーシング、8…回転軸、9…吸込口、10a、10b…軸受、11…作動流体、12…段間シール部、100…多段遠心流体機械、b3s…第2のディフューザの入口幅、b3e…第2のディフューザの出口幅、3h…羽根車の心板側に対応する側の第2のディフューザの壁面、3s1…羽根車の側壁側に対応する側の第2のディフューザの湾曲部壁面、3s2…羽根車の側壁側に対応する側の第2のディフューザの直線部壁面、ρ1…羽根車の側壁側に対応する側の第2のディフューザの湾曲部壁面曲率半径、b4m…リターンベンドの直線部出口幅、b4e…リターンベンドの湾曲部出口幅、4h1…羽根車の心板側に対応する側のリターンベンドの直線部壁面、4h2…羽根車の心板側に対応する側のリターンベンドの湾曲部壁面、4s1…羽根車の側壁側に対応する側のリターンベンドの直線部壁面、4s2…羽根車の側壁側に対応する側のリターンベンドの湾曲部壁面、ρ2…羽根車の側壁側に対応する側のリターンベンドの湾曲部壁面曲率半径、A4s…リターンベンドの直線部入口流路面積、A4m…リターンベンドの直線部出口流路面積、A4e…リターンベンドの湾曲部出口流路面積。
1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d, 1e... impeller, 2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e... first diffuser, 2'... diffuser, 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e
Claims (9)
前記第1のディフューザの下流側に、入口から出口まで流路幅が徐々に狭くなり、かつ、軸方向に流れを転向する2つの対向する壁面を備えた第2のディフューザを設け、前記第2のディフューザの下流側には、直線部と湾曲部で構成された前記リターンベンドが配置されていることを特徴とする多段遠心流体機械。 A rotating shaft, a bearing that rotatably supports the rotating shaft, a plurality of impellers installed on the rotating shaft, and at least one stage of the impeller installed outside the impeller in the radial direction. A multi-stage centrifugal fluid machine, comprising: a first diffuser, a return bend that guides the working fluid to the next stage, and a return vane that is connected downstream of the return bend and guides the working fluid radially inward. hand,
A second diffuser is provided on the downstream side of the first diffuser, and has a flow passage width that gradually narrows from the inlet to the outlet. 2. A multistage centrifugal fluid machine, wherein the return bend composed of a straight portion and a curved portion is arranged downstream of the diffuser of .
複数の前記羽根車の下流側である半径方向外側には前記第1のディフューザが、更に、前記第1のディフューザの半径方向外側には前記第2のディフューザが設けられ、最終段を除く各段の前記第2のディフューザは前記リターンベンドに接続されており、前記リターンベンドの下流側には前記リターンベーンが形成され、最終段の前記第2のディフューザの下流側には、最終段の前記羽根車から流出する前記作動流体を集めて吐出するための吐出流路が形成されていることを特徴とする多段遠心流体機械。 The multistage centrifugal fluid machine according to claim 1,
The first diffuser is provided on the radially outer side, which is the downstream side of the plurality of impellers, and the second diffuser is provided on the radially outer side of the first diffuser, each stage except the final stage The second diffuser of is connected to the return bend, the return vane is formed downstream of the return bend, and the final stage vane is formed downstream of the second diffuser of the final stage A multi-stage centrifugal fluid machine comprising a discharge passage for collecting and discharging the working fluid flowing out from a vehicle.
前記多段遠心流体機械の1段は、1段目の前記羽根車の下流側に位置し、流路幅が一定の1段目の前記第1のディフューザと、1段目の前記第1のディフューザの下流側に位置し、流路幅を狭くしながら軸方向に流れを転向する1段目の前記第2のディフューザと、1段目の前記第2のディフューザの下流側に位置し、前記作動流体の流れを軸方向から半径方向内向きに転向する前記リターンベンドと、該リターンベンドの下流側に位置し、前記作動流体の旋回成分を取り除き、次段へと導くための前記リターンベーンとで構成され、
1段目の前記第1のディフューザの入口流路と出口流路の軸方向幅は同じであると共に、1段目の前記第2のディフューザの出口流路幅は入口流路幅よりも小さく、かつ、1段目の前記第2のディフューザの流路幅は下流側に向って段階的に狭くなっていることを特徴とする多段遠心流体機械。 The multistage centrifugal fluid machine according to claim 1,
The first stage of the multistage centrifugal fluid machine includes the first diffuser of the first stage located downstream of the impeller of the first stage and having a constant flow passage width, and the first diffuser of the first stage. The second diffuser in the first stage that is located downstream of the second diffuser that redirects the flow in the axial direction while narrowing the flow path width, and the second diffuser that is located downstream of the second diffuser in the first stage, and the operation The return bend for turning the flow of fluid radially inward from the axial direction, and the return vane located downstream of the return bend for removing the swirling component of the working fluid and guiding it to the next stage. configured,
The axial width of the inlet channel and the outlet channel of the first diffuser in the first stage is the same, and the outlet channel width of the second diffuser in the first stage is smaller than the inlet channel width, The multi-stage centrifugal fluid machine is characterized in that the passage width of the second diffuser in the first stage is gradually narrowed toward the downstream side.
前記第2のディフューザは、前記羽根車の心板側に対応する側の壁面を1円弧で描き、前記第2のディフューザの出口幅が入口幅よりも狭くなるように前記回転軸と平行な直線部壁面が形成され、前記回転軸と平行な直線部壁面と連続して前記羽根車の側壁側に対応する側の壁を接円で結んだ湾曲部壁面が形成されていることを特徴とする多段遠心流体機械。 The multistage centrifugal fluid machine according to claim 2,
The second diffuser draws a wall surface on the side corresponding to the core plate side of the impeller with one circular arc, and a straight line parallel to the rotation axis so that the outlet width of the second diffuser is narrower than the inlet width. A curved wall surface is formed by connecting a wall on the side corresponding to the side wall side of the impeller with a tangent circle, which is continuous with the linear wall surface parallel to the rotation axis. Multi-stage centrifugal fluid machine.
前記第2のディフューザの下流側に設置される前記リターンベンドが直線部と湾曲部で構成され、前記リターンベンドの直線部の出口断面積を、前記リターンベンドの直線部の入口断面積以下にしたことを特徴とする多段遠心流体機械。 The multistage centrifugal fluid machine according to claim 1 or 2,
The return bend installed on the downstream side of the second diffuser is composed of a straight portion and a curved portion, and the outlet cross-sectional area of the straight portion of the return bend is made equal to or smaller than the inlet cross-sectional area of the straight portion of the return bend. A multistage centrifugal fluid machine characterized by:
前記第2のディフューザの下流側に設置される前記リターンベンドが直線部と湾曲部で構成され、前記リターンベンドの湾曲部の出口断面積を、前記リターンベンドの直線部の出口断面積以下にしたことを特徴とする多段遠心流体機械。 The multistage centrifugal fluid machine according to claim 1 or 2,
The return bend installed on the downstream side of the second diffuser is composed of a straight portion and a curved portion, and the exit cross-sectional area of the curved portion of the return bend is made equal to or smaller than the exit cross-sectional area of the straight portion of the return bend. A multistage centrifugal fluid machine characterized by:
前記第2のディフューザの流路幅の絞り比である前記第2のディフューザの出口幅(b3e)と前記第2のディフューザの入口幅(b3s)の比b3e/b3sを、0.3~0.6としたことを特徴とする多段遠心流体機械。 The multistage centrifugal fluid machine according to any one of claims 1 to 6,
The ratio b3e/b3s between the outlet width (b3e) of the second diffuser and the inlet width (b3s) of the second diffuser, which is the throttle ratio of the flow path width of the second diffuser, is set to 0.3 to 0.3. 6, a multistage centrifugal fluid machine.
前記羽根車の心板側に対応する側の壁面の曲率半径比ρ1/b3sを、0.7~1.0としたことを特徴とする多段遠心流体機械。
(但し、ρ1は前記羽根車の側壁側に対応する側の前記第2のディフューザの湾曲部壁面曲率半径、b3sは前記第2のディフューザの入口幅) The multistage centrifugal fluid machine according to claim 7,
A multistage centrifugal fluid machine, wherein the curvature radius ratio ρ1/b3s of the wall surface of the impeller on the side corresponding to the core plate side is set to 0.7 to 1.0.
(where ρ1 is the radius of curvature of the curved wall surface of the second diffuser on the side corresponding to the side wall of the impeller, and b3s is the inlet width of the second diffuser)
前記リターンベンドの湾曲部を構成する内側の壁面の曲率半径比ρ2/b4mを0.7~1.0としたことを特徴とする多段遠心流体機械。
(但し、ρ2は前記羽根車の側壁側に対応する側の前記リターンベンドの湾曲部壁面曲率半径、b4mは前記リターンベンドの直線部出口幅) The multistage centrifugal fluid machine according to any one of claims 5 to 8,
A multistage centrifugal fluid machine, wherein the curvature radius ratio ρ2/b4m of the inner wall surface forming the curved portion of the return bend is 0.7 to 1.0.
(where ρ2 is the radius of curvature of the wall surface of the curved portion of the return bend on the side corresponding to the side wall of the impeller, and b4m is the outlet width of the straight portion of the return bend)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021102176A JP2023001450A (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | multistage centrifugal fluid machine |
PCT/JP2022/022578 WO2022270274A1 (en) | 2021-06-21 | 2022-06-03 | Multi-stage centrifugal fluid machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021102176A JP2023001450A (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | multistage centrifugal fluid machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023001450A true JP2023001450A (en) | 2023-01-06 |
Family
ID=84545665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021102176A Pending JP2023001450A (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | multistage centrifugal fluid machine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023001450A (en) |
WO (1) | WO2022270274A1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08193600A (en) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Hitachi Ltd | Centrifugal compressor |
JP3497962B2 (en) * | 1996-12-13 | 2004-02-16 | 株式会社 日立インダストリイズ | Centrifugal fluid machine |
US7326027B1 (en) * | 2004-05-25 | 2008-02-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Devices and methods of operation thereof for providing stable flow for centrifugal compressors |
JP7272815B2 (en) * | 2019-02-20 | 2023-05-12 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | multistage centrifugal fluid machine |
-
2021
- 2021-06-21 JP JP2021102176A patent/JP2023001450A/en active Pending
-
2022
- 2022-06-03 WO PCT/JP2022/022578 patent/WO2022270274A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022270274A1 (en) | 2022-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3488718B2 (en) | Centrifugal compressors and diffusers for centrifugal compressors | |
US8313290B2 (en) | Centrifugal compressor having vaneless diffuser and vaneless diffuser thereof | |
US5228832A (en) | Mixed flow compressor | |
KR960002023B1 (en) | Centrifugal compressor with high efficiency and wide operating | |
JPH0646035B2 (en) | Multi-stage centrifugal compressor | |
US8287236B2 (en) | Multistage centrifugal compressor | |
JP2012122443A (en) | Centrifugal turbomachine | |
JP6242775B2 (en) | Centrifugal compressor | |
JP2013189861A (en) | Volute pump casing for centrifugal pump | |
CN110107539B (en) | A return guide vane structure for fluid machinery | |
JP2008175124A (en) | Centrifugal compressor | |
JP5104624B2 (en) | Multistage centrifugal compressor | |
JP2013204550A (en) | Centrifugal compressor | |
KR100822070B1 (en) | Centrifugal type turbo machine | |
EP0446900B1 (en) | Mixed-flow compressor | |
JP2017101636A (en) | Centrifugal compressor | |
WO2022270274A1 (en) | Multi-stage centrifugal fluid machine | |
JP2015212551A (en) | Centrifugal fluid machine | |
KR102582061B1 (en) | multistage centrifugal fluid machine | |
JP6860331B2 (en) | Diffuser, discharge channel, and centrifugal turbomachinery | |
JPH1182389A (en) | Turbo-fluid machinery | |
JPH0278794A (en) | Mixed flow type compressor | |
JP2024067846A (en) | Diffuser and centrifugal pump | |
JP2022129710A (en) | multistage centrifugal compressor | |
WO2017170285A1 (en) | Centrifugal impeller, and centrifugal fluid machine provided with same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240206 |