JP2004353607A - Centrifugal compressor - Google Patents
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Abstract
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、各翼の先端間を環状のシュラウドで補強したインペラを備えた遠心圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種遠心圧縮機のインペラ(羽根車)は、図3に示すように、ハブ100 の外周に複数枚の翼101 を所定間隔離間して配設してなり、その回転によりインペラ内に吸い込んだ空気等気体(ガス)を主として遠心力により圧縮して外部に吐出(排出)するようになっている。
【0003】
前記インペラは、図3に示すように、機械加工による一体削りだし(オープン羽根車)で製作されることが通常であるが(例えば、非特許文献1参照)、特にインペラ外径が1m以上の大径のインペラにあっては、前記一体削りだしではコストが嵩むことから、翼を溶接構造で製造することがある。
【0004】
このようなインペラにおいては、翼の強度を確保するために、図4に示すように、翼101 の先端に環状のシュラウド102 を各翼先端の子午面長さの全域に亙って固設して補強する構造が採用されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0005】
また、シュラウド102 を各翼先端の子午面長さの全域に亙って固設すると、振動増大等によりインペラの回転数を上げられないことから、図5に示すように、シュラウド102 の長さを各翼先端の子午面長さで翼前縁から約30%未満の短いものに設定することで、従前通り翼を補強しつつ振動を抑制してインペラの高速化による効率アップを図ったものがある(例えば、非特許文献2参照)。
【0006】
【非特許文献1】
Journal of Turbomachinery JANUARY 1987,Vol.109(42頁,Fig.2(b),Fig.2(a))
【非特許文献2】
日立評論 Vol.79 No.12(1997−12)(72頁、表2 )
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図5に示すようなインペラにあっては、シュラウド102 の後縁に段差が形成され、そのままでは当該部位を通って翼101 の圧力面側から負圧面側へガス漏れが生じて効率が低下してしまう。
【0008】
そのため、前記部位を埋めるべくケーシング103 の内面を切り下げる(切り下げ部103a参照)ことになるが、これだと組付性向上を図るべくケーシング103 を鋳物一体加工で形成した場合、インペラ軸方向からケーシング103 を嵌装することができないことから、半割りのケーシング103 を組み付けることを余儀なくされ、製造コスト削減や組付性向上を図ることができないという問題点があった。
【0009】
この対策として、シュラウド102 を周方向に分割して各翼101 間に翼先端から外方へ突出させないで架設することが考えられるが、これだと各シュラウド102 の背面部に剥離流れが生じ、これが各翼101 の先端部に元々生じる剥離流れに加算されてしまうことから、到底採用することはできない。
【0010】
そこで本発明は、インペラをシュラウドで効果的に補強して組付性の向上と効率アップが図れる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【0011】
【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、ケーシングに軸支されたインペラの回転により吸い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、前記インペラの各翼の先端間を環状のシュラウドで補強すると共に、該シュラウドのインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置を、インペラ入口から各翼先端に沿ってインペラ出口までの子午面長さの中間部までに設定したことを特徴とする。
【0012】
また、前記シュラウドの後縁部は可及的に段差を無くして前記各翼先端に接していることを特徴とする。
【0013】
また、前記子午面長さの中間部は翼前縁から30%〜60%の位置であることを特徴とする。
【0014】
【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。
【0015】
[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は同じく翼の子午面長さに沿ったケーシング内面に沿う圧力分布図である。
【0016】
図1に示すように、一方のケーシング1A内にインペラ(羽根車)2が回転自在に軸支され、該インペラ2の回転により同インペラ2への空気(気体)入口部3より吸い込んだ空気を主として遠心力によってインペラ2の空気(気体)出口部4へ圧縮・排出し、ここから所定の外部機器へ送られるようになっている。
【0017】
前記インペラ2は、ハブ5の外周に薄板からなる複数枚の翼6が周方向へ所定間隔離間して溶接等により固設されてなると共に、各翼6の先端間が環状のシュラウド7で補強されてなる。
【0018】
そして、前記シュラウド7のインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置が、インペラ入口(空気入口部3)から各翼6先端に沿ってインペラ出口(空気出口部4)までの子午面長さの中間部(翼前縁から30%〜60%の位置で、図示例では、略45%である。この位置は剥離流れによるインペラ翼間の損失が最も大きくなる部位である。)までに設定され、その後縁と他方のケーシング1Bの隙間を入口イとし、シュラウド7の前縁と他方のケーシング1Bの隙間を出口ロとしてシュラウド7と他方のケーシング1Bとの隙間を流体が流れる循環路8が形成されている。
【0019】
また、前記シュラウド7の内周面7aは各翼6先端の子午面形状に沿って円弧状に形成されると共に、外周面7bはフラットに形成されて可及的に段差を無くして前記各翼6先端に接している。
【0020】
このように構成されるため、各翼6先端の子午面長さの中間部に生じる低エネルギー流体ハが、図2に示す循環路8の入口イと出口ロの圧力差ΔPにより、循環路8の入口イより吸い出されて出口ロに戻されることになる。
【0021】
これにより、各翼6先端の子午面長さの中間部より後半のインペラ翼間の損失が低減され、遠心圧縮機の効率アップが効果的に図られる。つまり、各翼6先端の子午面長さの中間部に生じた低エネルギー流体を、循環量等の面からトレードオフの関係にある圧縮効率等の他の性能との兼ね合いで効果的に循環させられるのである。
【0022】
また、前記シュラウド7の外周面7bはフラットに形成されて可及的に段差を無くして前記各翼6の先端に接しているので、他方のケーシング1Bを鋳物一体加工で形成しても、インペラ2の軸方向から他方のケーシング1Bを嵌装して一方のケーシング1Aと容易にボルト結合することができる。
【0023】
これにより、半割りのケーシング等を組み付ける必要はなくなり、鋳物一体加工のケーシング1Bにより、製造コストの削減や組付性の向上を図ることができる。
【0024】
もちろん、環状のシュラウド7により、各翼6は効果的に補強される。すなわち、インペラ外径が1m以上の大径のインペラ2にあって各翼6を溶接構造で製造しても、各翼6の強度は十分に確保されるのである。
【0025】
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。また、本発明はインペラが翼先端に沿って入口から出口までの子午面長さの中間部で二分割されたタンデム翼に適用すると、翼の強度を増すほかに、ねじれた翼の一つの部品の大きさが小さくなるため、製作が容易になるメリットがある。
【0026】
【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、ケーシングに軸支されたインペラの回転により吸い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、前記インペラの各翼の先端間を環状のシュラウドで補強すると共に、該シュラウドのインペラ軸方向長さに関してその後縁の位置を、インペラ入口から各翼先端に沿ってインペラ出口までの子午面長さの中間部までに設定したので、インペラをシュラウドで効果的に補強して組付性の向上と効率アップが図れる。
【0027】
また、請求項2に係る発明は、前記シュラウドの後縁部は可及的に段差を無くして前記各翼先端に接しているので、翼の圧力面側から負圧面側へのガス漏れが防止できて遠心圧縮機の効率低下が回避できる。
【0028】
また、請求項3に係る発明は、前記子午面長さの中間部は翼前縁から30%〜60%の位置であるので、各翼先端の子午面長さの中間部に生じた低エネルギー流体を、循環量等の面からトレードオフの関係にある他の性能との兼ね合いで効果的に循環させられる。
【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】同じく翼の子午面長さに沿ったケーシング内面に沿う圧力分布図である。
【図3】従来のオープン羽根車の説明図である。
【図4】従来のシュラウド付きインペラの斜視図である。
【図5】従来の異なったシュラウド付きインペラを備えた遠心圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
1A 一方のケーシング
1B 他方のケーシング
2 インペラ(羽根車)
3 空気入口部
4 空気出口部
5 ハブ
6 翼
7 シュラウド
8 循環路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a centrifugal compressor used for a supercharger, a gas turbine, an industrial compressor, or the like, and more particularly, to a centrifugal compressor provided with an impeller in which a tip of each blade is reinforced by an annular shroud. .
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 3, the impeller (impeller) of this type of centrifugal compressor has a plurality of
[0003]
As shown in FIG. 3, the impeller is usually manufactured by integral machining (open impeller) by machining (for example, see Non-Patent Document 1), and particularly, the impeller has an outer diameter of 1 m or more. In the case of a large-diameter impeller, the blades are sometimes manufactured with a welded structure because the integral shaving increases the cost.
[0004]
In such an impeller, in order to secure the strength of the blade, an
[0005]
If the
[0006]
[Non-patent document 1]
Journal of Turbomachinery JANUARY 1987, Vol. 109 (p. 42, FIG. 2 (b), FIG. 2 (a))
[Non-patent document 2]
Hitachi Review Vol. 79 No. 12 (1997-12) (p. 72, Table 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the impeller as shown in FIG. 5, a step is formed at the trailing edge of the
[0008]
Therefore, the inner surface of the
[0009]
As a countermeasure, it is conceivable to divide the
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor in which the impeller can be effectively reinforced with a shroud to improve assemblability and increase efficiency.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A centrifugal compressor according to the present invention for achieving this object is a centrifugal compressor that compresses and discharges gas mainly by centrifugal force by rotation of an impeller supported by a casing. An annular shroud was reinforced between the tips, and the position of the trailing edge with respect to the impeller axial length of the shroud was set from the impeller inlet to the middle part of the meridional plane length from each impeller tip to the impeller outlet. It is characterized by the following.
[0012]
Further, the rear edge of the shroud is in contact with each of the blade tips with as few steps as possible.
[0013]
Further, the intermediate portion of the meridional plane length is located at a position of 30% to 60% from the leading edge of the wing.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a centrifugal compressor according to the present invention will be described in detail using embodiments with reference to the drawings.
[0015]
[Example]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a centrifugal compressor showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a pressure distribution diagram along the inner surface of the casing along the meridional length of the blade.
[0016]
As shown in FIG. 1, an impeller (impeller) 2 is rotatably supported in one casing 1 </ b> A, and the air sucked from an air (gas) inlet 3 into the
[0017]
The
[0018]
The position of the trailing edge with respect to the length of the shroud 7 in the impeller axial direction is the middle of the meridional plane length from the impeller inlet (air inlet 3) to the impeller outlet (air outlet 4) along the tip of each
[0019]
Further, the inner
[0020]
With such a configuration, the low-energy fluid C generated in the middle part of the meridional plane length at the tip of each
[0021]
Thereby, the loss between the impeller blades in the latter half from the middle part of the meridional plane length at the tip of each
[0022]
Further, since the outer
[0023]
This eliminates the necessity of assembling a half casing or the like, and can reduce the manufacturing cost and improve the assemblability by using the
[0024]
Of course, each
[0025]
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, when the present invention is applied to a tandem wing in which the impeller is divided into two along the wing tip at the midpoint of the meridional plane from the inlet to the outlet, in addition to increasing the strength of the wing, one part of the twisted wing is also provided. This has the advantage of being easier to manufacture because the size is smaller.
[0026]
【The invention's effect】
As described above in detail based on the embodiments, the invention according to claim 1 of the present invention is a centrifugal compressor that compresses / discharges gas sucked by rotation of an impeller supported by a casing mainly by centrifugal force. In the impeller, between the tips of the blades of the impeller is reinforced with an annular shroud, and the position of the trailing edge with respect to the length of the shroud in the axial direction of the impeller is defined as the meridional plane length from the impeller inlet to the impeller outlet along each blade tip. Since the impeller is set up to the middle part, the impeller can be effectively reinforced with a shroud to improve the assemblability and increase the efficiency.
[0027]
In the invention according to
[0028]
Further, in the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a centrifugal compressor showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a pressure distribution diagram along an inner surface of a casing along a meridional plane length of the blade.
FIG. 3 is an explanatory view of a conventional open impeller.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional impeller with a shroud.
FIG. 5 is a sectional view of a conventional centrifugal compressor having different shrouded impellers.
[Explanation of symbols]
1A One
3
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP2003154539A JP2004353607A (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Centrifugal compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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