[go: up one dir, main page]

JP2014202102A - Centrifugal compressor - Google Patents

Centrifugal compressor Download PDF

Info

Publication number
JP2014202102A
JP2014202102A JP2013077062A JP2013077062A JP2014202102A JP 2014202102 A JP2014202102 A JP 2014202102A JP 2013077062 A JP2013077062 A JP 2013077062A JP 2013077062 A JP2013077062 A JP 2013077062A JP 2014202102 A JP2014202102 A JP 2014202102A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffuser
impeller
vane
respect
vanes
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
JP2013077062A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和枝 石川
Kazue Ishikawa
和枝 石川
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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 IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2013077062A priority Critical patent/JP2014202102A/en
Publication of JP2014202102A publication Critical patent/JP2014202102A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444Bladed diffusers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/52Outlet

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal compressor capable of easily suppressing degradation of compression efficiency and further providing correction for suppressing the degradation of compression efficiency after designing a diffuser.SOLUTION: The centrifugal compressor includes: a diffuser 7 formed on an outer periphery side of an impeller 2 while being defined by a pair of opposed wall faces; and a scroll flow path 5c provided outside of the diffuser 7 in a radial direction. The diffuser 7 has a plurality of vanes 8. The plurality of vanes 8 are arranged around a position P eccentric to a rotation center O of the impeller 2 equally in a peripheral direction of the diffuser 7. The eccentric position P is set so that blade angles of the plurality of vanes 8 to the rotation center O of the impeller 2 are non-uniform in the peripheral direction of the diffuser 7 to produce less-variable static pressure in the diffuser 7.

Description

本発明は、遠心圧縮機に関する。   The present invention relates to a centrifugal compressor.

遠心圧縮機は、高速回転するインペラによって軸方向から空気を吸引し、それに高速の速度エネルギを与えて径方向外側に吐出する。インペラの外周側にはディフューザが設けられ、このディフューザ内にて吐出空気が次第に減速され、圧力が高められていく。さらに、ディフューザの径方向外側には渦巻き状のスクロール流路が設けられ、このスクロール流路内でも減速・昇圧がなされて、高圧(過給圧)の空気がエンジンに供給されるようになっている。   The centrifugal compressor sucks air from the axial direction by an impeller that rotates at a high speed, gives high-speed velocity energy thereto, and discharges it radially outward. A diffuser is provided on the outer peripheral side of the impeller, and the discharge air is gradually decelerated in the diffuser to increase the pressure. Further, a spiral scroll passage is provided on the outer side in the radial direction of the diffuser, and deceleration and pressure increase are performed in the scroll passage so that high-pressure (supercharging pressure) air is supplied to the engine. Yes.

ところで、前記ディフューザは、コンプレッサハウジングとシールプレートとがなす一対の対向壁面で区画されるのが通常であり、したがってディフューザは、インペラを径方向外側から囲む一定幅、一定流路面積のリング状流路となっている。すなわち、インペラおよびディフューザは、ディフューザの背圧が周方向で一定であると仮定して、設計されている。ここで、ベーン無しディフューザの場合を考えると、ディフューザ内の空気の流れは、遠心力と回転力との影響を受けて径方向外側に向かいながら周方向に回転し、その後スクロール流路に流入するようになっている。   By the way, the diffuser is usually partitioned by a pair of opposing wall surfaces formed by the compressor housing and the seal plate. Therefore, the diffuser is a ring-shaped flow having a constant width and a constant flow area surrounding the impeller from the outside in the radial direction. It is a road. That is, the impeller and the diffuser are designed on the assumption that the back pressure of the diffuser is constant in the circumferential direction. Here, considering the case of a vaneless diffuser, the air flow in the diffuser rotates in the circumferential direction while being directed radially outward under the influence of centrifugal force and rotational force, and then flows into the scroll flow path. It is like that.

ところが、インペラやディフューザは中心軸に対して均等に形成配置されているものの、スクロール流路は渦巻き状であって中心軸に対し均等でないため、前記の流れによって生じるディフューザの背圧(静圧)は、周方向に沿って一定でなく、バラツキを有している。したがって、ディフューザ内の流れが周方向に一様でないため、圧縮効率が設計値より低下していると考えられる。なお、ベーン有りディフューザの場合にも、ベーンはディフューザ内において、インペラの回転軸を中心にして均等に配置されることから、前述した流れのバラツキは解消されない。   However, although the impeller and the diffuser are uniformly formed and arranged with respect to the central axis, the scroll flow path is spiral and not uniform with respect to the central axis, so the back pressure (static pressure) of the diffuser generated by the flow described above. Are not constant along the circumferential direction and have variations. Therefore, it is considered that the compression efficiency is lower than the design value because the flow in the diffuser is not uniform in the circumferential direction. In the case of the diffuser with vanes, the vanes are evenly arranged in the diffuser around the rotation shaft of the impeller.

このような流れのバラツキに起因する圧縮効率低下を改善するため、従来では、例えばディフューザの流路面積をその周方向で変化させている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   Conventionally, for example, the flow passage area of the diffuser is changed in the circumferential direction in order to improve the reduction in compression efficiency due to such flow variations (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平10−176699号公報JP-A-10-176699 特表2010−529358号公報Special table 2010-529358

しかしながら、ディフューザの流路面積を変化させるためには、これを形成するコンプレッサハウジングやシールプレートの設計を変更する必要があり、したがってその製造も新たに行う必要があるため、コストの増加を招いてしまう。また、ディフューザを一旦設計した後、シミュレーション(計算)等によって流れのバラツキを求めた結果、圧縮効率の低下が解消していない場合には、ディフューザの設計をやり直さなければならないため、これによってもコストが増加してしまう。   However, in order to change the flow passage area of the diffuser, it is necessary to change the design of the compressor housing and the seal plate that form the diffuser. End up. In addition, once the diffuser is designed, if the variation in flow is determined by simulation (calculation), etc., and the reduction in compression efficiency has not been resolved, the diffuser must be redesigned, which is also costly. Will increase.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮効率の低下を容易に抑制でき、しかもディフューザの設計後に、圧縮効率低下抑制のための修正を行えるようにした、遠心圧縮機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to easily suppress a decrease in compression efficiency, and to make a correction for suppressing a decrease in compression efficiency after designing a diffuser. It is to provide a centrifugal compressor.

本発明の遠心圧縮機は、インペラの外周側に一対の対向壁面で区画されて形成されたディフューザと、前記ディフューザの径方向外側に設けられたスクロール流路とを備え、前記ディフューザに複数のベーンを有し、前記複数のベーンは、前記インペラの回転中心に対して偏心した位置を中心として、前記ディフューザの周方向に均等に配置され、前記偏心した位置は、前記複数のベーンの、前記インペラの回転中心に対する羽根角がディフューザの周方向で不均一になることにより、前記ディフューザ内の静圧のバラツキが少なくなるように、設定されていることを特徴とする。   A centrifugal compressor according to the present invention includes a diffuser formed by being partitioned by a pair of opposing wall surfaces on an outer peripheral side of an impeller, and a scroll passage provided on a radially outer side of the diffuser, and the diffuser includes a plurality of vanes. The plurality of vanes are evenly arranged in a circumferential direction of the diffuser with a position eccentric with respect to a rotation center of the impeller as the center, and the eccentric positions include the impellers of the plurality of vanes. The blade angle with respect to the rotation center of the diffuser is set to be nonuniform in the circumferential direction of the diffuser, so that variation in static pressure in the diffuser is reduced.

また、前記遠心圧縮機においては、前記スクロール流路の舌部より前記インペラの回転方向下流側で、かつ該舌部の近傍に配置される前記ベーンの、前記インペラの回転中心に対する羽根角が、前記偏心した位置に対する羽根角より小となるように、前記偏心した位置が設定されていることが好ましい。   Further, in the centrifugal compressor, the vane angle of the vane arranged in the vicinity of the tongue portion on the downstream side in the rotation direction of the impeller with respect to the tongue portion of the scroll flow path with respect to the rotation center of the impeller, The eccentric position is preferably set so as to be smaller than the blade angle with respect to the eccentric position.

また、前記遠心圧縮機においては、前記スクロール流路の舌部に対して周方向反対側の位置より前記インペラの回転方向下流側で、かつ前記周方向反対側の位置の近傍に配置される前記ベーンの、前記インペラの回転中心に対する羽根角が、前記偏心した位置に対する羽根角より大となるように、前記偏心した位置が設定されていることが好ましい。   Further, in the centrifugal compressor, the impeller is disposed on the downstream side in the rotation direction of the impeller with respect to the tongue portion of the scroll flow path and in the vicinity of the position on the opposite side in the circumferential direction. It is preferable that the eccentric position is set such that the vane angle of the vane with respect to the rotation center of the impeller is larger than the vane angle with respect to the eccentric position.

本発明の遠心圧縮機によれば、複数のベーンを、インペラの回転中心に対して偏心した位置を中心として、ディフューザの周方向に均等に配置し、前記偏心した位置を、複数のベーンの、インペラの回転中心に対する羽根角がディフューザの周方向で不均一になることにより、ディフューザ内の静圧のバラツキが少なくなるように設定しているので、ディフューザ内での流れのバラツキを少なくし、バラツキに起因する圧縮効率の低下を抑制することができる。
また、ベーンの中心を従来に比べて偏心させるだけで、各ベーンの羽根角を変化させることができるので、ベーンの設計・製造を容易に行うことができ、また、ディフューザの設計後に、設計したディフューザの特性に合わせてベーンの羽根角を容易に設計し直し、修正することができる。
According to the centrifugal compressor of the present invention, the plurality of vanes are arranged uniformly in the circumferential direction of the diffuser around the position eccentric with respect to the rotation center of the impeller, and the eccentric positions of the plurality of vanes are The blade angle with respect to the rotation center of the impeller is not uniform in the circumferential direction of the diffuser. It is possible to suppress a decrease in compression efficiency due to the above.
In addition, the vane angle of each vane can be changed simply by decentering the center of the vane, making it easy to design and manufacture the vane, and after designing the diffuser The vane blade angle can be easily redesigned and modified to match the diffuser characteristics.

(a)は本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機の概略構成を示す縦断面図であり、(b)は(a)の要部拡大図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the centrifugal compressor which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is a principal part enlarged view of (a). 図1(a)のA−A線矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of Fig.1 (a). ディフューザ入口部の静圧分布を示す図である。It is a figure which shows the static pressure distribution of a diffuser inlet_port | entrance part. 偏心による各ベーンの羽根角の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the blade angle of each vane by eccentricity.

以下、図面を参照して本発明の遠心圧縮機を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1(a)は、本実施形態の遠心圧縮機の概略構成を示す縦断面図であり、図1(b)は、(a)の要部拡大図である。なお、この遠心圧縮機は、例えば産業用や舶用の遠心圧縮機に好適に用いられるものである。
Hereinafter, the centrifugal compressor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
Fig.1 (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the centrifugal compressor of this embodiment, FIG.1 (b) is a principal part enlarged view of (a). In addition, this centrifugal compressor is used suitably for industrial and marine centrifugal compressors, for example.

図1(a)に示すように本実施形態の遠心圧縮機1は、インペラ2と、シャフト3と、シールプレート4と、コンプレッサハウジング5と、ディフューザ7とを備えている。
インペラ2は、基部2aに対して固定される羽根2bを複数備えて形成されている。このインペラ2は、回転駆動されることにより、軸方向から吸引した空気X(流体)に速度エネルギを付与し、半径方向に送り出すようになっている。シャフト3は、インペラ2の空気Xの吸入方向から見て、インペラ2の中央に固定されており、図示しない駆動源(モータやタービン等)で生成された回転動力をインペラ2に伝達するようになっている。
As shown in FIG. 1A, the centrifugal compressor 1 of this embodiment includes an impeller 2, a shaft 3, a seal plate 4, a compressor housing 5, and a diffuser 7.
The impeller 2 includes a plurality of blades 2b that are fixed to the base 2a. The impeller 2 is rotationally driven to give velocity energy to the air X (fluid) sucked from the axial direction and send it out in the radial direction. The shaft 3 is fixed to the center of the impeller 2 when viewed from the air X suction direction of the impeller 2, and transmits the rotational power generated by a drive source (not shown) (motor, turbine, etc.) to the impeller 2. It has become.

シールプレート4は、インペラ2の背面に対向配置されたもので、中央部にシャフト3を挿通するための貫通孔(図示せず)を有している。コンプレッサハウジング5は、ボルト6によってシールプレート4に締結されたもので、空気Xの吸入側からインペラ2を覆うケーシングである。このコンプレッサハウジング5は、図1(a)に示すように空気Xを吸入するための吸入口5aと、空気Xを吐出する吐出口5bと、インペラ2から送り出された空気Xを吐出口5bに導くスクロール流路5c及び延出部5dとを備えている。   The seal plate 4 is disposed opposite to the back surface of the impeller 2 and has a through hole (not shown) for inserting the shaft 3 in the center. The compressor housing 5 is fastened to the seal plate 4 with bolts 6 and is a casing that covers the impeller 2 from the air X suction side. As shown in FIG. 1A, the compressor housing 5 has a suction port 5a for sucking air X, a discharge port 5b for discharging air X, and air X sent from the impeller 2 to the discharge port 5b. A scroll channel 5c for guiding and an extending portion 5d are provided.

スクロール流路5cは、空気Xの吸入方向から見て、インペラ2を囲うようにしてインペラ2の外側に渦巻き状に形成されたもので、同方向から見た場合に、インペラ2を中央とする周方向に空気Xを案内し、延出部5dに流入させるようになっている。すなわち、スクロール流路5cにおける空気Xは、インペラ2の回転軸を中心としてその周方向に渦巻き状に流れるようになっている。   The scroll flow path 5c is formed in a spiral shape on the outside of the impeller 2 so as to surround the impeller 2 when viewed from the air X intake direction, and the impeller 2 is centered when viewed from the same direction. The air X is guided in the circumferential direction and flows into the extending portion 5d. That is, the air X in the scroll flow path 5 c flows in a spiral shape in the circumferential direction around the rotation axis of the impeller 2.

ディフューザ7は、インペラ2を径方向外側から囲むと共に、コンプレッサハウジング5とシールプレート4とがなす一対の対向壁面、すなわちコンプレッサハウジング5側の7aとシールプレート4側の壁面7bとで区画されて、インペラ2とスクロール流路5cとの間に設けられている。これら壁面7a、7aは互いに平行で、径方向に沿って所定の長さを有すると共に、周方向に連続してリング状の流路を形成している。このような構成によってディフューザ7は、その内側でインペラ2側に連通するとともに、径方向外側でスクロール流路5cに連通する流路となっている。   The diffuser 7 surrounds the impeller 2 from the outside in the radial direction, and is partitioned by a pair of opposed wall surfaces formed by the compressor housing 5 and the seal plate 4, that is, a compressor housing 5 side 7a and a seal plate 4 side wall 7b. It is provided between the impeller 2 and the scroll flow path 5c. These wall surfaces 7a and 7a are parallel to each other, have a predetermined length along the radial direction, and form a ring-shaped flow path continuously in the circumferential direction. With such a configuration, the diffuser 7 is a flow path that communicates with the impeller 2 on the inner side and that communicates with the scroll flow path 5c on the outer side in the radial direction.

このディフューザ7には、図1(a)のA−A線矢視断面図である図2に示すように、複数のベーン8が配置されている。なお、図2ではベーン8を模式的に11個記載しているが、実際にはこれ以上であっても以下であってもよい。これらベーン8は、例えばシールプレート4の壁面7b上、あるいはコンプレッサハウジング5の壁面7a上に一体に形成されたものであり、図1(b)に示したようにその高さがディフューザ7の幅、すなわち対向壁面7a、7a間の距離にほぼ一致して形成されている。   The diffuser 7 is provided with a plurality of vanes 8 as shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 2, 11 vanes 8 are schematically illustrated, but in actuality, the number may be more or less. These vanes 8 are integrally formed on the wall surface 7b of the seal plate 4 or the wall surface 7a of the compressor housing 5, for example, and the height thereof is the width of the diffuser 7 as shown in FIG. That is, it is formed so as to substantially coincide with the distance between the opposing wall surfaces 7a, 7a.

また、これらベーン8は、図2に示すようにディフューザ7の周方向に沿って適宜間隔で配置されている。これらベーン8は、一点を中心としてこの中心点Pから均等に形成配置されている。すなわち、各ベーン8は前記中心点Pから全て等距離で、かつ該中心点Pから見て同じ形状・角度に形成されている。   These vanes 8 are arranged at appropriate intervals along the circumferential direction of the diffuser 7 as shown in FIG. These vanes 8 are uniformly formed and arranged from the center point P with one point as the center. That is, all the vanes 8 are formed at the same distance from the center point P and in the same shape and angle as viewed from the center point P.

ただし、本発明では、前記中心点Pはディフューザ7の中心、すなわちインペラ2の回転軸であり、かつスクロール流路5cの中心となるインペラ2の回転中心Oに対して、偏心して配置されている。つまり、前記中心点Pは、本発明における、「インペラ2の回転中心Oに対して偏心した位置」となっている。   However, in the present invention, the center point P is the center of the diffuser 7, that is, the rotational axis of the impeller 2, and is arranged eccentrically with respect to the rotational center O of the impeller 2 that is the center of the scroll flow path 5c. . That is, the center point P is “a position that is eccentric with respect to the rotation center O of the impeller 2” in the present invention.

ここで、インペラ2やディフューザ7は、インペラ2の回転中心Oに対して均等に配置されているのに対し、スクロール流路5cは、渦巻き状であって前記回転中心Oに対し均等に配置されていない。したがって、ディフューザ7では、例えばスクロール流路5cの舌部9近傍、すなわち延出部5dとスクロール流路5cとの境界部となる舌部9近傍で、背圧が増減する。つまり、前述したようにディフューザ7の背圧は、周方向に沿って一定でなく、バラツキを有している。   Here, the impeller 2 and the diffuser 7 are arranged uniformly with respect to the rotation center O of the impeller 2, whereas the scroll flow path 5 c is spiral and is arranged equally with respect to the rotation center O. Not. Therefore, in the diffuser 7, for example, the back pressure increases or decreases in the vicinity of the tongue 9 of the scroll flow path 5c, that is, in the vicinity of the tongue 9 serving as a boundary between the extension 5d and the scroll flow path 5c. That is, as described above, the back pressure of the diffuser 7 is not constant along the circumferential direction, but varies.

図3は、図2に示した回転中心Oから見た舌部9の位置を0°とし、図2中に矢印で示すインペラ2の回転方向(本例では時計回り方向)における周方向位置での、ディフューザ7の入口部(インペラ2側)での静圧(背圧)を計算で求めた結果の一例を示す図、すなわちディフューザ入口部の静圧分布の一例を示す図である。ただし、図3は、ベーン8が無い状態で求めた結果である。   FIG. 3 is a circumferential position in the rotation direction of the impeller 2 (clockwise direction in this example) indicated by an arrow in FIG. 2 with the position of the tongue 9 viewed from the rotation center O shown in FIG. 2 being 0 °. It is a figure which shows an example of the result of having calculated | required the static pressure (back pressure) in the inlet part (impeller 2 side) of the diffuser 7, ie, a figure which shows an example of the static pressure distribution of a diffuser inlet part. However, FIG. 3 shows the results obtained without the vane 8.

図3に示すように、渦巻き状であるスクロール流路5cの不均等性に起因して、ディフューザ7内の静圧には周方向でバラツキが生じている。そこで、本実施形態では、このようなディフューザ7内の静圧の周方向でのバラツキを少なくするように、前記中心点P(インペラ2の回転中心Oに対して偏心した位置)が設定されている。   As shown in FIG. 3, the static pressure in the diffuser 7 varies in the circumferential direction due to the non-uniformity of the scroll passage 5c that is spiral. Therefore, in the present embodiment, the center point P (a position decentered with respect to the rotation center O of the impeller 2) is set so as to reduce the variation in the circumferential direction of the static pressure in the diffuser 7. Yes.

すなわち、従来ではインペラ2の回転中心Oに対して、ベーン8も均等に形成配置されている。つまり、予め設計した前記回転中心Oに対して均等に形成配置されるように、各ベーン8の位置が設計され、この設計に基づき、削り出し法や鋳造法によってシールプレート4あるいはコンプレッサハウジング5が形成され、したがってその壁面7aあるいは壁面7b上に、各ベーン8が形成されている。   That is, conventionally, the vanes 8 are also uniformly formed and arranged with respect to the rotation center O of the impeller 2. In other words, the positions of the vanes 8 are designed so as to be uniformly formed and arranged with respect to the rotation center O designed in advance. Based on this design, the seal plate 4 or the compressor housing 5 is formed by a shaving method or a casting method. Therefore, each vane 8 is formed on the wall surface 7a or the wall surface 7b.

これに対して本実施形態では、図3に示したような予め求めたベーン無しの状態でのディフューザ7の静圧(背圧)分布、すなわちディフューザ7内の静圧の周方向でのバラツキを少なくするように前記中心点Pを設定(設計)し、この設定に基づいて各ベーン8を形成配置している。   On the other hand, in the present embodiment, the static pressure (back pressure) distribution of the diffuser 7 without vanes as shown in FIG. 3, that is, the variation in the circumferential direction of the static pressure in the diffuser 7 is shown. The center point P is set (designed) so as to decrease, and the vanes 8 are formed and arranged based on this setting.

このようにインペラ2の回転中心Oに対してベーン8の中心点Pを偏心させると、図2に示すように各ベーン8の、インペラ2の回転中心Oに対する羽根角は、ディフューザ7の周方向で不均一になる。
図4は、偏心による各ベーン8の羽根角の変化を説明するための図である。図4中において二点鎖線で示す円Bは、偏心した位置となる前記中心点Pを中心とする円であり、各ベーン8はこの円B上に内端を位置させ、インペラ2の回転方向(矢印方向)外側に向かって延びている。なお、各ベーン8は前記中心点Pを中心にして均等に、すなわち同一間隔、同じ長さ、同じ羽根角で形成配置されている。
When the center point P of the vane 8 is decentered with respect to the rotation center O of the impeller 2 as described above, the vane angle of each vane 8 with respect to the rotation center O of the impeller 2 is set in the circumferential direction of the diffuser 7 as shown in FIG. Becomes uneven.
FIG. 4 is a diagram for explaining a change in the blade angle of each vane 8 due to the eccentricity. A circle B indicated by a two-dot chain line in FIG. 4 is a circle centered on the center point P which is an eccentric position. Each vane 8 has an inner end located on the circle B, and the rotation direction of the impeller 2. (Arrow direction) Extends outward. The vanes 8 are formed and arranged equally around the center point P, that is, at the same interval, the same length, and the same blade angle.

また、図4中において実線で示す円Cは、インペラ2の回転中心Oを中心とする円であり、ディフューザ7の周方向に沿う円である。
各ベーン8は、前記したように中心点Pを中心にして均等に配置されていることから、中心点Pから半径方向に延びる直線に対する傾斜角、すなわち偏心した位置(中心点P)に対する羽根角θ1は、当然ながら同一となる。一方、インペラ2の回転中心Oから半径方向に延びる直線に対する傾斜角、すなわちインペラ2の回転中心Oに対する羽根角θ2は、ベーン8の形成位置に応じて異なるようになり、したがって羽根角θ2はディフューザ7の周方向において不均一になっている。
A circle C indicated by a solid line in FIG. 4 is a circle centered on the rotation center O of the impeller 2 and is a circle along the circumferential direction of the diffuser 7.
Since the vanes 8 are evenly arranged around the center point P as described above, the inclination angle with respect to a straight line extending from the center point P in the radial direction, that is, the blade angle with respect to the eccentric position (center point P). Of course, θ1 is the same. On the other hand, the inclination angle with respect to a straight line extending in the radial direction from the rotation center O of the impeller 2, that is, the blade angle θ2 with respect to the rotation center O of the impeller 2 varies depending on the position where the vane 8 is formed. 7 is uneven in the circumferential direction.

ここで、実際にディフューザ7内を流れる流体(空気)は、インペラ2の回転中心Oに対する羽根角θ2によって影響を受ける。具体的には、羽根角θ2が相対的に小さくなれば(ベーン8が立ち上がれば)、この箇所での圧力が増加し、羽根角θ2が相対的に大きくなれば(ベーン8が寝れば)、この箇所での圧力が減少する。   Here, the fluid (air) that actually flows in the diffuser 7 is affected by the blade angle θ <b> 2 with respect to the rotation center O of the impeller 2. Specifically, if the blade angle θ2 becomes relatively small (if the vane 8 rises), the pressure at this point increases, and if the blade angle θ2 becomes relatively large (if the vane 8 lies down), The pressure at this point decreases.

そこで、本実施形態では、図2、図4に示すように中心点Pを、インペラ2の回転中心Oに対してディフューザ7の周方向における90°の方向に偏心させている。これにより、スクロール流路5cの舌部9よりインペラ2の回転方向下流側で、かつ舌部9の近傍に配置されるベーン8aは、図4に模式的に示すベーン8aの羽根角θ2とθ1との関係から分かるように、ベーン8aの羽根角θ2は羽根角θ1より小となる。したがって、このベーン8aが配置された箇所では、ベーン8がインペラ2の回転中心Oに対して均等に配置された従来に比べて圧力が増加する。つまり、図3に示した、ディフューザ7の静圧が最も低くなる箇所(30°〜60°の間)で圧力を増加させることができる。よって、ディフューザ7内の静圧のバラツキを少なくすることができる。   Therefore, in the present embodiment, the center point P is decentered in the direction of 90 ° in the circumferential direction of the diffuser 7 with respect to the rotation center O of the impeller 2 as shown in FIGS. As a result, the vane 8a disposed on the downstream side in the rotation direction of the impeller 2 from the tongue 9 of the scroll flow path 5c and in the vicinity of the tongue 9 has vane angles θ2 and θ1 of the vane 8a schematically shown in FIG. As can be seen from the relationship, the blade angle θ2 of the vane 8a is smaller than the blade angle θ1. Therefore, the pressure is increased at the location where the vane 8a is disposed as compared with the conventional case where the vane 8 is evenly disposed with respect to the rotation center O of the impeller 2. That is, it is possible to increase the pressure at a location (between 30 ° and 60 °) where the static pressure of the diffuser 7 is lowest as shown in FIG. Therefore, variation in static pressure in the diffuser 7 can be reduced.

また、スクロール流路5cの舌部9(0°)に対して周方向反対側(180°)の位置よりインペラ2の回転方向下流側で、かつ該周方向反対側の位置の近傍に配置されるベーン8bは、図4に模式的に示すベーン8bの羽根角θ2とθ1との関係から分かるように、ベーン8aの羽根角θ2は羽根角θ1より大となる。したがって、このベーン8bが配置された箇所では圧力が減少する。つまり、図3に示した、ディフューザ7の静圧が比較的高くなる箇所(210°〜270°の間)で圧力を減少させることができる。よって、ディフューザ7内の静圧のバラツキを少なくすることができる。   In addition, the scroll passage 5c is disposed on the downstream side in the rotational direction of the impeller 2 from the position on the opposite side (180 °) in the circumferential direction with respect to the tongue 9 (0 °), and in the vicinity of the position on the opposite side in the circumferential direction. As can be seen from the relationship between the vane angle θ2 and θ1 of the vane 8b schematically shown in FIG. 4, the vane angle θ2 of the vane 8a is larger than the vane angle θ1. Accordingly, the pressure is reduced at the place where the vane 8b is disposed. That is, the pressure can be reduced at a location (between 210 ° and 270 °) where the static pressure of the diffuser 7 is relatively high, as shown in FIG. Therefore, variation in static pressure in the diffuser 7 can be reduced.

このように本実施形態の遠心圧縮機1にあっては、複数のベーン8を、インペラ2の回転中心Oに対して偏心した位置(中心点P)を中心として、ディフューザ7の周方向に均等に配置し、前記中心点P(偏心した位置)を、複数のベーン8の、インペラ2の回転中心Oに対する羽根角θ2がディフューザ7の周方向で不均一になることにより、ディフューザ7内の静圧のバラツキが少なくなるように設定しているので、ディフューザ7内での流れのバラツキを少なくし、バラツキに起因する圧縮効率の低下を抑制することができる。   Thus, in the centrifugal compressor 1 of the present embodiment, the plurality of vanes 8 are evenly distributed in the circumferential direction of the diffuser 7 around the position (center point P) that is eccentric with respect to the rotation center O of the impeller 2. The vane angle θ2 of the plurality of vanes 8 with respect to the rotation center O of the impeller 2 becomes non-uniform in the circumferential direction of the diffuser 7, so Since the pressure variation is set to be small, the flow variation in the diffuser 7 can be reduced, and the reduction of the compression efficiency due to the variation can be suppressed.

また、ベーン8の中心を従来に比べて偏心させるだけで、各ベーン8の、インペラ2の回転中心Oに対する羽根角θ2を変化させることができるので、ベーン8の設計・製造を容易に行うことができる。
さらに、ディフューザ7の設計後に、設計したディフューザ7の特性(例えば静圧分布)を計算等で求め、得られた結果に合わせて、ベーン8の羽根角θ2を容易に設計し直し、修正することができる。
Further, since the vane angle θ2 of each vane 8 with respect to the rotation center O of the impeller 2 can be changed by simply decentering the center of the vane 8, the vane 8 can be easily designed and manufactured. Can do.
Furthermore, after the design of the diffuser 7, the characteristics (for example, static pressure distribution) of the designed diffuser 7 are obtained by calculation or the like, and the blade angle θ 2 of the vane 8 is easily redesigned and corrected according to the obtained result. Can do.

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、図3に示した静圧分布に対応して、インペラ2の回転中心Oに対して中心点Pをディフューザ7の周方向における90°の方向に偏心させたが、ディフューザの設計によって静圧分布も変化した場合には、変化した静圧分布に基づき、この静圧のバラツキを少なくするように、前記中心点Pの偏心位置を設定する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the embodiment described above, the center point P is decentered in the direction of 90 ° in the circumferential direction of the diffuser 7 with respect to the rotation center O of the impeller 2 corresponding to the static pressure distribution shown in FIG. When the static pressure distribution also changes due to the design, the eccentric position of the center point P is set based on the changed static pressure distribution so as to reduce the variation of the static pressure.

1…遠心圧縮機、2…インペラ、4…シールプレート、5…コンプレッサハウジング、7…ディフューザ、7a、7b…壁面、8、8a、8b…ベーン、9…舌部、O…インペラの回転中心、P…中心点(偏心した位置) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Centrifugal compressor, 2 ... Impeller, 4 ... Seal plate, 5 ... Compressor housing, 7 ... Diffuser, 7a, 7b ... Wall surface, 8, 8a, 8b ... Vane, 9 ... Tongue part, O ... Rotation center of impeller, P ... Center point (eccentric position)

Claims (3)

インペラの外周側に一対の対向壁面で区画されて形成されたディフューザと、前記ディフューザの径方向外側に設けられたスクロール流路とを備え、
前記ディフューザに複数のベーンを有し、
前記複数のベーンは、前記インペラの回転中心に対して偏心した位置を中心として、前記ディフューザの周方向に均等に配置され、
前記偏心した位置は、前記複数のベーンの、前記インペラの回転中心に対する羽根角がディフューザの周方向で不均一になることにより、前記ディフューザ内の静圧のバラツキが少なくなるように、設定されていることを特徴とする遠心圧縮機。
A diffuser formed by being partitioned by a pair of opposing wall surfaces on the outer peripheral side of the impeller, and a scroll flow path provided on the radially outer side of the diffuser,
A plurality of vanes in the diffuser;
The plurality of vanes are evenly arranged in a circumferential direction of the diffuser with a position eccentric with respect to a rotation center of the impeller as a center.
The eccentric position is set such that variation in static pressure in the diffuser is reduced by making the blade angles of the plurality of vanes with respect to the rotation center of the impeller uneven in the circumferential direction of the diffuser. A centrifugal compressor characterized by having
前記スクロール流路の舌部より前記インペラの回転方向下流側で、かつ該舌部の近傍に配置される前記ベーンの、前記インペラの回転中心に対する羽根角が、前記偏心した位置に対する羽根角より小となるように、前記偏心した位置が設定されていることを特徴とする請求項1記載の遠心圧縮機。   The vane angle of the vane, which is arranged downstream of the tongue of the scroll passage in the rotation direction of the impeller and in the vicinity of the tongue, is smaller than the vane angle with respect to the eccentric position of the vane. The centrifugal compressor according to claim 1, wherein the eccentric position is set so that 前記スクロール流路の舌部に対して周方向反対側の位置より前記インペラの回転方向下流側で、かつ前記周方向反対側の位置の近傍に配置される前記ベーンの、前記インペラの回転中心に対する羽根角が、前記偏心した位置に対する羽根角より大となるように、前記偏心した位置が設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の遠心圧縮機。
The vane, which is disposed on the downstream side in the rotation direction of the impeller with respect to the tongue portion of the scroll flow path and in the vicinity of the position on the opposite side in the circumferential direction, with respect to the rotation center of the impeller The centrifugal compressor according to claim 1 or 2, wherein the eccentric position is set such that the blade angle is larger than the blade angle with respect to the eccentric position.
JP2013077062A 2013-04-02 2013-04-02 Centrifugal compressor Pending JP2014202102A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013077062A JP2014202102A (en) 2013-04-02 2013-04-02 Centrifugal compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013077062A JP2014202102A (en) 2013-04-02 2013-04-02 Centrifugal compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014202102A true JP2014202102A (en) 2014-10-27

Family

ID=52352774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013077062A Pending JP2014202102A (en) 2013-04-02 2013-04-02 Centrifugal compressor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014202102A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019097640A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-23 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Centrifugal compressor and turbo charger equipped with said centrifugal compressor
WO2019111725A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 三菱重工業株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019097640A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-23 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Centrifugal compressor and turbo charger equipped with said centrifugal compressor
CN110573747A (en) * 2017-11-16 2019-12-13 三菱重工发动机和增压器株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger having same
JPWO2019097640A1 (en) * 2017-11-16 2020-04-23 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger equipped with this centrifugal compressor
US11092165B2 (en) 2017-11-16 2021-08-17 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Centrifugal compressor and turbocharger including the same
WO2019111725A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 三菱重工業株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger
JP2019100286A (en) * 2017-12-06 2019-06-24 三菱重工業株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger
KR20200003141A (en) * 2017-12-06 2020-01-08 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Centrifugal Compressors and Turbochargers
CN110869619A (en) * 2017-12-06 2020-03-06 三菱重工业株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger
CN110869619B (en) * 2017-12-06 2021-06-25 三菱重工业株式会社 Centrifugal compressor and turbocharger
KR102276503B1 (en) * 2017-12-06 2021-07-12 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Centrifugal Compressors and Turbochargers
US11384766B2 (en) 2017-12-06 2022-07-12 Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery & Equipment Co., Ltd. Diffuser vane geometry for a centrifugal compressor and turbocharger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5666296B2 (en) Diffuser for centrifugal compressor
US9874219B2 (en) Impeller and fluid machine
JP6504273B2 (en) Centrifugal compressor
US10760587B2 (en) Extended sculpted twisted return channel vane arrangement
JP6128230B2 (en) Centrifugal compressor and turbocharger
JP2017519154A (en) Diffuser for centrifugal compressor
KR101545278B1 (en) Axial or mixed flow pump
JP2016053363A (en) Centrifugal compressor stage
JP2008175124A (en) Centrifugal compressor
JP2016031064A (en) Multiple stage pump
CN105275883B (en) The manufacturing method of compressor and compressor
JP6583789B2 (en) Centrifugal compressor test equipment
JP6065509B2 (en) Centrifugal compressor
JP2014152637A (en) Centrifugal compressor
JP2014202102A (en) Centrifugal compressor
WO2008027388B1 (en) Vacuum pumps with improved pumping channel cross sections
JP2018135836A (en) Centrifugal compressor
US10859092B2 (en) Impeller and rotating machine
JP6757461B2 (en) Centrifugal compressor impeller and centrifugal compressor
JP6402569B2 (en) Centrifugal compressor and centrifugal compressor design method
WO2018179112A1 (en) Compressor scroll shape and supercharger
JP2012180833A (en) System and method of assembling supersonic compressor rotor including radial flow channel
US20170350410A1 (en) Centrifugal compressor impeller
CN106640692A (en) Centrifugal compressor with induction wheel
JP2015187449A (en) Impeller and fluid machinery