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技術 一軸多段形遠心圧縮機

出願人 株式会社日立プラントテクノロジー
発明者 小林博美野際日出人西田秀夫
出願日 2006年5月17日 (13年11ヶ月経過) 出願番号 2006-137214
公開日 2007年11月29日 (12年5ヶ月経過) 公開番号 2007-309154
状態 特許登録済
技術分野 非容積形送風機の制御 非容積形送風機 非容積形ポンプのケーシング 非容積形ポンプの構造
主要キーワード 円環流路 円環状流路 ディフユーザ 平行壁 分岐壁 字状流路 多段形 半径方向外向
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図面 (7)

課題

一軸多段形遠心圧縮機において、中間段においても簡単な構成で流れを制御する。

解決手段

一軸多段形遠心圧縮機50は、同一の回転軸2に複数の羽根車4a〜4eを有している。羽根車は、吸込みノズル5と吐出ノズル8を有するケーシング1内に収容されている。初段を除く少なくともいずれかの段の羽根車の上流側に、この羽根車に流入する流れに予旋回を与える予旋回手段を設ける。予旋回手段は外部からガスを導入する導入流路12部と、この導入流路部の下流側であって周方向に間隔を置いて配置された複数の固定案内羽根14aを有する案内羽根流路部とを有する。導入流路部から案内羽根流路部を経た流れと吸込みノズルから吸込まれたガスの流れとを混合して羽根車14cに供給する。

概要

背景

従来の一軸多段形遠心圧縮機の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の遠心圧縮機では、部分負荷時の効率を向上させるために、案内羽根付きディフューザを有する一軸多段形遠心圧縮機において、戻り羽根とディフューザの案内羽根とを同時に会同させて、戻り案内羽根に流入する流れの入射角の変化に対応させている。

従来の一軸形遠心圧縮機の他の例が、特許文献2に記載されている。この公報に記載の遠心圧縮機では、遠心圧縮機を大型化することなく流体吸込み流量を制御するために、2段の遠心圧縮機において、初段羽根車上流側に通常使用される可変インレットベーンを配置している。それとともに、2段羽根車の上流側に、流体の流れ方向に対する設置角度を変えることができる可動ベーンを設けている。

また、多段遠心圧縮機の流量を制御する他の方法が特許文献3に記載されている。この公報に記載の多段遠心圧縮機では、この遠心圧縮機に吸込まれたガス流の一部を羽根車に流すことなくバイパスさせ、バイパスさせたガス流を吸込管噴出して、羽根車への流入ガス予旋回を与えて流量を制御している。

特公昭60−27840号公報
特開2003−307197号公報
特開2003−328996号公報

概要

一軸多段形遠心圧縮機において、中間段においても簡単な構成で流れを制御する。一軸多段形遠心圧縮機50は、同一の回転軸2に複数の羽根車4a〜4eを有している。羽根車は、吸込みノズル5と吐出ノズル8を有するケーシング1内に収容されている。初段を除く少なくともいずれかの段の羽根車の上流側に、この羽根車に流入する流れに予旋回を与える予旋回手段を設ける。予旋回手段は外部からガスを導入する導入流路12部と、この導入流路部の下流側であって周方向に間隔を置いて配置された複数の固定案内羽根14aを有する案内羽根流路部とを有する。導入流路部から案内羽根流路部を経た流れと吸込みノズルから吸込まれたガスの流れとを混合して羽根車14cに供給する。

目的

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、一軸多段形遠心圧縮機において、中間段においても可動機構がなく簡単な構成で流れを制御可能とすることにある。本発明の他の目的は、信頼性が高くしかも高効率で広い作動範囲を有する一軸多段形遠心圧縮機を実現することにある。本発明のさらに他の目的は、遠心圧縮機を大型化せずに、遠心圧縮機内部の流れを制御可能にすることにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

同一の回転軸に備えられた複数の羽根車を、吸込みノズル吐出ノズルを有するケーシング内に収容した一軸多段形遠心圧縮機において、初段を除く少なくともいずれかの中間段の羽根車の上流側に、この羽根車に流入する流れに予旋回を与える予旋回手段を設け、この予旋回手段は外部からガスを導入する導入流路部と、この導入流路部の下流側であって周方向に間隔を置いて配置された複数の固定案内羽根を有する案内羽根流路部とを有し、導入流路部から案内羽根流路部を経た流れと前記吸込みノズルから吸込まれたガスの流れとを混合して前記羽根車の吸込み流れに予旋回を付与するとを特徴とする一軸多段形遠心圧縮機。

請求項2

前記予旋回手段が有する導入流路部に、この導入流路部から導かれた流れが予旋回流を付与する羽根車とこの羽根車よりも下流段に配置した羽根車のいずれかから吐出される吐出ガスを導く配管を接続し、この配管にバルブを介在させたことを特徴とする請求項1に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項3

前記導入流路部の下流側に、周方向に流路断面積が徐々に狭くなる渦巻き状の流路部を接続し、この渦巻き状流路部を前記案内羽根流路部に接続したことを特徴とする請求項2に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項4

前記導入流路部の下流側に、少なくとも2個の前記渦巻き状流路部を接続したことを特徴とする請求項3に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項5

前記ケーシングに、多段に形成された羽根車の中で初段を除く羽根車のいずれかにこの圧縮機外からガスを注入する中間段吸込みノズルを設け、この中間段吸込みノズルに供給される注入ガスの一部を前記導入流路部に導く配管を設け、この配管にバルブを介在させたことを特徴とする請求項1に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項6

前記導入流路部の下流側に、周方向に流路の断面積が徐々に狭くなる渦巻き状の流路部を接続し、この渦巻き状流路部を前記案内羽根流路部に接続したことを特徴とする請求項5に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項7

前記導入流路部の下流側に、少なくとも2個の前記渦巻き状流路部を接続したことを特徴とする請求項6に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項8

前記導入流路部よりも内径側に、同一半径位置では同一の軸方向深さを有する子午面断面形状が台形円環状流路部を有することを特徴とする請求項1に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項9

前記固定案内羽根は、外径側でほぼ半径方向をむき、内径側では周方向に寝ており、その中間部を滑らかな曲線で結んだ形状であることを特徴とする請求項8に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項10

前記ケーシングに、多段に形成された羽根車の中で初段を除く羽根車のいずれかにこの圧縮機外からガスを注入する中間段吸込みノズルを設け、この中間段吸込みノズルから吸込まれたガスを中間段の羽根車下流に設けた戻り流路の入口側に注入するよう前記ケーシングに注気流路を形成したことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

請求項11

初段羽根車の上流側に可動式入口案内羽根装置を設けたことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の一軸多段形遠心圧縮機。

技術分野

0001

本発明は、同一の軸に多数の遠心羽根車が取り付けられた一軸多段形遠心圧縮機に関する。

背景技術

0002

従来の一軸多段形遠心圧縮機の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の遠心圧縮機では、部分負荷時の効率を向上させるために、案内羽根付きディフューザを有する一軸多段形遠心圧縮機において、戻り羽根とディフューザの案内羽根とを同時に会同させて、戻り案内羽根に流入する流れの入射角の変化に対応させている。

0003

従来の一軸形遠心圧縮機の他の例が、特許文献2に記載されている。この公報に記載の遠心圧縮機では、遠心圧縮機を大型化することなく流体吸込み流量を制御するために、2段の遠心圧縮機において、初段羽根車上流側に通常使用される可変インレットベーンを配置している。それとともに、2段羽根車の上流側に、流体の流れ方向に対する設置角度を変えることができる可動ベーンを設けている。

0004

また、多段遠心圧縮機の流量を制御する他の方法が特許文献3に記載されている。この公報に記載の多段遠心圧縮機では、この遠心圧縮機に吸込まれたガス流の一部を羽根車に流すことなくバイパスさせ、バイパスさせたガス流を吸込管噴出して、羽根車への流入ガス予旋回を与えて流量を制御している。

0005

特公昭60−27840号公報
特開2003−307197号公報
特開2003−328996号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記特許文献1に記載の一軸多段形遠心圧縮機では、各段ごとにディフユーザリターンチャネルベーンを同時に回動させているので、高い圧縮機効率を維持しながら、流量を制御できる。しかし各段ごとにベーンを回動させているので、各段のベーンを動かす駆動機構が複雑になる。そのため運転中に万一駆動系に不具合が発生すると、流量を制御できなくなる。プロセス用の多段遠心圧縮機はプラントの重要部分を占めており、きわめて高い信頼性が要求されているので、このような圧縮機を、プロセスガス圧縮機として使用することは困難である。

0007

特許文献2に記載の遠心圧縮機は、冷凍機用の圧縮機であるから、プロセスガス圧縮機のような過酷な使用条件になることが少ない。そのため、遠心圧縮機の吸込み口から吐出口までの間に可動部を設けても、プロセスガス圧縮機ほどの使用条件ではないので、信頼性を確保できる。しかしながら、この圧縮機をプロセスガス圧縮機として使用するためには、温度条件ガス状検討の種々の条件を満足しなければならず、可動部を有するこの特許文献2に記載の圧縮機は、このような条件については十分に考慮されていない。

0008

さらに上記特許文献3に記載の圧縮機では、従来のインレットガイドベーンに代わり、初段羽根車への吸込流れ軸方向流れ旋回流れとから構成し、各流れの流量比を変えて、旋回の強さを変え流量を制御している。しかしこの特許文献3に記載の予旋回の付与方法は、多段圧縮機の初段の流れを制御するものであり、中間段への応用は考慮されていない。したがって、このまま中間段に適用すれば機構構成が複雑になり、圧縮機の信頼性が低下するおそれがある。

0009

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、一軸多段形遠心圧縮機において、中間段においても可動機構がなく簡単な構成で流れを制御可能とすることにある。本発明の他の目的は、信頼性が高くしかも高効率で広い作動範囲を有する一軸多段形遠心圧縮機を実現することにある。本発明のさらに他の目的は、遠心圧縮機を大型化せずに、遠心圧縮機内部の流れを制御可能にすることにある。

課題を解決するための手段

0010

上記目的を達成する本発明の特徴は、同一の回転軸に備えられた複数の羽根車を、吸込みノズル吐出ノズルを有するケーシング内に収容した一軸多段形遠心圧縮機において、初段を除く少なくともいずれかの段の羽根車の上流側に、この羽根車に流入する流れに予旋回を与える予旋回手段を設け、この予旋回手段は外部からガスを導入する導入流路部と、この導入流路部の下流側であって周方向に間隔を置いて配置された複数の固定案内羽根を有する案内羽根流路部とを有し、導入流路部から案内羽根流路部を経た流れと吸込みノズルから吸込まれたガスの流れとを混合して羽根車に供給することにある。

0011

そしてこの特徴において、予旋回手段が有する導入流路部に、この導入流路部から導かれた流れが予旋回流を付与する羽根車とこの羽根車よりも下流段に配置した羽根車のいずれかから吐出される吐出ガスを導く配管を接続し、この配管にバルブを介在させるのが好ましく、ケーシングに、多段に形成された羽根車の中で初段を除く羽根車のいずれかにこの圧縮機外からガスを注入する中間段吸込みノズルを設け、この中間段吸込みノズルに供給される注入ガスの一部を導入流路部に導く配管を設け、この配管にバルブを介在させてもよい。

0012

さらに、導入流路部の下流側に、周方向に流路断面積が徐々に狭くなる渦巻き状の流路部を接続し、この渦巻き状流路部を案内羽根流路部に接続してもよく、この渦巻き状流路部が2個あってもよい。また、導入流路部よりも内径側に、同一半径位置では同一の軸方向深さを有する子午面断面形状が台形円環状流路部を有してもよく、その場合に、固定案内羽根は、外径側でほぼ半径方向をむき、内径側では周方向に寝ており、その中間部を滑らかな曲線で結んだ形状であってもよい。

0013

さらに、ケーシングに、多段に形成された羽根車の中で初段を除く羽根車のいずれかにこの圧縮機外からガスを注入する中間段吸込みノズルを設け、この中間段吸込みノズルから吸込まれたガスを中間段の羽根車下流に設けた戻り流路の入口側に注入するようケーシングに注気流路を形成してもよい。

発明の効果

0014

本発明によれば、一軸多段形遠心圧縮機において、中間段の吸込み側に旋回流を付与する流路を形成し、この流路に旋回を付与するを設けたので、中間段においても簡単な構成で流れを制御できる。また、旋回流付与流路に設けた翼は固定翼であるから可動機構がなく、信頼性が高くしかも広い作動範囲が得られる。さらに、簡単な副流路と翼を付加するだけであるから、遠心圧縮機を大型化せずに、遠心圧縮機内部の流れを制御できる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、本発明に係る一軸多段形遠心圧縮機のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図1に、一軸多段形遠心圧縮機50の一実施例を縦断面図で示す。一軸多段形遠心圧縮機50は、長軸の回転軸2に多数の遠心羽根車、この図1では5枚の遠心羽根車4a〜4eが、軸方向に間隔を置いて固定されて配置されている。回転軸2の両端部には、この回転軸を半径方向に回転自在に支持するラジアル軸受3a,3bと、この回転軸2に軸方向から作用する荷重を支持するスラスト軸受3bが配置されている。

0016

軸方向に最左端の羽根車4aとラジアル軸受3aとの間には、機内のガスが機外漏洩するのを防止する軸封手段21aが設けられており、同様に最右端の羽根車4eとラジアル軸受3bとの軸方向中間部には、軸封手段21bが設けられている。軸封手段21a,21bおよび軸受3a〜3c、各段の羽根車4a〜4eは、ケーシング1内に収容されている。

0017

各段の羽根車4a〜4eは圧縮段を形成し、それぞれ吸込み流路吐出流路とを有している。ケーシング1の左端側であって外周部には、機外からこの多段形遠心圧縮機50にガスを吸込むための吸込みノズル5が形成されている。吸込みノズル5から半径方向内向きに、初段圧縮段の吸込み流路が形成されている。初段圧縮段の吸込み流路の途中には、可動翼型の入口案内羽根装置が設けられている。

0018

初段の吸込み流路は、吸込みノズル5から半径方向に延びる流路部と、初段羽根車4aの前方に広がる円環状流路部とを有しており、この円環状流路部内には周方向に間隔を置いて複数の入口案内羽根15が配置されている。各入口案内羽根15には、反羽根車4a側端面に回動軸16aが設けられている。すべての回動軸16aは、歯車等を含む案内羽根駆動機構17により、1個のモータ17bの出力軸17aに接続されている。

0019

ケーシング1の右端側であって外周部には、この多段形遠心圧縮機50で発生した圧縮ガスを機外に導くための、吐出ノズル8が形成されている。吐出ノズル5は、最終段圧縮段の吐出流路に形成した渦巻状のスクロール8aに連通し、半径方向内向きに延びる流路に連通する。なお、最終段の吐出流路では、周方向に間隔を置いて複数の翼が配置されており、羽根付きディフューザを形成している。

0020

最終段を除く各圧縮段の吐出流路は、羽根無しディフューザ部と、この羽根無しディフューザ部の下流側であって、ガスの流れを半径方向外向きから半径方向内向きに変える断面U字状流路部と、このU字状流路部の下流であって周方向に間隔を置いて複数の翼が配置された戻り流路部とを有する。羽根無しディフューザ部は、平行壁面部を有している。各段の羽根車4a〜4dの背面側と次段羽根車4b〜4eとの間には、前段羽根車4a〜4dの流れが次段羽根車4b〜4eへ漏れるのを防止するシール手段が設けられている。

0021

ここで、本発明の特徴である中間段の流れを制御する制御手段の詳細を、以下に説明する。第2段圧縮段の吐出流路22では、断面U字状の流路部22aが接続される戻り流路部22bの外径側に、このU字状流路22aとは別に外周側に延びる円環状流路6bが接続されている。円環状流路6bは、リング集合部6aに接続されており、このリング状集合部6aには、中間段注入ノズル6が接続されている。

0022

第2段圧縮段の戻り流路部22bの内径側端部近傍であって、第3段圧縮段の吸込み側には、この圧縮機50の吐出ガスをバルブ11を介して第3段圧縮段に注入する配管10と連通する流路が形成されている。すなわちケーシング1の外周には、中間段注入ノズル6に隣り合って、配管10が接続された抽気ガス導入ノズル7が形成されており、抽気ガス導入ノズル7から半径方向内向きに上流側導入流路12が形成されている。

0023

上流側導入流路12よりも内径側には、渦巻状に形成された内周側導入流路13が設けられている。内周側導入流路13よりも内径側には、周方向に間隔を置いて複数の固定案内羽根14aが配置された円環状の吹き出し流路14が形成されている。吹き出し流路
14の吹き出し口は、第3段羽根車4cの吸込み口の外周付近である。

0024

このように構成した本実施例の一軸多段形遠心圧縮機50の動作を、以下に説明する。吸込ノズル5から吸込まれた作動ガスは、半径方向内向きの流れ9となって圧縮機50内を流れ、初段圧縮段の吸込み流路に設けた入口案内羽根15を通過して、初段羽根車4aに導かれる。初段羽根車4aおよび2段羽根車4bで圧縮され昇圧した作動ガスは、2段圧縮段の下流に設けた断面U字状部22aを経たところで、中間段注入ノズル6から吸込まれた中間段注入流れ9aと合流して、戻り流路部22bを半径方向内向きに流れる。

0025

中間段注入流れと合流した作動ガスは、半径方向内向きから軸方向に向かう流れ9bとなって、3段羽根車4cの吸込み側に導かれる。一方、吐出ノズル8から吐出された圧縮ガスの吐出流れ9cの一部は、抽気ガス導入ノズル7に導かれた後、吹き出し流路14を経て、3段羽根車の吸込み流路に吹き出し流れ9fとして吹き出される。

0026

ここで、抽気ガス導入ノズル7から流入した圧縮ガスは、導入流路12を半径方向内向きに進む流れ9dとなり、渦巻状の内周側導入流路13を旋回して旋回流れ9eとなった後、少しずつ半径方向内向きに流れて吹き出し流路14に導かれる。この詳細を、図2を用いて説明する。図2は、図1のA−A矢視図である。

0027

吹き出し流路14には固定案内羽根14aが設けられており、この案内羽根14aが吹き出し流れ9fに所定の旋回を付与する。旋回が付与された吹き出し流れ9fは、第2段圧縮段から流入する作動ガスの流れ9bと混合する。そして、第2段圧縮段から流入する作動ガスの流れ9bに、旋回成分を与える。この作動ガスの流れ9bに与える旋回流れの強さは、吹き出し流れ9fの旋回の大きさに依存し、吹き出し流れ9fの旋回の大きさは、抽気ガス導入ノズル7から流入する流れ9dの流量に依存する。この抽気ガス導入ノズル7に導かれる圧縮ガスの量は、配管10中に介在させたバルブ11を用いて容易に制御される。

0028

抽気ガス導入ノズル7から圧縮機50内に導かれた圧縮ガスおよび吸込みノズル5から圧縮機50内に導かれた作動ガスは、3段羽根車4cの吸込み側で混合し、4段羽根車
4dおよび5段羽根車4eでさらに昇圧される。その後、吐出ノズル8から機外に流出する。そして上述したように、吐出ノズル8から吐出された圧縮ガスの一部は、抽気ガス導入ノズル7から機内に戻される。中間段、具体的には3段圧縮段の吸込み側の流れを制御する手段を3段圧縮段の上流側に設けているので、一軸多段形圧縮機50は上流側の第1グループG1と下流側の第2グループG2とから形成されることになる。上流側は低圧段であり、下流側は高圧段である。

0029

本実施例では、上流側である第1グループG1 の圧縮段の流量を入口案内羽根15を用いて制御し、下流側の第2グループG2 の圧縮段の流量を旋回流れで制御している。このように、多段圧縮機50を複数のグループに分け、各グループに1ないし複数の圧縮段を含めることにより、各グループごとに制御の方法や手段を適宜設定でき、以下の利点が得られる。

0030

第1グループG1 が有する入口案内羽根15を初段圧縮段に設けているので、回転軸2の軸端側に近い位置にある。そのため、入口案内羽根15を駆動する入口案内羽根駆動機17をもちろん圧縮機50の外部に配置することができるとともに、入口案内羽根駆動機17と入口案内羽根15とを接続する駆動機構16をケーシング1の端部近傍に配置できるので、万一機械的な不具合が発生しても、容易に修理メンテナンスできる。

0031

また、機外にあるモータ17bと機内にある入口案内羽根15とを接続する駆動機構が、中間段に設ける場合に比べて簡素ですむ。さらに遠心圧縮機50の起動時に、初段羽根車4aの上流側に設けた入口案内羽根15をほぼ全閉にして起動すれば、起動負荷を軽減できるという効果もある。

0032

中間段である第2グループG2に、上述した第1グループG1に設けたような駆動機構を設けると、構造が複雑になるばかりでなく軸方向に大きなスペースが必要になる。その結果、遠心圧縮機50のロータダイナミクスに悪影響を及ぼしかねず、高信頼性が要求される遠心圧縮機の設計が困難になる。

0033

これに対して本実施例によれば、中間段に設ける旋回流れ付与装置は可動部が無く、簡単な構成で済み、信頼性が向上する。また、回転軸の軸方向長さがそれほど長くならないので、ロータダイナミクスに悪影響を及ぼさない。さらに、旋回流れの吹き出し流路に案内羽根を設け、周方向に均一な旋回流を吹き出せるので、初段圧縮段から吸込まれたガスの流れに一様な旋回流れを付与でき、効果的に流量を制御できる。

0034

図3に、図2に示した実施例の変形例を示す。本実施例が図2に示した実施例と異なるのは、抽気ガス導入ノズル7から吸込まれた圧縮ガスの導入流路12を、分岐壁13cを用いて2個の旋回流路13a,13bに分けたことにある。分岐壁13cで圧縮ガスの流れ9dを2個の旋回流れ9eに分岐したので、固定案内羽根14aが形成する流路に旋回流れ9eが周方向から流量を均一化されて流入する。最終的に吸込みノズル5から吸込まれたガスの流れ9bに吹き出す流れ9fを周方向に一様化し、羽根車4cの吸込み流れに均一化された予旋回が付与される。

0035

図4および図5に、本発明に係る一軸多段形遠心圧縮機の他の実施例を示す。図4は、遠心圧縮機50の縦断面図であり、図5はそのB−B矢視図である。本実施例が、上記実施例と異なる点は、導入流路12の下流の内径側をコレクタ形状としたことおよび固定案内羽根14aを滑らかな曲線から曲がりの大きい形状にしたことにある。

0036

すなわち、導入流路12の下流側の内径部は、同一半径位置では軸方向深さが同じである断面台形状円環流路18である。導入流路12から導入された注入ガスの流れ9dは、半径方向内向きの流れからこの円環流路18で周方向に回り込み、固定案内羽根9eへ流入する。固定案内羽根14aを通過して旋回成分が付与され、旋回流れとして吸込みノズル5から吸込まれ初段および第2段羽根車4a,4bで圧縮されたガスの流れ9bに吹き出す。ここで、固定案内羽根14aは、外径側では半径方向を向いており、内径側では旋回を流れ9fに付与するように周方向に寝た形状となっており、途中は滑らかな曲線で結ばれている。

0037

本実施例によれば、円環流路18が同一半径位置で同一軸方向深さを有しているので、製作が容易であり、製作コストを低減できる。また円環流路18の断面積を充分大きくすると、周方向に均一化された旋回流れが得られる。さらに、固定案内羽根14aの内径側形状を吸込みノズル5から吸込まれるガス量に基づいて設定すれば、第3段羽根車4cに好適な予旋回を有するガス流を供給できる。

0038

本発明に係る一軸多段形遠心圧縮機のさらに他の実施例を、図6に縦断面図で示す。本実施例が図1に示した実施例と異なるのは、抽気ガス導入ノズル7から注入するガスが圧縮機50の吐出ガスではなく、中間段注入ノズル6に注入するガスの一部を取り出して用いていることにある。

0039

具体的には、中間段吸込配管19の途中を分岐し、分岐後の中間段吸込配管19にはバルブ11aを、分岐配管10にはバルブ11bを設けている。中間段吸込配管19から吸込まれた流れの一部は、配管10を通して旋回流れの導入流路12へ導かれる。この場合、吹き出す旋回流れ9fの強さは配管10を通る分岐流れの流量に依存する。この量は、バルブ11bの開度で決定される。

0040

本実施例によれば、吸込みノズル5から吸込まれたガスの流れである主流9bに与える予旋回量をバルブ11bの開度で制御するので、圧縮機の流量およびヘッドを制御できる。また、中間段に流入する流れを利用するので、高圧段を形成する第2グループG2 の吐出ガスから分岐する場合に比べて、流体損失を低減できる。

0041

以上述べた本発明の各実施例および変形例によれば、(1)多段の遠心圧縮機の中間段において、ガスの流れに予旋回を付与し、この予旋回量を制御したので、多段遠心圧縮機を広い作動範囲で高効率に運転できる。(2)中間段に設けた予旋回装置は、構造が簡単で駆動部分がないので、予旋回装置に関わる不具合発生を回避でき、多段遠心圧縮機を極めて高信頼性で運転できる。(3)中間段に設けた予旋回装置は、ガス吹き込みのための装置が簡素であるので短い軸方向スペースしか必要でなく、ロータダイナミクスの点で優れている、等の効果がある。

0042

なお中間段注入ノズルを設けて中間段からガスを注入するようにしているが、中間段注入ノズルは必ずしも必要ではなく、必要に応じて設ければよい。また、多段遠心圧縮機の段数を5段としているが、もちろん5段に限るものではない。さらに予旋回を付与する固定案内羽根を3段羽根車の前に設けているが、これも3段に限るものでなく、また特定の1段だけに設けることに限るものでもない。必要に応じて2段,3段とすることもできるし、連続する2段または間を置いた2段に設けることもできる。このように固定案内羽根の設置位置は、圧縮機の仕様等により適宜定めることができる。

0043

上記実施例では多段圧縮機の吐出ガスを旋回流に用いているが、必ずしも最終段の吐出ガスを用いる必要は無く、予旋回を付与する羽根車の吸込み圧よりも高圧が得られるのであれば、途中段の吐出ガスを用いることもできる。

図面の簡単な説明

0044

本発明に係る多段遠心圧縮機の一実施例の縦断面図。
図1のA−A矢視図。
図2に示した多段遠心圧縮機の変形例の横断面図。
本発明に係る多段遠心圧縮機の他の実施例の縦断面図。
図4のB−B矢視図。
本発明に係る多段遠心圧縮機のさらに他の実施例の縦断面図。

符号の説明

0045

1…ケーシング、2…回転軸、3…軸受、4a〜4e…羽根車、5…吸込ノズル、6…中間段注入ズル、7…抽気ガス導入ノズル、8…吐出ノズル、10…配管、11…バルブ、12…上流側導入流路、13…内周側導入流路、14…吹き出し流路、14a…固定案内羽根、15…入口案内羽根、16…案内羽根駆動機構、17…入口案内羽根駆動機、
18…導入流路(円環流路)、19…中間段吸込配管、50…圧縮機。

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