特許 7074959 貫流構成体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-17

(45)【発行日】2022-05-25

(54)【発明の名称】貫流構成体

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20220518BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 S

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020516527

(86)(22)【出願日】2018-08-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-26

(86)【国際出願番号】 EP2018072378

(87)【国際公開番号】W WO2019057412

(87)【国際公開日】2019-03-28

【審査請求日】2020-07-06

(31)【優先権主張番号】17192114.1

(32)【優先日】2017-09-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】522103340

【氏名又は名称】シーメンス・エナジー・グローバル・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ウーヴェ・マルテンス

(72)【発明者】

【氏名】ニコ・ペトリ

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－０６９８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５４０８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２７７８４３１（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｆ０４Ｄ ２９／２４

Ｆ０４Ｄ ２９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メイン流れ方向（ＭＦＤ）に沿ってプロセス流体（ＰＦＦ）が貫流可能である構成体（ＡＲＧ）であって、
前記構成体が、軸線（Ｘ）周りに所定の回転方向（ＲＴＤ）において回転可能なインペラ（ＩＭＰ）と、当該インペラ（ＩＭＰ）の下流に位置しかつガイドベーン（ＶＮＥ）を備える静止ディフューザ（ＤＦＦ）と、を備え、
前記インペラ（ＩＭＰ）は、軸方向の流入のための入口（ＩＮＩ）と、径方向の流出のための出口（ＥＸＩ）と、を有し、前記インペラ（ＩＭＰ）のホイールディスク（ＨＷＩ）とカバーディスク（ＳＷＩ）との間に、径方向および軸方向に延在するロータブレード（ＢＬＤ）が配置されており、当該ロータブレードは、周方向（ＣＤＲ）においてインペラ流路（ＩＣＨ）を互いに画定し、
前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）は、メイン流れ方向（ＭＦＤ）に沿って径方向に延在し、
前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）は、軸方向のカバーディスク側（ＳＷＳ）と、軸方向のホイールディスク側（ＨＷＳ）と、を有し、前記軸方向のカバーディスク側と前記軸方向のホイールディスク側とは、前記軸方向のカバーディスク側と前記軸方向のホイールディスク側の間で前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）の軸方向の流路幅（ＳＡＣ）を画定し、 前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）は、径方向の流入のためのディフューザ入口（ＩＮＤ）と、ディフューザ出口（ＥＸＤ）と、を有し、
前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）の前記ホイールディスク側（ＨＷＳ）と前記カバーディスク側（ＳＷＳ）との間に、ベーン高さ方向に沿って軸方向にかつ貫流方向に沿って径方向に延在するガイドベーン（ＶＮＥ）が配置されており、当該ガイドベーンは周方向（ＣＤＲ）においてガイドベーン流路（ＨＣＮ）を互いに画定する構成体において、
それぞれの軸方向ベーン高さについて、入口縁部角（ＬＥＡ）は、それぞれの前記ガイドベーン（ＶＮＥ）の入口縁部（ＤＬＥ）において翼形中心線（ＢＷＬ）に接する入口縁部接線（ＴＬＶ）と、前記入口縁部を通過する周方向接線（ＣＴＧ）と、の間の角として定義されており、
前記入口縁部角（ＬＥＡ）は、前記カバーディスク側において、前記ホイールディスク側におけるよりも小さく、
前記ガイドベーン（ＶＮＥ）は、前記入口縁部の領域内で前記翼形中心線（ＢＷＬ）に接する接線と、出口縁部領域（ＴＥＡ）内で前記翼形中心線（ＢＷＬ）に接する接線と、の間の角が、前記カバーディスク側において、前記ホイールディスク側におけるよりも小さいように形成されていることを特徴とする構成体。

【請求項2】

カバーディスク側の入口縁部角（ＬＥＡ）と、ホイールディスク側の入口縁部角（ＬＥＡ）と、の差が少なくとも５°である請求項１に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項3】

前記ガイドベーン（ＶＮＥ）の迎え角（ＡＯＡ）は、前記カバーディスク側において、前記ホイールディスク側におけるよりも小さい請求項１または２に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項4】

前記ガイドベーン（ＶＮＥ）のカバーディスク側の迎え角（ＡＯＡ）と、ホイールディスク側の迎え角（ＡＯＡ）と、の差が少なくとも５°である請求項３に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項5】

ベーンを備える前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）の軸方向の流路幅（ＳＡＣ）と、インペラ出口最大直径（ＤＩＥ）と、の割合が０．０４よりも大きい、請求項１から４のいずれか一項に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項6】

ベーンを備える前記静止ディフューザの軸方向の流路幅（ＳＡＣ）と、インペラ出口最大直径（ＤＩＥ）における前記インペラ（ＩＭＰ）の軸方向の流路幅（ＩＡＣ）と、の割合が０．９５よりも小さい、請求項１から５のいずれか一項に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項7】

前記ガイドベーン（ＶＮＥ）は、前記入口縁部の領域内で前記翼形中心線（ＢＷＬ）に接する接線と、プロファイル弦（ＶＣＨ）と、の間の角が、前記カバーディスク側において、前記ホイールディスク側におけるよりも小さいように形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項8】

前記ガイドベーン（ＶＮＥ）は傾きを有し、それにより前記入口縁部（ＤＬＥ）は、前記カバーディスク側において、前記ホイールディスク側の入口縁部（ＤＬＥ）に対して、前記インペラ（ＩＭＰ）の前記回転方向（ＲＴＤ）に、前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）の前記軸方向の流路幅（ＳＡＣ）の少なくとも１０％の分だけずらされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【請求項9】

前記静止ディフューザ（ＤＦＦ）の前記ガイドベーン（ＶＮＥ）の軸方向プロファイルは、前記カバーディスク側から前記ホイールディスク側に至るまで、連続的に湾曲された状態である、請求項１から８のいずれか一項に記載の構成体（ＡＲＧ）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メイン流れ方向に沿ってプロセス流体が貫流可能である構成体であって、軸線周りに所定の回転方向において回転可能なインペラと、インペラの下流に位置しかつガイドベーンを備える静止ディフューザと、を含む構成体に関し、インペラは、実質的に軸方向の流入のための入口と、実質的に径方向の流出のための出口と、を有し、インペラのホイールディスクとカバーディスクとの間に、径方向および軸方向に延在するロータブレードが配置されており、ロータブレードは、周方向においてインペラ流路を互いに画定し、ディフューザは、メイン流れ方向に沿って実質的に径方向に延在し、ディフューザは、軸方向のカバーディスク側と、軸方向のホイールディスク側と、を有し、軸方向のカバーディスク側と軸方向のホイールディスク側とは、軸方向のカバーディスク側と軸方向のホイールディスク側との間でディフューザの軸方向の流路幅を画定し、ディフューザは、実質的に径方向の流入のためのディフューザ入口と、ディフューザ出口と、を有し、ディフューザのホイールディスク側とカバーディスク側との間に、ベーン高さ方向に沿って軸方向にかつ貫流方向に沿って径方向に延在するガイドベーンが配置されており、ガイドベーンは、周方向においてガイドベーン流路を互いに画定する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１が、対応する構成体をすでに開示している。当該文献では、傾斜した型式のガイドベーンを、インペラの下流に配置された静止ディフューザ内に配置すること（二平面ベーン）が提案される。特にいわゆる「低ソリディティディフューザ」（ガイドベーンが自身の径方向範囲に対して、周方向において互いに比較的大きな間隔を有するガイドベーンを備えるもの）の場合、この空気力学的対策を用いて、圧力損失の低減を実現しようとする。しかしながらディフューザ内の流れパターンは、インペラ内の流れ状態およびインペラの下流の流れ状態に大きく依存するので、提案された対策はインペラの形態に従ってポジティブな、あるいはネガティブな効果を生じさせ得、それにより当該対策の所望の効果は、極めて限られたその他の空気力学的周辺条件の下でのみ生じるか、あるいは全く生じない。

【0003】

特許文献２は、設定可能なラジアル圧縮機ディフューザをすでに開示しており、当該ラジアル圧縮機ディフューザにおいて、実質的に径方向に延在するディフューザの軸方向の流路幅は、可変式に形成されている。

【0004】

特許文献３は、ラジアル圧縮機インペラをすでに開示しており、当該ラジアル圧縮機インペラのカバーディスクとホイールディスクとは、外周において錐面として形成されている。

【0005】

特許文献４は、インペラとディフューザとから成る構成体であって、個々のディフューザガイドベーンが、回転軸線に対して異なる間隔を有する、構成体をすでに開示している。

【0006】

特許文献１は、ラジアルターボ機械のディフューザ内のガイドベーンを周方向において傾斜式に構成することをすでに開示している。

【0007】

特許文献５、特許文献６、特許文献７はそれぞれ、開放型インペラの下流における三次元的なディフューザガイドベーン形態を示している。開放型インペラにおける流れ状態は、開放型インペラにおけるホイールディスクに対して、流れをガイドするステータにも滑りなし状態がみられることからして、すでに閉鎖型インペラにおける流れ状態とは比較ができない。したがって開放型インペラの下流では、特にホイールディスクとカバーディスクとの部分の差異に関して全く別の流れパターンが生じる。

【0008】

特許文献８は、閉鎖型インペラを備えるターボ機械を示している。

【0009】

特許文献１は、閉鎖型インペラの下流において、ベーン高さに沿って湾曲したプロファイル重心線を有するガイドベーン形態を示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】欧州特許出願公開第２６５０５４６号明細書

【文献】独国特許出願公開第１０２０１００２０３７９号明細書

【文献】独国特許出願公開第１０２０１４２１９１０７号明細書

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６２０１２５６号明細書

【文献】米国特許第２３７２８８０号明細書

【文献】欧州特許出願公開第２７７８４３１号明細書

【文献】国際公開第２０１１／０１１３３５号パンフレット

【文献】欧州特許出願公開第０６４８９３９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

従来、インペラブレードとディフューザベーンとの三次元的形態は、構成体の空気力学的性質を従来の実施に比べて確実に改善させる分かりやすい技術的教示に応じて行われているとはいえない。したがって本発明の目的は、特にこのような構成体のディフューザのガイドベーンの空気力学的性質を、本発明に係る教示を用いて改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記目的を達成するために、本発明は、冒頭において定義された型式の構成体を提案し、当該構成体は主請求項の特徴部分を用いて改良される。

【0013】

個々のガイドベーンは、ベーン高さに沿ってベーンプロファイルを積み重ねたものと定義される。このときベーンプロファイルは、特定のベーン高さ位置におけるベーンの外部輪郭を定義する二次元的幾何学形状である。
このとき本発明が、ベーンプロファイルのプロファイル弦というとき、プロファイル前縁（プロファイル先端）とプロファイル後縁とを結ぶ（「想像上の」）直線を意味すると理解される。

【0014】

ベーンプロファイルの迎え角は、プロファイル弦における接線と、ロータの円運動に対する接線と、の間の角に相当する。これに応じて迎え角は、ベーン高さに対して垂直なベーンの範囲に沿って、すなわち実質的にメイン流れ方向に対して平行に一定であり、ベーン高さに沿って変化し得る。

【0015】

翼形中心線（曲率線）は、プロファイル断面もしくは特定の高さ位置におけるベーンのプロファイルを表すが、それは翼形中心線（曲率線）が、内接円もしくはプロファイルの吸引側および圧力側に接する円の中心点によって定義される線であることによる。

【0016】

軸方向、径方向、接線方向、または周方向といった表現は、他の記載がない限り、構成体のインペラの回転軸線に関係している。特に「接線方向」、「接線」、およびこれに関連する表現は、本発明の詳細な説明において、他の曲線に関しても頻繁に用いられる。

【0017】

本願においてプロセス流体とは、任意の気体の、液体の、または混合相の流体であってよい。プロセス流体は、メイン流れ方向に沿って、通常はターボ機械の構成部材である構成体を通過して移動する。流出方向とは、それぞれの関連において目的物の境界壁によって画定される領域内のプロセス流体の平均的進行方向を意味すると理解される。例えばディフューザ内でプロセス流体は、ガイドベーンにより軸方向において画定されるとともに周方向において画定される個々の流路を通過して、ガイドベーンの入口縁部領域から径方向外側に向かい、ガイドベーンの出口縁部領域内へと移動する。ガイドベーンはそれぞれ、プロファイルの曲率を有しているので、実質的に径方向のメイン流れ方向としか言えない。いずれにしても「メイン流れ方向」という用語は、局所的な渦流および乱流を考慮していない。

【0018】

構成体のインペラは通常、ホイールディスクとカバーディスクとを有する。このときホイールディスクは、インペラ流路を、一方で（主に流入領域内で）径方向内側に向かって、他方で（インペラ出口に近づくにつれて増大するように）、軸方向において流入側の反対側の軸方向側であって、プロセス流体が当該軸方向側を介してインペラに流入しない、軸方向側に向かって画定する。カバーディスクはホイールディスクの反対側のインペラ流路の画定部となっている。

【0019】

ホイールディスク側の反対側の軸方向のカバーディスク側において、プロセス流体は軸方向においてインペラに流入し、インペラの流路に対して径方向外側に向かって転向させられる。したがってカバーディスク側は流入側と称することもできる。インペラの流路は周方向においてロータブレードを用いて互いに画定され、ロータブレードはホイールディスクとカバーディスクとを互いに結合する。

【0020】

構成体全体の状況において、ホイールディスクとカバーディスクとはそれぞれまた、ホイールディスク側とカバーディスク側とを規定し、ディフューザを説明する際に、当該ホイールディスク側とカバーディスク側とが参照される。本発明に係る構成体においてディフューザの流入は、常に径方向内側から外側に向かって行われる。このときディフューザは好適に、ディフューザ出口の形で実質的に径方向外側に向けられた流出部を備えている。基本的にまたディフューザが湾曲式に形成されており、場合により径方向－軸方向において、軸方向において、あるいは径方向内側に向かって流出を行うことも想定可能である。本発明によれば基本的に、ディフューザの一部分は常に実質的に径方向に延在する。当該部分は、軸方向あるいは径方向内側に向けられた流れ方向への流れの転向部の上流に位置してよい。

【0021】

本発明によれば、それぞれの軸方向ベーン高さにについて、入口縁部角は、それぞれのガイドベーンの入口縁部において翼形中心線に接する入口縁部接線と、入口縁部を通過する周方向接線と、の間の角として定義されることが提案され、入口縁部角はカバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも小さい。

【0022】

このとき、入口縁部を通過して延びる周方向接線は、当該周方向接線が、ガイドベーンのそれぞれのプロファイル断面の入口縁部点を通る径方向に対して垂直に延在することを意味する。このとき入口縁部角は、周方向接線から翼形中心線に接する入口縁部接線に至る、数学的に正にカバーされる角である。入口縁部において、ディフューザガイドベーンのカバーディスク側に対するホイールディスク側に関して、翼形中心線の形態をこのように設定すると、プロセス流体が比較的損失の少ない状態でディフューザ内に流入することになる。

【0023】

本発明の一の有利な改良は、カバーディスク側の入口縁部角と、ホイールディスク側の入口縁部角と、の差が少なくとも５°であることを提供する。本発明に応じて、当該大きさの程度で発明を構成すると、構成体の空気力学的特性が著しく改善される。

【0024】

本発明の一の他の有利な改良は、ガイドベーンの迎え角がカバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも小さいことを提供する。当該形態は、インペラを出た後のカバーディスク側とホイールディスク側との流れパターンにおける差を付加的に考慮し、それにより空気力学的特性はさらに改善される。

【0025】

上記の改善は、ガイドベーンのカバーディスク側の迎え角と、ホイールディスク側の迎え角と、の差が少なくとも５°であると、一層明らかになる。

【0026】

本発明の一の他の改良は、ベーンを備えるディフューザの軸方向の流路幅と、インペラ出口最大直径と、の割合が０．０４よりも大きいと、インペラを出た後の下流の流れはディフューザに入る前に、特に好適に準備されることを提供する。

【0027】

本発明の一の他の有利な改良は、ベーンを備えるディフューザの軸方向の流路幅と、インペラ出口最大直径におけるインペラの軸方向の流路幅と、の割合が０．９５よりも小さいことを提供する。このようなやり方で流れは、ディフューザに入ることにより加速され、それによりインペラの下流で渦流が形成されることは減る。

【0028】

本発明の一のさらなる有利な改良によれば、ガイドベーンは、入口縁部領域内で翼形中心線に接する接線と、出口縁部領域内で翼形中心線に接する接線と、の間の角が、カバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも小さいように形成されている。言い換えればこの特徴は、それぞれのプロファイルによって予め規定された転向機能が、カバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも強くないということにより表すことができる。当該形態もインペラを出た後であって、ディフューザに入る前のプロセス流体の特別な流れ状況に有利に関係している。

【0029】

本発明に係る構成体の一の他の有利な改良であって、ガイドベーンが、入口縁部領域内で翼形中心線に接する接線と、プロファイル弦と、の間の角が、カバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも小さいように形成される、改良は、類似の効果を有する。このとき入口縁部領域内で翼形中心線に接する接線と、プロファイル弦と、の間の角は、入口縁部領域内で翼形中心線に接する接線からプロファイル弦に至る数学的に正な角として定義されている。

【0030】

本発明の一の他の有利な改良は、ガイドベーンが傾きを有することを提供し、それにより入口縁部はカバーディスク側において、ホイールディスク側の入口縁部に対して、インペラの回転方向と反対に、ディフューザの軸方向の流路幅の少なくとも１０％の分だけ、ずらされている。特にすでに説明された本発明の個々の改良、あるいはいくつかの改良との組み合わせにより、当該形態は、インペラを出た後の流れパターンにおけるカバーディスク側とホイールディスク側との差を付加的に考慮する。

【0031】

入口縁部が周方向においてこのように傾斜していることに関連して、出口縁部も周方向において傾斜していてよく、構成体の一の有利な改良によれば、ガイドベーンが、カバーディスク側の出口縁部において、入口縁部におけるよりも、ホイールディスク側に対するインペラの回転方向と反対のずれが小さいように形成されていると、特に好適である。

【0032】

特に、ディフィーザのガイドベーンの軸方向のプロファイル（高さ方向におけるプロファイル）が、カバーディスク側からホイールディスク側に至るまで、連続的に湾曲された状態であると、調和のとれた圧力損失の少ない流れガイドが実現される。

【0033】

以下において、一の特殊な実施の形態に基づき、図面を参照しながら本発明をより詳しく明らかにする。図面に示すのは以下のとおりである。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明に係る構成体の縦断面を概略的に示す図である。

【図2】図１による細部ＩＩとして、本発明に係る構成体の縦断面を概略的に示す図である。

【図3】本発明に係る構成体の横断面を概略的に示す図である。

【図4】本発明に係る構成体の横断面を付加的な幾何学的細部と共に、概略的に示す図である。

【図5】本発明に係る構成体のディフィーザの横断面を単一のガイドベーンの領域内で概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図１および図２は、本発明に係る構成体ＡＲＧの縦断面を概略的な表示で示しており、図２は符号ＩＩで表される図１の細部を表している。本発明に係る構成体ＡＲＧは、プロセス流体ＰＦＦが、メイン流れ方向ＭＦＤに沿って、入口ＩＮＬから出口ＥＸＴへと貫流する。構成体ＡＲＧは、軸線Ｘ周りに回転方向ＲＴＤにおいて回転可能なインペラＩＭＰを含む。インペラＩＭＰの下流に、ガイドベーンＶＮＥを備える静止ディフューザＤＦＦが位置している。インペラＩＭＰは、実質的に軸方向の流入のための入口ＩＮＩと、実質的に径方向の流出のための出口ＥＸＩと、を有する。インペラの実質的に軸方向の流入および実質的に径方向の流出に対する適合性は、インペラを通過して延在する流路およびインペラ流路ＩＣＨのプロファイルによって特徴づけられる。インペラＩＭＰのホイールディスクＨＷＩとカバーディスクＳＷＩとの間に、径方向および軸方向に延在するロータブレードＢＬＤが位置している。図３および図４から分かるように、ロータブレード流路ＩＣＨは、周方向ＣＤＲにおいて、前記ロータブレードＢＬＤによって互いに画定されている。ディフューザＤＦＦは、ディフューザ流路が、実質的に径方向に延びているメイン流れ方向ＭＦＤに沿った状態で延在する。ディフューザＤＦＦは、軸方向カバーディスク側ＳＷＳと、軸方向ホイールディスク側ＨＷＳと、を有する。この用語は、インペラＩＭＰのカバーディスクＳＷＩとホイールディスクＨＷＩとの構成に基づく。ディフューザＤＦＦの軸方向カバーディスク側ＳＷＳと、軸方向ホイールディスク側ＨＷＳと、は、軸方向カバーディスク側ＳＷＳと、軸方向ホイールディスク側ＨＷＳと、の間でディフューザＤＦＦの軸方向の流路幅ＳＡＣを画定する。ディフューザＤＦＦは、実質的に径方向の流入のためのディフューザ入口ＩＮＤと、ディフューザ出口ＥＸＤと、を有する。

【0036】

図２においてディフューザは、メイン流れ方向ＭＦＤに沿って延在する三つの部分、すなわち第一のディフューザ三分割部分ＴＳ１、第二のディフューザ三分割部分ＴＳ２、第三のディフューザ三分割部分ＴＳ３に区分されている。ホイールディスク側ＨＷＳとカバーディスク側ＳＷＳとの間で、ベーン高さ方向に沿って軸方向にかつ貫流方向に沿って径方向に延在するガイドベーンＶＮＥが延在している。ガイドベーンＶＮＥは、周方向ＣＤＲにおいて個々のガイドベーン流路ＨＣＮを互いに画定する。

【0037】

図３、図４、および図５にはそれぞれ、本発明に係る構成体ＡＲＧ、あるいはその一部の横断面が表されており、それによりまたガイドベーン流路ＨＣＮが、周方向ＣＤＲにおいて、どのようにガイドベーンＶＮＥを用いて互いに画定されているかを認識することができる。ガイドベーンＶＮＥは元来、メイン流れ方向ＭＦＤに沿って完全に直線的なプロファイルを有してはいないので、このような画定もこれに応じて理解すべきである。個々のガイドベーンＶＮＥは、ベーン高さに沿ってベーンプロファイルＰＲＬ（例えば図５に示されるベーンプロファイルＰＲＬ）を積み重ねたものと定義される。ベーン高さは図１、図２に表されているように、軸線Ｘに対して平行に、すなわち軸方向に延びている。ベーンプロファイルＰＲＬ自体は、特定のベーン高さ位置におけるベーンの外部輪郭を定義する二次元的幾何学形状である。それぞれの吸引側ＳＣＳおよび圧力側ＰＲＳにおけるベーンの実際の外部輪郭は、ベーンプロファイルＰＲＬの線形境界輪郭間の表面補間として得られ、ベーンプロファイルの線形境界輪郭はそれぞれ、それぞれのベーン高さ位置（ここでは軸方向位置でもある）における線形の特定を表している。

【0038】

図３は、インペラＩＭＰと、下流に接続されるとともにステータＳＴＡとして形成されているディフューザＤＦＦと、を備える本発明に係る構成体ＡＲＧの部分を、横断面において概略的に示している。インペラＩＭＰとディフューザＤＦＦとの間に、径方向間隙の径方向クリアランスＲＣＬがある。インペラＩＭＰは当該表示では、周方向ＣＤＲと反対に回転する。ディフューザＤＦＦの個々のガイドベーンＶＮＥは、ただ概略的な翼形中心線ＢＷＬとして表されている。このとき翼形中心線ＢＷＬは、ベーンのプロファイル断面もしくは特定の高さ位置におけるベーンのプロファイルを表すが、それは時として曲率線とも称される翼形中心線ＢＷＬが、内接円もしくはプロファイルの吸引側および圧力側に接する円の中心点によって定義される線であることによる。図５は、二つの円ＣＬＣに基づいて、どのようにガイドベーンＶＮＥの圧力側ＰＲＳおよび吸引側ＳＣＳが内接円ＣＬＣを用いて、翼形中心線ＢＷＬを定義するかを例として詳細に示している。

【0039】

このとき図５は、一のガイドベーンＶＮＥの領域内のディフューザＤＦＦの軸方向断面を示すのみであり、当該図はカバーディスク側ＳＷＳにも、ホイールディスク側ＨＷＳにも該当する。

【0040】

図４はインペラＩＭＰと共に見た場合の同様の関連を示している。本図においてインペラＩＭＰは、概ねロータブレード入口縁部ＩＬＥからロータブレード出口縁部ＩＴＥに至るまで、メイン流れ方向ＭＦＤに沿って連続する三つの三分割部分に区分されている。このとき、ロータブレード入口縁部ＩＬＥとロータブレード出口縁部ＩＴＥとは、必ずしもインペラの入口ＩＮＩもしくはインペラの出口ＥＸＩと同一ではない。メイン流れ方向ＭＦＤは、インペラＩＭＰ内で軸方向にも、すなわち図４において図面平面内部に向かっても延びている。図４のロータブレードＢＬＤの軸方向投影において、軸方向範囲についての情報は当然ながら失われる。インペラは、第一のインペラ部分ＩＳ１、第二のインペラ部分ＩＳ２、および第三のインペラ部分ＩＳ３を有する。図４は図５と異なり、それぞれ点線状の描写でロータブレードＢＬＤについても、ガイドベーンＶＮＥについても、カバーディスク側ＳＷＳおよびホイールディスク側ＨＷＳを示している。

【0041】

特に図５から、個々の軸方向ベーンに対する入口縁部角ＬＥＡは、それぞれのガイドベーンＶＮＥの入口縁部接線ＴＬＶと、入口縁部ＤＬＥを通過する周方向接線ＣＴＧと、の間の角として定義されていることが分かる。このとき入口縁部角ＬＥＡは、周方向接線ＣＴＧから入口縁部接線ＴＬＶへと、数学的に正に測定されている。周方向接線ＣＴＧは、周方向においてそれぞれ示された位置、本図では入口縁部ＤＬＥの位置における接線である。前記周方向接線ＣＴＧはまた、径方向ＲＡＤおよび、本図では入口縁部ＤＬＥを含む基準点に対して垂直であると定義される。

【0042】

図４および図５にはそれぞれ、ガイドベーンＶＮＥのプロファイルのプロファイル弦ＶＣＨも、それぞれの断面に書き込まれており、当該プロファイル弦は直線として入口縁部ＤＬＥから出口縁部ＤＴＥへと延在している。プロファイル弦ＶＣＨに基づいて、迎え角ＡＯＡも入口縁部角ＬＥＡと同じように、周方向接線ＣＴＧからプロファイル弦ＶＣＨへと数学的に正に測定された角として定義される。

【0043】

図４は、ディフューザＤＦＦのカバーディスク側ＳＷＳおよびホイールディスク側ＨＷＳに対するこれらの関係を示している。構成体ＡＲＧは、ディフューザＤＦＦにおいて入口縁部角ＬＥＡが、カバーディスク側においてホイールディスク側におけるよりも小さいことを提供する。好適に、カバーディスク側の入口縁部角と、ホイールディスク側の入口縁部角ＬＥＡと、の差は少なくとも５度である。

【0044】

図２にも示されているように、ベーンを備えるディフューザＤＦＦの軸方向の流路幅ＳＡＣと、インペラ出口最大直径と、の割合は０．０４よりも大きい。同じく図２からは、ベーンを備えるディフューザの軸方向の流路幅ＳＡＣと、インペラ出口最大直径ＤＩＥにおけるインペラＩＭＰの軸方向の流路幅ＩＡＣと、の割合が０．９５よりも小さいことが明らかである。図５にも示されているように、ガイドベーンＶＮＥは特に好適に、入口縁部領域内で翼形中心線ＢＷＬに接する接線ＴＬＶと、出口縁部領域ＴＥＡ内で翼形中心線ＢＷＬに接する接線ＴＴＶと、の間の、ここではプロファイル曲率角ＶＢＡと称される角が、カバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも小さいように形成されている。ここでもまた曲率角ＶＢＡは、入口縁部領域内で翼形中心線ＢＷＬに接する接線ＴＬＶから数学的に正に測定されている。

【0045】

図５にはまた、本発明の一の有利な形態が、入口縁部領域内で翼形中心線ＢＷＬに接する接線ＴＬＶと、プロファイル弦ＶＣＨと、の間の角がカバーディスク側において、ホイールディスク側におけるよりも小さいという型式で示されており、ここで当該角は入口迎え角ＶＴＣとして表されている。図５はホイールディスク側ＨＷＳもしくはカバーディスク側ＳＷＳに関する関係を基本的に概略的に表しており、したがって両方の側を表しているという点に留意すべきである。

【0046】

プロファイル断面が重ね合わされている図４の表示は、これらの幾何学的関係を全て記入すると不明瞭になる。

【0047】

図４に示されているように、ガイドベーンＶＮＥの入口縁部ＤＬＥは、有利には、径方向においてディフューザＤＦＦの入口に対して、下流にわずかにずらされていてよく、図４においてこの径方向のずれはＣＢＳとして示されている。

【0048】

図４には概略的に、ガイドベーンＶＮＥが傾きを有し、それにより入口縁部ＤＬＥはカバーディスク側において、ホイールディスク側の入口縁部ＤＬＥに対して、インペラＩＭＰの回転方向ＲＴＤと反対に、ディフューザＤＦＦの軸方向の流路幅ＳＡＣの少なくとも１０％の分だけずらされているという関係が表されている。これに関連して図４に示されているように、ガイドベーンＶＮＥが、カバーディスク側ＳＷＳの出口縁部ＤＴＥにおいて、入口縁部ＤＬＥにおけるよりも、ホイールディスク側ＨＷＳに対するインペラＩＭＰの回転方向ＲＴＤと反対のずれが小さいように形成されていると、また好適である。ディフィーザＤＦＦのガイドベーンの軸方向プロファイルは、カバーディスク側ＳＷＳからホイールディスク側ＨＷＳに至るまで、連続的に湾曲された状態である。

【符号の説明】

【0049】

ＡＲＧ 構成体
ＰＦＦ プロセス流体
ＭＦＤ メイン流れ方向
ＩＮＬ 入口
ＥＸＴ 出口
Ｘ 軸線
ＲＴＤ 回転方向
ＩＭＰ インペラ
ＶＮＥ ガイドベーン
ＤＦＦ ディフューザ
ＨＷＩ ホイールディスク
ＳＷＩ カバーディスク
ＢＬＤ ロータブレード
ＣＤＲ 周方向
ＩＣＨ インペラ流路
ＳＷＳ カバーディスク側
ＨＷＳ ホイールディスク側
ＩＮＤ ディフューザ入口
ＥＸＤ ディフューザ出口
ＴＳ１ 第一のディフューザ三分割部分
ＴＳ２ 第二のディフューザ三分割部分
ＴＳ３ 第三のディフューザ三分割部分
ＨＣＮ ガイドベーン流路
ＰＲＬ ブレードプロファイル
ＳＣＳ 吸引側
ＰＲＳ 圧力側
ＳＴＡ ステータ
ＲＣＬ 径方向あそび
ＢＷＬ 翼形中心線
ＣＬＣ 内接円
ＩＬＥ ロータブレード入口縁部
ＩＴＥ ロータブレード出口縁部
ＩＳ１ 第一のインペラ部分
ＩＳ２ 第二のインペラ部分
ＩＳ３ 第三のインペラ部分
ＬＥＡ 入口縁部角
ＴＬＶ 入口縁部接線
ＣＴＧ 周方向接線
ＲＡＤ 径方向ビーム
ＶＣＨ 断面形状弦
ＡＯＡ 迎え角
ＳＡＣ ディフューザの軸方向の流路幅
ＩＡＣ インペラの軸方向の流路幅
ＤＩＥ インペラ出口最大直径
ＴＥＡ 出口縁部領域
ＴＬＶ 入口縁部領域内で翼形中心線に接する接線
ＴＴＶ 出口縁部領域内で翼形中心線に接する接線
ＶＢＡ 曲率角
ＶＴＣ 入口迎え角
ＤＬＥ ガイドベーンの入口縁部
ＤＴＥ ガイドベーンの出口縁部
ＣＢＳ ガイドベーンの入口縁部の径方向のずれ
ＢＤＳ カバーディスク側ロータブレードトラック
ＢＲＳ ホイールディスク側ロータブレードトラック
ＤＤＳ カバーディスク側ガイドベーントラック
ＤＲＳ ホイールディスク側ガイドベーントラック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】