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公開番号2025178157
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2025080575
出願日2025-05-13
発明の名称多段圧縮機
出願人エヴァレンス・エスイー
代理人個人,個人,個人
主分類F04D 29/28 20060101AFI20251128BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】ラジアル圧縮機またはダイアゴナル圧縮機として設計された新しいタイプの多段圧縮機を提供する。
【解決手段】多段圧縮機(10)、すなわち多段ラジアル圧縮機または多段ダイアゴナル圧縮機は、圧縮機ロータを有し、圧縮機ロータは、ロータシャフト(12)と、ロータシャフト(12)に固定され、軸方向に流入し、半径方向または対角方向に流出する複数のインペラ(11)とを備え、各々のインペラ(11)は、湾曲した内側シュラウド(14)、湾曲した外側シュラウド(15)、および内側シュラウド(14)と外側シュラウド(15)との間に配置された複数の湾曲したインペラブレード(16)を備え、内側シュラウド(14)、外側シュラウド(15)およびインペラブレード(16)はそれぞれファイバ複合材料からなり、ロータシャフト(12)は、それぞれのインペラ(11)の内側シュラウド(14)の凹部(13)を通って延在している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
多段圧縮機（１０）、すなわち、多段ラジアル圧縮機または多段ダイアゴナル圧縮機であって、
圧縮機ロータを有し、該圧縮機ロータは、ロータシャフト（１２）と、該ロータシャフト（１２）に固定され、軸方向に流入し、半径方向または対角方向に流出する複数のインペラ（１１）とを有し、各々のインペラ（１１）は、湾曲した内側シュラウド（１４）と、湾曲した外側シュラウド（１５）と、前記内側シュラウド（１４）と前記外側シュラウド（１５）との間に配置された複数の湾曲したインペラブレード（１６）とを含み、前記内側シュラウド（１４）、前記外側シュラウド（１５）及び前記インペラブレード（１６）は、それぞれファイバ複合材料からなり、前記ロータシャフト（１２）は、それぞれの前記インペラ（１１）の前記内側シュラウド（１４）の凹部（１３）を通って延在している、ことを特徴とする多段圧縮機。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記インペラブレード（１６）、前記内側シュラウド（１４）及び前記外側シュラウド（１５）は、一体設計で形成されたそれぞれの前記インペラ（１１）の一体部分である、ことを特徴とする請求項１に記載の多段圧縮機。
【請求項３】
前記インペラブレード（１６）、前記内側シュラウド（１４）及び前記外側シュラウド（１５）は、差動設計で形成されたそれぞれの前記インペラ（１１）の別個の構成要素であり、これらの構成要素は、少なくとも一体的な接続を介して接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の多段圧縮機。
【請求項４】
前記インペラブレード（１６）は、少なくとも接着接続を介して前記内側シュラウド（１４）及び前記外側シュラウド（１５）に接続されている、ことを特徴とする請求項３に記載の多段圧縮機。
【請求項５】
前記インペラブレード（１６）が、機械的接続要素、特にボルト、リベットまたはねじを介して前記内側シュラウド（１４）及び前記外側シュラウド（１５）に付加的に接続されている、ことを特徴とする請求項４に記載の多段圧縮機。
【請求項６】
金属材料またはファイバ複合材料からなる前記ロータシャフト（１２）と、各々のインペラ（１１）とが、少なくとも摩擦接続を介して接続されている、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の多段圧縮機。
【請求項７】
前記ロータシャフト（１２）と各々のインペラ（１１）とが圧入接続を介して接続されている、ことを特徴とする請求項６に記載の多段圧縮機。
【請求項８】
前記ロータシャフト（１３）と各々のインペラ（１１）とが一体的な接続及び／または正の接続を介して更に接続されている、ことを特徴とする請求項６または７に記載の多段圧縮機。
【請求項９】
前記内側シュラウド（１４）のファイバ複合材料は、前記ロータシャフト（１２）への前記接続領域（１４ａ）に高剛性ファイバを含み、
前記ロータシャフト（１２）への前記接続領域（１４ａ）の外側の前記内側シュラウド（１４）のファイバ複合材料、並びに前記外側シュラウド（１５）及びインペラブレード（１６）のファイバ複合材料は、高強度ファイバを含む、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の多段圧縮機。
【請求項１０】
前記ロータシャフト（１２）への前記接続領域（１４ａ）における前記内側シュラウド（１４）のファイバ複合材料は更に、高強度ファイバを含み、
前記ロータシャフト（１２）への前記接続領域（１４ａ）の外側にある前記内側シュラウド（１４）のファイバ複合材料、並びに前記外側シュラウド（１５）及び前記インペラブレード（１６）のファイバ複合材料は更に、高剛性ファイバを含む、ことを特徴とする請求項９に記載の多段圧縮機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段圧縮機（multi-stage compressor）に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
熱流体機械では、一方では圧縮機が、他方では蒸気タービンとガスタービンとが、基本的に区別されている。流体機械は、ターボ機械とも呼ばれる。圧縮機では、軸流圧縮機（axial compressor）とラジアル圧縮機、及びダイアゴナル圧縮機（diagonal compressor）が基本的に区別されている。更に、軸流圧縮機、ラジアル圧縮機、及びダイアゴナル圧縮機では、単段圧縮機（single-stage compressor）と多段圧縮機とが区別されている。本発明は、多段圧縮機、すなわち、多段ラジアル圧縮機または多段ダイアゴナル圧縮機に関する。
【０００３】
例えば水素ガスまたはヘリウムガスを圧縮するような軽いガスを圧縮するためには、効率的な圧縮を可能にするために、圧縮機を高い周速で運転しなければならない。今日までに知られている多段ラジアル圧縮機または多段ダイアゴナル圧縮機は、金属製であり、軽いガスを圧縮するために必要とされる高い周速で作動させるのに条件付きでのみ適している。
【０００４】
特許文献１は、樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ：resin transfer moulding）法を用いて複合材料インペラとして製造されるラジアル圧縮機のインペラを開示している。インペラは、ファイバ複合材料、すなわち樹脂に埋め込まれたファイバから形成されている。
【０００５】
特許文献２には、複数のブレードを有するターボ機械のためのインペラが開示されている。ブレードの内壁は、パターンに織られたファイバ構造を含む織物要素に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
独国特許出願公開第１１２０１１１００３１２号明細書
欧州特許第２５０４５８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高い周速で作動させることができ、従って軽いガスを圧縮するのに適した、ラジアル圧縮機またはダイアゴナル圧縮機として設計された新しいタイプの多段圧縮機が必要とされている。このことから出発して、本発明の目的は、ラジアル圧縮機またはダイアゴナル圧縮機として設計された新しいタイプの多段圧縮機を作成することに基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の多段圧縮機によって達成される。本発明によれば、各々のインペラは、湾曲した内側シュラウドと、湾曲した外側シュラウドと、内側シュラウドと外側シュラウドとの間に配置された複数の湾曲したインペラブレードとを備え、内側シュラウド、外側シュラウド、及びインペラブレードは、それぞれファイバ複合材料からなり、ロータシャフトは、それぞれのインペラの内側シュラウド内の凹部を通って延在している。内側シュラウドはハブシュラウドと呼ぶこともでき、外側シュラウドはカバーシュラウドと呼ぶこともできる。湾曲したインペラブレードは、三次元的にねじることができる。
【０００９】
本発明では、ラジアル圧縮機またはダイアゴナル圧縮機として設計された多段圧縮機が初めて提案され、そのインペラは、湾曲した内側シュラウドと、湾曲した外側シュラウドと、湾曲した内側シュラウドと湾曲した外側シュラウドとの間に配置された複数の湾曲した、特に三次元的にねじられたインペラブレードとを有し、これらは全体としてファイバ複合材料からなる。ロータシャフトは、それぞれのインペラの内側シュラウド内の凹部を通って延在している。このような多段圧縮機は、高い周速で運転することができる。従って、このような圧縮機は、水素ガス、またはヘリウムガス、天然ガス、アンモニア、ネオン若しくは少なくとも２つのこのようなガスの混合物のような他の軽いガスを圧縮するのに適している。
【００１０】
インペラブレード、内側シュラウド及び外側シュラウドは、一体設計のそれぞれのインペラの一体部品とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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