离心压缩机以及增压器制造技术

在壳体(5)内的靠叶轮(13)的出口侧形成有环状的扩压器(27)。扩压器(27)的围板侧壁面(27s)以及毂部侧壁面(27h)相对于径向分别平行。在扩压器(27)的围板侧壁面(27s)形成有多个环状的台阶部(35)。各台阶部(35)形成为沿主流的流动方向扩展扩压器(27)的流路宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用离心力来压缩流体(包括空气等气体)的离心压缩机，尤其涉及离心压缩机中的扩压器。
技术介绍
近几年，对于在增压器、燃气轮机、工业用空气设备等中使用的离心压缩机进行了各种研究开发。(参照专利文献1?专利文献3)。—般的离心压缩机具备壳体。该壳体在内侧具有围板。在壳体内，能够绕其轴心旋转地设有叶轮。叶轮具备圆盘。该圆盘的毂部面从涡轮叶轮的轴向一侧朝向径向外侧延伸。在圆盘的毂部面，沿周向空开间隔地一体设有多个叶片。各叶片的前端缘沿壳体的围板延伸。在壳体内的靠叶轮的出口侧，形成有使压缩了的流体(压缩流体)减速而升压的环状的扩压器(扩压流路)。并且，在壳体内的靠扩压器的出口侧，形成有与扩压器连通的涡旋部(涡旋流路)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-2305号公报专利文献2:日本特开2006-220053号公报专利文献3:日本特开2010-196542号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在离心压缩机的运转中，在扩压器的围板侧壁面的出口侧，产生随流路形状的急剧的变化而引起的流动的剥离(剥离漩涡)。另一方面，若流动的剥离发展，则扩压器的出口侧的有效流路面积减少。其结果，无法利用扩压器充分地使主流的流动减速，从而扩压器的静压恢复性能降低。并且，因扩压器的围板侧壁面的出口侧的流动的剥离所产生的低压部(堵塞部、低压区域、封堵区域)与涡旋内的主流的流动之间的碰撞(干涉)，在位于涡旋的下游侧的排出口(排出流路)内的流动中产生紊流，而离心压缩机的压缩机效率降低。因此，本专利技术的目的在于提供能够解决上述的问题的离心压缩机以及增压器。用于解决课题的方案本专利技术的第一方案是一种离心压缩机，其利用离心力来压缩流体(包括空气等气体)，该离心压缩机的主旨在于，具备:壳体，其在内侧具有围板；叶轮，其能够旋转地设于上述壳体内；扩压器(扩压流路)，其形成于上述壳体内的上述叶轮的出口侧的径向外侧；以及涡旋部(涡旋流路)，其形成于上述壳体内的上述扩压器的出口侧，上述扩压器的围板侧壁面以及毂部侧壁面分别沿径向延伸，在上述扩压器的围板侧壁面，以沿主流的流动方向扩展上述扩压器的流路宽度的方式形成有至少一个台阶部。此外，在本申请的说明书以及技术方案中，“设置”除了包括直接设置之外，还包括经由其它部件间接设置的意思，“一体设置”是包括一体形成的意思。并且，“轴向”是指叶轮的轴向，“径向”是指叶轮的径向。另外，“围板侧壁面”是指在向径向外侧延长壳体的围板而成的面侧存在的壁面，“毂部侧壁面”是指在向径向外侧延长圆盘的毂部面而成的面侧存在的壁面。本专利技术的第二方案是一种增压器，其主旨在于具备第一方案的离心压缩机。专利技术的效果如下。根据本专利技术，在上述离心压缩机的运转中，能够抑制上述扩压器的围板侧壁面的出口侧的剥离的发展。因此，能够抑制上述扩压器的出口侧的有效流路面积的减少，而能够利用上述扩压器充分地使主流的流动减速。并且，在上述离心压缩机的运转中，在上述扩压器的围板侧壁面的出口侧，能够缩小流动的剥离所产生的低压部。因此，能够缓和该低压部与上述涡旋内的主流的流动之间的碰撞(干涉)，而能够抑制在上述涡旋的下游侧的主流的流动中产生紊流。由此，根据本专利技术，能够提高上述扩压器的静压恢复性能，并且能够实现上述离心压缩机的压缩机效率的提高。【附图说明】图1是图3中的向视部I的放大图。图2 (a)是图1中的向视部II的放大图，图2(b)以及图2(c)是表示台阶部的不同形态的图。图3是表示本专利技术的实施方式的离心压缩机等的正剖视图。图4(a)是表示专利技术例的扩压器的周边的结构的示意图，图4(b)是表示比较例的扩压器的周边的结构的示意图。图5(a)以及图5(b)是表示在大流量侧(阻气侧)的动作区域内生成低压部的区域的图，图5(a)是专利技术例的情况，图5(b)是比较例的情况。图6(a)以及图6(b)是表示压缩机效率的峰值附近的动作区域中的涡旋部内以及扩压器内的静压分布的图，图6(a)是专利技术例的情况，图6(b)是比较例的情况。图7是表示专利技术例以及比较例中的流量与压缩机效率的关系的图。【具体实施方式】本专利技术基于以下说明的新的见解。即，该新的见解是指，在规定的条件下，对于在扩压器27的围板侧壁面27s形成有环状的台阶部35的情况(参照图4 (a))，与未形成环状的台阶部35的情况(参照图4 (b))相比，在离心压缩机的运转中，在扩压器27的围板侧壁面27s的出口 27ο侧，抑制流动的剥离(剥离漩涡)的发展，由此缩小该剥离所产生的低压部LP(参照图5(a)以及图5(b))。认为这是由以下情况引起的:在环状的台阶部35附近局部地产生剥离漩涡，而在扩压器27的围板侧壁面27s附近生成了低压部LP，由此在扩压器27的出口 27ο的近前侧，主流的流动变得容易沿着扩压器27的围板侧壁面27s。并且，规定的条件是指扩压器27的围板侧壁面27s以及毂部侧壁面27h相对于叶轮的径向分别平行、以及环状的台阶部35沿主流的流动方向扩展扩压器27的流路宽度。此外，图4(a)以及图4(b)中的符号27i表示与叶轮13的容纳室(参照图1)连通的扩压器27的入口。此处，图4(a)是表示专利技术例的扩压器27的周边的结构的示意图。图4(b)是表示比较例的扩压器27的周边的结构的示意图。图5(a)以及图5(b)是表示在大流量侧(阻气侦D的动作区域内生成低压部的区域的图，图5(a)是专利技术例的情况，图5(b)是比较例的情况。并且，生成低压部LP的区域通过数值流体解析(CFD-Computat1nal Fluid Dynamics解析)而求出。另外，不仅在大流量侧的动作区域，在小流量侧(喘振侧)以及压缩机效率的峰值附近的动作区域内，也得到了相同的解析结果，但对此省略图示。参照图1至图3对本专利技术的实施方式进行说明。此外，如附图所示，“L”是左方，“R”是右方。如图1以及图3所示，本专利技术的实施方式的离心压缩机1用于增压器3，利用离心力来压缩空气。离心压缩机1具备壳体(压缩机壳体)5。壳体5具备:在内侧具有围板7s的壳体主体7 ;以及设于该壳体主体7的右侧的密封板9。此外，密封板9与增压器3的其它的壳体(轴承壳体)11 一体地连结。在壳体5内，能够绕其轴心C旋转地设有叶轮(压缩机叶轮)13。叶轮13与旋转轴19的左端部一体地连结。旋转轴19经由多个推力轴承15以及多个(仅图示一个)径向轴承17而能够旋转地设于其它的壳体11。并且，叶轮13具备圆盘21。圆盘21具有毂部面21h。毂部面21h从左方(叶轮13的轴向一侧)向径向(叶轮13的径向)外侧延伸。另外，在圆盘21的毂部面21h，沿周向空开间隔地一体形成有相同轴长的多个叶片23。各叶片23的前端缘23t沿壳体主体7的围板7s延伸。此外，也可以使用不同轴长的多种叶片(省略图示)，来代替使用轴长相同的多个叶片23。在壳体主体7的靠叶轮13的入口侧，形成有导入口(导入流路)25。导入口 25向壳体5内导入空气。并且，导入口 25与净化空气的空气净化器(省略图不)连接。在壳体5内的靠叶轮13的出口侧，形成有扩压器(扩压流路)27。扩压器27使压缩了的空气(压缩空气)减速而升压。扩压器27例如形成为环状。在壳体5内的叶轮13与扩压器27之间，形成有节流部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心压缩机，利用离心力来压缩流体，其特征在于，具备：壳体，其在内侧具有围板；叶轮，其能够旋转地设于上述壳体内；扩压器，其形成于上述壳体内的上述叶轮的出口侧的径向外侧；以及涡旋部，其形成于上述壳体内的上述扩压器的出口侧，上述扩压器的围板侧壁面以及毂部侧壁面分别沿径向延伸，在上述扩压器的围板侧壁面，以沿主流的流动方向扩展上述扩压器的流路宽度的方式形成有至少一个台阶部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：别所保孝，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：日本;JP