CN104105886B - 回转机械 - Google Patents

Abstract

一种回转机械，其特征在于，具备：引导部，其形成为在吸入蜗壳的内周侧与吸入蜗壳连通的环状的流路，且在周向上设有多个叶片，来对从吸入蜗壳流入的流体进行引导；以及叶轮，其在轴向上与引导部连接，且使由引导部引导的流体流入，其中，吸入蜗壳具有：环状的开口部，其在内周侧向引导部连通；以及内壁面，其以将轴向的宽度尺寸扩大的方式从开口部向轴向叶轮侧沿着轴向延伸出，且在与吸入嘴相反的一侧与分隔部连接。

Description

回转机械

技术领域

本发明涉及一种离心压缩机等回转机械，尤其涉及减少该回转机械的吸入侧的压力损失。

背景技术

在专利文献1中记载有如下技术：在离心压缩机的蜗壳中，为了提高嘴的相反侧的范围内的流速，而在该蜗壳的范围内埋入构件来缩窄流路面积。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2010-203251号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

另一方面，近些年，在离心压缩机等回转机械中，要求径向尺寸的小型化。当使离心压缩机等回转机械的径向尺寸小型化时，在从嘴向蜗壳流入的部分，无法充分确保蜗壳的流路面积，在蜗壳整个区域中存在流速升高的倾向。因此，在流体从蜗壳向叶片流入时，可能产生剥离等而使压力损失增大，从而使性能下降。

本发明鉴于上述情况而作出，提供一种回转机械，其能够实现径向尺寸的小型化，并且能够抑制在蜗壳整个区域中流速升高的情况，而防止压力损失等的产生，抑制性能下降。

【用于解决课题的方案】

本发明的回转机械的第一方案具备：嘴，其将流体导入；蜗壳，其与该嘴连通而形成为环状的流路，并且在与所述嘴连接的连接部的隔着中心轴的相反侧，具有将所述空间沿着周向分隔的分隔部；引导部，其形成为在该蜗壳的内周侧与该蜗壳连通的环状的流路，且在周向上设有多个叶片，对从所述蜗壳流入的流体进行引导；叶轮，其在轴向上与该引导部连接，使由该引导部引导的流体流入，其中，所述蜗壳具有：环状的开口部，其在内周侧向所述引导部连通；内壁面，其以将轴向的宽度尺寸扩大的方式从所述开口部向轴向叶轮侧沿着轴向延伸出，且在与所述嘴相反的一侧与所述分隔部连接。

在本发明的回转机械的第二方案中，可以使上述第一方案的回转机械中的所述蜗壳向轴向两侧扩宽。

在本发明的回转机械的第三方案中，可以使上述第一方案或第二方案的回转机械中的所述蜗壳在轴向上与所述叶轮相反的一侧具有具备倾斜面的锥部。

在本发明的回转机械的第四方案中，可以使上述第一方案或第二方案的回转机械中的所述蜗壳在轴向上与所述叶轮相反的一侧具有沿着轴向的壁面。

【发明效果】

根据本发明的回转机械，能够实现径向尺寸的小型化，并且能够抑制在蜗壳整个区域中流速升高的情况而防止压力损失等，从而防止性能下降。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的离心压缩机的整体结构图。

图2是该实施方式中的离心压缩机的吸入蜗壳的立体图。

图3是该实施方式中的吸入蜗壳的横向剖视图。

图4是该实施方式的变形例中的相当于图1的整体结构图。

图5是吸入蜗壳中的各种条件的压力损失的坐标图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的回转机械进行说明。

图1是表示作为本实施方式的回转机械的离心压缩机的简要结构的整体图。

如图1所示，本实施方式的离心压缩机1主要由绕轴线O旋转的旋转轴5、安装于旋转轴5且利用离心力对作为流体的气体G进行压缩的叶轮10、将旋转轴5支承为能够旋转的壳体20构成。

壳体20以呈大致圆柱状的轮廓的方式形成，以贯通该壳体20的中心的方式配置有旋转轴5。在壳体20上，在旋转轴5的轴线O方向的一侧部及另一侧部设有轴承21。即，旋转轴5经由轴承21而能够旋转地支承于壳体20。在此，作为上述轴承21，设有在径向上支承旋转轴5的轴颈轴承22及在轴向上支承旋转轴5的推力轴承23。

在旋转轴5上沿着轴线O方向安装有多个叶轮10。另外，在壳体20的内部形成有收容叶轮10的多个收容室24。上述收容室24沿着叶轮10的外表面而比叶轮10形成得略大，从而形成朝向下游侧(纸面右侧)逐渐扩径后进行缩径的内部空间。需要说明的是，在图1中，示出了设有多个叶轮10的情况的一例，但叶轮10只要至少设有1个以上即可。另外，在以下的说明中，在轴线O方向上将纸面左侧作为上游侧并将纸面右侧作为下游侧来进行说明。

在收容室24之间形成有将从轴线O方向的上游侧的叶轮10喷出的气体G向轴线O方向的下游侧的叶轮10引导的喷出通路25。喷出通路25绕轴线O形成为环状。另外，喷出通路25形成为剖视下大致U字状，从而将从配置在轴线O方向的上游侧的收容室24的出口开口部26喷出的气体G向轴线O方向下游侧的收容室24的入口开口部27引导。

在壳体20的轴线O方向的下游侧安装有使气体G向外部流出的排出嘴29。排出嘴29与排出蜗壳30连接，该排出蜗壳30与壳体20的轴线O方向的最下游侧的收容室24连通，从而该排出嘴29将由各级的叶轮10压缩后的气体G向壳体20的外部排出。

在壳体20的轴线O方向的上游侧安装有将气体G从壳体20的径向外周侧向内周侧导入的越靠外周侧越扩径的大致圆筒状的吸入嘴28。而且，在壳体20上形成有配置于吸入嘴28的径向内周侧而与吸入嘴28连通的吸入蜗壳31。在该吸入蜗壳31的内周侧形成有将吸入蜗壳31和最上游侧的收容室24的入口开口部27连接的引导部32。

引导部32形成大致圆环状的第一流路33和大致筒状的第二流路34，该第一流路33在吸入蜗壳31的内周侧与吸入蜗壳31的内部空间35连通而朝向内周侧延伸，该第二流路34从第一流路33的内周侧沿着轴线O向下游侧延伸。第二流路34在轴线O方向的下游侧与最上游侧的收容室24的入口开口部27连通。引导部32的第一流路33的轴线O方向的宽度尺寸比吸入蜗壳31的轴线O方向的宽度尺寸形成得窄。

图2是吸入蜗壳31周边的立体图，图3是吸入蜗壳31周边的剖视图。

如图2、图3所示，吸入蜗壳31的内部空间35形成为在周向上包围引导部32的大致环状(参照图3)。并且，吸入蜗壳31在其内周侧具备向引导部32连通的大致环状的开口部37。

另外，吸入蜗壳31在与吸入嘴28连接的连接部38的隔着轴线O的相反侧(以旋转轴5为中心而沿周向错开大致180度的位置)，具有将内部空间35沿周向分隔的分隔部36。并且，吸入蜗壳31在周向上越接近分隔部36，内部空间35的径向尺寸越逐渐减小。

在引导部32的第一流路33上配设有将沿着吸入蜗壳31的周向流通的气体G朝向第二流路34引导的多个叶片39。上述叶片39具备：在内周侧以沿着径向朝向第二流路34的方式在轴线O方向上竖立设置的内周叶片40；在与内周叶片40相比靠外周侧的位置竖立设置且向吸入嘴28侧略微弯曲形成的外周叶片41。外周叶片41在周向上还配设在内周叶片40的中间位置。需要说明的是，上述的分隔部36的径向内周侧的端部成为兼用作第一流路33的外周叶片的形状。

在吸入嘴28和吸入蜗壳31上配设有将从吸入嘴28沿径向导入的气体G沿着周向进行引导的嘴内分隔板43。嘴内分隔板43在本实施方式中设有三个，中央的嘴内分隔板43A沿着吸入嘴28的中心轴L28而在径向上延伸设置。另外，嘴内分隔板43A两侧的2个嘴内分隔板43分别以彼此的间隔从吸入嘴28侧朝向引导部32逐渐扩宽的方式延伸设置。需要说明的是，作为嘴内分隔板43的形态，没有限定为本实施方式的形态，例如也可以配置4片以上，而且，还可以不延伸到吸入嘴28的内部。

吸入蜗壳31具有内壁面44，该内壁面44以使轴线O方向的宽度尺寸扩大的方式从开口部37向轴线O方向叶轮10侧沿着轴线O延伸出(参照图1、图2)。该内壁面44沿着开口部37形成，在连接部38的隔着轴线O的相反侧与分隔部36连接。内壁面44的轴线O方向的宽度尺寸在整周上形成为大致相同尺寸。

另一方面，在轴线O方向上的内壁面44的隔着开口部37的相反侧形成有锥部45，该锥部45具备朝向径向外侧倾斜的倾斜面。向径向外侧延伸的轴向壁面46、47与锥部45的径向外周侧的端缘和上述的内壁面44的轴向下游侧的端缘相连。即，吸入蜗壳31相对于开口部37向轴向两侧扩宽而形成。并且，通过形成上述锥部45，从而吸入蜗壳31的轴线O方向的宽度尺寸朝向开口部37逐渐减小。

在分隔部36侧，轴向壁面46、47的宽度尺寸在周向上随着接近分隔部36而逐渐减小。同样，在分隔部36的跟前，内壁面44的轴线O方向的尺寸也逐渐减小而与分隔部36连接。并且，在轴向壁面46、47的径向外侧形成有将上述轴向壁面46、47之间连接且沿轴向延伸的外周面48。

外周面48在连接部38的隔着轴线O的相反侧与分隔部36连接。具体而言，外周面48以在周向的分隔部36侧与该分隔部36连续的方式朝向径向内周侧弯曲形成(参照图3)。通过该外周面48，能够将分隔部36侧的从吸入蜗壳31向引导部32的气体G的流入更顺畅地引导。

接着，说明本实施方式中的回转机械1的作用、尤其是从吸入嘴28流入的气体G向入口开口部27进入为止的作用。

如图1及图2所示，在本实施方式的壳体20中，通过吸入嘴28而从径向外周侧向内周侧流通的气体G从连接部38向吸入蜗壳31流入。在此，通过设置三个嘴内分隔板43，能够将流入到吸入蜗壳31中的气体G向周向两侧引导而使其适当地沿周向流通。并且，在吸入蜗壳31中沿周向流通的气体G逐渐向位于内周侧的引导部32流入，在该引导部32的作用下，使该气体G变化成轴向的流动，并流通至叶轮10的入口开口部27。

因此，根据上述的实施方式的离心压缩机1，吸入蜗壳31具有内壁面44，该内壁面44以使轴线O方向的宽度尺寸扩大的方式从开口部37向轴线O方向叶轮10侧沿着轴线O延伸出，由此例如在使壳体20的径向尺寸小型化的情况下，能够将吸入蜗壳31的宽度尺寸向轴线O方向叶轮10侧扩大。因此，在从吸入嘴28侧至分隔部36的吸入蜗壳31整个区域能够抑制从吸入嘴28导入的气体G的流速升高的情况。因此，能够防止向引导部32流入的气体G产生剥离等而使压力损失增大的情况。其结果是，能够抑制性能下降。

另外，能够使吸入蜗壳31的轴线O方向的宽度尺寸比开口部37更向轴线O方向两侧扩大，因此与向轴线O方向一侧扩大的情况相比，能够进一步扩大流路面积。其结果是，能够更可靠地防止导入到吸入蜗壳31中的气体G的流速升高的情况。

而且，通过在吸入蜗壳31上形成有锥部45，由此在轴线O方向上的与叶轮10相反的一侧，能够使从吸入蜗壳31向开口部37流动的气体G的流速逐渐上升，因此能够将气体G向引导部32顺畅地引导。

另外，通过具有锥部45，能够抑制吸入蜗壳31向轴线O方向的外侧(与叶轮10相反的一侧)突出的情况。即，能够防止离心压缩机向轴线O方向大型化的情况，因此对于在吸入蜗壳31的轴线O方向外侧配置有配管等的情况等、在轴线O方向上没有空间的情况下有利。

需要说明的是，本发明没有限定为上述的实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内能够进行设计变更。

例如，在上述的实施方式中，说明了吸入蜗壳31具有锥部45的情况，但是在吸入蜗壳31的轴线O方向外侧(与叶轮10相反的一侧)空间上富余的情况下，例如也可以如图4所示，取代锥部45而沿着轴线O形成向与叶轮10相反的一侧延伸的内壁面145。

通过这样构成，能够使吸入蜗壳31的轴线O方向的尺寸也向轴线O方向上的与叶轮10侧相反的一侧扩大，因此能够实现进一步的流路截面积的扩大。其结果是，能够进一步抑制从吸入嘴28流入的气体G的流速升高的情况，从而减少压力损失。

另外，在上述的实施方式中，优选吸入蜗壳31的流路面积相对于吸入嘴28的流路面积为90％以上。通过这样，能够防止从吸入嘴28流入到吸入蜗壳31中的气体G的流速急剧上升的情况。另一方面，在吸入蜗壳31的流路面积比90％小的情况下，与90％以上的情况相比，吸入蜗壳31内的气体G的流速变得过快，从而在引导部32处因剥离等而压力损失增大。

而且，优选外周叶片41的径向宽度L3相对于吸入蜗壳31的上述径向尺寸L1设定在90％～110％的范围内。

在此，外周叶片41的径向宽度L3以往设定为吸入嘴28的内径的110～180％左右，但是例如在将壳体20的直径以现有比例而设定为80％的情况下，外周叶片41的宽度L3相对于上述110～180％左右而言更优选设定为90％左右。

而且，外周叶片41的轴向宽度L5以往设定为吸入嘴28的内径的15～25％左右，但是例如在将壳体20的直径以现有比例而设定为80％的情况下，外周叶片41的轴向宽度L5相对于上述15～25％左右而言更优选设定为75％左右。

通过这样形成，相对于吸入蜗壳31的流路面积而能够使引导部32的第一流路33的流路面积最佳化。其结果是，与将外周叶片41的径向宽度L3、叶片39的轴向尺寸L5设定为上述的范围的情况相比，能够防止气体G从开口部37向引导部32流入时流速急剧上升的情况，因此能够进一步减少引导部32处的剥离等引起的压力损失。

图5是表示以现有的离心压缩机为基准而使壳体20的直径为80％左右时的压力损失的坐标图。“A”是仅设有内壁面44的情况，“B”是在“A”的条件的基础上，将外周叶片41的径向宽度L3相对于吸入蜗壳31的径向尺寸L1而设为90～110％的情况。需要说明的是，“C”是现有的离心压缩机(直径100％)的情况的压力损失。

即，仅通过上述的吸入蜗壳31的内壁面44的结构，就能够得到与直径100％时同等的性能，而通过吸入蜗壳31的形状、叶片39的形状及嘴内分隔板43的配置等条件的最佳化，还能够实现进一步的压力损失的降低。

另外，在上述的实施方式中，作为回转机械，以离心压缩机1为一例进行了说明，但也能够适用于径流式涡轮等回转机械。

【符号说明】

10 叶轮

28 吸入嘴(嘴)

31 吸入蜗壳(蜗壳)

32 引导部

33 第一流路(流路)

37 开口部

39 叶片

44 内壁面

45 锥部

145 内壁面(壁面)

Claims (4)

1.一种回转机械，其具备：

嘴，其从径向外周侧向内周侧导入流体；

蜗壳，其具有在外周侧与该嘴连通的空间，并且在与所述嘴连接的连接部的隔着中心轴的相反侧，具有将所述空间沿着周向分隔的分隔部；

引导部，其具有在该蜗壳的内周侧与该蜗壳连通的第一流路和从该第一流路的内周侧沿着所述中心轴向下游侧延伸的第二流路，且在周向上设有多个叶片，对从蜗壳流入的流体进行引导，所述多个叶片包括：由设置于所述第一流路且朝向所述第二流路延伸的内周叶片和与该内周叶片的外周侧连接的外周叶片构成的叶片；仅由在周向上不同于所述内周叶片的位置处与所述内周叶片相比设置于外周侧的其他外周叶片构成的叶片；

叶轮，其在轴向上与该引导部连接，使由该引导部引导的流体流入，

所述蜗壳具备：

环状的开口部，其在该蜗壳的所述空间的内周侧向所述引导部连通；

内壁面，其以将轴向的宽度尺寸扩大的方式从所述开口部向轴向叶轮侧沿着轴向延伸出，且以在隔着所述中心轴而与所述连接部相反的一侧所述轴向的尺寸逐渐减小的方式与所述分隔部连接。

2.根据权利要求1所述的回转机械，其中，

所述其他外周叶片在周向上配置于所述内周叶片彼此之间的位置上。

3.根据权利要求1或2所述的回转机械，其中，

所述内周叶片沿着径向延伸，

所述外周叶片的内周侧的部分以及所述其他外周叶片的内周侧的部分沿着径向延伸，

所述外周叶片的外周侧的部分以及所述其他外周叶片的外周侧的部分沿着从所述蜗壳向所述引导部流入的流体的流动方向延伸。

4.根据权利要求1或2所述的回转机械，其中，

在隔着所述中心轴而最远离所述连接部的相反侧的位置处配置的叶片仅由所述其他外周叶片构成。