CN103225627A - 旋转机械及离心压缩机 - Google Patents

Abstract

该旋转机械（3、3B）具有：径向叶轮（10）、配置于径向叶轮（10）的径向外侧且包围径向叶轮（10）地形成的环状流路（15）、被从环状流路（15）的内部侧插入的螺栓（14）固定且调节环状流路（15）的流路宽度的流路宽度调节机构（13）。

Description

旋转机械及离心压缩机

技术领域

本发明涉及旋转机械及离心压缩机。

本申请基于2012年01月26日在日本提出申请的特愿2012－14052号及2012年03月15日在日本提出申请的特愿2012－58744号主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

在具有压缩机叶轮及涡轮叶轮等的径向叶轮的旋转机械中，在径向叶轮的径向的外侧设置环状流路。例如在离心压缩机中，在压缩机叶轮的周围设置环状流路。此外，在涡轮中，在涡轮叶轮的周围设置作为环状流路的喷嘴。

根据这样的环状流路的流路宽度，旋转机械的性能发生变化。例如，在下述的专利文献1及专利文献2中，公开了一种离心压缩机，具有能够在流路宽度方向中变位的环状的圆板，通过调节圆板的位置而变更流路宽度。

在专利文献1中，在对置地配置于径向叶轮的背面的壳体罩（固定部件）和圆板之间夹有隔片（堵塞板），利用该隔片的厚度来调节圆板的位置。在该专利文献1中，利用从壳体罩的外侧插入的螺栓固定圆板及隔片（流路宽度调节机构）。

在专利文献2中，在圆板的周面（外周面或者内周面）形成螺纹槽，通过调节圆板相对于壳体罩的螺纹结合量来调节圆板的位置。

【专利文献】

专利文献1：日本国特开昭50－54903号公报。  

专利文献2：日本国实开昭61－84199号公报。

发明所要解决的课题

如果考虑制造成本等，则相比对圆板形成螺纹槽，优选采用借助通用性高的螺栓固定圆板的构造。另一方面，在将具有多个离心压缩机的压缩机单元、及将离心压缩机和涡轮一体化了的增压机中，对置于壳体罩而配置齿轮箱及轴部壳体等的部件。因此，有时难以如专利文献1所示地将固定圆板及隔片固定的螺栓从壳体罩的外侧插入。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，目的在于提供一种旋转机械及离心压缩机，在对置于壳体罩而配置有齿轮箱及轴部壳体的旋转机械中，也能够利用通用性高的螺栓固定流路宽度调节机构，能够使用该流路宽度调节机构调节环状流路的流路宽度。

用于解决课题的手段

根据本发明的第1方式，旋转机械具有：径向叶轮、配置于上述径向叶轮的径向外侧并且包围上述径向叶轮地形成的环状流路、被从上述环状流路的内部侧插入的螺栓固定并且调节上述环状流路的流路宽度的流路宽度调节机构。

根据本发明的第2方式，在上述第1方式中，上述流路宽度调节机构具有：形成上述环状流路的内壁的至少一部分并且配置在上述环状流路中的内周侧位置和外周侧位置之间的圆板、夹在对置配置于上述径向叶轮的背面的壳体罩与上述圆板之间的隔片。

根据本发明的第3方式，在上述第2方式中，上述螺栓为，在上述径向叶轮的径向中配置在上述内周侧位置和上述外周侧位置之间的比上述圆板的中央靠外侧。

根据本发明的第4方式，在上述第3方式中，上述壳体罩具有收纳上述圆板的槽部，上述螺栓的位置基于上述圆板的线膨胀系数及旋转机械工作时的假想温度、和从上述圆板的边缘到上述槽部的上述径向叶轮侧的内侧壁面的允许间隙来设定。

根据本发明的第5方式，离心压缩机具有上述第1～第4的任意一方式的旋转机械。

发明效果

根据本发明，调节环状流路的流路宽度的流路宽度调节机构由从环状流路的内部侧插入的螺栓固定。因此，即便是在构成环状流路的流路壁的部件（壳体罩）的外侧配置其他的部件（齿轮箱及轴部壳体）的情况，也能够将流路宽度调节机构向构成上述流路壁的部件安装。因而，根据本发明，即便在对置于壳体罩地配置齿轮箱及轴部壳体的旋转机械中，也能够借助通用性高的螺栓来固定流路宽度调节机构，能够使用该流路宽度调节机构来调节环状流路的流路宽度。

附图说明

图1是表示具有本发明的一实施方式的离心压缩机的压缩机单元的概略构成的剖视图。

图2是图1的区域R的放大图。

图3是本发明的一实施方式的离心压缩机所具备的流路宽度调节部及螺栓的放大主视图。

图4是图2的流路宽度调节部周边的进一步放大图。

附图标记说明

1…压缩机单元

2…齿轮装置

2a…齿轮箱

2b…输入轴

2c…齿轮机构

2d…输出轴

2e…螺栓

3…离心压缩机（旋转机械）

3A…第1离心压缩机

3B…第2离心压缩机

3C…第3离心压缩机

10…径向叶轮

11…壳体

12…涡管罩（壳体罩）

12a……槽部

12b……内径侧壁面（内侧壁面）

13…流路宽度调节部（流路宽度调节机构）

13a…圆板

13b…隔片

14…螺栓

15…环状流路。

具体实施方式

以下参照图面说明本发明的旋转机械及离心压缩机的一实施方式。另外，在以下的说明中，说明具有三个离心压缩机的压缩机单元。

图1是表示压缩机单元1的概略构成的剖视图。如该图所示，本实施方式的压缩机单元1具有齿轮装置2和本实施方式的离心压缩机3。

齿轮装置2具有齿轮箱2a、输入轴2b、齿轮机构2c、输出轴2d。齿轮箱2a是收纳齿轮机构2c并且将输入轴2b及输出轴2d支承为能够旋转的框体。该齿轮箱2a与离心压缩机3所具备的涡管罩12（壳体罩）对置地配置，借助螺栓2e与涡管罩12固接。输入轴2b与收纳在齿轮箱2a的内部的齿轮机构2c连接，一端侧向齿轮箱2a的外部突出地设置。在该输入轴2b的一端侧连接向压缩机单元1供给旋转动力的动力源M（马达等）。齿轮机构2c由多个齿轮构成，调节从输入轴2b输入的旋转动力的转速并向输出轴2d传递。输出轴2d与齿轮机构2c连结，在本实施方式中设置两根。这些输出轴2d设置为其端部露出到齿轮箱2a的外部。

离心压缩机3与齿轮装置2的输出轴2d连接。如图1所示，压缩机单元1设置三个离心压缩机3。即，在齿轮装置2所具备的两根输出轴2d的四个端部中，在三个上设置离心压缩机3。三个离心压缩机的各自容量不同。具体而言，压缩机单元1中设置具有最大的容量的第1离心压缩机3A、具有中间的容量的第2离心压缩机3B、和具有最小的容量的第3离心压缩机3C。

这些第1离心压缩机3A、第2离心压缩机3B、第3离心压缩机3C除了对于齿轮装置2的安装位置、容量之外具有基本相同的构成。因此，在以下的说明中，使用第2离心压缩机3B而说明离心压缩机3的具体的装置构成。另外，对于第2离心压缩机3B，主要参照图1和作为将图1中的区域R放大的放大剖视图的图2来进行说明。

第2离心压缩机3B如图1所示，具有径向叶轮10、壳体11、涡管罩12、流路宽度调节部13（流路宽度调节机构）、和螺栓14。

径向叶轮10与齿轮装置2的输出轴2d连结，借助从输出轴2d传递来的旋转动力而旋转。壳体11形成为从径向叶轮10的径向外侧包围径向叶轮10。壳体11在内部具有用于向径向叶轮10供给空气（气体）的吸入口11a、和用于对通过了径向叶轮10的空气进行引导的涡管流路11b。壳体11经由涡管罩12而固定于齿轮箱2a。

涡管罩12对置地配置于径向叶轮10的背面（吸入口11a的相反侧的面），堵住壳体11的背面侧开口部分。该涡管罩12如上所述地借助螺栓2e被固定于齿轮箱2a。即，在涡管罩12的外侧（壳体11的相反侧）邻接地配置齿轮箱2a。此外，如图2所示，在涡管罩12的内壁（径向叶轮10侧的壁部）设置用于收纳流路宽度调节部13的环状的槽部12a。

流路宽度调节部13由圆板13a、隔片13b构成。圆板13a与壳体11一起形成环状流路15。

该环状流路15配置在径向叶轮10的径向外侧并且包围径向叶轮10地形成，令通过径向叶轮10而被加速的空气减速升压。即，圆板13a形成环状流路15的内壁的至少一部分。环状流路15的内壁由圆板13a、壳体11的一部分形成。

此外，在令环状流路15的径向叶轮10侧的位置为内周侧位置I、令涡管流路11b侧的位置为外周侧位置O时，圆板13a配置在内周侧位置I和外周侧位置O之间。

本实施方式的流路宽度调节部13与环状流路15同样地形成为包围径向叶轮10的环状，包含于流路宽度调节部13的圆板13a和隔片13b也同样地形成为包围径向叶轮10的环状。但是，本发明不限定于这样的构成，也可以例如流路宽度调节部由沿环状流路15的周方向分割的多个部件构成。

另外，本发明的旋转机械构成为至少包含径向叶轮10、流路宽度调节部13、和环状流路15。

隔片13b夹在涡管罩12和圆板13a之间，为了调节圆板13a的位置而使用。根据该隔片13b的厚度，调节环状流路15的流路宽度方向（径向叶轮10的中心轴方向）中的圆板13a的位置。即，准备厚度不同的隔片13b，通过选择隔片13b的厚度能够调节圆板13a的位置、即环状流路15的流路宽度。

这样的流路宽度调节部13如图2所示，借助从环状流路15的内部侧插入的螺栓14被固定在涡管罩12的内壁侧。即，螺栓14从涡管罩12的内壁侧插入。图3是流路宽度调节部13及螺栓14的主视图。如该图所示，流路宽度调节部13借助沿周方向均等地配置的5根螺栓14被固定。

各螺栓14如图2及图3所示，在径向叶轮10的径向中，配置在比内周侧位置I和外周侧位置O之间的圆板13a的中央（中央位置E）靠外侧。即，各螺栓14配置在接近圆板13a的外缘（径向外侧的边缘）的位置。通过这样地将各螺栓14配置在比内周侧位置I和外周侧位置O之间的圆板13a的中央靠外侧，从螺栓14的插入位置到径向内侧附近的部位比从螺栓14的插入位置到径向外侧附近的部位长。这样的圆板13a为，借助螺栓14，比中央（中央位置E）靠外侧的部分被固定，所以在第2离心压缩机3B工作而升温而由于其热而膨胀时，朝向槽部12a的径向叶轮10侧的内径侧壁面12b（内侧壁面）较大地延伸。因此，在第2离心压缩机3B工作时，圆板13a的内缘更加向槽部12a的内径侧壁面12b接近，这些之间的距离S变短。另外，内径侧壁面12b是指槽部12a的内壁面，指以径向叶轮10的径向看靠内侧的壁面。

另外，如图2、3所示，在本实施方式中环状地形成的圆板13a以在与涡管罩12之间夹入隔片13b的状态使用螺栓14被固定于涡管罩12。即，圆板13a和隔片13b都具有令螺栓14插通的贯通孔。螺栓14配置在圆板13a的外缘附近，所以隔片13b也位于圆板13a的外缘附近。

图4是图2的流路宽度调节部13周边的进一步放大图。在第2离心压缩机3B停止时，圆板13a变为常温，所以如图4中用实线表示的那样收缩。此外，在第2离心压缩机3B工作时，圆板13a变为高温，所以如在图4中用虚线表示的那样延伸。如果令常温时的圆板13a的内缘与内径侧壁面12b的距离S为距离S1、令高温时的圆板13a的内缘与内径侧壁面12b的距离S为距离S2，则由于圆板13a热膨胀，距离S2变得比距离S1短。即，如果第2离心压缩机3B工作，则圆板13a的内缘接近内径侧壁面12b，圆板13a的内缘和内径侧壁面12b之间的间隙变小。

如果在第2离心压缩机3B的工作时圆板13a的内缘和内径侧壁面12b之间的间隙大，则有可能从压缩机叶轮10排出的空气流入上述间隙而发生紊流而环状流路15的压力损失变高。因此，工作时的圆板13a的内缘和内径侧壁面12b之间的间隙（即图4所示的距离S2）优选尽可能小。距离S2依存于常温时的从螺栓14到圆板13a的内缘的距离L1而变化，所以在本实施方式中，以距离S2为由实验等预先求得的允许间隙C以下的方式设定圆板13a内的螺栓14的位置。换言之，以工作时的距离S2为允许间隙C以下的方式设定距离L1。另外，允许间隙C是作为是否能够满足第2离心压缩机3B所要求的性能的指标的值。例如，在工作时中，圆板13a的内缘和内径侧壁面12b的距离S2大于允许间隙C时，环状流路15的压力损失变大，变得无法满足第2离心压缩机3B优选的性能。此外，当圆板13a的内缘和内径侧壁面12b的距离小于允许间隙C时，环状流路15的压力损失变小，能够满足第2离心压缩机3B优选的性能。

另外，距离S2不仅仅依存于常温时的从螺栓14到圆板13a的内缘的距离L1，还依存于圆板13a的线膨胀系数及工作时（旋转机械工作时）的假想温度而变化。因而，在本实施方式中，螺栓14的位置（常温时的从螺栓14到圆板13a的内缘的距离L1）基于圆板13a的线膨胀系数及工作时的假想温度、允许间隙C而设定。更详细而言，以基于圆板13a的线膨胀系数及压缩机单元1的工作时的假想温度而算出的从圆板13a的内缘到内径侧壁面12b的工作时的距离S2比预先设定的允许间隙C短的方式，设定圆板13a内的螺栓14的位置。

此外，如图2所示，各螺栓14以其头部不从圆板13a的表面向环状流路15侧突出的方式收纳在形成于圆板13a的螺栓孔中。由此，螺栓14不会扰乱环状流路15中的气体的流动，能够防止环状流路15中由于螺栓14而压力损失升高。

返回图1，第1离心压缩机3A的排出侧和第2离心压缩机3B的吸气侧借助未图示的流路连接，第2离心压缩机3B的排出侧和第3离心压缩机3C的吸气侧借助未图示的流路连接。在这样的压缩机单元1中，在第1离心压缩机3A中被压缩后的空气在第2离心压缩机3B中被进一步压缩，在第2离心压缩机3B中被压缩后的空气在第3离心压缩机3C中被进一步压缩。

根据搭载于这样的压缩机单元1的本实施方式的离心压缩机3（第1离心压缩机3A、第2离心压缩机3B及第3离心压缩机3C），调节环状流路15的流路宽度的流路宽度调节部13由从环状流路15的内部侧插入的螺栓14固定。在组装离心压缩机3时，向插通于涡管罩12的输出轴2d连接径向叶轮10等，然后向涡管罩12安装壳体11，只要在该安装前，圆板13a的形成环状流路15的面露出。因此，根据本实施方式的离心压缩机3，即便是在构成环状流路15的流路壁的涡管罩12的外侧配置齿轮箱2a时，也能够容易地将流路宽度调节部13安装于涡管罩12。因而，根据本实施方式的离心压缩机3，即便对置于涡管罩12地配置齿轮箱2a等，也能够借助通用性高的螺栓14固定流路宽度调节部13，能够使用该流路宽度调节部13调节环状流路15的流路宽度。

此外，根据本实施方式的离心压缩机3，流路宽度调节部13具有形成环状流路15的内壁的圆板13a、和夹在对置地配置于径向叶轮10的背面的涡管罩12与圆板13a之间的隔片13b。因此，通过改变隔片13b的厚度，能够容易地进行环状流路15的流路宽度的变更。

此外，在本实施方式的离心压缩机3中，各螺栓14在径向叶轮10的径向中配置在比内周侧位置I和外周侧位置O之间的圆板13a的中央靠外侧。因此，从圆板13a的螺栓14的插入位置到径向内侧附近的部位比从该插入位置到径向外侧附近的部位长，在第2离心压缩机3B工作而升温时，圆板13a的内缘更加接近设置于涡管罩12的环状的槽部12a的内径侧壁面12b。因此，能够防止在圆板13a的内缘和设置于涡管罩12的环状的槽部12a的内径侧壁面12b之间产生必要以上的间隙，能够抑制压力损失的增大。

另外，本发明不限定于上述实施方式，仅由后附的权利要求书来限定。上述的实施方式中示出的各构成部件的各形状及组合等仅是一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行构成的添加、省略、置换、及其他的变更。例如可以考虑以下的变形例。

（1）例如在上述实施方式中说明了将本发明的旋转机械用于离心压缩机的例子。但是本发明不限定于此，也可以将本发明的旋转机械应用于涡轮。此时，环状流路是用于向涡轮叶轮供给燃烧气体的喷嘴。即，在将本发明应用于涡轮时，能够容易地调节喷嘴的流路宽度。此外，本发明不仅是涡轮机械，也能够应用于其他的旋转机械。

（2）此外，在上述实施方式中说明了将本发明的离心压缩机搭载于压缩机单元的构成。但是本发明不限定于此，也能够将本发明的离心压缩机搭载于增压机。

（3）此外，在上述实施方式中说明了通过调节隔片13b的厚度而调节圆板13a的位置的构成。但是本发明不限定于此。例如，也可以考虑将不同于螺栓14的调节用螺栓在旋转轴方向上贯通圆板13a地设置，通过从环状流路15侧令该调整用螺栓旋转而令朝向涡管罩12的从圆板13a的调整用螺栓的尖端突出量变化，利用该突出量的变化而调节圆板13a的位置。

（4）进而，在上述实施方式中说明了具有三个离心压缩机3的压缩机单元1。但是本发明不限定于此，压缩机单元所具备的离心压缩机的数量也可以为一个、两个或者四个以上的多个。

Claims (5)

1.一种旋转机械，具有：径向叶轮、配置于上述径向叶轮的径向外侧并且包围上述径向叶轮地形成的环状流路，其中，

具有流路宽度调节机构，被从上述环状流路的内部侧插入的螺栓固定，并且调节上述环状流路的流路宽度。

2.根据权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，

上述流路宽度调节机构具有：

圆板，形成上述环状流路的内壁的至少一部分，并且配置在上述环状流路中的内周侧位置和外周侧位置之间；

隔片，夹在对置配置于上述径向叶轮的背面的壳体罩与上述圆板之间。

3.根据权利要求2所述的旋转机械，其特征在于，

上述螺栓为，在上述径向叶轮的径向中，配置在比上述内周侧位置和上述外周侧位置之间的上述圆板的中央靠外侧。

4.根据权利要求3所述的旋转机械，其特征在于，

上述壳体罩具有收纳上述圆板的槽部，

上述螺栓的位置基于上述圆板的线膨胀系数及旋转机械工作时的假想温度、和从上述圆板的边缘到上述槽部的上述径向叶轮侧的内侧壁面的允许间隙来设定。

5.一种离心压缩机，具有权利要求1至4的任意一项所述的旋转机械。

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