CN103443472A - 离心式压缩机的涡旋形状 - Google Patents

Abstract

一种离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于：涡旋部（12）的截面面积（A）与从压缩机叶轮（3）的轴心（L1）到涡旋部截面图心（P₀）的半径（R）的比（A／R）的扩大比率，是从涡旋部的卷绕开始到卷绕结束减少。

Description

离心式压缩机的涡旋形状

技术领域

本发明涉及离心式压缩机，其具备有涡旋部，该涡旋部利用压缩机叶轮的旋转而在该压缩机叶轮的外周部构成被形成涡旋形状的流路，且涉及在涡旋部使流体（气体）静压恢复的涡旋形状。

背景技术

离心式压缩机被要求在大的运转范围内是高压力、高效率化。

图7是表示离心式压缩机的压缩机叶轮旋转轴心上半部主要部分的放大截面图。

离心式压缩机的压缩机1包括：压缩机叶轮3，其主要由旋转的轮毂31和安装在其外周面的多个离心叶片32构成；轴2，其与该压缩机叶轮3的旋转驱动源连结；压缩机壳体11，其收容上述部件且形成流体的流路。

压缩机壳体11在压缩机叶轮3的外周侧成为大致环状，为了使从压缩机叶轮3排出的流体减速，用于恢复静压的扩散部13在其外周侧形成为使截面面积朝向周向螺旋状地扩大，且设有在遍及整周收集气体的涡旋部12和出口管（图示省略）。

当压缩机叶轮3旋转，则离心叶片32对从空气通路15导入的气体、空气等流体进行压缩。这样形成的流体流动（流体）从压缩机叶轮3的外周端通过扩散部13和涡旋部12而从出口管向外部送出。

图8是表示涡旋部12俯视图一例的概略图。

涡旋部12以涡旋终点（图8的360°）为基准，从顺时针60°的位置而使在每30°决定位置的半径R（涡旋部12截面的图心P₀到轴2的轴心L1）分布成为一定。

图9（A）的横轴表示周向每个角度的位置，纵轴表示从涡旋部12的压缩机旋转轴轴心L1到涡旋截面的图心P的半径R，表示半径R的分布是一定的。

图9（B）是以图8中顺时针60°的位置为基准而把涡旋部12每个周向的位置（每30°）的各截面层合表示的截面图，表示涡旋截面的图心P₀在半径R方向的变化。

在涡旋部12由于大致达到涡旋部12全周地有来自压缩机叶轮3的流体（气体）经由扩散部13流入，所以涡旋部12的各截面面积要根据流体的流入量而沿流体的流动方向以一定的比率x变大。

在涡旋部12截面面积的扩大比率x（一定的比率）与从扩散部13向涡旋部12内流体流入量的增大率取得平衡时，则涡旋内的流体速度一定。

作为使涡旋形状变化的现有技术，特开2010-209824号公报（专利文献1）被公开。

专利文献1的涡旋部在把流体气体向动叶片供给而得到动力的涡轮机动叶片的旋转轴周围具备被形成螺旋状的流路，且具有使涡旋部的截面形状从圆角四边形向圆形转移的同时，使截面面积逐渐减少的第一转移部，该第一转移部的角部曲率半径实质上具有相同的大小。

公开了如下的技术：通过形成第一转移部，在能够使涡旋截面变大的相位设定成圆角四边形，在不能使涡旋截面变大的相位则设定成圆形，在各相位确保足够的流路截面面积，而能够减少流体的压力损失。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2010-209824号公报

发明内容

发明要解决的问题

但在专利文献1的技术中，是把流体气体向动叶片供给而在膨胀的同时，得到动力的涡轮机的涡旋形状，而在压缩流体（气体）的本申请的情况下，流体的流动方式和性质是不同的。

因此，考虑涡旋形状的方法也不同。

离心式压缩机被要求在宽的范围是高输出比、高效率化。

在从压缩机流出的流体具有速度的情况下，由于尽管得到动压力的上升，而难于得到静压力的上升，所以压力比和效率低下。因此要求压缩机内速度降低。通过在扩散部使流体的速度降低来恢复压力，但在扩散部各部位的截面中，流体的速度在涡旋的内侧和外侧，流体速度有变化，难于求出正确的流量和速度。

在涡旋部进行流体减速的情况下，考虑使涡旋部截面的大小以线性（一定比率）增加。这时，在流动方向上被给予了一定的减速，而流体与涡旋部壁面之间的边界层变厚，不能得到充分的静压恢复，且由于产生喘振而招致动作范围缩小和增压效率降低的不好情况。

本发明是为了解决这种问题而开发的，目的在于使离心式压缩机能够得到高的效率和高的压力，使涡旋部的截面面积成为：从舌部到涡旋部周向的任意角度使所述截面面积的扩大比率比根据在涡旋部流动的流体流入量增大的扩大比率要逐渐扩大，然后，从任意角度到涡旋部卷绕结束使所述截面面积的扩大比率减少，这样制作使流体的流动在涡旋内减速的部分和增速的部分，能够使静压充分恢复。

解决问题的技术方案

本发明为了解决该课题，在形成有从配置在离心式压缩机的压缩机叶轮下游侧的扩散部排出的气体或空气等流体流路的离心式压缩机的涡旋形状中，

A／R比是涡旋部的截面面积A与从所述压缩机叶轮的轴心到涡旋部截面图心的半径R的比，从涡旋部的卷绕开始直到卷绕结束，减少该A／R比的随着所述涡旋角度增大的扩大比率。

本发明优选的是，所述A／R比是通过以下的计算而得出的：把所述涡旋部截面分割成固定半径ri的带状区域截面面积Ai，并且将作为半径ri与截面面积Ai的Ai／ri比进行总和计算。

利用这种结构，涡旋截面多是以图心为中心而在半径方向不成为对称形状的情况，虽然流体的速度在外周侧和内周侧不同，但即使在这种情况下，也能够高精度地计算流体的体积流量，使流体速度减速而得到压力的恢复，且使涡旋卷绕结束附近的流体速度增速，防止涡旋部壁面与流体的边界层扩展，能够谋求降低损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。

本发明优选的是具备减速区域和增速区域，所述减速区域是使所述涡旋部的截面面积从所述涡旋部的舌部到所述涡旋部卷绕方向的任意角度逐渐扩大，而使所述流体的速度减少；所述增速区域是通过使从所述任意角度到所述涡旋部卷绕结束的所述截面面积的扩大比率比所述减速区域减少，而使所述流体的速度增加。

利用这种结构，通过使从涡旋卷绕开始到任意角度的涡旋部截面面积的扩大比率比根据在所述涡旋部流动的流体流入量增大的扩大比率维持得大而使流体速度减速，以得到压力的恢复，而且使从任意角度到涡旋卷绕结束附近的截面面积扩大比率比根据在所述涡旋部流动的流体流入量增大的扩大比率小而使流体速度增速，防止涡旋部壁面与流体的边界层扩展，能够谋求降低损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。

且本发明优选的是，坐标轴具有：随着从所述涡旋部卷绕开始而把卷绕结束向右侧行进而增加的横轴、随着涡旋半径R与截面面积A的A／R比向上部行进而增加的纵轴，在该坐标轴表示涡旋截面的A／R分布时，A／R的分布成为向上凸的形状为好。

在把涡旋部的卷绕方向作为横轴、把涡旋半径R与截面面积A的A／R比作为纵轴的坐标轴中，通过设定成A／R是凸形状的流体速度特性曲线，并且通过把直到凸形状的顶部作为压力的恢复范围，把从顶部开始减少扩大比率的范围作为流体速度增速范围的特性，来防止涡旋部壁面与流体的边界层扩展，能够得到降低损失（减少流量阻力、提高压力比）的效果。

且本发明优选的是，所述任意角度为，所述涡旋卷绕结束作为0（零）基准，可以在涡旋内流体流动的方向上设定为300～330°的区域。

利用这种结构，能够使流体速度减速，把压力恢复区域设定得尽可能大，并且确保用于把直至涡旋终点部的流体进行加速所需要的最小限度的区域，提高离心式压缩机的效率和压缩比。

且本发明优选的是，可以把所述舌部附近的所述涡旋部截面面积的扩大比率设定成比所述减速区域小。

由于在舌部附近出现由舌部引起的流体剥离。所以利用这种结构把该部的截面面积设定成比逐渐扩大部分的比率小，以减少以剥离为起因的流体流量损失，提高离心式压缩机的效率和压缩比，且谋求扩大动作范围。

且本发明优选的是，可以把所述舌部附近的截面面积设定成比所述减速区域的比率小的区域被设定为从所述舌部在涡旋方向上大致30°～60°。

利用这种结构，求出不受由舌部引起的流体剥离影响的区域，使减少流体速度的压力恢复区域尽可能地变大，谋求提高离心式压缩机的性能。

且本发明优选的是，为了减少在所述涡旋部流动的流体速度，把所述涡旋部截面面积的扩大比率设定成一定，可以使所述截面的图心到所述涡旋部中心的半径变化。

且本发明优选的是，为了减少在所述涡旋部流动的流体速度，把所述涡旋部截面的图心到所述涡旋部中心的半径设定成一定，可以使所述截面面积的扩大比率变化。

发明的效果

使涡旋部的截面面积从舌部到涡旋部周向的任意角度是逐渐扩大，从任意角度到涡旋部卷绕结束使所述截面面积的扩大比率减少，由此来制作使流体的流动在涡旋部内减速的部分和增速的部分，能够使静压充分恢复，使离心式压缩机能够得到高的效率和高的压力。

附图说明

图1表示本发明第一实施例的涡旋部形状图；

图2表示本发明第一实施例的涡旋部截面形状；

图3（A）是表示把本发明第一实施例涡旋周向各部位的截面层合的断层图，（B）是表示把涡旋各部位的A／R与现有比较的图，（C）是表示把涡旋各部位的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）与现有比较的图；

图4（A）是表示把本发明第二实施例涡旋周向各部位的截面层合的断层图，（B）是表示把涡旋各部位的A／R与现有比较的图，（C）是表示把涡旋各部位的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）与现有比较的图；

图5（A）是表示把本发明第三实施例涡旋周向各部位的截面层合的断层图，（B）是表示把涡旋各部位的A／R与现有比较的图，（C）是表示把涡旋各部位的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）与现有比较的图；

图6（A）是表示把本发明第四实施例涡旋周向各部位的截面层合的断层图，（B）是表示把涡旋各部位的A／R与现有比较的图，（C）是表示把涡旋各部位的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）与现有比较的图；

图7是表示本发明离心式压缩机的压缩机叶轮旋转轴心上半部主要部分的放大截面图；

图8是表示离心式压缩机涡旋形状的图；

图9（A）表示现有技术中涡旋周向各部位的半径，（B）是表示把涡旋各部位的截面层合的断层图。

具体实施方式

以下使用图示的实施例来详细说明本发明。

实施例所记载的结构零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别的特定记载，则本发明的范围就不是仅限定于此，不过单单是说明例。

（第一实施例）

如图7所示，本发明的涡旋作为流体的流路而在压缩机叶轮3的外周侧成为大致环状，为了使从压缩机叶轮3排出的流体（气体）减速，用于恢复静压的扩散部13在其外周侧形成为，使截面面积朝向卷绕方向（流体流动的方向）螺旋状地扩大，且设有使流体减速、升压的涡旋部12和出口管（图示省略）。

当压缩机叶轮3旋转时，离心叶片32压缩从空气通路15导入的气体和空气等流体。这样形成的流体（气体）流动（流体）从压缩机叶轮3的外周端通过扩散部13和涡旋部12而从出口管向外部送出。

根据图1、图2和图3（A）、（B）、（C）来说明本发明第一实施例离心式压缩机的涡旋形状。

图1是涡旋部12的俯视图。

涡旋形状是把涡旋部12的半径方向截面设定成大致圆形，该截面的面积以涡旋部终点Z（360°）为0基准，从卷绕方向60°的位置到涡旋部终点Z之间是螺旋状地逐渐扩大。（以后，把“涡旋部截面”设定为是相对涡旋部12内空气体路的轴线的直角方向的截面。）

在图1的卷绕方向大致60°的位置附近设有舌部5，该舌部5的部位是与涡旋部12的卷绕开始位置大致一致的部位，并且是从扩散部13突出的、流体与在涡旋流动的流体的间隔壁端缘。

如图3（B）、（C）所示，在涡旋部12具有：使流体的速度下降而恢复静压的减速区域α、使流体的速度上升而谋求流动稳定化的增速区域β。

通常，在涡旋部12内流动的流体（气体）是把角运动量一定作为条件而多使用以下的式子。

Vθ×r=一定   （1）

Vθ：周向速度

r：半径（叶轮外形）

但在涡旋部12各部位截面的内侧和外侧也如从（1）式了解的那样，流体的速度是内侧比外侧快。

因此，在涡旋部12内流动的流体的体积流量Q需要考虑截面的大小（形状）和涡旋的半径。

因此如图2所示，把涡旋截面分割成固定半径ri的带状区域（截面面积Ai），从（1）式而由下式来求体积流量Q。

体积流量 $Q=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Qi}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{\θi}}{A}_i...\left(2\right)$

另一方面，从（1）式使Vθi×ri=Vθ×r成立。

$\mathrm{V\θi}=\mathrm{V\θ}\frac{r}{\mathrm{ri}}...\left(3\right)$

把（3）代入（2），则

$Q=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{V\θ}\·\frac{r}{\mathrm{ri}}\·\mathrm{Ai}=\mathrm{V\θr}\underset{i=l}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{Ai}}{\mathrm{ri}}...\left(4\right)$

根据（4）式，Vθr表示从压缩机叶轮3排出的流体在扩散部13外周部的速度，由于在扩散部13外周部的整个区域是相同的速度，所以能够看作是常数（在设计时决定）。

因此，

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{Ai}}{\mathrm{ri}}$

成为考虑了沿涡旋各截面形状的面积的值。

于是，当与

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{Ai}}{\mathrm{ri}}=A/R$

置换，则（4）的体积流量Q如下表示

Q=Vθ·r·A/R   （5）

当通过涡旋各截面的流量Q在各截面是一定时，流速由其半径R的A／R比来决定，A／R大则流速减少。

当R一定而缩小A，则在其流动的流体速度就增大。

图3（A）是表示把本实施例卷绕方向（流体流动的方向）各部位的涡旋部截面层合的断层图，表示把A／R的截面面积扩大比率改变时的分布，是把到图1所示的涡旋周向的各部位θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6的截面层合的图。

在涡旋部12从压缩机叶轮3经由扩散部13而有达到涡旋部12大致全周的流体（气体）流入。

因此，本实施例根据随着涡旋角度增大的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）是按照在涡旋部12流动的流体流入量的现有涡旋设计而把一定的扩大比率作为基准比率x（界限值），对截面面积扩大比率进行增减来调整涡旋部12各截面的A／R。

各层之间间隔的大小表示面积扩大比率的大小。

图3（B）中，横轴是表示涡旋卷绕方向角度的θ、纵轴是表示截面面积大小的A／R的比，表示随着A／R的变化而流体减速和增速的流体减速特性即流体速度特性曲线E。

同样地，图3（C）是把图3（B）的纵轴A／R设定为是在截面的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）。

由于根据现有的涡旋设计，A／R是以一定比率增加，所以在图3（B）中，现有的数据以右上升的直线表示，在图3（C）中，以与横轴并行的定值表示。

把从θ1（60°）到300°设定为是减速区域α，在图1成为从θ1到θ5，把该之间的截面面积扩大比率设定为φ，比图3（C）以定值表示的虚线即基准比率x（界限值）大，以使流体速度减速，谋求静压力的恢复。

把从300°到卷绕结束的360°设定为是增速区域β，使该之间的截面面积扩大比率ω比截面面积扩大比率x小，以使流体增速。

因此，截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）成为φ＞x＞ω的顺序。

相对现有的基准比率x（虚线），在涡旋卷绕方向60°～300°之间使A／R的截面面积扩大比率φ比x大，随着截面面积的扩大而涡旋部12内的流体被减速[根据式（5）的说明]，在300°～360°（涡旋卷绕结束）之间使A／R的截面面积扩大比率ω比x小，使流体增速，如图3（B）所示，流体速度特性曲线E的其特性成为向上方凸的减速特性，在涡旋部12内形成静压恢复部和增速部。

当以图3（C）所示的截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）的倾向来表现，则截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）从涡旋部的卷绕开始到卷绕结束表示了右减少下降的减少倾向。

图3（C）的现有和从比记载的一定值基准比率x值大的涡旋角度60°～300°是减速区域，而从值小的300°到360°成为增速区域。

且减速区域α的从θ1（60°）到300°以及增速区域β的从300°到涡旋卷绕结束360°的数值并不限定于此。

之所以把使涡旋卷绕结束部（360°）的流体速度增速的部分设定成是30°，是因为加大A／R变大的区域而尽可能地使流体的静压恢复变高的缘故。

因此，即使把利用形状等的制约而使流体速度增速的部分设定在卷绕结束前的30°～60°（300°～360°）位的区域，也能够得到大致同等的效果。

把从涡旋卷绕开始到300°（任意角度）的涡旋部12的截面面积扩大比率φ设定得比x大，使流体速度减速，得到压力恢复，且把涡旋卷绕结束附近的截面面积扩大比率ω设定得比截面面积扩大比率x小，使流体增速，防止涡旋部12壁面与流体的边界层扩展，能够谋求降低损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。

（第二实施例）

根据图4说明本实施例。

本实施例中，除了对从配置在离心式压缩机的压缩机叶轮3下游侧的扩散部13排出的气体或空气等流体形成流路的涡旋部12形状以外，基本形状与第一实施例相同，因此仅说明涡旋部12，其他则省略。

对于相同的用语则付与相同的符号而省略说明。

本实施例中，图4（A）是表示把图1所示的涡旋卷绕方向（流体流动的方向）各部位θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6的涡旋部截面层合表示的断层图，表示把A／R的图心半径R改变的情况，从θ1（60°）到300°形成A／R的涡旋减速区域γ，从300°到涡旋卷绕结束的360°形成增速区域δ。

图4（A）的P₀表示各涡旋部12截面的图心，山状的实线表示涡旋部截面图心P₀位置的变化。图4（B）中，横轴是表示涡旋卷绕方向角度的θ、纵轴是表示A／R，表示随着A／R增大的变化而流体的速度减少的流体速度特性曲线F。

这如已述的那样，在涡旋部12，来自压缩机叶轮3的流体（气体）经由扩散部13流入遍及涡旋部12的大致全周。

因此，本实施例根据在涡旋部12各截面的A／R的流体流动的方向（卷绕方向），并依据式（5）的Q=Vθ·r·A／R，把截面面积扩大比率设定得基准比率x大，以使流体减速，且依据式（1）的Vθ×r=一定，通过扩大图心的R而也包含减速的效果。

本实施例中，半径被扩大的θ1（60°）～300°成为是减速区域（γ），与截面面积扩大比率比基准扩大比率x大的区域大致对应。本实施例的流体速度特性曲线F成为在沿涡旋部12的流体流动方向（卷绕方向）而流体减速和增速的曲线（图4（B）中向上凸的曲线）。

这是当半径R增大而引起的减速（依据式（1）），把截面面积扩大比率设定得比基准比率x（根据向涡旋部12流入的流体量来扩大截面面积的比率）大，以此来谋求使涡旋部12的流体减速。（依据式（5））

在300°～360°（涡旋部卷绕结束），使图心半径沿流体流动的方向变小下去，成为流体增速的曲线[图4（B）中右肩上升的倾斜缓慢，图4（C）中截面面积扩大比率成为比基准扩大比率x小]，流体速度特性曲线F成为整体向上方凸的减速特性，在涡旋部12内形成静压恢复部和增速部。

且减速区域γ（A／R扩大）的从θ1（60°）到300°以及增速区域δ的从300°到涡旋卷绕结束360°的数值并不限定于此。

之所以把使涡旋卷绕结束部（360°）的流体速度增速部分的区域设定成是60°（300°～360°），是因为加大A／R变大的区域而尽可能地使流体的静压恢复变高的缘故。

本实施例把流体速度的增速区域设定成60°，但实验结果是即使设定在30°～60°（330°～360°）位的区域，也能够得到大致同等的效果。

在从涡旋卷绕开始到300°（任意角度）的涡旋部12减速区域γ，使半径R逐渐扩大的同时，把截面面积扩大比率设定得比基准比率x大，使流体速度减速，得到压力恢复，且在涡旋卷绕结束附近的增速区域δ，使图心半径沿流体流动的方向变小下去的同时，把截面扩大比率设定得比基准比率x小，使流体增速，防止涡旋部12壁面与流体的边界层扩展，能够谋求降低损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。

（第三实施例）

根据图5说明本实施例。

本实施例中，除了对从配置在离心式压缩机的压缩机叶轮下游侧的扩散部突出的气体或空气等流体形成流路的离心式压缩机涡旋部12形状以外，基本形状与第一实施例相同，因此仅说明涡旋部12，其他则省略。

对于相同的用语则付与相同的符号而省略说明。

图5（A）是把本实施例的涡旋卷绕方向（流体流动的方向）各部位的涡旋部截面层合表示的断层图，是把图1所示涡旋周向的各部位θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6的截面层合的图。

图1中，在流体流动方向的大致60°位置附近，且是与涡旋卷绕开始位置大致一致的部位，设有是从扩散部13排出的流体与在涡旋流动的流体的间隔壁端边缘的舌部5。

图5（A）的表示涡旋部截面的θ1表示舌部5的截面面积，现有的截面形状由虚线表示，本申请的截面形状由实线表示。

在舌部5附近，由于流体受到舌部5的影响而在舌部5与流体之间产生剥离。

因此，仅在与把舌部5附近的截面面积（A／R）剥离的区域相当的部分使流动的面积变小，谋求降低以剥离为起因的损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。

图5（B）中，横轴表示涡旋卷绕方向的角度θ、纵轴表示A／R的面积A，表示随着A／R的面积A扩大而流体速度减少的流体速度特性曲线G。

图5（C）是把图5（B）的纵轴设定为是截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）。

把舌部5附近大致60°～120°之间的A／R或截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）设定得比基准比率x（界限值）小（使A／R小或d（A／R）／dθ小），使该部的流体速度变快，以消除舌部5与流体之间的剥离，流体速度特性曲线G形成有比现有的流体速度特性曲线（虚线）更位于下侧（流体速度增大）的第一增速区域ε。

从涡旋卷绕方向120°位置到卷绕结束，与第一实施例相同，把A／R或d（A／R）／dθ设定得比现有的基准比率大，形成减速区域η，使流体速度减少。从卷绕结束附近的300°到卷绕结束的360°区域，使比从120°到300°的截面面积扩大比率小，形成流体速度增大的增速区域κ。

因此，缩小舌部5附近的截面面积，谋求降低以剥离为起因的损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。

图5（B）中，从涡旋角度60°到120°是向下凸的曲线，在120°以上则与图3（B）同样地成为向上凸的曲线。

图5（C）中，相对表示现有一定值的数据（虚线），从60°到120°和从300°到360°是表示比现有值小的值的增速区域，从120°到300°是表示比现有值大的值的向上凸的曲线。

从θ1（60°）到120°的舌部的第一增速区域ε、从120°到300°的减速区域η和从300°到涡旋卷绕结束360°的第二增速区域κ的数值并不限定于此。

本实施例中，虽然比现有的流体速度特性曲线（虚线）更位于下侧，但即使在位于上侧的情况下，通过使该部的A／R比截面面积扩大比率φ小，只要是向下侧凹的流体速度特性曲线G，就能够得到同样的效果。

（第四实施例）

根据图6说明本实施例。

本实施例中，除了对从配置在离心式压缩机的压缩机叶轮下游侧的扩散部突出的气体或空气等流体形成流路的离心式压缩机涡旋部12形状以外，基本形状与第二实施例相同，因此仅说明涡旋部12，其他则省略。

图6（A）表示把本实施例A／R的图心半径R改变的情况，是表示把图1所示的涡旋卷绕方向（流体流动的方向）各部位θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6的各涡旋部截面层合的断层图。

P₀表示各涡旋部12截面的图心，山状的实线是表示各涡旋部12的图心P₀位置变化（R的变化）的图。图6（B）中，横轴是表示涡旋卷绕方向角度的θ、纵轴是表示A／R的半径R，表示随着A／R的半径R变化的流体速度特性曲线H。

现有的图心P₀的半径R在涡旋卷绕方向的各部位是一定的（虚线）。

图6（A）的表示涡旋部截面的θ1表示舌部5的截面形状，现有的截面形状由虚线表示，本实施例的截面形状由实线表示。

图6（B）中，从涡旋角度60°到120°是向下凸的曲线，在120°以上则与图3（B）同样地成为向上凸的曲线。

图6（C）中，相对表示现有一定值的数据（虚线），从60°到120°和从300°到360°是表示比现有值小的值的增速区域，从120°到300°是表示比现有值大的值的向上凸的曲线。

如实施例3所记述的那样，在舌部5附近，由于流体受到舌部5的影响而在舌部5与流体之间产生剥离。

图5（B）中，横轴表示涡旋卷绕方向（流体流动的方向）的角度θ、纵轴表示A／R，表示随着A／R的扩大比率增大而流体速度减少的流体速度特性曲线H。曲线G。

图6（C）是把图6（B）的纵轴设定为是截面面积扩大比率（d（A／R）／dθ）。

把舌部5附近大致60°～120°之间的截面面积扩大比率设定得比基准比率x小，使该部的流体速度变快，以消除舌部5与流体之间的剥离。

因此，仅把与舌部5附近的截面面积A／R比剥离的区域相当的部分设定小（截面面积），谋求降低以剥离为起因的损失（减少流量阻力、提高压力比）和流动的稳定化。作为使舌部5附近大致60°～120°之间的截面面积A变小的机构，例如如图5（A）所示那样，有在截面θ1中把半径内侧部分缩小的方法。

从涡旋卷绕方向120°位到卷绕结束则与第二实施例相同，使图心R朝向流体流动的方向变大的同时，把截面面积扩大比率设定得比基准比率x大，以形成减速区域μ，使流体速度减少。从卷绕结束附近的300°到卷绕结束的360°区域，使图心R朝向流体流动的方向变小的同时，把截面面积扩大比率设定得比基准比率x小，形成使流体速度增大的第二增速区域π。

产业上的利用可能性

涉及离心式压缩机，其具备有涡旋部形状，该涡旋部形状利用压缩机叶轮的旋转而在该压缩机叶轮的外周部构成被形成涡旋形状的流路，在涡旋部使静压恢复，可以用于得到高压缩机性能的离心式压缩机。

Claims (9)

1.一种离心式压缩机的涡旋形状，其形成从配置在离心式压缩机的压缩机叶轮下游侧的扩散部排出的气体或空气等流体的流路，其特征在于，

A／R比是涡旋部的截面面积A与从所述压缩机叶轮的轴心到涡旋部截面图心的半径R的比，从涡旋部的卷绕开始直到卷绕结束，减少该A／R比的随着所述涡旋角度增大的扩大比率。

2.如权利要求1所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，所述A／R比是通过以下的计算而得出的：把所述涡旋部截面分割成固定半径ri的带状区域截面面积Ai，并且将作为半径ri与截面面积Ai的Ai／ri比进行总和计算。

3.如权利要求1所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，其具备减速区域和增速区域，所述减速区域是使所述涡旋部的截面面积从所述涡旋部的舌部到所述涡旋部卷绕方向的任意角度逐渐扩大，而使所述流体的速度减少；所述增速区域是通过使从所述任意角度到所述涡旋部卷绕结束的所述截面面积的扩大比率比所述减速区域减少，而使所述流体的速度增加。

4.如权利要求1～3任一项所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，坐标轴具有：随着从所述涡旋部卷绕开始把卷绕结束向右侧行进而增加的横轴和随着涡旋半径R与截面面积A的A／R比向上部行进而增加的纵轴，在该坐标轴表示涡旋截面的A／R分布时，A／R的分布成为向上的凸形状。

5.如权利要求1所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，所述任意角度为，把所述涡旋卷绕结束作为0（零）基准，在涡旋内的流体流动的方向设定为300～330°的区域。

6.如权利要求1所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，把所述舌部附近的所述涡旋部截面面积的扩大比率设定成在流体流动的方向上扩大。

7.如权利要求5所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，使所述舌部附近的截面面积比逐渐扩大部分的比率小的区域被设定为从所述舌部在涡旋方向上大致30°～60°。

8.如权利要求1所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，为了减少在所述涡旋部流动的流体速度，使所述涡旋部截面图心的半径变化。

9.如权利要求1所述的离心式压缩机的涡旋形状，其特征在于，为了减少在所述涡旋部流动的流体速度，把所述涡旋部截面的图心到所述涡旋部中心的半径设定成一定，使所述截面面积的扩大比率变化。

Images