CN104822948A - 离心式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心式压缩机。该离心式压缩机具备：叶轮(3)，其通过旋转，将朝向轴向一方侧流入的流体从朝向径向外侧的出口送出；以及壳体(5)，其以包围叶轮(3)的方式设置且形成有出口流路(6)，该出口流路(6)供从叶轮(3)出口送出的流体流通并且随着朝向下游侧而增大流体的压力，该离心式压缩机形成有循环流路(26)，该循环流路(26)具有与出口流路(6)连接的第一开口部(28)、和与出口流路(6)中的第一开口部(28)的上游侧的位置连接的第二开口部(27)。

Description

离心式压缩机

技术领域

本发明涉及利用离心力来压缩气体的离心式压缩机。

本申请主张在2013年2月5日申请的日本特愿2013-020704号的日本申请的优先权，并在此援引其内容。

背景技术

众所周知，离心式压缩机使气体穿过旋转的叶轮的半径方向，并利用此时产生的离心力来压缩气体。在这种离心式压缩机中，已知有在轴向上具备多级叶轮并阶段性地压缩气体的多级式的离心式压缩机。

离心式压缩机通过在壳体内将叶轮可旋转地支承于旋转轴上，通过使该叶轮旋转，从壳体的吸入口吸引空气、气体等流体并对该流体赋予离心力。然后，在扩散器以及涡盘部中将其动能转换成压力能而从壳体的排出口送出。

在上述那样的离心式压缩机中，为了抑制由于周向上的流动不均匀而产生的回旋失速，有时将扩散器宽度设得比通常窄，或者设置将叶轮背面与扩散器入口连接起来的循环流路(例如参照专利文献1、专利文献2)。

上述结构都是通过使扩散器入口处的流速增大并且使流动朝向半径向而减小流动角以使回旋失速难以产生的构造。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-122516号公报

专利文献2：日本特开2010-043648号公报

发明要解决的课题

然而，在上述的专利文献1、专利文献2中记载的那种具有设置将叶轮背面与扩散器入口连接起来的循环流路的构造的离心式压缩机中，构成为不向扩散器喷出高压压缩流体的一部分，而是向叶轮背面喷出高压压缩流体的一部分。因此，使从主流向叶轮背面泄漏的泄漏流动降低而维持主流速度。然而，在出口流路中流动的流体的流速增大的方面具有改良的余地。

另外，存在设置在旋转轴与轮毂壳体之间的密封件(例如迷宫式密封件)处的泄漏增多这一问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种离心式压缩机，该离心式压缩机通过使在出口流路中流动的流体的流速增大，从而能够更可靠地抑制回旋失速。

解决方案

根据本发明的第一方式，离心式压缩机具备：叶轮，其通过旋转，将朝向轴向一方侧流入的流体从朝向径向外侧的出口送出；以及壳体，其设置为包围所述叶轮且形成有出口流路，该出口流路供从所述叶轮的出口送出的流体流通并且随着朝向下游侧而增大所述流体的压力，所述离心式压缩机形成有循环流路，该循环流路具有第一开口部和第二开口部，所述第一开口部与所述出口流路连接，所述第二开口部与所述出口流路中的所述第一开口部的上游侧的位置连接。

根据上述结构，通过使从出口流路的第二开口部流入的流体循环，以增大在出口流路中流动的流体的流速，从而能够更可靠地抑制回旋失速。

在上述离心式压缩机中，所述第二开口部也可以构成为指向所述出口流路的下游侧。

根据上述结构，由于使从第二开口部导入的循环流朝向出口流路的下游侧，所以能够进一步增大在出口流路中流动的流体的流速。

在上述离心式压缩机中也可以构成为，所述出口流路具有：扩散器，其与所述叶轮的出口连接，并且将由所述叶轮赋予给所述流体的动能转换成压力能；以及涡盘，其与所述扩散器的出口连接，且使所述流体向外部排出，所述第一开口部设置在所述涡盘上。

根据上述结构，由于能够进一步增大第一开口部与第二开口部的压力差，所以能够更可靠地使循环流流动。

在上述离心式压缩机中也可以构成为，所述出口流路具有扩散器，该扩散器与所述叶轮的出口连接，并且将由所述叶轮赋予给所述流体的动能转化成压力能，所述第一开口部设置在所述扩散器的出口侧。

发明效果

根据本发明，通过使出口流路的从第二开口部流入的流体循环以增大在出口流路中流动的流体的流速，从而能够更可靠地抑制回旋失速。

附图说明

图1是本发明的实施方式的离心式压缩机的简要剖视图。

图2是将本发明的实施方式的离心式压缩机中的最末级的叶轮以及涡盘部放大后的图。

图3是将本发明的实施方式的变形例的离心式压缩机中的最末级的叶轮以及涡盘部放大后的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本实施方式中，作为离心式压缩机的一例，举出具备多个叶轮的多级式的离心式压缩机为例而进行说明。

如图1所示，本实施方式的离心式压缩机1主要由如下部分构成：旋转轴2，其绕轴线O旋转；叶轮3，其安装于旋转轴2并利用离心力来压缩空气等流体G；以及壳体5，其支承能够旋转的旋转轴2，并且形成有供流体G从上游侧向下游侧流动的流路4。

壳体5形成为具有大致圆柱状的外廓，并且以使旋转轴2贯穿壳体5的中心的方式配置有旋转轴2。在壳体5中的旋转轴2的轴向上的两端设置有轴颈轴承7，在一端设置有推力轴承8。这些轴颈轴承7和推力轴承8支承能够旋转的旋转轴2。即，旋转轴2经由轴颈轴承7和推力轴承8而支承于壳体5。

另外，在壳体5中的轴向上一端侧设置有使流体G从外部流入的吸入口9，在另一端侧设置有供流体G向外部流出的排出口10。在壳体5内设置有内部空间11，该内部空间11与上述吸入口9和排出口10分别连通并且反复进行缩径和扩径。该内部空间11作为收容叶轮3的空间发挥作用，并且还作为上述的流路4发挥作用。即，吸入口9与排出口10经由叶轮3以及流路4而连通。另外，壳体5由护罩壳体5a和轮毂壳体5b构成，内部空间11由护罩壳体5a和轮毂壳体5b形成。

在旋转轴2的轴向上隔开间隔地排列有多个叶轮3。需要说明的是，在图示例子中，设置有六个叶轮3，但设置至少一个即可。如图2所示，各叶轮3由如下部分构成：随着接近排出口10侧而逐渐扩径的大致圆盘状的轮毂13、呈放射状地安装于轮毂13并且在周向上排列的多个叶片14、以及以在周向上覆盖上述多个叶片14的前端侧的方式安装的护罩15。

流路4形成为在旋转轴2的径向上蜿蜒并且在轴向上直行而连接各叶轮3之间，以使得通过多个叶轮3将流体G阶段性地压缩。详细说明的话，该流路4主要由吸入通路17、压缩通路18、扩散器通路19以及回流通路20构成。扩散器通路19是将由叶轮3赋予给流体的动能转换成压力能的通路。

吸入通路17是在使流体G从径向外侧流动到径向内侧后，使该流体G的方向在叶轮3的正前面变换成旋转轴2的轴向的通路。具体而言，吸入通路17由直线状的笔直通路21和弯曲形状的拐角通路22构成，其中，该笔直通路21使流体G从径向外侧朝向径向内侧流动，该拐角通路22将从笔直通路21流出的流体G的流动方向从径向内侧变换成轴向而使流体G朝向叶轮3。

此外，在位于两个叶轮3之间的笔直通路21中设置有多个回流叶片23，该多个回流叶片23被配置为以轴线O为中心的放射状并且在旋转轴2的周向上对笔直通路21进行分割。

压缩通路18是用于使从吸入通路17送出的流体G在叶轮3内压缩的通路，压缩通路18通过被轮毂13的叶片安装面和护罩15的内壁面包围而被划分出。

扩散器通路19将其径向内侧与压缩通路18连通，且起到使由叶轮3压缩后的流体G向径向外侧流动的作用。需要说明的是，虽然扩散器通路19的径向外侧与回流通路20连通，但与位于流路4中最靠下游侧的叶轮3(图1中第六级叶轮3)的径向外侧相连的扩散器通路19与后述的排出涡盘12连通。

回流通路20形成为剖面呈大致U字状，回流通路20的上游端侧与扩散器通路19连通，下游端侧与吸入通路17的笔直通路21连通。该回流通路20使借助叶轮3(上游侧的叶轮3)而穿过扩散器通路19向径向外侧流出的流体G的流动方向反转到径向内侧，并将流体G向笔直通路21送出。

在壳体5内设置有用于从排出口将流体排出的排出涡盘12。排出涡盘12具有涡盘流路25，该涡盘流路25形成为将位于最末级的叶轮3的外周部的扩散器通路19的出口的整周包围。

涡盘流路25形成为将位于最末级的叶轮3的外周部的扩散器通路19的出口的整周包围，并且形成为其截面面积沿着叶轮3的旋转方向而逐渐连续地扩大。

上述扩散器通路19以及排出涡盘12作为供从叶轮3的出口送出的流体流通并随着朝向下游侧而增大流体的压力的出口流路6发挥作用。

而且，在本实施方式的离心式压缩机1的壳体5中，设置有将排出涡盘12的涡盘流路25的底面与扩散器通路19连接起来的循环流路26。具体而言，循环流路26是具有设置在扩散器通路19的入口附近的第二开口部28和设置在涡盘流路25的底面上的第一开口部27的流路4。

第二开口部28以指向扩散器通路19的下游侧的方式形成。即，对从第一开口部27流入并从第二开口部28喷出的压缩空气赋予方向，以使得该压缩空气朝向扩散器通路19的出口侧喷出。

接着，说明如上那样构成的离心式压缩机1对流体G的压缩。

当各叶轮3与旋转轴2一起旋转时，从吸入口9流入到流路4内的流体G从吸入口9按照第一级叶轮3的吸入通路17、压缩通路18、扩散器通路19、回流通路20的顺序流动后，再按照第二级叶轮3的吸入通路17、压缩通路18…这样的顺序流动。然后，流动到位于流路4最靠下游侧的扩散器通路19正后面的排出涡盘12为止的流体G从排出口10向外部流动。

流体G在按照上述的顺序在流路4中流动的中途被各叶轮3压缩。即，在该离心式压缩机1中，流体G被多个叶轮3阶段性地压缩，由此容易获得较大的压缩比。

在此，循环流路26构成为，从第一开口部27取入压缩流体的一部分后并从第二开口部28喷出，使压缩流体的一部分在扩散器通路19与排出涡盘12之间循环。

根据上述实施方式，压缩空气从涡盘流路25的第一开口部27流入并经由循环流路26从扩散器通路19的第二开口部28喷出。即，使压缩空气循环，以增大在压缩流体扩散器通路19中流动的流体的流速。由此，能够更可靠地抑制回旋失速。

另外，通过第二开口部28以指向扩散器通路19的下游侧的方式形成，从而使从第二开口部28导入的压缩流体朝向扩散器通路19的下游侧喷出，所以能够进一步增大在扩散器通路19中流动的流体的流速。

另外，通过将第一开口部27设置于排出涡盘12，从而能够进一步增大第一开口部27与第二开口部28的压力差，所以能够更可靠地使循环流流动。

此外，由于不会将压缩空气导入到叶轮3的背面，所以即使在例如在旋转轴2与壳体5之间设置了迷宫式密封件等密封件的情况下，也不会使从密封件的泄漏变多。

需要说明的是，在上述实施方式中，构成为将循环流路26的第一开口部27设置于排出涡盘12，但第一开口部27的形成位置在由扩散器通路19和排出涡盘12构成的出口流路上且在第二开口部28的下游侧即可。例如，如图3所示，也可以构成为将第一开口部27设置在扩散器通路19的出口侧。

需要说明的是，本发明的技术范围并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够加以各种变更。

例如，不需要将循环流路26全部重新形成，也可以构成为使循环流路26从之前某个流路中分支并向扩散器通路19喷出。

另外，在上述实施方式中，第二开口部28构成为指向扩散器通路19的后游侧，但并不局限于此，只要不使在扩散器通路19中流动的压缩流体的流速下降即可。例如，也可以向与扩散器通路19的延伸方向正交的方向喷射。

工业实用性

根据该离心式压缩机，通过使出口流路的从第二开口部流入的流体循环，以增大在出口流路中流动的流体的流速，从而能够更可靠地抑制回旋失速。

附图标记说明如下：

1  离心式压缩机

2  旋转轴

3  叶轮

4  流路

5  壳体

6  出口流路

9  吸入口

10  排出口

11  内部空间

12  排出涡盘

13  轮毂

14  叶片

15  护罩

17  吸入通路

18  压缩通路

19  扩散器通路

20  回流通路

21  笔直通路

22  拐角通路

23  回流叶片

25  涡盘流路

26  循环流路

27  第一开口部

28  第二开口部

Claims (4)

1.一种离心式压缩机，其中，

所述离心式压缩机具备：

叶轮，其通过旋转，将朝向轴向一方侧流入的流体从朝向径向外侧的出口送出；以及

壳体，其设置为包围所述叶轮且形成有出口流路，该出口流路供从所述叶轮的出口送出的流体流通并且随着朝向下游侧而增大所述流体的压力，

所述离心式压缩机形成有循环流路，该循环流路具有第一开口部和第二开口部，所述第一开口部与所述出口流路连接，所述第二开口部与所述出口流路中的所述第一开口部的上游侧的位置连接。

2.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其中，

所述第二开口部指向所述出口流路的下游侧。

3.根据权利要求1或2所述的离心式压缩机，其中，

所述出口流路具有：

扩散器，其与所述叶轮的出口连接，并且将由所述叶轮赋予给所述流体的动能转换成压力能；以及

涡盘，其与所述扩散器的出口连接，且使所述流体向外部排出，

所述第一开口部设置在所述涡盘上。

4.根据权利要求1或2所述的离心式压缩机，其中，

所述出口流路具有扩散器，该扩散器与所述叶轮的出口连接，并且将由所述叶轮赋予给所述流体的动能转换成压力能，

所述第一开口部设置在所述扩散器的出口侧。