CN105121864B - 离心式压缩机 - Google Patents

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Abstract

提供一种抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况，且抑制摩擦损耗等引起的性能降低的离心式压缩机。在具备使从叶轮(13)排出的流体流通的扩散部(15)的离心式压缩机(10)中，流体向扩散部(15)流入的流入位置处的扩散部(15)的流路宽度(W2)比流体从叶轮(13)排出的排出位置处的叶轮(13)的流路宽度(W1)窄，在比扩散部(15)的流入位置靠下游侧处，设有比流入位置处的扩散部(15)的流路宽度(W1)宽的流路宽度扩大部(15c)。

Description

离心式压缩机
技术领域
本发明涉及一种离心式压缩机。
背景技术
一直以来，作为在设备等中使用的压缩机，公知有离心式压缩机。并且，为了能实现离心式压缩机的小型化、小流量下的运转，提出了几个改良方案。
例如，在专利文献1中，公开了一种为了实现小流量下的运转，能够使用可变节流机构来缩窄扩散部的一部分处的流路宽度的离心式压缩机。
另外，在专利文献2中，公开了一种为了在实现小型化且将工作区域向大流量侧扩大，逐渐增高扩散流路的流路高度从而扩大流路宽度的离心式压缩机。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-120594号公报
专利文献2：日本特开2010-144698号公报
发明内容
发明要解决的课题
众所周知，在离心式压缩机中，一般而言，当流动角(从叶轮排出的流体的排出方向与叶轮的半径方向所成的角度)变大时，不仅损耗变大，还产生周向的流动不均匀的回旋失速，从而产生由其引起的轴振动等不良情况。为了防止轴振动等不良情况，减小流动角，即，使从叶轮排出的流体的排出方向接近叶轮的半径方向是有效的。并且，例如，如专利文献1以及专利文献2记载的那样，通过缩窄扩散部的流路宽度，能够增加流体的流速，并减小流动角。
然而，在专利文献1以及专利文献2所记载的离心式压缩机的扩散器中，虽然缩窄了流路的一部分处的流路宽度，但供从叶轮排出的流体流入的扩散部的流入位置处的流路宽度并未变窄。因此，在专利文献1以及专利文献2所记载的扩散部中，在流体向扩散部流入的流入位置处，流体的流速没有充分地增加，存在产生回旋失速的情况。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种抑制了回旋失速引起的轴振动等不良情况且抑制了摩擦损耗等引起的性能降低的离心式压缩机。
用于解决课题的方案
本发明所涉及的离心式压缩机的特征在于，其具备：叶轮，其能够绕轴线旋转，将沿着该轴线的轴线方向流入的流体向自该轴线方向倾斜的方向排出；壳体部，其收容该叶轮；以及扩散部，其使从所述叶轮排出的所述流体流通，所述叶轮具有：沿着所述轴线方向排列的轮毂及护圈；以及配置在该轮毂与该护圈之间的多个叶片，所述流体向所述扩散部流入的流入位置处的该扩散部的流路宽度比所述流体从所述叶轮排出的排出位置处的所述叶轮的流路宽度窄，在比所述扩散部的所述流入位置靠下游侧处，设有比该流入位置处的所述扩散部的流路宽度宽的流路宽度扩大部。
根据本发明所涉及的离心式压缩机，具备：叶轮，其将沿着轴线方向流入的流体向自轴线方向倾斜的方向排出；壳体部，其收容叶轮；以及扩散部，其使从叶轮排出的流体流通，叶轮具有：沿着轴线方向排列的轮毂及护圈；以及配置在轮毂与护圈之间的多个叶片。
而且，根据本发明所涉及的离心式压缩机，流体向扩散部流入的流入位置处的扩散部的流路宽度比流体从叶轮排出的排出位置处的叶轮的流路宽度窄。这样一来，能够充分地增加流体向扩散部流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
另外，根据本发明所涉及的离心式压缩机，在比扩散部的流入位置靠下游侧处，设有比流入位置处的扩散部的流路宽度宽的流路宽度扩大部。这样一来，与从扩散部的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度的情况相比，能够抑制在扩散部中流通的流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
本发明的第一方案的离心式压缩机的特征在于，所述扩散部由设置在所述轮毂侧的轮毂侧壁和设置在所述护圈侧的护圈侧壁划定，所述流路宽度扩大部处的所述轮毂侧壁与所述流入位置处的所述轮毂侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上，所述流路宽度扩大部处的所述护圈侧壁与所述流入位置处的所述护圈侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上。
这样一来，扩散部的流路宽度扩大部处的两侧的壁配置在将扩散部的流路宽度扩大的方向上，与从扩散部的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
本发明的第二方案的离心式压缩机的特征在于，所述扩散部由设置在所述轮毂侧的轮毂侧壁和设置在所述护圈侧的护圈侧壁划定，所述流路宽度扩大部处的所述轮毂侧壁与所述流入位置处的所述轮毂侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上。
这样一来，将扩散部的流路宽度扩大部处的轮毂侧壁配置在将扩散部的流路宽度扩大的方向上，与从扩散部的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。另外，由于将轮毂侧壁配置在将扩散部的流路宽度扩大的方向上，因此，在从叶轮排出的流体的排出方向比与轴线方向正交的方向朝向轮毂侧壁的方向的情况下，能够形成供流体以稳定的状态流通的摩擦损耗的流路。
本发明的第三方案的离心式压缩机的特征在于，所述扩散部由设置在所述轮毂侧的轮毂侧壁和设置在所述护圈侧的护圈侧壁划定，所述流路宽度扩大部处的所述护圈侧壁与所述流入位置处的所述护圈侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上。
这样一来，将扩散部的流路宽度扩大部处的护圈侧壁配置在将扩散部的流路宽度扩大的方向上，与从扩散部的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
在前述的本发明的第一方案的离心式压缩机中，也可以为，所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状，所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
这样一来，能够在扩散部的中间位置的流路处形成使流体以稳定的状态流通的流路。
在前述的本发明的第二方案的离心式压缩机中，也可以为，所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
这样一来，能够在扩散部的中间位置的流路处形成使流体以稳定的状态流通的流路。
在前述的本发明的第三方案的离心式压缩机中，也可以为，所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
这样一来，能够在扩散部的中间位置的流路处形成使流体以稳定的状态流通的流路。
在前述的本发明的第一方案的离心式压缩机中，也可以为，所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状，所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
这样一来，能够通过比较容易的加工工序，在扩散部的中间位置处形成将流入位置与下游侧连接的流路。
在前述的本发明的第二方案的离心式压缩机中，也可以为，所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
这样一来，能够通过比较容易的加工工序，在扩散部的中间位置处形成将流入位置与下游侧连接的流路。
在前述的本发明的第三方案的离心式压缩机中，也可以为，所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
这样一来，能够通过比较容易的加工工序，在扩散部的中间位置处形成将流入位置与下游侧连接的流路。
本发明的第四方案的离心式压缩机的特征在于，所述流入位置处的所述扩散部的流路宽度相对于所述排出位置处的所述叶轮的流路宽度的比率为0.5以上且小于0.8。
这样一来，使扩散部的流入位置处的流路宽度为充分窄的宽度，能够充分地增加流体向扩散部流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
本发明的第五方案的离心式压缩机的特征在于，所述流路宽度扩大部处的所述扩散部的流路宽度相对于所述排出位置处的所述叶轮的流路宽度的比率为0.8以上且1.0以下。
这样一来，使扩散部的流路宽度扩大部处的流路宽度为充分宽的宽度，从而与从扩散部的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
本发明的第六方案的离心式压缩机的特征在于，所述叶轮将沿着所述轴线方向流入的所述流体向与所述轴线方向正交的方向排出。
这样一来，在将沿着轴线方向流入的流体向与轴线方向正交的方向排出的离心式压缩机中，能够抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况，并且能够抑制摩擦损耗等引起的性能降低。
本发明的第七方案的离心式压缩机的特征在于，流量系数为0.01以上且0.05以下。
这样一来，在流量系数比较小的离心式压缩机中，能够抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况，并且能够抑制摩擦损耗等引起的性能降低。
发明效果
根据本发明，能够提供一种抑制了回旋失速引起的轴振动等不良情况且抑制了摩擦损耗等引起的性能降低的离心式压缩机。
附图说明
图1是第一实施方式的离心式压缩机的纵剖视图。
图2是第一实施方式的离心式压缩机的主视图。
图3是第二实施方式的离心式压缩机的纵剖视图。
图4是第三实施方式的离心式压缩机的纵剖视图。
图5是第四实施方式的离心式压缩机的纵剖视图。
图6是第五实施方式的离心式压缩机的纵剖视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，利用图1以及图2对第一实施方式的离心式压缩机10进行说明。图1是第一实施方式的离心式压缩机10的纵剖视图。另外，图2是第一实施方式的离心式压缩机10的主视图。
图1所示的离心式压缩机10具备：叶轮13，其能够绕轴线A旋转；壳体部11，其收容叶轮13；扩散部15，其使从叶轮13排出的流体流通；以及涡旋部16，其设置在扩散部15的下游。
需要说明的是，图2是沿着轴线A的轴线方向观察流体向叶轮13流入的位置的主视图，为了易于说明，省略了叶轮13、扩散部15、壳体部11以及涡旋部16的一部分。
另外，第一实施方式的离心式压缩机10是流量系数为0.01以上且0.05以下的、流量系数比较小的离心式压缩机。
叶轮13经由沿着轴线A的旋转轴(未图示)与未图示的电动机或叶轮机等驱动装置相连接，能够绕轴线A旋转。叶轮13具有：沿着轴线A的轴线方向排列的轮毂1及护圈2；以及配置在轮毂1与护圈2之间的多个叶片3。虽然在图1中仅示出了一片叶片3，但在轮毂1与护圈2之间，在以轴线A为中心的圆周方向上以等间隔配置有多片叶片3(图2)。
在叶轮13中设有由轮毂1的内壁1a和护圈2的内壁2a划定的空间，该空间被多片叶片3分隔为多个空间。而且，叶轮13对沿着轴线方向(图1中的箭头示出的方向)流入的流体施加半径方向的离心力，从而将该流体向与轴线方向正交的方向(倾斜的方向；叶轮13的半径方向)排出，使其流入扩散部15。
扩散部15是由设置在轮毂1侧的轮毂侧壁15a和设置在护圈2侧的护圈侧壁15b划定的流体的流路。如图2所示，扩散部15设置为包围沿叶轮13的整周设置的排出位置。扩散部15通过使从叶轮13的排出位置排出的流体的流速减速，从而将被施加于流体的动能(动压)转换为压力能(静压)。
在通过扩散部15时流速被减速了的流体被压缩，向与扩散部15连通的涡旋部(涡形室)16流入。流入到涡旋部16内的压缩流体经由排出口(未图示)向排出配管(未图示)排出。
在此，对离心式压缩机10的动作进行说明。
离心式压缩机10通过未图示的电动机或叶轮机等驱动装置使叶轮13绕轴线A旋转。通过叶轮13旋转，从而从未图示的吸气口取入的流体被导入至壳体部11内。被导入至壳体部11内的流体通过叶轮13的旋转而经由叶片3被施加与轴线A正交的方向(半径方向)的离心力。被施加了离心力的流体从叶轮13排出且向扩散部15流入。流入到扩散部15内的流体成为流速减速且被压缩了的流体，并向涡旋部16排出。流入到涡旋部16内的压缩流体经由排出口(未图示)向排出配管(未图示)排出。
接下来，对叶轮13以及扩散部15的流路宽度进行说明。
如图1所示，流体向扩散部15流入的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2比流体从叶轮13排出的排出位置处的叶轮13的流路宽度W1窄。通过这样变窄，能够充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
这样，通过充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速，能够抑制回旋失速的产生。而另一方面，当流体的流速增加时，流体与轮毂侧壁15a以及护圈侧壁15b之间的摩擦引起的损耗增加。因此，在第一实施方式中，为了抑制摩擦引起的损耗，在流体向扩散部15流入的流入位置的下游侧设置将扩散部15的流路宽度扩大了的流路宽度扩大部15c。
如图1所示，流路宽度W1表示沿着轴线A的方向(轴线方向)上的长度。流路宽度W1等于流体从叶轮13排出的排出位置处的、轮毂1的内壁1a与护圈2的内壁2a之间的轴线方向上的距离。
另外，如图1所示，流路宽度W2表示沿着轴线A的方向上的长度。流路宽度W2等于流体向扩散部15流入的流入位置处的、轮毂侧壁15a与护圈侧壁15b之间的轴线方向上的距离。
一直到距流体向扩散部15流入的流入位置的、流体的流通方向(与轴线方向正交的方向)上的距离达到L1为止，扩散部15的流路宽度(轮毂侧壁15a与护圈侧壁15b之间的轴线方向上的距离)恒定保持为流路宽度W2。并且，在距流入位置的距离为从L1到L2为止的位置(中间位置)处，划定扩散部15的轮毂侧壁15a成为流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。另外，在距流入位置的距离为从L1到L2为止的位置(中间位置)处，划定扩散部15的护圈侧壁15b也成为流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
另外，在距流体向扩散部15流入的流入位置的距离为从L2到L3为止的位置处，轮毂侧壁15a与流体向扩散部15流入的流入位置处的轮毂侧壁15a相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。同样，护圈侧壁15b与流体向扩散部15流入的流入位置处的护圈侧壁15b相比也配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。而且，在距流入位置的距离为从L2到L3为止的位置处，扩散部15的流路宽度恒定为流路宽度W3。
如以上所述，在比流体向扩散部15流入的流入位置靠流体的流通方向的下游侧处，设有比扩散部15的流入位置处的扩散部15的流路宽度宽的流路宽度扩大部15c。
需要说明的是，优选为，在流路宽度扩大部15c处，轮毂侧壁15a的形状与护圈侧壁15b的形状相对于流路的中心轴线左右对称。
在第一实施方式中，扩散部15的流入位置处的流路宽度W2相对于叶轮13的排出位置处的流路宽度W1的比率为0.5以上且小于0.8。另外，流路宽度扩大部15c处的扩散部15的流路宽度W3相对于叶轮13的排出位置处的流路宽度W1的比率为0.8以上且1.0以下。其中，如前述那样，以流路宽度扩大部15c处的扩散部15的流路宽度W3比扩散部15的流入位置处的流路宽度W2宽的方式选定各自的比率。
如以上说明那样，第一实施方式的离心式压缩机10具备：叶轮13，其将沿着轴线方向流入的流体向自轴线方向倾斜的方向(与轴线方向正交的半径方向)排出；壳体部11，其收容叶轮13；以及扩散部15，其使从叶轮13排出的流体流通，叶轮13具有沿着轴线方向排列的轮毂1及护圈2；以及配置在轮毂1与护圈2之间的多个叶片3。
并且，根据第一实施方式的离心式压缩机10，流体向扩散部15流入的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2比流体从叶轮13排出的排出位置处的叶轮13的流路宽度W1窄。这样一来，能够充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
另外，根据第一实施方式的离心式压缩机10，在比扩散部15的流入位置靠下游侧处，设有比扩散部15的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2宽的流路宽度为W3的流路宽度扩大部15c。这样一来，与从扩散部15的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度W2的情况相比，能够抑制在扩散部15中流通的流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
另外，在第一实施方式中，扩散部15由设置在轮毂1侧的轮毂侧壁15a和设置在护圈2侧的护圈侧壁15b划定。而且，流路宽度扩大部15c处的轮毂侧壁15a与流入位置处的轮毂侧壁15a相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。另外，流路宽度扩大部15c处的护圈侧壁15b与流入位置处的护圈侧壁15b相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。
这样一来，扩散部15的流路宽度扩大部15c处的两侧的壁配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上，与从扩散部15的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度W2的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
另外，在第一实施方式中，轮毂侧壁15a的形状为在扩散部15的流入位置与流路宽度扩大部15c之间的中间位置处流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状，护圈侧壁15b的形状为在扩散部15的中间位置处流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。这样一来，能够在扩散部15的中间位置的流路处形成使流体以稳定的状态流通的流路。
另外，在第一实施方式中，流入位置处的扩散部15的流路宽度W2相对于排出位置处的叶轮13的流路宽度W1的比率为0.5以上且小于0.8。这样一来，使流路宽度W2相对于流路宽度W1为充分窄的宽度，能够充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
另外，在第一实施方式中，流路宽度扩大部15c处的扩散部15的流路宽度W3相对于排出位置处的叶轮13的流路宽度W1的比率为0.8以上且1.0以下。这样一来，使流路宽度W3相对于流路宽度W1为充分宽的宽度，从而与从扩散部15的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度W2的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
〔第二实施方式〕
接下来，利用图3对第二实施方式的离心式压缩机10进行说明。图3是第二实施方式的离心式压缩机10的纵剖视图。
在第一实施方式中，将扩散部15的流路宽度扩大部15c处的两侧的壁(轮毂侧壁15a以及护圈侧壁15b)配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。与此相对，在第二实施方式中，将扩散部15的流路宽度扩大部15c处的单侧的壁(轮毂侧壁15a)配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。
需要说明的是，第二实施方式是第一实施方式的变形例，除了划定扩散部15的轮毂侧壁15a的形状之外，其他结构与第一实施方式相同，因而省略以下的说明。
在第二实施方式中，如图3所示，流路宽度扩大部15c处的轮毂侧壁15a与流入位置处的轮毂侧壁15a相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。另一方面，流路宽度扩大部15c处的护圈侧壁15b与流入位置处的护圈侧壁15b配置为轴线方向上的位置相同。
需要说明的是，图3所示的离心式压缩机10将流入到叶轮13内的流体向与轴线方向正交的方向排出，但也能够适用于向比与轴线方向正交的方向朝向轮毂侧壁15a倾斜的方向排出这样的变形例。在该情况下，流入到扩散部15内的流体包含与轮毂侧壁15a垂直地冲撞的方向的速度分量。从而，与护圈侧壁15b相比，在轮毂侧壁15a处容易产生摩擦引起的损耗，因此期待抑制在轮毂侧壁15a处产生的摩擦损耗。
在第二实施方式的变形例中，将轮毂侧壁15a配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上，因此，在从叶轮13排出的流体的排出方向比与轴线方向正交的方向朝向轮毂侧壁15a的方向(倾斜)的情况下，能够形成供流体以稳定的状态流通且抑制在轮毂侧壁15a处产生的摩擦损耗的流路。
需要说明的是，像第二实施方式的变形例那样，向比与叶轮13的轴线方向正交的方向朝向轮毂侧壁15a倾斜的方向排出的形式的压缩机有时被称为斜流压缩机。在第二实施方式中，从将沿轴线方向流入的流体转换为包含与轴线A正交的方向(离心方向)的速度分量的流体的意义出发，不称为斜流压缩机而称为离心式压缩机。
如以上说明那样，根据第二实施方式的离心式压缩机10，流体向扩散部15流入的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2比流体从叶轮13排出的排出位置处的叶轮13的流路宽度W1窄。这样一来，能够充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
另外，在第二实施方式中，流路宽度扩大部15c处的轮毂侧壁15a与流入位置处的轮毂侧壁15a相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。这样一来，扩散部15的流路宽度扩大部15c处的轮毂侧壁15a配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上，与从扩散部15的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度W2的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
另外，在第二实施方式中，轮毂侧壁15a的形状为在扩散部15的流入位置与流路宽度扩大部15c之间的中间位置处流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。这样一来，能够在扩散部15的中间位置的流路处形成使流体以稳定的状态流通的流路。
〔第三实施方式〕
接下来，利用图4对第三实施方式的离心式压缩机10进行说明。图4是第三实施方式的离心式压缩机10的纵剖视图。
在第一实施方式中，将扩散部15的流路宽度扩大部15c处的两侧的壁(轮毂侧壁15a以及护圈侧壁15b)配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。与此相对，在第三实施方式中，将扩散部15的流路宽度扩大部15c处的单侧的壁(护圈侧壁15b)配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。
需要说明的是，第三实施方式是第一实施方式的变形例，除了划定扩散部15的护圈侧壁15b的形状之外，其他结构与第一实施方式相同，因而省略以下的说明。
在第三实施方式中，如图4所示，流路宽度扩大部15c处的护圈侧壁15b与流入位置处的护圈侧壁15b相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。另一方面，流路宽度扩大部15c处的轮毂侧壁15a与流入位置处的轮毂侧壁15a配置为轴线方向上的位置相同。
如以上说明那样，根据第三实施方式的离心式压缩机10，流体向扩散部15流入的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2比流体从叶轮13排出的排出位置处的叶轮13的流路宽度W1窄。这样一来，能够充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
另外，在第三实施方式中，流路宽度扩大部15c处的护圈侧壁15b与流入位置处的护圈侧壁15b相比配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上。这样一来，扩散部15的流路宽度扩大部15c处的护圈侧壁15b配置在将扩散部15的流路宽度扩大的方向上，与从扩散部15的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度W2的情况相比，能够抑制流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
另外，在第三实施方式中，护圈侧壁15b的形状为在扩散部15的中间位置处流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。这样一来，能够在扩散部15的中间位置的流路处形成使流体以稳定的状态流通的流路。
〔第四实施方式〕
接下来，利用图5对第四实施方式的离心式压缩机10进行说明。图5是第四实施方式的离心式压缩机10的纵剖视图。
在第一实施方式中，在设置在扩散部15的流入位置的流路宽度为W2的流路与设置在扩散部15的下游的流路宽度为W3的流路宽度扩大部15c之间(中间位置)，使轮毂侧壁15a以及护圈侧壁15b这双方成为流路宽度沿着流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
与此相对，在第四实施方式中，代替锥形状，而采用流路宽度沿着流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
一直到距流体向扩散部15流入的流入位置的、流体的流通方向(与轴线方向正交的方向)上的距离达到L4为止，扩散部15的流路宽度(轮毂侧壁15a与护圈侧壁15b之间的轴线方向上的距离)恒定保持为流路宽度W2。并且，在距流入位置的距离为从L4到L3为止的位置处，扩散部15的流路宽度恒定为流路宽度W3。
需要说明的是，在图5所示的第四实施方式中，示出了仅设有一级台阶的扩散部15，但不仅可以设置一级台阶，也可以设置多级台阶。例如，也可以代替第一实施方式的图1所示的锥形状的部分(扩散部15的中间位置)，而采用二级、三级或更多级的台阶形状，从而使得流路宽度逐渐扩大。
另外，在图5所示的第四实施方式中，在轮毂侧壁15a与护圈侧壁15b这双方上设置了台阶形状，但也可以在轮毂侧壁15a以及护圈侧壁15b中的任一方设置台阶形状，而在另一方不设置台阶形状。例如，在轮毂侧壁15a未设置台阶形状的情况下，流路宽度扩大部15c处的轮毂侧壁15a与流入位置处的轮毂侧壁15a配置为轴线方向上的位置相同。另外，例如，在护圈侧壁15b未设置台阶形状的情况下，流路宽度扩大部15c处的护圈侧壁15b与流入位置处的护圈侧壁15b配置为轴线方向的位置相同。
如以上说明那样，根据第四实施方式的离心式压缩机10，流体向扩散部15流入的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2比流体从叶轮13排出的排出位置处的叶轮13的流路宽度W1窄。这样一来，能够充分地增加流体向扩散部15流入的流入位置处的流体的流速而抑制回旋失速的产生，从而抑制回旋失速引起的轴振动等不良情况。
另外，根据第四实施方式的离心式压缩机10，在比扩散部15的流入位置靠下游侧处，设有比扩散部15的流入位置处的扩散部15的流路宽度W2宽的流路宽度为W3的流路宽度扩大部15c。这样一来，与从扩散部15的流入位置一直到下游侧都为相同的流路宽度W2的情况相比，能够抑制在扩散部15中流通的流体的流速变快引起的摩擦损耗等性能降低。
另外，在第四实施方式中，轮毂侧壁15a的形状为在扩散部15的流入位置与流路宽度扩大部15c之间的中间位置处流路宽度沿着流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状，护圈侧壁15b的形状为在扩散部15的中间位置处流路宽度沿着流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。这样一来，能够通过比较容易的加工工序，在扩散部15的中间位置处形成将流入位置与下游侧连接的流路。
〔第五实施方式〕
接下来，利用图6对第五实施方式的离心式压缩机10进行说明。图6是第五实施方式的离心式压缩机10的纵剖视图。
在第一实施方式至第四实施方式中，对在扩散部15的下游设有涡旋部16的一级的离心式压缩机进行了说明，而第五实施方式的离心式压缩机10是使由第一级的叶轮13以及扩散部15压缩后的流体向下一级叶轮13以及扩散部15流入的形式的多级的离心式压缩机。
需要说明的是，第五实施方式是第一实施方式的变形例，除了代替涡旋部16而设有回流弯头17以及回流翼18这一点之外，其他结构与第一实施方式相同，因而省略以下的说明。
在第一实施方式中，流入到扩散部15的流路宽度扩大部15c内的压缩流体向设于流路宽度扩大部15c的下游的涡旋部16流入。与此相对，在第五实施方式中，流入到扩散部15的流路宽度扩大部15c内的压缩流体向设于流路宽度扩大部15c的下游的回流弯头17流入。流入到回流弯头17内的压缩流体经由回流翼18而向下一级(第二级)的叶轮13导入。
在采用二级的离心式压缩机作为第五实施方式的离心式压缩机10的情况下，被导入到第二级叶轮13内的流体向第二级扩散部15排出。在第二级扩散部15处被进一步压缩了的流体导入与第一实施方式的图1示出的涡旋部16同样的涡旋部16。
另外，在采用三级的离心式压缩机作为第五实施方式的离心式压缩机10的情况下，被导入到第二级叶轮13内的流体向第二级扩散部15排出。在第二级扩散部15处被进一步压缩了的流体流入第二级回流弯头17。流入到第二级回流弯头17内的压缩流体经由回流翼18而向下一级(第三级)的叶轮13导入。被导入到第三级叶轮13内的流体向第三级扩散部15排出。在第三级扩散部15处被进一步压缩了的流体导入与第一实施方式的图1示出的涡旋部16同样的涡旋部16。
如以上所述，通过使离心式压缩机10为二级或三级的离心式压缩机10，能够进一步提高流体的压缩率。另外，利用各级的叶轮13以及扩散部15的形状，能够起到与第一实施方式同样的效果。
需要说明的是，作为各级的扩散部15的形状，不仅能采用第一实施方式示出的形状，还能采用第二实施方式至第四实施方式示出的任一形状。
另外，在第五实施方式中，对二级以及三级的离心式压缩机10进行了说明，但也可以采用四级以上的多级离心式压缩机10的变形例。
附图标记说明：
1 轮毂
2 护圈
3 叶片
10 离心式压缩机
11 壳体部
13 叶轮
15 扩散部
15a 轮毂侧壁
15b 护圈侧壁
15c 流路宽度扩大部
16 涡旋部
A 轴线
W1 叶轮的排出位置处的流路宽度
W2 扩散部的流入位置处的流路宽度
W3 扩散部的流路宽度扩大部处的流路宽度

Claims (14)

1.一种离心式压缩机，其具备：
叶轮，其能够绕轴线旋转，将沿着该轴线的轴线方向流入的流体向自该轴线方向倾斜的方向排出；
壳体部，其收容该叶轮；以及
扩散部，其形成使从所述叶轮排出的所述流体流通的扩散流路，
所述叶轮具有：沿着所述轴线方向排列的轮毂及护圈；以及配置在该轮毂与该护圈之间、将由所述轮毂的内壁与所述护圈的内壁划定的空间分隔而形成多个排出流路的多个叶片，
所述流体向所述扩散部流入的流入位置处的该扩散部的流路宽度比所述流体从所述叶轮排出的排出位置处的所述叶轮的流路宽度窄，
所述流入位置处的所述扩散部的轮毂侧壁配置于比所述排出位置处的所述轮毂的内壁的朝向所述扩散部的延长线靠所述扩散流路的中心侧的位置，
所述流入位置处的所述扩散部的护圈侧壁配置于比所述排出位置处的所述护圈的内壁的朝向所述扩散部的延长线靠所述扩散流路的中心侧的位置，
所述扩散部包括自所述流入位置起流路宽度恒定保持为该流入位置处的所述扩散部的流路宽度的部分，
在比所述扩散部的流路宽度恒定保持为所述流入位置处的所述扩散部的流路宽度的所述部分靠下游侧处，设有比该流入位置处的所述扩散部的流路宽度宽的流路宽度扩大部。
2.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其中，
所述扩散部由设置在所述轮毂侧的轮毂侧壁和设置在所述护圈侧的护圈侧壁划定，
所述流路宽度扩大部处的所述轮毂侧壁与所述流入位置处的所述轮毂侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上，
所述流路宽度扩大部处的所述护圈侧壁与所述流入位置处的所述护圈侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上。
3.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其中，
所述扩散部由设置在所述轮毂侧的轮毂侧壁和设置在所述护圈侧的护圈侧壁划定，
所述流路宽度扩大部处的所述轮毂侧壁与所述流入位置处的所述轮毂侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上。
4.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其中，
所述扩散部由设置在所述轮毂侧的轮毂侧壁和设置在所述护圈侧的护圈侧壁划定，
所述流路宽度扩大部处的所述护圈侧壁与所述流入位置处的所述护圈侧壁相比配置在将所述扩散部的流路宽度扩大的方向上。
5.根据权利要求2所述的离心式压缩机，其中，
所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状，
所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
6.根据权利要求3所述的离心式压缩机，其中，
所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
7.根据权利要求4所述的离心式压缩机，其中，
所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向逐渐扩大的锥形状。
8.根据权利要求2所述的离心式压缩机，其中，
所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状，
所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
9.根据权利要求3所述的离心式压缩机，其中，
所述轮毂侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
10.根据权利要求4所述的离心式压缩机，其中，
所述护圈侧壁的形状为在所述扩散部的所述流入位置与所述流路宽度扩大部之间的中间位置处流路宽度沿着所述流体的流通方向阶段性地扩大的台阶形状。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的离心式压缩机，其中，
所述流入位置处的所述扩散部的流路宽度相对于所述排出位置处的所述叶轮的流路宽度的比率为0.5以上且小于0.8。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的离心式压缩机，其中，
所述流路宽度扩大部处的所述扩散部的流路宽度相对于所述排出位置处的所述叶轮的流路宽度的比率为0.8以上且1.0以下。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的离心式压缩机，其中，
所述叶轮将沿着所述轴线方向流入的所述流体向与该轴线方向正交的方向排出。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的离心式压缩机，其中，
流量系数为0.01以上且0.05以下。
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