CN105723097B

CN105723097B - 离心式涡轮机

Info

Publication number: CN105723097B
Application number: CN201480061841.1A
Authority: CN
Inventors: 鸟居大地; 长原孝英; 片山大树
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP6339794B2; CN105723097A; WO2015072231A1; JP2015094293A

Abstract

一种离心多级泵，其特征在于，在供流体向朝向旋转轴(2)的返回方向流动的返回流路(5)中，将旋转轴(2)的轴向作为高度方向，回流叶片(6)配设成以中心线(CL)为中心的多重的圆形叶片列状，该回流叶片(6)的叶片面是使返回流路(5)中的流体的流动从以中心线(CL)为中心的周向转向到朝向旋转轴(2)的径向的曲面，以与旋转轴(2)的轴向垂直的平面将回流叶片(6)中的配置在最上游侧(Up)的外叶片(60)剖开而得到的叶片截面(60c)的中弧线(Ln1)，呈在高度方向上不同的弯曲形状。

Description

离心式涡轮机

技术领域

本发明涉及离心式涡轮机。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，例如，在专利文献1中，记载了“侧板12在面向扩大通路14的部分的、比扩散器叶片13a的负压面13a1 的后缘13a10靠出口侧，具备半开部通路15，所述扩大通路14被夹在其扩散器叶片13a和与之相邻的扩散器叶片13b之间，所述返回流路4使流动从大致离心方向转向到大致轴向并向返回流路4引导。各扩散器叶片13a、13b、13c…成为如下构造：各自的压力面13a2、13b2、13c2…中的、面向半开部通路15的部位中的一部分13a20、13b20、 13c20朝向轴向下游侧逐渐呈锥形地薄壁化。”

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-324987号公报

专利文献2：日本特开2007-247622号公报

非专利文献

非专利文献1：金元敏明等，“离心涡轮机的返回流路用圆形叶片列相关的研究(第4报)”，日本机械学会论文集(B编)，52卷473 号(昭和61年)，76页～84页

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1、2记载的离心式涡轮机的形状(扩散器叶片、回流叶片、扩大通路等的形状)中，在为了小型化等而要求缩小回流叶片的径向长度的情况下，在回流叶片的出入口之间所要求的转向量相对于叶片的长度相对变大。因此，伴随着离心式涡轮机的小型化，需要加大以与主轴(旋转轴)的轴向垂直的平面剖开叶片而得到的截面(翼形)的中弧线的翘曲，产生流动的剥离的可能性较高。也就是说，专利文献1、2记载的离心式涡轮机不是适合于小型化的形状，关于小型化，存在改善的余地。

另外，专利文献1记载的离心式涡轮机中，回流叶片入口的流路宽度方向上的周向的流体速度(流速)分布大致一样，与此相对，子午面速度(沿着子午面的速度)产生较大的差。也就是说，在回流叶片入口，沿着子午面的流体的流速在旋转轴的轴向(回流叶片的高度方向)上较大地变化。这是由于：在使流体的流动转向的U形转向流路中，内侧的流动和外侧的流动在转向时的曲率不同，流体的流动偏向曲率小的外侧，外侧的流动的流速变快。而且，当通过小型化而使得流路(扩散器等)的截面积变小时，流路中的流速增大，由此，子午面速度之差(回流叶片的高度方向上的速度差)进一步扩大。结果，在回流叶片入口，叶片角度与流体的流入角度的角度差变大而产生剥离的可能性变高，关于该点，也存在改善的余地。

在非专利文献1中，记载了如下技术：通过将回流叶片配置成双重的圆形叶片列(前段叶片列和后段叶片列)，来解决由于回流叶片的叶片面的长度缩小而产生的问题。根据非专利文献1，通过将回流叶片配置成后段叶片列和前段叶片列这样的双重的圆形叶片列，所述后段叶片列配置在以旋转轴为中心的径向内侧，所述前段叶片列配置在径向外侧，从而叶片面的流线方向上的长度被一分为二，由此能够抑制边界层的扩展。当边界层的扩展被抑制时，二次流动变弱，回流叶片处的流动均匀化，回流叶片下游的混合损失减少，离心式涡轮机的效率提高。

另外，即使是以与旋转轴的轴向垂直的平面剖开而得到的翼形的中弧线的翘曲较大且边界层容易扩展这种形状的回流叶片，也能够通过使流速大的高能流体沿着配置于前段叶片列的外叶片的凹面流动后，使之流入到配置于后段叶片列的内叶片的凸面侧，从而能够抑制流动的剥离。

然而，即使是回流叶片配置成双重的圆形叶片列的结构，当回流叶片入口处的叶片角度与流体的流入角度产生差时，会产生流动的剥离而导致离心式涡轮机的效率下降。而且，在非专利文献1中，对抑制因回流叶片入口处的子午面速度之差而产生的效率下降未充分地研究。

因此，本发明的特征在于提供一种离心式涡轮机，其具有能够抑制小型化时的效率下降这种形状的回流叶片。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明具有如下特征：在从扩散器起经由转向部流入到返回流路这种结构的离心式涡轮机中，返回流路中设置的回流叶片配置成多重的圆形叶片列状，并且返回流路的入口处的回流叶片的叶片角度在轴向(高度方向)上不同。

发明效果

根据本发明，能够提供一种离心式涡轮机，其具有能够抑制小型化时的效率下降这种形状的回流叶片。

附图说明

图1是实施例1的离心多级泵的剖视图。

图2是表示扩散器、U形转向流路以及返回流路的结构的剖视图。

图3是图2中的Sec1-Sec1处的剖视图。

图4中(a)是图2中的Sec2-Sec2处的剖视图，(b)是回流叶片的放大图。

图5中(a)是回流叶片入口部的放大图，(b)是表示U形转向流路中的流体的流动的图。

图6是表示实施例2的外叶片与内叶片的形状的图。

图7是表示实施例3的外叶片与内叶片的形状的图。

具体实施方式

以下，适当参照附图，详细说明本发明的实施例。此外，在以下说明中，将离心多级泵作为离心式涡轮机的一例，但本发明可广泛应用于离心多级泵以外的离心式涡轮机。

实施例1

图1是实施例1的离心多级泵的剖视图，图2是表示扩散器、U 形转向流路以及返回流路的结构的剖视图。

如图1所示，在旋转轴2(主轴)上安装多片(在图1中为8级) 离心叶轮3而构成实施例1的离心多级泵1(离心式涡轮机)，所述旋转轴2与未图示的动力源(电动机等)连接并收纳于壳体14。多片离心叶轮3在旋转轴2的轴向上排列而配置，上游侧(Up)的离心叶轮 3与下游侧(Dn)的离心叶轮3之间成为流体的流路(扩散器4、U 形转向流路5a、返回流路5)。此外，离心叶轮3的数量不限定于8 级。

在实施例1中，离心多级泵1的上游(Up)和下游(Dn)是流体的流动的上游和下游，在旋转轴2的轴向上，将吸入口1a所处的侧设为上游(轴向上游)，将排出口1b所处的侧设为下游(轴向下游)。

另外，在扩散器4中，将旋转轴2所处的侧设为上游，将外周侧设为下游，在返回流路5中，将外周侧设为上游，将旋转轴2所处的侧设为下游。在这里所说的外周侧设为以旋转轴2的中心线CL为中心的圆周的外周侧(以下相同)。

如图2所示，相邻的离心叶轮3之间的流路包括扩散器4、U形转向流路5a(转向部)以及返回流路5而构成。而且，在扩散器4具备扩散器叶片9，在返回流路5具备回流叶片6。另外，离心叶轮3 具有多个(例如7片)叶片30。

扩散器4、U形转向流路5a以及返回流路5设置在侧板10与载台(stage)7之间，所述侧板10成为扩散器4与返回流路5之间的分隔壁，所述载台7与壳体14一体构成并以覆盖离心叶轮3的方式设置。

此外，扩散器叶片9将沿着旋转轴2的中心线CL的方向(旋转轴2的轴向)设为高度Hd。另外，回流叶片6将旋转轴2的轴向设为高度Hr。

也就是说，扩散器叶片9将旋转轴2的轴向作为高度Hd的方向而竖立设置于侧板10，回流叶片6将旋转轴2的轴向作为高度Hr的方向而竖立设置于侧板10。

另外，侧板10在以旋转轴2的中心线CL为中心的径向上扩展。

离心叶轮3配置在以旋转轴2的中心线CL为中心的径向的中心侧，并具有：沿旋转轴2的轴向吸入流体的流入部3b和在径向外侧沿径向排出流体的流出部3a。

另外，U形转向流路5a的一部分成为半开部通路12。后面将说明半开部通路12的详细情况。

从配设于旋转轴2的轴向上游(Up)的离心叶轮3(上游叶轮3U) 的流出部3a排出的流体，按扩散器4、U形转向流路5a(半开部通路 12)以及返回流路5的顺序流动，并从流入部3b流入到配设于旋转轴 2的轴向下游(Dn)的离心叶轮3(下游叶轮3D)。

如白箭头所示，从上游叶轮3U的流出部3a排出的流体沿从旋转轴2离开的径向流经扩散器4。在实施例1中，将扩散器4中的流体的流动方向(从旋转轴2离开的径向)称为离心方向D1。

流入到了U形转向流路5a的流体的流动方向转向。具体而言，在U形转向流路5a中，流体的流动从自旋转轴2离开的径向(离心方向D1)如白箭头所示转向到旋转轴2的轴向D2，进而转向到朝向旋转轴2的径向。

而且，在U形转向流路5a中流动转向后的流体流入到返回流路5，如白箭头所示，向朝向旋转轴2的径向流动，并从流入部3b流入到下游叶轮3D。在实施例1中，将返回流路5中的流体的流动方向(朝向旋转轴2的径向)称为返回方向D3。

图3是图2中的Sec1-Sec1处的剖视图，表示从旋转轴2的轴向上游侧看到的扩散器叶片9的形状。

如图2所示，实施例1的扩散器叶片9是以高度Hd竖立设置于侧板10与载台7之间的翼状叶片，如图3所示，具有凹面状的负压面 9a和凸面状的压力面9b。另外，扩散器叶片9呈圆形叶片列状地配置在离心叶轮3(参照图2)的周围，所述圆形叶片列以旋转轴2的中心线CL(参照图2)为中心。相邻的两个扩散器叶片9上的负压面9a 与压力面9b之间成为扩大通路11。而且，流体在该扩大通路11中流动。

此外，实施例1的扩散器叶片9是与作为这种扩散器叶片而公知的叶片同样的结构(形状)即可。例如，可以是在旋转轴2的轴向(高度Hd的方向)上厚度恒定的扩散器叶片9。也就是说，可以是如下的扩散器叶片9：以与侧板10平行的平面剖开而得到的截面的形状从侧板10到载台7(参照图2)成为相同的形状。

另外，扩大通路11的下游侧(扩散器4的下游侧(Dn))成为扩散器叶片9的下游侧的端边(后端边90a)。而且，后端边90a与相邻的扩散器叶片9的压力面9b之间成为扩大通路11的出口部11a，在出口部11a，扩散器4与U形转向流路5a连续。

在实施例1中，构成U形转向流路5a的半开部通路12设置于侧板10的外周部。如图3所示，从一个扩散器叶片9的后端边90a起，朝向相邻扩散器叶片9的压力面9b的侧板10的端边(通路端10a) 成为半开部通路12。而且，侧板10的外周(轮廓线)通过沿着扩散器叶片9(压力面9b)的曲面形状的部分和通路端10a而呈从旋转轴 2的轴向看到的山形，并在径向上呈凹凸形状。

也就是说，对于侧板10的外周而言，扩散器叶片9的后端边90a 沿径向突出而成为凸部。另外，侧板10的外周的、通路端10a与扩散器叶片9的压力面9b相交的交点处于沿径向凹陷的位置，由此，周缘部成为凹状的形状(凹部)。而且，凸部和凹部利用通路端10a与扩散器叶片9的压力面9b连结而成为半开部通路12。

此外，在这里所说的侧板10的外周设为将侧板10投影在与旋转轴2(参照图2)的轴向垂直的假想平面中时的表示侧板10的外形形状的线(曲线)(以下相同)。

通过这样的结构，通路端10a的外周与旋转轴2的中心线CL(参照图2)的距离，从相邻的扩散器叶片9的一方的负压面9a朝向另一方的扩散器叶片9的压力面9b逐渐减小而成为凹部。并且，通路端 10a的外周与旋转轴2的中心线CL的距离，沿着压力面9b的凸面状从凹部到后端边90a逐渐增大而成为凸部。也就是说，成为如下的侧板10：通路端10a的外周距旋转轴2的中心线CL的距离在以中心线 CL为中心的周向上不恒定。

这种形状的半开部通路12形成通路端10a与载台7(内周面7a) 之间的U形转向流路5a的一部分。而且，在扩散器4的扩大通路11 中流动到了出口部11a的流体，流入到载台7的内周面7a与通路端 10a之间的U形转向流路5a，进而流入到返回流路5(参照图2)。这样，在实施例1中，使流体的流动方向转向的U形转向流路5a(转向部)的一部分成为半开部通路12。

另外，如图2所示，从离心叶轮3(上游叶轮3U)流出的流体在扩散器4的扩大通路11(参照图3)中流动时，借助扩散器叶片9的作用，周向上的速度分量减小而压力恢复。也就是说，从离心叶轮3 流出的流体具有的速度能量的一部分通过扩散器4转换成压力能量。

而且，流过了扩散器4的扩大通路11的流体，从出口部11a流入到U形转向流路5a(半开部通路12)而使得流动转向。

图4中(a)是图2的Sec2-Sec2处的剖视图，表示以与旋转轴2的轴向垂直的平面剖开而得到的回流叶片6的形状。另外，图4中(b)是外叶片的放大图。

另外，图5中(a)是回流叶片入口部的放大图，(b)是表示U形转向流路中的流体的流动的图。此外，旋转轴2沿白色箭头的方向(从回流叶片6的一侧观察为右方)旋转。

如图4中(a)所示，实施例1的回流叶片6呈双重的圆形叶片列状地配置。回流叶片6包括内叶片61和外叶片60而构成，所述内叶片61在接近旋转轴2的一侧(内周侧)配置成以该旋转轴2的中心线 CL为中心的圆形叶片列状，所述外叶片60在内叶片61的外周侧(通路端10a的一侧)配置成以中心线CL为中心的圆形叶片列状。

从旋转轴2的轴向下游侧看，外叶片60呈以凸面部60a和凹面部 60b为两叶片面的弯曲形状。而且，相邻的外叶片60的一方的凸面部 60a与另一方的凹面部60b之间成为返回流路5，流体沿着叶片面(凸面部60a、凹面部60b)在返回流路5中流动。

同样地，从旋转轴2的轴向下游侧看，内叶片61呈以凸面部61a 和凹面部61b为两叶片面的弯曲形状。而且，相邻的内叶片61的一方的凸面部61a与另一方的凹面部61b之间成为返回流路5，流体沿着叶片面(凸面部61a、凹面部61b)在返回流路5中流动。

这样，在实施例1的回流叶片6(外叶片60、内叶片61)中，叶片面(外叶片60的凸面部60a和凹面部60b、内叶片61的凸面部61a 和凹面部61b)成为引导在返回流路5中流动的流体的面。

而且，回流叶片6的叶片面成为如下的曲面：使返回流路5中的流体的流动，从以旋转轴2的中心线CL为中心的周向，转向到朝向旋转轴2的径向。

另外，在实施例1中，将配置有外叶片60的叶片列设为前段叶片列，将配置有内叶片61的叶片列设为后段叶片列。此外，在基于返回流路5中的流体的流动的配置中，前段叶片列为上游侧(Up)，后段叶片列为下游侧(Dn)。因此，在实施例1中，外叶片60配置在最上游侧(Up)，内叶片61配置在最下游侧(Dn)。

而且，以与旋转轴2的轴向垂直的平面将实施例1的外叶片60 剖开而得到的截面(叶片截面60c)呈图4中(b)中用斜线表示的形状。

另外，在实施例1中，通路端10a沿着侧板10中的外叶片60的凸面部60a。此外，在图4中(a)中，图示了如下的外叶片60：外叶片 60的前缘部601配置在与扩散器叶片9的后端边90a相比，沿着通路端10a后退的位置。然而，不限定于该形状。例如，为了延长外叶片 60的叶片面(凸面部60a、凹面部60b)的长度，也可以是凸面部60a 和凹面部60b的长度延伸直至前缘部601成为后端边90a的位置这种形状的外叶片60。

另外，外叶片60将连结上游侧的端部(前缘部601)至下游侧的端部(后缘部602)的曲线设为叶片截面60c的中弧线(camber line) Ln1(外叶片的中弧线)，隔着该中弧线Ln1的两侧为作为叶片面的凸面部60a和凹面部60b。

而且，前缘部601与相邻的外叶片60的凸面部60a之间成为返回流路5的入口部(回流叶片入口部5IN)。

此外，外叶片60的中弧线Ln1是通过外叶片60的凸面部60a和凹面部60b的中间的曲线，设为外叶片60的叶片截面60c的厚度的中心线。

内叶片61的以与旋转轴2的轴向垂直的平面将内叶片61剖开而得到的叶片截面61c呈图4中(a)中用斜线表示的形状。另外，内叶片 61将连结前缘部611至后缘部612的曲线设为叶片截面61c的中弧线 Ln2(内叶片的中弧线)，隔着该中弧线Ln2的两侧为作为叶片面的凸面部61a和凹面部61b。

此外，内叶片61的中弧线Ln2是通过内叶片61的凸面部61a和凹面部61b的中间的曲线，设为内叶片61的叶片截面61c的厚度的中心线。

另外，内叶片61沿着以中心线CL为中心的圆弧，配设在向外叶片60的凹面部60b的一侧偏移的位置，返回流路5构成为：被外叶片 60的凹面部60b引导的流体流入到内叶片61的凸面部61a侧。

例如，在外叶片60的后缘部602与内叶片61的前缘部611之间产生的间隙ΔS2，为相邻的外叶片60的后缘部602之间的距离ΔS1 的1/5～1/10左右。

而且，实施例1的外叶片60的叶片截面60c的中弧线Ln1的弯曲形状在旋转轴2的轴向(高度Hr的方向)上不同。

例如，如图4中(a)、(b)所示，外叶片60的后缘部602在高度 Hr的方向上延伸设置。因此，将外叶片60的每个高度Hr的中弧线 Ln1投影在侧板10上时，全部中弧线Ln1的投影线在后缘部602的位置交叉。而且，从侧板10向高度Hr的方向越离开，外叶片60的中弧线Ln1的曲率越小。

由此，外叶片60的凸面部60a为从侧板10向高度Hr的方向越离开，越向周向(旋转轴2的旋转方向)侧伸出的曲面。而且，这样，中弧线Ln1的弯曲形状在高度Hr的方向上不同的外叶片60的前缘部 601，从侧板10起朝向高度Hr的方向，向凸面部60a的一侧倾斜。

另一方面，内叶片61的中弧线Ln2在高度Hr的方向上设为相同的形状即可。

当这种形状的外叶片60与外叶片60之间成为返回流路5时，在回流叶片入口部5IN处，外叶片60的叶片角度在高度Hr的方向上不同。也就是说，如图5中(a)所示，相对于侧板10上的叶片截面60c 的叶片角度θ1，与相对于从侧板10向高度Hr的方向离开的叶片截面60c的叶片角度θ2不同。

在实施例1中，将第一假想线X1与切线X2形成的角度定义为叶片角度θ1(θ2)，所述第一假想线X1与连结将外叶片60的前缘部601 设为圆弧形状时的中心点Pt和旋转轴2(参照图1)的中心线CL的直线正交，所述切线X2是该中心点Pt处的中弧线Ln1的切线。此外，叶片角度θ1(θ2)不限定于按这种方式定义的角度。

另外，如图5中(b)所示，在以包括旋转轴2的中心线CL(参照图2)在内的平面剖开而得到的截面中，在U形转向流路5a中，在内侧的流动(侧板10的一侧)和外侧的流动(载台7的一侧)中曲率不同。因此，U形转向流路5a中的流体的流动偏向曲率小的外侧的流动，外侧的流动的流速Vout比内侧的流动的流速Vin大(Vout>Vin)。

特别是，当通过离心多级泵1(参照图1)的小型化而使得扩散器 4等的流路截面积变小时，外侧的流动的流速Vout与内侧的流动的流速Vin的速度差变大。

另外，U形转向流路5a中的外侧的流动的流速Vout与内侧的流动的流速Vin的速度差，直接成为回流叶片入口部5IN处的子午面速度之差(在高度Hr的方向上产生的子午面的截面上的速度差)。

因此，当离心多级泵1小型化时，回流叶片入口部5IN处的子午面速度之差变大，由此，回流叶片入口部5IN处的流体的流入角度在外叶片60的高度Hr的方向上变化。因此，当回流叶片入口部5IN处的外叶片60的叶片角度在高度Hr的方向上恒定时，流体的流入角度与外叶片60的叶片角度产生差异，有时会产生由剥离导致的紊乱。

因此，如图4中(a)所示，实施例1设为中弧线Ln1的形状在高度 Hr的方向上不同的外叶片60。也就是说，设为回流叶片入口部5IN 处的流体的流入角度与外叶片60的叶片角度在任何高度Hr上也不会较大地不同这种形状的外叶片60。

例如，可以通过实验测量或模拟，求出按各种方式变更了扩散器 4(参照图2)、U形转向流路5a(参照图2)以及返回流路5(参照图 2)的形状(流路截面积等)时的回流叶片入口部5IN处的流入角度在高度Hr方向上的变化，并设为基于此进行优化设计而得到的形状的外叶片60。

如上所述，实施例1的离心多级泵1(参照图1)的在返回流路5 (参照图4中(a))中设置的回流叶片6(参照图4中(a))，配置为以旋转轴2的中心线CL为中心的双重的圆形叶片列状。

并且，配置于前段叶片列的外叶片60(参照图4中(a))的叶片截面60c的中弧线Ln1(参照图4中(b))的弯曲形状，在高度Hr的方向上不同。例如，如图4中(b)所示，从侧板10向高度Hr的方向越离开，外叶片60的中弧线Ln1的曲率越小。

通过设为这种形状的外叶片60(参照图4中(a))，能够减小在回流叶片入口部5IN(参照图4中(a))处在高度Hr的方向上变化的流体的流入角度与外叶片60的叶片角度之差，能够抑制由剥离导致的紊乱。

例如，即使在通过小型化而使得流体的流速变大的情况下，也能够抑制回流叶片入口部5IN处的剥离的产生，能够构成适合于小型化的离心多级泵1(参照图1)。也就是说，由于抑制了离心多级泵1小型化时的剥离的产生，所以抑制了由剥离的产生导致的效率的下降，能够将离心多级泵1小型化而不使效率下降。

实施例2

实施例2是在与实施例1相同结构的离心多级泵1(参照图1)中，回流叶片6(参照图6)的形状不同的实施例。

图6是表示实施例2的外叶片与内叶片的形状的图。如图6所示，实施例2的回流叶片6的外叶片62和内叶片63配置成双重的圆形叶片列状(上游侧(Up)的前段叶片列和下游侧(Up)的后段叶片列)。外叶片62的成为两叶片面的凸面部62a和凹面部62b是在前缘部621至后缘部622之间弯曲的弯曲面，并具有图6中用斜线表示的形状的叶片截面62c。同样地，内叶片63的成为两叶片面的凸面部63a和凹面部63b是在前缘部631至后缘部632之间弯曲的弯曲面，并具有图 6中用斜线表示的形状的叶片截面63c。

实施例2的回流叶片6(外叶片62、内叶片63)也具有：使返回流路5中的流体的流动从以旋转轴2的中心线CL为中心的周向，转向到朝向旋转轴2的径向那样的叶片面(外叶片62的凸面部62a和凹面部62b、内叶片63的凸面部63a和凹面部63b)。

而且，外叶片62(叶片截面62c)的中弧线Ln1的形状和内叶片 63(叶片截面63c)的中弧线Ln2的弯曲形状均在高度Hr的方向上不同。

例如，如图6所示，内叶片63的后缘部632在高度Hr的方向上延伸设置。因此，将内叶片63的每个高度Hr的中弧线Ln2投影在侧板10上时，全部中弧线Ln2的投影线在后缘部632的位置交叉。另外，从侧板10向高度Hr的方向越离开，内叶片63的中弧线Ln2的曲率越小。

并且，外叶片62的后缘部622，从侧板10起朝向高度Hr的方向，在周向上向凸面部62a的一侧倾斜。也就是说，将外叶片62的每个高度Hr的中弧线Ln1投影在侧板10上时，在后缘部622的位置，越是从侧板10在高度Hr的方向上离开的叶片截面62c的中弧线Ln1，越配置在凸面部62a的一侧。而且，从侧板10向高度Hr的方向越离开，外叶片62的中弧线Ln1的曲率越小。

根据图1所示的扩散器4、U形转向流路5a的形状、运转状态，在外叶片62的前缘部621的位置，在高度Hr的方向上产生的流入角度之差有时会变得更显著。在该情况下，当如图4中(a)所示的实施例 1那样，想仅通过外叶片60的中弧线Ln1的弯曲形状的差异来消除流入角度之差时，中弧线Ln1的长度会在侧板10的一侧和载台7的一侧较大地不同或外叶片62的叶片截面62c会成为歪斜的形状，在返回流路5中产生流动的剥离的可能性变高。

因此，实施例2的回流叶片6通过外叶片62和内叶片63各自的中弧线Ln1、Ln2的弯曲形状的差异来消除(减小)外叶片62的前缘部621的位置处的在高度Hr方向上产生的流入角度之差。由此，能够设为回流叶片入口部5IN处的流体的流入角度与外叶片62的叶片角度在任何高度Hr上也不会较大地不同的回流叶片6。另外，避免了在侧板10的一侧和载台7的一侧中弧线Ln1、Ln2的长度较大地不同，而且避免了外叶片62的叶片截面62c成为歪斜的形状。而且，内叶片 63设为如下形状：叶片截面63c的中弧线Ln2的弯曲形状在高度Hr 的方向上不同，流入到相邻内叶片63之间的返回流路5的流体的流入角度与前缘部631的位置处的内叶片63的叶片角度，在高度Hr的方向上不会较大地不同。

并且，设为如下结构：从侧板10向高度Hr的方向越离开，外叶片62的中弧线Ln1的曲率越小。

通过设为具有这种形状的外叶片62和内叶片63的回流叶片6，即使是在外叶片62的前缘部621的位置、在高度Hr的方向上产生的流入角度之差变得更加显著的情况下，也能够抑制剥离的产生，能够构成适合于小型化的离心多级泵1(参照图1)。

实施例3

实施例3是在与实施例1相同结构的离心多级泵1(参照图1)中，回流叶片6(参照图2)的形状不同的实施例。

图7是表示实施例3的外叶片与内叶片的形状的图。如图7所示，实施例3的回流叶片6的外叶片64和内叶片65配置成双重的圆形叶片列状(上游侧的前段叶片列和下游侧的后段叶片列)。外叶片64的成为两叶片面的凸面部64a和凹面部64b是在前缘部641至后缘部642 之间弯曲的弯曲面，并具有图7中用斜线表示的形状的叶片截面64c。同样地，内叶片65的成为两叶片面的凸面部65a和凹面部65b是在前缘部651至后缘部652之间弯曲的弯曲面，并具有图7中用斜线表示的形状的叶片截面65c。

实施例3的回流叶片6(外叶片64、内叶片65)也具有：使返回流路5中的流体的流动从以旋转轴2的中心线CL为中心的周向，转向到朝向旋转轴2的径向那样的叶片面(外叶片64的凸面部64a和凹面部64b、内叶片65的凸面部65a和凹面部65b)。

而且，外叶片64(叶片截面64c)的中弧线Ln1的弯曲形状在高度Hr的方向上不同。此外，内叶片65(叶片截面65c)的中弧线Ln2 的弯曲形状在高度Hr的方向上既可以是相同的形状，也可以不同。

例如，如图7所示，外叶片64的前缘部641在高度Hr的方向上延伸设置。因此，将外叶片64的每个高度Hr的中弧线Ln1投影在侧板10上时，全部中弧线Ln1的投影线在前缘部641的位置交叉。而且，从侧板10向高度Hr的方向越离开，外叶片64的中弧线Ln1的曲率越大。

并且，从侧板10向高度Hr的方向越离开，内叶片65的中弧线 Ln2的曲率越大。

这种形状的外叶片64在返回流路5的入口部(回流叶片入口部 5IN)，在高度Hr的方向上叶片角度不同。因此，能够减小在回流叶片入口部5IN处在高度Hr的方向上变化的流体的流入角度与外叶片 64的叶片角度之差，能够抑制由剥离导致的紊乱。也就是说，由于抑制了离心多级泵1(参照图1)小型化时的剥离的产生，所以抑制了由剥离的产生导致的效率的下降，能够将离心多级泵1小型化而不使效率下降。

另外，设为中弧线Ln2的形状在高度Hr的方向上不同的内叶片 65。由此，能够设为如下形状的内叶片65：在外叶片64的下游，流入到相邻内叶片65之间的返回流路5的流体的流入角度与前缘部651 的位置处的内叶片65的叶片角度，在高度Hr的方向上不会较大地不同。

因此，即使是在外叶片64的前缘部641的位置在高度Hr的方向上产生的流入角度与叶片角度之差，在外叶片64的后缘部642的位置没有被消除的情况下，也能够减小流入到相邻内叶片65之间的返回流路5的流体的流入角度与内叶片65的前缘部651的叶片角度之差。而且，能够抑制内叶片65的前缘部651的位置处的由剥离导致的紊乱。

此外，本发明不限定于上述实施例。例如，为了容易理解地说明本发明而详细说明了上述实施例，但并不限定于具有说明的全部结构。

另外，也可将某实施例的结构的一部分替换成其他实施例的结构，另外，也可在某实施例的结构中加上其他实施例的结构。

例如，如图4中(a)所示，实施例1的离心多级泵1(参照图1) 设为如下结构：具有外叶片60和内叶片61配设成双重的圆形叶片列的回流叶片6。然而，也可以是如下的离心多级泵1：具有叶片配设成三重或三重以上的圆形叶片列的回流叶片。

在该情况下，优选的是，越是配设在内周侧的圆形叶片列，越沿着以中心线CL为中心的圆弧，配设在向配设于外周侧的叶片的凹面部的一侧偏移的位置。而且，例如可以设为如下结构：将配设于最外周侧的圆形叶片列而成为最上游侧的叶片作为外叶片，外叶片的中弧线的形状(弯曲形状)在回流叶片的高度方向上不同。例如，可以设为如下的中弧线：从侧板10向高度Hr的方向越离开，曲率越小。

并且，可以设为如下形状：将配设于最内周侧的圆形叶片列而成为最下游侧的叶片作为内叶片，内叶片的中弧线在高度方向上相同。也就是说，可设为如下结构：将内叶片的每个高度的中弧线投影在侧板10上时，全部中弧线重叠。

此外，本发明不限定于上述实施例，能够在不偏离发明的宗旨的范围内适当进行设计变更。

例如，实施例1～3中的回流叶片6(参照图4中(a))的形状仅为一例，其形状可基于离心多级泵1(参照图1)所要求的性能等适当确定。而且，可以设为如下结构：配设于最上游侧的前段叶片列的外叶片的中弧线的形状在外叶片的高度的方向上不同。例如，可以设为如下的中弧线：从侧板10向高度Hr的方向越离开，曲率越小。

并且，如上所述，本发明不限定于离心多级泵1(参照图1)，也能够广泛地应用于其他离心式涡轮机(压缩机等)。

附图标记说明

1 离心多级泵(离心式涡轮机)

2 旋转轴

3 离心叶轮

4 扩散器

5 返回流路

5a U形转向流路(转向部)

6 回流叶片

7 载台

9 扩散器叶片

10 侧板

11 扩大通路

14 壳体

60、62、64 外叶片

60a 凸面部(叶片面)

60b 凹面部(叶片面)

61、63、65 内叶片

61a 凸面部(叶片面)

61b 凹面部(叶片面)

601、611 前缘部

602、612 后缘部

CL 中心线

Ln1、Ln2 中弧线

Hr 高度

Claims

1.一种离心式涡轮机，其特征在于，具备：

安装在旋转轴上的多片离心叶轮；

扩散器，所述扩散器使从所述离心叶轮流出的流体向从所述旋转轴离开的离心方向流动；

返回流路，所述返回流路使流入到所述离心叶轮的所述流体向朝向所述旋转轴的返回方向流动；

侧板，所述侧板向以所述旋转轴的中心线为中心的径向扩展而形成所述扩散器与所述返回流路的分隔壁；

多个回流叶片，所述多个回流叶片以所述旋转轴的轴向为高度方向而竖立设置于所述侧板，并配设成以所述中心线为中心的圆形叶片列而设置在所述返回流路中；以及

转向部，所述转向部将流过了所述扩散器的所述流体的流动从所述离心方向转向到所述轴向，进而从所述轴向转向到所述返回方向，

所述圆形叶片列设置成多重，所述回流叶片从所述返回流路中的所述流体的流动的上游侧朝向下游侧配置成多列，

所述回流叶片的引导所述流体的叶片面是使所述返回流路中的所述流体的流动从以所述中心线为中心的周向转向到朝向所述旋转轴的径向的曲面，

以与所述轴向垂直的平面将所述回流叶片中的配置在最上游侧的外叶片剖开而得到的截面的中弧线，在从所述侧板起的所述高度方向上呈不同的弯曲形状，

将弯曲形状不同的所述外叶片的中弧线投影在所述侧板上而得到的全部投影线在所述外叶片的下游侧的后缘部的位置交叉。

2.一种离心式涡轮机，其特征在于，具备：

安装在旋转轴上的多片离心叶轮；

以与所述轴向垂直的平面将所述回流叶片中的配置在最下游侧的内叶片剖开而得到的截面的中弧线，在从所述侧板起的所述高度方向上呈不同的弯曲形状，

将弯曲形状不同的所述内叶片的中弧线投影在所述侧板上而得到的全部投影线在所述内叶片的下游侧的后缘部的位置交叉。

3.一种离心式涡轮机，其特征在于，具备：

安装在旋转轴上的多片离心叶轮；

将弯曲形状不同的所述外叶片的中弧线投影在所述侧板上而得到的全部投影线在所述外叶片的上游侧的前缘部的位置交叉。

4.根据权利要求3所述的离心式涡轮机，其特征在于，

以与所述轴向垂直的平面将所述回流叶片中的配置在最下游侧的内叶片剖开而得到的截面的中弧线，在从所述侧板起的所述高度方向上呈不同的弯曲形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心式涡轮机，其特征在于，

所述侧板的外周的距所述中心线的距离在以所述中心线为中心的周向上不恒定。