CN109707665A - 具有自行再循环机匣处理的闭式叶轮 - Google Patents

Abstract

提供一种具有自行再循环机匣处理的闭式叶轮。所述闭式叶轮包括：壳体，设置有开口；插入件，插入到所述开口的一侧；叶轮主体，插入到所述开口的另一侧，并且包括多个叶片和覆盖所述多个叶片的轮盖，其中，插入件设置有引导流体进入叶轮主体的入口的流入通道，其中，在插入件的外表面与壳体的内表面之间的间隙形成循环流动通道，循环流动通道连接流入通道的一端与流入通道的另一端和叶轮主体的入口相接的部分。

Description

具有自行再循环机匣处理的闭式叶轮

技术领域

与本发明构思的示例性实施例一致的设备和方法涉及一种离心叶轮，更具体地讲，涉及一种设置有自行再循环机匣的闭式叶轮。

背景技术

离心压缩机是通过使用旋转的叶轮向流体施加离心力来压缩流体的设备。

离心压缩机通常包括产生驱动旋转力的驱动单元。然后，这种旋转直接或通过齿轮单元被传送到叶轮，连接到旋转轴的叶轮将动能传递给流体，以增加流体的压力。然后，流体在进入收集器元件(诸如，蜗壳(scroll))之前进入扩散器。轮盖(shroud)与蜗壳连接以形成流体流经的内部空间。

压缩机的运行范围在高流速受阻塞(choke)的限制，并且在低流速条件下受失速的限制。当出现失速时，空气动力不稳定发生，这影响压缩机的性能。进一步地降低流速而超过失速限制将导致更加不稳定以及压缩机的最终喘振，其中，与叶轮的动力学相结合的流动的大的波动可导致叶轮的破损。因此，压缩机的运行应被限制为防止在失速下运行以及对压缩机和连接的装备的潜在损坏。已经进行了各种尝试来扩展压缩机级的可用的运行范围。失速的开始的特点在于压缩机流动通路中的分离流动的区域的出现。这些失速区域可在包括叶轮或扩散器的入口或出口的级(stage)中的各个位置发生。在叶轮入口失速的情况下，机匣处理可以是一种增大级的失速极限的有效方法。通常，机匣处理使用从主流动通道隔离流动的低动量区域并延迟在主流动通道中的失速的开始的方法。大部分机匣处理需要通过固定的轮盖进入流动通道，所以它们可仅被应用到开式叶轮。然而，各种工业压缩应用利用具有整体轮盖的闭式叶轮并仍需要宽的运行范围。

发明内容

本发明构思的各个方面提供能够与自行再循环机匣处理接口连接的闭式叶轮的示例性实施例。

然而，这些方面不限于在此阐述的方面。通过参考下面给出的具体实施方式，上面和其他方面对于示例性实施例所属领域的普通技术人员将变得更清楚。

根据示例性实施例，提供一种闭式叶轮级，所述闭式叶轮级可包括：壳体，设置有开口；插入件，插入到所述开口的一侧；叶轮主体，插入到所述开口的另一侧，并且包括多个叶片和覆盖所述多个叶片的轮盖，其中，插入件设置有引导流体进入叶轮主体的入口的流入通道，其中，在插入件的外表面与壳体的内表面之间的间隙形成循环流动通道，循环流动通道连接流入通道的一端与流入通道的另一端和叶轮主体的入口相接的部分。

循环流动通道可包括：流出通道，接收从叶轮主体的入口排出的流体；空心件，与流出通道连接以使流体穿过；回流通道，回流通道的一端与空心件连接，回流通道的另一端与流入通道的所述一端连接，以便将流体引入到流入通道中。

插入件可包括在空心件中形成的多个轮叶。

所述多个轮叶可以以沿着插入件的外圆周方向朝向插入件的径向方向弯曲的弧形结构形成。

所述多个轮叶可沿着插入件的外圆周方向以固定间隔布置。

所述多个轮叶可被布置为去除穿过循环流动通道的流体的涡流。

所述多个轮叶可沿与叶轮的旋转轴平行的方向延伸。

流出通道可具有从叶轮主体的入口朝向空心件更宽的宽度。

空心件的宽度可以比流出通道的宽度大。

回流通道可沿着插入件的径向方向延伸。

空心件可以以包围插入件的外圆周的环形体的形状形成。

插入件的形成流出通道的一部分和壳体的一部分可被形成以使得插入件的直径和壳体的直径中的至少一个随着插入件和壳体接近叶轮主体的入口而变得更小。

当引导到流入通道中的流体的流速低时，流体的一部分从与叶轮主体的入口相邻的区域排出到流出通道，通过空心件和回流通道循环，并被引入到流入通道中。

当引导到流入通道中的流体的流速高时，流体的一部分被排出到回流通道，通过空心件和流出通道绕流，并被引入到与叶轮主体的入口相邻的区域中。

形成循环流动通道的插入件的外表面可具有弯曲的边缘。

流入通道可以以环形或圆形形状在插入件的中心处形成。

所述多个轮叶可沿着向叶轮的旋转轴倾斜的方向延伸。

插入件可具有沿插入件的径向方向形成的多个空腔以便连接空心件和流入通道。

附图说明

通过参照附图详细地描述上面和其他方面以及特征的示例性实施例，上面和其他方面以及特征将变得更清楚，其中：

图1是根据示例性实施例的叶轮的立体图；

图2是根据示例性实施例的沿另一方向看到的图1的叶轮的立体图；

图3是根据示例性实施例的叶轮主体的立体图；

图4是根据示例性实施例的去除壳体的图1的叶轮的立体图；

图5是根据示例性实施例的去除壳体的图2的叶轮的立体图；

图6是根据示例性实施例的图1的叶轮的侧剖视图；

图7是示出根据示例性实施例的在图1的叶轮中以低流速流经循环流动通道的流体的方向的侧剖视图；

图8是示出根据示例性实施例的在图1的叶轮中以高流速流经循环流动通道的流体的方向的侧剖视图；

图9是根据示例性实施例的直轮叶的平面图；

图10是根据示例性实施例的斜轮叶的平面图；

图11是根据示例性实施例的弧形形状的轮叶的平面图；

图12是示出根据示例性实施例的空腔型插入件的平面图；

图13是示出根据示例性实施例的没有轮叶的空心件的平面图。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更充分的描述本发明构思的示例性实施例。然而，本发明构思可以以不同的形式实现，并且不应被解释为受限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。贯穿说明书，相同的参考标号指示相同的组件。在附图中，为了清楚起见，层和区域的厚度被夸大。

除非另外定义，否则在此使用的所有技术术语和科学术语具有与示例性实施例所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。应注意，除非另外指定，否则在此提供的任意和所有的示例或示例性术语的使用仅意图更好的阐明示例性实施例，而不是对本发明构思的范围的限制。此外，除非另外定义，否则在通用字典中定义的所有术语可不被过度解释。

除非在此另外指示或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明构思的上下文中(尤其在权利要求的上下文中)，单数术语和类似指示物的使用将被解释为覆盖单数和复数二者。除非另外指出，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”将被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。

此外，将参照作为在此描述的示例性实施例的理想示例性示图的剖视图和/或示意图来描述示例性实施例。因此，可以通过制造技术和/或公差来修改示例性示图的形状。此外，在附图中，考虑到解释的方便，每个组件可被略微放大或缩小。贯穿说明书，参考标号表示相同的元件，并且“和/或”包括提及项中的一个或多个提及项的每个和每一个组合。

除了附图中示出的那些空间相对术语之外，空间相对术语应被理解为包括组件在使用或运行期间的不同方位的术语。组件还可朝向不同的方向，使得空间相对术语可以根据方位来解释。

将在下文中参照附图来描述本公开的示例性实施例。

图1是根据示例性实施例的叶轮1的立体图。图2是根据示例性实施例的沿另一个方向看到的叶轮1的立体图。

参照图1至图2，根据示例性实施例的叶轮1可包括壳体3、插入件4和叶轮主体2。根据示例性实施例，插入件4可以是用于形成循环流动通道的独立体。然而，循环流动通道可通过机械加工或铸造成机匣来形成。

叶轮主体2是具有沿着轮盘24上的圆周以固定间隔布置并由轮盖21(参见图3)覆盖的多个叶片22的闭式叶轮主体。通孔可在构成叶轮主体2的轮盘24的中心部23中形成，使得能够围绕旋转轴旋转叶轮1的轴能够被插入到通孔中。将参照图3描述叶轮主体2的具体配置。

壳体3允许级的组件的机械整合并将组件容纳在其中。沿前后方向敞开的开口在壳体3的中心处形成，并且插入件4的一部分和叶轮主体2的一部分被插入在开口中以被容纳在壳体3中。插入件4可被插入在壳体3中，并可使用紧固构件与壳体3接合。然而，由于叶轮主体2必须旋转，因此叶轮主体2不通过该紧固构件与不进行旋转的壳体3接合。

插入件4和叶轮主体2被插入到开口中的方向彼此相反，因此插入件4和叶轮主体2分别进入位于彼此相反的方向上的入口。由插入件4创建的整个流动路径被壳体3包围。整个叶轮主体2必须被包含在压力机匣内，但是仅叶轮主体2的入口25被插入在循环流动通道的下方。参照图2，壳体3容纳眼密封件(eye seal)32作为插入件4所结合的壳体3的一部分。眼密封件32在第一壳体31的一个轴向侧上形成，叶轮主体2被插入在眼密封件32中。这种配置表现为使得多个环形构件被彼此组合，但是壳体3的外观不限于此。

壳体3可与离心压缩机的蜗壳(未示出)、扩散器(未示出)或齿轮箱(未示出)组合固定，其中，在该离心压缩机中，可使用根据上面的示例性实施例的叶轮1。然而，在这些示例性实施例中，未示出除了接合到壳体3的叶轮1之外的压缩机组件。

插入件4是被插入到壳体3中以形成用于叶轮1的机匣处理的流动通道的组件。插入件4被插入到壳体3以与壳体3接合但不与壳体3一起旋转。

插入件4的排出端口422位于插入件4被插入到壳体3中的方向上，并且插入件4的排出端口422所在的部分在插入件4的其他部分被插入到壳体3的开口之前被插入到壳体3的开口中。如稍后参照图6描述的，排出端口422可部分地容纳叶轮主体入口25。

沿旋转轴的方向敞开的流入通道42在插入件4的中心处形成。作为流体可以穿过的通孔的流入通道42允许引入到叶轮主体2中的流体穿过并到达叶轮主体入口25。流入通道42可以以圆形形状形成在插入件4的中心处，但是还可以以环形形状形成以防止流体流到中心。如上所述，流入通道42的一端用作排出端口422，其另一端用作入口端口421。

入口端口421位于与排出端口422相反的方向的插入件4上。与排出端口422相比，入口端口421被设置为在叶轮1的旋转轴上远离叶轮主体2。流体流动被形成为使得流体被引入到入口端口421中，穿过流入通道42，并通过排出端口422被排出到叶轮主体2。

入口端口421可在包括在叶轮1的插入件4中的基座41中形成。基座41是成为放置插入件4的组件的支架的组件。参照图1，基座41不插入到壳体3中，基座41由具有与壳体3的直径对应的在其中心处包括入口端口421的直径的环形构件组成，并使用紧固构件(诸如，螺钉或螺栓)与壳体3接合。然而，基座41的形状不限于此。

如图1所示，由于流入通道42在插入件4的中心处形成，所以插入件4可以以包围整个流入通道42的旋转体的形状形成。

将参照图4、图5和图6描述插入件4的其他配置。

图3是根据示例性实施例的叶轮主体2的立体图。

参照图3，根据示例性实施例的叶轮主体2包括：轮盘24、多个叶片22、轮盘24的中心部23以及轮盖21。

包括在叶轮主体2中的轮盘24是用作放置叶轮1的组件的支架的组件，并且可具有圆盘形状。

叶轮主体2由具有足够强度的材料制成以抵抗在运行期间产生的高应力。叶轮主体2的材料可以是金属，包括不锈钢、钛或高镍合金，但不限于此。

轮盘中心部23沿着叶轮1的旋转轴Ax延伸，并具有在其中形成的通孔以允许用于旋转叶轮主体2的轴(未示出)被插入而不被滑动，其中，旋转轴Ax沿与板状体(例如，轮盘24)正交的方向延伸。由于一般的旋转轴以圆柱形状形成，所以轮盘中心部23和轴被插入的通孔可以以圆柱形状形成。该轴被插入到通孔中，并连接到压缩机的用于接收驱动力的驱动单元，以便围绕旋转轴Ax旋转叶轮主体2。

叶片22放置在轮盘24上。叶片22和轮盘24可通过例如焊接、通过螺钉接合或整合形成而附接在一起。然而，在轮盘24上放置叶片22并将叶片与轮盘24接合的方法不限于此。

叶片22被布置为环绕轮盘中心部23。叶片22沿轮盘24的外圆周的方向径向地围绕轮盘中心部23布置，而不沿着从轮盘中心部23朝向轮盘24的外圆周的半径布置。叶片22中的每个叶片从轮盘中心部23径向地延伸，并沿不是轮盘24的径向方向的一个方向弯曲地延伸。因此，多个叶片22被布置为从轮盘中心部23沿一个方向弯曲的形状，并且当多个叶片22的最外面的端点被连接时变成与轮盘24的外圆周对应的圆。

叶片22沿着与和轮盘24正交的旋转轴Ax的方向平行的方向按预定的高度从轮盘24延伸。叶片22在与轮盘24平行的平面处比在靠近旋转轴Ax的部分处具有更短的长度。由于叶片22沿旋转轴Ax的方向延伸以具有窄的宽度，因此能够通过连接叶片22的外部端点形成的圆的半径变窄。由于能够通过连接叶片22的外部端点形成的圆的半径变窄，因此相邻叶片22之间的间隔也变窄。

流体在沿旋转轴Ax的方向离轮盘24最远的位置处被从外部引入到相邻叶片22之间的空间，引入的流体通过由于叶片主体2围绕旋转轴Ax的旋转引起的叶片22的旋转而被压缩，并在与轮盘24相邻的位置处被排出到相邻的叶片22之间的空间。在流体在叶轮主体2的叶片22之间穿过期间施加的叶轮主体2的旋转能量在流体被排出时被转换为流体的静态能量和动态能量。通过这样的处理，引入到叶轮主体2的流体被转换为高压流体，并且该高压流体被排出。

叶片22相对于轮盘中心部23对称布置。这样的原因是由于叶片22围绕旋转轴Ax旋转，所以如果它们不是对称的，则它们不能保持一致性的性能。

作为放置在叶片22中的每个叶片的边缘上的组件，轮盖21覆盖叶片22中的每个叶片的边缘，使得流体在穿过叶片22的边缘之间的区域时不流出叶轮主体2。除入口和叶轮出口26外，由叶片22和轮盖21以及轮盘中心部23限定的空间被形成为封闭通路，以允许流体被完全排出到扩散器而不泄露，从而提高叶轮1的运行效率。

轮盖21覆盖叶片22的边缘，并且在沿着旋转轴Ax远离轮盘24的一端处不覆盖叶片22。因此，圆形叶轮主体入口25被形成。由于叶轮主体2从该入口被插入到壳体3的开口中，所以叶轮主体入口25与插入件4的排出端口422相接。也就是说，叶轮1的连接到流入通道42的组件是叶轮主体2的入口。通过流入通道42引入的流体经由叶轮主体2的入口25被吸入到叶轮主体2中，通过叶轮1的旋转而被压缩，并被排出到叶轮出口26。

压缩的流体被排出到在轮盖21与轮盘24之间形成的叶轮出口26。叶轮出口26可被形成为沿轮盘24的径向方向敞开的开口。叶轮出口26连接到扩散器(未示出)，以在通过蜗壳(未示出)排出之前回收额外的动态能量。

根据示例性实施例的闭式叶轮1的轮盘24、叶片22、轮盖21以及轮盘中心部23可被整合地形成，并且还可通过一个或多个紧固构件接合。

在下文中，将参照图4和图5详细描述插入件4的其他配置。

图4是根据示例性实施例的去除壳体3的图1的叶轮1的立体图。图5是根据示例性实施例的去除壳体3的图2的叶轮1的立体图。

由于从插入件4的基座41沿着旋转轴的方向延伸的插入件主体(44，45)是构成插入件4的除了基座41之外的剩余部分的组件，所以插入件主体(44，45)以在其中心处具有流入通道42的旋转体的形式形成。此外，插入件主体(44，45)具有其外侧表面沿着旋转轴方向延伸并且其截面的直径从预定位置减小的锥形形状。因此，插入件主体(44，45)包括沿着旋转轴延伸的圆柱形部44和沿着旋转轴逐渐变细的锥形部45。虽然稍后将被描述，但是圆柱形部44在圆柱形部44与壳体3之间形成空心件52，并且锥形部45在锥形部45与壳体3之间形成流出通道53。

多个轮叶43沿着圆柱形部44的外圆周表面以预定间隔布置。预定间隔可彼此相等，但不限于此。

轮叶43可从基座41沿着圆柱形部44的外圆周表面延伸。如稍后将描述的，轮叶43可布置在壳体3与圆柱形部44之间的间隙，并且可具有与间隙的宽度相等的宽度。轮叶43可在圆柱形部44的外圆周表面上沿着与旋转轴Ax(图3)平行的方向延伸，并且可沿圆柱形部44的径向方向延伸，但是可根据设计倾斜地形成。此外，轮叶43可以以沿着插入件4的外圆周方向弯曲的弧形结构形成。稍后将参照图9至图13描述各种形式的轮叶43和空心件52。

当流体通过在圆柱形部44与壳体3之间形成的间隙被引入时，轮叶43用于阻碍流体的流动以便防止涡流发生，并用于将湍流转换为层流。因此，轮叶43可根据设计以各种形式形成。

在插入件主体(44，45)与基座41之间存在预定间隙，并且插入件主体(44，45)和基座41可通过在间隙中以预定间隔形成的连接部连接。插入件主体(44，45)和基座41还可通过前述轮叶43连接。如稍后将参照图6描述的，间隙变为回流通道51。基座41设置有从基座41沿轴向突出的基座突起件46，使得轮叶43从基座突起件46延伸。可形成为具有比基座41的直径更小的直径的基座突起件46在插入件4被插入到壳体3中时可以是止动件(stop)。

在下文中，将参照图6详细描述再循环流动通道(51，52，53)的配置。

图6是根据示例性实施例的图1的叶轮1的侧剖视图。

如上所述，插入件4被插入到壳体3中，并且插入件主体(44，45)的外侧表面和壳体3以预定间隙布置而彼此不接触。插入件4的底座41和壳体3彼此接合，使得插入件4相对于壳体3固定，而插入件主体(44，45)和壳体3彼此不接合。

当插入件主体(44，45)和壳体3以预定间隙布置时，流体流经的流动通道在插入件主体(44，45)与壳体3之间形成。此外，因为插入件4设置有由于插入件主体(44，45)与基座41之间的间隙而导致流体自由流入和流出的流动通道，所以通过使以上流动通道整合而在叶轮1中形成再循环流动通道(51，52，53)。也就是说，壳体3和插入件4以预定间隙彼此接合以与叶轮主体2接触，从而形成闭式叶轮主体2的再循环机匣。

由于再循环流动通道(51，52，53)与作为流入通道42与叶轮主体入口25相接的一端的排出端口422和作为流入通道42的另一端的流入端口421处的流入通道42连接，所以从流入通道42排出的流体可向内流动，并且再循环流动通道(51，52，53)可被配置为包括流出通道53、空心件52和回流通道51。

参照图6，可以确定，开口在壳体3与叶轮主体入口25中的插入件主体(44，45)之间形成，并且流动通道在壳体3与插入件主体(44，45)的锥形部45之间沿连接开口和空心件52的方向形成。壳体3的与锥形部45的外表面相邻的内表面的直径朝向叶轮主体入口25而减小，使得具有一致宽度的流动通道形成。这里，流动通道的宽度表示流动通道的相对内表面之间的距离。该流动通道成为流出通道53。

由于流出通道53沿着锥形部45形成，所以流出通道53可相对于叶轮1的旋转轴Ax以倾斜角度而形成。因此，来自流入通道42的流体流动的一部分自然地流出到流出通道53。此外，流出通道53可以以流出通道53的宽度从叶轮主体入口25到连接至空心件52的位置增加的锥形形状形成。这样的原因是为了降低流经流出通道53的流体的压力。由于从流出通道53流出的流体具有比再循环流动通道(51，52，53)中的流体相对高的压力，所以需要降低流经流出通道53的流体的压力。

存在于叶轮主体入口25周围的区域中的流体可通过流出通道53流入空心件52，并且，相反地，来自空心件52的流体可通过流出通道53被排出到叶轮主体入口25周围的区域。

空心件52是由圆柱形部44与壳体3之间的间隙形成的流动通道。因此，空心件52可以以包围插入件4的圆柱形部44的外圆周表面的环形体的形状形成。

空心件52的宽度可以比流出通道53的宽度大。这样的原因是为了保持穿过流出通道53的流体的被降低的压力。穿过流出通道53的流体在如上所述的由流出通道53降低的压力下前进。

如上所述，轮叶43位于空心件52中。因此，轮叶43沿与穿过空心件52的流体的流动方向平行的方向延伸。轮叶43的一端与流出通道53连接，轮叶43的另一端与回流通道51连接。因此，空心件52用作中间通路，并且用于将湍流转换为层流，其中，在再循环流动通道(51，52，53)中通过该中间通路发生沿各个方向运动的流体的流动。

回流通道51是由插入件主体(44，45)与基座41之间的间隙形成的流动通道。回流通道51可在一端连接到空心件52，并且可在另一端连接到流入通道42的一部分。这里，该部分可以是与入口端口421相邻的区域。由于回流通道51是插入件主体(44，45)与基座41之间的间隙，所以回流通道51可被形成为沿插入件4的径向方向延伸。

流体可通过回流通道51流入空心件52，并且，相反地，流体可通过回流通道51从空心件52流到流入通道42。

根据示例性实施例，虽然图6中示出每个流动通道在每个流动通道的边界处的方位角不连续地弯曲，但是可通过连续地改变每个流动通道的方位角来形成具有弯曲边缘的弯曲的再循环流动通道(51，52，53)。

参照图6，从入口端口421通过流入通道42朝向排出端口422流动的流体的流动60由箭头指示。已经穿过流入通道42并到达叶轮主体入口25的流体被吸入叶轮1，并通过叶片22的旋转被压缩以被排出到叶轮出口26。在这种情况下，壳体3和插入件4是固定的。

在下文中，将参照图7和图8通过图1的叶轮1的侧剖视图来描述在流体以低流速(61，63，64，65)或者高流速(66，67，68，69)流动时的流体流动。

图7是示出根据示例性实施例的在图1的叶轮1中当流体以低流速(61，63，64，65)流动时(例如，当流体的流速低于第一阈值时)流体流动的侧剖视图。

参照图7，可以沿在图7中示出的箭头的方向来观察在流体以低流速(61，63，64，65)流入叶轮1的流入通道42的情况下再循环流动通道(51，52，53)中的流体流动。

当以低流速(61，63，64，65)流动的流体在叶轮主体入口25的区域中形成时，引入到叶轮主体2中的流体60的流速与叶轮主体2的旋转相比不充足，使得叶轮主体2过度旋转。因此，叶轮主体2产生大的噪声和振动，并经受流体不能被正常压缩和排出的失速现象。

因此，流体的一部分从与叶轮主体入口25相邻的区域流出到流出通道53，并且流出的流体61沿着流出通道53流动以被引入到空心件52中。引入到空心件52中的流体63通过轮叶43进行调整，穿过空心件52和回流通道51，并被重新引入到流入通道42。重新引入的流体65和通过流入通道42已经到达叶轮主体入口25的新引入的流体可形成适合于叶轮主体2的运行的流速，使得叶轮主体2正常运行并且不失速。通过这种处理，在以低流速(61，63，64，65)流动的流体中可确保正常的运行区域。

图8是示出根据示例性实施例的在图1的叶轮1中当流体以高流速(66，67，68，69)流动时(例如，当流体的流速高于第二阈值时，其中，第二阈值大于或等于第一阈值)的流体流动的侧剖视图。

参照图8，可沿箭头的方向观察在流体以高流速(66，67，68，69)流入叶轮1的流入通道42的情况下再循环流动通道(51，52，53)中的流体流动。

当高流速(66，67，68，69)的流体在叶轮主体入口25中形成时，引入到叶轮主体2的流体60的流速与叶轮主体2的旋转相比是过度的，从而导致叶轮主体2不能平稳地旋转的阻塞现象。

因此，具有过高流速(66，67，68，69)的流体的一部分通过回流通道51流出，并且流出的流体66被引入到连接到回流通道51的空心件52中。已经穿过空心件的流体被引入到连接至空心件52的流出通道53中，并通过流出通道53被排出到与叶轮主体入口25相邻的区域。也就是说，具有高流速(66，67，68，69)的流体的一部分通过再循环流动通道(51，52，53)绕流以被引入到叶轮1中。绕流的流体和通过流入通道42已经到达叶轮主体入口25的新引入的流体可形成适合于叶轮主体2的运行的流速，使得叶轮主体2正常地运行而不会阻塞。通过这种处理，在以高流速(66，67，68，69)流动的流体中可以确保正常运行区域。

因此，参照图7和图8，再循环流动通道(51，52，53)通过机匣(诸如，壳体3和插入件4)而形成，以在没有供电的情况下控制引入的流体的流速，以便获得确保闭式叶轮1的较宽的正常运行的范围的效果。也就是说，由壳体3和插入件4形成的再循环机匣成为自行再循环机匣。

在下文中，将参照图9至图13描述根据示例性实施例的各种形式的轮叶43和空心件52。

图9是根据示例性实施例的直轮叶431的平面图。

与图3和图4中描述的轮叶43的形状相似，图9中所示的轮叶431可沿与圆柱形部44中的旋转轴Ax平行的方向朝向与叶片22相邻的锥形部45延伸。多个轮叶431可沿着圆柱形部44的外圆周表面以固定间隔布置。然而，如在图3和图4中表示的，轮叶431可被形成为仅占用区域的一部分，而不延伸超过圆柱形部44的整体高度。

图10是根据示例性实施例的斜轮叶432的平面图。

图10中所示的轮叶432从圆柱形部44的外圆周表面沿与叶轮1的旋转轴Ax不平行的方向倾斜地延伸。多个轮叶432可被形成以使得每个轮叶432与旋转轴Ax之间的角度A是恒定的。虽然在图10中示出轮叶432与旋转轴Ax之间的角度A是30°，但是这个角度A不限于此。

轮叶432倾斜的方向优选地(不必须)为叶轮1旋转的方向。这样的原因是因为接收由于叶轮1的旋转产生的动能的流体被引入到圆柱形部44与轮叶432之间的空间中，并且该流体仍具有旋转运动分量，所以轮叶的方位被确定为与流体的流动方向平行，因此流体可被重新引入而流体的流动不被不当干扰。

图11是根据示例性实施例的弧形形状的轮叶433的平面图。

图11中所示的轮叶433在与叶片22相邻的区域中沿与旋转轴Ax不平行的倾斜方向延伸，并且沿一个方向弯曲。也就是说，轮叶433以弧形结构形成。与在这个示例性实施例中使用倾斜的轮叶432的情况相似，当轮叶433以弧形结构形成时，轮叶433可接收引入的流体而没有不当干扰。然而，由于轮叶433具有在远离叶片22的位置处沿与旋转轴Ax平行的方向弯曲的结构，因此可存在这样的效果：在圆柱形部44与轮叶433之间穿过的流体沿与旋转轴Ax的方向前进。

图12是示出根据示例性实施例的空腔型插入件的平面图。

图12中所示的插入件4的圆柱形部74未设置有轮叶，但设置有被形成为沿插入件4的径向方向穿透圆柱形部74的多个空腔73。因此，流出的流体可通过在圆柱形部74中形成的多个空腔73而返回到流入通道42。在这种情况下，流体再循环的通路变得多样。

图13是根据示例性实施例的没有轮叶的空心件的平面图。

图13中所示的插入件4未设置有轮叶。因此，流体可在没有轮叶的阻力的情况下穿过空心件52。

如上所述，根据示例性实施例，其效果如下。

可以通过将自行再循环机匣结合到闭式叶轮中来扩大轮盖式(shrouded)离心压缩机的稳定的运行范围。

本领域的技术人员将理解，在没有脱离本发明构思的技术思想或本质特征的情况下，可以以其他具体形式来实现示例性实施例。因此，将理解，以上描述的示例性实施例在所有的方面是示例性的而不是限制性的。本发明构思的范围由所附权利要求而不是示例性实施例的详细描述来限定，并且从权利要求及其等同物的含义和范围得到的所有的改变或修改将被理解为包括在本发明构思的范围内。

虽然为了说明的目的已经公开了一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如在所附权利要求中公开的本发明构思的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。

Claims (15)

1.一种闭式叶轮，包括：

壳体，设置有开口；

插入件，插入到所述开口的一侧；

叶轮主体，插入到所述开口的另一侧，并且包括多个叶片和覆盖所述多个叶片的轮盖，

其中，插入件设置有引导流体进入叶轮主体的入口的流入通道，

其中，在插入件的外表面与壳体的内表面之间的间隙形成再循环流动通道，再循环流动通道连接流入通道的一端与流入通道的另一端和叶轮主体的入口相接的部分。

2.根据权利要求1所述的闭式叶轮，其中，再循环流动通道包括：

流出通道，被配置为接收从叶轮主体的入口排出的流体；

空心件，与流出通道连接以使流体穿过；

回流通道，回流通道的一端与空心件连接，回流通道的另一端与流入通道的所述一端连接，以便将流体引入到流入通道中。

3.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，插入件包括在空心件中形成的多个轮叶。

4.根据权利要求3所述的闭式叶轮，其中，所述多个轮叶沿着插入件的外圆周方向以固定间隔布置。

5.根据权利要求3所述的闭式叶轮，其中，所述多个轮叶被布置为去除穿过空心件的流体的涡流。

6.根据权利要求3所述的闭式叶轮，其中，所述多个轮叶沿与叶轮主体的旋转轴平行的方向延伸。

7.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，流出通道具有从叶轮主体的入口向空心件变得更宽的宽度。

8.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，空心件的宽度比流出通道的宽度大。

9.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，回流通道沿着插入件的径向方向延伸。

10.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，空心件以包围插入件的外圆周的环形体的形状形成。

11.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，插入件的形成流出通道的一部分和壳体的形成流出通道的一部分被形成以使得插入件的所述一部分的直径和壳体的所述一部分的直径中的至少一个随着插入件和壳体接近叶轮主体的入口而变得更小。

12.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，当引导到流入通道中的流体的流速低于第一阈值时，流体的一部分从与叶轮主体的入口相邻的区域排出到流出通道，通过空心件和回流通道循环，并被重新引入到流入通道中。

13.根据权利要求2所述的闭式叶轮，其中，当引导到流入通道中的流体的流速高于第二阈值时，流体的一部分被排出到回流通道，通过空心件和流出通道绕流，并被引入到与叶轮主体的入口相邻的区域中。

14.根据权利要求1所述的闭式叶轮，其中，形成再循环流动通道的插入件的外表面具有弯曲的边缘。

15.根据权利要求1所述的闭式叶轮，其中，流入通道以圆形形状在插入件的中心处形成。