CN111480008A - 扩压叶片及离心压缩机 - Google Patents

扩压叶片及离心压缩机 Download PDF

Info

Publication number
CN111480008A
CN111480008A CN201980006526.1A CN201980006526A CN111480008A CN 111480008 A CN111480008 A CN 111480008A CN 201980006526 A CN201980006526 A CN 201980006526A CN 111480008 A CN111480008 A CN 111480008A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
hub
shroud
diffuser
shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980006526.1A
Other languages
English (en)
Inventor
斋藤亮祐
枡谷穰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN111480008A publication Critical patent/CN111480008A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/50—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable for reversing fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/71—Shape curved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

该扩压叶片(60)将轴线方向设为叶片高度方向，与该叶片高度方向正交的剖面形状呈叶片状，其主体从径向内侧的端部即前缘随着朝向径向外侧而朝向叶轮的旋转方向(R)前方侧延伸直至径向外侧的端部即后缘。扩压叶片的主体中，轴线方向的一侧端面的叶片状即护罩侧叶片形状(S)的转向角与轴线方向的另一侧端面的叶片状即轮毂侧叶片形状(H)的转向角互不相同，并且该叶片状在护罩侧叶片形状与轮毂侧叶片形状之间连续过渡，轮毂侧叶片形状的转向角小于所述护罩侧叶片形状的转向角。

Description

扩压叶片及离心压缩机
技术领域
本发明涉及一种扩压叶片及离心压缩机。本申请主张2018年3月9日于日本申请的日本专利申请2018-043595号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
专利文献1中公开有具有扩压叶片的离心压缩机。扩压叶片设置于将从叶轮被压送的流体引向径向外侧的扩压流路内。扩压叶片呈以离心压缩机的轴线方向为叶片高度方向的叶片状。扩压叶片随着朝向径向外侧而朝向叶轮的旋转方向前方侧延伸。
在扩压流路的下游侧形成有以使流体的流动转向径向内侧的方式延伸的返回流路。通过扩压叶片使流体减速，由此减少返回流路中的损失，并且抑制设置于返回流路的返回叶片中的剥离。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5010722号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是，若考虑到降低成本的要求而推进离心压缩机的小径化，则扩压流路的出口处的外径或返回叶片的入口处的外径分别变小。其结果，返回流路中的流速增加。与此相对，只要设置有扩压叶片，则通过该扩压叶片能够降低流速。由此，能够抑制返回流路中的损失及返回叶片中的剥离而实现效率的提高。
然而，若在扩压叶片中使流体过度减速，则尤其在小流量时会导致在扩压叶片中容易产生剥离。其结果，存在离心压缩机在小流量侧中的工作范围变小这一问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制工作范围缩小的扩压叶片及离心压缩机。
用于解决技术课题的手段
本发明为了解决上述课题，采用以下方法。
即，本发明的第1方式所涉及的扩压叶片，在通过绕轴线旋转的叶轮从轴线方向的一侧被吸入而压送至径向外侧的流体流通的扩压流路中沿所述轴线的周向隔着间隔设置有多个，所述扩压翼具有：叶片主体，将所述轴线方向设为叶片高度方向，与该叶片高度方向正交的剖面形状呈叶片状，并且从径向内侧的端部即前缘随着朝向径向外侧而朝向所述叶轮的旋转方向前方侧延伸直至所述径向外侧的端部即后缘，所述叶片主体中的所述轴线方向的一侧即护罩侧的端面的叶片状即护罩侧叶片形状的转向角与所述叶片主体中的所述轴线方向的另一侧即轮毂侧的端面的叶片状即轮毂侧叶片形状的转向角互不相同，并且所述叶片主体的叶片状在所述护罩侧叶片形状与所述轮毂侧叶片形状之间连续过渡，所述轮毂侧叶片形状的转向角小于所述护罩侧叶片形状的转向角。
根据这种扩压叶片，由于轮毂侧叶片形状与护罩侧叶片形状的转向角不同，因此变得其中任一个转向角小于另一个转向角。通过转向角变小，能够使流体减速而且还抑制剥离的产生。因此，通过根据流经扩压流路的流体的速度分布使轮毂侧叶片形状与护罩侧叶片形状互不相同，能够抑制作为扩压叶片整体的剥离的产生。
根据叶轮的形状，从该叶轮被压送的流体有时在轮毂侧及护罩侧其流速分布不同。尤其在从叶轮被压送的流体的轮毂侧的流速较小时，若将扩压叶片设为沿叶片高度方向一定的叶片形状，则轮毂侧的流速过度减速，其结果，有时因该轮毂侧的流动而会导致产生剥离。
在本方式中，轮毂侧叶片形状的转向角小于护罩侧叶片形状的转向角，因此能够使轮毂侧的流动的减速缓慢。即，能够抑制轮毂侧的流动的过度减速，因此能够避免由该流动引起的剥离。因此，尤其即使在流量变小的情况下，也能够抑制在扩压叶片的形成范围内产生剥离。
该扩压叶片优选所述轮毂侧叶片形状的弦长大于所述护罩侧叶片形状的弦长。
由此，当将每单位流路长度的流体的转向程度定义为转向率时，与护罩侧的流体的转向率相比，轮毂侧的流体的转向率变小。即，由于在轮毂侧使流体更缓慢地转向，因此能够进一步抑制该轮毂侧的由流体引起的剥离。
在该扩压叶片中，所述轮毂侧叶片形状的前缘叶片角也可以小于所述护罩侧叶片形状的前缘叶片角。
由此，轮毂侧叶片形状的前缘叶片角成为比护罩侧叶片形状的前缘叶片角从径向更向周向倾斜的形状。由此，能够更缓慢地引导流动，因此能够进一步抑制扩压叶片的轮毂侧的剥离。
该扩压叶片在从所述轴线方向观察的轴线方向视角下，所述轮毂侧叶片形状的前缘及所述护罩侧叶片形状的前缘位于以所述轴线为中心的相同的第1假想圆上，所述轮毂侧叶片形状的前缘位于比所述护罩侧叶片形状的前缘更靠所述叶轮的旋转方向后方侧的位置，所述轮毂侧叶片形状的后缘及所述护罩侧叶片形状的后缘位于以所述轴线为中心的相同的第2假想圆上，所述轮毂侧叶片形状的后缘位于比所述护罩侧叶片形状的后缘更靠所述叶轮的旋转方向前方侧的位置。
由此，叶片主体呈随着朝向叶片高度方向而以前缘与后缘之间的壁厚部分为中心扭曲的形状。因此，叶片状沿叶片高度方向扭曲时在前缘附近或后缘附近不会过度翘曲，因此在叶片主体的结构/强度上，能够实现合理的三维叶片形状。
在该扩压叶片中，优选所述叶片主体具有：二维叶片状部，从所述护罩侧的端面朝向所述轮毂侧一边维持所述护罩侧叶片形状一边延伸；及三维叶片状部，与该二维叶片状部的轮毂侧连接并且在所述轴线方向视角下通过以到所述轮毂侧的端面为止扭曲的方式连续延伸而过渡为所述轮毂侧叶片形状，所述三维叶片状部遍及至所述叶片主体的叶片高度的50％以下的范围内。
由此，在从叶轮被压送的流体的流速较大的护罩侧，沿叶片高度方向以一定的转向角使流体转向，并且在随着靠近轮毂侧而流体的流速变小的轮毂侧的区域中，能够根据流体的流速缩小转向角。因此，能够根据流动的流速赋予适当的减速。
另一方面，上述方式的扩压叶片中，所述护罩侧叶片形状的转向角也可以小于所述轮毂侧叶片形状的转向角。
在此，当在扩压流路的下游侧存在使流体的流动转向径向内侧的返回流路时，在扩压流路的出口即返回流路的入口，与轮毂侧的流体的流速相比，有时护罩侧的流体的流速变小。在这些情况下，只要将扩压叶片设为沿叶片高度方向一律的叶片形状，则因扩压叶片而护罩侧的流速过度减速，其结果，有时因该护罩侧的流动而会导致产生剥离。
在本方式中，护罩侧叶片形状的转向角小于轮毂侧叶片形状的转向角，因此能够使护罩侧的流动的减速缓慢。即，能够抑制护罩侧的流动的过度减速，因此能够避免扩压叶片的出口附近的由护罩侧的流动引起的剥离。因此，尤其即使在流量变小的情况下，能够抑制在扩压叶片的形成范围内产生剥离。
在该扩压叶片中，所述护罩侧叶片形状的弦长也可以大于所述轮毂侧叶片形状的弦长。
由此，与轮毂侧的流体的转向率相比，护罩侧的流体的转向率变小。即，由于在护罩侧使流体更缓慢地转向，因此能够进一步抑制在该护罩侧的流体的剥离。
在该扩压叶片中，所述护罩侧叶片形状的前缘叶片角也可以小于所述轮毂侧叶片形状的前缘叶片角。
由此，护罩侧叶片形状的前缘叶片角成为比轮毂侧叶片形状的前缘叶片角从径向更向周向倾斜的形状。由此，能够更缓慢地引导流动，因此能够进一步抑制扩压叶片的护罩侧的剥离。
在该扩压叶片中，在所述轴线方向视角下，所述护罩侧叶片形状的前缘及所述轮毂侧叶片形状的前缘位于以所述轴线为中心的相同的第1假想圆上，所述护罩侧叶片形状的前缘位于比所述轮毂侧叶片形状的前缘更靠所述叶轮的旋转方向后方侧的位置，所述护罩侧叶片形状的后缘及所述轮毂侧叶片形状的后缘位于以所述轴线为中心的相同的第2假想圆上，所述护罩侧叶片形状的后缘位于比所述轮毂侧叶片形状的后缘更靠所述叶轮的旋转方向前方侧的位置。
由此，也与上述相同地，在叶片主体的结构/强度上，能够实现合理的三维叶片形状。
在该扩压叶片中，所述叶片主体具有：二维叶片状部，从所述轮毂侧的端面朝向所述护罩侧一边维持所述轮毂侧叶片形状一边延伸；及三维叶片状部，与该二维叶片状部的护罩侧连接并且通过在所述轴线方向视角下以到所述护罩侧的端面为止扭曲的方式连续延伸而过渡为所述护罩侧叶片形状，所述三维叶片状部遍及至所述叶片主体的叶片高度的50％以下的范围内。
由此，在具有随着靠近护罩侧而流体的流速变小的趋势的护罩侧的区域中，能够根据流体的流速缩小转向角。因此，能够根据流动的流速赋予适当的减速。
本发明的一方式所涉及的离心压缩机具备：所述叶轮；壳体，容纳该叶轮，且具有从所述叶轮的出口朝向径向外侧延伸的所述扩压流路及与该扩压流路的径向外侧的端部连接而朝向径向内侧转向的返回流路；及上述任一个扩压叶片。
由此，能够抑制扩压流路中的轮毂侧或护罩侧的剥离。
发明效果
根据本发明的扩压叶片及离心压缩机，能够抑制工作范围的缩小。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的离心压缩机的纵剖视图。
图2是局部放大了第1实施方式所涉及的离心压缩机的纵剖视图。
图3是第1实施方式所涉及的离心压缩机的扩压叶片的第1立体图。
图4是第1实施方式所涉及的离心压缩机的扩压叶片的第2立体图。
图5是从轴线方向的一侧观察了第1实施方式所涉及的离心压缩机的扩压叶片的示意图。
图6是图5中的前缘附近的放大图。
图7是图5中的后缘附近的放大图。
图8是对第1实施方式的作用效果进行说明的示意图。
图9是从轴线方向的一侧观察了第2实施方式所涉及的扩压叶片的示意图。
图10A是对第2实施方式的作用效果进行说明的示意图。
图10B是对第2实施方式的作用效果进行说明的另一示意图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的第1实施方式所涉及的离心压缩机进行说明。
如图1所示，离心压缩机100具备绕轴线旋转的旋转轴1、通过覆盖该旋转轴1的周围而形成流路2的壳体3、设置于旋转轴1的多个叶轮4以及设置于壳体3内的返回叶片50及扩压叶片60。
壳体3呈沿轴线O延伸的圆筒状。旋转轴1以沿轴线O贯穿该壳体3内部的方式延伸。在轴线O方向上的壳体3的两端部分别设置有轴颈轴承5及推力轴承6。旋转轴1通过这些轴颈轴承5及推力轴承6支承为能够绕轴线O旋转。
在壳体3的轴线O方向一侧设置有用于从外部取入作为工作流体G的空气的进气口7。而且，在壳体3的轴线O方向另一侧设置有排出在壳体3内部被压缩的工作流体G的排气口8。
在壳体3的内侧形成有连通这些进气口7与排气口8并且重复缩径及扩径的内部空间。该内部空间容纳多个叶轮4，并且构成上述流路2的一部分。另外，在以下的说明中，将该流路2上的进气口7所处的一侧称为上游侧，将排气口8所处的一侧称为下游侧。
在旋转轴1上，在其外周面上沿轴线O方向隔着间隔设置有多个(6个)叶轮4。如图2所示，各叶轮4具有从轴线O方向观察具有大致圆形的剖面的轮盘41、设置于该轮盘41的上游侧的面的多个叶片42及从上游侧覆盖这些多个叶片42的罩子43。
从与轴线O交叉的方向观察，轮盘41形成为随着从该轴线O方向的一侧朝向另一侧而径向的尺寸逐渐放大，由此呈圆锥状。
叶片42在上述的轮盘41的轴线O方向上的两个面中的朝向上游侧的圆锥面上，以轴线O为中心朝向径向外侧以放射状排列有多个。更详细而言，这些叶片由从轮盘41的上游侧的面朝向上游侧竖立设置的薄板形成。当从轴线O方向观察时，这些多个叶片42以从周向的一侧朝向另一侧的方式弯曲。
在叶片42的上游侧的末端设置有罩子43。换言之，上述多个叶片42由该罩子43与轮盘41从轴线O方向夹持。由此，在罩子43、轮盘41及彼此相邻的一对叶片42之间形成有空间。该空间形成后述的流路2的一部分(压缩流路22)。
流路2为连通如上构成的叶轮4与壳体3内部空间的空间。在本实施方式中，按每个叶轮4(按每个压缩段)形成1个流路2来进行说明。即，在离心压缩机100中，与除最后段叶轮4以外的5个叶轮4对应地形成有从上游侧朝向下游侧连续的5个流路2。
各流路2具有吸入流路21、压缩流路22、扩压流路23及返回流路30。
在第1段叶轮4中，吸入流路21与上述进气口7直接连接。通过该吸入流路21，外部空气作为工作流体G取入于流路2上的各流路。更具体而言，该吸入流路21从上游侧随着朝向下游侧而从轴线O方向朝向径向外侧逐渐弯曲。
第2段以后的叶轮4中的吸入流路21与前段的流路2中的引导流路25的下游端连通。即，与上述相同地，通过了引导流路25的工作流体G以沿轴线O朝向下游侧的方式其流动方向变更。
压缩流路22为被轮盘41的上游侧的面、罩子43的下游侧的面及沿周向相邻的一对叶片42包围的流路。更详细而言，该压缩流路22从径向内侧随着朝向外侧而其截面积逐渐减少。由此，在叶轮4旋转的状态下，流通压缩流路22中的工作流体G逐渐被压缩而成为高压流体。
扩压流路23为从轴线O的径向内侧朝向外侧延伸的流路。该扩压流路23中的径向内侧的端部与压缩流路22的径向外侧的端部连通。壳体3中的形成扩压流路23的轴线O方向一侧的壁面为以与轴线O正交的方式延伸的护罩侧壁面23a。壳体3中的形成扩压流路23的轴线O方向另一侧的壁面为以与轴线O正交的方式延伸的轮毂侧壁面23b。通过这些护罩侧壁面23a及轮毂侧壁面23b沿轴线O方向夹持而形成扩压流路23。
返回流路为使朝向径向外侧的工作流体G转向径向内侧而使其流入下一段叶轮4的流路。返回流路由返回弯曲部24及引导流路25形成。
返回弯曲部24经扩压流路23使从径向的内侧朝向外侧流通的工作流体G的流动方向朝向径向内侧折回。返回弯曲部24的一端侧(上游侧)与上述扩压流路23连通，另一端侧(下游侧)与引导流路25连通。在返回弯曲部24的中途，位于径向最靠外侧的部分为顶部。在该顶部的附近，返回弯曲部24的内壁面呈三维曲面，由此阻碍工作流体G的流动。
引导流路25从返回弯曲部24的下游侧的端部朝向径向内侧延伸。引导流路25的径向外侧的端部与上述返回弯曲部24连通。如上所述，引导流路25的径向内侧的端部与后段的流路2中的吸入流路21连通。
返回叶片50在返回流路30中的引导流路25中设置有多个。多个返回叶片50在引导流路25中以轴线O为中心以放射状排列。换言之，这些返回叶片50在轴线O周围沿周向隔着间隔排列。返回叶片50的轴线方向的两端与形成引导流路25的壳体3接触。
接着，对扩压叶片60进行说明。扩压叶片60(叶片主体)设置于扩压流路23内。扩压叶片60沿轴线O的周向隔着间隔设置有多个。扩压叶片60的轴线O方向的两端固定于护罩侧壁面23a及轮毂侧壁面23b。由此扩压叶片60与壳体3一体地设置。
如图3及图4所示，扩压叶片60呈以轴线O方向(护罩侧壁面23a与轮毂侧壁面23b的对置方向)为叶片高度方向的叶片状。即，扩压叶片60呈与轴线O正交的剖面形状遍及轴线O方向整个区域的叶片状。
扩压叶片60随着朝向径向外侧而朝向叶轮4的旋转方向R前方侧延伸。由此，扩压叶片60配置成从轴线O方向观察的轴线O方向视角下相对于轴线O的径向倾斜的姿势。
扩压叶片60的径向内侧的端部为该扩压叶片60的叶片状的前缘61。扩压叶片60的径向外侧的端部为后缘62。即，扩压叶片60随着从前缘61朝向后缘62而朝向径向外侧且叶轮4的旋转方向R前方侧延伸。
扩压叶片60中的朝向旋转方向R后方侧的面为压力面63。扩压叶片60中的朝向旋转方向R前方侧的面为负压面64。由这些压力面63及负压面64形成扩压叶片60的叶片状。压力面63与负压面64的径向内侧的端部中的连接部位为扩压叶片60的前缘61，径向外侧的端部中的连接部位为扩压叶片60的后缘62。
压力面63由从前缘61朝向后缘62连续的曲线或直线形成。压力面63呈凸向叶轮4的旋转方向R后方侧的凸曲面状。负压面64由从前缘61朝向后缘62连续的曲线或直线形成。负压面64呈凸向叶轮4的旋转方向R前方侧的凸曲面状。另外，压力面63及负压面64的一部分或全部也可以呈凹曲面状。压力面63及负压面64分别以沿叶片高度方向连续的方式形成。
如图4所示，扩压叶片60由二维叶片状部60A及三维叶片状部60B构成。二维叶片状部60A为扩压叶片60的叶片高度方向(图4的上下方向)上的护罩侧(轴线O方向一侧)的部分。三维叶片状部60B为扩压叶片60的叶片高度方向上的轮毂侧(轴线O方向另一侧)的部分。二维叶片状部60A与三维叶片状部60B以彼此连续的方式连接。在本实施方式中，三维叶片状部60B形成为从轮毂侧壁面23b遍及至叶片高度的50％以下的范围内。三维叶片状部60B优选形成为从轮毂侧壁面23b遍及至叶片高度方向的10％以上的范围内，更优选形成为遍及至20％以上进而30％以上的范围内。
二维叶片状部60A为一边呈相同形状的叶片状一边沿叶片高度方向延伸的部分。在此，将二维叶片状部60A中的轴线O方向一侧端面(扩压叶片60中的轴线O方向一侧端面)即护罩侧端面67的叶片状定义为护罩侧叶片形状S。二维叶片状部60A以维持护罩侧叶片形状S的状态沿叶片高度方向延伸。
三维叶片状部60B为叶片状随着朝向叶片高度方向而连续变化的部分。在此，将三维叶片状部60B中的轴线O方向另一侧的端面(扩压叶片60中的轴线O方向另一侧的端面)即轮毂侧端面68的叶片状定义为轮毂侧叶片形状H。三维叶片状部60B随着从轮毂侧朝向护罩侧而轮毂侧叶片形状H以连续变化的方式延伸而与二维叶片状部60A连接。即，三维叶片状部60B与二维叶片状部60A的轮毂侧连接，且形成为从该二维叶片状部60A的叶片状即护罩侧叶片形状S随着朝向轮毂侧而逐渐连续地过渡为轮毂侧叶片形状H。轮毂侧叶片形状H为扩压叶片60的轮毂侧端面68的形状。
利用图5对护罩侧叶片形状S及轮毂侧叶片形状H进行说明。在图5中，以实线来表示护罩侧叶片形状S，以虚线来表示轮毂侧叶片形状H。
在从轴线O方向观察的轴线O方向视角下，护罩侧叶片形状S的前缘61s及轮毂侧叶片形状H的前缘61h位于以轴线O为中心的相同的第1假想圆C1上。轮毂侧叶片形状H的前缘61h位于比护罩侧叶片形状S的前缘61s更靠叶轮4的旋转方向R后方侧的位置。
在从轴线O方向观察的轴线O方向视角下，护罩侧叶片形状S的后缘62s及轮毂侧叶片形状H的后缘62h位于以轴线O为中心的相同的第2假想圆C2上。第2假想圆C2的半径大于第1假想圆C1的半径。轮毂侧叶片形状H的后缘62h位于比护罩侧叶片形状S的后缘62s更靠叶轮4的旋转方向R前方侧的位置。护罩侧叶片形状S的前缘61s与轮毂侧叶片形状H的前缘61h之间的距离优选和护罩侧叶片形状S的后缘62s与轮毂侧叶片形状H的后缘62h之间的距离相同。即，前缘61h、61s及后缘62h、62b各自的向周向的偏移量优选为相同。
轮毂侧叶片形状H的前缘61h与后缘62h之间的距离大于护罩侧叶片形状S的前缘61s与后缘62s之间的距离。即，轮毂侧叶片形状H的弦长大于护罩侧叶片形状S的弦长。
并且，从护罩侧叶片形状S向轮毂侧叶片形状H的过渡以围绕通过叶片状的弦长的中央附近的中心线扭曲的方式进行。
在此，如图6所示，轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角αh小于护罩侧叶片形状S的前缘叶片角αs。前缘叶片角是指，第1假想圆C1上的前缘61s、61h所处的点上的切线L1与叶片状的中心线的前缘61s、61h中的切线P1所成的锐角。
如图7所示，轮毂侧叶片形状H的后缘叶片角βh小于护罩侧叶片形状S的后缘叶片角βs。后缘叶片角是指，第2假想圆C2中的后缘62所处的点上的切线L2与叶片状的中心线的后缘62中的切线P2所成的锐角。
护罩侧叶片形状S的转向角与轮毂侧叶片形状H的转向角互不相同。在本实施方式中，轮毂侧叶片形状H的转向角小于护罩侧叶片形状S的转向角。护罩侧叶片形状S的转向角由护罩侧叶片形状S的前缘叶片角与后缘叶片角的差分(αs-βs)求出。轮毂侧叶片形状H的转向角由轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角与后缘叶片角的差分(αh-βh)求出。
接着，对第1实施方式的作用效果进行说明。
根据具备上述结构的扩压叶片60的离心压缩机100，轮毂侧叶片形状H及护罩侧叶片形状S的转向角不同，因此变得其中任一个转向角小于另一个的转向角。通过转向角变小，能够使工作流体G减速还抑制剥离的产生。因此，通过根据流经扩压流路23的流体的速度分布而使轮毂侧叶片形状H与护罩侧叶片形状S互不相同，能够抑制作为扩压叶片60整体的剥离的产生。
在此，根据离心压缩机100的叶轮4的形状，从该叶轮4被压送的工作流体G有时其流速分布在轮毂侧及护罩侧不同。例如，当从叶轮4被压送的工作流体G的轮毂侧的流速相对较小而护罩侧的流速相对较大时，导入于扩压流路23中的扩压叶片60的形成区域的工作流体G的流速随着从护罩侧朝向轮毂侧而工作流体G的流速变小。
在该情况下，假如，当将扩压叶片60设为沿叶片高度方向一律的叶片形状的叶片状时，轮毂侧的流速过度减速，其结果，有时因该轮毂侧的流动而导致产生剥离。即，若在护罩侧及轮毂侧以相同比率来推进减速，则与护罩侧相比，轮毂侧的流速先过度变小，其结果，会导致无法形成与轮毂侧壁面23b之间的边界层。
相反，在本实施方式中，扩压叶片60的叶片状设定为轮毂侧叶片形状H的转向角小于护罩侧叶片形状S的转向角。转向角越小，速度的减速率越小。因此，能够使轮毂侧的工作流体G的减速缓慢。即，如图8所示，能够抑制轮毂侧的工作流体G的过度减速，因此能够抑制由该工作流体G的流动引起的剥离。因此，即使在从叶轮4被压送的工作流体G的流量变小的情况下，也能够在扩压叶片60的形成范围内抑制产生剥离。由此，能够抑制使用了该扩压叶片60的离心压缩机100中的工作范围尤其在小流量侧缩小。
而且，在本实施方式的扩压叶片60中，轮毂侧叶片形状H的弦长大于护罩侧叶片形状S的弦长。由此，当将每单位流路长度的工作流体G的转向程度定义为转向率时，与护罩侧的工作流体G的转向率相比，轮毂侧的流体的转向率变小。即，由于在轮毂侧使流体更缓慢地转向，因此进一步抑制轮毂侧的过度减速，从而能够进一步抑制该轮毂侧的由工作流体G引起的剥离。
并且，在本实施方式的扩压叶片60中，轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角αh小于护罩侧叶片形状S的前缘叶片角αs。由此，轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角成为比护罩侧叶片形状S的前缘叶片角从径向更向周向倾斜的形状即倒伏形状。由此，能够更缓慢的引导流动，因此能够进一步抑制扩压叶片60的轮毂侧的剥离。
而且，在本实施方式中，扩压叶片60呈随着朝向叶片高度方向而以前缘61与后缘62之间的壁厚部分(弦长的中央附近)为中心扭曲的形状。假如，当将叶片状的扭曲的中心设为前缘61附近、后缘62附近时，在这些前缘61附近或后缘62附近，需要极端翘曲叶片状。相反，在本实施方式中，将扭曲的中心设为壁厚的部分，因此叶片状不会过度翘曲。因此，在扩压叶片60的结构/强度上，能够实现合理的三维叶片形状。
并且，在本实施方式中，三维叶片状部60B遍及至扩压叶片60的轮毂侧的区域中的叶片高度的50％以下的范围内。由此，在从叶轮4被压送的工作流体G的流速较大的护罩侧，沿叶片高度方向以一定的转向角使流体转向，并且在随着靠近轮毂侧而工作流体G的流速变小的轮毂侧的区域中，能够根据流体的流速缩小转向角。因此，能够根据工作流体G的流速赋予适当的减速。
接着，参考图9、图10A及图10B对第2实施方式的扩压叶片160进行说明。第2实施方式的扩压叶片160(叶片主体)相对于第1实施方式的扩压叶片160，处于护罩侧叶片形状S与轮毂侧叶片形状H颠倒的关系。
在第2实施方式的扩压叶片160中，第1实施方式的图4所示的三维叶片状部60B位于护罩侧，二维叶片状部60A位于轮毂侧。三维叶片状部60B的叶片高度方向的范围以护罩侧壁面23a为基准设为叶片高度的50％以下且10％以上优选为30％以上的区域。
并且，如图9所示，在第2实施方式的扩压叶片160中，在位于第1假想圆C1上的护罩侧叶片形状S的前缘161s及轮毂侧叶片形状H的前缘161h中，护罩侧叶片形状S的前缘161s位于旋转方向R后方侧的位置。在位于第2假想圆C2上的护罩侧叶片形状S的后缘162s及轮毂侧叶片形状H的后缘162h中，护罩侧叶片形状S的后缘62s位于旋转方向R前方侧的位置。因此，护罩侧叶片形状S的弦长大于轮毂侧叶片形状H的弦长。并且，从护罩侧叶片形状S向轮毂侧叶片形状H的过渡以围绕通过叶片状的弦长的中央附近的中心线扭曲的方式进行。
而且，在第2实施方式中，护罩侧叶片形状S的前缘叶片角小于轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角。护罩侧叶片形状S的后缘叶片角小于轮毂侧叶片形状H的后缘叶片角。护罩侧叶片形状S的转向角小于轮毂侧叶片形状H的转向角。
在此，当在扩压流路23的下游侧存在使工作流体G的流动转向径向内侧的返回流路30时，在扩压流路23的出口即返回流路30中的返回弯曲部24的入口，与轮毂侧的工作流体G的流速相比，有时护罩侧的工作流体G的流速变小。在这种情况下，如图10A所示，若使用沿叶片高度方向一律的叶片形状的扩压叶片260，则因扩压叶片260而护罩侧的流速过度减速，其结果，有时会导致因该护罩侧的流动而产生剥离。
相反，在第2实施方式的扩压叶片160中，护罩侧叶片形状S的转向角小于轮毂侧叶片形状H的转向角，因此能够使护罩侧的流动的减速缓慢。即，能够抑制护罩侧的流动的过度减速，因此如图10B所示，不会导致扩压叶片160的出口附近的护罩侧的流动极端减速。其结果，能够避免扩压叶片160附近的剥离。因此，尤其即使在从叶轮4被压送的工作流体G的流量变小的情况下，也能够抑制在扩压叶片160的形成范围内产生剥离。
并且，在第2实施方式的扩压叶片160中，护罩侧叶片形状S的弦长大于轮毂侧叶片形状H的弦长，因此与轮毂侧的转向率相比，护罩侧的转向率变小。即，由于在护罩侧使流体更缓慢地转向，因此能够进一步抑制该护罩侧的由工作流体G引起的剥离。
而且，在第2实施方式的扩压叶片160中，护罩侧叶片形状S的前缘叶片角小于轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角，因此护罩侧叶片形状S的前缘叶片角成为以比轮毂侧叶片形状H的前缘叶片角从径向更向周向倾斜的方式倒伏的形状。由此，能够更缓慢地引导流动，因此能够进一步抑制扩压叶片160的护罩侧的剥离。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内，能够适当进行变更。
产业上的可利用
本发明涉及一种扩压叶片及离心压缩机。根据本发明，能够抑制使用了扩压叶片的离心压缩机中导致工作范围缩小。
符号说明
1-旋转轴，2-流路，3-壳体，4-叶轮，5-轴颈轴承，6-推力轴承，7-进气口，8-排气口，21-吸入流路，22-压缩流路，23-扩压流路，23a-护罩侧壁面，23b-轮毂侧壁面，24-返回弯曲部，25-引导流路，30-返回流路，41-轮盘，42-叶片，43-罩子，50-返回叶片，60-扩压叶片，61-前缘，61h-前缘，61s-前缘，62-后缘，62h-后缘，62s-后缘，63-压力面，64-负压面，60A-二维叶片状部，60B-三维叶片状部，67-护罩侧端面，68-轮毂侧端面，100-离心压缩机，160-扩压叶片，161h-前缘，161s-前缘，162h-后缘，162s-后缘，260-扩压叶片，R-旋转方向，G-工作流体，S-护罩侧叶片形状，H-轮毂侧叶片形状，C1-第1假想圆，L1-切线，P1-切线，C2-第2假想圆，L2-切线，P1-切线，αs-护罩侧叶片形状的前缘叶片角，αh-轮毂侧叶片形状的前缘叶片角，βs-护罩侧叶片形状的后缘叶片角，βh-轮毂侧叶片形状的后缘叶片角。

Claims (11)

1.一种扩压叶片，其在通过绕轴线旋转的叶轮从轴线方向的一侧被吸入而压送至径向外侧的流体流通的扩压流路中沿所述轴线的周向隔着间隔设置有多个，所述扩压叶片具有：
叶片主体，将所述轴线方向设为叶片高度方向，与该叶片高度方向正交的剖面形状呈叶片状，并且从径向内侧的端部即前缘随着朝向径向外侧而朝向所述叶轮的旋转方向前方侧延伸直至所述径向外侧的端部即后缘，
所述叶片主体中的所述轴线方向的一侧即护罩侧的端面的叶片状即护罩侧叶片形状的转向角与所述叶片主体中的所述轴线方向的另一侧即轮毂侧的端面的叶片状即轮毂侧叶片形状的转向角互不相同，并且所述叶片主体的叶片状在所述护罩侧叶片形状与所述轮毂侧叶片形状之间连续过渡，
所述轮毂侧叶片形状的转向角小于所述护罩侧叶片形状的转向角。
2.根据权利要求1所述的扩压叶片，其中，
所述轮毂侧叶片形状的弦长大于所述护罩侧叶片形状的弦长。
3.根据权利要求2所述的扩压叶片，其中，
所述轮毂侧叶片形状的前缘叶片角小于所述护罩侧叶片形状的前缘叶片角。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的扩压叶片，其中，
在从所述轴线方向观察的轴线方向视角下，
所述轮毂侧叶片形状的前缘及所述护罩侧叶片形状的前缘位于以所述轴线为中心的相同的第1假想圆上，所述轮毂侧叶片形状的前缘位于比所述护罩侧叶片形状的前缘更靠所述叶轮的旋转方向后方侧的位置，
所述轮毂侧叶片形状的后缘及所述护罩侧叶片形状的后缘位于以所述轴线为中心的相同的第2假想圆上，所述轮毂侧叶片形状的后缘位于比所述护罩侧叶片形状的后缘更靠所述叶轮的旋转方向前方侧的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的扩压叶片，其中，
所述叶片主体具有：
二维叶片状部，从所述护罩侧的端面朝向所述轮毂侧一边维持所述护罩侧叶片形状一边延伸；及
三维叶片状部，与该二维叶片状部的轮毂侧连接并且通过以叶片状到所述轮毂侧的端面为止发生变化的方式连续延伸而过渡为所述轮毂侧叶片形状，
所述三维叶片状部遍及至所述叶片主体的叶片高度的50％以下的范围内。
6.根据权利要求1所述的扩压叶片，其中，
所述护罩侧叶片形状的转向角小于所述轮毂侧叶片形状的转向角。
7.根据权利要求6所述的扩压叶片，其中，
所述护罩侧叶片形状的弦长大于所述轮毂侧叶片形状的弦长。
8.根据权利要求6或7所述的扩压叶片，其中，
所述护罩侧叶片形状的前缘叶片角小于所述轮毂侧叶片形状的前缘叶片角。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的扩压叶片，其中，
在从所述轴线方向观察的轴线方向视角下，
所述护罩侧叶片形状的前缘及所述轮毂侧叶片形状的前缘位于以所述轴线为中心的相同的第1假想圆上，所述护罩侧叶片形状的前缘位于比所述轮毂侧叶片形状的前缘更靠所述叶轮的旋转方向后方侧的位置，
所述护罩侧叶片形状的后缘及所述轮毂侧叶片形状的后缘位于以所述轴线为中心的相同的第2假想圆上，
所述护罩侧叶片形状的后缘位于比所述轮毂侧叶片形状的后缘更靠所述叶轮的旋转方向前方侧的位置。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的扩压叶片，其中，
所述叶片主体具有：
二维叶片状部，从所述轮毂侧的端面朝向护罩侧一边维持所述轮毂侧叶片形状一边延伸；及
三维叶片状部，与该二维叶片状部的护罩侧连接并且通过以叶片状到所述护罩侧的端面为止发生变化的方式连续延伸而过渡为所述护罩侧叶片形状，
所述三维叶片状部遍及至所述叶片主体的叶片高度的50％以下的范围内。
11.一种离心压缩机，其具备：
所述叶轮；
壳体，容纳该叶轮，且具有从所述叶轮的出口朝向径向外侧延伸的所述扩压流路及与该扩压流路的径向外侧的端部连接而朝向径向内侧转向的返回流路；及
权利要求1至10中任一项所述的扩压叶片。
CN201980006526.1A 2018-03-09 2019-03-08 扩压叶片及离心压缩机 Pending CN111480008A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018043595A JP7005393B2 (ja) 2018-03-09 2018-03-09 ディフューザベーン及び遠心圧縮機
JP2018-043595 2018-03-09
PCT/JP2019/009341 WO2019172422A1 (ja) 2018-03-09 2019-03-08 ディフューザベーン及び遠心圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111480008A true CN111480008A (zh) 2020-07-31

Family

ID=67846204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980006526.1A Pending CN111480008A (zh) 2018-03-09 2019-03-08 扩压叶片及离心压缩机

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11035380B2 (zh)
JP (1) JP7005393B2 (zh)
CN (1) CN111480008A (zh)
DE (1) DE112019001228T5 (zh)
WO (1) WO2019172422A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11428240B2 (en) * 2018-04-04 2022-08-30 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Centrifugal compressor and turbocharger including the same
JP7161419B2 (ja) * 2019-02-05 2022-10-26 三菱重工コンプレッサ株式会社 遠心回転機械の製造方法、及び遠心回転機械
IT201900006674A1 (it) * 2019-05-09 2020-11-09 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Paletta statorica per un compressore centrifugo

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5469811A (en) * 1977-11-14 1979-06-05 Hitachi Ltd Diffuser for centrifugal compressor
US20110097203A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Hitachi Plant Technologies, Ltd. Turbo machinery
CN103228928A (zh) * 2010-12-13 2013-07-31 三菱重工业株式会社 离心压缩机的叶轮
CN103314218A (zh) * 2010-12-10 2013-09-18 株式会社日立制作所 离心型涡轮机械

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5010722B1 (zh) 1971-02-12 1975-04-24
US3957392A (en) * 1974-11-01 1976-05-18 Caterpillar Tractor Co. Self-aligning vanes for a turbomachine
US3997281A (en) * 1975-01-22 1976-12-14 Atkinson Robert P Vaned diffuser and method
DE19502808C2 (de) * 1995-01-30 1997-02-27 Man B & W Diesel Ag Radialströmungsmaschine
US6162015A (en) 1995-03-13 2000-12-19 Hitachi, Ltd. Centrifugal type fluid machine
WO1997033092A1 (fr) * 1996-03-06 1997-09-12 Hitachi, Ltd. Compresseur centrifuge et diffuseur pour ce compresseur centrifuge
JP5314255B2 (ja) * 2007-06-06 2013-10-16 三菱重工業株式会社 回転流体機械のシール装置および回転流体機械
EP2020509B1 (en) * 2007-08-03 2014-10-15 Hitachi, Ltd. Centrifugal compressor, impeller and operating method of the same
US8632302B2 (en) * 2009-12-07 2014-01-21 Dresser-Rand Company Compressor performance adjustment system
JP5675121B2 (ja) * 2010-01-27 2015-02-25 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機、および洗浄方法
US8602728B2 (en) * 2010-02-05 2013-12-10 Cameron International Corporation Centrifugal compressor diffuser vanelet
US8616836B2 (en) 2010-07-19 2013-12-31 Cameron International Corporation Diffuser using detachable vanes
JP5010722B2 (ja) * 2010-08-31 2012-08-29 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機のディフューザおよびこれを備えた遠心圧縮機
WO2014128931A1 (ja) * 2013-02-22 2014-08-28 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
JP6133801B2 (ja) * 2014-02-05 2017-05-24 三菱重工業株式会社 ダイアフラム、および遠心回転機械
US20190178259A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-13 Honeywell International Inc. Variable return channel vanes to extend the operating flow range of a vapor cycle centrifugal compressor
US10851801B2 (en) * 2018-03-02 2020-12-01 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Centrifugal compressor system and diffuser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5469811A (en) * 1977-11-14 1979-06-05 Hitachi Ltd Diffuser for centrifugal compressor
US20110097203A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Hitachi Plant Technologies, Ltd. Turbo machinery
CN103314218A (zh) * 2010-12-10 2013-09-18 株式会社日立制作所 离心型涡轮机械
CN103228928A (zh) * 2010-12-13 2013-07-31 三菱重工业株式会社 离心压缩机的叶轮

Also Published As

Publication number Publication date
US20200386241A1 (en) 2020-12-10
JP7005393B2 (ja) 2022-01-21
WO2019172422A1 (ja) 2019-09-12
US11035380B2 (en) 2021-06-15
DE112019001228T5 (de) 2020-12-10
JP2019157718A (ja) 2019-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9163642B2 (en) Impeller and rotary machine
US9897101B2 (en) Impeller for centrifugal rotary machine, and centrifugal rotary machine
US7186080B2 (en) Fan inlet and housing for a centrifugal blower whose impeller has forward curved fan blades
WO2008109037A1 (en) Low camber microfan
CN111480008A (zh) 扩压叶片及离心压缩机
CN111577655B (zh) 叶片及使用其的轴流叶轮
KR101913147B1 (ko) 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러
WO2018181343A1 (ja) 遠心圧縮機
CN102365464A (zh) 叶轮和旋转机械
JP3949663B2 (ja) 遠心羽根車
US20190048878A1 (en) Compressor impeller and turbocharger
CN110939603A (zh) 叶片及使用其的轴流叶轮
US20210340992A1 (en) Blade and axial flow impeller using same
CN114483646B (zh) 旋转机械的叶轮以及旋转机械
JP2019019765A (ja) 遠心圧縮機、ターボチャージャ
CN211666938U (zh) 一种后向离心通风机的复合弧线叶片及叶轮
CN111356843B (zh) 多级离心压缩机、壳体以及回流翼片
CN111520341B (zh) 离心旋转机械的制造方法、及离心旋转机械
JP2013181390A (ja) インペラ、及び遠心圧縮機
JP4183612B2 (ja) 軸流ポンプ
JP6642258B2 (ja) 過給機
CN111156193B (zh) 一种后向离心通风机的复合弧线叶片及叶轮
JP7386333B2 (ja) インペラ、及び遠心圧縮機
JP2017210901A (ja) 遠心圧縮機、ターボチャージャ
JP5248422B2 (ja) ターボ機械及び水車ランナ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20220318