迴轉機械的製作方法

2023-05-30 23:28:26 1

迴轉機械的製作方法
【專利摘要】一種迴轉機械，其特徵在於，具備：引導部，其形成為在吸入蝸殼的內周側與吸入蝸殼連通的環狀的流路，且在周向上設有多個葉片，來對從吸入蝸殼流入的流體進行引導；以及葉輪，其在軸向上與引導部連接，且使由引導部引導的流體流入，其中，吸入蝸殼具有：環狀的開口部，其在內周側向引導部連通；以及內壁面，其以將軸向的寬度尺寸擴大的方式從開口部向軸向葉輪側沿著軸向延伸出，且在與吸入嘴相反的一側與分隔部連接。
【專利說明】迴轉機械

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種離心壓縮機等迴轉機械，尤其涉及減少該迴轉機械的吸入側的壓 力損失。

【背景技術】
[0002] 在專利文獻1中記載有如下技術：在離心壓縮機的蝸殼中，為了提高嘴的相反側 的範圍內的流速，而在該蝸殼的範圍內埋入構件來縮窄流路面積。
[0003] 【在先技術文獻】
[0004] 【專利文獻】
[0005] 【專利文獻1】日本特開2010-203251號公報


【發明內容】

[0006]【發明要解決的課題】
[0007] 另一方面，近些年，在離心壓縮機等迴轉機械中，要求徑向尺寸的小型化。當使離 心壓縮機等迴轉機械的徑向尺寸小型化時，在從嘴向蝸殼流入的部分，無法充分確保蝸殼 的流路面積，在蝸殼整個區域中存在流速升高的傾向。因此，在流體從蝸殼向葉片流入時， 可能產生剝離等而使壓力損失增大，從而使性能下降。
[0008] 本發明鑑於上述情況而作出，提供一種迴轉機械，其能夠實現徑向尺寸的小型化， 並且能夠抑制在蝸殼整個區域中流速升高的情況，而防止壓力損失等的產生，抑制性能下 降。
[0009] 【用於解決課題的方案】
[0010] 本發明的迴轉機械的第一方案具備：嘴，其將流體導入；蝸殼，其與該嘴連通而形 成為環狀的流路，並且在與所述嘴連接的連接部的隔著中心軸的相反側，具有將所述空間 沿著周向分隔的分隔部；引導部，其形成為在該蝸殼的內周側與該蝸殼連通的環狀的流路， 且在周向上設有多個葉片，對從所述蝸殼流入的流體進行引導；葉輪，其在軸向上與該引導 部連接，使由該引導部引導的流體流入，其中，所述蝸殼具有：環狀的開口部，其在內周側向 所述引導部連通；內壁面，其以將軸向的寬度尺寸擴大的方式從所述開口部向軸向葉輪側 沿著軸向延伸出，且在與所述嘴相反的一側與所述分隔部連接。
[0011] 在本發明的迴轉機械的第二方案中，可以使上述第一方案的迴轉機械中的所述蝸 殼向軸向兩側擴寬。
[0012] 在本發明的迴轉機械的第三方案中，可以使上述第一方案或第二方案的迴轉機械 中的所述蝸殼在軸向上與所述葉輪相反的一側具有具備傾斜面的錐部。
[0013] 在本發明的迴轉機械的第四方案中，可以使上述第一方案或第二方案的迴轉機械 中的所述蝸殼在軸向上與所述葉輪相反的一側具有沿著軸向的壁面。
[0014] 【發明效果】
[0015] 根據本發明的迴轉機械，能夠實現徑向尺寸的小型化，並且能夠抑制在蝸殼整個 區域中流速升高的情況而防止壓力損失等，從而防止性能下降。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明的實施方式中的離心壓縮機的整體結構圖。
[0017] 圖2是該實施方式中的離心壓縮機的吸入蝸殼的立體圖。
[0018] 圖3是該實施方式中的吸入蝸殼的橫向剖視圖。
[0019] 圖4是該實施方式的變形例中的相當於圖1的整體結構圖。
[0020] 圖5是吸入蝸殼中的各種條件的壓力損失的坐標圖。

【具體實施方式】
[0021] 以下，對本發明的實施方式的迴轉機械進行說明。
[0022] 圖1是表示作為本實施方式的迴轉機械的離心壓縮機的簡要結構的整體圖。
[0023] 如圖1所示，本實施方式的離心壓縮機1主要由繞軸線0旋轉的旋轉軸5、安裝於 旋轉軸5且利用離心力對作為流體的氣體G進行壓縮的葉輪10、將旋轉軸5支承為能夠旋 轉的殼體20構成。
[0024] 殼體20以呈大致圓柱狀的輪廓的方式形成，以貫通該殼體20的中心的方式配置 有旋轉軸5。在殼體20上，在旋轉軸5的軸線0方向的一側部及另一側部設有軸承21。艮P， 旋轉軸5經由軸承21而能夠旋轉地支承於殼體20。在此，作為上述軸承21，設有在徑向上 支承旋轉軸5的軸頸軸承22及在軸向上支承旋轉軸5的推力軸承23。
[0025] 在旋轉軸5上沿著軸線0方向安裝有多個葉輪10。另外，在殼體20的內部形成 有收容葉輪10的多個收容室24。上述收容室24沿著葉輪10的外表面而比葉輪10形成 得略大，從而形成朝向下遊側（紙面右側）逐漸擴徑後進行縮徑的內部空間。需要說明的 是，在圖1中，示出了設有多個葉輪10的情況的一例，但葉輪10隻要至少設有1個以上即 可。另外，在以下的說明中，在軸線0方向上將紙面左側作為上遊側並將紙面右側作為下遊 側來進行說明。
[0026] 在收容室24之間形成有將從軸線0方向的上遊側的葉輪10噴出的氣體G向軸線 〇方向的下遊側的葉輪10引導的噴出通路25。噴出通路25繞軸線0形成為環狀。另外， 噴出通路25形成為剖視下大致U字狀，從而將從配置在軸線0方向的上遊側的收容室24 的出口開口部26噴出的氣體G向軸線0方向下遊側的收容室24的入口開口部27引導。
[0027] 在殼體20的軸線0方向的下遊側安裝有使氣體G向外部流出的排出嘴29。排出 嘴29與排出蝸殼30連接，該排出蝸殼30與殼體20的軸線0方向的最下遊側的收容室24 連通，從而該排出嘴29將由各級的葉輪10壓縮後的氣體G向殼體20的外部排出。
[0028] 在殼體20的軸線0方向的上遊側安裝有將氣體G從殼體20的徑向外周側向內周 側導入的越靠外周側越擴徑的大致圓筒狀的吸入嘴28。而且，在殼體20上形成有配置於吸 入嘴28的徑向內周側而與吸入嘴28連通的吸入蝸殼31。在該吸入蝸殼31的內周側形成 有將吸入蝸殼31和最上遊側的收容室24的入口開口部27連接的引導部32。
[0029] 引導部32形成大致圓環狀的第一流路33和大致筒狀的第二流路34,該第一流路 33在吸入蝸殼31的內周側與吸入蝸殼31的內部空間35連通而朝向內周側延伸，該第二流 路34從第一流路33的內周側沿著軸線0向下遊側延伸。第二流路34在軸線0方向的下 遊側與最上遊側的收容室24的入口開口部27連通。引導部32的第一流路33的軸線0方 向的寬度尺寸比吸入蝸殼31的軸線0方向的寬度尺寸形成得窄。
[0030] 圖2是吸入蝸殼31周邊的立體圖，圖3是吸入蝸殼31周邊的剖視圖。
[0031] 如圖2、圖3所示，吸入蝸殼31的內部空間35形成為在周向上包圍引導部32的大 致環狀（參照圖3)。並且，吸入蝸殼31在其內周側具備向引導部32連通的大致環狀的開 口部 37。
[0032] 另外，吸入蝸殼31在與吸入嘴28連接的連接部38的隔著軸線0的相反側（以旋 轉軸5為中心而沿周向錯開大致180度的位置），具有將內部空間35沿周向分隔的分隔部 36。並且，吸入蝸殼31在周向上越接近分隔部36,內部空間35的徑向尺寸越逐漸減小。
[0033] 在引導部32的第一流路33上配設有將沿著吸入蝸殼31的周向流通的氣體G朝 向第二流路34引導的多個葉片39。上述葉片39具備：在內周側以沿著徑向朝向第二流路 34的方式在軸線0方向上堅立設置的內周葉片40 ;在與內周葉片40相比靠外周側的位置 堅立設置且向吸入嘴28側略微彎曲形成的外周葉片41。外周葉片41在周向上還配設在內 周葉片40的中間位置。需要說明的是，上述的分隔部36的徑向內周側的端部成為兼用作 第一流路33的外周葉片的形狀。
[0034] 在吸入嘴28和吸入蝸殼31上配設有將從吸入嘴28沿徑嚮導入的氣體G沿著周 向進行引導的嘴內分隔板43。嘴內分隔板43在本實施方式中設有三個，中央的嘴內分隔 板43Α沿著吸入嘴28的中心軸L28而在徑向上延伸設置。另外，嘴內分隔板43Α兩側的2 個嘴內分隔板43分別以彼此的間隔從吸入嘴28側朝向引導部32逐漸擴寬的方式延伸設 置。需要說明的是，作為嘴內分隔板43的形態，沒有限定為本實施方式的形態，例如也可以 配置4片以上，而且，還可以不延伸到吸入嘴28的內部。
[0035] 吸入蝸殼31具有內壁面44,該內壁面44以使軸線0方向的寬度尺寸擴大的方式 從開口部37向軸線0方向葉輪10側沿著軸線0延伸出（參照圖1、圖2)。該內壁面44沿 著開口部37形成，在連接部38的隔著軸線0的相反側與分隔部36連接。內壁面44的軸 線〇方向的寬度尺寸在整周上形成為大致相同尺寸。
[0036] 另一方面，在軸線0方向上的內壁面44的隔著開口部37的相反側形成有錐部45， 該錐部45具備朝向徑向外側傾斜的傾斜面。向徑向外側延伸的軸向壁面46、47與錐部45 的徑向外周側的端緣和上述的內壁面44的軸向下遊側的端緣相連。即，吸入蝸殼31相對 於開口部37向軸向兩側擴寬而形成。並且，通過形成上述錐部45,從而吸入蝸殼31的軸線 〇方向的寬度尺寸朝向開口部37逐漸減小。
[0037] 在分隔部36側，軸向壁面46、47的寬度尺寸在周向上隨著接近分隔部36而逐漸 減小。同樣，在分隔部36的跟前，內壁面44的軸線0方向的尺寸也逐漸減小而與分隔部36 連接。並且，在軸向壁面46、47的徑向外側形成有將上述軸向壁面46、47之間連接且沿軸 向延伸的外周面48。
[0038] 外周面48在連接部38的隔著軸線0的相反側與分隔部36連接。具體而言，外周 面48以在周向的分隔部36側與該分隔部36連續的方式朝向徑向內周側彎曲形成（參照 圖3)。通過該外周面48,能夠將分隔部36側的從吸入蝸殼31向引導部32的氣體G的流 入更順暢地引導。
[0039] 接著，說明本實施方式中的迴轉機械1的作用、尤其是從吸入嘴28流入的氣體G 向入口開口部27進入為止的作用。
[0040] 如圖1及圖2所示，在本實施方式的殼體20中，通過吸入嘴28而從徑向外周側向 內周側流通的氣體G從連接部38向吸入蝸殼31流入。在此，通過設置三個嘴內分隔板43， 能夠將流入到吸入蝸殼31中的氣體G向周向兩側引導而使其適當地沿周向流通。並且，在 吸入蝸殼31中沿周向流通的氣體G逐漸向位於內周側的引導部32流入，在該引導部32的 作用下，使該氣體G變化成軸向的流動，並流通至葉輪10的入口開口部27。
[0041] 因此,根據上述的實施方式的離心壓縮機1,吸入蝸殼31具有內壁面44,該內壁面 44以使軸線0方向的寬度尺寸擴大的方式從開口部37向軸線0方向葉輪10側沿著軸線0 延伸出，由此例如在使殼體20的徑向尺寸小型化的情況下，能夠將吸入蝸殼31的寬度尺寸 向軸線〇方向葉輪10側擴大。因此，在從吸入嘴28側至分隔部36的吸入蝸殼31整個區 域能夠抑制從吸入嘴28導入的氣體G的流速升高的情況。因此，能夠防止向引導部32流 入的氣體G產生剝離等而使壓力損失增大的情況。其結果是，能夠抑制性能下降。
[0042] 另外，能夠使吸入蝸殼31的軸線0方向的寬度尺寸比開口部37更向軸線0方向兩 側擴大，因此與向軸線0方向一側擴大的情況相比，能夠進一步擴大流路面積。其結果是， 能夠更可靠地防止導入到吸入蝸殼31中的氣體G的流速升高的情況。
[0043] 而且，通過在吸入蝸殼31上形成有錐部45,由此在軸線0方向上的與葉輪10相反 的一側，能夠使從吸入蝸殼31向開口部37流動的氣體G的流速逐漸上升，因此能夠將氣體 G向引導部32順暢地引導。
[0044] 另外，通過具有錐部45,能夠抑制吸入蝸殼31向軸線0方向的外側（與葉輪10相 反的一側）突出的情況。即，能夠防止離心壓縮機向軸線〇方向大型化的情況，因此對於在 吸入蝸殼31的軸線0方向外側配置有配管等的情況等、在軸線0方向上沒有空間的情況下 有利。
[0045] 需要說明的是，本發明沒有限定為上述的實施方式的結構，在不脫離其主旨的範 圍內能夠進行設計變更。
[0046] 例如，在上述的實施方式中，說明了吸入蝸殼31具有錐部45的情況，但是在吸入 蝸殼31的軸線0方向外側（與葉輪10相反的一側）空間上富餘的情況下，例如也可以如 圖4所示，取代錐部45而沿著軸線0形成向與葉輪10相反的一側延伸的內壁面145。
[0047] 通過這樣構成，能夠使吸入蝸殼31的軸線0方向的尺寸也向軸線0方向上的與葉 輪10側相反的一側擴大，因此能夠實現進一步的流路截面積的擴大。其結果是，能夠進一 步抑制從吸入嘴28流入的氣體G的流速升高的情況，從而減少壓力損失。
[0048] 另外，在上述的實施方式中，優選吸入蝸殼31的流路面積相對於吸入嘴28的流路 面積為90%以上。通過這樣，能夠防止從吸入嘴28流入到吸入蝸殼31中的氣體G的流速 急劇上升的情況。另一方面，在吸入蝸殼31的流路面積比90%小的情況下，與90%以上的 情況相比，吸入蝸殼31內的氣體G的流速變得過快，從而在引導部32處因剝離等而壓力損 失增大。
[0049] 而且，優選外周葉片41的徑向寬度L3相對於吸入蝸殼31的上述徑向尺寸L1設 定在90%?110%的範圍內。
[0050] 在此，外周葉片41的徑向寬度L3以往設定為吸入嘴28的內徑的110?180%左 右，但是例如在將殼體20的直徑以現有比例而設定為80%的情況下，外周葉片41的寬度 L3相對於上述110?180%左右而言更優選設定為90%左右。
[0051] 而且，外周葉片41的軸向寬度L5以往設定為吸入嘴28的內徑的15?25%左右， 但是例如在將殼體20的直徑以現有比例而設定為80%的情況下，外周葉片41的軸向寬度 L5相對於上述15?25%左右而言更優選設定為75%左右。
[0052] 通過這樣形成，相對於吸入蝸殼31的流路面積而能夠使引導部32的第一流路33 的流路面積最佳化。其結果是，與將外周葉片41的徑向寬度L3、葉片39的軸向尺寸L5設 定為上述的範圍的情況相比，能夠防止氣體G從開口部37向引導部32流入時流速急劇上 升的情況，因此能夠進一步減少引導部32處的剝離等引起的壓力損失。
[0053] 圖5是表示以現有的離心壓縮機為基準而使殼體20的直徑為80%左右時的壓力 損失的坐標圖。"A"是僅設有內壁面44的情況，"B"是在"A"的條件的基礎上，將外周葉片 41的徑向寬度L3相對於吸入蝸殼31的徑向尺寸L1而設為90?110%的情況。需要說明 的是，"C"是現有的離心壓縮機（直徑100% )的情況的壓力損失。
[0054] S卩，僅通過上述的吸入蝸殼31的內壁面44的結構，就能夠得到與直徑100%時同 等的性能，而通過吸入蝸殼31的形狀、葉片39的形狀及嘴內分隔板43的配置等條件的最 佳化，還能夠實現進一步的壓力損失的降低。
[0055] 另外，在上述的實施方式中，作為迴轉機械，以離心壓縮機1為一例進行了說明， 但也能夠適用於徑流式渦輪等迴轉機械。
[0056] 【符號說明】
[0057] 10 葉輪
[0058] 28吸入嘴（嘴）
[0059] 31吸入蝸殼（蝸殼）
[0060] 32引導部
[0061] 33第一流路（流路）
[0062] 37 開口部
[0063] 39 葉片
[0064] 44內壁面
[0065] 45 錐部
[0066] 145內壁面（壁面）
【權利要求】
1. 一種迴轉機械，其具備： 嘴，其從徑向外周側向內周側導入流體； 蝸殼，其具有在外周側與該嘴連通的大致環狀的空間，並且在與所述嘴連接的連接部 的隔著中心軸的相反側，具有將所述空間沿著周向分隔的分隔部； 引導部，其具有在該蝸殼的內周側與該蝸殼連通的流路，且在周向上設有多個葉片，對 從蝸殼流入的流體進行引導； 葉輪，其在軸向上與該引導部連接，使由該引導部引導的流體流入， 所述蝸殼具備： 環狀的開口部，其在該蝸殼的內周側向所述引導部連通； 內壁面，其以將軸向的寬度尺寸擴大的方式從所述開口部向軸向葉輪側沿著軸向延伸 出，且與所述分隔部連接。
2. 根據權利要求1所述的迴轉機械，其中， 所述蝸殼向軸向兩側擴寬。
3. 根據權利要求1或2所述的迴轉機械，其中， 所述蝸殼在軸向上與所述葉輪相反的一側具有形成為錐狀的錐部。
4. 根據權利要求1或2所述的迴轉機械，其中， 所述蝸殼在軸向上與所述葉輪相反的一側具有沿著軸向的壁面。
【文檔編號】F04D29/44GK104105886SQ201280069492
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年2月27日 優先權日:2012年2月27日
【發明者】枡谷穰, 吉田悟 申請人:三菱重工壓縮機有限公司