[发明专利]离心压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种使流体升压来作为压缩流体的离心压缩机，尤其涉及一种具备设置于压缩流体的吐出侧的扩压器部的离心压缩机。

背景技术

离心压缩机主要由具有旋转的轮毂及安装于所述轮毂的外周面的多个离心叶片的叶轮及收纳叶轮并且形成流体的流路的壳体构成。

作为流体的流路，设置有：吸入流路，通过叶轮的旋转从外部吸入流体并导向叶轮；扩压器部，在叶轮的外周侧呈大致圆环状，通过使从叶轮吐出的气流减速来使静压恢复；涡旋状的涡形部，设置于扩压器部的外周侧，形成为剖面积沿着周向扩大，并使气流减速、升压；及出口管。

在这种离心压缩机中，若叶轮旋转，则叶轮对从外部导入的气体或空气等流体进行压缩。这样形成的流体的流动(气流)从叶轮的外周端通过扩压器部及涡形部，从出口管向外部送出。

但是，离心压缩机中，通过以特定的周期吐出压缩空气而使压力及流量发生变动，并产生引起一种自激振动的所谓喘振的现象。该喘振所产生的压力及流量决定小流量侧的工作极限。

另一方面，若流量增加，则叶轮或扩压器部中产生被称为扼流的流体的阻塞，从而限制大流量侧的流量范围。

因此，在离心压缩机中，为了实现稳定的工作，需要在如小流量侧不产生喘振且大流量侧不产生扼流的工作范围内工作。

而且认为，在扩压器部中，在小流量侧的扩压器流路内，从扩压器流路壁产生剥离，由于该剥离而产生的逆流区域到达扩压器部的后缘时，来自涡形部的逆流到达叶轮，从而导致喘振。

因此，例如专利文献1中记载的技术中，在扩压器的壁面的里侧沿着流体的流动方向设置循环通路，将该循环通路的第1开口形成于扩压器的壁面的Impeller(叶轮)的流体出口侧，将第2开口形成于扩压器的壁面的吐出口侧。

在这种结构中，流过易产生逆流的扩压器的壁面附近的流体成为从第2开口进入循环通路并从第1开口吐出的循环流，扩压器中的表观流量增加。由此，壁面附近的流动变得顺畅，能够抑制流体逆流的生成，从而扩大喘振之前的流量范围。其结果，不会损伤作为扩压器的功能就能够可靠地抑制低流量时的流体逆流引起的喘振的产生。

并且，专利文献2中记载的技术中，具备循环流路，其将流过扩压器流路的一部分流体作为扩压器流路中从下游侧区域至上游侧区域的循环流体而使其流回，流过循环流路的流体具有通过冷却机构冷却的结构。

由此，流过循环流路的流体被冷却而流回扩压器流路的上游侧区域。由此，离心压缩机的压缩性能得到提高。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2005-240680号公报

专利文献2：日本专利公开2010-151034号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，一直要求进一步扩大离心压缩机的工作范围，且仍有改善的余地。

专利文献1、2中记载的技术中，均使流过扩压器流路内的一部分流体循环来增加表观流量，由此抑制流体逆流的生成，因此实际的工作效率下降。

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喘振的产生来进一步扩大工作范围，并且提高其工作效率的离心压缩机。

用于解决技术课题的手段

本发明的离心压缩机，其具备：叶轮，具有轮毂及安装于所述轮毂的外周面的多个离心叶片；及壳体，以能够旋转的方式容纳所述叶轮，所述壳体具备：吸入流路，将通过所述叶轮的旋转从外部吸入的流体导向所述叶轮；扩压器部，在所述叶轮的外周侧形成为环状，并使通过所述叶轮的旋转吐出到外周侧的所述流体的流动减速；涡旋状的涡形部，形成于所述扩压器部的外周侧，且其剖面积沿着周向逐渐增大；出口管，从所述涡形部的剖面积最大的部分朝向外周侧延伸；及连通部，在所述扩压器部中形成于所述流体所流过的扩压器流路的侧壁面，并将所述涡形部的内部和所述扩压器流路的内部连通，所述连通部的扩压器流路侧的开口部形成于所述扩压器流路的下游侧。

这种离心压缩机中，通过叶轮的旋转从外部吸入的流体经过吸入流路吐出到叶轮外周侧的扩压器部并被减速，并流入涡形部。涡形部中，流体从剖面积较小的一侧流向剖面积较大的一侧，并作为高压压缩流体从出口管向外部吐出。

此时，扩压器部中，涡形部内的高压压缩流体通过连通部吐出到扩压器流路内。由此，能够进一步减小伴随从扩压器壁面产生的剥离的逆流区域到达扩压器部后缘的流量，从而扩大喘振之前的流量范围。而且，使通过扩压器部的高压压缩流体从涡形部循环，由此避免扩压器部中的效率下降。