[发明专利]旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有旋转轴及固定于旋转轴且与旋转轴一起旋转的多个叶轮的旋转机械。

本申请主张基于2013年9月18日申请的日本专利申请2013-193390号的优先权，并将其内容援用于该说明书中。

背景技术

众所周知，离心压缩机等旋转机械通过使气体沿旋转的叶轮的半径方向穿过，并利用此时产生的离心力来压缩这些气体。在这种离心压缩机中，已知有沿轴向具备多级叶轮，并逐级压缩气体的多级式离心压缩机。

叶轮在离心压缩机的外壳内以能够在旋转轴上旋转的方式被支承。离心压缩机中，经由旋转轴使叶轮旋转，从而从外壳的吸入口吸入空气或气体等流体而赋予离心力。由离心力产生的动能在扩压器及涡旋部被转换成压力能，被压缩的气体从外壳的排出口被送出。

在上述旋转机械中，尤其在同一轴上安装有多个叶轮且各自具有一个气体的出入口的离心压缩机在单轴多级离心压缩机中被称为直线型离心压缩机(straight type centrifugal compressor)。

作为单轴多级离心压缩机已知有如专利文献1中记载的组合具有有叶扩压器的级与具有无叶扩压器的级而成的离心压缩机。该离心压缩机中，在具有有叶扩压器的级中以维持高效率为目的，在具有无叶扩压器的级中以确保较广的工作范围为目的。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-31777号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

在具有多级叶轮的旋转机械中，气体的温度越往后级越变高。另一方面，若所有级的叶轮的直径均相同，则所有级的叶轮都以相同的转速旋转，但随着温度的上升，越往后级声速越变高。由此，在前级机械马赫数(叶轮的周向速度除以声速的值)变高，在后级机械马赫数变低。

如专利文献1中记载的旋转机械，若在机械马赫数较高的前级侧设置有叶扩压器，则与设置无叶扩压器时相比有可能使工作范围(流量范围)变窄。

并且，越往后级气体越被压缩，而使得体积流量变小，因此后级的流路宽度比前级的流路宽度窄。在流路宽度较窄的后级设置无叶扩压器时，有可能降低效率。

即，将前级侧设为有叶扩压器且将后级侧设为无叶扩压器的组合中，可能无法充分实现既维持旋转机械的高效率又确保较广的工作范围。

发明内容

该发明的目的在于，提供一种既维持高效率又确保较广的工作范围的旋转机械。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的第一方式，旋转机械的特征在于，具备：旋转轴；多个叶轮，固定于所述旋转轴，且与所述旋转轴一起旋转；及外壳，包围所述旋转轴及所述叶轮，形成供从所述叶轮向径向外侧排出的流体流通的扩压通道及将在所述扩压通道内流通的流体引导到径向内侧以导入到后级的所述叶轮的回流流路，所述多个叶轮越靠后级侧配置，所述流体的流路截面面积形成得越小，分别与相邻一对所述叶轮相对应的所述扩压通道中，配置于前级侧的所述扩压通道为无叶扩压器，配置于后级侧的所述扩压通道为有叶扩压器。

根据上述结构，能够通过在机械马赫数较高的前级侧设置无叶扩压器来确保工作范围，且通过在流路截面面积较小的后级侧设置有叶扩压器来维持高效率。由此，能够提供既维持高效率又确保较广的工作范围的旋转机械。

在上述旋转机械中，可以构成为，比配置于所述前级侧的所述扩压通道更靠前级侧配置的所有所述扩压通道为无叶扩压器，比配置于所述后级侧的所述扩压通道更靠后级侧配置的所有所述扩压通道为有叶扩压器。

在上述旋转机械中，可以构成为沿所述旋转轴的轴向连结有多个所述一对叶轮。

发明效果

根据本发明，能够通过在机械马赫数较高的前级侧设置无叶扩压器来确保工作范围，且通过在流路截面面积较小的后级侧设置有叶扩压器来维持高效率。由此，能够提供一种既维持高效率又确保较广的工作范围的旋转机械。

附图说明

图1为本发明的第一实施方式的离心压缩机的概略剖视图。

图2为放大本发明的第一实施方式的离心压缩机中的叶轮的图。

图3为本发明的第一实施方式的离心压缩机及现有离心压缩机的性能曲线图。

图4为本发明的第二实施方式的离心压缩机的概略剖视图。

图5为本发明的第三实施方式的离心压缩机的概略剖视图。

具体实施方式

(第一实施方式)