[发明专利]扩散器以及多级泵装置

说明书

本发明涉及扩散器以及多级泵装置，扩散器(250)具备：壳体部(260、270)，其以从流体的流入侧朝向流出侧直径变细的方式划分圆筒状的流路；和多个扩散器翼部(280)，它们在圆筒状的流路配置多个，将圆筒状的流路划分为螺旋状。针对多个扩散器翼部(280)，在壳体部(260、270)的任意的子午面位置处，将相对于旋转轴的周向与扩散器翼部的翼面切线方向所成的角度定义为扩散器翼角度βw。该扩散器翼角度βw(°)相对于子午面位置的单位变化量ΔXc(mm)，以满足Δβw＜2.4·ΔXc的关系的变化量Δβw而变化。另外，扩散器翼角度βw在所有的区域小于90°。

技术领域

本发明涉及扩散器以及多级泵装置。

背景技术

以往，为了输送流体而广泛使用多级泵。多级泵通过将沿着驱动轴配置的多级叶轮收容于划分流体的流路的扩散器而构成。扩散器将叶轮所升压的流体以螺旋状引导而进行整流，并向下级叶轮输送。在多级泵中，通过变更叶轮和扩散器的级数，从而能够获得所希望的扬程。

专利文献1:日本特开平6-323291号公报

在多级泵装置中，以使在以规定的额定排出量运转时能量转换效率最高的方式设计扩散器的形状。例如一般情况下，扩散器将划分内部流路的扩散器翼的角度βw设计为：将出口流体的旋转速度成分除去而朝向轴向。但为了抑制扩散器内的流体的剥离并且除去出口流体的旋转速度成分，需要增大扩散器的轴向长度，因此存在泵全长增大的问题。

另外，为了在轴向的长度短的扩散器中，消除出口流体的旋转速度成分，需要增大扩散器翼的角度βw，从入口至出口，翼角度βw的增加也变大。在该情况下，扩散器内的流体容易产生剥离，从而由于扩散器内的二次流(流体的湍流)而导致扩散器的效率降低。此外，在将叶轮与扩散器多级重叠的情况下，在上级的扩散器产生的剥离会影响下级以下的叶轮以及扩散器，从而导致能量效率降低。

发明内容

本发明是鉴于上述课题所做出的，目的在于提出在多级重叠扩散器的多级泵装置中，小型且能量转换效率高的扩散器以及多级泵装置。

本发明的扩散器用于多级泵，该扩散器以与绕旋转轴旋转的叶轮同心的方式配置，对伴随叶轮的旋转而被诱导的流体进行引导。该扩散器具备：壳体部，其以从流体的流入侧朝向流出侧直径变细的方式划分圆筒状的流路；和多个扩散器翼部，它们在圆筒状的流路配置多个，将圆筒状的流路划分为螺旋状。针对多个扩散器翼部，将在壳体部的任意的子午面位置处，相对于旋转轴的周向与扩散器翼部的翼面切线方向所成的角度定义为扩散器翼角度βw。该扩散器翼角度βw(°)相对于子午面位置的单位变化量ΔXc(mm)以满足Δβw＜2.4·ΔXc的关系的变化量Δβw变化。另外，扩散器翼角度βw在所有的区域小于90°。由此，在扩散器的出口流体留有旋转速度成分，从而无论泵流量如何均能够使各扩散器的出口流体稳定，能够实现小型且能量转换效率高的多级泵装置。

另外，优选为，壳体部所划分的流路的最大外径φDc与扩散器翼部的外周侧的子午面翼长度Lc满足Lc/φDc＜0.64的关系。

另外，优选为，壳体部所划分的流路的最大内径φDh与扩散器翼部的内周侧的子午面翼长度Lh满足Lh/φDh＜0.63的关系。

另外，优选为，扩散器翼部的内周侧的子午面翼长度Lh为外周侧的子午面翼长度Lc以下。

另外，优选为，壳体部的流出侧端部的内周侧的壁面在比流路的内径成为最大的位置靠下游侧处，与旋转轴所成的角的最大值θo相对于比速Ns满足θo＞1500·Ns^-0.6的关系。在此，将泵的旋转速度(min^-1)设为Np、将排出量(m³/min)设为Qp、将总扬程(m)设为Hp，则比速Ns用Ns＝(Np·Qp^1/2)/Hp^3/4表示。