[发明专利]透平压缩机的扩压器

说明书

本发明涉及透平制冷机、空气压缩机以及天然气加压输送装置等用的透平压缩机扩压器的改进。

通常，在透平压缩机上，设有扩压器和与该扩压器连接的蜗壳，在扩压器的叶轮出口侧使气流减速，并将其动能转化为静压，扩压器一般系由一对平行的侧壁形成的。

以往，在透平压缩机上，为了提高扩压器的效率，曾有将扩压器进口处宽度缩小的例子（参照特开昭55-156299号公报），这是为了避免在扩压器进口处产生逆流，并减少涡流所造成的损失。

即使象上述那样缩小进口的宽度，但是对抑制汽流的分离也是有限度的，而只是对气流的一部分进行了整流。特别是进口宽度过于狭窄时，会使扩压器和叶轮的匹配受到破坏，从而使损失增大，因此，对部分负荷效率的提高是有限的，并有导致额定效率下降以及最大风量下降的倾向。此外，即使缩小进口宽度，也不能提高喘振极限，这是一个难题。

本发明是在考虑上述问题的基础上而提出的。其目的是提供一种透平压缩机的扩压器，它能够使流体的流动状态良好，并能在广阔的工作范围内提高额定效率以及部分负荷效率，同时还能提高喘振极限。

上述目的，能够通过下述构成的透平压缩机的扩压器来达到。其由一对位于叶轮出口下游的相互对置的侧壁所形成，它将来自叶轮的流体导入蜗壳，其特征在于，扩压器流体出口处设有出口收敛段，该出口收敛段的起点设置在从扩压器进口算起为其总长度的70%-90%之间的位置，越往下游越逐渐缩小其通道宽度。

在这里，希望使上述出口收敛段的最小通道宽度等于该出口收敛段上游的通道宽度的3/8～3/4之间。

再有，希望在进口处设置一个越往下游越逐渐缩小通道宽度的进口收敛段，其最小的通道宽度，根据额定风量的不同设为叶轮出口宽度的75%～95%的范围内。

而且，希望将蜗壳形成为在上述一对侧壁中偏置于一侧的状态，而且使上述一侧的侧壁向通道侧突起而形成上述出口收敛段。

还希望至少在侧壁中形成出口收敛段的那一部分，设置一个通道宽度调节自如的可动式侧壁，并设有一个根据负荷的变化来移动该可动式侧壁的可动式侧壁操纵手段。在这种情况下，希望上述可动式侧壁操纵手段能在叶片开度变小时，就移动可动侧壁，使通道宽度缩小。

还希望上述可动式侧壁操纵手段中设有：控制叶轮吸入风量用的驱动叶片旋转的驱动轴;与驱动轴一起旋转的偏心凸轮;以及受偏心凸轮的推压作用而使可动式侧壁向缩小通道宽度方向移动的推杆。

如果采用具有上述构成的透平压缩机扩压器，由于在静压恢复大致完成的出口处设置了出口收敛段，因此，可以使压力损失减小，能够抑制气流分离，同时还能防止来自蜗壳的倒流。

特别是，当使出口收敛段的最小通道宽度等于出口收敛段上游通道宽度的3/8～3/4之间时，业已得知，这对提高喘振极限以及部分负荷效率都有好处。

如将上述出口收敛段的起点设在从扩压器进口算起为总长度的70%～90%之间的位置时，对提高喘振极限及部分负荷效率更为有效。

再有，在进口处设置进口收敛段，并按额定风量的不同，将进口收敛段的最小通道宽度设为叶轮出口宽度的75%～95%之间，这样，由于能在扩压器进口处减少气流的畸变和偏移，因此，能够改善包括额定效率以及部分负荷效率在内的整个效率，并且对扩大喘振范围有利，也不会降低最大风量。

如果将蜗壳形成为偏置于扩压器壁一侧的状态，而且使上述一侧的侧壁向通道侧突起而形成上述出口收敛段，就能够有效地防止来自蜗壳的倒流，因此能够进一步提高效率。

至少在侧壁中形成出口收敛段的那一部分设置一个通道宽度调节自如的可动式侧壁，并设有一个按负荷的变化来移动该可动式侧壁的可动式侧壁操纵手段，这样的话，由可动式侧壁操纵手段根据负荷的变化来移动可动式侧壁，将出口收敛段调至最佳通道宽度，因此，不管负荷大小都能提高效率，从而达到节能的目的。在这种情况下，当叶片开度变小时，操纵手段就移动可动式侧壁，使通道宽度变小，从而能与负荷变化相应地迅速调节通道宽度。