[发明专利]离心式压缩机

说明书

本发明涉及离心式压缩机，特别是涉及一种具有特别宽的运行范围的高效率的离心式压缩机。

目前，在具有固定叶片的扩压器中，固定叶片在流道出口侧的截面与其在流道进口侧的截面之比值设定为大于1(即出口侧截面大于进口侧截面)，以减少通过固定叶片的流体的流量。另一方面，为了减小压缩机的整体尺寸，希望最大限度地减小压缩机的扩压器的外径。已经知道，相对于固定叶片进口侧的宽度来增大固定叶片出口侧的宽度，可以有效地减小扩压器的外径(例如，如日本未审查专利公开No.58-183899所公开的)。

在具有叶片扩压器的离心式压缩机中，运转范围是由扩压器限定的，它由于在高流量侧出现阻塞和扩压器在低流量侧出现流体分离而加以限定。固定叶片间的流道的截面主要会影响阻塞的发生，而固定叶片间的流道的截面和叶片角度将会影响分离。对于防止出现分离，已经有一些方案，其一是使固定叶片的前边从侧壁向主侧壁倾斜，其二是在固定叶片的前缘附近设置辅助叶片(例如见日本未审查专利公开No.1-247798)。

在日本未审查专利公开No.58-183899所公开的结构中，固定叶片间的间隙是变化的，使进口侧的间隙大于出口侧的间隙，因此，位于出口侧的叶片角度比位于进口侧的叶片角度更接近于径向，而使出口侧的气流流动更趋近于径向，其结果是，在低流量侧的损失加大(当蜗壳在扩压器下游侧成形时，此损失特别大)。由于固定叶片的成形或支承面是弯曲的，所以工作级的数量增加了。

在日本未审查专利公开No.1-247798公开的结构中，可以利用固定叶片或辅助叶片的前缘形状的效应来抑制低流量侧的气流分离，但扩压器下游侧的损失变大。

本发明的目的是提供这样一种离心式压缩机，它容易制造并具有宽的运转范围和高的效率。

为实现这一目的，根据本发明的一个方面，提供了一种离心式压缩机，它包括：一个叶轮；一个用于将叶轮排出的流体的动能转换为压力的扩压器，该扩压器具有一个侧壁和一个主侧壁，侧壁与主侧壁之一与叶轮的转动轴线相垂直；以及设置在扩压器中的固定叶片，其中，所述侧壁和主侧壁间在所述扩压器的进口侧的距离小于在所述扩压器的出口侧的距离，所述固定叶片与所述侧壁和主侧壁中的那个与所述叶轮的转动轴线相垂直的臂成为一体，使得每个所述固定叶片在其一端沿其高度方向的端面构成一自由端，所述每个固定叶片在所述进口侧的高度小于在所述出口侧的高度。

由于每个固定叶片与侧壁或主侧壁中的那个垂直于叶轮转动轴线的壁的平面整体成形，且具有一个自由端，所以用于制造固定叶片和支承固定叶片的侧壁或主侧壁的坯料易于加工，因为上述表面是平的。

根据本发明的另一方面，靠近出口侧的每个固定叶片与叶轮的径向所成的角度大于靠近进口侧的该固定叶片与叶轮的径向所成的角度，这样就降低了低流量侧的气流阻塞，从而扩大了运行范围。

根据本发明的又一方面，每个固定叶片上靠近侧壁的一个前缘部分比其上靠近主侧壁的另一前缘部分更接近于叶轮，或者辅助叶片与所述侧壁和主侧壁中的那个与所述叶轮的转动轴线相垂直的壁整体成形，每个所述辅助叶片的弦长小于每个所述固定叶片的弦长，而其高度等于或小于每个所述固定叶片的高度，辅助叶片设置在靠近所述固定叶片的所述进口端，使每个所述辅助叶片的两个表面中的一个表面对着一个相关的固定叶片。因此，固定叶片或辅助叶片的前缘强制引导来自叶轮的液体，从而抑制在叶轮的出口侧和固定叶片的前缘之间出现逆流。在扩压器中的低流量侧的气流塞也由此降低，这样就扩大了运转范围。

根据本发明的再一方面，一块隔板连到每个辅助叶片的一个下游端，且沿着一个相关的固定叶片延伸，隔板的高度小于辅助叶片的高度，以抑制来自辅助叶片根部的涡流。由于减小这种涡流所消耗的流体能量，从而提高离心式压缩机的效率。

另外，由于扩压器在进口侧的宽度相对于其出口侧的宽度减小了，所以每个固定叶片在进口侧的宽度也相对其出口侧宽度减小了。这样就降低了流体在出口侧的径向速度，从而降低了径向速度的能量损失。

通过下面结合附图对本发明的优选实施例的详细说明，可以更清楚地理解本发明的上述及其它目的、特征和优点。

图1是本发明的离心式压缩机的一个实施例的横截面图，它是沿着包含叶轮的转动轴线的平面截取的。

图2是图1所示实施例中的固定叶片的平面图，表示了叶片的设置情况。

图3是本发明的第二实施例的轴向截面图。

图4是叶片的透视图，表示了图3所示实施例中流动状态。

图5是本发明的第三实施例的轴向截面图。

图6是本发明的第四实施例的轴向截面图。