專利名稱：離心式渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泵及壓縮機(jī)等渦輪機(jī)，特別是涉及從葉輪向離心方向流出流體的離心式渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的離心式渦輪機(jī)的例子記載于專利文獻(xiàn)1中。該公報(bào)中記載的離心式渦輪機(jī)中，為了在不使流動(dòng)性下降的情況下將其小型化，將返回葉片入口側(cè)端部設(shè)置在比半開(kāi)部通路的半徑方向位置更靠近半徑方向的內(nèi)側(cè)。而且，在返回葉片入口側(cè)端部的半徑方向的外側(cè)形成有與半開(kāi)部通路連續(xù)的圓管狀的空間。由此，從半開(kāi)部通路流出的液流不受圓形翼列狀沿周方向排列的多個(gè)返回葉片限制而能夠流入，從而使流入返回葉片時(shí)的損失降低。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平11-324987號(hào)公報(bào)如果不將回水葉片入口側(cè)端部設(shè)置在比半開(kāi)部通路的徑向位置更靠近半徑方向內(nèi)側(cè)，則半開(kāi)部通路的個(gè)數(shù)就與增壓器(diffuser)的葉片個(gè)數(shù)相同。而且，為了避免回水葉片遮擋從半開(kāi)部通路流出的液流，不得不使回水葉片的葉片個(gè)數(shù)與半開(kāi)部通路的個(gè)數(shù)相同。上述公報(bào)中記載的流體設(shè)備中，可以任意選定回水葉片的葉片個(gè)數(shù)，但是，增壓器的葉片個(gè)數(shù)基于以下的原因，而難于任意選定。
增壓器的葉片個(gè)數(shù)關(guān)系到增壓器中的液流的失速。如果增壓器中發(fā)生液流的失速，則揚(yáng)程曲線就會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。另一方面，如果返回葉片的葉片個(gè)數(shù)不恰當(dāng)，則從返回葉片流出的液流的速度分布就會(huì)變形，從而返回葉片下游的后級(jí)葉輪的效率降低。其結(jié)果是，增壓器和返回葉片的葉片個(gè)數(shù)關(guān)系密切，因此，兩者不可以自由選定。另外，由于從該半開(kāi)部通路流出的液流的速度分布根據(jù)半開(kāi)部通路的形狀變化，所以不管半開(kāi)部通路形狀如何，都會(huì)增大位于半開(kāi)部通路下游側(cè)的返回葉片的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不良情況而構(gòu)成的，其目的在于，提供一種離心式渦輪機(jī)，減少流體損失。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種離心式渦輪機(jī)，在不降低流體性能的情況下緊湊地構(gòu)成。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種離心式渦輪機(jī)，在旋轉(zhuǎn)軸上安裝有多個(gè)離心葉輪，且具備增壓器和回流流路機(jī)構(gòu)，增壓器具有將由前級(jí)葉輪升壓后的流體導(dǎo)入后級(jí)葉輪的多個(gè)葉片，其特征在于，回流流路機(jī)構(gòu)具有配置于前級(jí)葉輪的背面?zhèn)鹊膫?cè)板、與該側(cè)板相對(duì)而配置于后級(jí)葉輪的前面?zhèn)鹊陌?、在?cè)板和板之間周方向上隔開(kāi)間隔配置的多個(gè)葉片，側(cè)板其外徑部在周方向上變化。
而且，該特征中，優(yōu)選將回流流路機(jī)構(gòu)的多個(gè)葉片的外徑位置的最大位置設(shè)在側(cè)板的最大徑位置以下，側(cè)板的外徑部最好是在增壓器葉片的凹面?zhèn)却蠖谠鰤浩魅~片的凸面?zhèn)刃?。另外，最好將增壓器的葉片個(gè)數(shù)設(shè)在回流流路機(jī)構(gòu)的葉片個(gè)數(shù)以下，優(yōu)選葉輪具有配置在吸入液流一側(cè)的側(cè)板和配置在后級(jí)側(cè)的心板，增壓器的葉片的外徑在葉輪的心板側(cè)小而在葉輪的側(cè)板側(cè)大。
再有，在側(cè)板的外徑部外側(cè)且側(cè)板的最大外徑部?jī)?nèi)側(cè)形成半開(kāi)部流路，該半開(kāi)部流路的周方向位置最好是從增壓器葉片的負(fù)壓面開(kāi)始到回流流路的葉片的前端部，側(cè)板的外徑部在該離心式渦輪機(jī)的橫截面中最好與回流流路的葉片的負(fù)壓面圓滑地連接。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，由于在離心式渦輪機(jī)中使回流流路的外徑位置在周方向上變化，所以，能夠減少回流流路的葉片處的沖擊損失等，并可以減少流體損失。另外，由于可在不降低流體性能的情況下將回流流路變換到內(nèi)徑側(cè)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的緊湊化。


圖1是本發(fā)明的離心式渦輪機(jī)的一實(shí)施例的局部縱剖視圖；
圖2是用于圖1所示的離心式渦輪機(jī)的回水葉片的一實(shí)施例的橫剖視圖；圖3是用于圖1所示離心式渦輪機(jī)的回水葉片的其它實(shí)施例的橫剖視圖。
圖中1-葉輪、2-主軸、3-增壓器、3A-增壓器葉片、4-增壓器出口部、5-U型轉(zhuǎn)向流路、6-半開(kāi)部流路、7-回水葉片、7A-回水葉片入口側(cè)端部、7B-回水葉片的負(fù)壓面的入口側(cè)前端、8-側(cè)板、8B-外徑部、9-環(huán)狀空間、10-曲面部、100-離心式渦輪機(jī)(泵)。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的離心式渦輪機(jī)的幾個(gè)實(shí)施例。在以下的說(shuō)明中，以離心泵為例進(jìn)行說(shuō)明，只要是離心式渦輪機(jī)，則同樣能夠適用本發(fā)明。圖1及圖2表示離心泵100的例子。圖1是單軸多級(jí)離心泵的主要部分的縱剖視圖，表示中間鄰接的二級(jí)部。
圖2是圖1所示離心泵100的回水部的橫剖視圖，是圖1的Z-Z向視圖。
在與未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)連結(jié)的主軸2上安裝有多個(gè)葉輪1。在作為各葉輪1的半徑方向外側(cè)的下游側(cè)形成有由一對(duì)平行壁面形成的增壓器3。增壓器3中，在周方向隔開(kāi)間隔配置有多個(gè)增壓器葉片3A，將流出葉輪1的液流引導(dǎo)向外徑側(cè)。由增壓器葉片3A形成的流路在作為增壓器3的最外徑部的U型轉(zhuǎn)向流路5中沿軸向改變方向。在此，為了改變流體的流動(dòng)方向，增壓器葉片3A其最大徑位置在軸向直線性變化，在葉輪1的心板側(cè)變成最小。這樣，就形成了增壓器3的出口部4。
U型轉(zhuǎn)向流路5與配置在葉輪1的心板側(cè)背面的側(cè)板8和配置在后級(jí)葉輪1的側(cè)板側(cè)前面的多極板(stage plate)12之間形成的流路連接。在側(cè)板8上形成有沿半徑方向隔開(kāi)間隔形成翼型的多個(gè)回水葉片7?；厮~片7既可以設(shè)置在側(cè)板8上，也可以設(shè)置在多極板上。另外，還可以設(shè)置在兩者上。側(cè)板8以及多極板12被外罩14保持。
下面，說(shuō)明這樣構(gòu)成的離心泵100的流動(dòng)。流出前級(jí)葉輪1的液流，在增壓器3部分沿增壓器葉片3A，一邊減弱旋轉(zhuǎn)成分，一邊流向半徑方向的外方向。此時(shí)，由于增壓器3的流路面積沿半徑方向逐漸增大，所以，箭頭A所示的流體的流動(dòng)被減速。因?yàn)榱鲃?dòng)減速，故動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能。被減速的流體在增壓器3的出口部4排出到U型轉(zhuǎn)向流路5，從U型轉(zhuǎn)向流路5經(jīng)回水葉片7部分導(dǎo)入后級(jí)葉輪1。
下面，詳細(xì)說(shuō)明U型轉(zhuǎn)向流路5部分。如圖2所示，側(cè)板8的外徑部8B，其半徑位置在周方向發(fā)生變化。即，在增壓器葉片3A的凹面?zhèn)茸冮L(zhǎng)，在凸面?zhèn)茸兌獭Ｓ纱?，在回水葉片7的入口部形成半開(kāi)部流路6。將圓形翼列狀配置的回水葉片7的入口側(cè)端部7A設(shè)置在半開(kāi)部流路6的徑向位置的徑向內(nèi)側(cè)。由此，在回水葉片7的入口側(cè)端部7A的徑向外側(cè)形成與U型轉(zhuǎn)向流路5和半開(kāi)部流路6連續(xù)的環(huán)狀空間9。
再者，在側(cè)板8的外徑部8B，在作為軸向端部的角部形成有曲面部10。設(shè)置該曲面部10的目的在于，在流出增壓器3的液流從徑向朝外轉(zhuǎn)向到軸向以及從軸向轉(zhuǎn)向到徑向朝內(nèi)時(shí)，抑制液流中產(chǎn)生的脫離而導(dǎo)致的損失。
在圖1所示的實(shí)施例中，將回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)設(shè)為比增壓器3的葉片個(gè)數(shù)多。具體而言，回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)設(shè)為16個(gè)，將增壓器3的葉片個(gè)數(shù)設(shè)為12個(gè)。另外，對(duì)于回水葉片7以及增壓器3的葉片個(gè)數(shù)而言，只要增壓器的3的葉片個(gè)數(shù)比回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)少，則也可以是其它葉片個(gè)數(shù)的組合。
之所以如此設(shè)定各葉片的個(gè)數(shù)，是基于以下的理由。在增壓器3的葉片個(gè)數(shù)比回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)少時(shí)，將流出葉輪1的液流所具有的動(dòng)能變換為壓力能的變換量減少，在減速不充分的情況下流入回水葉片7。其結(jié)果是，在增壓器3的下游側(cè)，根據(jù)流速增加的摩擦損失增加。因此，在本實(shí)施例中，在由動(dòng)能轉(zhuǎn)向壓力能的變換量達(dá)到一定量的條件下，設(shè)定最小的葉片個(gè)數(shù)。通過(guò)如此設(shè)定葉片個(gè)數(shù)，能夠抑制失速，且能夠回避揚(yáng)程曲線的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
另外，當(dāng)回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)比允許最大個(gè)數(shù)多時(shí)，由鄰接的回水葉片7形成的流路的面積減小，液流的流速加快，摩擦損失增加。因此，在摩擦損失達(dá)到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值以下的條件下，設(shè)定最大的葉片個(gè)數(shù)。在回水葉片7的個(gè)數(shù)為允許最大值時(shí)，在回水葉片7的出口，因剝離流動(dòng)而產(chǎn)生的流速慢的區(qū)域和從鄰接的回水葉片7間形成的流路流出的流速快的區(qū)域的周方向的數(shù)目增多，從回水葉片7流出的液流在周方向上被相同化。如果使這樣相同化的液流流入后級(jí)的葉輪1，則后級(jí)葉輪1的效率提高。
當(dāng)增加回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)時(shí)，即使縮短回水葉片7的葉片長(zhǎng)度，也由于液流容易沿回水葉片7流動(dòng)，所以能夠沿規(guī)定的方向流動(dòng)。其結(jié)果是，能夠?qū)⒒厮~片7的入口側(cè)端部7A設(shè)置在更靠軸心側(cè)。若將回水葉片7配置在更靠?jī)?nèi)徑側(cè)，則能夠進(jìn)一步增大環(huán)狀空間9。
由于環(huán)狀空間9的增大，促進(jìn)了從U型轉(zhuǎn)向流路5和半開(kāi)部流路6流出的液流的相同化。如果相同化的液流流入回水葉輪7，則回水葉片7中的混合損失等降低。另外，在流體損失也可以是與將回水葉片的位置變換到軸心側(cè)之前相同程度時(shí)，如果將回水葉片的位置變換到軸心側(cè)，則U型轉(zhuǎn)向流路也能夠變換到軸心側(cè)，因此，可以實(shí)現(xiàn)離心泵的小型化。
用圖3說(shuō)明本發(fā)明的離心泵的其它實(shí)施例。本實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同之處在于，改變了增壓器3的葉片個(gè)數(shù)和回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)的組合。具體而言，使增壓器3的葉片個(gè)數(shù)和回水葉片7的葉片個(gè)數(shù)相同。另外，側(cè)板8的外徑部8B的位置與上述實(shí)施例相同，沿周方向變化。
側(cè)板的外徑部8B，在作為增壓器葉片3A的凹面?zhèn)鹊膲毫γ妫潜磺腥氲脑鰤浩魅~片3A出口的位置，在作為增壓器葉片3A的凸面?zhèn)鹊呢?fù)壓面?zhèn)?，是回水葉片7的入口側(cè)端部7A。而且，將該兩點(diǎn)間大致以直線連結(jié)，形成外徑部8B。外徑部8B與回水葉片7的負(fù)壓面的入口側(cè)前端7B相接。
根據(jù)本實(shí)施例，從形成于U型轉(zhuǎn)向流路的內(nèi)徑側(cè)的半開(kāi)部流路6流出的液流的角度和流入回水葉片7的液流的角度即入口角度的角度差變小，流入回水葉片7時(shí)的液流的沖擊損失降低。另外，在側(cè)板8的外徑部8B容易產(chǎn)生液流的剝離，特別是在外徑部8B的回水葉片7側(cè)的入口側(cè)前端7B，流速變慢。因此，如果將回水葉片7的入口側(cè)7A設(shè)在該入口側(cè)前端7B，則回水葉片7的沖擊損失降低。
在本實(shí)施例中，設(shè)定增壓器3的葉片個(gè)數(shù)與回水葉片7葉片個(gè)數(shù)相同，但與圖2所示的實(shí)施例一樣，也可以使葉片個(gè)數(shù)不同。但是，即使那樣，側(cè)板8的外徑部8B也在增壓器3的凹面?zhèn)瘸蔀榍腥氩课恢?，在增壓?的凸面?zhèn)瘸蔀榛厮~片7的入口側(cè)端部7A的半徑位置。由此，可以降低回水葉片7入口的沖擊損失。另外，在本實(shí)施例中，以多級(jí)離心泵為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，只要具有回流流路，則二級(jí)離心流體設(shè)備也好單級(jí)離心流體設(shè)備也好，均能應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種離心式渦輪機(jī)，在旋轉(zhuǎn)軸上安裝有多個(gè)離心葉輪，且具備增壓器和回流流路機(jī)構(gòu)，所述增壓器具有將由前級(jí)葉輪升壓后的流體導(dǎo)入后級(jí)葉輪的多個(gè)葉片，其特征在于，所述回流流路機(jī)構(gòu)具有配置于前級(jí)葉輪的背面?zhèn)鹊膫?cè)板、與該側(cè)板相對(duì)而配置于后級(jí)葉輪的前面?zhèn)鹊陌?、在?cè)板和板之間周方向上隔開(kāi)間隔配置的多個(gè)葉片，所述側(cè)板其外徑部在周方向上變化。
2.如權(quán)利要求1所述的離心式渦輪機(jī)，其特征在于，所述回流流路機(jī)構(gòu)的多個(gè)葉片的外徑位置的最大位置設(shè)在所述側(cè)板的最大徑位置以下。
3.如權(quán)利要求2所述的離心式渦輪機(jī)，其特征在于，所述側(cè)板的外徑部，在增壓器葉片的凹面?zhèn)却蠖谠鰤浩魅~片的凸面?zhèn)刃　?br> 4.如權(quán)利要求2所述的離心式渦輪機(jī)，其特征在于，所述增壓器的葉片個(gè)數(shù)設(shè)在所述回流流路機(jī)構(gòu)的葉片個(gè)數(shù)以下。
5.如權(quán)利要求2所述的離心式渦輪機(jī)，其特征在于，所述葉輪具有配置在吸入液流一側(cè)的側(cè)板和配置在后級(jí)側(cè)的心板，所述增壓器的葉片的外徑在葉輪的心板側(cè)小而在葉輪的側(cè)板側(cè)大。
6.如權(quán)利要求3所述的離心式渦輪機(jī)，其特征在于，在所述側(cè)板的外徑部外側(cè)且所述側(cè)板的最大外徑部?jī)?nèi)側(cè)形成有半開(kāi)部流路，該半開(kāi)部流路的周方向位置是從增壓器葉片的負(fù)壓面開(kāi)始到回流流路的葉片的前端部。
7.如權(quán)利要求6所述的離心式渦輪機(jī)，其特征在于，所述側(cè)板的外徑部在該離心式渦輪機(jī)的橫截面中與所述回流流路的葉片的負(fù)壓面圓滑地連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離心式渦輪機(jī)，能夠降低回流流路中的流體損失。離心式渦輪機(jī)(100)中，在旋轉(zhuǎn)軸上安裝有多個(gè)離心葉輪，且具備增壓器(3)和回流流路機(jī)構(gòu)，增壓器(3)具有將由前級(jí)葉輪升壓后的流體導(dǎo)入后級(jí)葉輪的多個(gè)葉片。回流流路機(jī)構(gòu)具有配置在前級(jí)葉輪的背面?zhèn)鹊膫?cè)板(8)、與該側(cè)板(8)相對(duì)而配置于后級(jí)葉輪的前面?zhèn)鹊陌?、在?cè)板和板之間周方向上隔開(kāi)間隔配置的多個(gè)葉片(7)。側(cè)板其最大徑位置(8B)在周方向上變化。
文檔編號(hào)F04D17/00GK101042144SQ200710007220
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者安藝貴史, 真鍋明, 田中定司, 福地貴樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)