專(zhuān)利名稱：離心式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有葉輪的離心式壓縮機(jī)。
技術(shù)背景已知的離心式壓縮機(jī)如用于壓縮氣體的壓縮機(jī)的一種。日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)No.2005-194933公開(kāi)了一種離心式壓縮機(jī)，該離心式壓縮 機(jī)具有流體通道，該流體通道與擴(kuò)散器連通， 一對(duì)用于接收來(lái)自擴(kuò)散器 的氣體并將其排放出壓縮機(jī)的渦流通道，以及一變換元件，該變換元件 改變擴(kuò)散器中通道的寬度。該變換元件改變通道的寬度使得通道變?yōu)楠M 窄通道狀態(tài)，這時(shí)擴(kuò)散器只與渦流通道之一連通，或變?yōu)閷挸ㄍǖ罓顟B(tài)， 這時(shí)擴(kuò)散器與兩個(gè)渦流通道均連通。上述離心式壓縮機(jī)具有第一操作模式和第二操作模式，其可選擇地 進(jìn)行設(shè)置。第一操作模式將擴(kuò)散器通道的寬度擴(kuò)大以使用兩個(gè)渦流通道。 第二操作模式將擴(kuò)散器通道的寬度縮小以使用一個(gè)渦流通道。S卩，在離 心式壓縮機(jī)中，第一操作模式和第二操作模式通過(guò)在狹窄通道狀態(tài)和寬 敞通道狀態(tài)之間切換而交替設(shè)置。因此，離心式壓縮機(jī)在構(gòu)造簡(jiǎn)單的同 時(shí)在基本較大的流動(dòng)速率范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的壓縮效率。上述壓縮機(jī)能夠通過(guò)變換元件改變通道寬度來(lái)設(shè)置擴(kuò)散器通道的寬 度。然而，擴(kuò)散器喘振仍繼續(xù)存在。特別是當(dāng)離心式壓縮機(jī)的流動(dòng)速率 非常低時(shí)，擴(kuò)散器喘振不可避免地在壓縮機(jī)中發(fā)生。擴(kuò)散器喘振引發(fā)各 種問(wèn)題諸如壓縮機(jī)振動(dòng)，因此破壞了壓縮機(jī)的平穩(wěn)工作。本發(fā)明為此提供一種離心式壓縮機(jī)，在該壓縮機(jī)中當(dāng)氣體流動(dòng)速率 低時(shí)避免發(fā)生擴(kuò)散器喘振，在較大的流動(dòng)速率范圍內(nèi)保證了壓縮機(jī)平穩(wěn) 工作。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明， 一種用于壓縮氣體的離心式壓縮機(jī)，包括殼體、旋轉(zhuǎn)軸、葉輪、擴(kuò)散器、第一渦流通道、第二渦流通道、第一通道、第二M和切換元件。該旋轉(zhuǎn)軸由殼體支撐。該葉輪可旋轉(zhuǎn)地固定在旋轉(zhuǎn)軸上，并將氣體徑向向 外送入下游的流動(dòng)路徑中。擴(kuò)散器在葉輪周?chē)纬?。第一渦流通道在擴(kuò)散器周 圍形成。第二渦流通道在擴(kuò)散器和葉輪之間形成。第一通道通過(guò)擴(kuò)散器自葉輪 至第一渦流通道形成。第二通道自葉輪至第二渦流通道形成。切換元j牛通過(guò)開(kāi) 啟和關(guān)閉擴(kuò)散器在第一M和第』道之間切換流動(dòng)路徑。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將在下述結(jié)合相應(yīng)的附圖的通過(guò)舉例說(shuō)明本發(fā)明 原理的描述中體現(xiàn)。
本發(fā)明的特征是具有新穎性的，尤其在所述權(quán)利要求中闡述的特征。本發(fā) 明的目的和優(yōu)勢(shì)可以在下述結(jié)合附圖對(duì)<，實(shí)施例的說(shuō)明中得到最好的理解， 其中附圖1為根據(jù)本發(fā)明第一 實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)的偵糊面亂 附圖2為附圖1中沿I-I線的剖面圖；附圖3為說(shuō)明第一殼體和活動(dòng)擴(kuò)散,之間關(guān)系的擴(kuò)大部分剖面圖； 附圖4為當(dāng)形成第』道時(shí)離心式壓縮機(jī)的偵陪靦圖；附圖5為附圖4中沿n-n線的剖面圖；附圖6為說(shuō)明離心式壓縮纟幾中活動(dòng)凸輪和固定凸輪的工作過(guò)程的示意圖； 附圖7為根據(jù)本發(fā)明第二im實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)的側(cè)剖面圖； 附圖8為根據(jù)本發(fā)明第三4腿實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)的部分音靦亂附圖9A為根據(jù)替換的實(shí)施例的具有改進(jìn)的活動(dòng)擴(kuò)散: 的離心式壓縮機(jī)的擴(kuò)大部分剖面圖；和附圖9B為根據(jù)另一替換的實(shí)施例的具有改進(jìn)的活動(dòng)擴(kuò)散器壁的離心式壓縮 機(jī)的擴(kuò)大部分剖面圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖1至6描述根據(jù)本發(fā)明的離心式壓縮機(jī)的第一個(gè) 實(shí)施 例。如附圖1所示，根據(jù)第一 實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)10具有第一殼體11、 第二殼體12、葉輪14、擴(kuò)散器20、第一渦流通道22和第二渦涼適道32。第一 殼體11和第二殼體12相互連接構(gòu)成殼體組件。葉輪14可旋轉(zhuǎn)地置于該第一和 第二殼體ll、 12中以將氣體向外送至下游的流動(dòng)路徑中。該擴(kuò)散器20在葉輪 14的周?chē)纬伞５谝粶u流通道22在擴(kuò)散器20的周?chē)纬?。第二渦流通道32在葉輪14和擴(kuò)散器20之間形成。該離心式壓縮機(jī)10包括一個(gè)第一通道、 一個(gè)第2道和一個(gè)切換元f牛。該第一通道自葉輪14至第一渦^M道22 M31擴(kuò)散 器20形成。i^二通道自葉輪14至第二渦^il道32形成。該切換元件在葉輪 14下游的流動(dòng)路徑J^擇性iH31開(kāi)啟和關(guān)閉擴(kuò)散器20在該第一通道和第二 通道之間切換。具有漏斗形狀的空間17位于由第一殼體11和第二殼體12形成的殼體組件 中。葉輪14位于空間17內(nèi)并固定在旋轉(zhuǎn)軸15上。旋轉(zhuǎn)軸15穿過(guò)第一殼體11 中的軸孔13延伸。旋轉(zhuǎn)軸15由第一殼體11 iffil軸承16旋轉(zhuǎn)支撐，該軸承16 具有密封功能。如附圖1所示，離心式壓縮機(jī)10的左手側(cè)對(duì)應(yīng)于前側(cè)，右手側(cè) 對(duì)應(yīng)于后側(cè)。旋轉(zhuǎn)軸15的后端與驅(qū)動(dòng)源連接，例如電機(jī)或類(lèi)似物(未示出)， 由其驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。第二殼體12具有一個(gè)通道18， i繊道18誕空間17前側(cè)的部 分直樹(shù)亙定。吸入口 19在Wiffil道18的前惻形成，擴(kuò)大鵬的直徑以便向前 形成喇叭口。葉輪14具有多個(gè)徑向形成的葉片。葉輪14沿軸向?qū)怏w從吸入口 19吸入 穿皿道18，并將氣體徑向向夕卜送入葉輪14下游的流動(dòng)路徑中。在第一實(shí)施例 中，第一通道用于弓l導(dǎo)氣體通過(guò)擴(kuò)散器20從葉輪14流入第一渦流通道22。當(dāng) 離心式壓縮機(jī)10的流動(dòng)速率艦預(yù)定值時(shí){頓第一通道。當(dāng)?shù)谝基i形成時(shí)， 葉輪14將氣體徑向向夕卜送入擴(kuò)散器20。擴(kuò)散器20用作氣體通道，以降低從葉輪14流出的氣體速率并增大壓力， 并將氣體itA第一渦流通道22 。換言之，擴(kuò)散器20將來(lái)自葉輪14的氣體的速 度能(動(dòng)能)轉(zhuǎn)換為壓能。根據(jù)第一實(shí)施例的擴(kuò)散器20由一對(duì)擴(kuò)散器壁限定， 該一對(duì)擴(kuò)散 分別位于第一殼體11和第二殼體12中。第一殼體11包括一活 動(dòng)擴(kuò)散 27 (將在下面詳細(xì)描述)。第二殼體12包括一固定擴(kuò)散器壁21。固定擴(kuò)散鵬21由垂直于旋轉(zhuǎn)軸15的軸線的平面形成。固定擴(kuò)散鵬21 與第一殼體ll中的^薛力擴(kuò)散體相對(duì)。第一渦^lit22形成于第二殼體12內(nèi)， 環(huán)繞固定擴(kuò)散皿21。第一渦流通道22與擴(kuò)散器20 3^1，還與一個(gè)出口 (未 示出)連通。彎曲壁31形成于固定擴(kuò)散器壁21和葉輪14之間的第二殼體12 上，以在誕固定擴(kuò)散體21的表面形成凹面。彎曲壁31的橫截面為半球形。 彎曲壁31構(gòu)成第二渦流通道32的一部分在葉輪14的后側(cè)(在附圖1右側(cè))，環(huán)形內(nèi)空間23位于第一殼體11的前表面，環(huán)形外空間24環(huán)繞環(huán)形內(nèi)空間23。環(huán)行轉(zhuǎn)動(dòng)支撐板25置于內(nèi)空間23 中。環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)支撐板25由第一殼體11 M31軸承26旋轉(zhuǎn)支撐，該軸承26具有 密封功能。外空間24沿旋轉(zhuǎn)軸15軸向上的長(zhǎng)度^g成大于內(nèi)空間23的該長(zhǎng)度。 環(huán)形活動(dòng)擴(kuò)散體27置于外空間24中，與固定擴(kuò)散^H 21相對(duì)，擴(kuò)散器20 位于二者之間。在第一實(shí)施例中，用于在第一通道和第二通道間切換流動(dòng)路徑的切換元件 包括活動(dòng)擴(kuò)散，27，活動(dòng)擴(kuò)散 27可以移動(dòng)接近或遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散 21。 該活動(dòng)擴(kuò)散，27ffiil環(huán)形撓性構(gòu)件28由轉(zhuǎn)動(dòng)支撐板25支撐，該環(huán)形撓性構(gòu) 件28位于活動(dòng)擴(kuò)散鵬27的內(nèi)周表面。撓性構(gòu)件28由膜片形成。在撓性構(gòu)件 為膜片的形式下，活動(dòng)擴(kuò)散器壁27在低速率瞎況下，向前朝向擴(kuò)散器20的方 向伸出，而在高速率情況下，向后朝向外空間24的方向縮回。如附圖3所示，撓性構(gòu)件28為環(huán)形并在其中心形成孔。撓性構(gòu)件28由特 定材料制成，該材料在徑向具有預(yù)定的硬度，并在垂直于徑向的方向(旋轉(zhuǎn)軸 15的軸向)上具有可^^的撓性。撓性構(gòu)件28的內(nèi)周邊28a保持在轉(zhuǎn)動(dòng)支^^ 25的環(huán)斜曹內(nèi)，撓性構(gòu)件28的夕卜周邊28b保持在活動(dòng)擴(kuò)散鵬27的環(huán)形槽內(nèi)。 因此，轉(zhuǎn)動(dòng)支撐板25、撓性構(gòu)件28和活動(dòng)擴(kuò)散鵬27結(jié)合到一起。因此，活 動(dòng)擴(kuò)散器壁27與轉(zhuǎn)動(dòng)支撐板25和撓性構(gòu)件28 —起可沿周向旋轉(zhuǎn)，并且活動(dòng)擴(kuò) 散器壁27可Mil撓性構(gòu)件28沿旋轉(zhuǎn)軸15的軸向移動(dòng)。如附圖2所示，活動(dòng)凸輪35固定在活動(dòng)擴(kuò)散 27的后側(cè)，位于外空間 24內(nèi)?；顒?dòng)凸輪35包括四個(gè)傾斜部分，該傾斜部分各自在其后側(cè)具有活動(dòng)凸輪 傾斜表面?；顒?dòng)凸輪35為弧形，與活動(dòng)擴(kuò)散鵬27同軸，傾斜部分沿周向定 位以便相互分開(kāi)?；顒?dòng)凸輪35的活動(dòng)凸輪表面具有慨斜表面，該慨斜表面的高 度沿如附圖2的順時(shí)針?lè)较?附圖6中向上的方向)逐漸減小。固定凸輪36形 成于第一殼體ll的前表面，位于外空間24內(nèi)。固定凸輪36為弧形，并包括四 個(gè)傾斜部分，該傾斜部分各自在其前側(cè)具有固定凸輪表面。該四個(gè)固定凸輪表 面的位置對(duì)應(yīng)于活動(dòng)凸輪35的活動(dòng)凸輪表面的位置。固定凸輪36的凸輪表面 具有慨斜表面，該傾斜表面的高度在逆時(shí)針?lè)较蛏现饾u減小，以與活動(dòng)凸輪35 相反?；顒?dòng)凸輪35和固定凸輪36的定位使得^^力凸輪表面和固定凸輪表面相 互連續(xù)接觸。根據(jù)第一實(shí)施例，活動(dòng)凸輪35在擴(kuò)散器20中的氣壓的作用下靠 向固定凸輪36，但也可以通過(guò)彈簧等元件使二者相互連續(xù)接觸。連接銷(xiāo)37連接到活動(dòng)擴(kuò)散器壁27的背面(后表面)并從那里伸出。連接 銷(xiāo)37在旋轉(zhuǎn)軸15的軸向上比活動(dòng)擴(kuò)散器壁27的移動(dòng)距離長(zhǎng)。致動(dòng)器40連接 到第一殼體ll上。致動(dòng)器40具有桿41，該桿可旋轉(zhuǎn)iik^接到連接銷(xiāo)37上。桿 41在連接銷(xiāo)37的縱向上滑動(dòng)。因此，當(dāng)致動(dòng)器40啟動(dòng)并且桿41在其縱向上移 動(dòng)時(shí)，活動(dòng)擴(kuò)散鵬27轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定角度。致動(dòng)器40是驅(qū)動(dòng)源，使得桿41向前和 向后移動(dòng)，并且根據(jù)離心式壓縮機(jī)的流動(dòng)速率致動(dòng)。根據(jù)第一實(shí)施例，當(dāng)流動(dòng) 速率皿預(yù)定值時(shí)，致動(dòng)器40致動(dòng)。致動(dòng)器40可以,地為流體壓力缸或電機(jī)等。活動(dòng)擴(kuò)散器壁27的前表面(對(duì)著擴(kuò)散器20的壁表面)具有擴(kuò)散^^^面 29和渦流壁形成表面30。擴(kuò)散:tlll表面29由垂直于旋轉(zhuǎn)軸15軸向的表面形成。 渦流M成表面30對(duì)應(yīng)于彎曲壁31而形成，使得渦流 成表面30和彎曲壁 31構(gòu)，二渦^I道32的內(nèi)表面。擴(kuò)散:g&ll表面29與固定擴(kuò)散，21相對(duì)， 并且隨著活動(dòng)擴(kuò)散鵬27的移動(dòng)ll^和遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散鵬21。當(dāng)擴(kuò)散體表面 29移動(dòng)到最接近固定擴(kuò)散體21時(shí)，擴(kuò)散:illl表面29與固定擴(kuò)散鵬21互相 緊密接觸，擴(kuò)散器20關(guān)閉。當(dāng)擴(kuò)散鵬表面29與固定擴(kuò)散鵬21緊密接觸時(shí)， 第二渦流通道32由彎曲壁31和渦流M^成表面30形成，并且第』道自葉輪 14至第二渦箭ai道32形成。第二渦流通道32的出口與第一渦流通直22相連通。下面描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)10的工作方式將詳細(xì)描 述。當(dāng)離心式壓縮機(jī)10停止時(shí)，致動(dòng)器40不致動(dòng)，或處于非工作狀態(tài)。當(dāng)致 動(dòng)器處于非工作狀態(tài)時(shí)，桿41處于如附圖5所示的位置。活動(dòng)凸輪35和活動(dòng) 擴(kuò)散器壁27均處于如附圖6所示的實(shí)線的位置上。在該狀態(tài)下，擴(kuò)散,表面 29與固定擴(kuò)散皿21緊密接觸，并且第二M如附圖4所示那樣形成。在離心式壓縮t幾10的工作過(guò)程中，當(dāng)離心式壓縮豐幾10的流動(dòng)速率等于或 低于預(yù)定值時(shí)，致動(dòng)器40不致動(dòng)，保持第二通道。不M1預(yù)定值的流動(dòng)速率包 括這樣的流動(dòng)速率，在該流動(dòng)速率下如果氣#^1第一通道中的擴(kuò)散器20，擴(kuò) 散器20中的喘振是不可避免的。在離心式壓縮機(jī)10的工作中，進(jìn)入葉輪14的 氣體流過(guò)自葉輪14至第二渦流通道32而形成的第二通道。此時(shí)，擴(kuò)散器20關(guān) 閉，氣體不iSA第一渦箭適道22。來(lái)自葉輪14的氣體由渦流壁形，面30和 彎曲壁31弓l導(dǎo)渦旋流動(dòng)，并從第二渦流通道32和第一渦^l道22的出口流出。 在這種情況下，來(lái)自葉輪14的氣體沒(méi)有流經(jīng)擴(kuò)散器20，擴(kuò)散器20中不會(huì)發(fā)生喘振?，F(xiàn)在描述當(dāng)離心式壓縮機(jī)10的流動(dòng)速率超過(guò)預(yù)定值的工作過(guò)程。皿預(yù)定 值的流動(dòng)速率包括這樣的流動(dòng)速率，在該流動(dòng)速率下，當(dāng)氣體流經(jīng)第一通道中 的擴(kuò)散器20時(shí)，擴(kuò)散器20中不發(fā)生喘振。當(dāng)離心式壓縮機(jī)10的流動(dòng)速率超過(guò)預(yù)定值時(shí)，致動(dòng)器40致動(dòng)，桿41移動(dòng)。如附圖2所示，隨著桿41的移動(dòng)，帶 動(dòng)連接銷(xiāo)37沿周向(附圖2的左側(cè))移動(dòng)，活動(dòng)擴(kuò)散鵬27沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn) 動(dòng)9角。如附圖6所示，隨著活動(dòng)擴(kuò)散tm 27的轉(zhuǎn)動(dòng)，活動(dòng)凸輪35沿固定凸 輪36的傾斜表面從實(shí)線位置向虛線位置(雙點(diǎn)劃線)移動(dòng)，而活動(dòng)擴(kuò)散器壁27 從實(shí)線位置向虛線位置移動(dòng)距離D。這樣，活動(dòng)擴(kuò)散器壁27 ffiii撓性構(gòu)件28 的移動(dòng)而遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散 21移動(dòng)，并且移動(dòng)方向與可縮進(jìn)的外空間24的方 向平行。如附圖1所示，活動(dòng)擴(kuò)散鵬27遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散鵬21移動(dòng)，且擴(kuò)散器20 開(kāi)啟。通過(guò)開(kāi)啟擴(kuò)散器20，第一MM:擴(kuò)散器20自葉輪14至第一渦流通道 22形成，且來(lái)自葉輪14的氣體通過(guò)擴(kuò)散器20進(jìn)入第一渦流通道22。此時(shí)，離 心式壓縮機(jī)10的流動(dòng)速率超過(guò)預(yù)定值，因此，擴(kuò)散器20不發(fā)生喘振，離心式 壓縮機(jī)10平穩(wěn)工作。在第一實(shí)施例中，活動(dòng)擴(kuò)散器壁27通過(guò)在通道間切換葉輪14下游的流動(dòng) 路徑而開(kāi)啟和關(guān)閉擴(kuò)散器20。即，活動(dòng)擴(kuò)散 27在第一操作狀態(tài)和第二操作 狀態(tài)之間切換葉輪14下游的流動(dòng)路徑，其中，處于第一操作狀態(tài)時(shí)，來(lái)自葉輪 14的氣體通過(guò)擴(kuò)散器20流入第一渦流通道22;處于第二操作狀態(tài)時(shí)，來(lái)自葉 輪14的氣#^入第二渦流通道32，而不通過(guò)擴(kuò)散器20。具體地，處于擴(kuò)散器 20可能發(fā)生喘振的流動(dòng)速率(通常非常低的流動(dòng)速率)時(shí)，活動(dòng)擴(kuò)散，27 f刻蟲(chóng)固定擴(kuò)散器壁21。從而，擴(kuò)散器20關(guān)閉，并且l吏用第:iil道4吏得氣體不流 經(jīng)擴(kuò)散器20。相反地，處于擴(kuò)散器20不太可能會(huì)發(fā)生喘振的流動(dòng)速率時(shí)，活動(dòng) 擴(kuò)散器壁27朝向遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散器壁21的方向移動(dòng)以開(kāi)啟擴(kuò)散器20，從而〗OT 第一通道使得氣#^經(jīng)擴(kuò)散器20。因此，即使當(dāng)流動(dòng)速率非常低時(shí)，也可避免 擴(kuò)散器20中發(fā)生喘振，離心壓縮機(jī)10育,穩(wěn)定工作。當(dāng)流動(dòng)速率充分時(shí)，擴(kuò) 散效果充分達(dá)到，壓縮效率提高。根據(jù)第一實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)下述有利效果。 0)活動(dòng)擴(kuò)散器壁27在第一通道和第二通道之間切換葉輪14下游的流動(dòng)路徑。即，活動(dòng)擴(kuò)散鵬27在來(lái)自葉輪14的氣體通過(guò)擴(kuò)散器20流入第一渦流 通道22的第一操作狀態(tài)和來(lái)自葉輪14的氣,M31擴(kuò)散器20流入第二渦流通 道32的第二操作狀態(tài)之間切換流動(dòng)路徑。因此，在氣體自葉輪14下游流動(dòng)至 第二渦流通道32的狀態(tài)時(shí)，氣軒流經(jīng)擴(kuò)散器20，即使當(dāng)離心式壓縮機(jī)10的 流動(dòng)速率非常低時(shí)擴(kuò)散器20也不會(huì)發(fā)生喘振。另外一方面，當(dāng)流動(dòng)速率充分時(shí)， 氣體M擴(kuò)散器20流入第一渦箭適道22。因而，離心式壓縮機(jī)10在大范圍流 動(dòng)速率內(nèi)可以穩(wěn)定工作。(2) 活動(dòng)擴(kuò)散 27靠近和遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散 21移動(dòng)，以根據(jù)流動(dòng)速率 改變擴(kuò)散器20的橫截面積。因此，當(dāng)氣術(shù)荒經(jīng)擴(kuò)散器20時(shí)，擴(kuò)散效果充分達(dá) 到，壓縮效率提高。(3) 活動(dòng)擴(kuò)散 27關(guān)閉擴(kuò)散器20時(shí)，彎曲壁31和渦流H^成表面30 構(gòu)成第二渦流通道32的一部分。因此，活動(dòng)擴(kuò)tScf!M 27上的渦流^^/ 面 30會(huì),平滑地弓l導(dǎo)氣體從葉輪14流入第二渦6髓道32。下面結(jié)合附圖7介紹根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)。 一些部 件或元件與第一實(shí)施例中的相同。為了說(shuō)明簡(jiǎn)便，相似或相同的部件或元件將 與第一實(shí)施例采用相同的附圖標(biāo)記，相關(guān)的描述也省略。參見(jiàn)附圖7，離心式壓縮機(jī)50包括第二殼體12、葉輪14和旋轉(zhuǎn)軸15，該 結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例中相同。第一殼體51具有環(huán)形容納空間52和軸孔53。 活動(dòng)擴(kuò)散 57位于容納空間52中。旋轉(zhuǎn)軸15穿過(guò)軸孔53延伸。容納空間 52與連接通道54 3iil，該連接通道54與離心式壓縮機(jī)50外部連接?；顒?dòng)擴(kuò)散 57的前表面包括活動(dòng)擴(kuò)散體表面58和渦流壁形戯面59，該結(jié)構(gòu)與第 一實(shí)施例中相似?；顒?dòng)擴(kuò)散，57上的渦流M^成表面59構(gòu)成第二渦流il道 32的壁表面的一部分，并且構(gòu)成壓力接收表面用以接受葉輪14下游的內(nèi)部壓 力?；顒?dòng)擴(kuò)散器壁57的內(nèi)周側(cè)和第一殼體51通過(guò)膜片形式的第一撓性構(gòu)件55 連接。活動(dòng)擴(kuò)散^HI 57的外周側(cè)和第一殼體51通過(guò)膜片形式的第二撓性構(gòu)件 56連接。撓性構(gòu)件55、 56用作容許活動(dòng)擴(kuò)散 57移動(dòng)的構(gòu)件，還用作壓力 接收表面，用以接收葉輪14下游的內(nèi)部壓力。擴(kuò)散器20和容納空間52ilil活 動(dòng)擴(kuò)散器壁57和撓性構(gòu)件55、 56相互分離。容納空間52與離心式壓縮機(jī)50 的外部通il^接通道54相魏，因此，容納空間52處在大氣壓力下。作為張緊元件的彈簧60位于活動(dòng)擴(kuò)散鵬57的后表面和第一殼體51之間。 彈簧60在活動(dòng)擴(kuò)散器壁57上向關(guān)閉擴(kuò)散器20的方向施加張緊力。彈簧60的 彈性長(zhǎng)度設(shè)置成等于或大于擴(kuò)散器20的軸向長(zhǎng)度。容納空間52具有帶底部的 孔61以安置彈簧60。孔61調(diào)節(jié)彈簧60的徑向錯(cuò)位。 地，可以在周向上形 成多個(gè)孔61和彈簧60。在第二實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)50中，活動(dòng)擴(kuò)^C57的移動(dòng)由葉輪14下 游的內(nèi)部壓力決定，而不是第一實(shí)施例中的制動(dòng)器40。當(dāng)來(lái)自葉輪14的氣#^荒 動(dòng)速率低時(shí)，葉輪14下游的內(nèi)部壓力低。在這種情況下，作用在作為壓力接收 表面的渦流H^成表面59上的內(nèi)部壓力在彈簧60張緊力的相反方向上對(duì)活動(dòng) 擴(kuò)散器壁57產(chǎn)生作用力。該作用力小，活動(dòng)擴(kuò)散 57不會(huì)克服彈簧60的張 緊力而向著第一殼體ll的方向移動(dòng)?；顒?dòng)擴(kuò)散 57 5131彈簧60的張緊力保 持與固定擴(kuò)散器壁21的接觸。在該狀態(tài)下，擴(kuò)散器20關(guān)閉，來(lái)自葉輪14的氣 術(shù)鵬第二鵬。當(dāng)來(lái)自葉輪14的氣體流動(dòng)速率提高時(shí)，葉輪14下游的內(nèi)部壓力增大。當(dāng) 作用在作為壓力接收表面的渦流11^ 面59的內(nèi)部壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)，作用 在活動(dòng)擴(kuò)散鵬57上的力便能克服彈簧60的張緊力。此時(shí)，活動(dòng)擴(kuò)散體57 克服彈簧60的張緊力移動(dòng)至第一殼體51。 il51活動(dòng)擴(kuò)散，57向第一殼體51 的移動(dòng)，擴(kuò)散器20開(kāi)啟，第一通道形成。來(lái)自葉輪14的氣體MiiT散器20流 入第一渦箭適道22。根據(jù)第二實(shí)施例，同樣能夠達(dá)到第一實(shí)施例所述的(1)至(3)的有利效 果。另外，渦流M^成表面59接受葉輪14的下游內(nèi)部壓力產(chǎn)生的作用力，并 且、i^力擴(kuò)散鍵57育,利用葉輪14的下游內(nèi)部壓力遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散離21移動(dòng)。 此外，活動(dòng)擴(kuò)散自57會(huì),自動(dòng)地在葉輪14下游內(nèi)部壓力和彈簧60張緊力作 用下移動(dòng)。因此，離心式壓縮機(jī)50不需要^^的驅(qū)動(dòng)源使活動(dòng)擴(kuò)散體57靠 頓遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散驢21移動(dòng)。因此，與帶有致動(dòng)器的離心式壓縮機(jī)相比，實(shí) 現(xiàn)了離心式壓縮機(jī)50的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。活動(dòng)擴(kuò)散:^M 57上的渦流H^成表面59構(gòu) 麟二渦涼適道32壁表面的一部分，并且還用作壓力接收表面，因此活動(dòng)擴(kuò)散 57不需要3蟲(chóng)立的壓力接收表面。下面將結(jié)合附圖8介紹根據(jù)本發(fā)明第三，實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)。由于 第三實(shí)施例的離心式壓縮機(jī)的部分部件與第一實(shí)施例離心式壓縮機(jī)10的相同，與第一實(shí)施例相同或相似的附圖標(biāo)記用在第三實(shí)施例中，并在第三實(shí)施例中包 括了第一實(shí)施例中對(duì)該相同或相似部件的描述。離心式壓縮機(jī)70具有活動(dòng)擴(kuò)散皿75，與第二實(shí)施例相似，該活動(dòng)擴(kuò)散器壁75根據(jù)葉輪14下游的內(nèi)部壓力自動(dòng)移動(dòng)。參見(jiàn)附圖8，容納空間72位于第 一殼體71內(nèi)，用于容納活動(dòng)擴(kuò)散器壁75。活動(dòng)擴(kuò)散器壁75通，性構(gòu)件73、 74保持在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)，并在旋轉(zhuǎn)軸(未示出)軸向移動(dòng)。在附圖8中，未 示出張緊元件，但可以使用與第二實(shí)施例中彈簧60相似的張緊元件。活動(dòng)擴(kuò)散 75在第二殼體12的偵靦(或與擴(kuò)散器78相對(duì)的壁表面)具有擴(kuò)散 表 面76和渦流壁形成表面77。擴(kuò)散，表面76具有傾斜表面，該傾斜表面不與 固定擴(kuò)散體21平行。固定擴(kuò)散體21具有與離心式壓縮機(jī)70徑向平行的壁表面。因此，當(dāng)擴(kuò) 散^IM表面76最靠近固定擴(kuò)散器壁21時(shí)，活動(dòng)擴(kuò)散器壁75與第一渦流通道22 令卩近的邊緣部分與固定擴(kuò)散，21接觸。在i&種)l犬態(tài)下，在擴(kuò)散HH表面76 和固定擴(kuò)散體21之間存在空隙，然而，擴(kuò)散器78關(guān)閉并且箭LiK各徑被切斷。 這樣，活動(dòng)擴(kuò)散，75的擴(kuò)散^H表面76用作壓力接收表面。擴(kuò)散^M表面 76具有慨斜表面，因此活動(dòng)擴(kuò)散mi75的壓力接收面的橫截面積增大。由于活 動(dòng)擴(kuò)散器壁75的壓力接收面橫截面積增大，活動(dòng)擴(kuò)散器壁75的移動(dòng)響應(yīng)性提 高。在擴(kuò)散:^1^表面76最誕固定擴(kuò)散 21的狀態(tài)下，來(lái)自葉輪14的氣體 M31第二fflil流/^第二渦涼適道32中。當(dāng)活動(dòng)擴(kuò)散 75隨內(nèi)部壓力的增加移動(dòng)到第一殼體51中的容納空間72 的底部時(shí)，擴(kuò)散器78執(zhí)行其功能，但由于擴(kuò)^C器中M直接自葉輪14至第一 渦流通道22延伸，擴(kuò)散器78中M的橫截面積減小。在第三實(shí)施例中，活動(dòng)擴(kuò)散體75的擴(kuò)散鵬表面76具剤頃斜表面。因 此，擴(kuò)散^H表面76用作壓力接收表面，并增大了活動(dòng)擴(kuò)散鵬75承魏力 的橫截面積。與壓力接收壁僅包括渦流壁形成表面77盼瞎況相比，活動(dòng)擴(kuò)散器壁75的移動(dòng)對(duì)內(nèi)部壓力的響應(yīng)性育嫩im增大壓力接收表面的橫截面積提高。本發(fā)明不局限于i^幾個(gè)實(shí)施例，可以修改成替換的實(shí)施例。 在第一和第二實(shí)施例中，活動(dòng)擴(kuò)散器壁的擴(kuò)散 表面與固定擴(kuò)散 緊 密接觸，但在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，擴(kuò)散 表面和固定擴(kuò)散 可能不互 相緊密接觸。例如，如附圖9A所示，細(xì)小的間隙K可以設(shè)置在活動(dòng)擴(kuò)散，57和固定擴(kuò)散器壁21之間，由于當(dāng)氣體流經(jīng)間隙K時(shí)存在壓力損失，擴(kuò)散器 20實(shí)質(zhì)上不起作用。如附圖9B所示，活動(dòng)擴(kuò)散^il 57的擴(kuò)散:gHI表面58和固定擴(kuò)散體21 形成凸面和對(duì)應(yīng)的凹面。當(dāng)擴(kuò)散鵬表面58和固定擴(kuò)散鵬21相互接近時(shí)， 可以保持細(xì)小間隙并形成萊布尼茲密封L (labyrinth seal)。如附圖9A和犯所示，甚至當(dāng)活動(dòng)擴(kuò)散器壁57的擴(kuò)散 表面58不與固 定擴(kuò)散器壁21緊密接觸時(shí)，擴(kuò)散器20不執(zhí)行其功能，其狀態(tài)基本上與擴(kuò)散器 20關(guān)閉時(shí)的狀態(tài)相同。為了簡(jiǎn)便，附圖9A和9B使用與第一和第二實(shí)施例相同 的附圖標(biāo)記。在第一至第三實(shí)施例中，活動(dòng)擴(kuò)散 形成在第一殼體內(nèi)，但作為切換元 件的活動(dòng)擴(kuò)散器壁可以形成在第二殼體內(nèi)，或在兩個(gè)殼體內(nèi)。作為切換元件的 活動(dòng)擴(kuò)散^M可以依據(jù)離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)而形成。在第一至第三實(shí)施例中，構(gòu)成第二渦流通道壁表面一部分的渦流壁形成表 面在活動(dòng)擴(kuò)散,上形成。根據(jù)活動(dòng)擴(kuò)散，的形狀，另一個(gè)渦流壁形成表面 可以在靠近第一渦流通道的活動(dòng)擴(kuò)散體上形成，以構(gòu)成第一渦箭Lil道壁表面 的一部分。在這種情況下，該另一個(gè)渦流H^成表面不僅引導(dǎo)氣流進(jìn)入第一渦 流通道，而且還用作壓力接收表面用于承受第一通道的內(nèi)部壓力。如在第二和 第三實(shí)施例中，當(dāng)活動(dòng)擴(kuò)散 通過(guò)張緊元件移動(dòng)時(shí)，活動(dòng)擴(kuò)散，的移動(dòng)響 應(yīng)性倉(cāng),得到進(jìn)一歩提高。因此，上述例子和實(shí)施例是說(shuō)明性和非限制性的，并且本發(fā)明不局限于給 出的這些細(xì)節(jié)，而可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮氣體的離心式壓縮機(jī)，包括殼體；由殼體支撐的旋轉(zhuǎn)軸；葉輪，可旋轉(zhuǎn)地固定在旋轉(zhuǎn)軸上，其中葉輪將氣體徑向向外送入下游的流動(dòng)路徑中；在葉輪周?chē)纬傻臄U(kuò)散器；在擴(kuò)散器周?chē)纬傻牡谝粶u流通道；在擴(kuò)散器和葉輪之間形成的第二渦流通道；其特征在于第一通道通過(guò)擴(kuò)散器自葉輪至第一渦流通道形成，第二通道自葉輪至第二渦流通道形成，其中切換元件通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉擴(kuò)散器在第一通道和第二通道之間切換流動(dòng)路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的離心式壓縮機(jī)，其中擴(kuò)散器由一對(duì)擴(kuò)散鵬限定，擴(kuò)散器位于該一對(duì)擴(kuò)散器壁之間，其中切換元件包括一活動(dòng)擴(kuò)散器壁，該活動(dòng) 擴(kuò)散皿至少為一對(duì)擴(kuò)散llll之一，其中該活動(dòng)擴(kuò)散自靠近和遠(yuǎn)離該對(duì)擴(kuò)散 中的另一個(gè)移動(dòng)，使得流動(dòng)路徑在第一鵬和第道之間切換。
3. 如權(quán)利要求2所述的離心式壓縮機(jī)，其中與擴(kuò)散器相對(duì)的活動(dòng)擴(kuò)散 的壁表面包括擴(kuò)散^H表面和渦流壁形成表面，其中渦流M^成表面構(gòu)成第二 渦流通道內(nèi)表面的一部分。
4. 如權(quán)利要求3所述的離心式壓縮機(jī)，其中擴(kuò)散IIM表面形成有一傾斜表 面，因此用于承受葉輪下游內(nèi)部壓力的1 面積增大。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的離心式壓縮機(jī)，其中活動(dòng)擴(kuò)散體由轉(zhuǎn)動(dòng)支撐 板通過(guò)撓性構(gòu)件支撐，其中活動(dòng)擴(kuò)散，可與轉(zhuǎn)動(dòng)支撐板和撓性構(gòu)件一起在周 向上轉(zhuǎn)動(dòng)，并可在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向上移動(dòng)。
6. 如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的離心式壓縮機(jī)，其中顏擴(kuò)散鵬中 的另一個(gè)為固定擴(kuò)散 。
7. 如權(quán)利要求6所述的離心式壓縮機(jī)，其中活動(dòng)擴(kuò)散^HW有活動(dòng)凸輪， 固定擴(kuò)散鵬具有固定凸輪，其中活動(dòng)凸輪沿固定凸輪移動(dòng)，由此活動(dòng)擴(kuò)散器 壁,和遠(yuǎn)離固定擴(kuò)散，移動(dòng)。
8. 如禾又利要求7所述的離心式壓縮機(jī)，其中活動(dòng)凸$^包括傾斜部分，該傾 斜部分具有活動(dòng)凸輪傾斜表面，固定凸輪包括傾斜部分，該傾斜部分具有與活 動(dòng)凸輪傾斜表面傾斜方向相反的固定凸輪傾斜表面，其中活動(dòng)凸輪和固定凸輪 的定位使得活動(dòng)凸輪表面和固定凸輪表面相互連續(xù)接觸。
9. 如權(quán)利要求6所述的離心式壓縮機(jī)，進(jìn)一步包括位于活動(dòng)擴(kuò)散鵬和殼 體之間的張緊元件，其中活動(dòng)擴(kuò)散mi通過(guò)張緊元件的張緊力和作用在活動(dòng)擴(kuò) 散器壁的渦流壁形成表面上的葉輪下游內(nèi)部壓力M和遠(yuǎn)離該對(duì)擴(kuò)散器壁中的 另一個(gè)移動(dòng)。
10. 如權(quán)利要求1至4和7至9中任一項(xiàng)所述的離心式壓縮機(jī)，其中當(dāng)離心 式壓縮機(jī)的流動(dòng)速率Mi預(yù)定值時(shí)，該切換元{牛切換流動(dòng)路徑，使得形成第一 通道以開(kāi)啟擴(kuò)散器，而當(dāng)離心式壓縮機(jī)的流動(dòng)速率等于或低于預(yù)定值時(shí)，該切 換元件切換流動(dòng)路徑，使得形，二通道以關(guān)閉擴(kuò)散器。
全文摘要
一種用于壓縮氣體的離心式壓縮機(jī)，包括殼體、旋轉(zhuǎn)軸、葉輪、擴(kuò)散器、第一渦流通道、第二渦流通道、第一通道、第二通道和切換元件。該旋轉(zhuǎn)軸由殼體支撐。該葉輪可旋轉(zhuǎn)地固定在旋轉(zhuǎn)軸上，并將氣體徑向向外送入下游的流動(dòng)路徑中。擴(kuò)散器在葉輪周?chē)纬?。第一渦流通道在擴(kuò)散器周?chē)纬伞５诙u流通道在擴(kuò)散器和葉輪之間形成。第一通道通過(guò)擴(kuò)散器自葉輪至第一渦流通道形成。第二通道自葉輪至第二渦流通道形成。切換元件通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉擴(kuò)散器在第一通道和第二通道之間切換流動(dòng)路徑。
文檔編號(hào)F04D29/66GK101220819SQ20071030687
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者山田一穗, 楳山亮, 石川學(xué), 藤井俊郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)