離心壓縮機(jī)以及增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用離心力來壓縮流體(包括空氣等氣體)的離心壓縮機(jī)，尤其涉及離心壓縮機(jī)中的擴(kuò)壓器的周邊。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，對(duì)于在增壓器、燃?xì)廨啓C(jī)、工業(yè)用空氣設(shè)備等中使用的離心壓縮機(jī)進(jìn)行了各種研究開發(fā)(參照專利文獻(xiàn)1?專利文獻(xiàn)3)。
[0003]—般的離心壓縮機(jī)具備殼體。該殼體在內(nèi)側(cè)具有圍板。在殼體內(nèi)，能夠繞其軸心旋轉(zhuǎn)地設(shè)有葉輪。葉輪具備圓盤。該圓盤的轂部面從渦輪葉輪的軸向一側(cè)朝向徑向外側(cè)延伸。在圓盤的轂部面，沿周向空開間隔地一體設(shè)有多個(gè)葉片。各葉片的前端緣沿殼體的圍板延伸。
[0004]在殼體內(nèi)的靠葉輪的出口側(cè)，形成有使壓縮了的流體(壓縮流體)減速而升壓的環(huán)狀的擴(kuò)壓器(擴(kuò)壓流路)。并且，在殼體內(nèi)的靠擴(kuò)壓器的出口側(cè)，形成有與擴(kuò)壓器連通的渦旋部(渦旋流路)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-2305號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-220053號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2010-196542號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]然而，在離心壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，在擴(kuò)壓器的圍板側(cè)壁面的出口側(cè)，產(chǎn)生隨流路形狀的急劇的變化而引起的流動(dòng)的剝離(剝離漩渦)。另一方面，若流動(dòng)的剝離發(fā)展，則擴(kuò)壓器的出口側(cè)的有效流路面積減少。其結(jié)果，無法利用擴(kuò)壓器充分地使主流的流動(dòng)減速，從而擴(kuò)壓器的靜壓恢復(fù)性能降低。并且，因擴(kuò)壓器的圍板側(cè)壁面的出口側(cè)的流動(dòng)的剝離所產(chǎn)生的低壓部(堵塞部、低壓區(qū)域、封閉區(qū)域)與渦旋內(nèi)的主流的流動(dòng)之間的碰撞(干涉)，在位于渦旋的下游側(cè)的排出口(排出流路)內(nèi)的流動(dòng)中產(chǎn)生紊流，而離心壓縮機(jī)的壓縮機(jī)效率降低。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠解決上述的問題的離心壓縮機(jī)以及增壓器。
[0013]本發(fā)明的第一方案是一種離心壓縮機(jī)，其利用離心力來壓縮流體(包括空氣等氣體)，該離心壓縮機(jī)的主旨在于，具備:殼體，其在內(nèi)側(cè)具有圍板；葉輪，其能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)于上述殼體內(nèi)；擴(kuò)壓器(擴(kuò)壓流路)，其形成于上述殼體內(nèi)的上述葉輪的出口側(cè)的徑向外側(cè)；渦旋部(渦旋流路)，其形成于上述殼體內(nèi)的上述擴(kuò)壓器的出口側(cè)，且與上述擴(kuò)壓器連通，在上述擴(kuò)壓器的圍板側(cè)壁面與上述渦旋部的壁面的邊界(邊界部)，向徑向內(nèi)側(cè)凹下地形成有凹部。
[0014]此外，在本申請(qǐng)的說明書以及技術(shù)方案中，“設(shè)置”除了包括直接設(shè)置之外，還包括經(jīng)由其它部件間接設(shè)置的意思，“一體設(shè)置”是包括一體形成的意思。并且，“軸向”是指葉輪的軸向，“徑向”是指葉輪的徑向。另外，“圍板側(cè)壁面”是指在向徑向外側(cè)延長(zhǎng)殼體的圍板而成的面?zhèn)却嬖诘谋诿妗?br>[0015]本發(fā)明的第二方案是一種增壓器，其主旨在于具備第一方案的離心壓縮機(jī)。
[0016]發(fā)明的效果如下。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，在上述離心壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，能夠使上述擴(kuò)壓器的圍板側(cè)壁面的出口側(cè)的剝離所產(chǎn)生的低壓部、換言之使該剝離本身遠(yuǎn)離上述擴(kuò)壓器內(nèi)的主流的流動(dòng)。因此，能夠抑制上述擴(kuò)壓器的出口側(cè)的有效流路面積的減少，而能夠利用上述擴(kuò)壓器充分地使主流的流動(dòng)減速。并且，在上述擴(kuò)壓器的圍板側(cè)壁面的出口側(cè)，能夠使流動(dòng)的剝離所產(chǎn)生的低壓部的剝離遠(yuǎn)離上述渦旋部?jī)?nèi)的主流的流動(dòng)。因此，能夠緩和該低壓部與上述渦旋部?jī)?nèi)的主流的流動(dòng)之間的碰撞(干涉)，而能夠抑制上述渦旋部的下游側(cè)的主流的流動(dòng)的紊流。由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠提高上述擴(kuò)壓器的靜壓恢復(fù)性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)上述離心壓縮機(jī)的壓縮機(jī)效率的提高。
【附圖說明】
[0018]圖1是圖3中的向視部I的放大圖。
[0019]圖2(a)是圖1中的向視部II的放大圖，圖2(b)以及圖2 (c)是表示凹部的不同形態(tài)的圖。
[0020]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)等的正剖視圖。
[0021]圖4(a)是表示發(fā)明例的擴(kuò)壓器的周邊的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4(b)是表示比較例的擴(kuò)壓器的周邊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]圖5(a)以及圖5(b)是表示在大流量側(cè)(阻氣側(cè))的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)生成低壓部的區(qū)域的圖，圖5(a)是發(fā)明例的情況，圖5(b)是比較例的情況。
[0023]圖6 (a)以及圖6(b)是表示小流量側(cè)(喘振側(cè))的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)的渦旋部?jī)?nèi)以及擴(kuò)壓器內(nèi)的靜壓分布的圖，圖6(a)是發(fā)明例的情況，圖6(b)是比較例的情況。
[0024]圖7是表示發(fā)明例以及比較例的情況下的流量與壓縮機(jī)效率的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明基于以下說明的新的見解。
[0026]S卩，該新的見解是指，對(duì)于在擴(kuò)壓器27的圍板側(cè)壁面27s與渦旋部31的壁面31w之間的邊界(邊界部)35向徑向內(nèi)側(cè)凹下地形成有環(huán)狀的凹部37的情況(參照?qǐng)D4(a))，與未形成環(huán)狀的凹部37的情況(參照?qǐng)D4(b))相比，如圖5(a)、圖5(b)所示，在離心壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，在圍板側(cè)壁面27s的靠擴(kuò)壓器27的出口 27ο側(cè)，流動(dòng)的剝離(剝離漩渦)所產(chǎn)生的低壓部LP的一部分進(jìn)入環(huán)狀的凹部37內(nèi)，由此能夠使該低壓部LP遠(yuǎn)離擴(kuò)壓器27內(nèi)以及渦旋部31內(nèi)的主流的流動(dòng)(主流的流動(dòng)中心線)。該低壓部LP的一部分進(jìn)入環(huán)狀的凹部35內(nèi)是指，除渦旋部31內(nèi)的主流的流動(dòng)本身之外，也考慮渦旋部31內(nèi)(渦旋部31內(nèi)的徑向外側(cè)部)與凹部35內(nèi)之間的壓力差所引起的。此外，圖4(a)以及圖4(b)中的符號(hào)27i表示與葉輪13的容納室(參照?qǐng)D1)連通的擴(kuò)壓器27的入口。并且，凹部37不需要是連續(xù)的環(huán)狀，例如也可以僅在低壓部LP顯著顯現(xiàn)的、特定的周向的區(qū)域設(shè)置凹部。但是，在凹部37形成為環(huán)狀的情況下，機(jī)械加工變得容易。
[0027]此處，圖4(a)是表示發(fā)明例的擴(kuò)壓器27的周邊的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4(b)是表示比較例的擴(kuò)壓器27的周邊的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5(a)以及圖5(b)是表示在大流量側(cè)(阻氣偵D的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)生成低壓部的區(qū)域的圖，圖5(a)是發(fā)明例的情況，圖5(b)是比較例的情況。并且，生成低壓部LP的區(qū)域通過數(shù)值流體解析(CFD-Computat1nal Fluid Dynamics解析)而求出。另外，不僅在大流量側(cè)的動(dòng)作區(qū)域，在小流量側(cè)(喘振側(cè))以及壓縮機(jī)效率的峰值附近的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，也得到了相同的解析結(jié)果。
[0028]參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，如附圖所示，“L”是左方，“R”是右方。
[0029]如圖1以及圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)1用于增壓器3，利用離心力來壓縮空氣。
[0030]離心壓縮機(jī)1具備殼體(壓縮機(jī)殼體)5。殼體5具備:在內(nèi)側(cè)具有圍板7s的殼體主體7 ;以及設(shè)于該殼體主體7的右側(cè)的密封板9。此外，密封板9與增壓器3的其它的殼體(軸承殼體)11 一體地連結(jié)。
[0031]在殼體5內(nèi)，能夠繞其軸心C旋轉(zhuǎn)地設(shè)有葉輪(壓縮機(jī)葉輪)13。葉輪13與旋轉(zhuǎn)軸19的左端部一體地連結(jié)。旋轉(zhuǎn)軸19經(jīng)由多個(gè)推力軸承15以及多個(gè)(僅圖示一個(gè))徑向軸承17而能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)于其它的殼體11。并且，葉輪13具備圓盤21。圓盤21具有轂部面21h。轂部面21h從左方(葉輪13的軸向一側(cè))向徑向(葉輪13的徑向)外側(cè)延伸。另外，在圓盤21的轂部面21h，沿周向空開間隔地一體形成有相同軸長(zhǎng)的多個(gè)葉片23。各葉片23的前端緣23t沿殼體主體7的圍板7s延伸。此外，也可以使用不同軸長(zhǎng)的多種葉片(省略圖示)，來代替使用軸長(zhǎng)相同的多個(gè)葉片23。
[0032]在殼體主體7的靠葉輪13的入口側(cè)，形成有導(dǎo)入口(導(dǎo)入流路)25。導(dǎo)入口 25向殼體5內(nèi)導(dǎo)入空氣。并且，導(dǎo)入口 25與凈化空氣的空氣凈化器(省略圖不)連接。在殼體5內(nèi)的靠葉輪13的出口側(cè)，形成有擴(kuò)壓器(擴(kuò)壓流路)27。擴(kuò)壓器27使壓縮了的空氣(壓縮空氣)減速而升壓