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

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術的不良情況而構成的，其目的在于，提供一種離心式渦輪機，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，在不降低流體性能的情況下緊湊地構成。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種離心式渦輪機，在旋轉軸上安裝有多個離心葉輪，且具備增壓器和回流流路機構，增壓器具有將由前級葉輪升壓后的流體導入后級葉輪的多個葉片，其特征在于，回流流路機構具有配置于前級葉輪的背面?zhèn)鹊膫劝?、與該側板相對而配置于后級葉輪的前面?zhèn)鹊陌?、在側板和板之間周方向上隔開間隔配置的多個葉片，側板其外徑部在周方向上變化。
而且，該特征中，優(yōu)選將回流流路機構的多個葉片的外徑位置的最大位置設在側板的最大徑位置以下，側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數(shù)設在回流流路機構的葉片個數(shù)以下，優(yōu)選葉輪具有配置在吸入液流一側的側板和配置在后級側的心板，增壓器的葉片的外徑在葉輪的心板側小而在葉輪的側板側大。
再有，在側板的外徑部外側且側板的最大外徑部內側形成半開部流路，該半開部流路的周方向位置最好是從增壓器葉片的負壓面開始到回流流路的葉片的前端部，側板的外徑部在該離心式渦輪機的橫截面中最好與回流流路的葉片的負壓面圓滑地連接。
(發(fā)明效果)根據本發(fā)明，由于在離心式渦輪機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徑側，所以能夠實現(xiàn)結構的緊湊化。


圖1是本發(fā)明的離心式渦輪機的一實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的回水葉片的一實施例的橫剖視圖；圖3是用于圖1所示離心式渦輪機的回水葉片的其它實施例的橫剖視圖。
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型轉向流路、6-半開部流路、7-回水葉片、7A-回水葉片入口側端部、7B-回水葉片的負壓面的入口側前端、8-側板、8B-外徑部、9-環(huán)狀空間、10-曲面部、100-離心式渦輪機(泵)。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的離心式渦輪機的幾個實施例。在以下的說明中，以離心泵為例進行說明，只要是離心式渦輪機，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是單軸多級離心泵的主要部分的縱剖視圖，表示中間鄰接的二級部。
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。
在與未圖示的驅動機連結的主軸2上安裝有多個葉輪1。在作為各葉輪1的半徑方向外側的下游側形成有由一對平行壁面形成的增壓器3。增壓器3中，在周方向隔開間隔配置有多個增壓器葉片3A，將流出葉輪1的液流引導向外徑側。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型轉向流路5中沿軸向改變方向。在此，為了改變流體的流動方向，增壓器葉片3A其最大徑位置在軸向直線性變化，在葉輪1的心板側變成最小。這樣，就形成了增壓器3的出口部4。
U型轉向流路5與配置在葉輪1的心板側背面的側板8和配置在后級葉輪1的側板側前面的多極板(stage plate)12之間形成的流路連接。在側板8上形成有沿半徑方向隔開間隔形成翼型的多個回水葉片7。回水葉片7既可以設置在側板8上，也可以設置在多極板上。另外，還可以設置在兩者上。側板8以及多極板12被外罩14保持。
下面，說明這樣構成的離心泵100的流動。流出前級葉輪1的液流，在增壓器3部分沿增壓器葉片3A，一邊減弱旋轉成分，一邊流向半徑方向的外方向。此時，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所示的流體的流動被減速。因為流動減速，故動能轉換為壓力能。被減速的流體在增壓器3的出口部4排出到U型轉向流路5，從U型轉向流路5經回水葉片7部分導入后級葉輪1。
下面，詳細說明U型轉向流路5部分。如圖2所示，側板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，在凸面?zhèn)茸兌獭Ｓ纱?，在回水葉片7的入口部形成半開部流路6。將圓形翼列狀配置的回水葉片7的入口側端部7A設置在半開部流路6的徑向位置的徑向內側。由此，在回水葉片7的入口側端部7A的徑向外側形成與U型轉向流路5和半開部流路6連續(xù)的環(huán)狀空間9。
再者，在側板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向到軸向以及從軸向轉向到徑向朝內時，抑制液流中產生的脫離而導致的損失。
在圖1所示的實施例中，將回水葉片7的葉片個數(shù)設為比增壓器3的葉片個數(shù)多。具體而言，回水葉片7的葉片個數(shù)設為16個，將增壓器3的葉片個數(shù)設為12個。另外，對于回水葉片7以及增壓器3的葉片個數(shù)而言，只要增壓器的3的葉片個數(shù)比回水葉片7的葉片個數(shù)少，則也可以是其它葉片個數(shù)的組合。
之所以如此設定各葉片的個數(shù)，是基于以下的理由。在增壓器3的葉片個數(shù)比回水葉片7的葉片個數(shù)少時，將流出葉輪1的液流所具有的動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。其結果是，在增壓器3的下游側，根據流速增加的摩擦損失增加。因此，在本實施例中，在由動能轉向壓力能的變換量達到一定量的條件下，設定最小的葉片個數(shù)。通過如此設定葉片個數(shù)，能夠抑制失速，且能夠回避揚程曲線的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
另外，當回水葉片7的葉片個數(shù)比允許最大個數(shù)多時，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，在摩擦損失達到預先設定的設定值以下的條件下，設定最大的葉片個數(shù)。在回水葉片7的個數(shù)為允許最大值時，在回水葉片7的出口，因剝離流動而產生的流速慢的區(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的葉輪1，則后級葉輪1的效率提高。
當增加回水葉片7的葉片個數(shù)時，即使縮短回水葉片7的葉片長度，也由于液流容易沿回水葉片7流動，所以能夠沿規(guī)定的方向流動。其結果是，能夠將回水葉片7的入口側端部7A設置在更靠軸心側。若將回水葉片7配置在更靠內徑側，則能夠進一步增大環(huán)狀空間9。
由于環(huán)狀空間9的增大，促進了從U型轉向流路5和半開部流路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之前相同程度時，如果將回水葉片的位置變換到軸心側，則U型轉向流路也能夠變換到軸心側，因此，可以實現(xiàn)離心泵的小型化。
用圖3說明本發(fā)明的離心泵的其它實施例。本實施例與上述實施例的不同之處在于，改變了增壓器3的葉片個數(shù)和回水葉片7的葉片個數(shù)的組合。具體而言，使增壓器3的葉片個數(shù)和回水葉片7的葉片個數(shù)相同。另外，側板8的外徑部8B的位置與上述實施例相同，沿周方向變化。
側板的外徑部8B，在作為增壓器葉片3A的凹面?zhèn)鹊膲毫γ?，是被切入的增壓器葉片3A出口的位置，在作為增壓器葉片3A的凸面?zhèn)鹊呢搲好鎮(zhèn)?，是回水葉片7的入口側端部7A。而且，將該兩點間大致以直線連結，形成外徑部8B。外徑部8B與回水葉片7的負壓面的入口側前端7B相接。
根據本實施例，從形成于U型轉向流路的內徑側的半開部流路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時的液流的沖擊損失降低。另外，在側板8的外徑部8B容易產生液流的剝離，特別是在外徑部8B的回水葉片7側的入口側前端7B，流速變慢。因此，如果將回水葉片7的入口側7A設在該入口側前端7B，則回水葉片7的沖擊損失降低。
在本實施例中，設定增壓器3的葉片個數(shù)與回水葉片7葉片個數(shù)相同，但與圖2所示的實施例一樣，也可以使葉片個數(shù)不同。但是，即使那樣，側板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，在本實施例中，以多級離心泵為例進行了說明，但是，只要具有回流流路，則二級離心流體設備也好單級離心流體設備也好，均能應用本發(fā)明。
權利要求
1.一種離心式渦輪機，在旋轉軸上安裝有多個離心葉輪，且具備增壓器和回流流路機構，所述增壓器具有將由前級葉輪升壓后的流體導入后級葉輪的多個葉片，其特征在于，所述回流流路機構具有配置于前級葉輪的背面?zhèn)鹊膫劝?、與該側板相對而配置于后級葉輪的前面?zhèn)鹊陌濉⒃趥劝搴桶逯g周方向上隔開間隔配置的多個葉片，所述側板其外徑部在周方向上變化。
2.如權利要求1所述的離心式渦輪機，其特征在于，所述回流流路機構的多個葉片的外徑位置的最大位置設在所述側板的最大徑位置以下。
3.如權利要求2所述的離心式渦輪機，其特征在于，所述側板的外徑部，在增壓器葉片的凹面?zhèn)却蠖谠鰤浩魅~片的凸面?zhèn)刃　?br> 4.如權利要求2所述的離心式渦輪機，其特征在于，所述增壓器的葉片個數(shù)設在所述回流流路機構的葉片個數(shù)以下。
5.如權利要求2所述的離心式渦輪機，其特征在于，所述葉輪具有配置在吸入液流一側的側板和配置在后級側的心板，所述增壓器的葉片的外徑在葉輪的心板側小而在葉輪的側板側大。
6.如權利要求3所述的離心式渦輪機，其特征在于，在所述側板的外徑部外側且所述側板的最大外徑部內側形成有半開部流路，該半開部流路的周方向位置是從增壓器葉片的負壓面開始到回流流路的葉片的前端部。
7.如權利要求6所述的離心式渦輪機，其特征在于，所述側板的外徑部在該離心式渦輪機的橫截面中與所述回流流路的葉片的負壓面圓滑地連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離心式渦輪機，能夠降低回流流路中的流體損失。離心式渦輪機(100)中，在旋轉軸上安裝有多個離心葉輪，且具備增壓器(3)和回流流路機構，增壓器(3)具有將由前級葉輪升壓后的流體導入后級葉輪的多個葉片?；亓髁髀窓C構具有配置在前級葉輪的背面?zhèn)鹊膫劝?8)、與該側板(8)相對而配置于后級葉輪的前面?zhèn)鹊陌?、在側板和板之間周方向上隔開間隔配置的多個葉片(7)。側板其最大徑位置(8B)在周方向上變化。
文檔編號F04D17/00GK101042144SQ200710007220
公開日2007年9月26日 申請日期2007年1月25日 優(yōu)先權日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 申請人:株式會社日立工業(yè)設備技術