[发明专利]旋转机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转机器。

背景技术

在诸如涡轮机或压缩机之类的传统旋转机器中，叶轮——其中多个叶片设置在壳体中——设置成能够绕轴旋转，并且流入壳体中的流体在叶轮的叶片之间通过，然后流出壳体。上述涡轮机将流动通过壳体的流体的动能转化成叶轮的旋转运动。上述压缩机在叶轮旋转时将流体吸入壳体中、对流体进行压缩、然后将流体从壳体排出。

为了高效地驱动诸如涡轮机或压缩机之类的旋转机器，有效的是，减小壳体的内表面的与叶轮的叶片相对的部分与叶片本身之间的顶部间隙。为了该目的，已经提出了通过在壳体的内表面上形成可磨损密封层并且然后使用旋转的叶轮磨损所述层，将壳体的内表面的与叶轮的叶片相对的部分与叶片本身之间的顶部间隙调节至最小值。

然而，在对叶片与壳体的内表面的与叶片相对的部分之间的顶部间隙进行调节期间，当叶轮的每个叶片的位于壳体的出口侧的拐角部对形成在壳体的内表面上的可磨损密封层进行磨损时，在被磨损部分上形成台阶部。当台阶部以此方式形成在可磨损密封层上时，在叶轮的叶片之间流经壳体的流休不能从叶片的位于壳体出口侧的拐角部附近顺畅地流向壳体的出口。因此，难以高效地驱动旋转机器。

因此，在日本实用新型申请公开No.1-148001（JP-U-1-148001)中，如图6所示，当可磨损密封层52形成在壳体51的内表面上时，通过使可磨损密封层52的对应于叶轮53的叶片54的部分(与叶片54相对的部分)比其他部分更远地朝向叶片54侧突出，将台阶部55事先形成在可磨损密封层52上。在该情形下，当随着叶轮53的旋转而使可磨损密封层52的对应于叶片54的部分被叶片54磨损时，通过突出部分形成在可磨损密封层52上的台阶部55减小。因此，当叶片54的位于壳体51的出口侧的拐角部54a对形成在壳体51的内表面上的可磨损密封层52进行磨损时，能够抑制在被磨损部分上形成台阶部。

然而，即使如在JP-U-1-148001中那样将台阶部55事先形成在可磨损密封层52上时，在叶轮53旋转时可磨损密封层52的被叶片54的位于壳体51的出口侧的拐角部54a磨损的部分被磨损的量也不总是对应于台阶部55的高度。

这种情况的原因是，当叶轮53旋转时，叶轮53可能由于以下因素而摇动：旋转机器的叶轮53中的残余不平衡等，或者诸如轴和用于可旋转地支撑叶轮53的轴承之类的部件中的尺寸公差、磨损等。换句话说，当在旋转的叶轮53中出现摇动(振动)时，叶片54的拐角部54a随着叶轮53的旋转而磨损可磨损密封层52的量发生变化。因此，要么可磨损密封层52被叶片54的拐角部54a磨损得太浅，使得磨损量不足，要么可磨损密封层52被叶片54的拐角部54a磨损得太深，使得磨损量过度。

当可磨损密封层52的磨损量不足时，磨损量不能达到可磨损密封层52上的台阶部55的高度，因此台阶部55依然存在，如在图7A中用虚线示出的。当可磨损密封层52的磨损量过度时，磨损量超出可磨损密封层52上的台阶部55的高度，因此在可磨损密封层52上形成新的台阶部56，如在图7B中用虚线示出的。

当可磨损密封层52的磨损量不足而使得台阶部55保留在层52上时(见图7A中的虚线)，当从压缩机的出口侧观察时，台阶部55使流动通道在台阶部55附近快速变宽。因此，流体不会在台阶部55附近顺畅地流动，因此在流体中发生能量损耗。当可磨损密封层52的磨损量过度使得在层52上形成新的台阶部56时(见图7B中的虚线)，台阶部56使流体通道在台阶部56附近快速变窄。因此，流体不会在台阶部56附近顺畅地流动，因此在流体中发生能量损耗。因此，当台阶部55保留在可磨损密封层52上时以及在新的台阶部56形成在层52上时，台阶部55、56都使旋转机器的高效驱动变得困难。

发明内容

本发明提供了一种旋转机器，其中，当旋转叶轮的叶片磨损可磨损密封层时，能够抑制在形成在壳体的内表面上的磨损密封层上形成台阶部。

本发明的第一方面涉及一种旋转机器。在旋转机器中，叶轮包括叶片并且在壳体的内表面的与叶片相对的部分上形成有可磨损密封层，并且彼此相对的叶片的表面和可磨损密封层的表面成形为遵循预定的包覆曲线。当叶轮旋转时，形成在壳体的内表面的与叶片相对的部分上的可磨损密封层被叶轮的叶片磨损。因此，壳体的内表面与叶轮的叶片之间的顶部间隙被调节至最小值。