[发明专利]用于涡轮机的流动控制结构及其设计方法

权利要求书

1.一种径向涡轮机，包括：

叶轮，其包括轮毂和多个叶片，并且具有出口；

护罩，其邻近所述叶片的护罩侧，所述护罩和所述轮毂界定叶轮通路；

扩散器，其具有入口、护罩侧和相对的轮毂侧，所述扩散器的所述护罩侧和所述轮毂侧界定扩散器通路，所述叶轮通路和所述扩散器通路界定工作流体通路；

其中所述径向涡轮机包括至少一个收缩区域，所述至少一个收缩区域包括邻近所述叶轮的出口在所述叶轮的所述轮毂中的和/或在所述扩散器的所述轮毂侧中的轮毂侧凸表面，所述轮毂侧凸表面提供比所述工作流体通路的相对侧上的任何宽度的减小大的所述工作流体通路的宽度的减小。

2.一种径向涡轮机，包括：

叶轮，其包括轮毂和多个叶片，并且具有出口；

护罩，其邻近所述叶片的护罩侧，所述护罩和所述轮毂界定叶轮通路；

扩散器，其具有入口、护罩侧和相对的轮毂侧，所述扩散器的所述护罩侧和所述轮毂侧界定扩散器通路，所述叶轮通路和所述扩散器通路界定工作流体通路；

其中所述径向涡轮机包括至少一个收缩区域，所述至少一个收缩区域包括邻近所述叶轮的出口在所述叶轮的所述轮毂中的和/或在所述扩散器的所述轮毂侧中的轮毂侧凸表面，其中所述轮毂侧凸表面朝向所述工作流体通路的相对侧突出第一量，其中与所述轮毂侧凸表面相对的所述护罩的或所述扩散器的护罩侧的轮廓包括以下中的一个或多个：(1)大体上平坦的表面，(2)凹表面，(3)从所述扩散器的入口上游的位置延伸的连续曲率的一部分，或(4)护罩侧凸表面，所述护罩侧凸表面朝向所述轮毂侧凸表面突出小于所述第一量的第二量。

3.根据权利要求1或2所述的径向涡轮机，其中，所述轮毂侧凸表面位于所述叶轮的轮毂中、邻近所述叶轮的出口。

4.一种径向涡轮机，包括：

叶轮，其包括轮毂和多个叶片，并且具有出口；

护罩，其邻近所述叶片的护罩侧，所述护罩和所述轮毂界定叶轮通路；

扩散器，其具有入口、护罩侧和相对的轮毂侧，所述扩散器的所述护罩侧和所述轮毂侧界定扩散器通路，所述叶轮通路和所述扩散器通路界定工作流体通路；

其中所述径向涡轮机包括至少一个收缩区域，所述至少一个收缩区域包括在所述扩散器的所述轮毂侧中的轮毂侧凸表面，所述凸表面提供比所述收缩区域中的所述扩散器的所述护罩侧上的任何扩散器通路的宽度的减小大的所述扩散器通路的宽度的减小。

5.根据前述权利要求中任一项所述的径向涡轮机，其中，所述工作流体通路在所述至少一个收缩区域中的最小宽度小于所述工作流体通路在紧邻所述轮毂侧凸表面上游的位置处的宽度。

6.一种径向涡轮机，包括：

叶轮，其配置成围绕旋转轴线旋转，所述叶轮具有多个叶片和出口；以及

扩散器，其具有入口；

其中所述扩散器具有护罩壁表面和与所述护罩壁表面相对的轮毂壁表面，所述护罩壁表面和所述轮毂壁表面界定形成环形扩散器流动路径的间隙，所述叶轮配置成通过所述扩散器流动路径排放流体，以及

轮毂侧凸表面，所述轮毂侧凸表面朝向所述护罩壁表面的侧突出第一量，其中所述护罩壁表面的与所述轮毂侧凸表面相对的一部分的轮廓包括以下中的一个或更多个：(1)大体上平坦的表面，(2)凹表面，(3)从所述扩散器的入口上游的位置延伸的连续曲率的一部分，或(4)凸曲率，所述凸曲率朝向所述轮毂壁表面突出小于所述第一量的第二量。

7.根据前述权利要求中任一项所述的径向涡轮机，其中，所述径向涡轮机是离心式压缩机或泵。

8.根据前述权利要求中任一项所述的径向涡轮机，其中，所述轮毂侧凸表面开始于叶轮的出口附近。

9.根据前述权利要求中任一项所述的径向涡轮机，其中，所述轮毂侧凸表面的顶点处的所述扩散器通路的宽度小于所述叶轮的出口处的所述叶轮通路的宽度。