離心式流體機械擴壓器研究現狀及發展展望

崔津+邊紹平

摘 要 離心式流體機械中擴壓器的作用是將從葉輪流出流體的動能轉變為壓力能，使流體速度降低，壓力進一步提高，從而提高流體機械的效率，因此廣泛應用于離心式流體機械領域。本文首先研究了離心式流體機械擴壓器相關技術在中國的專利申請情況，探討我國離心式流體機械擴壓器的發展趨勢；再重點對4個技術發展路線進行分析，并研究了其技術發展趨勢；最后對我國離心式流體機械擴壓器領域的發展進行了展望。

關鍵詞 流體機械；擴壓器；有葉；無葉

中圖分類號 TH6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）163-0209-02

離心式流體機械將機械能轉變為流體的能量，用于對流體進行增速或增壓，是流程工業中的重要設備。離心式流體機械主要包括流體進入通道、葉輪、擴壓器以及流體出口蝸殼等。擴壓器的主要作用是使從葉輪出來的具有較大動能的流體減速，使動能有效的轉化為壓力能[1]。在完成動能向壓力能轉化時，損失的有用能量占損失的比例較大，因此，對擴壓器的設計水平的優劣直接影響離心式流體機械的性能指標，對擴壓器中結構特征以及流體流動損失情況分析研究意義重大。

1 擴壓器專利申請總體分析

1.1 專利發展趨勢

自1985年中國實施專利法以來，擴壓器專利申請的技術發展經歷了3個重要階段：1997年以前為第1階段，這一階段是擴壓器在中國的初步發展時期，由于中國剛剛開始實施專利制度，擴壓器的專利申請量全部為國外申請，并沒有國內相關申請；1997—2005年為第2階段，這一階段是擴壓器在中國逐漸增長發展的時期，擴壓器在技術上有些突破，市場需求增加，各廠商的技術研發加強，并取得了較大的技術進步，國內申請人開始逐步涉足該領域；2005年后為第3階段，這一階段是擴壓器申請量大幅度增長的階段，專利申請總體呈現出高速增長的趨勢，市場需求急劇擴大，激發各國廠商加大研發力量，加速占領中國的市場，加上十年左右技術發展所積累的優勢，其技術發展取得了關鍵性的突破；國內申請人的申請量增長速度很快，并快速超越國外申請人，占領了大部分的市場份額。

1.2 國內申請分布

圖1為中國專利申請量省份分布，江蘇、廣東、遼寧和山東等沿海省份在擴壓器領域較發達，申請量較多，而中西部地區發展較弱，申請量小，這與我國經濟區域發展狀況相匹配。

1.3 國外申請分布

圖2為國外申請人在中國的專利申請量分布情況，在流體機械擴壓器領域，外國申請人主要集中在日本和美國，日本和美國的壓縮機和泵等流體機械技術處于世界領先地位，因此，日本和美國的擴壓器技術發展很快，在中國的申請量也比較大。

2 擴壓器主要技術發展路線

根據工作機輸送介質的不同，擴壓器可用于離心壓縮機和離心泵兩大類。因此，可以將擴壓器分為無葉氣體擴壓器、導葉氣體擴壓器、無葉液體擴壓器以及導葉液體擴壓器4個技術分支，在圖3中列出了各技術分支的重要專利申請，并著重研究了用于離心壓縮機的擴壓器的發展。

2.1 無葉氣體擴壓器的發展

圖4表明無葉氣體擴壓器技術專利申請始于1991年，2006年之前關于無葉氣體擴壓器技術的專利申請的申請人雖有少量的國內申請，但主要還是外國企業占據優勢，2006年之后，中國的無葉氣體擴壓器技術快速發展，相關專利申請量急劇增加。作為壓縮機中的核心部件，擴壓器的關鍵技術直接影響整臺壓縮機的工作效率，2006年以后，隨著我國重工業過程裝備需求的增加，壓縮機相關技術有了快速發展，無葉擴壓器對提高壓縮機的工作范圍具有重要作用，隨之我國壓縮機相關企業對此技術的研究成為熱點，進而國內申請量迅速增加。

2.2 導葉氣體擴壓器的發展

圖5表明有導葉氣體擴壓器技術專利申請始于1989年，與無葉氣體擴壓器技術專利發展類似，2006年之前關于導葉氣體擴壓器技術的專利申請的申請量主要還是外國企業占據優勢，2006年之后，中國的導葉氣體擴壓器技術快速發展，相關專利申請量急劇增加。尤其在2010年以后，國內申請量牢牢占據主導地位，出現擴壓器的研究熱潮，這與壓縮機行業的發展趨勢也是密不可分的。

3 結論

隨著我國重工業的發展，諸如壓縮機和泵等過程設備在石油、化工和發電等很多領域發揮著越來越大的作用，因此，我國的擴壓器技術也得到了快速發展，取得了一些成果，但與國外擴壓器的擴壓技術相比還存在較大差距，縱觀目前擴壓器技術的研究現狀，對今后的發展方向歸納為：1）加強對擴壓器的理論技術研究，尋求新的技術突破點，進一步提高自主創新能力；2）根據市場需求，進一步加大導葉可調式擴壓器的研究力度，提高壓縮機的工作效率；3）加強國內市場占有率的同時，逐漸進入海外市場，逐步形成參與國際競爭的優勢。

參考文獻

[1]譚佳健.離心式壓縮機可調進口導葉研究綜述[J].風機技術，2006（3）：44-48.

[2]珠海格力電器股份有限公司.可調擴壓器結構及具有該可調擴壓器結構的壓縮機[P].CN：103075370B，2015.