離心式流體機(jī)械擴(kuò)壓器研究現(xiàn)狀及發(fā)展展望

崔津+邊紹平

摘 要 離心式流體機(jī)械中擴(kuò)壓器的作用是將從葉輪流出流體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，使流體速度降低，壓力進(jìn)一步提高，從而提高流體機(jī)械的效率，因此廣泛應(yīng)用于離心式流體機(jī)械領(lǐng)域。本文首先研究了離心式流體機(jī)械擴(kuò)壓器相關(guān)技術(shù)在中國的專利申請情況，探討我國離心式流體機(jī)械擴(kuò)壓器的發(fā)展趨勢；再重點(diǎn)對4個技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行分析，并研究了其技術(shù)發(fā)展趨勢；最后對我國離心式流體機(jī)械擴(kuò)壓器領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 流體機(jī)械；擴(kuò)壓器；有葉；無葉

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

離心式流體機(jī)械將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的能量，用于對流體進(jìn)行增速或增壓，是流程工業(yè)中的重要設(shè)備。離心式流體機(jī)械主要包括流體進(jìn)入通道、葉輪、擴(kuò)壓器以及流體出口蝸殼等。擴(kuò)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(zhuǎn)化為壓力能[1]。在完成動能向壓力能轉(zhuǎn)化時，損失的有用能量占損失的比例較大，因此，對擴(kuò)壓器的設(shè)計水平的優(yōu)劣直接影響離心式流體機(jī)械的性能指標(biāo)，對擴(kuò)壓器中結(jié)構(gòu)特征以及流體流動損失情況分析研究意義重大。

1 擴(kuò)壓器專利申請總體分析

1.1 專利發(fā)展趨勢

自1985年中國實施專利法以來，擴(kuò)壓器專利申請的技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了3個重要階段：1997年以前為第1階段，這一階段是擴(kuò)壓器在中國的初步發(fā)展時期，由于中國剛剛開始實施專利制度，擴(kuò)壓器的專利申請量全部為國外申請，并沒有國內(nèi)相關(guān)申請；1997—2005年為第2階段，這一階段是擴(kuò)壓器在中國逐漸增長發(fā)展的時期，擴(kuò)壓器在技術(shù)上有些突破，市場需求增加，各廠商的技術(shù)研發(fā)加強(qiáng)，并取得了較大的技術(shù)進(jìn)步，國內(nèi)申請人開始逐步涉足該領(lǐng)域；2005年后為第3階段，這一階段是擴(kuò)壓器申請量大幅度增長的階段，專利申請總體呈現(xiàn)出高速增長的趨勢，市場需求急劇擴(kuò)大，激發(fā)各國廠商加大研發(fā)力量，加速占領(lǐng)中國的市場，加上十年左右技術(shù)發(fā)展所積累的優(yōu)勢，其技術(shù)發(fā)展取得了關(guān)鍵性的突破；國內(nèi)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(lǐng)了大部分的市場份額。

1.2 國內(nèi)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(kuò)壓器領(lǐng)域較發(fā)達(dá)，申請量較多，而中西部地區(qū)發(fā)展較弱，申請量小，這與我國經(jīng)濟(jì)區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r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(jī)械擴(kuò)壓器領(lǐng)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(jī)和泵等流體機(jī)械技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，因此，日本和美國的擴(kuò)壓器技術(shù)發(fā)展很快，在中國的申請量也比較大。

2 擴(kuò)壓器主要技術(shù)發(fā)展路線

根據(jù)工作機(jī)輸送介質(zhì)的不同，擴(kuò)壓器可用于離心壓縮機(jī)和離心泵兩大類。因此，可以將擴(kuò)壓器分為無葉氣體擴(kuò)壓器、導(dǎo)葉氣體擴(kuò)壓器、無葉液體擴(kuò)壓器以及導(dǎo)葉液體擴(kuò)壓器4個技術(shù)分支，在圖3中列出了各技術(shù)分支的重要專利申請，并著重研究了用于離心壓縮機(jī)的擴(kuò)壓器的發(fā)展。

2.1 無葉氣體擴(kuò)壓器的發(fā)展

圖4表明無葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)專利申請始于1991年，2006年之前關(guān)于無葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)的專利申請的申請人雖有少量的國內(nèi)申請，但主要還是外國企業(yè)占據(jù)優(yōu)勢，2006年之后，中國的無葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)專利申請量急劇增加。作為壓縮機(jī)中的核心部件，擴(kuò)壓器的關(guān)鍵技術(shù)直接影響整臺壓縮機(jī)的工作效率，2006年以后，隨著我國重工業(yè)過程裝備需求的增加，壓縮機(jī)相關(guān)技術(shù)有了快速發(fā)展，無葉擴(kuò)壓器對提高壓縮機(jī)的工作范圍具有重要作用，隨之我國壓縮機(jī)相關(guān)企業(yè)對此技術(shù)的研究成為熱點(diǎn)，進(jìn)而國內(nèi)申請量迅速增加。

2.2 導(dǎo)葉氣體擴(kuò)壓器的發(fā)展

圖5表明有導(dǎo)葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)專利申請始于1989年，與無葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)專利發(fā)展類似，2006年之前關(guān)于導(dǎo)葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)的專利申請的申請量主要還是外國企業(yè)占據(jù)優(yōu)勢，2006年之后，中國的導(dǎo)葉氣體擴(kuò)壓器技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)專利申請量急劇增加。尤其在2010年以后，國內(nèi)申請量牢牢占據(jù)主導(dǎo)地位，出現(xiàn)擴(kuò)壓器的研究熱潮，這與壓縮機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢也是密不可分的。

3 結(jié)論

隨著我國重工業(yè)的發(fā)展，諸如壓縮機(jī)和泵等過程設(shè)備在石油、化工和發(fā)電等很多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，因此，我國的擴(kuò)壓器技術(shù)也得到了快速發(fā)展，取得了一些成果，但與國外擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓技術(shù)相比還存在較大差距，縱觀目前擴(kuò)壓器技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對今后的發(fā)展方向歸納為：1）加強(qiáng)對擴(kuò)壓器的理論技術(shù)研究，尋求新的技術(shù)突破點(diǎn)，進(jìn)一步提高自主創(chuàng)新能力；2）根據(jù)市場需求，進(jìn)一步加大導(dǎo)葉可調(diào)式擴(kuò)壓器的研究力度，提高壓縮機(jī)的工作效率；3）加強(qiáng)國內(nèi)市場占有率的同時，逐漸進(jìn)入海外市場，逐步形成參與國際競爭的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]譚佳健.離心式壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉研究綜述[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2006（3）：44-48.

[2]珠海格力電器股份有限公司.可調(diào)擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)及具有該可調(diào)擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)[P].CN：103075370B，2015.