离心式流体机械扩压器研究现状及发展展望

崔津+边绍平

摘 要 离心式流体机械中扩压器的作用是将从叶轮流出流体的动能转变为压力能，使流体速度降低，压力进一步提高，从而提高流体机械的效率，因此广泛应用于离心式流体机械领域。本文首先研究了离心式流体机械扩压器相关技术在中国的专利申请情况，探讨我国离心式流体机械扩压器的发展趋势；再重点对4个技术发展路线进行分析，并研究了其技术发展趋势；最后对我国离心式流体机械扩压器领域的发展进行了展望。

关键词 流体机械；扩压器；有叶；无叶

中图分类号 TH6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）163-0209-02

离心式流体机械将机械能转变为流体的能量，用于对流体进行增速或增压，是流程工业中的重要设备。离心式流体机械主要包括流体进入通道、叶轮、扩压器以及流体出口蜗壳等。扩压器的主要作用是使从叶轮出来的具有较大动能的流体减速，使动能有效的转化为压力能[1]。在完成动能向压力能转化时，损失的有用能量占损失的比例较大，因此，对扩压器的设计水平的优劣直接影响离心式流体机械的性能指标，对扩压器中结构特征以及流体流动损失情况分析研究意义重大。

1 扩压器专利申请总体分析

1.1 专利发展趋势

自1985年中国实施专利法以来，扩压器专利申请的技术发展经历了3个重要阶段：1997年以前为第1阶段，这一阶段是扩压器在中国的初步发展时期，由于中国刚刚开始实施专利制度，扩压器的专利申请量全部为国外申请，并没有国内相关申请；1997—2005年为第2阶段，这一阶段是扩压器在中国逐渐增长发展的时期，扩压器在技术上有些突破，市场需求增加，各厂商的技术研发加强，并取得了较大的技术进步，国内申请人开始逐步涉足该领域；2005年后为第3阶段，这一阶段是扩压器申请量大幅度增长的阶段，专利申请总体呈现出高速增长的趋势，市场需求急剧扩大，激发各国厂商加大研发力量，加速占领中国的市场，加上十年左右技术发展所积累的优势，其技术发展取得了关键性的突破；国内申请人的申请量增长速度很快，并快速超越国外申请人，占领了大部分的市场份额。

1.2 国内申请分布

图1为中国专利申请量省份分布，江苏、广东、辽宁和山东等沿海省份在扩压器领域较发达，申请量较多，而中西部地区发展较弱，申请量小，这与我国经济区域发展状况相匹配。

1.3 国外申请分布

图2为国外申请人在中国的专利申请量分布情况，在流体机械扩压器领域，外国申请人主要集中在日本和美国，日本和美国的压缩机和泵等流体机械技术处于世界领先地位，因此，日本和美国的扩压器技术发展很快，在中国的申请量也比较大。

2 扩压器主要技术发展路线

根据工作机输送介质的不同，扩压器可用于离心压缩机和离心泵两大类。因此，可以将扩压器分为无叶气体扩压器、导叶气体扩压器、无叶液体扩压器以及导叶液体扩压器4个技术分支，在图3中列出了各技术分支的重要专利申请，并着重研究了用于离心压缩机的扩压器的发展。

2.1 无叶气体扩压器的发展

图4表明无叶气体扩压器技术专利申请始于1991年，2006年之前关于无叶气体扩压器技术的专利申请的申请人虽有少量的国内申请，但主要还是外国企业占据优势，2006年之后，中国的无叶气体扩压器技术快速发展，相关专利申请量急剧增加。作为压缩机中的核心部件，扩压器的关键技术直接影响整台压缩机的工作效率，2006年以后，随着我国重工业过程装备需求的增加，压缩机相关技术有了快速发展，无叶扩压器对提高压缩机的工作范围具有重要作用，随之我国压缩机相关企业对此技术的研究成为热点，进而国内申请量迅速增加。

2.2 导叶气体扩压器的发展

图5表明有导叶气体扩压器技术专利申请始于1989年，与无叶气体扩压器技术专利发展类似，2006年之前关于导叶气体扩压器技术的专利申请的申请量主要还是外国企业占据优势，2006年之后，中国的导叶气体扩压器技术快速发展，相关专利申请量急剧增加。尤其在2010年以后，国内申请量牢牢占据主导地位，出现扩压器的研究热潮，这与压缩机行业的发展趋势也是密不可分的。

3 结论

随着我国重工业的发展，诸如压缩机和泵等过程设备在石油、化工和发电等很多领域发挥着越来越大的作用，因此，我国的扩压器技术也得到了快速发展，取得了一些成果，但与国外扩压器的扩压技术相比还存在较大差距，纵观目前扩压器技术的研究现状，对今后的发展方向归纳为：1）加强对扩压器的理论技术研究，寻求新的技术突破点，进一步提高自主创新能力；2）根据市场需求，进一步加大导叶可调式扩压器的研究力度，提高压缩机的工作效率；3）加强国内市场占有率的同时，逐渐进入海外市场，逐步形成参与国际竞争的优势。

参考文献

[1]谭佳健.离心式压缩机可调进口导叶研究综述[J].风机技术，2006（3）：44-48.

[2]珠海格力电器股份有限公司.可调扩压器结构及具有该可调扩压器结构的压缩机[P].CN：103075370B，2015.