葉輪及具備葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種葉輪及具備葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002]離心壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械具備在外殼的內(nèi)部與外殼之間以能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置的葉輪(impeller)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械通過(guò)使葉輪旋轉(zhuǎn)，而使得從外殼的外部引入的流體向葉輪內(nèi)的流路的徑向外側(cè)升壓并將其吐出。離心壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，為了提高性能而試圖優(yōu)化設(shè)置于葉輪的葉片的形狀。
[0003]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)有有關(guān)這種葉片的形狀的技術(shù)。該離心壓縮機(jī)中，規(guī)定了葉片(blade)的前端側(cè)的葉片角度與底部側(cè)的葉片角度的分布。具體而言，該葉片的前端側(cè)的葉片角度以在沿著流路而達(dá)到中間部分之前成為極大點(diǎn)，超過(guò)中間部分之后成為極小點(diǎn)的角度分布的曲線狀形成。另一方面，該葉片的底部側(cè)的葉片角度以在流體流入口成為比葉片的前端側(cè)的葉片角度小的角度，到達(dá)中間部分之前成為比前端側(cè)的葉片角度大的極大點(diǎn)的角度分布的曲線狀形成。
[0004]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本專(zhuān)利第4888436號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0008]然而，由于以如上形狀形成的葉片的葉片角度的變化較大，而導(dǎo)致葉片的形狀變化變大。因此，會(huì)助長(zhǎng)在流體流入的葉輪入口附近的沖擊波的生成或剝離，且損失變大，從而導(dǎo)致無(wú)法有效地壓縮流體。
[0009]本發(fā)明提供一種能夠提高壓縮效率的葉輪及具備該葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
[0010]用于解決技術(shù)課題的手段
[0011]本發(fā)明的一方式的葉輪具備:輪盤(pán)，以軸線為中心旋轉(zhuǎn);及葉片，在該輪盤(pán)上周向隔著間隔設(shè)置有多個(gè)，且與所述輪盤(pán)一體旋轉(zhuǎn)，從而將從所述軸線所延伸的軸線方向流入的流體引導(dǎo)到所述軸線的徑向外側(cè)，將所述葉片的厚度的中心曲線從所述軸線方向投影到所述輪盤(pán)的投影曲線上的切線與虛擬直線所成的角度中，形成于所述輪盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)且外周側(cè)的角度定義為葉片角度，其中，虛擬直線與連結(jié)所述投影曲線與所述切線的切點(diǎn)和所述軸線的直線正交，將所述葉片的尖端的所述葉片角度定義為第一葉片角度時(shí)，所述尖端具有:尖端角度恒定區(qū)域，從所述流體流入的入口朝向所述流體流出的出口側(cè)，所述第一葉片角度恒定;及尖端角度增大區(qū)域，連續(xù)至該尖端角度恒定區(qū)域的所述出口側(cè)，且所述第一葉片角度隨著朝向所述出口而逐漸變大。
[0012]根據(jù)這種葉輪，流入到葉輪的流體在尖端的入口不會(huì)隨著葉片角度的變化而引起不連續(xù)的變化，從而能夠連續(xù)順暢地流通。由此，能夠減少?gòu)娜肟诹魅氲牧黧w碰到葉片時(shí)產(chǎn)生的沖擊波或剝離的產(chǎn)生且減輕壓力損失。并且，能夠連續(xù)穩(wěn)定地壓縮所流入的流體中在葉片的尖端側(cè)流通的流體。因此，能夠減少流體在入口處流入時(shí)的壓力損失，并且能夠有效地壓縮流體。
[0013]本發(fā)明另一方式的葉輪可以如下:所述尖端角度增大區(qū)域中形成有:第一角度區(qū)域，連續(xù)至所述尖端角度恒定區(qū)域的所述出口側(cè);及第二角度區(qū)域，經(jīng)由拐點(diǎn)連續(xù)至所述第一角度區(qū)域的所述出口側(cè)，且所述葉片角度的變化率即平均傾斜度比所述第一角度區(qū)域小。
[0014]根據(jù)這種葉輪，即便第一葉片角度逐漸變大，也能夠防止第一葉片角度在出口處過(guò)于變大。即，能夠防止因出口側(cè)的第一葉片角度變大而導(dǎo)致朝向周向設(shè)置的葉片流動(dòng)的低能量流體的流動(dòng)即二次流動(dòng)變強(qiáng)，且防止朝向出口流動(dòng)的流體的流動(dòng)被打亂。由此，能夠通過(guò)減少沿著葉片的尖端側(cè)流通的流體中產(chǎn)生的損失來(lái)防止壓縮效率下降。
[0015]本發(fā)明的另一方式的葉輪可以如下:將所述葉片的輪轂的所述葉片角度定義為第二葉片角度時(shí)，所述輪轂具有:輪轂角度增大區(qū)域，從所述入口朝向所述出口側(cè)，所述第二葉片角度逐漸變大;及輪轂角度減小區(qū)域，經(jīng)由所述第二葉片角度變得最大的極大點(diǎn)連續(xù)至所述輪轂角度增大區(qū)域的所述出口側(cè)，且所述第二葉片角度朝向所述出口逐漸變小。
[0016]根據(jù)這種葉輪，能夠連續(xù)穩(wěn)定地壓縮所流入的流體中沿著葉片的輪轂側(cè)流通的流體。而且，能夠防止第二葉片角度在出口處過(guò)于變大。即，能夠防止因出口側(cè)的第二葉片角度變大而導(dǎo)致朝向周向設(shè)置的葉片流動(dòng)的低能量流體的流動(dòng)即二次流動(dòng)變強(qiáng)，且防止朝向出口流動(dòng)的流體的流動(dòng)被打亂。由此，能夠通過(guò)減少沿著葉片的輪轂側(cè)流通的流體中產(chǎn)生的損失來(lái)防止壓縮效率下降。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方式的葉輪可以如下:所述輪轂角度增大區(qū)域中，所述葉片角度的變化率即平均傾斜度比所述尖端角度增大區(qū)域形成得大。
[0018]根據(jù)這種葉輪，能夠?qū)⑷~片形成為使尖端的形狀變化比輪轂更平緩。因此，通過(guò)減少沿著葉片的尖端側(cè)流通的流體碰到葉片時(shí)產(chǎn)生的損失，從而減少尖端側(cè)與輪轂側(cè)的流體的損失差。由此，能夠防止因流體的壓力平衡在尖端側(cè)與輪轂側(cè)失衡而從輪轂朝向尖端產(chǎn)生二次流動(dòng)，而擾亂流體的流動(dòng)。由此，能夠通過(guò)減少在葉輪流通的流體中產(chǎn)生的損失來(lái)防止壓縮效率下降。
[0019]本發(fā)明的另一方式的葉輪可以如下:所述極大點(diǎn)比所述拐點(diǎn)更靠所述入口側(cè)形成。
[0020]根據(jù)這種葉輪，能夠防止通過(guò)周向設(shè)置的多個(gè)葉片形成的流路一次變窄。即，若葉片角度變大，則葉片的形狀向拓寬流路的方向變化而使流體流通的流路變大。因此，通過(guò)極大點(diǎn)比拐點(diǎn)更靠入口側(cè)形成，使得無(wú)法朝向出口連續(xù)順暢地縮窄流路。由此，能夠通過(guò)使流體順暢地流通而有效地進(jìn)行壓縮。由此，能夠使流體有效地流通，且能夠提高葉輪的壓縮效率。
[0021]本發(fā)明的另一方式的葉輪可以如下:將所述葉片的輪轂的所述葉片角度定義為第二葉片角度時(shí)，所述葉片的所述入口處的所述第二葉片角度比所述葉片的所述入口處的所述第一葉片角度形成得大。
[0022]在此，若將葉片的輪轂的厚度增大，則能夠提高葉片的強(qiáng)度。但是，若輪轂的厚度變大，則導(dǎo)致相應(yīng)地減少流路面積。相對(duì)于此，上述葉輪中通過(guò)將入口處的第二葉片角度設(shè)定得大于第一葉片角度，能夠擴(kuò)大入口的流路面積。因此，既能夠通過(guò)將輪轂的厚度設(shè)計(jì)得較大而確保強(qiáng)度，又能夠確保入口的流路面積。
[0023]本發(fā)明的另一方式的葉輪如下:將所述葉片的輪轂的所述葉片角度定義為第二葉片角度時(shí)，所述葉片的所述出口處的所述第二葉片角度與所述葉片的所述出口處的所述第一葉片角度形成得一樣。
[0024]根據(jù)這種葉輪，能夠在出口處使流體從葉片的尖端遍及輪轂產(chǎn)生的負(fù)荷恒定。即，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)出口處的尖端側(cè)與輪轂側(cè)的流體的壓力平衡，且能夠防止因二次流動(dòng)而使流體的流動(dòng)被打亂。由此，能夠通過(guò)減少?gòu)娜~輪的出口流出的流體中產(chǎn)生的壓力損失來(lái)防止壓縮效率下降。
[0025]本發(fā)明的另一方式的葉輪可以如下:將所述葉片的輪轂的所述葉片角度定義為第二葉片角度時(shí)，從所述入口遍及所述出口，所述第一葉片角度形成為是所述第二葉片角度以下。
[0026]在此，若將葉片的輪轂的厚度增大，則能夠提高葉片的強(qiáng)度。但是若輪轂的厚度變大，則導(dǎo)致相應(yīng)地減少流路面積。相對(duì)于此，上述葉輪中通過(guò)從入口遍及出口將第二葉片角度設(shè)定得大于第一葉片角度，能夠防止擴(kuò)大整個(gè)流路的流路面積。因此，既能夠通過(guò)將輪轂的厚度設(shè)計(jì)得較大來(lái)確保強(qiáng)度，又能夠確保整個(gè)流路的流路面積。
[0027]本發(fā)明的一方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械具備所述葉輪。
[0028]根據(jù)這種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，通過(guò)提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械的效率能夠提高性能。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)上述葉輪，能夠通過(guò)使流體有效地流通來(lái)提高壓縮效率。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為表示本發(fā)明的本實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0032]圖2為表示本發(fā)明的本實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的主要部分剖視圖。
[0033]圖3為表示本發(fā)明的本實(shí)施方式的葉輪的葉片的形狀的示意圖。
[0034]圖4為表示定義本發(fā)明的本實(shí)施方式的葉輪的葉片的葉片角度分布的示意圖。
[0035]圖5為本發(fā)明的本實(shí)施方式的葉輪的葉片的葉片角度的分布。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，參考圖1至圖5對(duì)具備本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式的葉輪的離心壓縮機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械為離心壓縮機(jī)10，本實(shí)施方式中成為多級(jí)壓縮機(jī)。如圖1所示，該離心壓縮機(jī)10具備外殼2、將以貫穿外殼2的方式配置的軸線O為中心延伸的旋轉(zhuǎn)軸3及以經(jīng)由鍵能夠與旋轉(zhuǎn)軸3—體旋轉(zhuǎn)的方式固定的多個(gè)葉輪I。
[0038]外殼2以大致呈圓柱形的輪廓形成，以貫穿中心的方式配置旋轉(zhuǎn)軸3。外殼2中旋轉(zhuǎn)軸3的軸線O的延伸方向即軸線O方向的兩端設(shè)置有軸頸軸承21。外殼2的一端設(shè)置有推力軸承22。
[0039]外殼2的軸線O方向的第一端部側(cè)即一側(cè)(圖1中為紙面左側(cè))的端部設(shè)置有使氣體等流體F從外部流入的吸入口 23。外殼2的軸線O方向的第二端部側(cè)即另一側(cè)(圖1中為紙面右側(cè))的端部設(shè)置有將流體F吐出到外部的吐出口 24。外殼2上設(shè)置有分別與吸入口 23及吐出口 24連通以反復(fù)進(jìn)行縮徑及擴(kuò)徑的內(nèi)部空間。該內(nèi)部空間內(nèi)容納有葉輪1。外殼2容納葉輪1時(shí)，在葉輪1彼此之問(wèn)的位置形成有使在葉輪1流通的流體F從上游側(cè)向下游側(cè)流通的外殼流路4。在外殼2內(nèi)，吸入口 23與吐出口 24經(jīng)由葉輪1及外殼流路4連通。
[0040]旋轉(zhuǎn)軸3通過(guò)容