專利名稱：渦輪機(jī)葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)的排氣渦輪增壓器中使用的渦輪機(jī)的渦輪機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)。尤其涉及由將輻流式渦輪機(jī)的背面?zhèn)惹腥焙蟮乃^弧形缺口(scallop)形狀形成的渦輪機(jī)葉輪。
背景技術(shù)：
輻流式渦輪機(jī)采用將輻流式渦輪機(jī)的背面?zhèn)惹腥倍纬捎兴^弧形缺口部01的弧形缺口形狀的渦輪機(jī)葉輪(參照圖8(a))和帶有未形成弧形缺口的圓板狀的背板02的渦輪機(jī)葉輪(參照圖8(b))。弧形缺口形狀的渦輪機(jī)葉輪具有降低慣性、減少材料消耗、降低熱應(yīng)力等效果，但是與帶有沒有弧形缺口的背板的渦輪機(jī)葉輪相比，具有增壓效率降低的傾向。但是，隨著近年來對廢氣限制以及燃耗限制的加強(qiáng)，改進(jìn)響應(yīng)的要求變高，弧形缺口形狀的渦輪機(jī)葉輪被重新考慮。作為帶有沒有形成弧形缺口部的背板的渦輪機(jī)葉輪的現(xiàn)有技術(shù)，提出了專利文獻(xiàn) 1 (JP特開2000-170541號(hào)公報(bào))。另外，作為弧形缺口形狀的渦輪機(jī)葉輪的現(xiàn)有技術(shù)，提出了專利文獻(xiàn)2 (JP特開平10-131704號(hào)公報(bào))、專利文獻(xiàn)3 (JP特開2003-201802號(hào)公報(bào))。在專利文獻(xiàn)1中公開了如下的技術(shù)，將圓板狀背板的外徑形成為與葉片部的外徑大致一致，提高渦輪轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，而且，因?yàn)闇u輪轉(zhuǎn)子與壁部之間的間隙被堵塞，所以消除了渦輪轉(zhuǎn)子的向背面?zhèn)鹊男孤┒档托孤p失。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下的技術(shù)，如圖9所示，在渦輪機(jī)葉輪03的葉片部 04的背面?zhèn)仍O(shè)置的主板05上形成有弧形缺口部06，使該弧形缺口部06的最小半徑部08從葉片部04、04之間的中央偏向負(fù)壓面012側(cè)，使弧形缺口形狀在葉片部04的左右非對稱， 由此，葉片部04的壓力面013與主板05面所成的角度為銳角，使該部分的損失系數(shù)增大， 形成為使從壓力面013側(cè)向負(fù)壓面012側(cè)泄漏的流體難以流動(dòng)，由此防止因泄漏引起的效率降低。而且，在專利文獻(xiàn)3中公開了如下的技術(shù)，如圖10所示，從渦輪機(jī)葉輪020的形成有弧形缺口部021的圓形主板022的中心到所述弧形缺口部021的邊緣部為止的距離最小的最小半徑部分，被定位在比一個(gè)葉片024的負(fù)壓面0 和與其相鄰的葉片的壓力面0 之間的周向距離的一半處靠所述壓力面0 側(cè)，由此，所述弧形缺口部021在葉片OM的負(fù)壓面0 和與其相鄰的葉片的壓力面0 之間非對稱，能夠抑制負(fù)壓面0 側(cè)的弧形缺口部021的角渦(corner vortex)的產(chǎn)生，從而提高渦輪機(jī)效率。專利文獻(xiàn)1 JP特開2000-170541號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 JP特開平10-131704號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3 JP特開2003-201802號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題上述專利文獻(xiàn)2、3所示的弧形缺口形狀都在左右的葉片間內(nèi)形成非對稱形狀，使弧形缺口的最小半徑部分偏向負(fù)壓面?zhèn)然驂毫γ鎮(zhèn)?，但在圖9中示出了使弧形缺口部06在主板05側(cè)、即在弧形缺口部06的內(nèi)徑側(cè)平緩地傾斜的形狀，另外在圖10中也同樣，是在弧形缺口部021的主板022側(cè)平緩地傾斜的形狀。并且，在葉片的前端部分，弧形缺口的寬度形成為與葉片的板厚大致相等的寬度。但是，最暴露于流入廢氣的葉片的前端部分的弧形缺口形狀未進(jìn)行任何改進(jìn)，在上述的專利文獻(xiàn)1、2中，作為抑制從壓力面?zhèn)认蜇?fù)壓面?zhèn)攘鲃?dòng)的背面泄漏流而提高增壓效率的形狀不充分，希望進(jìn)一步改進(jìn)，本申請人使用實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法對弧形缺口形狀的各部位的背面泄漏流的影響進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)使弧形缺口的前端(前邊緣)部分的寬度擴(kuò)寬是有效的。因此，本發(fā)明的課題為提供基于上述知識(shí)增大弧形缺口的前端部分的寬度，由此抑制背面泄漏流來提高增壓效率的渦輪機(jī)葉輪。用于解決問題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明的第一發(fā)明為一種渦輪機(jī)葉輪，具有多個(gè)葉片，并且， 將所述多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，其特征在于，在所述弧形缺口形狀的徑向前端部上，在葉片負(fù)壓面?zhèn)刃纬捎斜热~片壁厚擴(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部。根據(jù)本發(fā)明，通過將弧形缺口的前端部的葉片負(fù)壓面?zhèn)鹊膶挾葦U(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部，能夠有效防止從葉片的壓力面?zhèn)认蜇?fù)壓面?zhèn)攘鲃?dòng)的背面泄漏流。如圖2所示，根據(jù)基于弧形缺口的各位置(壓力面入口 a、壓力面中央b、壓力面角部C、最小徑d、負(fù)壓面角部e、負(fù)壓面中央f、負(fù)壓面入口 g)的檢測值并使用實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法進(jìn)行解析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)負(fù)壓面入口 g部分(圖2中為虛線區(qū)域)的影響力最大。因而，通過形成使該弧形缺口的前端部的葉片負(fù)壓面?zhèn)鹊膶挾葦U(kuò)大的負(fù)壓側(cè)突出部，能夠有效地防止背面泄漏流。另外，該前端部的突出形狀，與現(xiàn)有技術(shù)中表示的弧形缺口形狀相比，不是使得渦輪機(jī)葉輪的慣性力矩大幅增加的形狀，不會(huì)使響應(yīng)性惡化，能夠高效抑制背面泄漏流從而提高渦輪機(jī)效率。此外，作為負(fù)壓側(cè)突出部的形狀，可以僅使前端部突出，或可以使前端部比根部側(cè)突出的寬度寬，另外可以直到根部呈帶狀地突出。如果僅使前端部突出，則能夠通過輕量化進(jìn)一步抑制慣性力矩的增加，改進(jìn)響應(yīng)性，并且進(jìn)一步獲得減小作用于渦輪機(jī)葉輪的應(yīng)力的效果。在此，參照圖3的(b)、圖5的(b)、圖6的(b)說明壓力面?zhèn)群拓?fù)壓面?zhèn)雀糁~片的壓力差的狀態(tài)與由突出部產(chǎn)生的壓力差的減小狀態(tài)。圖3的(b)示出了在負(fù)壓面?zhèn)染哂型怀霾康那闆r，圖5的(b)示出了在壓力面?zhèn)染哂型怀霾康那闆r，圖6的(b)示出了壓力面?zhèn)群拓?fù)壓面?zhèn)葍蓚?cè)都具有突出部的情況。根據(jù)第一發(fā)明可知，如圖3的(b)所示，相對于以往壓力差為ΔΡ即沒有弧形缺口的突出部的情況，變?yōu)楦倪M(jìn)后的壓力差Δ91，壓力差從ΔΡ降低至Δ91，從而能夠減少背面泄漏流。接著，本發(fā)明的第二發(fā)明為一種渦輪機(jī)葉片，具有多個(gè)葉片，并且，將所述多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，其特征在于，在所述弧形缺口形狀的徑向前端部上，在葉片壓力面?zhèn)刃纬捎斜热~片壁厚擴(kuò)寬了的壓力側(cè)突出部。根據(jù)該第二發(fā)明，與第一發(fā)明同樣，通過前端部的突出，不會(huì)因渦輪機(jī)葉輪的慣性力矩大幅增加而使響應(yīng)性惡化，能夠高效地抑制背面泄漏流從而提高渦輪機(jī)效率。另外，作為壓力面?zhèn)韧怀霾康男螤?，可以僅使前端部突出，或可以使前端部比根部側(cè)突出的寬度寬，另外可以直到根部呈帶狀地突出。如果僅使前端部突出，則能夠通過輕量化進(jìn)一步抑制慣性力矩的增加，改進(jìn)響應(yīng)性，并且進(jìn)一步獲得減小作用于渦輪機(jī)葉輪的應(yīng)力的效果。如圖5的(b)所示，可知，相對于以往壓力差為Δ P即帶有沒有弧形缺口的背板的情況，變?yōu)楦倪M(jìn)后的壓力差A(yù)Q2，壓力差從ΔΡ降低至Δ Q2，從而能夠減少背面泄漏流。但是，壓力差A(yù)Q2不能降低到第一發(fā)明的壓力差A(yù)Ql的程度。這是由葉片的壓力側(cè)和負(fù)壓側(cè)的靜壓力特性得到的，是由于負(fù)壓面?zhèn)鹊娜~片面附近的壓力變化特性大引起的。接著，本發(fā)明的第三發(fā)明為一種渦輪機(jī)葉輪，具有多個(gè)葉片，并且，將所述多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，其特征在于，在所述弧形缺口形狀的徑向前端部，在葉片壓力面?zhèn)燃柏?fù)壓面?zhèn)刃纬捎斜热~片壁厚擴(kuò)寬了的壓力側(cè)突出部及負(fù)壓側(cè)突出部。根據(jù)該第三發(fā)明，如圖6的(b)所示，可知，相對于以往壓力差為ΔΡ即帶有沒有弧形缺口的背板的情況，改進(jìn)后的負(fù)壓面?zhèn)鹊膲毫Σ詈蛪毫γ鎮(zhèn)鹊膲毫Σ畹暮嫌?jì)值A(chǔ)Q3 比Δ P降低，從而能夠減少背面泄漏流。在該葉片的壓力面?zhèn)群拓?fù)壓面?zhèn)葍蓚?cè)設(shè)置突出部的情況下，降低效果最大，能夠大幅防止背面泄漏流。另外，在上述第一、第二、第三發(fā)明中，優(yōu)選，所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部的突出寬度設(shè)定成在所述弧形缺口的高度的大致90%的高度處為相鄰的葉片間的間距的 1/20 1/3的范圍內(nèi)。根據(jù)該構(gòu)成，作為弧形缺口的前端部的具體例，如圖3的(a)所示，弧形缺口的突出寬度設(shè)定成在弧形缺口的高度H的大致90%的高度處為相鄰的葉片間的間距P的 1/20 1/3的范圍內(nèi)，而且優(yōu)選設(shè)定為1/12以上。若是小于相鄰的葉片間的間距P的1/20的寬度，則如圖3(b)所示，得不到AQl 的壓力差，難以得到降低效果(Δ P- Δ Ql)，并且，若大于1/3，則差壓降低效果不會(huì)產(chǎn)生大的差異，并且因?yàn)閼T性力矩增加，所以不能得到采用弧形缺口形狀的優(yōu)點(diǎn)。因此，優(yōu)選抑制為1/3以下，但是為1/12以上能夠獲得更好的降低效果。另外，在上述第一、第二、第三發(fā)明中，優(yōu)選所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部通過突出寬度為從前端部到根部大致相同的突出量而形成為帶狀。這樣，通過由從前端部到根部大致相等的突出量形成的帶狀的突出部，形成壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部，因而易于通過鑄造和焊接等加工制造突出部。另外，在上述第一、第二、第三發(fā)明中，優(yōu)選如下構(gòu)成在與所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部中的任一方或兩方的反面相向配置的背面壁部上，在徑向或螺旋方向上形成有槽，使所述葉片的反面與所述背面壁部之間的背面壓力上升，所述背面壁部與葉片的反面相向配置。
這樣，與和葉片的反面相向配置的所述背面壁部之間的背面壓力上升，因而能夠減少從葉片的壓力面?zhèn)认蜇?fù)壓面?zhèn)攘鲃?dòng)的背面泄漏流，在所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部的突出效果的基礎(chǔ)上，能夠獲得進(jìn)一步減小背面泄漏流的效果。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明能夠提供如下的渦輪機(jī)葉輪，S卩，通過使弧形缺口的前端部的葉片負(fù)壓面?zhèn)鹊膶挾葦U(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部、或使葉片壓力面?zhèn)鹊膶挾葦U(kuò)大了的壓力側(cè)突出部， 能夠有效地防止從葉片的壓力面?zhèn)认蜇?fù)壓面?zhèn)攘鲃?dòng)的背面泄漏流，抑制背面泄漏流從而提高增壓效率。


圖1是表示渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)軸心線的上半部分的剖視示意圖。圖2示出了圖1的A箭頭方向的主視圖，是表示弧形缺口形狀的解析位置的說明圖。圖3的(a)是表示第一實(shí)施方式的弧形缺口形狀的說明圖，圖3的(b)是表示葉片的壓力面?zhèn)扰c負(fù)壓面?zhèn)鹊牟顗籂顟B(tài)的說明圖。圖4是表示第一實(shí)施方式的泄漏流降低效果的確認(rèn)結(jié)果的說明圖。圖5的(a)是表示第二實(shí)施方式的弧形缺口形狀的說明圖，圖5的(b)是表示葉片的壓力面?zhèn)扰c負(fù)壓面?zhèn)鹊牟顗籂顟B(tài)的說明圖。圖6的(a)是表示第三實(shí)施方式的弧形缺口形狀的說明圖，圖6的(b)是表示葉片的壓力面?zhèn)扰c負(fù)壓面?zhèn)鹊牟顗籂顟B(tài)的說明圖。圖7是表示第四實(shí)施方式的說明圖，(a)示出了槽的截面形狀，(b)是表示螺旋狀的一個(gè)例子的說明圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)的說明圖，(a)是帶有弧形缺口的渦輪機(jī)葉輪的外觀立體圖，(b) 是帶有沒有弧形缺口的圓形背板的渦輪機(jī)葉輪的外觀立體圖。圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)的說明圖。圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的說明圖。
具體實(shí)施例方式下面，使用圖示的實(shí)施方式詳細(xì)地說明本發(fā)明。但是，在本實(shí)施方式中記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對配置等只要沒有特別特定的記載，就不應(yīng)該將本發(fā)明的保護(hù)范圍僅限定于此。(第一實(shí)施方式)參照圖1 圖4說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1是示意地表示排氣渦輪增壓器中的渦輪機(jī)葉輪1的旋轉(zhuǎn)軸心線的上半部分的剖視圖。在圖1中，渦輪機(jī)葉輪1如下構(gòu)成。具有輪轂部3、固定在輪轂部3的外周面上的多個(gè)葉片部(動(dòng)葉片)5和轉(zhuǎn)子軸7。轉(zhuǎn)子軸7和輪轂部3可以一體成形。輪轂部3和轉(zhuǎn)子軸7相對于旋轉(zhuǎn)軸心線9設(shè)置在同軸上，另外，各葉片部5以規(guī)定的間隔形成在輪轂部3的外周面上，廢氣從Fl流入，在向F2流出時(shí)，廢氣沿著葉片部5流動(dòng)，通過廢氣的流動(dòng)在周向上推壓葉片部5，而使廢氣的能量高效地從輪轂部3向轉(zhuǎn)子軸7傳遞。另外，在葉片部5的外周側(cè)設(shè)置有收容葉片部5的殼構(gòu)件11，在殼構(gòu)件11上形成有向葉片部5的入口引導(dǎo)廢氣的入口通路13，而且，在葉片部5的背面?zhèn)燃摧嗇灢?的轉(zhuǎn)子軸7 —側(cè)，以與葉片部5的背面相向的方式設(shè)置有構(gòu)成背面壁部的背面板15。另外，弧形缺口部17形成在葉片部5的背面?zhèn)?，即輪轂?的轉(zhuǎn)子軸7 —側(cè)。在圖2和圖3的(a)示出了該弧形缺口部的形狀，作為圖1的A箭頭方向的主視圖。在相鄰的葉片部5、5之間，在一個(gè)葉片部5的壓力面19側(cè)和另一個(gè)葉片部5的負(fù)壓面21側(cè)之間形成有被切缺了的弧形缺口部17。在此，說明通過葉片部5的背面?zhèn)群捅趁姘?5之間的間隙23的廢氣流。從入口通路13流入葉片部5的前端(前邊緣)的廢氣的一部分，如圖1的箭頭B 所示，穿過葉片部5的背面?zhèn)扰c背面板15之間的間隙23，泄漏到轉(zhuǎn)子軸7側(cè)。另外，葉片部 5的壓力面19側(cè)和該葉片部5的相反面的負(fù)壓面21之間具有壓力差，因而，廢氣通過葉片部5的背面?zhèn)群捅趁姘?5之間的所述間隙23從壓力面19側(cè)向負(fù)壓面21側(cè)穿過，使得壓力面19側(cè)的能量降低，并且流動(dòng)至負(fù)壓面21側(cè)的泄漏流相對于在負(fù)壓面21側(cè)流動(dòng)的主流產(chǎn)生流動(dòng)變形，進(jìn)而也可能使得利用主流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的能量降低。作為對通過該葉片部背面而從壓力面?zhèn)攘飨蜇?fù)壓面?zhèn)鹊男孤┝鬟M(jìn)行抑制的抑制方法，通過擴(kuò)大形成于葉片部5的背面?zhèn)鹊幕⌒稳笨诘耐怀鰧挾?，來防止廢氣通過葉片部5 的背面?zhèn)葟膲毫γ鎮(zhèn)认蜇?fù)壓面?zhèn)刃孤?。而且，在本發(fā)明中，為了將擴(kuò)大弧形缺口的突出寬度的位置作為有效的部位，將葉片部5的高度方向位置作為控制因子，使用實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法來進(jìn)行靈敏度分析。如圖2所示，作為控制因子設(shè)定為壓力面入口 a、壓力面中央b、壓力面角部C、最小徑d、負(fù)壓面角部e、負(fù)壓面中央f、負(fù)壓面入口 g。根據(jù)靈敏度分析的結(jié)果，得出負(fù)壓面入口 a的影響度最大的結(jié)果。S卩，因?yàn)槿肟邳c(diǎn)是廢氣流沖擊的位置，所以廢氣的能量高，背面的泄漏流多，另外， 如圖3的(b)所示，負(fù)壓面21側(cè)的靜壓力分布特性與壓力面19相比在周方向上的變化較大，因此通過周向上擴(kuò)寬了的弧形缺口能夠有效地抑制壓力面19側(cè)與負(fù)壓面21側(cè)的差壓?；谝陨系慕馕鼋Y(jié)果和知識(shí)，如圖3的(a)所示，使弧形缺口部17的形狀向葉片部5的負(fù)壓面21側(cè)突出，形成至少使葉片部5的前端部擴(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部25。使葉片部5的負(fù)壓面21側(cè)擴(kuò)大突出寬度C，該負(fù)壓側(cè)突出部25通過該擴(kuò)大寬度為從葉片部5的前端部到根部大致相同的突出量而形成為帶狀。如圖3的(a)、(b)所示，若形成葉片部5的外徑D1、相當(dāng)于內(nèi)徑的弧形缺口徑D2， 則弧形缺口的高度H為(Dl-擬)/2，突出寬度C設(shè)定在該弧形缺口的高度H的大致90 %的位置處相鄰的葉片間的間距的1/20 1/3的范圍。例如，設(shè)葉片數(shù)為10時(shí)，若不具有1/20 以上即1.8°以上的寬度，則沒有效果，更優(yōu)選的是，若具有1/12以上即3.0°以上的寬度， 則有效。若突出寬度C是比相鄰的葉片間的間距P的1/20小的寬度，則如圖3的(b)所示， 得不到AQl的壓力差，難以得到降低效果(ΔΡ-AQl)，并且，若大于1/3，則差壓降低效果不會(huì)產(chǎn)生大的差異，并且慣性力矩增加，因而得不到采用弧形缺口形狀的優(yōu)點(diǎn)。因此，雖然優(yōu)選抑制為1/3以下，但是在1/12以上得到更好的降低效果。再說明該圖3的(b)。該圖3的(b)示出了葉片部5的壓力面19側(cè)和負(fù)壓面21側(cè)的靜壓力分布特性，縱軸表示靜壓力分布，橫軸表示周向位置。此外，雖然壓力面?zhèn)群拓?fù)壓面?zhèn)仍谥芟蛏系奈恢藐P(guān)系與圖3的(a)相反，但圖3的(b)所示的特性沒有變化。即，靜壓力分布特性表現(xiàn)出與壓力面?zhèn)认啾?，?fù)壓面?zhèn)仍谥芟蛏献兓么蟮奶匦?，示出了?fù)壓面?zhèn)鹊闹芟蛏蠑U(kuò)寬了的弧形缺口能夠有效抑制壓力面?zhèn)扰c負(fù)壓面?zhèn)鹊牟顗骸＞唧w地說，可知，相對于以往壓力差為ΔΡ即沒有弧形缺口的突出部的情況，在負(fù)壓面?zhèn)葦U(kuò)寬了的情況下變?yōu)閴毫Σ瞀?1，通過壓力差從ΔΡ降低至Δ91，能夠降低背面泄漏流。另外，可知，能夠獲得比壓力面?zhèn)仍谥芟驍U(kuò)寬的情況下的、后述的第二實(shí)施方式的壓力差Δ Q2大的差壓降低效果。圖4示出了第一實(shí)施方式的泄漏流的減少效果的確認(rèn)試驗(yàn)結(jié)果。圖4的縱軸表示泄漏流的流速，橫軸表示弧形缺口徑向位置(高度)。能夠確認(rèn)在前端部側(cè)的泄漏流的流速大幅降低，并且也能夠確認(rèn)整體上泄漏流的降低效果。此外，圖4的虛線表示沒有弧形缺口的突出部的情況，實(shí)線表示第一實(shí)施方式的結(jié)果。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施方式，通過將弧形缺口部17的前端部的負(fù)壓面21側(cè)的寬度擴(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部25，能夠有效防止從葉片部5的壓力面19側(cè)向負(fù)壓面21側(cè)流動(dòng)的背面泄漏流。另外，負(fù)壓側(cè)突出部25形成為從前端部到根部呈帶狀突出的結(jié)構(gòu)，但可以僅使前端部保持突出寬度C，或者使前端部比根部側(cè)突出的寬度寬，這種情況下因輕量化而能夠進(jìn)一步抑制慣性力矩的增大，響應(yīng)性得到改善，并且能夠進(jìn)一步獲得作用于渦輪機(jī)葉輪1的應(yīng)力的降低效果。(第二實(shí)施方式)下面，參照圖5的(a)、(b)說明第二實(shí)施方式。此外，與第一實(shí)施方式中說明的構(gòu)成構(gòu)件相同的構(gòu)件標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)并省略說明。如圖5的(a)所示，第二實(shí)施方式的弧形缺口部30的形狀向葉片部5的壓力面19 側(cè)突出，至少使葉片部5的前端部擴(kuò)寬而形成壓力側(cè)突出部32。該壓力側(cè)突出部32，使葉片部5的壓力面?zhèn)葦U(kuò)大突出寬度E，通過使該擴(kuò)大寬度從葉片部5的前端部到根部大致相等的突出量形成為帶狀。另外，突出寬度E的設(shè)定條件與第一實(shí)施方式的突出寬度C同樣。通過這樣構(gòu)成，如圖5的(b)所示，可知，相對于以往壓力差為ΔΡ即沒有弧形缺口的突出部的情況，變?yōu)楦倪M(jìn)后的壓力差Δ Q2，由于壓力差從Δ P降低至Δ Q2，從而能夠減少背面泄漏流。但是，壓力差A(yù)Q2不能降低到第一實(shí)施方式的壓力差A(yù)Ql的程度。如第一實(shí)施方式中說明的，這是根據(jù)葉片部5的壓力側(cè)與負(fù)壓側(cè)的靜壓力特性形成的，是由于負(fù)壓面?zhèn)鹊娜~片面附近的壓力變化特性大導(dǎo)致的。在第二實(shí)施方式中，也與所述第一實(shí)施方式同樣，由于前端部的突出，抑制慣性的增加，使響應(yīng)性得到改進(jìn)，并且能夠高效地抑制背面泄漏流而提高渦輪機(jī)效率。另外，壓力側(cè)突出部32從前端部到根部呈帶狀地突出，但與所述第一實(shí)施方式同樣，也可以僅使前端部保持突出寬度Ε，或者使前端部比根部側(cè)突出的寬度寬。(第三實(shí)施方式)下面，參照圖6的(a)、(b)說明第三實(shí)施方式。此外，與其他的實(shí)施方式說明的構(gòu)成構(gòu)件相同的構(gòu)件標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)并省略說明。如圖6的(a)所示，第三實(shí)施方式的弧形缺口部40的形狀向葉片部5的壓力面19 側(cè)和負(fù)壓面21側(cè)的兩側(cè)突出，至少使葉片部5的前端部擴(kuò)寬而形成壓力側(cè)突出部42和負(fù)壓側(cè)突出部44。使葉片部5的負(fù)壓面21側(cè)擴(kuò)大突出寬度C，并且使壓力面19側(cè)擴(kuò)大突出寬度E， 通過該擴(kuò)大寬度各自從葉片部5的前端部到根部大致相等的突出量，這兩個(gè)壓力側(cè)突出部 42,44形成為帶狀。另外，突出寬度C、E的設(shè)定與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式同樣。通過這樣構(gòu)成，如圖6的(b)所示，可知，相對于以往壓力差為ΔΡ即沒有弧形缺口的突出部的情況，由于改進(jìn)后的負(fù)壓面?zhèn)鹊膲毫Σ钆c壓力面?zhèn)鹊膲毫Σ畹暮嫌?jì)量AQ3 比ΔΡ減小，能夠降低背面泄漏流。在該葉片的壓力面?zhèn)扰c負(fù)壓面?zhèn)鹊膬蓚?cè)都設(shè)置突出部的情況下，降低效果最大，能夠大幅防止背面泄漏流。因而，在第三實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式相比，由于突出部的增大而使慣性力矩具有增加的傾向，但取代帶狀的突出部而僅使葉片部5的前端部分?jǐn)U寬，或者前端部分形成得比根部寬，即，不是形成山形，而形成在葉片部5的兩側(cè)大致平行且前端部形成圓弧狀的長圓形的形狀，而能夠在兩側(cè)抑制慣性力矩的增加，并且大幅防止背面泄漏流。(第四實(shí)施方式)接著，參照圖7的(a)、(b)說明第四實(shí)施方式。此外，與其他實(shí)施方式中說明的構(gòu)成構(gòu)件相同的構(gòu)件標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)并省略說明。與壓力側(cè)突出部32或負(fù)壓側(cè)突出部25中的一個(gè)或兩個(gè)背面相向配置的作為背面壁部的背面板15形成為環(huán)形，在該背面板15的徑向或螺旋方向形成有槽。并且，使葉片部 5的背面與背面板15之間的背面壓力上升。S卩，在與葉片部5的背面相向配置的背面板15的表面，在圖7的(a)所示的葉片部5的旋轉(zhuǎn)方向上，錐形槽50沿著葉片部5的徑向延伸而在環(huán)形的整周上形成。另外，也可以不是在徑向上，而如圖7的(b)那樣，在葉片部5的旋轉(zhuǎn)方向上彎曲成螺旋狀。這樣，通過葉片部5旋轉(zhuǎn)引起的周向上的流動(dòng)，在錐形槽50產(chǎn)生壓力梯度，使葉片部5的背面?zhèn)然蚧⌒稳笨诘耐怀霾康谋趁鎮(zhèn)鹊膲毫ι仙?。通過該壓力上升，而且由于錐形的槽配置于與泄漏流方向垂直的方向的關(guān)系，能夠抑制通過葉片部5的背面從壓力面19側(cè)向負(fù)壓面21側(cè)流動(dòng)的背面泄漏流。而且，上述第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的壓力側(cè)突出部25、32、 42、44的作用效果加上本第四實(shí)施方式的作用效果，能夠獲得進(jìn)一步減少背面泄漏流的效果。另外，在第四實(shí)施方式中，將錐形槽50形成于背面板15側(cè)，但當(dāng)然也可以形成于葉片部5的背面和弧形缺口的突出部的背面?zhèn)取?b>工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，通過將弧形缺口的前端部的葉片負(fù)壓面?zhèn)鹊膶挾葦U(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部，或?qū)⑷~片壓力面?zhèn)鹊膶挾葦U(kuò)大了的壓力側(cè)突出部，能夠有效地防止從葉片的壓力面?zhèn)认蜇?fù)壓面?zhèn)攘鲃?dòng)的背面泄漏流，能夠抑制背面泄漏流而提高增壓效率，因而適用于弧形缺口形狀的渦輪機(jī)葉輪。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)葉輪，具有多個(gè)葉片，并且，將所述多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，其特征在于，在所述弧形缺口形狀的徑向前端部上，在葉片負(fù)壓面?zhèn)刃纬捎斜热~片壁厚擴(kuò)寬了的負(fù)壓側(cè)突出部。
2.一種渦輪機(jī)葉輪，具有多個(gè)葉片，并且，將所述多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，其特征在于，在所述弧形缺口形狀的徑向前端部上，在葉片壓力面?zhèn)刃纬捎斜热~片壁厚擴(kuò)寬了的壓力側(cè)突出部。
3.一種渦輪機(jī)葉輪，具有多個(gè)葉片，并且，將所述多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，其特征在于，在所述弧形缺口形狀的徑向前端部上，在葉片壓力面?zhèn)燃柏?fù)壓面?zhèn)刃纬捎斜热~片壁厚擴(kuò)寬了的壓力側(cè)突出部及負(fù)壓側(cè)突出部。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)葉輪，其特征在于，所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部的突出寬度設(shè)定成在所述弧形缺口的高度的大致 90%的高度處為相鄰的葉片間的間距的1/20 1/3的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)葉輪，其特征在于，所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部通過突出寬度從前端部到根部大致相同的突出量而形成為帶狀。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)葉輪，其特征在于，在與所述壓力側(cè)突出部或負(fù)壓側(cè)突出部中的任一方或兩方的反面相向配置的背面壁部上，在徑向或螺旋方向上形成有槽，使葉片的反面與所述背面壁部之間的背面壓力上升。
全文摘要
本發(fā)明提供一種渦輪機(jī)葉輪，具有多個(gè)葉片，并且，將多個(gè)葉片的各葉片的負(fù)壓面和與該各葉片相鄰的葉片的壓力面之間的背板側(cè)切缺從而形成為弧形缺口形狀，抑制背面泄漏流而提高增壓效率。渦輪機(jī)葉輪的特征在于，在弧形缺口形狀的徑向前端部上，在葉片部(5)的負(fù)壓面(21)側(cè)形成有比葉片壁厚擴(kuò)寬了的帶狀的負(fù)壓側(cè)突出部(25)，或在壓力面(19)側(cè)形成有帶狀的壓力側(cè)突出部(32)，或在兩側(cè)形成突出部，增大葉片部(5)的前端部的弧形缺口寬度。
文檔編號(hào)F01D5/04GK102378849SQ20108001480
公開日2012年3月14日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者吉田豐隆, 大迫雄志, 惠比壽干, 橫山隆雄 申請人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社