專利名稱：葉身及旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪部、壓縮機(jī)、風(fēng)扇、蒸汽輪機(jī)、風(fēng)車等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉身及旋轉(zhuǎn)機(jī)械，特別涉及葉身的后緣形狀。
背景技術(shù)：
以往，對于適用于燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪部等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉身，存在如下情況:為了提高強(qiáng)度而使葉身比較厚，使其后緣形成為基于圓的圓弧(大致半圓)形狀或與中弧線大致垂直地切割后的直線形狀。如此，在作為后緣采用了基于圓的圓弧形狀或與中弧線垂直地切割后的直線形狀的情況下，由于后緣的厚度相對較大，所以葉片面上的流動剝離而產(chǎn)生的來自葉片后緣的尾流相對較大，所以流動的損失或流路阻力增大。因此，提出了將直線或曲率半徑大的曲線的葉身的腹側(cè)緣線的端部和背側(cè)緣線的端部的連接點(diǎn)的角度形成為大致垂直的葉身(例如參照專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-76533號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題

然而，在上述以往的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，整體的損失中因葉身的尾流而產(chǎn)生的流體的損失及流路阻力所占有的比例仍舊較高，所以期望實(shí)現(xiàn)降低因該尾流而產(chǎn)生的損失，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)效率的提聞。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，提供一種能夠降低因葉身的葉片面上的流動的剝離而產(chǎn)生的來自后緣的尾流所導(dǎo)致的流動的損失及流路阻力。用于解決問題的手段本發(fā)明的葉身(例如實(shí)施方式中的動葉片1、21、31)具備主體部(例如實(shí)施方式中的主體部4)和后緣部(例如實(shí)施方式中的6、26、36)，所述主體部具有背面(例如實(shí)施方式中的背面2)和腹面(例如實(shí)施方式中的腹面3)，所述后緣部以連續(xù)的曲面(例如實(shí)施方式中的曲面5、25、35)連接所述背面和所述腹面。所述后緣部的曲面從所述背面或所述腹面中的任意一方朝向位于流體的流動方向的最下游側(cè)的后端部(例如實(shí)施方式中的后端部7、27、37 )而曲率半徑逐漸減小，在所述后端部處曲率半徑最小，然后，從所述后端部朝向所述背面或所述腹面中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至所述背面或所述腹面中的任意另一方。根據(jù)本發(fā)明的葉身，與主體部的背面或腹面連續(xù)的后緣部的曲面因曲率半徑漸漸地減小而越靠近后端部越薄型化，所以確保了強(qiáng)度，并且與如以往的后緣部那樣僅將截面形狀形成為大致半圓形狀或?qū)⒈硞?cè)緣線的端部和腹側(cè)緣線的端部的連接點(diǎn)的角度形成為大致垂直的情況相比較，能夠?qū)⒑蠖瞬扛浇纬蔀檩^薄，所以從葉片面的流動的剝離位置向后方移動而來自后緣部的尾流變細(xì)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)流動的損失降低和效率提高。并且，在本發(fā)明的葉身中，所述后緣部中所述背面?zhèn)鹊那娉蛩龊蠖瞬康那拾霃降臏p小率和所述腹面?zhèn)鹊那娉蛩龊蠖瞬康那拾霃降臏p小率也可以不同。根據(jù)本發(fā)明的葉身，即使在后緣部的背面?zhèn)鹊那娉蚝蠖瞬康那拾霃降臏p小率和腹面?zhèn)鹊那娉蚝蠖瞬康那拾霃降臏p小率不同的情況下，與如以往的后緣部那樣僅將截面形狀形成為大致半圓形狀或?qū)⒈硞?cè)緣線的端部和腹側(cè)緣線的端部的連接點(diǎn)的角度形成為大致垂直的情況相比較，也能夠較薄地形成后端部附近的葉片厚度，所以從葉片面的流動的剝離位置向后方移動而來自后緣部的尾流變細(xì)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)流動的損失降低和效率提聞。并且，在本發(fā)明的葉身中，所述后端部也可以配置于所述主體部的中弧線(例如實(shí)施方式中的中弧線9)的延長線(例如實(shí)施方式中的延長線10)上。根據(jù)本發(fā)明的葉身，通過后端部配置于主體部的中弧線的延長線上，腹面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)鹊那拾霃阶兓嗤?，從而能夠容易且平滑地形成葉片形狀。而且，在本發(fā)明的葉身中，所述后端部也可以配置于比所述主體部的中弧線的延長線更靠背面?zhèn)然蚋扛姑鎮(zhèn)雀鶕?jù)本發(fā)明的葉身，即使在后端部配置于比主體部的中弧線的延長線更靠背面?zhèn)然蚋扛姑鎮(zhèn)鹊那闆r下，與以往的葉身的后緣形狀相比較，也能夠抑制因葉片面上的流動的剝離而產(chǎn)生的尾流。并且，本發(fā)明的葉身在旋轉(zhuǎn)體上等間隔地配置多個，所述后緣部的曲面也可以以能夠維持沒有所述后緣部的情況的葉片間的縫隙(例如實(shí)施方式中的縫隙S)的曲率半徑形成。根據(jù)本發(fā)明的葉身，由于所述后緣部不對葉片間的縫隙產(chǎn)生影響，所以能夠防止因縫隙的減小等而流量發(fā)生變化。 而且，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)械具備上述本發(fā)明的葉身。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的葉身及旋轉(zhuǎn)機(jī)械，后緣部的曲面從背面或腹面中的任意一方朝向作為王體部的最后方側(cè)的后端部而曲率半徑逐漸減小，在后端部處曲率半徑最小，然后，從后端部朝向背面或腹面中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至背面或腹面中的任意另一方，從而能夠比以往更薄地形成后緣的后端部附近的葉片厚度，所以從葉片面的流動的剝離位置向后方移動而能夠使來自后緣部的尾流變細(xì)，因此，具有能夠降低流動的損失及流路阻力的效果。


圖1是從側(cè)方觀察本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的燃?xì)廨啓C(jī)的局部截面圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的動葉片的輪廓的圖。圖3是圖2的后緣部周邊的局部放大圖。

圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的其他形態(tài)中的與圖3相當(dāng)?shù)木植糠糯髨D。圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的動葉片的縫隙的圖。圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的與圖3相當(dāng)?shù)木植糠糯髨D。
圖7是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的其他形態(tài)中的與圖3相當(dāng)?shù)木植糠糯髨D。圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的與圖3相當(dāng)?shù)木植糠糯髨D。圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的其他形態(tài)中的與圖3相當(dāng)?shù)木植糠糯髨D。
具體實(shí)施例方式接著，參照附圖對本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的葉身及旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行說明。在該第一實(shí)施方式中，作為葉身，舉例說明在燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪部的轉(zhuǎn)子上等間隔地配置的動葉片(以下，第二實(shí)施例及第三實(shí)施例也一樣)。如圖1所示，燃?xì)廨啓C(jī)100具備:生成壓縮空氣的壓縮機(jī)102 ;燃燒器103，將燃料向從壓縮機(jī)102供給的壓縮空氣供給而生成燃燒氣體；及渦輪107，交替地配置有靜葉片104及動葉片I并通過從燃燒器103供給的燃燒氣體使安裝有動葉片I的轉(zhuǎn)子106旋轉(zhuǎn)。渦輪107在配置于與轉(zhuǎn)子106的軸線0相同的軸上的筒狀的殼體108的內(nèi)部作為燃燒氣體流路F。該燃燒氣體流路F在其外周側(cè)利用在殼體108的內(nèi)周側(cè)設(shè)置的筒狀的外周側(cè)端壁110而與殼體108隔開，并且，在內(nèi)周側(cè)利用在轉(zhuǎn)子106的外周側(cè)設(shè)置的筒狀的內(nèi)周側(cè)端壁111而與轉(zhuǎn)子106隔開，形成截面圓圈狀的沿軸線0方向的流路。而且，在該燃燒氣體流路F內(nèi)，各級的靜葉片104及動葉片I分別以放射狀配置多個。圖2表示作為該實(shí)施方式的葉身的動葉片I的輪廓。動葉片I具備主體部4，該主體部4具有背面2和腹面3。背面2以曲率半徑相對較小的曲面形成，腹面3以曲率半徑比背面大的曲面形成。而且，動葉片I在流體的流動方向的下游側(cè)(圖3中用箭頭表示)具備后緣部6，該后緣部6以連續(xù)的曲面5連接主體部4的背面2和腹面3。如圖3所示，該后緣部6從背面2或腹面3中的任意一方朝向作為流體的流動方向的最下游側(cè)的后端部7而曲率半徑逐漸減小，在后端部7曲率半·徑達(dá)到最小，然后，從后端部7朝向背面2或腹面3中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至背面2或腹面3中的任意另一方。該后緣部6與背面2及腹面3以不產(chǎn)生高低差、角部的方式平滑地連接，后端部7配置于作為主體部4的葉型中心的中弧線9的延長線10上。圖3中用虛線表示的圓弧8為以往的葉身的后緣形狀即圓的圓弧(半圓)。本實(shí)施方式的后緣部6隨著朝向后端部7而曲面5的曲率半徑逐漸減小，所以在比圓弧8更靠下游側(cè)較細(xì)地延伸而形成，而且，后緣部6的基部側(cè)形成為與以往的葉身的后緣相同的厚度，所以能夠獲得足夠的強(qiáng)度并能夠使尾流變細(xì)。作為隨著朝向后端部7而曲率半徑逐漸減小的形狀，例如，如圖4所示也可以使用長軸重疊于中弧線9的延長線10上的橢圓12的弧。后緣部6如圖5所示根據(jù)葉片I的背面2的形狀逐漸減小曲率半徑，以使等間隔地配置的多個動葉片I的葉片間的流路最窄的部分即縫隙S的截面積能夠維持改良后緣部6前的縫隙S的截面積。因此，根據(jù)上述的實(shí)施方式的動葉片I及旋轉(zhuǎn)機(jī)械，與主體部4的背面2或腹面3連續(xù)的后緣部6的曲面5越靠近后端部7而曲率半徑越逐漸地減小，從而薄型化。因此，確保了強(qiáng)度，并且與如以往的葉身的后緣部那樣僅將截面形狀形成為大致半圓形狀或?qū)⒈趁婧透姑娴倪B接點(diǎn)的角度形成為大致垂直的情況相比較，從葉片面的流動的剝離位置向后方移動而能夠使來自后緣部6的尾流變細(xì)。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)流動的損失降低和效率提高。
并且，由于后端部7配置于主體部4的中弧線9的延長線10上，所以腹面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)鹊那拾霃阶兓嗤瑥亩軌蛉菀浊移交匦纬扇~片形狀。并且，由于后緣部6不對葉片間的縫隙S產(chǎn)生影響，所以能夠防止因縫隙的減小等而流量發(fā)生變化。此外，在上述實(shí)施方式中舉例對燃?xì)廨啓C(jī)的動葉片進(jìn)行了說明，但并不限定于此，也可以為靜葉片。并且，并不限定于燃?xì)廨啓C(jī)的葉身，也可以是壓縮機(jī)、風(fēng)扇、蒸汽輪機(jī)、風(fēng)車、航空器的葉身。并且，對適用于背面和腹面的曲率半徑不同的葉型的情況進(jìn)行了說明，但也可以適用于葉型的背面和腹面的形狀對稱的對稱葉片。接著，參照圖6、圖7對作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的葉身的動葉片21進(jìn)行說明。此外，對與第一實(shí)施方式的動葉片I相同的部分標(biāo)上相同標(biāo)號而進(jìn)行說明。如圖6所示，該第二實(shí)施方式的動葉片21構(gòu)成為具備:主體部4和后緣部26，該主體部4具有背面2及腹面3，該后緣部26在流體的流動方向的下游側(cè)以連續(xù)的曲面25連接背面2及腹面3。后緣部26的曲面25中作為流體的流動方向的最下游側(cè)的后端部27配置于中弧線9的延長線10上。后緣部26的曲面25從背面2或腹面3中的任意一方朝向后端部27而曲率半徑逐漸減小，在后端部27曲率半 徑達(dá)到最小，然后，從后端部27朝向背面2或腹面3中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至背面2或腹面3中的任意另一方。在此，圖6所示的后緣部26的曲面25由從背面2至后端部27的背面?zhèn)鹊那?5a及從腹面3至后端部27的腹面?zhèn)鹊那?5b構(gòu)成。這些曲面25a和曲面25b雖然彼此越靠近后端部27而曲率半徑越形成得較小，但各自的曲率半徑的減小率不同。更具體而言，曲面25a從背面2朝向后端部27的曲率半徑的減小率形成為比較固定，相對于此，曲面25b從腹面3朝向后端部27的曲率半徑的減小率形成為在遠(yuǎn)離后端部27的位置變低且在后端部27的附近變高。而且，后端部27附近的曲率半徑的朝向后端部27的減小率設(shè)定為曲面25a比曲面25b低。如上述的第二實(shí)施方式的動葉片21那樣，即使在背面?zhèn)鹊那?5a朝向后緣部26中的后端部27的曲率半徑的減小率和腹面?zhèn)鹊那?5b朝向后緣部26中的后端部27的曲率半徑的減小率分別不同的情況下，與如以往的葉身的后緣部那樣僅將截面形狀形成為大致半圓形狀或?qū)⒈硞?cè)緣線的端部和腹側(cè)緣線的端部的連接點(diǎn)的角度形成為大致垂直的情況相比較，也能夠利用連續(xù)的曲面25將后端部27附近形成為較薄。因此，從葉片面的流動的剝離位置向后方移動而能夠使來自后緣部26的尾流變細(xì)。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)流動的損失降低和效率提聞。此外，在上述第二實(shí)施方式中，對將后端部27附近的背面?zhèn)鹊那?5a朝向后端部27的曲率半徑的減小率設(shè)定為比腹面?zhèn)鹊那?5b朝向后端部27的曲率半徑的減小率低的情況進(jìn)行了說明。但是，根據(jù)縫隙S維持的條件等，例如圖7所示，也可以更換上述的曲面25a和曲面25b的曲率半徑的減小率，將后端部27附近的腹面3側(cè)的曲面25b朝向后端部27的曲率半徑的減小率設(shè)定為比背面?zhèn)鹊那?5a朝向后端部27的曲率半徑的減小率低。接著，參照圖8、圖9對作為本發(fā)明的第三實(shí)施方式的葉身的動葉片31進(jìn)行說明。此外，該第三實(shí)施方式是將第二實(shí)施方式的后端部27偏移配置于比中弧線9的延長線10更靠背面?zhèn)然蚋扛姑鎮(zhèn)忍幍膶?shí)施方式。對與上述的第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式相同的部分標(biāo)上相同標(biāo)號進(jìn)行說明。如圖8所示，該第三實(shí)施方式的動葉片31與第二實(shí)施方式的動葉片21 —樣地構(gòu)成為具備主體部4和后緣部36，該主體部4具有背面2及腹面3，該后緣部36在流體的流動方向的下游側(cè)以連續(xù)的曲面35連接背面2及腹面3。后緣部36的曲面35的作為流體的流動方向的最下游側(cè)的后端部37配置于比中弧線9的延長線10更靠腹面3偵U。后緣部36的曲面35從背面2或腹面3中的任意一方朝向后端部37而曲率半徑逐漸減小，在后端部37曲率半徑達(dá)到最小，然后，從后端部37朝向背面2或腹面3中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至背面2或腹面3中的任意另一方。后緣部36的曲面35與上述的第二實(shí)施方式一樣，從背面2到后端部37為止的背面?zhèn)鹊那?5a的曲率半徑的減小率和從腹面3到后端部37為止的腹面?zhèn)鹊那?5b的曲率半徑的減小率不同。更具體而言，曲面35a從背面2朝向后端部37的曲率半徑的減小率形成為比較固定，相對于此，曲面35b從腹面3朝向后端部37的曲率半徑的減小率以在遠(yuǎn)離后端部37的位置變低且在后端部37的附近變高的方式形成。而且，后端部37附近的曲率半徑的朝向后端部37的減小率設(shè)定為曲面35a比曲面35b低。在該第三實(shí)施方式的動葉片31中也與第二實(shí)施方式一樣，與如以往的葉身的后緣部那樣僅將截面形狀形成為半圓形狀或?qū)⒈硞?cè)緣線的端部和腹側(cè)緣線的端部的連接點(diǎn)的角度形成為大致垂直的情況相比較，能夠利用連續(xù)的曲面35將后端部27附近形成為較薄。因此，從葉片面的流動的剝離位置向后方移動而來自后緣部36的尾流變細(xì)。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)流動的損失降低和效率提高。此外，在上述第三實(shí)施方式中，對后端部37偏置于比延長線10更靠腹面3的一側(cè)且將后端部37附近的背面?zhèn)鹊那?5a朝向后端部37的曲率半徑的減小率設(shè)定為比腹面?zhèn)鹊那?5b朝向后 端部37的曲率半徑的減小率低的情況進(jìn)行了說明。但是，根據(jù)縫隙S維持的條件等，例如圖9所示，也可以使后端部37偏置于比延長線10更靠背面2的一側(cè)，并且更換上述的曲面35a朝向后端部37的曲率半徑的減小率和曲面35b朝向后端部37的曲率半徑的減小率，將后端部37附近的腹面?zhèn)鹊那?5b朝向后端部37的曲率半徑的減小率設(shè)定為比背面?zhèn)鹊那?5a朝向后端部37的曲率半徑的減小率低。標(biāo)號說明1、21、31......動葉片2......背面3......腹面4......主體部5、25、35......曲面6、26、36......后緣部7、27、37......后端部9......中弧線10......延長線100......燃?xì)廨啓C(jī)S......縫隙
權(quán)利要求
1.一種葉身，具備: 具有背面和腹面的主體部；及 以連續(xù)的曲面連接所述背面和所述腹面的后緣部， 該后緣部的曲面從所述背面或所述腹面中的任意一方朝向位于流體的流動方向的最下游側(cè)的后端部而曲率半徑逐漸減小，在所述后端部處曲率半徑最小，然后，從所述后端部朝向所述背面或所述腹面中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至所述背面或所述腹面中的任意另一方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉身,其中， 所述后緣部中所述背面?zhèn)鹊那娉蛩龊蠖瞬康那拾霃降臏p小率和所述腹面?zhèn)鹊那娉蛩龊蠖瞬康那拾霃降臏p小率不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉身，其中， 所述后端部配置于所述主體部的中弧線的延長線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉身，其中， 所述后端部配置于比所述主體部的中弧線的延長線更靠背面?zhèn)然蚋扛姑鎮(zhèn)取?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的葉身，其中， 所述葉身在旋轉(zhuǎn)體上等間隔地配置多個， 所述后緣部的曲面以能夠維持沒有所述后緣部的情況的葉片間的縫隙的曲率半徑形成。
6.—種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，具備 權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的葉身。
全文摘要
本發(fā)明的葉身具備主體部(4)和后緣部(6)，所述主體部(4)具有背面(2)和腹面(3)，所述后緣部(6)以連續(xù)的曲面(5)連接背面(2)和腹面(3)，后緣部(6)的曲面(5)從背面(2)或腹面(3)中的任意一方朝向位于流體的流動方向的最下游側(cè)的后端部(7)而曲率半徑逐漸減小，在后端部(7)曲率半徑達(dá)到最小，然后，從后端部(7)朝向背面(2)或腹面(3)中的任意另一方而曲率半徑逐漸增加并直至背面(2)或腹面(3)中的任意另一方。
文檔編號F01D5/14GK103237958SQ201080070409
公開日2013年8月7日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者坂元康朗, 伊藤榮作, 北川仁志, 若園進(jìn) 申請人:三菱重工業(yè)株式會社