專利名稱：離心壓縮機(jī)的葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過葉輪的旋轉(zhuǎn)而向流體賦予能量的離心壓縮機(jī)。本申請(qǐng)基于2009年7月四日向日本申請(qǐng)的日本特愿2009-176609號(hào)主張優(yōu)先權(quán)， 并將其內(nèi)容援引于此。
背景技術(shù)：
作為渦輪型壓縮機(jī)的一種的離心壓縮機(jī)，用于石油化學(xué)、天然氣的機(jī)械設(shè)備。這樣的離心壓縮機(jī)對(duì)原油分解而得到的氣體、天然氣等進(jìn)行壓縮，將該壓縮氣體送入各種機(jī)械設(shè)備的反應(yīng)工藝、管線。這樣的離心壓縮機(jī)具有具有固定于主軸的輪轂和多個(gè)葉片的葉輪。離心壓縮機(jī)通過使該葉輪旋轉(zhuǎn)，向氣體賦予壓力能以及速度能。例如，下述專利文獻(xiàn)1中公開了具有在主軸的周圍等間隔設(shè)置的多個(gè)主葉片的葉輪。關(guān)于該葉輪的主葉片的前緣，從主軸方向俯視時(shí)在與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上彎曲成弓形。進(jìn)而，半徑方向的直線和上述前緣的翼端的切線形成的第一角為10°以上。通過這樣的構(gòu)成，可以利用主葉片的負(fù)壓面抑制低能流體的積聚。如此降低內(nèi)部損失，提高壓縮效率。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特開2004-44473號(hào)公報(bào)但是，近年來，對(duì)離心壓縮機(jī)在要求進(jìn)一步的高壓力比化、大容量化。在以往的技術(shù)中，存在所謂無法充分應(yīng)對(duì)這樣的要求的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是考慮這樣的事情而完成的發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種高性能的離心壓縮機(jī)。用于解決技術(shù)問題的手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的構(gòu)成。S卩，本發(fā)明涉及的離心壓縮機(jī)的葉輪，包括圓盤狀的輪轂、和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片。通過上述輪轂和相鄰的上述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路。此外，上述葉片包括具有從在上述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及上述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在上述徑向內(nèi)周側(cè)連接上述壓力面和上述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部。另外，上述主體部的構(gòu)件中心線和上述軸方向所成的角，從與上述輪轂連接的內(nèi)端向外端增大。進(jìn)而，上述前緣部的與上述構(gòu)件中心線交叉的中心位置的曲率半徑，從上述內(nèi)端向上述外端減小。根據(jù)該構(gòu)成，構(gòu)件中心線和軸方向所成的角從內(nèi)端向外端增大。S卩，構(gòu)件中心線和相對(duì)流入速度的方向所成的入射角，從內(nèi)端向外端減小。由此，可以在流體的流速快的外端側(cè)減小入射角而實(shí)現(xiàn)高效率化。進(jìn)而，前緣部的在中心位置的曲率半徑從內(nèi)端向外端減小。 由此，在流速快的外端側(cè)，能相對(duì)于流速慢的內(nèi)端側(cè)相對(duì)地降低流體在前緣部的碰撞損失。其結(jié)果，作為整體可以抑制碰撞損失所致的效率下降。此外，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高效率化。 另一方面，在流速慢的內(nèi)端側(cè)，與外端側(cè)相比增大入射角而增大流路面積，由此可以確保流量。其結(jié)果，可以在作為整體確保流量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率化。需要說明的是，相對(duì)流入速度是指相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中的葉片從軸方向流入的流體的相對(duì)速度。另外，上述離心壓縮機(jī)的葉輪可以如下所示構(gòu)成上述前緣部的在上述外端側(cè)的上述中心位置的曲率半徑小于在主體部上的與上述前緣部連接的位置處的上述主體部的構(gòu)件厚度的1/2。根據(jù)該構(gòu)成，在流速快的外端側(cè)的中心位置的曲率半徑被設(shè)定成小于主體部的構(gòu)件厚度的1/2。即，該曲率半徑被設(shè)定成小于截面形狀形成為半圓弧狀的曲面。由此，可以進(jìn)一步抑制碰撞損失，實(shí)現(xiàn)高效率化。另外，上述離心壓縮機(jī)的葉輪可以如下所示構(gòu)成上述前緣部的在上述內(nèi)端側(cè)的曲率半徑，在相較于上述中心位置靠上述壓力面?zhèn)刃∮谏鲜鲋黧w部上的與上述前緣部連接的位置的構(gòu)件厚度的1/2，在靠上述負(fù)壓面?zhèn)却笥谏鲜鰳?gòu)件厚度的1/2。根據(jù)該構(gòu)成，在流速慢的內(nèi)端側(cè)的前緣部，相較于中心位置靠壓力面?zhèn)鹊那拾霃奖辉O(shè)定成小于主體部的構(gòu)件厚度的1/2。由此，可以在內(nèi)端側(cè)抑制碰撞損失。另外，相較于中心位置靠負(fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃奖辉O(shè)定成大于主體部的構(gòu)件厚度的1/2。由此，即便在內(nèi)端側(cè)，也可以抑制沿著前緣部向負(fù)壓面流過的流體的剝離所致的損失，實(shí)現(xiàn)高效率化。另外，上述離心壓縮機(jī)的葉輪可以如下所示構(gòu)成上述前緣部的曲率半徑的變化率從上述內(nèi)端向上述外端為恒定。根據(jù)該構(gòu)成，前緣部的曲率半徑的變化率從內(nèi)端向外端為恒定。由此，可以容易地進(jìn)行制作。另外，上述的離心壓縮機(jī)的葉輪可以如下所示構(gòu)成上述前緣部的曲率半徑的變化率從上述內(nèi)端向上述外端不相同。根據(jù)該構(gòu)成，前緣部的曲率半徑的變化率從內(nèi)端向外端不相同。為此，可以根據(jù)使用條件、性能、制作成本等選擇最佳形狀。不過，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)的葉輪，包括圓盤狀的輪轂和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片。此外，通過上述輪轂和相鄰的上述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路。上述葉片包括具有從在上述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及上述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在上述徑向內(nèi)周側(cè)連接上述壓力面和上述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部。此外，上述主體部的構(gòu)件中心線和上述軸方向所成的角，從與上述輪轂連接的內(nèi)端向外端增大。另外，上述前緣部的在上述外端側(cè)的截面形狀為橢圓狀，從上述內(nèi)端向上述外端，前緣部頂端的曲率半徑減小。根據(jù)該構(gòu)成，外端側(cè)的截面形狀形成為橢圓狀。此外，從內(nèi)端側(cè)向外端側(cè)，前緣部頂端的曲率半徑逐漸減小。通過這些構(gòu)成，越是入射角相對(duì)小而流體變得難以剝離的外端側(cè)，前緣部頂端的曲率半徑越是減小。為此，可以大大降低在產(chǎn)生流體剝離的可能性少的外端側(cè)的碰撞損失。進(jìn)而，在徑向較寬的范圍內(nèi)，在不提高產(chǎn)生流體剝離的可能性的情況下， 可以降低碰撞損失。因此，可以大大降低碰撞損失，得到高效率。其結(jié)果，可以提供高性能頁(yè)
的離心壓縮機(jī)。另外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)的葉輪，包括圓盤狀的輪轂、和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片。此外，通過上述輪轂和相鄰的上述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路。上述葉片包括具有上述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及上述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在上述徑向內(nèi)周側(cè)連接上述壓力面和上述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部。另外，上述主體部的構(gòu)件中心線和上述軸方向所成的角，從與上述輪轂連接的內(nèi)端向外端增大。此外，上述前緣部的上述內(nèi)端側(cè)的截面形狀為非對(duì)稱狀，相較于前緣部頂端靠上述壓力面?zhèn)鹊那拾霃?，小于相較于上述前緣部頂端靠上述負(fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃?。進(jìn)而，從上述內(nèi)端向上述外端，上述壓力面?zhèn)鹊那拾霃皆龃?、上述?fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃綔p小。根據(jù)該構(gòu)成，前緣部的在內(nèi)端側(cè)的截面形狀，成為相較于前緣部頂端靠壓力面?zhèn)鹊那拾霃叫〉男螤?。此外，關(guān)于該截面形狀，相較于前緣部頂端靠負(fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃酱蠖蔀榉菍?duì)稱。在內(nèi)端側(cè)壓力面的曲率半徑形成得小，由此可以降低內(nèi)端側(cè)的碰撞損失。另夕卜，較大形成負(fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃剑纱穗y以在內(nèi)端側(cè)發(fā)生剝離。由此，在內(nèi)端側(cè)減小碰撞損失的同時(shí)，還可以抑制流體的剝離。因此，在不提高發(fā)生流體剝離的可能性的情況下，可以降低碰撞損失，得到高效率。如此可以提供一種高性能的離心壓縮機(jī)。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)1的主要部分放大截面圖。圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的葉輪30的外觀構(gòu)成立體圖。圖3是在圓周方向展開本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的葉輪30的圖。該圖3示出在徑向的內(nèi)端41 (輪轂側(cè))處的流體流入部32。圖4是圓周方向展開本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的葉輪30的圖。該圖4示出在徑向的外端42(片梢側(cè))處的流體流入部32。圖5是是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的前緣部頂端47的徑向位置(橫軸) 和曲率半徑(縱軸)的關(guān)系的曲線圖。圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)2的葉輪30在圓周方向展開的圖。該圖6示出在徑向的內(nèi)端41 (輪轂側(cè))處的流體流入部32。圖7是本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)2的葉輪30在圓周方向展開的圖。該圖7示出在徑向的外端42(片梢側(cè))處的流體流入部32。圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)3的葉輪30在圓周方向展開的圖。該圖8示出在徑向的內(nèi)端41 (輪轂側(cè))處的流體流入部32。圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)3的葉輪30在圓周方向展開的圖。該圖9示出在徑向的外端42(片梢側(cè))處的流體流入部32。圖10是表示本發(fā)明的第一 第三實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)的前緣部的第一變形例的圖。該圖10是表示前緣部頂端的徑向位置(橫軸)和曲率半徑(縱軸)的關(guān)系的曲線圖。圖11是表示本發(fā)明的第一 第三實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)的前緣部的第二變形例的圖。該圖11是表示前緣部頂端的徑向位置(橫軸)和曲率半徑(縱軸)的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。首先，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)1的主要部分放大截面圖。首先，對(duì)離心壓縮機(jī)1的簡(jiǎn)要構(gòu)成進(jìn)行說明。如圖1所示，離心壓縮機(jī)1具有渦卷形外殼10、主軸20、和葉輪30。渦卷形外殼10具有具有葉輪30的收容空間的外殼主體部11、使流路從外殼主體部11的下游側(cè)沿著徑向放大的擴(kuò)展部12、和形成為渦卷狀且與擴(kuò)展部12的外徑部12a 連通的渦囊部13。主軸20穿過外殼主體部11，以旋轉(zhuǎn)中心軸P為中心，從外部被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。圖2是葉輪30的簡(jiǎn)要構(gòu)成立體圖。葉輪30具有形成為圓盤狀且隨著從軸方向上游側(cè)向下游側(cè)使外徑逐漸增大的輪轂31、和如圖2所示成為三維形狀的多個(gè)葉片40。輪轂31如圖1所示具有截面輪廓成為拋物線狀的外周彎曲面31a。該輪轂31具有在上游端面31b和下游端面31c開口的貫通孔31d。該貫通孔31d中有主軸20穿過固定。葉片40從外周彎曲面31a突出，以放射狀設(shè)置多個(gè)。關(guān)于該葉片40，后面詳述。在這樣構(gòu)成的葉輪30中，上游端面31b側(cè)的徑向內(nèi)周側(cè)成為流體流入部32。此夕卜，下游端面31c側(cè)的外周部成為流體流出部33。通過這樣的構(gòu)成，在外殼主體部11沿著主軸20向軸方向流動(dòng)的氣體G，如圖1所示，從流體流入部32向葉輪30流入時(shí)，在由外周彎曲面31a、各葉片40間和外殼主體部11 區(qū)劃出的流路中流過。隨著該氣體G進(jìn)入下游側(cè)，流動(dòng)的方向逐漸朝向徑向。此外，氣體G 從流體流出部33向徑向外方流出。然后，氣體G經(jīng)由擴(kuò)展部12流入渦囊部13。圖3以及圖4是在圓周方向展開葉輪30的圖。圖3示出在徑向的內(nèi)端41 (輪轂側(cè))處的流體流入部32。圖4是在徑向的外端42(片梢側(cè))處的流體流入部32。如圖3以及圖4所示，葉片40以一定的翼厚(構(gòu)件厚)tl形成。該葉片40具有主體部43和前緣部44。上述主體部43具有從氣體G接受的壓力相對(duì)高的壓力面40a以及從氣體G接受的壓力相對(duì)低的負(fù)壓面40b。此外，上述前緣部44在流體流入部32 (參照?qǐng)D 1)呈曲面狀對(duì)壓力面40a和負(fù)壓面40b進(jìn)行連接。如圖3所示，關(guān)于葉片40，主體部43的構(gòu)件中心線Q和旋轉(zhuǎn)中心軸P (軸方向)所成的角β在內(nèi)端41成為β 。此外，如圖4所示，角β在外端42為β2(> β )。從內(nèi)端41向外端42，構(gòu)件中心線Q和旋轉(zhuǎn)中心軸P所成的角β以恒定的變化率逐漸增大。換言之，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中的葉片40從軸方向流入的氣體G的相對(duì)流入速度ν的方向與構(gòu)件中心線Q所成的入射角α，如圖3所示，在徑向的內(nèi)端41成為α 。此外，入射角α 在徑向的外端42為α2( = 0)。在內(nèi)端41和外端42之間，入射角α從徑向內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率逐漸減小。如圖3以及圖4所示，葉片40間的狹道面積S，與入射角α的大小成比例。即，成為入射角α 1的內(nèi)端41的狹道面積Si，大于成為入射角α 2( = 0)的外端42的狹道面積S2，從徑向內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率逐漸減小。如圖3所示，內(nèi)端41的前緣部44的截面形狀為半圓狀。前緣部頂端47A成為作為構(gòu)件中心線Q的延長(zhǎng)線和前緣部44的輪廓線的交點(diǎn)的中心位置OA。更具體而言，前緣部 44以中心位置OA為起點(diǎn)，朝向壓力面40a側(cè)以及負(fù)壓面40b側(cè)各自的下游側(cè)，以相同的曲率半徑Pl描繪出四個(gè)半弧狀的軌跡之后，與主體部43連續(xù)。即，該前緣部頂端47A的曲率半徑P 1設(shè)定成主體部43和前緣部44的連接部48的翼厚tl的1/2。如圖4所示，外端42的前緣部44的截面形狀為橢圓狀。前緣部頂端47B成為作為構(gòu)件中心線Q的延長(zhǎng)線和前緣部44的輪廓線的交點(diǎn)的中心位置0B。更具體而言，前緣部 44的截面形狀，成為相當(dāng)于按短軸切開短徑與連接部48的翼厚tl相同的橢圓而得到的一半部分的截面形狀。如圖4所示，壓力面40a和負(fù)壓面40b經(jīng)由前緣部44連續(xù)。如此，按照前緣部頂端47B的曲率半徑為P2(< Pi)、該P(yáng) 2小于翼厚tl的1/2 的方式，構(gòu)成外端42處的前緣部44。圖5是表示前緣部頂端47的徑向位置(橫軸)和曲率半徑(縱軸)的關(guān)系的曲線圖。如圖5所示，前緣部頂端47的曲率半徑P從內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率減小。需要說明的是，關(guān)于入射角α，從內(nèi)端41向外端42為相同的變化率。接著，對(duì)上述心壓縮機(jī)1的作用進(jìn)行說明。首先，從外部對(duì)主軸20賦予旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，主軸20以及與該主軸20成為一體的葉輪30進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(參照?qǐng)D1)。此外，葉輪30的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。氣體G從流體流入部32朝向軸方向流入葉輪30，在流過葉輪30期間賦予壓力能以及速度能，從流體流出部33向徑向外方流出。此外，在流過擴(kuò)展部12以及渦囊部13時(shí)， 速度能轉(zhuǎn)換成壓力能。在上述流動(dòng)的過程中，在氣體G流入葉輪30時(shí)，能量損失變得極小。S卩，如圖4所示，在流速快且對(duì)效率的影響比較大的前緣部44的外端42側(cè)，前緣部頂端47Β (中心位置0Β)的曲率半徑P 2比較小，低于翼厚tl的1/2。為此，氣體G和前緣部頂端47B的碰撞損失減小。另一方面，減小前緣部頂端47的曲率半徑P時(shí)，通常氣體 G變得容易剝離。但是，外端42側(cè)的入射角α成為比內(nèi)端41側(cè)的入射角α 1小的α2( = 0)。其結(jié)果，氣體G即便流向負(fù)壓面40b側(cè)也幾乎不發(fā)生剝離。另一方面，在流速慢且對(duì)效率的影響比較小的前緣部44的內(nèi)端41側(cè)，入射角α 1 被設(shè)定得比較大，成為較大的狹道面積Si。為此，流過較大流量的氣體G。此外，前緣部頂端47Α(中心位置OA)具有比較大的曲率半徑Pl，所以氣體G即便流向負(fù)壓面40b側(cè)也幾乎不發(fā)生剝離。此外，從內(nèi)端41向外端42，前緣部頂端47的曲率半徑P以恒定的變化率減小。 為此，從內(nèi)端41越是朝向外端42，氣體G的碰撞損失就越是減小。也就是說，從前緣部44 的內(nèi)端41到外端42都使氣體G對(duì)前緣部頂端47的碰撞所致的能量損失減小。此外，從內(nèi)端41朝向外端42，入射角α以恒定的變化率減小。為此，從內(nèi)端41到外端42，幾乎都不發(fā)生流體的剝離。如此，氣體G幾乎不產(chǎn)生能量損失，在葉輪30的內(nèi)部流動(dòng)。其結(jié)果，壓力能升高。如以上說明的那樣，根據(jù)離心壓縮機(jī)1，設(shè)定成構(gòu)件中心線Q和旋轉(zhuǎn)中心軸P所成的角β從內(nèi)端41向外端42增大。也就是說，設(shè)定成構(gòu)件中心線Q和相對(duì)流入速度ν的方向所成的入射角α從內(nèi)端41向外端42減小。由此，在氣體G的流速快的外端42側(cè)，可以減小入射角α (增大β (β 2))，抑制流體的剝離而實(shí)現(xiàn)高效率化。進(jìn)而，設(shè)定成前緣部44 的中心位置0的曲率半徑P從內(nèi)端41向外端42減小。由此，在流速快的外端42側(cè)，可以相對(duì)于流速慢的內(nèi)端41側(cè)使在前緣部44的氣體G的碰撞損失相對(duì)降低。其結(jié)果，作為整體，可以抑制碰撞損失所致的效率下降。此外，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高效率化。另一方面，在流速慢的內(nèi)端41側(cè)，與外端42側(cè)相比增大入射角α (減小β (β 1))而增大狹道面積S(Sl)， 由此可以確保扼流流量。與此同時(shí)，即便入射角α較大，也可以通過增大曲率半徑來抑制流體的剝離。其結(jié)果，作為整體，可以在確保流量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率化。換言之，從內(nèi)端41側(cè)向外端42側(cè)，前緣部頂端47的曲率半徑P逐漸減小。由此， 越是入射角α相對(duì)減小而流體難以剝離的外端42側(cè)，前緣部頂端47的曲率半徑P越是減小。為此，可以大幅度降低發(fā)生剝離的可能性少的外端42側(cè)的碰撞損失。進(jìn)而，可以在徑向的較寬范圍內(nèi)降低碰撞損失，且不會(huì)提高發(fā)生剝離的可能性。因此，可以大幅度降低碰撞損失并得到高效率。由此，可以提供高性能的離心壓縮機(jī)1。另外，曲率半徑P從內(nèi)端41向外端42以恒定變化率減小，所以容易對(duì)前緣部44 的形狀進(jìn)行定義。其結(jié)果，加工程序的作成、機(jī)械加工變得容易。接著，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6以及圖7是在圓周方向展開本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)2的葉輪30的圖。圖6示出在徑向的內(nèi)端41 (輪轂側(cè))處的流體流入部32。圖7示出在徑向的外端42 (片梢側(cè))處的流體流入部32。需要說明的是，圖6以及圖7中，對(duì)與圖1 圖5相同的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)，并省略說明。就離心壓縮機(jī)2而言，葉片40的前緣部M的形狀與上述的前緣部44不同。需要說明的是，入射角α與第一實(shí)施方式一樣，在內(nèi)端41和外端42之間從徑向內(nèi)端41向外端 42以恒定的變化率逐漸減小。如圖6所示，就在內(nèi)端41的前緣部M而言，其前緣部頂端47C相較于作為構(gòu)件中心線Q的延長(zhǎng)線和前緣部M的輪廓線的交點(diǎn)的中心位置OC形成于靠壓力面40a側(cè)。就該前緣部M的截面形狀而言，形成為相較于前緣部頂端47C靠壓力面40a側(cè)的曲率半徑為 P 3、相較于前緣部頂端47C靠負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑為P 4的非對(duì)稱狀。更具體而言， 相較于前緣部頂端47C靠壓力面40a側(cè)的曲率半徑P 3被設(shè)定成小于連接部48的翼厚tl 的1/2。此外，負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑P 4被設(shè)定成大于主體部43的翼厚tl的1/2。另夕卜，前緣部頂端47C被設(shè)定成曲率半徑P2(< Pi)。如圖7所示，外端42的前緣部M的截面形狀為半圓狀。前緣部頂端47D成為作為構(gòu)件中心線Q的延長(zhǎng)線和前緣部M的輪廓線的交點(diǎn)的中心位置0D。中心位置OD被設(shè)定成曲率半徑P 1 (連接部48中的主體部43的翼厚tl的1/2)。這樣的前緣部M的曲率半徑P，從內(nèi)端41向外端42其變化率恒定。S卩，前緣部頂端47的曲率半徑P從內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率從曲率半徑P 2增大至曲率半徑P 1。另外，相較于前緣部頂端47C靠壓力面40a側(cè)的曲率半徑P，從內(nèi)端41向外端42 以恒定的變化率從曲率半徑P 3增大至曲率半徑P 1。此外，相較于前緣部頂端47C靠負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑P，從內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率從曲率半徑P 4減小至曲率半徑P 1。根據(jù)這樣的構(gòu)成，在流速慢的內(nèi)端41側(cè)，壓力面40a側(cè)以設(shè)成小于翼厚tl的1/2的曲率半徑P 3而形成。此外，前緣部頂端47C以設(shè)成小于翼厚tl的1/2的曲率半徑P 2 而形成。由此，可以抑制在內(nèi)端41側(cè)的碰撞損失。進(jìn)而，負(fù)壓面40b側(cè)為被設(shè)成大于翼厚tl的1/2的P 4，所以可以抑制沿著前緣部M流向負(fù)壓面40b的氣體G的剝離所致的損失。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)高效率化。如果更具體地加以說明，當(dāng)在像內(nèi)端41那樣入射角α (α )被設(shè)成比較大的狀態(tài)下以比較小的曲率半徑P 2形成前緣部頂端47C時(shí)，通常變得容易剝離。但是，在本實(shí)施方式中，前緣部頂端 47C的負(fù)壓面40b側(cè)以比較大的曲率半徑P 4形成。為此，可以抑制沿著前緣部頂端47流向負(fù)壓面40b的氣體G的剝離。由此，可以抑制由氣體G的剝離導(dǎo)致的損失。因此，在內(nèi)端41側(cè)，可以一面抑制碰撞損失一面抑制剝離。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)高效率化。進(jìn)而，從內(nèi)端41向外端42，前緣部頂端47的曲率半徑P 2以及壓力面40a側(cè)的曲率半徑ρ 3向P 1逐漸增大。同時(shí)，負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑P 4向P 2逐漸減小。為此， 在前緣部M的徑向的較寬范圍內(nèi)，可以同時(shí)抑制碰撞損失和抑制剝離。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)
高效率化。接著，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖8以及圖9是在圓周方向展開本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的離心壓縮機(jī)3的葉輪30的圖。圖8示出在徑向的內(nèi)端41 (輪轂側(cè))處的流體流入部32。圖9示出在徑向的外端42 (片梢側(cè))處的流體流入部32。需要說明的是，在圖8以及圖9中，對(duì)與圖1 圖7相同的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)，并省略說明。就離心壓縮機(jī)3而言，具有前緣部64來代替上述的第一實(shí)施方式的前緣部44、第二實(shí)施方式的前緣部54。需要說明的是，入射角α與第一實(shí)施方式相同，在內(nèi)端41和外端 42之間從徑向內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率逐漸減小。如圖8所示，內(nèi)端41的前緣部64的截面形狀與第二實(shí)施方式的前緣部M相同。 前緣部頂端47C形成在相較于中心位置OC靠壓力面40a —側(cè)，成為非對(duì)稱狀。即，相較于前緣部頂端47C靠壓力面40a側(cè)的曲率半徑P 3被設(shè)定成小于連接部48的翼厚tl的1/2。 此外，負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑P 4被設(shè)定成大于主體部43的翼厚tl的1/2。另外，前緣部頂端47C被設(shè)定成曲率半徑P 2。如圖9所示，外端42的前緣部64的截面形狀，與上述的第一實(shí)施方式的前緣部44 的外端42相同，形成為橢圓狀。即，前緣部頂端47B成為中心位置0B。此外，關(guān)于外端42 的前緣部64，其前緣部頂端47B為曲率半徑P 2。這樣的前緣部64的曲率半徑P，從內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率變化。艮口， 相較于前緣部頂端47C靠壓力面40a側(cè)的曲率半徑P，從內(nèi)端41向外端42以恒定的變化率增大。此外，相較于前緣部頂端47C靠負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑P，從內(nèi)端41向外端42 以恒定的變化率減小。此外，前緣部頂端47C和前緣部頂端47B具有相同的曲率半徑(P幻。前緣部64 的徑向的全部前緣部頂端47以曲率半徑P 2形成。根據(jù)這樣的構(gòu)成，前緣部64的徑向的全部前緣部頂端47以曲率半徑P 2形成。為此，可以在全部徑向上降低碰撞損失。另外，在外端42側(cè)，入射角α形成得較小(α 2 = 0)。為此，變得難以發(fā)生流體的剝離。另一方面，在內(nèi)端41側(cè)，入射角α 形成得較大(α1(> α 2))，所以通常變得容易發(fā)生流體的剝離。但是，與前緣部頂端47C相比負(fù)壓面40b側(cè)以比較大的曲率半徑P4形成。為此，即使入射角α 較大，也可以有效防止氣體G剝離。通過上述之類的構(gòu)成，在前緣部64的從內(nèi)端41至外端42的全部徑向，可以同時(shí)抑制碰撞損失和抑制剝離。為此，可以得到非常高的效率。如此，可以提供高性能的離心壓縮機(jī)3。需要說明的是，上述的實(shí)施方式所示的動(dòng)作步驟、或者各構(gòu)成構(gòu)件的諸形狀、組合等是一個(gè)例子，可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)根據(jù)設(shè)計(jì)要求等進(jìn)行各種變更。例如，在上述的實(shí)施方式中，使前緣部44、54、64的曲率半徑P的變化率從內(nèi)端41 向外端42為恒定，但并不一定必須為恒定。例如，如圖10所示，與第一實(shí)施方式相同，在內(nèi)端41將前緣部44的截面形狀形成為半圓狀，在外端42形成為橢圓狀的情況下，如曲線圖(1)所示，從內(nèi)端41向外端42，可以在內(nèi)端41側(cè)急劇減小前緣部頂端47Α的曲率半徑P，然后再緩慢減小。根據(jù)這樣的構(gòu)成，前緣部頂端47在寬范圍內(nèi)以較小的曲率半徑P形成。為此，與使曲率半徑P的變化率恒定的情況相比，能在更寬的范圍內(nèi)減輕碰撞損失。另外，也可以使曲率半徑P像曲線圖(2) (5)那樣變化。如此，可以對(duì)應(yīng)于離心壓縮機(jī)的使用條件、性能、制作成本等選擇最佳的形狀。另外，也可以通過調(diào)節(jié)葉片40的質(zhì)量，來調(diào)節(jié)作用于葉片40的離心力、固有振動(dòng)頻率。同樣地，如圖11所示，可以將徑向的長(zhǎng)度區(qū)隔成幾個(gè)規(guī)定的范圍，在每個(gè)規(guī)定的范圍使變化率不同。例如，可以通過在內(nèi)端41至A地點(diǎn)的范圍內(nèi)使曲率半徑P的變化率恒定，或使A地點(diǎn)至B地點(diǎn)的曲率半徑P的變化率越接近B地點(diǎn)越是增大，來形成最佳形狀。另外，不僅僅是第一實(shí)施方式涉及的前緣部頂端47，而且在第二實(shí)施方式、第三實(shí)施方式中，也可以使前緣部討、64的壓力面40a側(cè)及/或負(fù)壓面40b側(cè)的曲率半徑P的變化率不同。另外，構(gòu)件中心線Q和旋轉(zhuǎn)中心軸P所成的角β、或者入射角α、狹道面積S的變化率，也并非必須是從內(nèi)端41向外端42為恒定。另外，前緣部44、54、64的輪廓線，可以是單一的曲率半徑P，或者可以是3個(gè)以下的曲率半徑的組合，還可以組合4個(gè)以上的曲率半徑并平滑地連續(xù)。另外，第一實(shí)施方式以及第三實(shí)施方式涉及的前緣部44、64的外端42側(cè)的截面形狀為橢圓狀，但并不限于此，也可以在壓力面40a側(cè)及/或負(fù)壓面40b側(cè)設(shè)置比前緣部頂端 47的曲率半徑大的至少一個(gè)以上的曲率半徑，成為與前緣部頂端47的曲率半徑以及主體部43平滑連續(xù)的形狀。另外，外端42側(cè)的入射角α 2，只要小于內(nèi)端41側(cè)的入射角α 即可，可以不為 0(零)。另外，在上述的實(shí)施方式中，在葉片40的外周未設(shè)置套筒(外筒)的所謂開放葉輪式的葉輪30中應(yīng)用了本發(fā)明，但也可以使用在葉片40的外周設(shè)有套筒的所謂閉合葉輪中應(yīng)用本發(fā)明。另外，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)在構(gòu)成為單級(jí)的離心壓縮機(jī)中應(yīng)用了本發(fā)明的情況進(jìn)行了說明，但也可以在構(gòu)成為多級(jí)的離心壓縮機(jī)中應(yīng)用本發(fā)明。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明涉及的離心壓縮機(jī)，可以提供高性能的離心壓縮機(jī)。符號(hào)說明1 3離心壓縮機(jī)30 葉輪31 輪轂40 葉片40a壓力面40b負(fù)壓面41 內(nèi)端42 外端43主體部44、54、64 前緣部47 (47A 47D)前緣部頂端48連接部G氣體(流體)0 (OA 0D)中心位置P旋轉(zhuǎn)中心軸Q構(gòu)件中心線S(S1、S2)狹道面積tl翼厚(構(gòu)件厚度)ν相對(duì)流入速度
權(quán)利要求
1.一種離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，包括圓盤狀的輪轂、和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片，通過所述輪轂和相鄰的所述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路，所述葉片包括具有從所述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及所述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在所述徑向內(nèi)周側(cè)連接所述壓力面和所述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部，所述主體部的構(gòu)件中心線和所述軸方向所成的角，隨著從與所述輪轂連接的內(nèi)端向外端而增大，所述前緣部的與所述構(gòu)件中心線交叉的中心位置的曲率半徑，隨著從所述內(nèi)端向所述夕卜端而減小。
2.如權(quán)利要求1所述的離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，所述前緣部的在所述外端側(cè)的所述中心位置的曲率半徑小于所述主體部上的在與所述前緣部連接的位置處的構(gòu)件厚度的1/2。
3.如權(quán)利要求1所述的離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，關(guān)于所述前緣部的在所述內(nèi)端側(cè)的曲率半徑，在比所述中心位置靠所述壓力面?zhèn)刃∮谒鲋黧w部上的與所述前緣部連接的位置處的構(gòu)件厚度的1/2，并且在靠所述負(fù)壓面?zhèn)却笥谒鰳?gòu)件厚度的1/2。
4.如權(quán)利要求1所述的離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，從所述內(nèi)端向所述外端，所述前緣部的曲率半徑的變化率保持恒定。
5.如權(quán)利要求1所述的離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，從所述內(nèi)端向所述外端，所述前緣部的曲率半徑的變化率不同。
6.一種離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，包括圓盤狀的輪轂、和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片，通過所述輪轂和相鄰的所述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路，所述葉片包括具有從所述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及所述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在所述徑向內(nèi)周側(cè)連接所述壓力面和所述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部，所述主體部的構(gòu)件中心線和所述軸方向所成的角，隨著從與所述輪轂連接的內(nèi)端向外端而增大，所述前緣部的所述外端側(cè)的截面形狀為橢圓狀，隨著從所述內(nèi)端向所述外端，而前緣部頂端的曲率半徑減小。
7.—種離心壓縮機(jī)的葉輪，其特征在于，包括圓盤狀的輪轂、和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片，通過所述輪轂和相鄰的所述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路，所述葉片包括具有從所述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及所述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在所述徑向內(nèi)周側(cè)連接所述壓力面和所述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部，所述主體部的構(gòu)件中心線和所述軸方向所成的角，隨著從與所述輪轂連接的內(nèi)端向外端而增大，所述前緣部的所述內(nèi)端側(cè)的截面形狀是非對(duì)稱狀，在所述前緣部的所述內(nèi)端側(cè)的截面形狀中，比前緣部頂端靠所述壓力面?zhèn)鹊那拾霃叫∮诒人銮熬壊宽敹丝克鲐?fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃?，隨著從所述內(nèi)端向所述外端，而所述壓力面?zhèn)鹊那拾霃皆龃?、所述?fù)壓面?zhèn)鹊那拾霃綔p小。
全文摘要
一種離心壓縮機(jī)的葉輪包括圓盤狀的輪轂和從該輪轂的一面突出且以放射狀設(shè)置多個(gè)的葉片。通過所述輪轂和相鄰的所述葉片形成使在徑向內(nèi)周側(cè)沿著軸方向流入的流體朝向徑向外周側(cè)流出的流路。此外，所述葉片包括具有從所述流路中流過的流體接受的壓力相對(duì)高的壓力面以及所述壓力相對(duì)低的負(fù)壓面的主體部、和在所述徑向內(nèi)周側(cè)連接所述壓力面和所述負(fù)壓面的曲面狀的前緣部。另外，所述主體部的構(gòu)件中心線和所述軸方向所成的角隨著從與所述輪轂連接的內(nèi)端向外端而增大。進(jìn)而，所述前緣部的與所述構(gòu)件中心線交叉的中心位置的曲率半徑隨著從所述內(nèi)端向所述外端而減小。
文檔編號(hào)F04D29/30GK102472293SQ201080032319
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者中庭彰宏, 坂元康朗, 檜山貴志, 若井宗彌 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社