葉輪及離心壓縮機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種葉輪及離心壓縮機(jī)。
[0002]本申請(qǐng)主張基于2014年I月22日于日本申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2014-009680號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并將該日本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容援用于此。
【背景技術(shù)】
[0003]工業(yè)用壓縮機(jī)和渦輪制冷機(jī)、小型燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中使用的離心式或斜流式的壓縮機(jī)的性能要求不斷提高，尤其，需要提高這些壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件即葉輪的性能。因此近年來(lái)，為了提高葉輪的性能而提出有各種方案。
[0004]專利文獻(xiàn)I中記載有如下內(nèi)容:在壓縮機(jī)或軸流燃?xì)廨啓C(jī)的風(fēng)扇中使用的護(hù)罩葉片(Shroud-less blade)設(shè)置貫穿葉片兩面的交叉排氣孔(Cross Bleed Holes)。該交叉排氣孔設(shè)置于葉片的尖端附近。
[0005]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2010/0329848號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0008]發(fā)明的概要
[0009]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0010]然而，上述專利文獻(xiàn)I的護(hù)罩葉片中，在葉片的負(fù)壓面?zhèn)鹊膹较蛲鈧?cè)的區(qū)域形成因二次流動(dòng)產(chǎn)生的漩渦，因此低能流體滯留在該區(qū)域，作為葉輪產(chǎn)生能量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，其提供一種抑制能量損失的高效率的葉輪。
[0012]用于解決技術(shù)課題的手段
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方式所涉及的葉輪及離心壓縮機(jī)中，采用以下方式。
[0014]本發(fā)明的一方式所涉及的葉輪具備:圓盤，繞軸線旋轉(zhuǎn);及葉片，在該圓盤的軸線方向一側(cè)的面沿周向隔著間隔設(shè)置有多個(gè)，且劃分形成將從軸線方向一側(cè)流入的流體向徑向外側(cè)排出的流路，所述葉片上形成有連通朝向旋轉(zhuǎn)方向前方側(cè)的壓力面和朝向旋轉(zhuǎn)方向后方側(cè)的負(fù)壓面的孔部。
[0015]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在流路內(nèi)部流通的流體的一部分經(jīng)由孔部作為噴射流向負(fù)壓面?zhèn)鹊牧髀穬?nèi)部噴出。通過(guò)該噴射流，能夠消散在葉片的負(fù)壓面?zhèn)犬a(chǎn)生的二次流動(dòng)及漩渦。
[0016]并且，本發(fā)明的第二方式所涉及的葉輪中，上述第一方式中的孔部也可以構(gòu)成為隨著從壓力面?zhèn)瘸蜇?fù)壓面?zhèn)榷蛄髀返南掠蝹?cè)延伸。
[0017]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于從孔部噴出的噴射流與在流路的負(fù)壓面?zhèn)鹊牧黧w的主流朝向大致相同的方向流動(dòng)，因此不會(huì)阻礙主流的流動(dòng)，能夠消散二次流動(dòng)及漩渦。
[0018]另外，本發(fā)明的第三方式所涉及的葉輪中，上述第一或第二方式中的多個(gè)孔部也可以構(gòu)成為從導(dǎo)管的徑向內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)彼此隔開(kāi)排列。
[0019]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從孔部噴出的噴射流的流量增加，并且噴射流噴射至負(fù)壓面?zhèn)鹊母鼘拸V的區(qū)域，因此能夠更有效地消散在負(fù)壓面?zhèn)犬a(chǎn)生的二次流動(dòng)及漩渦。
[0020]另外，本發(fā)明的第四方式所涉及的葉輪中，上述第一至第三的各方式中的孔部也可以構(gòu)成為隨著從壓力面?zhèn)瘸蜇?fù)壓面?zhèn)榷_(kāi)孔面積擴(kuò)大。
[0021 ]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在下降方向上適當(dāng)調(diào)節(jié)從孔部噴出的噴射流的壓力。由此，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)以使噴射流不阻礙主流的流動(dòng)，并且能夠有效地消散二次流動(dòng)及漩渦。
[0022]并且，本發(fā)明的第五方式所涉及的葉輪中，上述第一至第四的各方式的孔部也可以構(gòu)成為隨著從壓力面?zhèn)瘸蜇?fù)壓面?zhèn)榷_(kāi)孔面積縮小。
[0023 ]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在上升方向上適當(dāng)調(diào)節(jié)從孔部噴出的噴射流的壓力。由此，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)以使噴射流不阻礙主流的流動(dòng)，并且能夠有效地消散二次流動(dòng)及漩渦。
[0024]而且，本發(fā)明的第六方式所涉及的葉輪中，上述第一至第五方式中的孔部也可以構(gòu)成為具有以螺旋狀形成于該孔部的內(nèi)周面的槽。
[0025]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺旋狀的槽對(duì)從孔部噴出的噴射流施加旋轉(zhuǎn)成分。包含旋轉(zhuǎn)成分的流體與二次流動(dòng)及漩渦發(fā)生碰撞，因此能夠更有效地消散這些二次流動(dòng)及漩渦。
[0026]另外，本發(fā)明的第七方式所涉及的葉輪中，上述第一至第五方式中的孔部也可以具有設(shè)置于壓力面?zhèn)鹊腎個(gè)流入口，且具有分別與流入口連通且設(shè)置于負(fù)壓面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)噴射口。
[0027]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，設(shè)置于壓力面?zhèn)鹊牧魅肟跒镮個(gè)，相對(duì)于此，設(shè)置于負(fù)壓面?zhèn)鹊膰娚淇诒环譃槎鄠€(gè)，因此噴射流噴射于負(fù)壓面?zhèn)鹊母鼘拸V的區(qū)域，能夠更有效地消散在負(fù)壓面?zhèn)犬a(chǎn)生的二次流動(dòng)及漩渦。
[0028]另外，本發(fā)明的第八方式中，提供具備上述第一至第七中任一方式所涉及的葉輪的離心壓縮機(jī)。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明的葉輪，能夠提供抑制能量損失的高效率的葉輪。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是表示本發(fā)明所涉及的離心壓縮機(jī)的概要的剖視圖。
[0032]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的葉輪的周向剖視圖。
[0033]圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的葉片的在圖2的A-A線的剖視圖。
[0034]圖4是表示設(shè)置有本發(fā)明的各實(shí)施方式所涉及的孔部H的區(qū)域的圖。
[0035]圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的葉片的剖視圖。
[0036]圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的葉片的變形例的剖視圖。
[0037]圖7是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的葉片的剖視圖。
[0038]圖8是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的葉片的變形例的剖視圖。
[0039]圖9是本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的葉片的剖視圖。
[0040]圖10是本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的葉片的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]接著，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪進(jìn)行說(shuō)明。該實(shí)施方式中，將旋轉(zhuǎn)機(jī)械即離心式壓縮機(jī)的葉輪作為一例進(jìn)行說(shuō)明。
[0042](第一實(shí)施方式)
[0043]如圖1所示，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械即離心壓縮機(jī)100作為一例，主要由
[0044]繞軸線O旋轉(zhuǎn)的軸102、安裝于軸102且利用離心力壓縮工藝氣體(氣體)G的葉輪1、及可旋轉(zhuǎn)地支承軸102并且形成有使工藝氣體G從上游側(cè)流至下游側(cè)的流路104的外殼105構(gòu)成。
[0045]外殼105形成為大致圓柱狀的外框，且以貫穿中心的方式配置有軸102。在外殼105中的軸102的軸向兩端設(shè)置有軸頸軸承105a，其中一端設(shè)置有推力軸承105b。這些軸頸軸承105a及推力軸承105b可旋轉(zhuǎn)地支承軸102。即，軸102經(jīng)由軸頸軸承105a及推力軸承105b被外殼105支承。
[0046]并且，外殼105中的軸向的一端側(cè)設(shè)置有從外部使工藝氣體G流入的吸入口105c，另一端側(cè)設(shè)置有使工藝氣體G向外部流出的排出口 105d。外殼105內(nèi)設(shè)置有分別與這些吸入口 1 5c及排出口 105d連通，且重復(fù)縮徑及擴(kuò)徑的內(nèi)部空間。該內(nèi)部空間作為容納葉輪I的空間而發(fā)揮作用，并且也作為上述流路104發(fā)揮作用。
[0047]S卩，吸入口 105c與排出口 105d經(jīng)由葉輪I及流路104連通。
[0048]在軸102的軸向上隔著間隔排列有多個(gè)葉輪I。另外，圖1中設(shè)置有6個(gè)葉輪I，只要設(shè)置有至少I個(gè)以上即可。
[0049]如圖2至圖4所示，葉輪I構(gòu)成為具備圓盤2及多個(gè)葉片3。正面觀察時(shí)，圓盤2形成為大致圓形，且以上述軸線O為中心可繞軸旋轉(zhuǎn)。圓盤2中，從規(guī)定的位置S朝向徑向外側(cè)彎曲形成圓盤面4，該規(guī)定的位置S位于從軸線O稍微遠(yuǎn)離徑向外側(cè)的徑向內(nèi)側(cè)。該彎曲形成的圓盤面4中，位于徑向內(nèi)側(cè)的面沿軸線O形成，并且隨著朝向徑向外側(cè)而逐漸形成沿徑向的凹型。即，圓盤2中，隨著從該軸線O稍微遠(yuǎn)離的徑向內(nèi)側(cè)的位置S越朝向徑向外側(cè)，其軸向厚度尺寸越從軸向端面的一側(cè)(上游側(cè))減少，該軸向厚度尺寸的減少量在內(nèi)側(cè)越大則在外側(cè)越小。
[0050]上述圓盤面4上大致呈放射狀地配置有多個(gè)葉片3，并且大致垂直地立設(shè)在圓盤面
4。該葉片3的厚度形成為從圓盤面4側(cè)的端部至圓盤面4側(cè)的相反一側(cè)的尖端側(cè)端部大致相同。
[0051]并且，從軸線O方向觀察葉片3時(shí)，具有從徑向內(nèi)側(cè)的端部至徑向外側(cè)的端部朝向圓盤2的旋轉(zhuǎn)方向呈若干凸面的彎曲形狀。通過(guò)葉輪I旋轉(zhuǎn)，彎曲形狀的葉片3的凹面?zhèn)燃巴姑鎮(zhèn)鹊母魅~片面中的凸面?zhèn)鹊娜~片面成為壓力面P，另一方面，凸面的背面即凹面?zhèn)鹊娜~片面成為負(fù)壓面η。
[0052]圖3是表示圖2的A-A線的剖面的圖。另外，A-A線是以圓盤面4為基準(zhǔn)穿過(guò)葉片3的高度方向的中間位置的線。如圖2所示，葉片3的尖端t形成為從圓盤2的徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)彎曲。更具體而言，與上述圓盤面4同樣地，形成為凹形，該凹形為越接近徑向內(nèi)側(cè)，則越沿著軸線0，而越朝向徑向外側(cè)，則逐漸沿徑向。并且，如果葉片3以圓盤面4為基準(zhǔn)，則其高度尺寸形成為越在圓盤2的徑向內(nèi)側(cè)越高，越在徑向外側(cè)越低。
[0053]葉輪I中，葉片3的尖端t側(cè)被外殼105(參考圖1)覆蓋，通過(guò)由該外殼105構(gòu)成的護(hù)罩面5、上述相鄰的葉片3的壓力面P和負(fù)壓面n、及這些壓力面P與負(fù)壓面η之間的圓盤面4構(gòu)成葉輪I的葉輪流路1。即，2個(gè)葉輪流路1、1經(jīng)由I個(gè)葉片3彼此相鄰地構(gòu)成。
[0054]另外，葉片3的延伸途中形成有從壓力面P朝向負(fù)壓面η貫穿葉片3的孔部H?？撞縃形成為相對(duì)于厚度方向以規(guī)定角度貫穿葉片3。換言之，孔部H形成為，從圓盤2的周向觀察時(shí)壓力面P側(cè)的流入口 Hl與負(fù)壓面η側(cè)的噴射口 Η2的位置彼此錯(cuò)開(kāi)，并且形成為流入口 Hl與噴射口Η2彼此直線連通。即，經(jīng)由葉片3彼此相鄰的2個(gè)葉輪流路10、10通過(guò)孔部H彼此連通。
[0055]另外，本實(shí)施方式中，從葉輪I的周向觀察時(shí)，孔部H的貫穿方向設(shè)定為與將以圓盤面4為基準(zhǔn)的葉片3的高度方向上的中間位置沿軸線方向連結(jié)的線始終相同。
[0056]從貫穿孔部H的方向觀察的孔部H的剖面形狀呈圓形。在此，孔部H的開(kāi)孔尺寸可根據(jù)設(shè)計(jì)適當(dāng)決定，但本實(shí)施方式中，孔部H的流入口Hl與噴射口Η2具有相同的開(kāi)孔尺寸。
[0057]接著，參考圖4對(duì)從壓力面P側(cè)觀察葉片3時(shí)的設(shè)置有孔部Η(流入口Hl)的位置進(jìn)行說(shuō)明。即，設(shè)置有孔部H的位置為圖4中區(qū)域A的內(nèi)側(cè)。區(qū)域A是被沿葉片3的表面的流體的流動(dòng)方向的假想曲線L1、分別與該假想曲線LI正交的假想曲線L2、L3及圓盤面4包圍的區(qū)域。
[0058]如上所述，假想曲線LI沿著流體的流動(dòng)方向彎曲，并且設(shè)定為穿過(guò)從圓盤面4至葉片3的尖端t的高度尺寸的約60%的位置。并且，假想曲線L2設(shè)定為穿過(guò)在葉片3中從葉輪流路10的入口 6側(cè)的端緣至出口 7側(cè)的端緣的尺寸的約20%的位置。同樣地，假想曲線L3設(shè)定為穿過(guò)從入口6側(cè)的端緣至出口7側(cè)的端緣的尺寸的約60%的位置。