叶轮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种叶轮以及具有它的涡轮机械，本发明在涡轮机械所具有的离心叶轮或者斜流叶轮中，抑制二次流，提高涡轮机械的性能。本发明中，叶轮(600)具有轮毂板(609)和在该轮毂板的一方的表面侧在周方向隔开间隔配置的多个叶片(607)。多个叶片具有轮毂板和叶片正交，且将具有由直线要素构成的叶片的基准叶轮中的各叶片的翼跨度高度方向的多个翼截面以成为曲线要素(606)的叶片的方式在翼跨度高度方向叠层而形成的形状。在翼截面的翼跨度高度方向的叠层中，随着从该叶片的轮毂板侧端以及轮毂板相反侧端的至少一方的端面朝向跨度中间部而使赋予翼截面的切向倾斜以及扫掠的量增大。
【专利说明】叶轮
[0001]本申请是名称为“叶轮以及具有它的涡轮机械”、国际申请日为2012年4月12日、国家申请号为201210106427.0的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及离心叶轮或者斜流叶轮等叶轮以及具有它的涡轮机械，尤其涉及具有离心叶轮或者斜流叶轮的压缩机、鼓风机、风扇、泵等向工作流体赋予能量的涡轮机械。
【背景技术】
[0003]作为涡轮机械的一种的多级压缩机为将由被安装在同一轴上的多个离心叶轮或者斜流叶轮、被一并设置在各叶轮的下游侧的扩散器、反导叶构成的段落堆叠的形式。该多级压缩机中使用的叶轮在大多情况下是对翼进行切削加工而制作的。若能够将构成叶轮的翼的翼面形状作为直线要素的集合体来定义，则能够使用铣床等棒状的切削工具。在这种情况下，一面使加工工具的侧面向成为直线要素的部分旋转，一面使之抵接，一面使之从叶轮的入口侧向成为出口侧的方向或者向其反方向滑动，一面进行切削。据此，能够有效地加工。这样，因为直线要素叶轮富于制作性.加工性，所以，在离心压缩机中大多使用直线要素叶轮。
[0004]虽然采用直线要素叶轮的情况从制作方面看是有效的方法，但是，由于近年要求对叶轮性能的进一步改善，所以，有必要从将叶轮的翼做成直线要素集合的制约解放，做成由自由曲面构成的翼面，对翼间流动进行精密的控制。下面，在本发明中，将翼面由自由曲面构成的叶轮称为曲线要素叶轮。
[0005]局部地具有曲线要素的叶轮的例子被专利文献1、专利文献2公开。专利文献I的叶轮是在叶轮的护罩侧没有护罩板(侧板)的开放式叶轮(下面，也称半护罩叶轮)，专利文献2记载的叶轮虽然在护罩侧不具有护罩板(侧板)这点与专利文献I相同，但是，是在两片翼之间，具有入口侧尺寸与这些翼相比短的翼的带中间叶片的半护罩叶轮。另外，将护罩侧具有护罩板(侧板)的叶轮称为封闭式叶轮(下面，也称为全护罩叶轮)。
[0006]专利文献2记载的叶轮是曲线要素叶轮，在形成翼型时，在翼的前缘附近堆积使翼截面在跨度方向弯曲了的翼，形成用于曲线要素叶轮的翼。据此，抑制低能量流体在翼间流路的局部积蓄，改善压缩机效率。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开昭59-90797号公报
[0010]专利文献2:专利第4115180号公报
[0011]在上述专利文献I以及专利文献2中，在半护罩叶轮中，通过从以往的翼前缘周围改变翼前缘周围，谋求改善压缩机效率。在离心叶轮、斜流叶轮中使用的半护罩叶轮中，产生翼前端泄漏流，在全护罩叶轮中，不产生翼前端泄漏流。因此，在半护罩叶轮中，即使是最好的翼形状，也因翼间的流型的不同，而不保证能够在全护罩叶轮中改善性能的最佳的曲线要素叶轮。即、最佳的曲线要素叶轮的翼形状可能不同。
[0012]这样，适合全护罩叶轮的曲线要素化的方法不一定明确。但是，无论是上述任意的形态的叶轮，也难以想象相对于无数的曲线要素叶片的形成法，尽量限定真正与提高性能相连的曲线要素化图案，有必要发现与改善性能相联系的曲线要素化的图案。
[0013]本发明是鉴于上述以往技术的状况做出的发明，其目的是在涡轮机械所具有的离心叶轮或者斜流叶轮中，提高涡轮机械的性能。本发明的其它的目的是有效地抑制曲线要素叶轮的翼间的二次流。本发明的另外的其它的目的是在曲线要素叶轮中，实现与提高性能相联系的最佳的曲线要素化的方法，即、翼截面向跨度方向堆叠的图案。
【发明内容】
[0014]在本发明中，因为提出了曲线要素叶轮，所以，首先针对曲线要素叶轮，将必要的用语的定义等说明如下。
[0015][曲线要素叶轮]
[0016]将用曲线连结叶轮的护罩面以及轮毂面间，从入口侧到出口侧配置多条该曲线，做成叶片的叶轮定义为曲线要素叶轮。是与直线要素叶轮对比的概念。
[0017]曲线要素叶轮的形状决定成为基准的直线要素叶轮的翼形状，针对该直线要素叶轮，在各种各样的跨度位置切出翼截面。此后，使切出的翼截面直线移动、旋转移动或者变形，再次堆叠。据此，得到具有自由曲面的曲线要素叶轮。参照图1以及图2，对该具体的方法说明如下。
[0018]图1是说明使切出的一个翼截面移动或者变形的方法的图。图1(a)是用圆筒座标系表示的翼截面图。跨度位置(图1(a)上与纸张成直角的方向)是任意位置。图1(b)是将图1(a)所示的相同的翼展开，成为正交座标系的图，图的横轴是后述的子午面流线方向m，图的纵轴是周方向(Θ方向)。
[0019]图2是表示将图1所示那样的切出的翼截面堆叠，形成曲线要素叶片的样子的立体图。在该图2中，从叶轮中取出叶片一片量来表示。在子午面(R-Z面)内，沿显眼的线素将从轮毂110到各翼截面的跨度方向高度设为h，将沿从轮毂110到护罩120为止的线素的跨度方向的全部高度设为H，定义无量纲翼高度h/H。
[0020][切向倾斜](夕> '7' 工 > \ > D — > )
[0021]使叶轮的翼截面V的形状在全等地确保的状态下，在周方向(Θ方向)移动，将在叶轮的旋转方向旋转移动的情况定义为赋予正的切向倾斜。
[0022]在图1中从翼截面101向翼截面102的移动为切向倾斜。此时的移动量若在圆筒座标系(图1(a))中表不,贝U为δ Θ (rad),若在正交座标系(图1(b))中表不,贝U为纵轴方向的移动量S Y。
[0023][翼弦]
[0024]在翼截面V中，将连结前缘202和后缘203的线定义为翼弦C，将从前缘202朝向后缘203的方向定义为正。
[0025][扫掠](74 — 7° )
[0026]是在翼截面V中，固定后缘203的位置，在翼弦C的方向使翼截面V的拱线以确保大致相似的状态变形的情况。将在正的翼弦方向变形的情况作为正的扫掠。[0027]因为若使翼截面V的形状，即、翼表面的轮廓形状本身相似变形，则翼厚th也变化，所以，能够仅使拱线C大致相似地变形，任意地赋予翼厚th。另外，变形后的前缘202a处于变形前的翼弦C的线上。图1中，作为从翼截面101向翼截面103的相似变形来表不。这里，将后缘203固定是为了将叶轮外径R2确保为一定，不使理论扬程大幅变化，在可以使理论扬程变化的情况下，没有必要一定使后缘203为一定位置。
[0028]在这样的定义下，在本发明中，为了实现上述目的，在具有轮毂板和在周方向隔开间隔配置在该轮毂板的一方的表面侧的多个叶片的叶轮中，上述多个叶片具有上述轮毂板和上述叶片正交，且将具有由直线要素构成的叶片的基准叶轮中的各叶片的翼跨度高度方向的多个翼截面以成为曲线要素叶片的方式在翼跨度高度方向叠层而形成的形状，在将使上述翼截面在叶轮的旋转方向旋转移动的情况作为赋予正的切向倾斜时，在上述翼截面的翼跨度高度方向的叠层中，随着从该叶片的轮毂板侧端以及轮毂板相反侧端的至少一方的端面朝向跨度中间部而使赋予上述翼截面的切向倾斜的量增大。
[0029]而且，在该叶轮中，可以是在将使上述翼截面在翼弦下游方向大致相似地变形移动的情况作为赋予正的扫掠时，在上述翼截面的翼跨度高度方向的叠层中，随着从该叶片的轮毂板侧端以及轮毂板相反侧端的至少一方的端面朝向跨度中间部而使赋予上述翼截面的扫掠的量增大，也可以是上述切向倾斜的赋予量中，轮毂侧的赋予量比护罩侧的赋予量大，并且，赋予量的最大值相比于跨度中央，处于靠近轮毂侧的翼跨度高度上。
[0030]另外，在本发明中，在具有轮毂板和在周方向隔开间隔配置在该轮毂板的一方的表面侧的多个叶片的叶轮中，对于上述叶片的负压面和上述轮毂板面，或者上述叶片的负压面和在轮毂板相反侧端部与该叶片相向的面的至少任意一个，其所构成的角度为钝角。
[0031]而且，在该叶轮中，也可以是子午面内的上述轮毂板面或者在上述轮毂板相反侧端部与该叶片相向的面的至少一方和上述叶片的前缘的棱线构成的角度、在含有上述叶片的一侧为锐角。
[0032]另外，还有，在本发明中，在具有轮毂板和在周方向隔开间隔配置在该轮毂板的一方的表面侧的多个叶片的叶轮中，上述多个叶片的形状是在翼跨度高度方向叠层翼截面而形成的形状，是在该叠层时，在翼跨度高度方向沿曲线叠层的曲线要素叶片，在将该叶轮以相同半径展开的形状下的上述叶片的负压面在相比于翼跨度中央部的轮毂板侧，在叶轮的旋转方向为最前端。
[0033]而且，在上述任意一项中，都希望上述叶轮是离心叶轮或者斜流叶轮。
[0034]再有，本发明的特征是涡轮机械至少具备一个以上上述任一项所述的叶轮。
[0035]发明效果
[0036]根据本发明，因为在离心叶轮或者斜流叶轮中，叶轮出口的翼截面形状在旋转方向凸，且使护罩侧与轮毂侧相比在后侧，所以，能够抑制促进低能量流体向翼间流路的角部积蓄的二次流，提高涡轮机械的性能。另外，若将上述叶轮做成曲线要素叶轮，则能够做成能够进一步抑制二次流的形状，涡轮机械的性能提高。另外，还有，通过将扫掠和切向倾斜组合，能够实现与提高性能相联系的最佳的曲线要素化的方法，即、翼截面向跨度方向堆叠的图案。
【专利附图】
【附图说明】[0037]图1是用于说明有关本发明的叶轮的子午面剖视图及其展开图。
[0038]图2是用于说明有关本发明的叶轮的立体图。
[0039]图3是有关本发明的多级离心压缩机的一实施例的纵剖视图。
[0040]图4是以往的离心叶轮的一例的子午面剖视图以及立体图。
[0041]图5是以往的离心叶轮的其它例的子午面剖视图以及立体图。
[0042]图6是有关本发明的离心叶轮的一实施例的子午面剖视图以及立体图。
[0043]图7是表示赋予切向倾斜的例的图。
[0044]图8是表示赋予扫掠的例的图。
[0045]图9是有关本发明的离心叶轮的其它的实施例的子午面剖视图以及立体图。
[0046]图10是说明翼间流的图，是叶轮的半径方向截面的周方向展开图。
[0047]图11是说明带叶片前缘的根部的流动的图。
[0048]图12是有关本发明的叶轮的一实施例的效率曲线。
【具体实施方式】
[0049]下面，针对本发明的若干实施例，使用附图进行说明。首先，作为涡轮机械的一例，对二级离心压缩机进行说明。图3是二级离心压缩机的纵剖视图。这里，作为多级离心压缩机300，提出二级离心压缩机，但是，本发明可以用于使用了离心型叶轮或者斜流型叶轮的单级或者多级的涡轮机械，并非被特别限定于二级离心压缩机。
[0050]二级离心压缩机300具备初级301和第二级302。初级叶轮308以及第二级叶轮311被安装在同一旋转轴303上，构成旋转体。旋转轴303、第一级、第二级叶轮308、311被收容在压缩机壳体306，由被保持在压缩机壳体306上的轴颈轴承304、推力轴承305旋转自由地支撑。
[0051]在初级叶轮308的下游侧，配置将被叶轮308压缩的工作气体的压力恢复，形成在半径方向向外的流动的扩散器309、将因扩散器309而在半径方向向外的工作气体的流动在半径方向向内，并向第二级叶轮311引导的反导叶310。在二级叶轮311的下游同样地配置扩散器312、将用于因二级扩散器312而压力上升了的工作气体汇总并向机外送出的收集器或者被称为涡盘的回收构件313。
[0052]第一级叶轮308具有轮毂板308a、护罩板308b、在轮毂板308a和护罩板308b之间在周方向以大致等间隔配置多片的叶片308c。同样，第二级叶轮311具有轮毂板311a、护罩板311b、在轮毂板311a和护罩板311b之间在周方向以大致等间隔配置多片的叶片311c。在各叶轮308、311的入口侧，也就是护罩板308b、311b侧的外周部配置鼠迷宫式密封件315，在轮毂板308a、311a的背面侧分别配置阶梯迷宫式密封件316和平衡迷宫式密封件 317。
[0053]从吸入嘴307流入的工作气体按照初级叶轮308、带叶片的扩散器309、反导叶310、第二级叶轮311、带叶片的扩散器312的顺序通过，被导向收集器、涡盘这样的回收构件313。图3中，作为扩散器表示了带叶片的扩散器，但也可以是无叶片扩散器。
[0054]图4中，为了方便下面的说明，表示了作为以往技术的直线要素叶轮400。图4(a)表示子午面的叶片407的拱面。表示了构成拱面的轮毂侧边界线401和护罩侧边界线402、位于其间的五条翼截面的拱线405。因此，在图4(a)中，共使用七个翼截面，叶轮400的叶片407被该七个翼截面特定。403是叶片420的前缘，404是叶片407的后缘。为了在叶轮400叠层翼截面，而使用多个直线线素406。
[0055]图4(b)中用立体图表示叶轮400。叶片407的表面作为从轮毂侧边界401朝向护罩侧边界402的直线要素408的集合体被构成。另外，直线要素在图4(a)中用直线要素406表示，在图4(b)中用直线要素408表示。在图4(b)所示那样的直线要素叶轮400中，难以精密地控制形成在翼间的二次流。
[0056]图5中表示直线要素叶轮500的其它以往例。本叶轮500与图4所示的叶轮400的不同之处并非是由一条直线线素构成叶片507的前缘，而是将由相邻的多个直线线素521i(i = 1、2、…)形成的面以在子午面形状，在入口侧为凸的方式切割。即、使各翼截面上的将前缘从轮毂侧连结到护罩侧的棱线503在叶片高度方向弯曲。在本以往例中，也与图4所示的以往例的情况同样，将翼截面505沿直线要素506、508堆积，形成叶片507。另外，直线要素在图5(a)中用直线要素506表示，在图5(b)中用直线要素508表示。在叶轮500中，虽然能够对翼前缘503附近的流动进行稍许控制，但是，因为翼间流路的特性在本质上与图4所示的叶轮400相比没有改变，所以，不能充分控制二次流。
[0057]下面，一面与上述以往例进行对比，一面使用图6~图12，对本发明的若干实施例进行说明。图6是有关本发明的曲线要素叶轮的一实施例的图，图6(a)是曲线要素叶轮600的子午面(R-Z面)形状，图6(b)是其立体图。
[0058]图6(a)中，在曲线要 素叶轮600，由轮毂侧边界601和护罩侧边界602划分流路610。在该流路610内在周方向隔开间隔配置具有多个曲线要素606的曲线要素叶片607。该图6(a)中，叶片607用翼截面605表不。曲线要素606成为叠层翼截面的导向器。另外，曲线要素605如后所述(参见图9)，也有在子午面投影图中看成直线要素的情况，但实际的形状是曲线。
[0059]如图6(b)所示，在曲线要素叶轮600，在轮毂板609的一方的表面上在周方向以大致等间隔配置多个叶片607。而且，叶片607从轮毂侧边界601朝向护罩侧边界602，沿曲线要素608堆积翼截面，叶片表面为自由曲面。本发明中因为采用曲线要素，所以，翼截面的堆积的自由度比直线要素叶轮大。因此，能够使叶片表面自由地倾斜，能够控制向流体施加的力的方向，即、翼间二次流。
[0060]使用图7以及图8，对能够控制该翼间流的曲线要素叶轮600的例进行说明。图7是赋予了切向倾斜S Y的曲线要素叶轮600的例。横轴是将翼截面的旋转移动量δΥ用翼弦C无量纲化了的值。纵轴表示无量纲翼高度h/H。
[0061]作为切向倾斜δ Y的赋予方法，相对于具有与作为对比基准的轮毂面垂直的直线要素的直线要素叶轮，在从轮毂侧的翼截面以及护罩侧的翼截面朝向跨度中间部的翼截面的方向，使切向倾斜SY增大。若像这样，将切向倾斜δ gamma赋予叶片，则如图6(b)所示，位于旋转方向背面侧(_方向)的叶片607的负压面成为凹面。另外，成为越是跨度方向中央侧的翼截面，与轮毂侧、护罩侧的翼截面相比，越在旋转方向前端(+方向)的形状。此时，叶片607的负压面和轮毂面、护罩面构成的角度为钝角。
[0062]因为图7所示的切向倾斜δ Y的赋予外形701、702是以满足上述特征的方式选择的外形，所以，均与改善性能相连。这里，外形701因切向倾斜δΥ在轮毂面和护罩面均为0，所以，周方向的翼截面位置相同，在强度方面优异。外形702是使护罩侧的切向倾斜δΥ比轮毂侧的切向倾斜S Y大，使轮毂侧的翼截面位置706与护罩侧的翼截面位置707相比，在旋转方向在前端，谋求性能比外形701提高的外形。
[0063]赋予了切向倾斜δ Y的外形701、702中，均使切向倾斜为最大的翼高度方向位置705,708与跨度中央相比略位于轮毂侧。其理由是，已知离心叶轮、斜流叶轮的翼间核流的中心位于靠轮毂侧的位置的情况很多，在与该翼间核流的中心位置相比位于上或者下的从核流离开的部分，使翼倾斜增大的情况与提高效率相联系。另外，就图7的横轴所表示的切向倾斜S Y而言，绝对量并不重要，重要的是使相对的位置关系成为上述的关系。
[0064]使用图8，说明能够控制翼间流的曲线要素叶轮600的其它例。图8是赋予了扫掠S M的曲线要素叶轮600的例。横轴是将翼截面上的前缘部的移动变形量δΜ用翼弦C无量纲化了的值。纵轴表示无量纲翼高度h/H。在本例中，在从轮毂侧的翼截面以及护罩侧的翼截面朝向翼跨度中间部的翼截面的方向，使扫掠δΜ增大。若像这样将扫掠δΜ赋予叶片，则如图6(b)所示，叶片607的前缘成为跨度方向中央部向流动方向下游侧凹陷的形状。此时，叶片607的前缘的棱线和轮毂面、护罩面构成的角度在含有叶片的一侧测定，为锐角。
[0065]图8是表示赋予了扫掠δΜ的三种外形801、802、803。这些三种外形801?803均如上所述，被赋予扫掠SM。在被赋予了扫掠δ M的外形801中，还为使轮毂侧和护罩侧的翼截面位置运动而使叶片607的前缘中央部806凹陷。因为该外形801仅通过对已有的叶轮的前缘部进行追加加工即可实现，所以，具有能够轻易地制作近似的曲线要素叶轮的优点。
[0066]在赋予了扫掠δ M的外形802以及外形803中，使轮毂侧扫掠δ M比护罩侧扫掠δ M相对地小，使轮毂侧的翼截面位置807与护罩侧的翼截面位置808相比向上游侧突出。据此，谋求提高效率。另外，在外形802和外形803中，使跨度中间部的外形不同。其理由如下。
[0067]外形802的最大扫掠位置809位于大致跨度中央高度。与此相对，外形803的最大扫掠位置810与跨度中央高度相比，靠近轮毂侧。外形803的最大扫掠位置以这样的方式设定是由于像上述那样，在叶轮内的流动中，核流位于靠近轮毂侧，所以，应与该核流的偏斜对应。
[0068]虽然使扫掠δ M向叶片607的赋予分布在外形802和外形803中像上述那样不同，但是，该差别仅体现在核流发展前的叶片607的前缘周围，因此，越是在赋予了切向倾斜S Y的情况下，在叶轮600的形状上越没有显著的差异，在性能方面也为大致相同程度。在该图8中，也是就横轴的扫掠δ M而言，绝对位置并不重要，重要的是使相对的位置关系成为上述关系。
[0069]在图6所示的叶轮600中，被赋予切向倾斜δ Y和扫掠δ M这两者，是期待最高性能的形状。与此相对，即使赋予上述切向倾斜SY和扫掠δ M的任意一种，也能够得到提高了性能的叶轮。图9是表示仅赋予了切向倾斜δ Y的叶轮900的例。
[0070]在叶轮900中，在轮毂侧翼截面901和护罩侧翼截面902之间，在周方向以大致等间隔配置多个叶片907。在从叶片前缘903到叶片后缘904为止之间选择有多条曲线要素906，沿该曲线要素906堆叠翼截面905。
[0071]因为没有赋予本实施例的叶轮900扫掠δΜ，所以，在图9(a)中，曲线要素906的子午面投影图为直线，可以看出沿直线要素叠层翼截面905。但是，可以看出，因为应用了切向倾斜S Y，所以，如图9(b)所示，叶片907的表面在周方向弯曲，由曲线要素910构成。此时，在相当于叶轮900的旋转方向的里侧的叶片907的负压面，轮毂面侧的位置与护罩面侧的位置相比在旋转方向前端(+方向)，并且，在旋转方向最前端的位置与跨度方向中央部相比略微在轮毂面侧。
[0072]接着，使用图10以及图11，对以这样的方式构成的有关本发明的曲线要素叶轮内的流动进行说明。图10是说明赋予了切向倾斜δΥ的效果的图。在被赋予了切向倾斜δΥ的叶轮1000中，在相邻的两片叶片1001之间形成翼间流路1010。图10是表示叶轮1000的半径Hr为任意)的截面上的翼间流路1010，是从下游侧看的图。
[0073]因为在叶片1001上存在翼作用，所以，产生由翼基本涡流引起的诱导速度1006、1007，在翼周围形成循环。诱导速度1006、1007在压力面1001中，朝向纸张进深方向(诱导速度1006)，在负压面1002中，朝向纸张近前方向(诱导速度1007)。
[0074]流动容易剥离的负压面1005在与轮毂板1002的表面交叉的角部1008、与护罩板1003的表面交叉的角部1009，诱导速度线的密度降低，诱导速度1007变小。S卩、角部1009的流动减速，压力升高。其结果为，从压力面朝向负压面的二次流1011被抑制，低能量流体在角部1009积聚的情况降低，能够降低以二次流为起因的流动损失。
[0075]图11是表示图6(a)的A部的细节的图，是说明扫掠δΜ的效果的图。另外，因为在图6(a)的B部也是同样，所以，这里对A部进行说明。模式地表示叶轮1100的前缘1101、1104与护罩1110交叉的端部附近的流入流的偏向状况。图11(a)是说明压力面侧的流动的图，图11(b)是说明负压面侧的流动的图。另外，在叶轮1100的前缘1101、1104与轮毂面交叉的端部附近，也产生同样的流动。
[0076]因为叶片1120的前缘1101、1104在护罩侧端面1121附近向上游侧突出，所以，叶片1120的表面的等压力线1102、1105向下游侧凸地弯曲。其结果为，形成在叶片1120的表面附近的边界层流动1103、1106以随着去向下游侧而从护罩1110的表面离开的方式弯曲。
[0077]因为图11(b)表示负压面上的流动，所以，在刚刚突入到前缘1104后，为负压，向作为角部的护罩侧端面1112被拉拽。之后，与压力面同样，在从角部1112离开的方向弯曲。这样，在端面1112附近难以积聚边界层流动。在具有图8所示的扫掠δ M的外形的叶轮中，若赋予前缘向上游侧凸的扫掠SM的外形，则边界层流动向与图11相反的方向转向，助长了剥离，使损失增大。
[0078]因为切向倾斜δ Y是使翼截面在周方向错开，再次叠层的概念，所以，相对于叶片的表面形状直至从前缘到后缘为止变化的情况，因为在扫掠δ Μ，叶片相似地变形，所以，在从前缘到后缘的中间部，表面形状基本不变化，前缘附近产生外观上的变化。因此，在对离心叶轮、斜流叶轮的二次流的控制中，切向倾斜SY比扫掠δ M更重要，按照这个优先顺序应用。因此，扫掠S M是二次作用，尤其是对叶片前缘附近的流动重要这样的非设计点上的性能的改善有效。即、在入射角变大的非设计点上，虽然容易引起前缘失速，但若应用扫掠，则容易抑制失速。
[0079]图12是表示在将上述实施例所示的切向倾斜δ Y和扫掠δ M赋予到叶轮的叶片时，压缩机的性能曲线变化的样子。该图12是表示压缩机相对于流量的隔热效率的图。横轴以及纵轴是由成为比较基准的直线要素叶轮的性能指标无量纲化了的值。曲线1201是在以往技术中成为基准的直线要素叶轮的性能。曲线1202是有关图9所示的实施例的性能曲线。可知若将恰当的切向倾斜S Y赋予叶轮的叶片，则能够改善设计点1204的隔热效率。
[0080]但是，在图9所示的实施例的叶轮中，效率改善效果被限定在小流量区域?设计点流量区域，在大流量区域，基本看不到叶轮的性能的改善效果。另一方面，效率曲线1203是针对图6所示的叶轮600的效率曲线，是赋予了切向倾斜δΥ和扫掠δΜ这两者的效率曲线。这样，若恰当地赋予切向倾斜δΥ和扫掠δΜ，则能够在宽大的流量范围内改善效率。
[0081]如上所述，通过在曲线要素叶轮中赋予切向倾斜δΥ和扫掠δΜ，能够实现抑制二次流，改善了级效率的压缩机。另外，在上述实施例中，对将切向倾斜δΥ和扫掠δΜ赋予叶轮的情况进行了说明，但本发明并不限于上述实施例。即、本发明的主旨为只要是将翼截面堆积而形成的曲线要素叶轮的形状做成与上述任意一个实施例相同的形状即可，其堆积方法不一定需要基于切向倾斜SY、扫掠δΜ，也可以使用向翼弦方向的平行移动、向径方向的平行移动、向与翼弦垂直的方向的平行移动等方法。
[0082]再有，最好在翼整体、跨度方向整体具有上述各实施例所示的形状公开的特征，但是，即使像仅在轮毂侧或仅在护罩侧那样，仅在局部部位具有那样的形状的特征，也能够得到改善效率的效果。
[0083]符号说明
[0084]101:翼截面;102、103:翼截面；201:翼截面;202、202a:前缘；203:后缘；300:多级离心压缩机；301:初级；302:第二级；303:旋转轴；304:轴颈轴承；305:推力轴承；306:压缩机壳体；307:吸入嘴；308:初级叶轮；308a:轮毂板；308b:护罩板；308c:叶片；309:初级扩散器；310:初级反导叶；311:第二级叶轮；311a:轮毂板；311b:护罩板；311c:叶片；312:第二级扩散器；313:回收构件；315:鼠迷宫式密封件；316:阶梯迷宫式密封件；317:平衡迷宫式密封件；400:叶轮；401:轮毂侧翼截面；402:护罩侧翼截面；403:前缘；404:后缘；405:翼截面；406:直线要素；407:叶片；408:直线要素;500:叶轮；501:轮毂侧翼截面；502:护罩侧翼截面；503:前缘；504:后缘；505:翼截面；506:直线要素；507:叶片；508:直线要素；5211、5212:直线线素；600:叶轮；601:轮毂侧翼截面；602:护罩侧翼截面；603:前缘；604:后缘；605:翼截面；606:曲线要素；607:叶片；608:曲线要素；609:轮毂板；610:流路；701、702:切向倾斜.外形；703?708:各点的外形；801?803:扫掠.外形；804?810:各点的外形；900:叶轮；901:轮毂侧翼截面；902:护罩侧翼截面；903:前缘；904:后缘；905:翼截面；906:直线要素；907:叶片；908:曲线要素；1001:叶片；1002:轮毂板；1003:护罩板；1004:压力面;1005:负压面;1006、1007:诱导速度;1008、1009:角部；1010:翼间流路；1011: 二次流；1101:前缘；1102:等压力线；1103:流线；1104:前缘；1105:等压力线；1106:流线；1201?1203:性能曲线。
【权利要求】
1.一种叶轮，所述叶轮具有轮毂板和在周方向隔开间隔配置在该轮毂板的一方的表面侧的多个叶片，其特征在于， 对于上述叶片的负压面和上述轮毂板面、或者上述叶片的负压面和在轮毂板相反侧端部与该叶片相向的面的至少任意一个，其所构成的角度为钝角。
2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，子午面内的上述轮毂板面或者在上述轮毂板相反侧端部与该叶片相向的面的至少一方和上述叶片的前缘的棱线构成的角度，在含有上述叶片的一侧为锐角。
【文档编号】F04D29/26GK104005991SQ201410267017
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年4月12日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】杉村和之, 西田秀夫, 小林博美, 伊藤俊雄 申请人:株式会社日立制作所