斜流式涡轮的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种在斜流式涡轮的主叶片之间设置中间高度的中间叶片，实现冲动式叶片涡轮特性的改善及作为动叶片整体的转动惯量的减少，并实现效率提高及过渡响应性的提高的斜流式涡轮。具备涡轮动叶片(11)、涡轮外壳(3)、对涡旋室(13)进行分割的涡旋分割壁(17)、形成在护罩侧分割壁面(25)侧的护罩侧流入通路(35)、形成在轮毂侧分割壁面(23)侧的轮毂侧流入通路(29)，所述动叶片(11)由主叶片(37)和中间叶片(39)构成，该主叶片(37)具有跨越轮毂外周面(31)与护罩部(15)的内周面之间的整个区域的高度而形成，该中间叶片(39)在周向上配置在主叶片(37)之间，并且从主叶片(37)的入口部到中间部且具有主叶片(37)的高度的中间高度而配置，来自轮毂侧流入通路(29)的工作流体向中间叶片(39)的前缘流入。
【专利说明】斜流式涡轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在小型燃气涡轮、增压器、扩张器等中使用的斜流式涡轮。
【背景技术】
[0002]在要求过渡响应性的涡轮增压器中，希望将排气能量向吸气压力的上升进行转换的“效率的提高”、带涡轮增压器的发动机的输出增加的延迟“所谓涡轮迟滞”的减少用的“旋转加速度的提高”。
[0003]因此，进行压缩机、涡轮的效率提高、涡轮叶轮的小型轻量化引起的转子的转动惯量的减少，并进行加速时的涡轮发动机的响应的提高。
[0004]通常，为了 “空力的效率提高”，例如增加叶片个数并减少叶片负荷的情况是有效的手段，但另一方面，由于重量增加、惯性质量增加，因此存在产生“旋转加速度的下降”这样的问题，希望一种能同时实现这样的互反的效果的手段。
[0005]作为抑制涡轮的效率下降的技术，尤其是抑制斜流式涡轮中的效率下降的技术，本 申请人:提出了专利文献I所示的斜流式涡轮的技术。
[0006]参照图17，说明该专利文献I所公开的斜流式涡轮。
[0007]一种斜流式涡轮201，具备以中心轴线K为中心旋转的轮毂205 ;在轮毂外周面206上竖立设置多个，且前缘247朝向上游侧凸起的动叶片207 ;具有将动叶片207的外径侧端缘225覆盖的护罩部227的壳体213 ;形成在动叶片207的上游侧，且朝向动叶片207的前缘247供给工作流体的空间即涡卷223，所述斜流式涡轮201中，涡卷223由涡旋分割壁229分割成护罩侧空间231和轮毂侧空间233。
[0008]涡旋分割壁229的后缘侧的护罩侧分割壁面237及轮毂侧分割壁面235分别形成有与它们大致平行地相对形成的护罩侧壁面243及轮毂侧壁面239，因此在各自的壁面间，形成有使工作流体沿大致半径方向流动的护罩侧流入通路245、及沿与叶片入口的轮毂侧的倾斜方向大致同等的方向流动的轮毂侧流入通路241。
[0009]通过该护罩侧流入通路245而供给的工作流体沿大致半径方向流动，因此以与护罩侧壁面243平行且与动叶片的入口侧端缘大致正交的方式流入。因此，在斜流式涡轮动叶片入口的护罩侧叶片前缘能够以适当的流动角将流动向动叶片207的内部引导。
[0010]另外，通过轮毂侧流入通路241而供给的工作流体向与斜流式涡轮动叶片入口的轮毂外周面206的倾斜方向大致同等的方向流动，因此以与轮毂外周面206平行且与动叶片的叶片前缘大致正交的方式流入。因此，在斜流式涡轮动叶片入口的轮毂侧叶片前缘能够以适当的流动角将流动向动叶片207的内部引导。
[0011]另外，从轮毂侧流入通路241向动叶片207流入的流动具有与轮毂外周面206的倾斜大致同等的角度而向动叶片207流入，因此能够使从护罩侧流入通路245沿大致半径方向朝动叶片207流入且朝向动叶片出口转向为轴向的护罩侧流入通路245的流动顺畅地从半径方向转向轴向，其结果是，具有能够防止在护罩部产生的壁面分界层的增加这样的特长。[0012]另一方面，工作流体在护罩侧流入通路245中沿大致半径方向流动，另一方面，在轮毂侧流入通路241中沿与斜流式涡轮动叶片入口的轮毂侧的倾斜方向大致同等的方向流动且通过了两流入通路的工作流体以交叉的状态向斜流式涡轮动叶片的入口侧端缘流入。
[0013]因此，在护罩侧流入通路245及轮毂侧流入通路241中流动的工作流体在涡旋分割壁229的后缘处合流。由此，能够抑制在涡旋分割壁229的后缘产生的尾波的发展。
[0014]需要说明的是，关于专利文献I的具有涡轮动叶片的前缘朝向上游侧凸起的动叶片的斜流式涡轮，在专利文献2中也有公开。
[0015]【在先技术文献】
[0016]【专利文献】
[0017]【专利文献I】日本特开2009-281197号公报
[0018]【专利文献2】日本专利4288051号公报
【发明内容】
[0019]【发明要解决的课题】
[0020]图18示出从护罩侧流入通路245、及轮毂侧流入通路241流入的动叶片207的护罩侧入口及轮毂侧入口的代表半径的速度三角形。
[0021]从护罩侧流入通路245流入的流动在流动角α大致20~30度下以流速A向动叶片207流入。周向速度C是与动叶片207的回旋周速大体一致的速度，作为相对流速B的半径速度是以流量为代表的速度。
[0022]从护罩侧流入通路245流入的流动在动叶片207的内部伴随着半径变化而流动对动叶片207作功，周向速度下降、压力下降，并同时朝向喷出口流出。
[0023]另一方面，从轮毂侧流入通路241流入的流动由于轮毂侧入口 Ρ2的半径比护罩侧入口 Pl的半径小，因此来自护罩侧入口的流动向半径小的区域流动，向压力下降的位置流入，因此以比护罩侧入口大的流速Α’向轮毂侧入口流入。
[0024]另外，由于轮毂侧入口的半径比护罩侧入口的半径小，因此动叶片前缘的回旋速度与半径比成比例地减小，成为周向速度C’，因此在轮毂侧入口以比护罩侧入口的相对流速B大的相对流速B’向动叶片207流入。
[0025]因此，从轮毂侧入口流入的流动与从护罩侧入口流入的流动相比，流速高，流动通过涡轮时放出的能量中，轮毂侧的流动的表示动叶片207内部的放出能量的比例的值的反作用度减小。
[0026]即，护罩侧的流动的反作用度大，能够降低动叶片内部的流速且能够减少摩擦损失，因此具有成为高效率的流动的所谓反作用涡轮的特性。
[0027]另一方面，轮毂侧的流动的反作用度小，通过利用动叶片207使高速流动转向时的运动量的方向转换产生的力来使动叶片207旋转，因此将流动加速至高速，从而摩擦损失大，越是反作用叶片，越无法提高效率，但是具有通过小的直径的动叶片能够产生与直径大的反作用叶片同样的动力这样的所谓冲动式涡轮的特性。
[0028] 换言之，在具有从图17所示的护罩侧流入通路245、及轮毂侧流入通路241流入的动叶片207那样的方式的斜流式涡轮中，可以说由轮毂侧的冲动式叶片和护罩侧的反作用叶片构成。
[0029]这样，从护罩侧流入的流动由于叶片间的流速低，因此摩擦损失低，通过与半径变化相伴的角运动量的放出而转换成旋转的动力，因此动叶片207的效率高，在转向成轴向的动叶片出口，通过压力变化和流动的方向的转向而将回旋速度转换成旋转的动力。
[0030]另一方面，轮毂侧的冲动式叶片以高速向动叶片207流入，将速度维持成高速且通过流动的转向而将流动的回旋速度转换成旋转的动力，需要入射角小的情况和能够对高速的流动尽量转向的充分的叶片个数。
[0031]因此，在以往的斜流式涡轮中，具有叶片个数少且无法将高速的流动高效率地转向这样的问题。
[0032]本发明鉴于以往的斜流式涡轮的技术性课题，其目的在于提供一种在由轮毂侧的冲动式叶片部分和护罩侧的反作用叶片部分构成的斜流式涡轮的具有轮毂侧的冲动式叶片涡轮特性的部分设置中间高度的中间叶片，实现冲动式叶片涡轮特性的改善及动叶片整体的转动惯量的减少，并实现效率提高及过渡响应性的提高的斜流式涡轮。
[0033]【用于解决课题的手段】
[0034]本发明为了实现上述目的，涉及一种斜流式涡轮，其特征在于，具备:涡轮动叶片，与工作流体所流入的前缘连结轮毂侧与护罩侧的线相比，轮毂侧与护罩侧的中间部呈凸状地形成在上游侧；涡轮外壳，以覆盖该涡轮动叶片的方式形成，且具备朝向该动叶片的前缘供给工作流体的涡旋部；涡旋分割壁，将所述涡旋部分割成护罩侧空间和轮毂侧空间；护罩侧流入通路，形成在该 涡旋分割壁的内周侧的护罩侧分割壁面和与该护罩侧分割壁面相对的部分之间，并使工作流体沿大致半径方向向所述动叶片的护罩侧入口流动；及轮毂侧流入通路，形成在所述涡旋分割壁的内周侧的轮毂侧分割壁面和与该轮毂侧分割壁面相对的部分之间，并使工作流体沿与轮毂的倾斜方向大致同一方向向所述动叶片的轮毂侧入口流动，
[0035]所述动叶片由主叶片和中间叶片构成，该主叶片在轮毂外周面上沿周向竖立设置多个且具有跨越轮毂外周面与护罩部的内周面之间的整个区域的高度而形成，该中间叶片在周向上配置在所述主叶片之间，并且从所述主叶片的入口部到中间部、具有所述主叶片的高度的中间高度而配置，来自所述轮毂侧流入通路的工作流体向所述中间叶片的前缘流入。
[0036]根据上述发明，如图1所示，与工作流体所流入的前缘连结轮毂侧与护罩侧的线(图1的线m)相比，轮毂侧与护罩侧的中间部呈凸状地形成在上游侧。
[0037]通过涡旋分割壁，具有护罩侧流入通路和轮毂侧流入通路的斜流式涡轮如前述那样可以说是由轮毂侧的冲动式叶片部分和护罩侧的反作用叶片部分构成，因此在周向上，在主叶片之间设置中间叶片，该中间叶片从主叶片的入口部遍及到中间部，且具有主叶片的高度的中间高度，由此，还使来自所述轮毂侧流入通路的工作流体向中间叶片的前缘流入，从而能够不增加半径大的反作用叶片个数而能够增多轮毂侧的冲动式涡轮特性部分的叶片个数。
[0038]因此，在以往的斜流式涡轮中，存在因叶片个数少而无法高效率地将高速流转换成旋转力这样的问题，相对于此，在本发明中，通过小半径的冲动式叶片部分能产生与大半径的反作用叶片部分同等的每单位流量的动力，通过有效利用所谓冲动式涡轮的特性，能够不增大涡轮动叶片的转动惯量而同时实现斜流式涡轮的效率提高和过渡响应性的提高。
[0039]另外，在本发明中，优选的是，在所述涡轮动叶片的子午面形状中，所述中间叶片至少设置在所述轮毂侧流入通路的流路宽度的延长区域与所述护罩侧流入通路的延长区域重叠的区域。
[0040]根据上述结构，在所述涡轮动叶片的子午面形状中，若在所述轮毂侧流入通路的流路宽度的延长区域存在中间叶片，则能够高效率地承接来自所述轮毂侧流入通路的流动而发挥所谓冲动式涡轮的特性。然而，当将中间叶片的后缘端较长地设置在下游侧时，主叶片的叶片间流路变窄，流速局部地产生增减速而流路损失增大，因此需要留在不产生损失的范围内。因此，将中间叶片39的后缘端形成至能够承接来自护罩侧流入通路的流动的从主叶片前缘端到后缘的全长的大致中间，能够抑制中间叶片引起的流路损失。
[0041]另外，在本发明中，优选的是，将所述中间叶片在所述主叶片之间沿周向设置多个。
[0042]如此，通过将中间叶片在主叶片之间设置多个，能够维持斜流式涡轮的效率，并减少主叶片的叶片个数，从而能够进一步减少涡轮动叶片的转动惯量。
[0043]另外，在设置多个时，中间叶片的后缘端的位置可以互不相同。
[0044]另外，在本发明中，优选的是，所述中间叶片的前缘与所述主叶片的前缘一致，并且设前缘的叶片高度与子午面上的中心线的高度大致同等或比该中心线高，进而设置成后缘的叶片高度比所述前缘高，该子午面按照所述护罩侧流入通路的流路宽度与轮毂侧流入通路的流路宽度之比而将沿着主叶片的流动分割为护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积。
[0045]这样，中间叶片的前缘与主叶片的前缘一致，并且设为前缘的叶片高度与所述中心线的高度大致同等或比该中心线高的位置，由此，各叶片(主叶片及中间叶片的各叶片)能够均等地承受轮毂侧的冲动式叶片部的叶片前缘的负荷。
[0046]另外，通过设置在后缘的叶片高度比前缘的叶片高度高的位置，在加速时而轮毂侧的流量增加的情况下，通过中间叶片能可靠地承接流量的增加，使冲动式叶片的特性有效地起作用，因此能够改善过渡响应性(参照图4)。
[0047]另外，在涡轮增压器进行稳定的工作时，将具有反作用叶片的特性的护罩侧的流量控制成增加，这样的情况下，能够在中间叶片的后缘部分承接角运动量而将护罩侧的流动转换成旋转动力。因此，能够得到高效率的效果(参照图5)。
[0048]因此，护罩侧与轮毂侧的流量的平衡偏斜，无论是护罩侧的流量增加的情况，还是轮毂侧的流量增加的情况，中间叶片在护罩侧的流量增加时，具有将护罩侧的流动的角运动量转换成动力的作为反作用叶片的作用，在轮毂侧的流量增加时，具有作为冲动式叶片的作用，由此，在前者的情况下，作为高效率的涡轮起作用，在后者的情况下，作为旋转加速度大的涡轮起作用。因此，能够同时实现改善发动机的过渡响应性的效果和稳定运转时的高效率工作。
[0049]另外，在本发明中，优选的是，所述中间叶片的前缘设置在比所述主叶片的前缘半径小的位置，并且所述中间叶片的从上游向下游的整个区域的叶片高度在与子午面上的中心线的高度大致同一高度或比该中心线高的位置处维持成一定，该子午面按照所述护罩侧流入通路的流路宽度与轮毂侧流入通路的流路宽度之比而将沿着主叶片的流动分割为护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积。
[0050]这样，中间叶片的前缘设置在比主叶片的前缘半径小的位置，而且中间叶片的高度在所述中间叶片的上游到下游的整个区域，在与所述中心线的高度大致同一高度或比中心线高的位置维持为恒定，即，限制中间叶片的前缘的位置及整个区域的叶片高度，由此能够减小中间叶片的半径方向的尺寸，能够减少涡轮动叶片的转动惯量。
[0051 ] 另外，在本发明中，优选的是，所述中间叶片的前缘设置在比所述主叶片的前缘半径小的位置，并且设置在所述中间叶片的从上游向下游的整个区域的叶片高度比子午面上的中心线高的位置且后缘的叶片高度比前缘高的位置，该子午面按照所述护罩侧流入通路的流路宽度与轮毂侧流入通路的流路宽度之比而将沿着主叶片的流动分割为护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积。
[0052]这样，中间叶片的后缘的叶片高度设置在比所述前缘高的位置，因此如前述那样，护罩侧与轮毂侧的流量的平衡偏斜，无论是护罩侧的流量增加的情况，还是轮毂侧的流量增加的情况，中间叶片在护罩侧的流量增加时，具有将护罩侧的流动的角运动量转换成动力的作为反作用叶片的作用，在轮毂侧的流量增加时，具有作为冲动式叶片的作用，由此，在前者的情况下，作为高效率的涡轮起作用，在后者的情况下，作为旋转加速度大的涡轮起作用。因此，能够同时实现改善发动机的过渡响应性的效果和稳定运转时的高效率工作。
[0053]而且，由于中间叶片的前缘设置在比所述主叶片的前缘半径小的位置，因此能够减小中间叶片的半径方向的尺寸，能够进一步实现涡轮动叶片的转动惯量的减少。
[0054]此外，在本发明中，优选的是，所述中间叶片的前缘的半径设定为与所述中间叶片的向轮毂安装的安装半径大致相等的半径，能够进一步减少涡轮动叶片的转动惯量。
[0055]另外，由于中间叶片的前缘半径设为与中间叶片的向轮毂安装的安装半径大致相等的半径，因此也具有中间叶片的向轮毂外表面的固定稳定化的效果。
[0056]另外，在本发明中，优选的是，使所述中间叶片的前缘与所述主叶片的前缘一致，使该中间叶片的叶片高度随着朝向后缘而降低。
[0057]通过这样构成，能够使轮毂侧的冲动式叶片的作用主要由中间叶片的前缘侧负担，能够减少中间叶片的下游侧的部分的流路阻力并有助于转动惯量的减少。
[0058]另外，在本发明中，优选的是，所述中间叶片的叶片前端形成为圆弧状的截面。
[0059]图11是图3的1-1剖视图，如该图11所示，向主叶片流入的工作流体的护罩侧的流动的流线R以在中间叶片的叶片前端交叉的方式流动。
[0060]因此，中间叶片的叶片前端需要具有作为叶片前缘的功能，通过将中间叶片的叶片前端形成为圆弧状的截面形状，能够防止在中间叶片的前端交叉的流动因中间叶片的负压面产生剥离而损失增大的情况。
[0061]另外，在本发明中，优选的是，所述主叶片及中间叶片的前缘的由压力面和负压面形成的叶片前缘打开角度设定为与伴随着工作流体的压力变动而变化的向所述前缘的工作流体的流入角度的变化相当的角度，并且所述压力变动向高压侧上升时的向所述前缘的流入方向设定为与所述负压面的切线方向大体一致或朝向比切线方向更靠压力面侧。
[0062]如图13所示，在将涡轮增压器搭载于发动机的情况下，向涡轮入口流入的废气压力因往复移动发动机的气缸数或加速的程度而发生变动。在产生该压力变动的情况下，在轮毂侧的冲动式涡轮部分产生与该压力变动的变化同样的绝对流速的变化，其结果是，向动叶片的流入角度产生变化的情况多。
[0063]因此，如图14所示，通过将主叶片及中间叶片的前缘部分的前缘打开角度设定为与伴随工作流体的压力变动而变化的向所述前缘的工作流体的流入角度的变化相当的角度，在中间叶片及主叶片的前缘部分，能够防止与工作流体的压力变动相伴的流动损失的增大，能够实现高效率化。
[0064]此外，所述压力变动向高压侧上升时的向所述前缘的流入方向设定为与所述负压面的切线方向大体一致或比切线方向靠压力面侧，因此能够防止负压面的流动的剥离，能够防止与工作流体的压力变动相伴的冲动式叶片部分的流动损失，能够实现高效率化。
[0065]另外，在本发明中，优选的是，在所述主叶片的与旋转轴垂直的方向的截面形状中，使主叶片的前缘部分向旋转方向弯曲，向旋转方向的反方向成为凸形状。[0066]如图15所示，对应于旋转半径而周速U下降，绝对流速V的周向分量即回旋流速Vc满足自由涡旋的关系并同时向半径内方流动，因此当半径减小时，回旋流速增大，其结果是，相对流速W在主叶片的叶片前缘附近，以从旋转方向与叶片发生碰撞的方式流入(参照图15)。随着从该叶片前缘进入内侧而相对流速W将方向改变为旋转方向，从而朝向叶片。因此，叶片负荷增大。
[0067]因此，在叶片前缘部，使叶片前缘的中心线向旋转方向弯曲，向旋转方向的反方向形成凸形状，由此当从叶片前缘向内侧进入时，相对流速W将方向改变成旋转方向而朝向叶片的流动不与叶片碰撞地流入，而沿着叶片，因此能够减少叶片前缘的碰撞损失并减少叶片负荷。
[0068]由此，能够应对因减少主叶片的叶片个数而产生的主叶片的叶片前缘的负荷增大的课题。
[0069]另外，在本发明中，优选的是，所述斜流式涡轮在所述轮毂侧流入通路具备:由与中心轴线平行的叶片面构成的喷嘴；后缘以与所述动叶片的前缘相对的方式配置在该喷嘴的下游侧的引导板。
[0070]通过这样构成，在轮毂侧流入通路中流动而向中间叶片前缘流入的工作流体的流动成为加速或理想的回旋流，因此能够提高向动叶片的具有所谓冲动式涡轮的特性的部分的流入速度，从而提高过渡响应性。
[0071]【发明效果】
[0072]根据本发明，斜流式涡轮中，与工作流体所流入的前缘将轮毂侧和护罩侧连结的线相比，轮毂侧和护罩侧的中间部呈凸状地形成在上游侧，并且通过涡旋分割壁而具有护罩侧流入通路和轮毂侧流入通路，在这样的斜流式涡轮中，在涡轮动叶片的轮毂侧的发挥冲动式叶片涡轮特性的部分的主叶片之间设置中间高度的中间叶片，进行冲动式叶片涡轮特性的改善，并实现作为动叶片整体的转动惯量的减少，由此能够实现效率提高及过渡响应性的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0073]图1是本发明的第一实施方式的斜流式涡轮的主要部分剖视图。
[0074]图2是表示第一实施方式的斜流式涡轮的涡轮动叶片的立体说明图。
[0075]图3示出第二实施方式的斜流式涡轮的子午面形状。[0076]图4是第二实施方式中的轮毂侧流路的流量增加的情况的说明图。
[0077]图5是第二实施方式中的护罩侧流路的流量增加的情况的说明图。
[0078]图6示出第三实施方式的斜流式涡轮的子午面形状。
[0079]图7示出第四实施方式的斜流式涡轮的子午面形状。
[0080]图8示出第四实施方式的中间叶片的变形例。
[0081]图9是第四实施方式中的轮毂侧流路和护罩侧流路的流量变化的说明图。
[0082]图10示出第五实施方式的斜流式涡轮的子午面形状。
[0083]图11示出第六实施方式的斜流式涡轮，是图3的1-1剖视图。
[0084]图12是表示第七实施方式的动叶片形状的圆筒展开图。
[0085]图13是表示关于第七实施方式的涡轮入口的压力变动特性的说明图。
[0086]图14是表示第七实施方式的中间叶片的叶片前缘打开角度的说明图。
[0087]图15是表示第八实施方式的主叶片前缘部的形状、及速度三角形的说明图。
[0088]图16A示出第九实施方式，是斜流式涡轮的主要部分剖视图。
[0089]图16B是第九实施方式的叶片型喷嘴及引导板的说明图。
[0090]图17示出现有技术的斜流式涡轮的子午面形状。
[0091]图18示出现有技术的斜流式涡轮的涡轮叶轮的立体形状及速度三角形。
【具体实施方式】
[0092]以下，使用附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，以下的实施方式记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别特定的记载，就不是将本发明的范围仅限定于此，只不过是说明例。
[0093](第一实施方式)
[0094]参照图1、2，说明本发明的第一实施方式。
[0095]说明本发明的斜流式涡轮I使用于车辆发动机的增压器(涡轮增压器)的例子。
[0096]在图1中，斜流式涡轮I具备涡轮外壳3和能够旋转地支承而收纳在涡轮外壳3内的涡轮叶轮5。该涡轮叶轮5具备旋转轴7、一体成形或通过焊接而结合于该旋转轴7的轮毂9、及竖立设置在轮毂9的外周面上的涡轮动叶片(动叶片)11，通过形成在涡轮外壳3内的蜗牛状的涡旋室(涡旋部)13而作出具有绕旋转轴7的中心轴线K的速度的回旋流动，在涡轮叶轮5的外周侧回旋。
[0097]另外，旋转轴7通过未图示的轴承而支承在轴承外壳上。在旋转轴7的一端侧安装所述涡轮叶轮5，在另一端侧连接涡轮压缩机的旋转轴，通过来自发动机的废气(工作流体)，借助经由涡轮叶轮5而旋转的旋转轴7来使涡轮压缩机旋转，对吸气进行压缩而向发动机供给。
[0098]在涡轮外壳3的涡轮叶轮5的外周侧形成有将动叶片11的外径侧端缘14覆盖的护罩部15。
[0099]另外，在涡轮外壳3的内侧设有从外侧朝向内侧沿半径方向突出的涡旋分割壁
17。涡旋室13由涡旋分割壁17分割成护罩侧空间19和轮毂侧空间21。
[0100]涡旋分割壁17的内周侧的轮毂侧形成以随着朝向护罩侧而前端尖细的方式倾斜的轮毂侧分割壁面23。涡旋分割壁17的内周侧的护罩侧形成沿大致半径方向延伸的护罩侧分割壁面25。
[0101]涡轮外壳3的轮毂侧的与轮毂侧分割壁面23相对的轮毂侧构件的轮毂侧壁面27以与轮毂侧分割壁面23大致平行的方式形成，在轮毂侧壁面27与轮毂侧分割壁面23之间形成有轮毂侧流入通路29。
[0102]轮毂侧流入通路29成为与轮毂9的轮毂外周面31的上游端的倾斜方向大致同等的倾斜方向。
[0103]涡轮外壳3的护罩侧的与护罩侧分割壁面25相对的护罩侧壁面33以与护罩侧分割壁面25大致平行的方式形成，在护罩侧壁面33与护罩侧分割壁面25之间形成护罩侧流入通路35。
[0104]护罩侧分割壁面25沿大致半径方向延伸，因此护罩侧流入通路35沿大致半径方向延伸。
[0105]动叶片11是板状构件，以面部沿轴线方向延伸的方式竖立设置在轮毂外周面31上。而且，如图2所示，动叶片11由如下构件构成:在轮毂外周面31上沿周向竖立设置多个且具有遍及轮毂外周面31与护罩部15的内周面之间的整个区域的高度而形成的主叶片37 ;在周向上设置于相邻的主叶片37之间且从主叶片37的入口部分遍及到中间部分且具有主叶片37的高度的中间高度而配置的中间叶片39。
[0106]主叶片37的前缘41与外径侧端缘14的交点位于比轮毂9与前缘41的交点更靠半径方向的外侧。
[0107]另外，在主叶片37具备位于废气的流动方向上游侧的前缘41。前缘41如图1所示由朝向上游侧而在其整个区域呈凸状地平滑鼓出的曲线形成。
[0108]即，与工作流体流入的前缘41连结轮毂侧与护罩侧的线m相比，轮毂侧与护罩侧的中间部为向上游侧呈凸状地形成的形状。
[0109]前缘41的护罩侧部分为沿着大致同一半径位置，换言之，形成为与半径方向大致正交的形状。在前缘41的护罩侧部分形成护罩侧入口 43，在轮毂侧部分形成轮毂侧入口
45。护罩侧入口 43具有中心半径Ra，轮毂侧入口 45具有中心半径Rb。
[0110]如图1所示，中间叶片39在子午面形状中至少设置于轮毂侧流入通路29的流路宽度的延长区域与护罩侧流入通路35的延长区域的重叠的区域。在本实施方式中，形成于重叠的区域的大致整个区域。
[0111]即，中间叶片39的前缘与主叶片37的前缘的形状一致，中间叶片高度h2具有轮毂侧流入通路29的流路宽度，与主叶片37的叶片高度hi相比而具有中间高度。中间叶片39的后缘与护罩侧流入通路35的延长区域的后缘部分大体一致，或稍长地形成。
[0112]在轮毂侧流入通路29的流路宽度的延长区域存在有中间叶片39，由此能够高效率地承接来自轮毂侧流入通路29的流动而发挥所谓冲动式涡轮的特性。然而，当使中间叶片39的后缘端在下游侧过长地设置时，流速局部地产生增减速，主叶片37的叶片间流路变窄，流路损失增大，因此需要留在不产生损失的范围内。因此，将中间叶片39的后缘形成至能够承接来自护罩侧流入通路35的流动的从主叶片前缘端到后缘的全长的大致中间，从而抑制中间叶片39产生的流路损失。
[0113]通过将中间叶片39的形状形成为如以上那样，由此能够不增加半径大的反作用叶片个数而增多轮毂侧的冲动式涡轮特性部分的叶片个数。有效地利用具有所谓冲动式涡轮特性的轮毂侧的部分。
[0114]因此，在以往的斜流式涡轮中，由于叶片个数少而存在无法将高速流高效率地转换成旋转力这样的问题，相对于此，不增加主叶片的个数而通过中间叶片的增加，或者减少主叶片的个数并增加中间叶片的个数等，从而抑制涡轮动叶片的转动惯量的增大而能够实现斜流式润轮的效率提闻和过渡响应性的提闻。
[0115]关于轮毂侧的冲动式涡轮特性、及护罩侧的反作用涡轮特性，已经以图17、图18为基础进行了说明，但是参照图18的速度三角形，以图1的结构为基础再次说明。
[0116]在图1中，从护罩侧流入通路35流入的流动在图18的流动角α为大致20?30度下以流速A向动叶片11流入。周向速度C是与动叶片11的回旋周速大体一致的速度，相对流速B即半径速度是以流量为代表的速度。
[0117]从护罩侧流入通路35流入的流动中，在动叶片11的内部伴随着半径变化的流动对动叶片11作功，周向速度下降，压力下降，并朝向喷出口流出。
[0118]另一方面，从轮毂侧流入通路29流入的流动由于轮毂侧入口 45的半径Rb比护罩侦认口 43的半径Ra小，因此来自护罩侧入口的流动向半径小的区域流动，向压力下降的位置流入，因此以比护罩侧入口 43大的流速Α’向轮毂侧入口 45流入。
[0119]另外，轮毂侧入口 45的半径Rb比护罩侧入口 43的半径Ra小，因此动叶片前缘的回旋速度与半径比成比例地减小，成为周向速度C’，因此在轮毂侧入口 45，流动以比涡轮动叶片11的护罩侧入口 43的相对流速B大的相对流速B’向动叶片11流入。
[0120]因此，从轮毂侧入口 45流入的流动比从护罩侧入口 43流入的流动的流速高，流动通过涡轮时放出的能量中，表示动叶片11内部的放出能量的比例的值即反作用度在轮毂侧的流动一方减小。
[0121]S卩，护罩侧的流动中反作用度大，能够降低动叶片内部的流速，能够降低摩擦损失，因此具有成为高效率的流动的所谓反作用涡轮的特性。
[0122]另一方面，轮毂侧的流动中反作用度小，借助利用动叶片11使高速流动转向时的运动量的方向转换产生的力来使动叶片11旋转，因此将流动加速至高速，从而摩擦损失大，越是反作用叶片，越无法提高效率，但是具有以小的直径的动叶片能够产生与大的反作用叶片同样的动力这样的所谓冲动式涡轮的特性。
[0123]需要说明的是，如图2所示，示出将中间叶片39在主叶片37、37之间设置一片的例子，但也可以沿周向排列多个而设置。而且，在设置多个的情况下，中间叶片39的后缘端的位置也可以相互不同。这样将中间叶片39在主叶片37、37之间设置多个，由此能够维持斜流式涡轮的效率，此外能够减少主叶片37的叶片个数，从而能够进一步减少涡轮动叶片11的转动惯量。
[0124](第二实施方式)
[0125]接下来，参照图3?图5，说明第二实施方式。
[0126]第二实施方式是图1的中间叶片39的子午面形状的变形例，第二实施方式的中间叶片47的后缘部分的高度比前缘部分高。
[0127]图3的线N表示通过护罩侧流入通路35的流路宽度与轮毂侧流入通路29的流路宽度之比，将沿着主叶片37的流动分割成护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积的子午面上的中心线。[0128]另外，线P表示护罩侧流路的流动的中心线，线Q表示轮毂侧流路的流动的中心线。
[0129]并且，中间叶片47的前缘与所述主叶片37的前缘41 一致，并且中间叶片的前缘的叶片高度E设为与所述中心线N的高度NI大致同等，或者比该中心线N稍高的位置，从而将所述中间叶片47的后缘的叶片高度F设定为比前缘高的位置(E〈F)。
[0130]如此，使中间叶片47的前缘与主叶片37的前缘一致，且将中间叶片47的前缘的叶片高度E设为与中心线N的高度NI大致同等或稍高的位置，由此，利用各叶片(主叶片37及中间叶片47的各叶片)能够均等地承受轮毂侧的发挥冲动式叶片特性的叶片前缘部分的负荷。
[0131]另外，由于将后缘的叶片高度F设置成比前缘的叶片高度E高的位置(E〈F)，因此在加速时，轮毂侧的流量增加，护罩侧流路的流动的中心线P和轮毂侧流路的流动的中心线Q均偏向护罩侧，在分别成为PU Ql时，通过中间叶片47能够可靠地承受轮毂侧流路的流动的中心线Ql (参照图4)，因此能够使中间叶片47作为冲动式叶片的特性而有效地起作用，能够改善过渡响应性。
[0132]此外，在涡轮增压器进行稳定的动作时，以使具有反作用叶片的特性的护罩侧的流量增加的方式进行控制，这样的情况下，即护罩侧流路的流动的中心线P和轮毂侧流路的流动的中心线Q均偏向轮毂侧，分别成为P2、Q2，但是在中间叶片47的后缘部分承接护罩侧的流动，能够将角运动量转换成旋转动力(参照图5)。因此，也能够使中间叶片47作为反作用叶片的特性起作用而得到高效率的效果。
[0133]S卩，护罩侧与轮毂侧的流量的平衡偏斜，无论是护罩侧的流量增加的情况，还是轮毂侧的流量增加的情况，中间叶片47在护罩侧的流量增加时，具有将护罩侧的流动角运动量转换成动力的作为反作用叶片的作用，在轮毂侧的流量增加时，具有作为冲动式叶片的作用，由此，在前者的情况下，作为高效率的涡轮起作用，在后者的情况下，作为旋转加速度大的涡轮起作用。因此，能够同时实现改善发动机的过渡响应性的效果和稳定运转时的高效率动作。
[0134](第三实施方式)
[0135]接下来，参照图6，说明第三实施方式。
[0136]第三实施方式是图1的中间叶片39的子午面形状的变形例，第三实施方式的中间叶片49的前缘设置在比主叶片37的前缘半径小的位置，并且使中间叶片49的遍及从上游向下游的整个区域的叶片高度Gl在与图6的线N所示的中心线的高度NI大致同一高度或比该中心线N稍高的位置处维持一定。
[0137]另外，如图6所示，中间叶片49的前缘设定为与中间叶片49的向轮毂9安装的安装半径Re大致相等的半径，叶片高度Gl设定为高度Nl+d且包含中心线N的高度。
[0138]中间叶片49的后缘与第一实施方式同样地，形成得与护罩侧流入通路35的延长区域的后缘部分大致一致或稍长。
[0139]根据本实施方式，中间叶片49的前缘设置在比主叶片37的前缘半径小的位置，进而使中间叶片49的高度Gl在比中心线N的高度稍高的位置处从上游到下游维持成一定，即，通过限制中间叶片49的前缘的位置、及整个区域的叶片高度，能够使中间叶片49的半径方向的尺寸比第一、第二实施方式的中间叶片39、47减小，能够减少动叶片11的转动惯量。
[0140]另外，由于将中间叶片49的前缘半径设为与中间叶片49的向轮毂9安装的安装半径Re大致相等的半径，因此中间叶片49的向轮毂外周面31的固定稳定。
[0141](第四实施方式)
[0142]接下来，参照图7?9，说明第四实施方式。
[0143]第四实施方式的中间叶片51将所述第三实施方式的中间叶片49的叶片高度设置在后缘比前缘高的位置。
[0144]如图7所示，中间叶片51的前缘设定为与中间叶片51的向轮毂9安装的安装半径Re大致相等的半径，叶片高度G2设定为高度Nl+d且包含中心线N的高度。
[0145]中间叶片51的后缘与第一实施方式同样地，形成为与护罩侧流入通路35的延长区域的后缘部分大体一致或稍长。后缘的叶片高度G3设定得比前缘高。
[0146]需要说明的是，图8、9是图7的变形例，示出图7的前缘以半径Re —定地延伸且与后缘一致的情况。该中间叶片53的前缘与后缘之间的中间部分不存在，前缘和后缘具有交叉的形状，形成为大致三角形形状。
[0147]如图7?9那样，后缘的叶片高度G3设置在比前缘的叶片高度G2高的位置(G2〈G3)，因此在加速时，即使轮毂侧的流量增加，护罩侧流路的流动的中心线P和轮毂侧流路的流动的中心线Q均偏向护罩侧，分别成为P1、Ql的情况下，通过中间叶片51、53能够可靠地承接轮毂侧流路的流动的中心线Ql (参照图8)，因此能够使中间叶片51、53作为冲动式叶片的特性而有效地起作用，能够改善过渡响应性。
[0148]此外，在涡轮增压器进行稳定的动作时，以使具有反作用叶片的特性的护罩侧的流量增加的方式进行控制，这种情况下，护罩侧流路的流动的中心线P和轮毂侧流路的流动的中心线Q均偏向轮毂侧，分别成为P2、Q2，但是在中间叶片51、53的后缘部分承接护罩侧的流动，能够将角运动量转换成旋转动力(参照图9)。因此，也能够使中间叶片51、53作为反作用叶片的特性起作用而得到高效率的效果。
[0149]S卩，与第二实施方式同样地，能够向护罩侧与轮毂侧的流量平衡的变化进行对应，并且与第二实施方式相比，半径小，因此能够减少中间叶片51、53的转动惯量，能够进一步减少动叶片11的转动惯量。
[0150](第五实施方式)
[0151]接下来，参照图10，说明第五实施方式。
[0152]第五实施方式的中间叶片55中，使前缘与主叶片37的前缘一致且使叶片高度随着朝向后缘而降低。
[0153]如图10所示，中间叶片55的前缘与主叶片37的前缘的形状一致，中间叶片55的前缘高度G2设为与图10的线N所示的中心线的高度NI大致相同高度或比该中心线N稍高的位置，中间叶片55的后缘与护罩侧流入通路35的延长区域的后缘部分大体一致而形成，且形成为从前缘到后缘而叶片高度下降。
[0154]根据本实施方式，使轮毂侧的冲动式叶片的作用主要由中间叶片的前缘侧负担，减少中间叶片的下游侧的部分的流路阻力，且能够有助于转动惯量的减少。
[0155](第六实施方式)
[0156]接下来，参照图11，对第六实施方式进行说明。[0157]第六实施方式将主叶片37的前缘及中间叶片39(47、49、51、53、55)的叶片前端的形状形成为圆弧状的截面形状。
[0158]图11示出图3的1-1线的剖视图，主叶片37的前缘及中间叶片39的叶片前端形成为圆弧形状。
[0159]这样，由于形成为圆弧形状，因此如图11所示，护罩侧的流动的流线S以在中间叶片39的叶片前端交叉的方式流动。因此，中间叶片39的叶片前端需要具有作为叶片前缘的功能，通过将中间叶片39等的叶片前端形成为圆弧状的截面，能够防止在中间叶片39等的前端交叉的流动因中间叶片的负压面产生剥离且损失增大的情况。
[0160]另外，中间叶片39等的后缘具有表示叶片前端的大致直线状的线和利用曲线将朝向半径方向的线连接的形状，叶片前端和后缘在结构上不具有明确的区别，在后缘及叶片前端的后缘附近，设定为越靠下游而越减小叶片前端的圆弧状的半径即可，当如此设定时，能够防止在后缘的尾波的发生，能够有助于效率下降的防止。
[0161](第七实施方式)
[0162]接下来，参照图12?14，说明第七实施方式。
[0163]第七实施方式涉及设定了第一实施方式的主叶片37及中间叶片39的前缘的由压力面和负压面形成的叶片前缘打开角度的叶片前缘的截面形状。
[0164]图12示出利用轮毂外周面31或轮毂侧流动的代表流线将第一实施方式的动叶片11的主叶片37和中间叶片39切断后的截面形状被向代表半径(例如，动叶片11的轮毂安装半径Re)的圆筒上投影后的形状的展开图。
[0165]图14示出图12的叶片前缘部分的放大图，主叶片37的前缘及中间叶片39的前缘的压力面Zl与负压面Z2所成的角度即叶片前缘打开角度Θ设定为与伴随着工作流体的废气的压力变动而变化的向前缘的废气的流入角度的变化相当的角度。
[0166]S卩，如动叶片11的入口速度三角形所示，伴随着工作流体的废气的压力变动，在涡轮入口压力Ps上升的情况和下降的情况下，与此时的相对流速的流入角度的变化相当的角度设定作为叶片前缘打开角度Θ。
[0167]如图13所示，在发动机上搭载涡轮增压器时的涡轮入口压力Ps根据往复移动发动机的气缸数或加速的程度而变动，即使在稳定时也会产生压力变动，从而产生±10?15%的压力变动。
[0168]在该压力变动产生时，在具有轮毂侧的冲动式涡轮特性的部分产生该压力变动的变化同等的绝对流速的变化，其结果是，向动叶片流入的相对流动的流入角度β大致进行30°?40°的变化。
[0169]因此，涡轮入口压力Ps上升的情况和下降的情况的变化中的相对流速的流入角度的变动相当角度设定作为叶片前缘打开角度Θ。
[0170]另外，如图14所示，主叶片37的前缘、及中间叶片39的前缘的负压面Ζ2与周向所成的角度即叶片角度ω设定为与涡轮入口压力Ps上升时的流入角度β同等或者比流入角度β小。
[0171]将该叶片前缘打开角度Θ设定为相对流速的流入角度的变动相当角度的情况、及将负压面Ζ2设定为与压力上升了的情况的流动角相比大致同等或比其小，由此能够防止负压面Ζ2的剥离，能够减少与压力的变动相伴的冲动式叶片部分的流动的损失。[0172]因此，能够防止与冲动式叶片部分的涡轮入口压力的变动引起的流入方向的变动相伴的损失增大。
[0173](第八实施方式)
[0174]接下来，参照图15，说明第八实施方式。
[0175]第八实施方式在图3的第二实施方式的主叶片37的与旋转轴垂直的方向的1-1线截面形状中，使主叶片37的前缘沿旋转方向弯曲，向旋转方向的反方向成为凸形状。
[0176]如图15所示，对应于旋转半径而周速U下降，绝对流速V的周向分量即回旋流速Vc满足自由涡旋的关系且向半径内方流动，因此半径减小时，回旋流速增大，其结果是，相对流速W在主叶片的叶片前缘附近，以从旋转方向与叶片碰撞的方式流入(参照图15)。当从该叶片前缘向内侧进入时，相对流速W将方向改变为旋转方向而朝向叶片，因此叶片负荷增大。
[0177]因此，在叶片前缘，使叶片前缘的中心线沿旋转方向弯曲，向旋转方向的反方向形成成为凸形状的弯曲部61，由此从叶片前缘向内侧进入时，相对流速W将方向改变为旋转方向，朝向叶片的流动不会与叶片碰撞地流入，而是沿着叶片，因此能够减少叶片前缘的碰撞损失并减少叶片负荷，能够防止叶片前缘的负荷增加引起的损失增加。
[0178]主叶片37的叶片面积与中间叶片39的叶片面积之和以与主叶片37的以往的叶片面积同等的情况为标准时，中间叶片39增加，相应地通过减少主叶片37的叶片个数而能够使叶片面积负荷同等，在使主叶片37的叶片个数比以往减少的情况下，由于半径大的主叶片的个数减少而能够减小转动惯量。
[0179]然而，另一方面，由于主叶片37的叶片个数减少，相对于从护罩侧流入的流动而主叶片37的叶片前缘的负荷增大，存在叶片前缘的损失增加的问题，但是在本实施方式中，如前述那样，能够防止叶片前缘的负荷增加引起的损失增加。
[0180]因此，第二实施方式的中间叶片47的后缘的叶片高度比前缘高的形状的情况下，在护罩侧的流动增加的稳定运转状态下，能够减少因主叶片的叶片个数减少而产生的叶片前缘的碰撞损失。其结果是，无论是稳定运转时，还是加速时，与第二实施方式的情况相比，都能更高效率化地同时实现转动惯量的减少和高效率这两者。
[0181](第九实施方式)
[0182]接下来，参照图16A、图16B，说明第九实施方式。
[0183]第九实施方式在轮毂侧流入通路29设置了叶片型喷嘴63及引导板65。其他的结构与第一实施方式同样。
[0184]如图16A、图16B所示，在轮毂侧流入通路29设置由叶片面与中心轴线K大致平行地形成的多个叶片构成的叶片型喷嘴63。叶片型喷嘴63的叶片如图16B所示相对于圆周以具有规定的角度的方式倾斜安装。叶片型喷嘴63以喷嘴入口 63a和喷嘴出口 63b分别位于一定的圆周上的方式配置。
[0185]此外，引导板65对应于各叶片而安装在叶片型喷嘴63的下游侧。引导板65形成为对数螺旋状截面形状，以成为叶片型喷嘴63的大致延长部分的方式安装。引导板65的下游端65a延伸至主叶片37及中间叶片39的前缘附近。
[0186]在轮毂侧流入通路29具备叶片型喷嘴63，因此能够增大在轮毂侧流入通路29中流动的流动的周向速度。此外，流出叶片型喷嘴63的流动按照角运动量守恒定律而流动，且由引导板65引导至动叶片的前缘附近。而且，引导板65形成为对数螺旋状截面形状，因此能够成为理想的螺旋流而向动叶片11流入，因此能够提高斜流式涡轮的效率。尤其是由于设置在轮毂侧流入通路29上，因此向中间叶片39前缘流入的废气的流动成为加速或理想的回旋流，因此能够提高向动叶片11的具有所谓冲动式涡轮的特性的部分的流入速度而提高过渡响应性。
[0187]需要说明的是，关于第六实施方式、第七实施方式、第八实施方式、第九实施方式，除了在各实施方式中说明的主叶片及中间叶片以外，当然也可以适用于其他的实施方式的主叶片及中间叶片。
[0188]工业实用性
[0189]根据本发明，斜流式涡轮中，与工作流体所流入的前缘将轮毂侧和护罩侧连结的线相比，轮毂侧和护罩侧的中间部呈凸状地形成在上游侧，并且通过涡旋分割壁而具有护罩侧流入通路和轮毂侧流入通路，在这样的斜流式涡轮中，在涡轮动叶片的轮毂侧的发挥冲动式叶片涡轮特性的部分的主叶片之间设置中间高度的中间叶片，进行冲动式叶片涡轮特性的改善，并实现作为动叶片整体的转动惯量的减少，由此能够实现效率提高及过渡响应性的提高，因此作为向使用于小型燃气涡轮、增压器、扩张器等中的斜流式涡轮的适用技术有用。
[0190]标号说明
[0191]I斜流式涡轮
[0192]3涡轮外壳
[0193]5涡轮叶轮
[0194]7旋转轴
[0195]9 轮毂
[0196]11动叶片(涡轮动叶片)
[0197]13涡旋室(涡旋部)
[0198]15护罩部
[0199]17涡旋分割壁
[0200]19护罩侧空间
[0201]21轮毂侧空间
[0202]23轮毂侧分割壁面
[0203]25护罩侧分割壁面
[0204]29轮毂侧流入通路
[0205]31轮毂外周面
[0206]35护罩侧流入通路
[0207]37 主叶片
[0208]39、47、49、51、53、55 中间叶片
[0209]43护罩侧入口
[0210]45轮毂侧入口
[0211]hi主叶片的叶片高度
[0212]h2中间叶片的叶片高度[0213]N对护罩侧流路与轮毂侧流路进行分割的中心线
[0214]E、G2中间叶片的前缘的叶片高度
[0215]F、G3中间叶片的后缘的叶片高度
[0216]K中心轴线
[0217]P护罩侧流路的流动的中心线
[0218]Q轮毂侧流路的流动的中心线
[0219]Gl中间叶片的叶片高度
【权利要求】
1.一种斜流式涡轮，其特征在于，具备: 涡轮动叶片，与工作流体所流入的前缘连结轮毂侧与护罩侧的线相比，轮毂侧与护罩侧的中间部呈凸状地形成在上游侧； 涡轮外壳，以覆盖该涡轮动叶片的方式形成，且具备朝向该动叶片的前缘供给工作流体的涡旋部； 涡旋分割壁，将所述涡旋部分割成护罩侧空间和轮毂侧空间； 护罩侧流入通路，形成在该涡旋分割壁的内周侧的护罩侧分割壁面和与该护罩侧分割壁面相对的部分之间，并使工作流体沿大致半径方向向所述动叶片的护罩侧入口流动；及 轮毂侧流入通路，形成在所述涡旋分割壁的内周侧的轮毂侧分割壁面和与该轮毂侧分割壁面相对的部分之间，并使工作流体沿与轮毂的倾斜方向大致同一方向向所述动叶片的轮毂侧入口流动， 所述动叶片由主叶片和中间叶片构成，该主叶片在轮毂外周面上沿周向竖立设置多个且具有跨越轮毂外周面与护罩部的内周面之间的整个区域的高度而形成，该中间叶片在周向上配置在所述主叶片之间并且从所述主叶片的入口部到中间部、具有所述主叶片的高度的中间高度而配置，来自所述轮毂侧流入通路的工作流体向所述中间叶片的前缘流入。
2.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 在所述涡轮动叶片的子午面形状中，所述中间叶片至少设置在所述轮毂侧流入通路的流路宽度的延长区域与所述护罩侧流入通路的延长区域重叠的区域。
3.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 将所述中间叶片在所述主叶片之间沿周向设置多个。
4.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述中间叶片的前缘与所述主叶片的前缘一致，并且设前缘的叶片高度与子午面上的中心线的高度大致同等或比该中心线高，进而设置成后缘的叶片高度比所述前缘高，该子午面按照所述护罩侧流入通路的流路宽度与轮毂侧流入通路的流路宽度之比而将沿着主叶片的流动分割为护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积。
5.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述中间叶片的前缘设置在比所述主叶片的前缘半径小的位置，并且所述中间叶片的从上游向下游的整个区域的叶片高度在与子午面上的中心线的高度大致同一高度或比该中心线高的位置处维持成一定，该子午面按照所述护罩侧流入通路的流路宽度与轮毂侧流入通路的流路宽度之比而将沿着主叶片的流动分割为护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积。
6.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述中间叶片的前缘设置在比所述主叶片的前缘半径小的位置，并且设置在所述中间叶片的从上游向下游的整个区域的叶片高度比子午面上的中心线高的位置且后缘的叶片高度比前缘高的位置，该子午面按照所述护罩侧流入通路的流路宽度与轮毂侧流入通路的流路宽度之比而将沿着主叶片的流动分割为护罩侧流路的流动和轮毂侧流路的流动的流路面积。
7.根据权利要求5或6所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述中间叶片的前缘的半径设 定为与所述中间叶片的向轮毂安装的安装半径大致相等的半径。
8.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 使所述中间叶片的前缘与所述主叶片的前缘一致，使该中间叶片的叶片高度随着朝向后缘而降低。
9.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述中间叶片的叶片前端形成为圆弧状的截面。
10.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述主叶片及中间叶片的前缘的由压力面和负压面形成的叶片前缘打开角度设定为与伴随着工作流体的压力变动而变化的向所述前缘的工作流体的流入角度的变化相当的角度，并且所述压力变动向高压侧上升时的向所述前缘的流入方向设定为与所述负压面的切线方向大体一致或朝向比切线方向更靠压力面侧。
11.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 在所述主叶片的与旋转轴垂直的方向的截面形状中，使主叶片的前缘部分向旋转方向弯曲，向旋转方向的反方向成为凸形状。
12.根据权利要求1所述的斜流式涡轮，其特征在于， 所述斜流式涡轮在所述轮毂侧流入通路具备:由与中心轴线平行的叶片面构成的喷嘴；及后缘以与所述动叶片的前缘相对的方式配置在该喷嘴的下游侧的引导板。
【文档编号】F01D17/14GK103906895SQ201280053347
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】东森弘高 申请人:三菱重工业株式会社