专利名称：离心压缩机的叶轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过叶轮的旋转而向流体赋予能量的离心压缩机。本申请基于2009年7月四日向日本申请的日本特愿2009-176609号主张优先权， 并将其内容援引于此。
背景技术：
作为涡轮型压缩机的一种的离心压缩机，用于石油化学、天然气的机械设备。这样的离心压缩机对原油分解而得到的气体、天然气等进行压缩，将该压缩气体送入各种机械设备的反应工艺、管线。这样的离心压缩机具有具有固定于主轴的轮毂和多个叶片的叶轮。离心压缩机通过使该叶轮旋转，向气体赋予压力能以及速度能。例如，下述专利文献1中公开了具有在主轴的周围等间隔设置的多个主叶片的叶轮。关于该叶轮的主叶片的前缘，从主轴方向俯视时在与旋转方向相反的方向上弯曲成弓形。进而，半径方向的直线和上述前缘的翼端的切线形成的第一角为10°以上。通过这样的构成，可以利用主叶片的负压面抑制低能流体的积聚。如此降低内部损失，提高压缩效率。现有技术文献专利文献1日本特开2004-44473号公报但是，近年来，对离心压缩机在要求进一步的高压力比化、大容量化。在以往的技术中，存在所谓无法充分应对这样的要求的问题。
发明内容
本发明正是考虑这样的事情而完成的发明。本发明的目的在于提供一种高性能的离心压缩机。用于解决技术问题的手段为了实现上述目的，本发明采用以下的构成。S卩，本发明涉及的离心压缩机的叶轮，包括圆盘状的轮毂、和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片。通过上述轮毂和相邻的上述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路。此外，上述叶片包括具有从在上述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及上述压力相对低的负压面的主体部、和在上述径向内周侧连接上述压力面和上述负压面的曲面状的前缘部。另外，上述主体部的构件中心线和上述轴方向所成的角，从与上述轮毂连接的内端向外端增大。进而，上述前缘部的与上述构件中心线交叉的中心位置的曲率半径，从上述内端向上述外端减小。根据该构成，构件中心线和轴方向所成的角从内端向外端增大。S卩，构件中心线和相对流入速度的方向所成的入射角，从内端向外端减小。由此，可以在流体的流速快的外端侧减小入射角而实现高效率化。进而，前缘部的在中心位置的曲率半径从内端向外端减小。 由此，在流速快的外端侧，能相对于流速慢的内端侧相对地降低流体在前缘部的碰撞损失。其结果，作为整体可以抑制碰撞损失所致的效率下降。此外，可以实现进一步的高效率化。 另一方面，在流速慢的内端侧，与外端侧相比增大入射角而增大流路面积，由此可以确保流量。其结果，可以在作为整体确保流量的同时实现高效率化。需要说明的是，相对流入速度是指相对于旋转中的叶片从轴方向流入的流体的相对速度。另外，上述离心压缩机的叶轮可以如下所示构成上述前缘部的在上述外端侧的上述中心位置的曲率半径小于在主体部上的与上述前缘部连接的位置处的上述主体部的构件厚度的1/2。根据该构成，在流速快的外端侧的中心位置的曲率半径被设定成小于主体部的构件厚度的1/2。即，该曲率半径被设定成小于截面形状形成为半圆弧状的曲面。由此，可以进一步抑制碰撞损失，实现高效率化。另外，上述离心压缩机的叶轮可以如下所示构成上述前缘部的在上述内端侧的曲率半径，在相较于上述中心位置靠上述压力面侧小于上述主体部上的与上述前缘部连接的位置的构件厚度的1/2，在靠上述负压面侧大于上述构件厚度的1/2。根据该构成，在流速慢的内端侧的前缘部，相较于中心位置靠压力面侧的曲率半径被设定成小于主体部的构件厚度的1/2。由此，可以在内端侧抑制碰撞损失。另外，相较于中心位置靠负压面侧的曲率半径被设定成大于主体部的构件厚度的1/2。由此，即便在内端侧，也可以抑制沿着前缘部向负压面流过的流体的剥离所致的损失，实现高效率化。另外，上述离心压缩机的叶轮可以如下所示构成上述前缘部的曲率半径的变化率从上述内端向上述外端为恒定。根据该构成，前缘部的曲率半径的变化率从内端向外端为恒定。由此，可以容易地进行制作。另外，上述的离心压缩机的叶轮可以如下所示构成上述前缘部的曲率半径的变化率从上述内端向上述外端不相同。根据该构成，前缘部的曲率半径的变化率从内端向外端不相同。为此，可以根据使用条件、性能、制作成本等选择最佳形状。不过，本发明的一个实施方式涉及的离心压缩机的叶轮，包括圆盘状的轮毂和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片。此外，通过上述轮毂和相邻的上述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路。上述叶片包括具有从在上述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及上述压力相对低的负压面的主体部、和在上述径向内周侧连接上述压力面和上述负压面的曲面状的前缘部。此外，上述主体部的构件中心线和上述轴方向所成的角，从与上述轮毂连接的内端向外端增大。另外，上述前缘部的在上述外端侧的截面形状为椭圆状，从上述内端向上述外端，前缘部顶端的曲率半径减小。根据该构成，外端侧的截面形状形成为椭圆状。此外，从内端侧向外端侧，前缘部顶端的曲率半径逐渐减小。通过这些构成，越是入射角相对小而流体变得难以剥离的外端侧，前缘部顶端的曲率半径越是减小。为此，可以大大降低在产生流体剥离的可能性少的外端侧的碰撞损失。进而，在径向较宽的范围内，在不提高产生流体剥离的可能性的情况下， 可以降低碰撞损失。因此，可以大大降低碰撞损失，得到高效率。其结果，可以提供高性能页
的离心压缩机。另外，本发明的一个实施方式涉及的离心压缩机的叶轮，包括圆盘状的轮毂、和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片。此外，通过上述轮毂和相邻的上述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路。上述叶片包括具有上述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及上述压力相对低的负压面的主体部、和在上述径向内周侧连接上述压力面和上述负压面的曲面状的前缘部。另外，上述主体部的构件中心线和上述轴方向所成的角，从与上述轮毂连接的内端向外端增大。此外，上述前缘部的上述内端侧的截面形状为非对称状，相较于前缘部顶端靠上述压力面侧的曲率半径，小于相较于上述前缘部顶端靠上述负压面侧的曲率半径。进而，从上述内端向上述外端，上述压力面侧的曲率半径增大、上述负压面侧的曲率半径减小。根据该构成，前缘部的在内端侧的截面形状，成为相较于前缘部顶端靠压力面侧的曲率半径小的形状。此外，关于该截面形状，相较于前缘部顶端靠负压面侧的曲率半径大而成为非对称。在内端侧压力面的曲率半径形成得小，由此可以降低内端侧的碰撞损失。另夕卜，较大形成负压面侧的曲率半径，由此难以在内端侧发生剥离。由此，在内端侧减小碰撞损失的同时，还可以抑制流体的剥离。因此，在不提高发生流体剥离的可能性的情况下，可以降低碰撞损失，得到高效率。如此可以提供一种高性能的离心压缩机。
图1是本发明的第一实施方式涉及的离心压缩机1的主要部分放大截面图。图2是本发明的第一实施方式涉及的叶轮30的外观构成立体图。图3是在圆周方向展开本发明的第一实施方式涉及的叶轮30的图。该图3示出在径向的内端41 (轮毂侧)处的流体流入部32。图4是圆周方向展开本发明的第一实施方式涉及的叶轮30的图。该图4示出在径向的外端42(片梢侧)处的流体流入部32。图5是是表示本发明的第一实施方式涉及的前缘部顶端47的径向位置(横轴) 和曲率半径(纵轴)的关系的曲线图。图6是本发明的第二实施方式涉及的离心压缩机2的叶轮30在圆周方向展开的图。该图6示出在径向的内端41 (轮毂侧)处的流体流入部32。图7是本发明的第二实施方式涉及的离心压缩机2的叶轮30在圆周方向展开的图。该图7示出在径向的外端42(片梢侧)处的流体流入部32。图8是本发明的第三实施方式涉及的离心压缩机3的叶轮30在圆周方向展开的图。该图8示出在径向的内端41 (轮毂侧)处的流体流入部32。图9是本发明的第三实施方式涉及的离心压缩机3的叶轮30在圆周方向展开的图。该图9示出在径向的外端42(片梢侧)处的流体流入部32。图10是表示本发明的第一 第三实施方式涉及的离心压缩机的前缘部的第一变形例的图。该图10是表示前缘部顶端的径向位置(横轴)和曲率半径(纵轴)的关系的曲线图。图11是表示本发明的第一 第三实施方式涉及的离心压缩机的前缘部的第二变形例的图。该图11是表示前缘部顶端的径向位置(横轴)和曲率半径(纵轴)的关系的曲线图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对本发明的第一实施方式进行说明。图1是本发明的第一实施方式涉及的离心压缩机1的主要部分放大截面图。首先，对离心压缩机1的简要构成进行说明。如图1所示，离心压缩机1具有涡卷形外壳10、主轴20、和叶轮30。涡卷形外壳10具有具有叶轮30的收容空间的外壳主体部11、使流路从外壳主体部11的下游侧沿着径向放大的扩展部12、和形成为涡卷状且与扩展部12的外径部12a 连通的涡囊部13。主轴20穿过外壳主体部11，以旋转中心轴P为中心，从外部被驱动旋转。图2是叶轮30的简要构成立体图。叶轮30具有形成为圆盘状且随着从轴方向上游侧向下游侧使外径逐渐增大的轮毂31、和如图2所示成为三维形状的多个叶片40。轮毂31如图1所示具有截面轮廓成为抛物线状的外周弯曲面31a。该轮毂31具有在上游端面31b和下游端面31c开口的贯通孔31d。该贯通孔31d中有主轴20穿过固定。叶片40从外周弯曲面31a突出，以放射状设置多个。关于该叶片40，后面详述。在这样构成的叶轮30中，上游端面31b侧的径向内周侧成为流体流入部32。此夕卜，下游端面31c侧的外周部成为流体流出部33。通过这样的构成，在外壳主体部11沿着主轴20向轴方向流动的气体G，如图1所示，从流体流入部32向叶轮30流入时，在由外周弯曲面31a、各叶片40间和外壳主体部11 区划出的流路中流过。随着该气体G进入下游侧，流动的方向逐渐朝向径向。此外，气体G 从流体流出部33向径向外方流出。然后，气体G经由扩展部12流入涡囊部13。图3以及图4是在圆周方向展开叶轮30的图。图3示出在径向的内端41 (轮毂侧)处的流体流入部32。图4是在径向的外端42(片梢侧)处的流体流入部32。如图3以及图4所示，叶片40以一定的翼厚(构件厚)tl形成。该叶片40具有主体部43和前缘部44。上述主体部43具有从气体G接受的压力相对高的压力面40a以及从气体G接受的压力相对低的负压面40b。此外，上述前缘部44在流体流入部32 (参照图 1)呈曲面状对压力面40a和负压面40b进行连接。如图3所示，关于叶片40，主体部43的构件中心线Q和旋转中心轴P (轴方向)所成的角β在内端41成为β 。此外，如图4所示，角β在外端42为β2(> β )。从内端41向外端42，构件中心线Q和旋转中心轴P所成的角β以恒定的变化率逐渐增大。换言之，相对于旋转中的叶片40从轴方向流入的气体G的相对流入速度ν的方向与构件中心线Q所成的入射角α，如图3所示，在径向的内端41成为α 。此外，入射角α 在径向的外端42为α2( = 0)。在内端41和外端42之间，入射角α从径向内端41向外端42以恒定的变化率逐渐减小。如图3以及图4所示，叶片40间的狭道面积S，与入射角α的大小成比例。即，成为入射角α 1的内端41的狭道面积Si，大于成为入射角α 2( = 0)的外端42的狭道面积S2，从径向内端41向外端42以恒定的变化率逐渐减小。如图3所示，内端41的前缘部44的截面形状为半圆状。前缘部顶端47A成为作为构件中心线Q的延长线和前缘部44的轮廓线的交点的中心位置OA。更具体而言，前缘部 44以中心位置OA为起点，朝向压力面40a侧以及负压面40b侧各自的下游侧，以相同的曲率半径Pl描绘出四个半弧状的轨迹之后，与主体部43连续。即，该前缘部顶端47A的曲率半径P 1设定成主体部43和前缘部44的连接部48的翼厚tl的1/2。如图4所示，外端42的前缘部44的截面形状为椭圆状。前缘部顶端47B成为作为构件中心线Q的延长线和前缘部44的轮廓线的交点的中心位置0B。更具体而言，前缘部 44的截面形状，成为相当于按短轴切开短径与连接部48的翼厚tl相同的椭圆而得到的一半部分的截面形状。如图4所示，压力面40a和负压面40b经由前缘部44连续。如此，按照前缘部顶端47B的曲率半径为P2(< Pi)、该P 2小于翼厚tl的1/2 的方式，构成外端42处的前缘部44。图5是表示前缘部顶端47的径向位置(横轴)和曲率半径(纵轴)的关系的曲线图。如图5所示，前缘部顶端47的曲率半径P从内端41向外端42以恒定的变化率减小。需要说明的是，关于入射角α，从内端41向外端42为相同的变化率。接着，对上述心压缩机1的作用进行说明。首先，从外部对主轴20赋予旋转驱动力，主轴20以及与该主轴20成为一体的叶轮30进行旋转(参照图1)。此外，叶轮30的转速达到额定转速。气体G从流体流入部32朝向轴方向流入叶轮30，在流过叶轮30期间赋予压力能以及速度能，从流体流出部33向径向外方流出。此外，在流过扩展部12以及涡囊部13时， 速度能转换成压力能。在上述流动的过程中，在气体G流入叶轮30时，能量损失变得极小。S卩，如图4所示，在流速快且对效率的影响比较大的前缘部44的外端42侧，前缘部顶端47Β (中心位置0Β)的曲率半径P 2比较小，低于翼厚tl的1/2。为此，气体G和前缘部顶端47B的碰撞损失减小。另一方面，减小前缘部顶端47的曲率半径P时，通常气体 G变得容易剥离。但是，外端42侧的入射角α成为比内端41侧的入射角α 1小的α2( = 0)。其结果，气体G即便流向负压面40b侧也几乎不发生剥离。另一方面，在流速慢且对效率的影响比较小的前缘部44的内端41侧，入射角α 1 被设定得比较大，成为较大的狭道面积Si。为此，流过较大流量的气体G。此外，前缘部顶端47Α(中心位置OA)具有比较大的曲率半径Pl，所以气体G即便流向负压面40b侧也几乎不发生剥离。此外，从内端41向外端42，前缘部顶端47的曲率半径P以恒定的变化率减小。 为此，从内端41越是朝向外端42，气体G的碰撞损失就越是减小。也就是说，从前缘部44 的内端41到外端42都使气体G对前缘部顶端47的碰撞所致的能量损失减小。此外，从内端41朝向外端42，入射角α以恒定的变化率减小。为此，从内端41到外端42，几乎都不发生流体的剥离。如此，气体G几乎不产生能量损失，在叶轮30的内部流动。其结果，压力能升高。如以上说明的那样，根据离心压缩机1，设定成构件中心线Q和旋转中心轴P所成的角β从内端41向外端42增大。也就是说，设定成构件中心线Q和相对流入速度ν的方向所成的入射角α从内端41向外端42减小。由此，在气体G的流速快的外端42侧，可以减小入射角α (增大β (β 2))，抑制流体的剥离而实现高效率化。进而，设定成前缘部44 的中心位置0的曲率半径P从内端41向外端42减小。由此，在流速快的外端42侧，可以相对于流速慢的内端41侧使在前缘部44的气体G的碰撞损失相对降低。其结果，作为整体，可以抑制碰撞损失所致的效率下降。此外，可以实现进一步的高效率化。另一方面，在流速慢的内端41侧，与外端42侧相比增大入射角α (减小β (β 1))而增大狭道面积S(Sl)， 由此可以确保扼流流量。与此同时，即便入射角α较大，也可以通过增大曲率半径来抑制流体的剥离。其结果，作为整体，可以在确保流量的同时实现高效率化。换言之，从内端41侧向外端42侧，前缘部顶端47的曲率半径P逐渐减小。由此， 越是入射角α相对减小而流体难以剥离的外端42侧，前缘部顶端47的曲率半径P越是减小。为此，可以大幅度降低发生剥离的可能性少的外端42侧的碰撞损失。进而，可以在径向的较宽范围内降低碰撞损失，且不会提高发生剥离的可能性。因此，可以大幅度降低碰撞损失并得到高效率。由此，可以提供高性能的离心压缩机1。另外，曲率半径P从内端41向外端42以恒定变化率减小，所以容易对前缘部44 的形状进行定义。其结果，加工程序的作成、机械加工变得容易。接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图6以及图7是在圆周方向展开本发明的第二实施方式涉及的离心压缩机2的叶轮30的图。图6示出在径向的内端41 (轮毂侧)处的流体流入部32。图7示出在径向的外端42 (片梢侧)处的流体流入部32。需要说明的是，图6以及图7中，对与图1 图5相同的构成要素附加相同的符号，并省略说明。就离心压缩机2而言，叶片40的前缘部M的形状与上述的前缘部44不同。需要说明的是，入射角α与第一实施方式一样，在内端41和外端42之间从径向内端41向外端 42以恒定的变化率逐渐减小。如图6所示，就在内端41的前缘部M而言，其前缘部顶端47C相较于作为构件中心线Q的延长线和前缘部M的轮廓线的交点的中心位置OC形成于靠压力面40a侧。就该前缘部M的截面形状而言，形成为相较于前缘部顶端47C靠压力面40a侧的曲率半径为 P 3、相较于前缘部顶端47C靠负压面40b侧的曲率半径为P 4的非对称状。更具体而言， 相较于前缘部顶端47C靠压力面40a侧的曲率半径P 3被设定成小于连接部48的翼厚tl 的1/2。此外，负压面40b侧的曲率半径P 4被设定成大于主体部43的翼厚tl的1/2。另夕卜，前缘部顶端47C被设定成曲率半径P2(< Pi)。如图7所示，外端42的前缘部M的截面形状为半圆状。前缘部顶端47D成为作为构件中心线Q的延长线和前缘部M的轮廓线的交点的中心位置0D。中心位置OD被设定成曲率半径P 1 (连接部48中的主体部43的翼厚tl的1/2)。这样的前缘部M的曲率半径P，从内端41向外端42其变化率恒定。S卩，前缘部顶端47的曲率半径P从内端41向外端42以恒定的变化率从曲率半径P 2增大至曲率半径P 1。另外，相较于前缘部顶端47C靠压力面40a侧的曲率半径P，从内端41向外端42 以恒定的变化率从曲率半径P 3增大至曲率半径P 1。此外，相较于前缘部顶端47C靠负压面40b侧的曲率半径P，从内端41向外端42以恒定的变化率从曲率半径P 4减小至曲率半径P 1。根据这样的构成，在流速慢的内端41侧，压力面40a侧以设成小于翼厚tl的1/2的曲率半径P 3而形成。此外，前缘部顶端47C以设成小于翼厚tl的1/2的曲率半径P 2 而形成。由此，可以抑制在内端41侧的碰撞损失。进而，负压面40b侧为被设成大于翼厚tl的1/2的P 4，所以可以抑制沿着前缘部M流向负压面40b的气体G的剥离所致的损失。其结果，可以实现高效率化。如果更具体地加以说明，当在像内端41那样入射角α (α )被设成比较大的状态下以比较小的曲率半径P 2形成前缘部顶端47C时，通常变得容易剥离。但是，在本实施方式中，前缘部顶端 47C的负压面40b侧以比较大的曲率半径P 4形成。为此，可以抑制沿着前缘部顶端47流向负压面40b的气体G的剥离。由此，可以抑制由气体G的剥离导致的损失。因此，在内端41侧，可以一面抑制碰撞损失一面抑制剥离。其结果，可以实现高效率化。进而，从内端41向外端42，前缘部顶端47的曲率半径P 2以及压力面40a侧的曲率半径ρ 3向P 1逐渐增大。同时，负压面40b侧的曲率半径P 4向P 2逐渐减小。为此， 在前缘部M的径向的较宽范围内，可以同时抑制碰撞损失和抑制剥离。其结果，可以实现
高效率化。接着，对本发明的第三实施方式进行说明。图8以及图9是在圆周方向展开本发明的第三实施方式涉及的离心压缩机3的叶轮30的图。图8示出在径向的内端41 (轮毂侧)处的流体流入部32。图9示出在径向的外端42 (片梢侧)处的流体流入部32。需要说明的是，在图8以及图9中，对与图1 图7相同的构成要素附加相同的符号，并省略说明。就离心压缩机3而言，具有前缘部64来代替上述的第一实施方式的前缘部44、第二实施方式的前缘部54。需要说明的是，入射角α与第一实施方式相同，在内端41和外端 42之间从径向内端41向外端42以恒定的变化率逐渐减小。如图8所示，内端41的前缘部64的截面形状与第二实施方式的前缘部M相同。 前缘部顶端47C形成在相较于中心位置OC靠压力面40a —侧，成为非对称状。即，相较于前缘部顶端47C靠压力面40a侧的曲率半径P 3被设定成小于连接部48的翼厚tl的1/2。 此外，负压面40b侧的曲率半径P 4被设定成大于主体部43的翼厚tl的1/2。另外，前缘部顶端47C被设定成曲率半径P 2。如图9所示，外端42的前缘部64的截面形状，与上述的第一实施方式的前缘部44 的外端42相同，形成为椭圆状。即，前缘部顶端47B成为中心位置0B。此外，关于外端42 的前缘部64，其前缘部顶端47B为曲率半径P 2。这样的前缘部64的曲率半径P，从内端41向外端42以恒定的变化率变化。艮口， 相较于前缘部顶端47C靠压力面40a侧的曲率半径P，从内端41向外端42以恒定的变化率增大。此外，相较于前缘部顶端47C靠负压面40b侧的曲率半径P，从内端41向外端42 以恒定的变化率减小。此外，前缘部顶端47C和前缘部顶端47B具有相同的曲率半径(P幻。前缘部64 的径向的全部前缘部顶端47以曲率半径P 2形成。根据这样的构成，前缘部64的径向的全部前缘部顶端47以曲率半径P 2形成。为此，可以在全部径向上降低碰撞损失。另外，在外端42侧，入射角α形成得较小(α 2 = 0)。为此，变得难以发生流体的剥离。另一方面，在内端41侧，入射角α 形成得较大(α1(> α 2))，所以通常变得容易发生流体的剥离。但是，与前缘部顶端47C相比负压面40b侧以比较大的曲率半径P4形成。为此，即使入射角α 较大，也可以有效防止气体G剥离。通过上述之类的构成，在前缘部64的从内端41至外端42的全部径向，可以同时抑制碰撞损失和抑制剥离。为此，可以得到非常高的效率。如此，可以提供高性能的离心压缩机3。需要说明的是，上述的实施方式所示的动作步骤、或者各构成构件的诸形状、组合等是一个例子，可以在不脱离本发明的主旨的范围内根据设计要求等进行各种变更。例如，在上述的实施方式中，使前缘部44、54、64的曲率半径P的变化率从内端41 向外端42为恒定，但并不一定必须为恒定。例如，如图10所示，与第一实施方式相同，在内端41将前缘部44的截面形状形成为半圆状，在外端42形成为椭圆状的情况下，如曲线图(1)所示，从内端41向外端42，可以在内端41侧急剧减小前缘部顶端47Α的曲率半径P，然后再缓慢减小。根据这样的构成，前缘部顶端47在宽范围内以较小的曲率半径P形成。为此，与使曲率半径P的变化率恒定的情况相比，能在更宽的范围内减轻碰撞损失。另外，也可以使曲率半径P像曲线图(2) (5)那样变化。如此，可以对应于离心压缩机的使用条件、性能、制作成本等选择最佳的形状。另外，也可以通过调节叶片40的质量，来调节作用于叶片40的离心力、固有振动频率。同样地，如图11所示，可以将径向的长度区隔成几个规定的范围，在每个规定的范围使变化率不同。例如，可以通过在内端41至A地点的范围内使曲率半径P的变化率恒定，或使A地点至B地点的曲率半径P的变化率越接近B地点越是增大，来形成最佳形状。另外，不仅仅是第一实施方式涉及的前缘部顶端47，而且在第二实施方式、第三实施方式中，也可以使前缘部讨、64的压力面40a侧及/或负压面40b侧的曲率半径P的变化率不同。另外，构件中心线Q和旋转中心轴P所成的角β、或者入射角α、狭道面积S的变化率，也并非必须是从内端41向外端42为恒定。另外，前缘部44、54、64的轮廓线，可以是单一的曲率半径P，或者可以是3个以下的曲率半径的组合，还可以组合4个以上的曲率半径并平滑地连续。另外，第一实施方式以及第三实施方式涉及的前缘部44、64的外端42侧的截面形状为椭圆状，但并不限于此，也可以在压力面40a侧及/或负压面40b侧设置比前缘部顶端 47的曲率半径大的至少一个以上的曲率半径，成为与前缘部顶端47的曲率半径以及主体部43平滑连续的形状。另外，外端42侧的入射角α 2，只要小于内端41侧的入射角α 即可，可以不为 0(零)。另外，在上述的实施方式中，在叶片40的外周未设置套筒(外筒)的所谓开放叶轮式的叶轮30中应用了本发明，但也可以使用在叶片40的外周设有套筒的所谓闭合叶轮中应用本发明。另外，在上述的实施方式中，对在构成为单级的离心压缩机中应用了本发明的情况进行了说明，但也可以在构成为多级的离心压缩机中应用本发明。产业上的可利用性根据本发明涉及的离心压缩机，可以提供高性能的离心压缩机。符号说明1 3离心压缩机30 叶轮31 轮毂40 叶片40a压力面40b负压面41 内端42 外端43主体部44、54、64 前缘部47 (47A 47D)前缘部顶端48连接部G气体(流体)0 (OA 0D)中心位置P旋转中心轴Q构件中心线S(S1、S2)狭道面积tl翼厚(构件厚度)ν相对流入速度
权利要求
1.一种离心压缩机的叶轮，其特征在于，包括圆盘状的轮毂、和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片，通过所述轮毂和相邻的所述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路，所述叶片包括具有从所述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及所述压力相对低的负压面的主体部、和在所述径向内周侧连接所述压力面和所述负压面的曲面状的前缘部，所述主体部的构件中心线和所述轴方向所成的角，随着从与所述轮毂连接的内端向外端而增大，所述前缘部的与所述构件中心线交叉的中心位置的曲率半径，随着从所述内端向所述夕卜端而减小。
2.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮，其特征在于，所述前缘部的在所述外端侧的所述中心位置的曲率半径小于所述主体部上的在与所述前缘部连接的位置处的构件厚度的1/2。
3.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮，其特征在于，关于所述前缘部的在所述内端侧的曲率半径，在比所述中心位置靠所述压力面侧小于所述主体部上的与所述前缘部连接的位置处的构件厚度的1/2，并且在靠所述负压面侧大于所述构件厚度的1/2。
4.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮，其特征在于，从所述内端向所述外端，所述前缘部的曲率半径的变化率保持恒定。
5.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮，其特征在于，从所述内端向所述外端，所述前缘部的曲率半径的变化率不同。
6.一种离心压缩机的叶轮，其特征在于，包括圆盘状的轮毂、和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片，通过所述轮毂和相邻的所述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路，所述叶片包括具有从所述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及所述压力相对低的负压面的主体部、和在所述径向内周侧连接所述压力面和所述负压面的曲面状的前缘部，所述主体部的构件中心线和所述轴方向所成的角，随着从与所述轮毂连接的内端向外端而增大，所述前缘部的所述外端侧的截面形状为椭圆状，随着从所述内端向所述外端，而前缘部顶端的曲率半径减小。
7.—种离心压缩机的叶轮，其特征在于，包括圆盘状的轮毂、和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片，通过所述轮毂和相邻的所述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路，所述叶片包括具有从所述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及所述压力相对低的负压面的主体部、和在所述径向内周侧连接所述压力面和所述负压面的曲面状的前缘部，所述主体部的构件中心线和所述轴方向所成的角，随着从与所述轮毂连接的内端向外端而增大，所述前缘部的所述内端侧的截面形状是非对称状，在所述前缘部的所述内端侧的截面形状中，比前缘部顶端靠所述压力面侧的曲率半径小于比所述前缘部顶端靠所述负压面侧的曲率半径，随着从所述内端向所述外端，而所述压力面侧的曲率半径增大、所述负压面侧的曲率半径减小。
全文摘要
一种离心压缩机的叶轮包括圆盘状的轮毂和从该轮毂的一面突出且以放射状设置多个的叶片。通过所述轮毂和相邻的所述叶片形成使在径向内周侧沿着轴方向流入的流体朝向径向外周侧流出的流路。此外，所述叶片包括具有从所述流路中流过的流体接受的压力相对高的压力面以及所述压力相对低的负压面的主体部、和在所述径向内周侧连接所述压力面和所述负压面的曲面状的前缘部。另外，所述主体部的构件中心线和所述轴方向所成的角随着从与所述轮毂连接的内端向外端而增大。进而，所述前缘部的与所述构件中心线交叉的中心位置的曲率半径随着从所述内端向所述外端而减小。
文档编号F04D29/30GK102472293SQ201080032319
公开日2012年5月23日 申请日期2010年2月19日 优先权日2009年7月29日
发明者中庭彰宏, 坂元康朗, 桧山贵志, 若井宗弥 申请人:三菱重工业株式会社