(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)【授权公告号】CN103228928B
(45)【授权公告日】20160203

(21)【申请号】201180037835.9
(22)【申请日】20111205
(30)【优先权数据】2010-277281_20101213_JP
(73)【专利权人】 三菱重工业株式会社 ; 【地址】 日本国东京都港区港南二丁目16番5号 ;
(72)【发明人】 星徹 ; 富田勋 ; 岩切健一郎 ; 白石隆 ;
(74)【专利代理机构】上海市华诚律师事务所 31210【代理人】梅高强 ; 刘煜 ;
(51)【Int.CI.】 F04D 29/30 (2006.01) ; F04D 29/66 (2006.01) ;
(56)【对比文件】CN_1302356_A_20010704 ; CN_1842657_A_20061004 ; JP_1998213094_A_19980811 ; CN_101893003_A_20101124 ; JP_2002332992_A_20021122 ; 【审查员】朱利明

(54)【发明名称】离心压缩机的叶轮
(57)【摘要】一种离心压缩机的叶轮,相对于从整体叶片(5F)的顶端与护罩之间的叶片端间隙至分割叶片(7)的前缘(7a)而产生的叶片端泄漏涡流,将分割叶片(7)的前缘(7a)的护罩侧配置成从整体叶片(5R、5F)的周向等间隔位置偏向整体叶片(5F)的负压面(Sb)侧,以使大流量时生成的叶片端泄漏涡流越过分割叶片(7)的前缘(7a)。

【权利要求书】


1.一种离心压缩机的叶轮,具有:整体叶片,该整体叶片从流体的入口部延伸至出口部且沿周向以均等间隔在轮毂面上竖立设置有多片;以及分割叶片,该分割叶片被设置成从形成在互相相邻地设置的所述整体叶片间的流路的途中延伸至出口部,该离心压缩机的叶轮的特征在于,

所述离心压缩机在所述整体叶片的顶端与护罩之间形成有叶片端间隙,从该叶片端间隙朝向所述分割叶片的前缘部而产生叶片端泄漏涡流,将所述分割叶片的前缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,以使大流量时生成的所述叶片端泄漏涡流越过所述分割叶片的前缘部、或者使所述分割叶片的前缘部的护罩侧与所述叶片端泄漏涡流的方向一致,所述分割叶片的后缘部的轮毂侧被配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的正压面侧。

2.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮,其特征在于,所述分割叶片的前缘部的轮毂侧被配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的正压面侧。

3.如权利要求2所述的离心压缩机的叶轮,其特征在于,所述分割叶片的后缘部的护罩侧被配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧。

4.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮,其特征在于,使所述分割叶片的前缘的与流体流动相对的倾斜角度比叶片高度与所述分割叶片的前缘相同的位置上的整体叶片的倾斜角度大,并将所述分割叶片的前缘的与流体流动相对的倾斜角度设定成适合于所述叶片端泄漏涡流的流动方向的方向。

【说明书】


离心压缩机的叶轮

【0001】技术领域

【0002】本发明涉及一种车辆用、船用涡轮增压器等所使用的离心压缩机的叶轮,尤其涉及设在互相相邻的整体叶片(全叶片)之间的分割叶片(短叶片)的叶片形状。

【0003】背景技术

【0004】车辆用、船用涡轮增压器的压缩机部等所使用的离心压缩机,通过叶轮的旋转而给予流体动能,并将流体向径向外侧排出而获得离心力所带来的压力上升。该离心压缩机在较大的运行范围内被要求高压力比和高效化,因此,往往使用如图23、图24那样在互相相邻的整体叶片(全叶片)01之间设有分割叶片(短叶片)03的叶轮05,并对其叶片形状进行了各种设计。

【0005】具有这种分割叶片03的叶轮05,整体叶片01和分割叶片03交替地设置在轮毂07的面上,一般的分割叶片03是仅将整体叶片01的上游侧切除的形状。

【0006】如果是一般的分割叶片03,如图25所示,分割叶片03的入口端缘(LE2)处于离开整体叶片01的入口端缘(LE1)一定距离的下游侧,出口端缘(TE)被设成一致,分割叶片03的入口端缘的叶片角θ(表示入口端缘的方向与叶轮05的轴向G所构成的角度),被设定成与在整体叶片01间的流路内流动的流体的流动方向F相同。

【0007】但是,如图25所示,当将分割叶片03设计成在整体叶片01间的周向中心位置将分割叶片03的入口端缘仅切除整体叶片01的上游侧的形状时,形成于分割叶片03两侧的整体叶片01正压面Sa侧的喉口面积A1和负压面Sb侧的喉口面积A2产生A1<A2之差,因此,存在各流路的流量不均,不能均等分配流体,叶片负荷不均匀,流路损失也增加,妨碍提高叶轮效率的问题。另外,所谓喉口面积,是指构成从图25那样的分割叶片的入口端缘至整体叶片01的正压面或负压面的最短距离的位置处的截面积。

【0008】已知有专利文献1(日本专利特开平10-213094号公报)所公开的技术,该专利文献1做了这样的设计:如图26所示,通过将分割叶片09的入口端缘的叶片角θ做大到θ+Δθ(设定成相对于流体的流动方向大了Δθ),即,使叶片角θ靠近整体叶片01的负压面Sb侧,从而将分割叶片09的两侧通道的喉口面积做成相同(A1=A2)。

【0009】另外,还已知有专利文献2(日本专利特许3876195号公报)的技术,使分割叶片的入口端缘向整体叶片的负压面侧倾斜。

【0010】但是,如前述专利文献1(图26)那样,由于将分割叶片09的入口端缘的叶片角θ做大到θ+Δθ,故有可能从分割叶片09的倾斜变大的前缘部分或整体叶片01的负压面Sb侧产生剥离流,并且存在如下的问题:即使在分割叶片09的正压面侧及负压面侧的两侧通道将喉口面积做成相同(A1=A2),在该两通道中流速也不相同,故不能获得流量的均匀化。

【0011】即,存在如下的问题:在分割叶片09的两侧即整体叶片01的正压面侧和负压面侧,流速不同,因此,进入整体叶片01间的流体,成为快速流动主要集中在负压面侧的分布,所以即使在几何学上将分割叶片09的两侧通道的流路截面积做成相等,负压面侧的流速也比正压面侧快,流量增加,各流路的流量产生不均,不能均匀分配流体,叶片负荷不均等,流路损失也增加,妨碍叶轮效率的提高。

【0012】此外,在专利文献3(日本专利特开2002-332992号公报)所公开的技术中,如图27所示,保持分割叶片011的入口端缘的叶片角θ不变,使前缘特意偏向整体叶片01的负压面侧而使A1>A2。由此,在分割叶片011的两侧通道中获得流量的均匀化。

【0013】专利文献1:日本专利特开平10-213094号公报

【0014】专利文献2:日本专利特许3876195号公报

【0015】专利文献3:日本专利特开2002-332992号公报

【0016】发明所要解决的课题

【0017】但是,所述专利文献1~3所示的技术都是这样的技术:在假定叶片间的气流沿整体叶片流动的基础上,着眼于由分割叶片分割的流路的流量分配来改进叶片,当是具有叶片端间隙的开放式叶轮时,有从该叶片端间隙流入通道内或从通道流出的叶片端泄漏流动的影响,流动场呈复杂的样态,需要进行适合于这些复杂的内部流动的进一步改进。

【0018】利用数值分析对该复杂的内部流动进行评价,就可明白:从整体叶片的入口端缘的顶端部(叶片的离开轮毂面的高度方向(护罩侧)的顶端部)产生的泄漏涡流到达分割叶片的入口端缘的顶端部(叶片的离开轮毂面的高度方向(护罩侧)的顶端部)近旁(参照图22的叶片端泄漏流动W的涡流)。

【0019】该泄漏涡流不沿整体叶片流动,并且该泄漏涡流是低能量流体聚集的部位,因此,当其与分割叶片的入口端缘产生干涉时,剥离或涡旋构造的产生所造成的损失生成就增大。

【0020】即,在以往型式的叶轮构造中,由于未对来自该整体叶片的入口端缘顶端的泄漏涡流与分割叶片的入口端缘的干涉采取措施,故不能获得充分的性能。

【0021】发明内容

【0022】本发明是鉴于这些问题而做成的,目的在于提供一种离心压缩机的叶轮,其具有:从流体的入口部延伸至出口部且互相相邻地设置的整体叶片;以及从该整体叶片之间的流路的途中延伸至出口部地设置的分割叶片,避免分割叶片的前缘对来自整体叶片的前缘的顶端部的叶片端泄漏涡流的干涉,实现高压力比和高效化。

【0023】用于解决课题的手段

【0024】为解决上述课题,本发明的离心压缩机的叶轮,具有:整体叶片,该整体叶片从流体的入口部延伸至出口部且沿周向以均等间隔在轮毂面上竖立设置有多片;以及分割叶片,该分割叶片被设置成从形成在互相相邻地设置的所述整体叶片间的流路的途中延伸至出口部,该离心压缩机的叶轮的特点是,

【0025】所述离心压缩机在所述整体叶片的顶端与护罩之间形成有叶片端间隙,从该叶片端间隙朝向所述分割叶片的前缘部而产生叶片端泄漏涡流,将所述分割叶片的前缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,以使大流量时生成的所述叶片端泄漏涡流越过所述分割叶片的前缘部、或者使所述分割叶片的前缘部的护罩侧与所述叶片端泄漏涡流的方向一致。

【0026】采用该发明,通过将分割叶片的前缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,从而能可靠地避免与叶片端泄漏流动所产生的叶片端泄漏涡流的干涉,提高压缩机的效率和改善特性。

【0027】当是在整体叶片的顶端与护罩之间形成叶片端间隙的开放式的叶轮时,从叶片端间隙朝向分割叶片而产生由叶片端泄漏流动带来的叶片端泄漏涡流。由于该叶片端泄漏涡流具有强大的隔断效果(日文:ブロツケ一ジ効果),因此,在分割叶片的顶端近旁(70%翼展以上),在整体叶片间流动的流体不沿整体叶片流动而产生偏流。叶片端泄漏涡流是伴随着强大涡流的低能量流体的聚集区。这种流动与分割叶片前缘干涉时,剥离或涡旋构造的产生所带来的损失生成就增大。

【0028】因此,在本发明中,通过将分割叶片的前缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,从而避免与叶片端泄漏涡流的干涉。

【0029】此外,在本发明中,由于泄漏涡流的位置根据压缩机的运行状态而变化,因此,基于该变化倾向,在从小流量运行至大流量运行的运行范围中,能可靠地防止与分割叶片的前缘部的干涉。

【0030】即,如图2所示,有这样的倾向:在大流量时泄漏涡流的流路贯通力变弱,在小流量时泄漏涡流的流路贯通力变强。这是因为这样的缘故:随着流量的增大,整体叶片的负压面侧的负压比小流量时的大,且在流路中流动的流量自身增大,故泄漏涡流偏向整体叶片的负压面侧。

【0031】因此,将所述分割叶片的前缘部的护罩侧设定成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,以使大流量时生成的叶片端泄漏涡流越过分割叶片的前缘部、或者使分割叶片的前缘部的护罩侧与叶片端泄漏涡流的方向一致,由此,即使在小流量时的运行中也能可靠地防止与分割叶片的前缘部的干涉,可在较大的运行范围内防止与分割叶片的前缘部的干涉,可提高压缩机的效率。

【0032】此外,整体叶片及分割叶片的周向位置做成不等间距,也能获得因离心压缩机的转速和叶片片数引起的压缩机噪声的降低效果。

【0033】例如,图21是纵轴表示噪声峰值、横轴表示共振频率的曲线图,在使分割叶片的周向位置向负压面侧移动10%时,关于分割叶片的间隔,一方从以往的50%减小两成而成为40%,故频率提高20%。另外,另一方从以往的50%扩大两成而成为60%,故频率下降20%。结果,因相位错开,峰值从a降低到b(图21(B))。

【0034】另外,本发明最好是,还将所述分割叶片的前缘部的轮毂侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的正压面侧。

【0035】如此,除了将分割叶片的前缘部的护罩侧配置成偏向整体叶片的负压面侧外,还将轮毂侧配置成偏向整体叶片的正压面侧,由此,虽然由分割叶片分割的流路的喉口宽度产生偏差,导致流量不均,但利用这种结构,起到消除该流量不均而使流量分配均匀的作用。

【0036】因此,可防止由流路的截面积不均而在所分割的流路中产生流量差所引起的性能下降。

【0037】另外,本发明最好是,还将所述分割叶片的后缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧。

【0038】如此,除了将前缘部的护罩侧设置成从整体叶片的等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧外,还将后缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,由此,当仅使前缘部的护罩侧偏移时,由分割叶片分割的流路宽度的前缘部和后缘部的前后分布产生偏差,引起从前缘至后缘流速产生不均,但若采用这种结构,就不会有所分割的各个流路中流速的增速减速,能使流速均匀而防止压缩机的性能下降。

【0039】另外,本发明最好是,还将所述分割叶片的后缘部的轮毂侧从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的正压面侧。

【0040】如此,除了将前缘部的护罩侧设置从整体叶片的等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧、将轮毂侧设置成从整体叶片的等间隔位置偏向整体叶片的正压面侧外,还在后缘部同样将护罩侧设置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧、将轮毂侧设置成从整体叶片的等间隔位置偏向整体叶片的正压面侧。

【0041】由此,当仅使前缘部的护罩侧和轮毂侧偏移时,由分割叶片分割的流路宽度的前缘部和后缘部的前后分布产生偏差,引起从前缘至后缘流速产生不均,但若采用这种结构,就不会有所分割的各个流路中流速的增速减速,可使流速均匀。此外,采用这种结构,还可获得所分割的各个流路中的流量分配的均匀化。

【0042】因此,可消除所分割的各个流路中的流速的增速减速,利用流量分配的均匀化而能防止压缩机的性能下降。

【0043】另外,在本发明中,也可以,使所述分割叶片的前缘的与流体流动相对的倾斜角度比与所述分割叶片的前缘对应的整体叶片的倾斜角度大,并将所述分割叶片的前缘的与流体流动相对的倾斜角度设定成适合于所述叶片端泄漏涡流的流动方向的方向。

【0044】在大流量时,由于泄漏涡流偏向整体叶片的负压面侧(参照图2),因此,将分割叶片的前缘的迎角设定得比整体叶片的与分割叶片的前缘对应的倾斜角度大,以与该泄漏涡流的倾斜角度一致,由此能在叶片端泄漏涡流变强的小流量时可靠地且高效地避免与叶片端泄漏涡流的干涉。另外,叶片端泄漏涡流的方向通过数值分析或台架试验来求出。

【0045】发明的效果

【0046】采用本发明,离心压缩机的叶轮具有:整体叶片,该整体叶片从流体的入口部延伸至出口部且沿周向以均等间隔在轮毂面上竖立设置有多片;以及分割叶片,该分割叶片被设置成从形成在互相相邻地设置的所述整体叶片间的流路的途中延伸至出口部,所述离心压缩机在所述整体叶片的顶端与护罩之间形成有叶片端间隙,从该叶片端间隙朝向所述分割叶片的前缘部而产生叶片端泄漏涡流,将所述分割叶片的前缘部的护罩侧配置成从整体叶片的周向等间隔位置偏向整体叶片的负压面侧,以使大流量时生成的所述叶片端泄漏涡流越过所述分割叶片的前缘部、或者使所述分割叶片的前缘部的护罩侧与所述叶片端泄漏涡流的方向一致,因此,能在较大的运行范围可靠地避免分割叶片的前缘对于来自整体叶片的前缘的顶端部的泄漏涡流的干涉,实现离心压缩机的高压力比和高效率化。

【0047】附图说明

【0048】图1是表示本发明的设有分割叶片的离心压缩机的叶轮的主要部分的立体图。

【0049】图2是表示第一实施形态的整体叶片和分割叶片的关系及叶片端泄漏涡流的方向的说明图。

【0050】图3是表示第一实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示护罩侧的周向位置关系。

【0051】图4是表示第一实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示轮毂侧的周向位置关系。

【0052】图5是表示第一实施形态的分割叶片的前缘形状的主视图。

【0053】图6是表示第一实施形态的分割叶片的后缘形状的主视图。

【0054】图7是表示第二实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示护罩侧的周向位置关系。

【0055】图8是表示第二实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示轮毂侧的周向位置关系。

【0056】图9是表示第二实施形态的分割叶片的前缘形状的主视图。

【0057】图10是表示第二实施形态的分割叶片的后缘形状的主视图。

【0058】图11是表示第三实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示护罩侧的周向位置关系。

【0059】图12是表示第三实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示轮毂侧的周向位置关系。

【0060】图13是表示第三实施形态的分割叶片的前缘形状的主视图。

【0061】图14是表示第三实施形态的分割叶片的后缘形状的主视图。

【0062】图15是表示第四实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示护罩侧的周向位置关系。

【0063】图16是表示第四实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示轮毂侧的周向位置关系。

【0064】图17是表示第四实施形态的分割叶片的前缘形状的主视图。

【0065】图18是表示第四实施形态的分割叶片的后缘形状的主视图。

【0066】图19是表示第五实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示护罩侧的周向位置关系。

【0067】图20是表示第五实施形态的整体叶片和分割叶片的关系的说明图,表示轮毂侧的周向位置关系。

【0068】图21是表示叶片片数所引起的压缩机噪声的关系的说明图。

【0069】图22是表示形成于分割叶片的入口端部的顶端部的来自整体叶片的顶端部的叶片端泄漏涡流的数值分析结果。

【0070】图23是以往技术的说明图。

【0071】图24是以往技术的说明图。

【0072】图25是以往技术的说明图。

【0073】图26是以往技术的说明图。

【0074】图27是以往技术的说明图。

【0075】具体实施方式

【0076】下面,用附图所示的实施形态来详细说明本发明。

【0077】但是,本实施形态所记载的结构零件的尺寸、形状和配置等只要不特别进行特定的记载,就不是将本发明的范围仅限定于此的意思,只不过是说明例而已。

【0078】(第一实施形态)

【0079】图1是表示应用本发明的分割叶片的离心压缩机的叶轮的主要部分的立体图。叶轮1,沿周向等间距地交替竖立设置有:多个互相相邻的整体叶片(全叶片)5,该多个整体叶片5位于嵌装在未图示的转子轴上的轮毂3的上表面;以及设在该整体叶片5间的分割叶片(短叶片)7。并且,分割叶片7的长度相对于流体的流动方向比整体叶片5短,并且分割叶片7被设置成从形成在前后的整体叶片5之间的流路9的途中延伸至出口部。叶轮1向箭头方向旋转,其中心用O表示。

【0080】图2表示分割叶片7和整体叶片5在护罩侧位置即叶片顶端侧位置上的配置关系。

【0081】分割叶片7的引导端即前缘7a,位于整体叶片5的引导端即前缘5a的流动方向下游侧,分割叶片7的后端的后缘7b和整体叶片5的后端的后缘5b的位置在周向上被设成一致。

【0082】另外,形成于整体叶片5的正压面Sa侧与整体叶片5的负压面Sb侧之间的流路9被配置成沿周向由分割叶片7二等分,在分割叶片7与整体叶片5的正压面Sa侧的壁面之间形成有流路11,在分割叶片7与整体叶片5的负压面Sb侧的壁面之间形成有流路13。

【0083】另外,分割叶片7的形状沿着整体叶片5,分割叶片7的前缘7a的倾斜角度β与整体叶片5的倾斜角度相同。

【0084】如此构成的叶轮1,构成为在与覆盖整体叶片5和分割叶片7的未图示的护罩之间具有叶片端间隙的开放式叶轮。

【0085】因此,产生相邻(旋转方向前侧)的流体通道的整体叶片5的正压面侧的流体通过整体叶片5的前缘的顶端部分(护罩侧)与护罩的间隙部分而泄漏到整体叶片5的负压面侧的叶片端泄漏流动W。

【0086】由于该叶片端泄漏流动W会影响到分割叶片7的前缘7a近旁的流动,因此,对该叶片端泄漏流动W的状态进行了数值分析。图22表示该数值分析结果的流线图。

【0087】通过整体叶片5的引导端5a的顶端部与护罩的间隙部B而产生叶片端泄漏流动。如图22所示,该叶片端泄漏流动W随着强烈涡流(叶片端泄漏涡流)而对沿着整体叶片5的流动具有强烈阻挡作用,因此,在分割叶片7的前缘7a近旁,流动不沿着整体叶片5,而以所述涡流为核心产生朝向分割叶片7的前缘的偏流M。

【0088】如图2所示,该叶片端泄漏流动W的方向在大流量时有这样的倾向:叶片端泄漏流量变多,且负压增大,偏向整体叶片5的负压面Sb侧而成为线X方向,在小流量时有这样的倾向:叶片端泄漏流量变少,且负压减少,离开整体叶片5的负压面Sb侧而成为线Y方向。

【0089】其具有这样的倾向:大流量时泄漏涡流的流路贯通力变弱,小流量时泄漏涡流的流路贯通力变强。随着流量增大,整体叶片的负压面侧的负压大于小流量时,且在流路中流动的流量自身增大,因此,被认为泄漏涡流偏向整体叶片的负压面侧。而所谓大流量时,是指在超过峰值效率时的流量的流量区域运行时。

【0090】因此,为使大流量时生成的叶片端泄漏涡流越过分割叶片7的前缘7a的护罩侧、或大致相对(一致),而将分割叶片7的前缘7a的护罩侧配置成从整体叶片5的周向等间隔位置偏向整体叶片5的负压面Sb侧。

【0091】所谓大致相对(一致)是指,分割叶片7的前缘7a的护罩侧的倾斜角度β与叶片端泄漏涡流的流动方向大致一致、涡流与分割叶片7的前缘7a的护罩侧不互相干涉的状态。

【0092】分割叶片7位于前侧整体叶片5F与后侧整体叶片5R之间的中间部,其前缘7a的位置也设定在前侧整体叶片5F与后侧整体叶片5R的中间部。对于分割叶片7的前缘7a的长度方向的位置设定有各种方法。

【0093】例如,如图2所示,有这样的情况:对表示效率峰值点中的叶片端泄漏涡流的方向即泄漏流动的方向的线Z用数值分析或实机试验来算出,将分割叶片7的前缘7a的长度方向的位置设定为该线Z与前后的整体叶片5F、5R的中间点的交点。

【0094】或者,有这样的情况:将连接所谓喉口的中心位置和前侧整体叶片5F的前缘5a而形成的线作为叶片端泄漏涡流的方向并设为线Z,将分割叶片7的前缘7a的长度方向的位置设定为该线Z与前后整体叶片5F、5R的中间点的交点。所谓喉口形成从后侧整体叶片5R的前缘5a至与该后侧整体叶片5R相邻而设在旋转方向前侧的前侧整体叶片5F的负压面Sb侧的最小距离。

【0095】无论哪种方法,都求出表示叶片端泄漏涡流的方向的作为基准的线Z,并将分割叶片7的前缘7a的长度方向的位置设定为该线与前后整体叶片5F、5R中间点的交点。

【0096】在如上那样设定的、作为基准的分割叶片7的前缘7a中,使护罩侧的位置相比于图2所示那样的表示大流量时的叶片端泄漏涡流方向的线X的方向位于前侧整体叶片5F侧,或使护罩侧的位置向与线X方向大致相对的位置倾斜。

【0097】图3~图6表示使分割叶片7的前缘7a的护罩侧的位置向整体叶片5的负压面Sb侧偏移的具体例子。例如,将偏移量做成10%。另外,图3表示整体叶片5与分割叶片7的护罩侧周向位置关系。图4表示轮毂侧的周向位置关系。如此,倾斜成后缘7b的部分不偏移而仅仅前缘7a的护罩侧偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧。

【0098】图5是表示分割叶片7的前缘形状的主视图,图6是表示分割叶片7的后缘形状的主视图,后缘7b不变化,仅仅前缘7a的护罩侧向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧倾斜。

【0099】采用以上的第一实施形态,被设定成,在叶片端泄漏涡流弱(偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧的倾向较强,横穿流路9的前进的贯通力弱)的大流量侧所生成的叶片端泄漏涡流越过所述分割叶片的前缘部,能可靠地防止在叶片端泄漏涡流强的小流量侧的叶片端泄漏涡流的干涉。

【0100】即,如图2所示,根据大流量侧的实机试验,通过设定分割叶片7的前缘7a的方向角度,从而能在较大的运行范围内可靠地防止叶片端泄漏涡流的干涉。

【0101】另外,由于整体叶片5及分割叶片7的周向位置是不等间距的,故还可获得离心压缩机的转速和叶片片数所引起的压缩机噪声的降低效果。

【0102】例如,如图21所示,当使分割叶片的周向位置向负压面侧移动10%时,关于分割叶片的间隔,一方从以往的50%减小两成而成为40%,故频率提高20%。另外,另一方从以往的50%扩大两成而成为60%,故频率下降20%。结果,因相位错开,峰值从a降低到b(图21(B))。

【0103】(第二实施形态)

【0104】下面,参照图7~10来说明第二实施形态。

【0105】第二实施形态除了第一实施形态的特点外,还有这样的特点,分割叶片7的前缘7a的轮毂侧被配置成从前后整体叶片5F、5R的周向等间隔位置偏向后侧整体叶片5R的正压面Sa侧。

【0106】如图7所示,将分割叶片7的前缘7a的护罩侧配置成偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧,此外,如图8所示,使前缘7a的轮毂侧偏向后侧整体叶片5R的正压面Sa侧。向正压面Sa侧及负压面Sb侧的偏移量分别相等地设定为10%。如前所述,该偏移量预先根据数值计算或试验而设定为大流量时的偏移量。

【0107】如图7、8、9所示那样,在后缘7b侧,既不偏向护罩侧也不偏向轮毂侧,而设置在前后整体叶片5F、5R的中间部。如图9的前缘形状所示,在分割叶片7的前缘7a的部分,使护罩侧和轮毂侧分别向相反方向同量偏移,故起到如下的作用:将由分割叶片7分割的流路11、13的各自的喉口宽度的不均匀予以消除,使前缘7a部分的流量分配均匀。

【0108】因此,能防止因流路11、13的入口部分的截面积不均匀而使所分割的流路产生流量差所引起的性能下降。

【0109】(第三实施形态)

【0110】下面,参照图11~14来说明第三实施形态。

【0111】第三实施形态除了第二实施形态的特点外,还有这样的特点,分割叶片7的后缘7b的护罩侧被配置成从前后整体叶片5F、5R的周向等间隔位置偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧。

【0112】如图11所示,将分割叶片7的后缘7b的护罩侧配置成偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧,此外,如图12所示,轮毂侧与所述第二实施形态相同,仅前缘7a偏向后侧整体叶片5R的正压面Sa侧,护罩侧位于前后整体叶片5F、5R的周向等间隔位置。向正压面Sa侧及负压面Sb侧的偏移量与所述第二实施形态相同,分别相等地设定为10%。

【0113】如图11、12、14所示那样,在后缘7b侧,仅使护罩侧偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧。

【0114】通过做成如此结构,在分割叶片7的前缘7a部分,使护罩侧和轮毂侧分别向相反方向同量偏移,故起到如下的作用:将由分割叶片7分割的流路11、13的喉口宽度的不均匀予以消除而使前缘部分的流量分配均匀。

【0115】此外,由分割叶片7分割的流路11、13的前缘部分和后缘部分的前后分布不易产生偏移,从前缘至后缘不易产生流速不均匀,所分割的各个流路11、13中不会有流速的增速减速,能使流速均匀,能防止压缩机的性能下降。

【0116】(第四实施形态)

【0117】下面,参照图15~18来说明第四实施形态。

【0118】第四实施形态除了第三实施形态的特点外,还有这样的特点,分割叶片7的后缘7b的轮毂侧被配置成从前后整体叶片5F、5R的周向等间隔位置偏向后侧整体叶片5R的正压面Sa侧。

【0119】如图15所示,护罩侧的前缘7a至后缘7b,向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧偏移10%,此外,如图16所示,在轮毂侧,前缘7a至后缘7b也向后侧整体叶片5R的正压面Sa侧偏移10%。

【0120】通过做成如此结构,如前述第三实施形态中说明的那样,在分割叶片7的前缘7a的部分,使护罩侧和轮毂侧分别向相反方向同量偏移,故起到如下的作用:将由分割叶片7分割的流路11、13的喉口宽度的不均匀予以消除而使前缘部分的流量分配均匀。

【0121】此外,在第四实施形态中,在分割叶片7的后缘7b的部分,也使护罩侧和轮毂侧分别向相反方向同量偏移,因此,能更有效地获得由分割叶片7分割的流路11、13中的流量分配的均匀性。

【0122】另外,在所述第三实施形态中,仅在护罩侧使分割叶片7的前缘7a至后缘7b偏向前侧整体叶片5F的负压面Sb侧,但在第四实施形态中,除此之外,在轮毂侧也使前缘7a至后缘7b偏向后侧整体叶片5R的正压面Sa侧,因此,从由分割叶片7分割的流路11、13的前缘至后缘的前后分布不易产生偏移,前缘至后缘的流速更不易产生不均匀,所分割的各个流路11、13中的流速不会有增速减速,能使流速相比于所述第三实施形态进一步均匀化,能防止压缩机的性能下降。

【0123】(第五实施形态)

【0124】下面,参照图19、20来说明第五实施形态。

【0125】本第五实施形态是,使第四实施形态的分割叶片7的前缘7a的护罩侧与流体流动相对的倾斜角度(迎角)比与分割叶片7的前缘7a对应的前侧整体叶片5F或后侧整体叶片5R的倾斜角度大,并设定成适合于叶片端泄漏涡流的流动方向的方向。

【0126】如图19所示,第五实施形态只适用于设定分割叶片7的前缘7a的护罩侧的倾斜角度。其它对于轮毂侧,设定成和前侧或后侧整体叶片5F、5R的对应的倾斜角度相同的角度。

【0127】如图19所示,分割叶片7的前缘7a的护罩侧的迎角,设定得比所对应的后侧整体叶片5R的倾斜角度β大Δβ的量,并可设定成适于叶片端泄漏流动W的迎角。

【0128】即,由于仅在分割叶片7的顶端近旁局部地使分割叶片7的前缘7a的迎角变化而适于流体流动,因此,与设定成与前侧或后侧整体叶片5F、5R的护罩侧的同一叶片高度的位置处的倾斜角度β相同的结构相比,能简单而有效地获得高效率和特性改进的效果。

【0129】产业上的实用性

【0130】采用本发明,离心压缩机的叶轮具有:整体叶片,该整体叶片从流体的入口部延伸至出口部且互相相邻地设置;以及分割叶片,该分割叶片从该整体叶片间的流路的途中延伸至出口部地设置,在较大的运行范围,能避免分割叶片的前缘对于来自整体叶片的前缘的顶端部的泄漏涡流的干涉,实现高压力比和高效率化,因此,能适合用于离心压缩机的叶轮。

【说明书附图】


【0001】


图1

【0002】


图2

【0003】


图3

【0004】


图4

【0005】


图5

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图6

【0007】


图7

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图8

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图9

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图10

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图11

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图12

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图16

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