离心式流体机械制造技术

本发明专利技术提供离心式流体机械，能够一边降低叶轮内部的二次流动损失，一边抑制流量降低时的叶轮的翼负压面遮板前缘附近的流动的剥离-失速，维持叶轮动作范围。因此，在从作为旋转轴上游方向的吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾。另外，在相邻的2个叶轮翼中，使相对于叶轮旋转方向位于后方的翼的遮板侧与位于旋转方向前方的翼在翼前缘附近重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离心式流体机械
本专利技术涉及具有离心叶轮的离心式流体机械，更加详细而言，涉及离心叶轮的叶片形状。
技术介绍
具有旋转的离心叶轮的离心式流体机械以往以来一直被利用于各种工厂设备、空调机器、液体压送泵等。受到近年来的环境负荷降低的要求的高涨，对这些离心式流体机械要求以往以上的高效率化和大动作范围化。以下用图15说明以往的离心式流体机械的例子。图15是以往的离心式流体机械的、通过叶轮旋转轴的平面的剖视图。以往的离心式流体机械主要由通过旋转用于向流体赋予能量的离心叶轮1、用于使该叶轮旋转的旋转轴2、位于叶轮1的半径方向外侧，使从叶轮出口流入的流体的动压向静压变换的扩散器3、和位于扩散器3的下游，向下游流路6引导流体的回流道4构成。叶轮1由与主轴连结的圆盘(轮毂)11、位于与该圆盘11相向的方向的侧板(遮板)12、和被轮毂11和遮板12夹持且在周向排列的多个翼13构成，但是也有没有遮板的情况。关于扩散器3，有存在在周向排列的多个翼的带叶片的扩散器和没有翼的无叶片扩散器。在该离心式流体机械中，流体从叶轮吸入口5被吸引之后，依次通过叶轮1、扩散器3、回流道4而被升压，向下游流路6被引导。为了实现离心式流体机械的高效率化，叶轮发挥非常重要的作用。关于叶轮的高效率化，需要降低流体在叶轮内部流动时在壁面上产生的摩擦损失、由于从叶轮入口朝向出口内部流体的相对流速减少而壁面附近的流动的交界层厚度增加所产生的减速损失、以及壁面附近的低流速-低能量流体由于与叶轮内部的主流方向正交的截面内的静压梯度驱动而产生的、二次流动损失等。为了降低这些损失中的二次流动损失，到目前为止提出有各种方法。例如如下述专利文献1那样有以下的例子，即，考察施加于离心式流体机械的叶轮的翼负荷的分布，通过使遮板侧的翼负荷集中在翼前缘侧，使轮毂侧的负荷集中在翼的后缘侧，减小特别容易产生低能量流体的集聚的、遮板侧的翼后缘负压面附近(参照后述的图16)的轮毂与遮板之间的静压差，降低了二次流动损失。此外，如下述专利文献1或专利文献2、专利文献3那样有以下的例子，即，通过叶轮翼后缘附近的轮毂侧相对于遮板侧位于叶轮的旋转方向的前方那样的施加圆周方向的翼的倾斜，降低了二次流动损失。通过形成为这样的翼后缘附近形状，得到图16(b)所示那样的效果。图16表示除了遮板之外描绘的、叶轮的相邻的2翼的图。从各翼13的压力面14(相对于叶轮旋转方向前方一侧的翼面)施加于在叶轮内部流动的流体的翼力F的方向，成为相对于翼的压力面14垂直的方向。因而，例如如图16(a)所示那样的、具有与这些专利文献1～3相反的翼后缘附近的倾斜的(即，在翼后缘17附近，轮毂侧相对于遮板侧位于叶轮的旋转方向的后方)叶轮中，通常增高的翼压力面轮毂侧141的静压在成为图16(b)记载的形状时降低。相反地，在图16(a)所示那样的叶轮中，通常降低的翼负压面遮板侧151的静压在成为图16(b)记载的形状时增高。因而，在如图16(a)所示那样的翼中，在负压面遮板侧151集聚低能量流体地形成的二次流动在图16(b)被抑制，二次流动损失降低。先行技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3693121号的公报专利文献2：日本专利第2701604号的公报专利文献3：日本专利第2730396号的公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，如上述专利文献1～3那样，叶轮翼后缘附近的轮毂侧相对于遮板侧位于叶轮的旋转方向的前方那样的施加圆周方向的翼的倾斜的情况下，如图16(b)记载那样，在翼负压面遮板侧151，静压从前缘16在流动方向上会急剧地增高。因而，存在以下的问题，即，特别是在相对流速的减速程度大的翼负压面遮板侧，相对于流动方向的静压的逆压力梯度变大，特别是翼负压面遮板前缘附近的流动的剥离-失速会在大流量侧产生而导致叶轮动作范围缩窄。本专利技术是为了解决上述以往技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种具有叶轮的离心式流体机械，该叶轮能够一边降低叶轮内部的二次流动损失，一边抑制流量降低时的叶轮的翼负压面遮板前缘附近的流动的剥离-失速，维持叶轮动作范围。用于解决课题的手段为了解决上述课题，在本专利技术中，其特征在于，离心式流体机械具有离心叶轮，在从旋转轴上游方向(吸入方向)观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾，且相邻的两个叶轮翼中的相对于叶轮旋转方向位于后方的翼的遮板侧，在翼前缘附近形成与位于旋转方向前方的翼重叠的重叠部。此外，其特征在于，离心式流体机械具有离心叶轮，在使上述叶轮的遮板前缘直径比轮毂前缘直径大，且从吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘，使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾，而且在叶轮翼前缘，相对于从叶轮旋转中心沿径向引出的线，叶轮遮板侧与轮毂侧相比相对于旋转方向相同或位于前方。此外，其特征在于，离心式流体机械具有离心叶轮，在从吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘，使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾，且在规定点，使叶轮入射角为0゜以下。此外，在上述任一离心式流体机械中，其特征均在于，离心式流体机械具有叶轮，在叶轮中，通过叶轮旋转中心且与叶轮旋转轴平行的平面(子午面)与分别连结在子午面上的从轮毂和遮板各自的前缘到后缘之间处于同一比率的轮毂和遮板上的点而成的线(翼元素)所成的角度(Rake角)，在以叶轮旋转方向为正的情况下，在从翼前缘到流动方向中央之间取得最大值，并且在比取得最大值的位置靠下游侧减小，在叶片出口成为－5゜～－35゜。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供一种具有叶轮的离心式流体机械，该叶轮能够一边降低叶轮内部的二次流动损失，一边抑制流量降低时的叶轮的翼负压面遮板前缘附近的流动的剥离-失速，维持叶轮动作范围，而且成兼备充分的强度和制作性。附图说明图1是本专利技术实施例1的离心式流体机械的、通过叶轮旋转轴的平面的剖视图。图2是从旋转轴上游方向(吸入方向)观察本专利技术实施例1的离心式流体机械的叶轮的图。图3是以往和本专利技术实施例1的离心式流体机械的、由3维流体解析导出的叶轮出口的半径方向流速分布图。图4是关于离心式流体机械的叶轮的、相邻的2翼的重叠部的说明图。图5是在离心式流体机械的叶轮中，使相邻的2翼的重叠部的大小变化的情况下的、由3维流体解析导出的翼面静压值的流动方向分布。图6是以往和本专利技术实施例1的离心式流体机械的性能试验结果比较图。图7是利用了离心叶轮的子午面图的、翼元素的说明图。图8是Rake角的说明图。图9是本专利技术实施例1的离心式流体机械的、Rake角分布图。图10是本专利技术实施例2的离心式流体机械的、叶轮翼形状图。图11是离心式流体机械的、子午面上的叶轮翼前缘形状的说明图和关于叶轮翼前半附近的子午面方向速度的说明图。图12是在离心式流体机械中，叶轮翼入口轮毂侧、遮板侧直径的大小不同的情况下的、叶轮入口速度三角形的比较图。图13是在实施例2的离心式流体机械中，叶轮翼入口轮毂侧、遮板侧直径的大小不同的情况下的，翼轮毂侧形状的比较图。图14是本专利技术实施例3的离心式流体机械的、叶轮翼形状图。图15是以往的离心式流体机械的与叶轮旋转轴平行的面的剖视图。图16是除了遮板之外描绘的、作用于在叶轮的相邻的2翼间流动的流体的翼力的方向和翼间截面中的静压分布的特征的说明图。具体实施方式以下用附图说明本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心式流体机械，其特征在于，该离心式流体机械具有离心叶轮，在从作为旋转轴上游方向的吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾，且相邻的两个叶轮翼中的相对于叶轮旋转方向位于后方的翼的遮板侧，在翼前缘附近形成与位于旋转方向前方的翼重叠的重叠部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.17 JP 2011-2512131.一种离心式流体机械，其特征在于，该离心式流体机械具有离心叶轮，在从作为旋转轴上游方向的吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾，且相邻的两个叶轮翼中的相对于叶轮旋转方向位于后方的翼的遮板侧，在翼前缘附近形成与位于旋转方向前方的翼重叠的重叠部，在使上述叶轮的遮板前缘直径比轮毂前缘直径大，且从吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼前缘，相对于从叶轮旋转中心沿径向引出的线，叶轮遮板侧与轮毂侧相比相对于旋转方向相同或位于前方，子午面与分别连结在上述子午面上的从轮毂和遮板各自的前缘到后缘之间处于同一比率的轮毂和遮板上的点而成的线所成的角度、即Rake角，在以叶轮旋转方向为正的情况下，在从翼前缘到流动方向中央之间取得最大值，并且在比取得最大值的位置靠下游侧减小，在叶片出口成为－5゜～－35゜，该子午面是通过叶轮旋转中心且与叶轮旋转轴平行的平面。2.一种离心式流体机械，其特征在于，该离心式流体机械具有离心叶轮，在使上述叶轮的遮板前缘直径比轮毂前缘直径大，且从作为旋转轴上游方向的吸入方向观察叶轮的情况下，在叶轮翼后缘，使遮板侧比轮毂侧相对于旋转方向后倾，在叶轮翼前缘，相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：平馆澄贤，新川泰，上甲圣士，伊藤俊雄，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP