叶轮及具备叶轮的旋转机械制造技术

本发明专利技术提供一种叶轮及具备叶轮的旋转机械。上述叶轮(1)具备：轮盘(11)，以轴线(O)为中心旋转；及叶片(12)，在轮盘(11)上周向隔着间隔设置有多个。将叶片(12)的尖端的叶片角度(β)定义为第一叶片角度时，所述尖端具有；尖端角度恒定区域，从流体流入的入口朝向出口侧，所述第一叶片角度恒定；及尖端角度增大区域，连续至该尖端角度恒定区域的所述出口侧，且所述第一叶片角度随着朝向所述出口而逐渐变大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种叶轮及具备叶轮的旋转机械。
技术介绍
离心压缩机等旋转机械具备在外壳的内部与外壳之间以能够相对旋转的方式设置的叶轮(impeller)。旋转机械通过使叶轮旋转，而使得从外壳的外部引入的流体向叶轮内的流路的径向外侧升压并将其吐出。离心压缩机等旋转机械中，为了提高性能而试图优化设置于叶轮的叶片的形状。例如，在专利文献I中公开有有关这种叶片的形状的技术。该离心压缩机中，规定了叶片(blade)的前端侧的叶片角度与底部侧的叶片角度的分布。具体而言，该叶片的前端侧的叶片角度以在沿着流路而达到中间部分之前成为极大点，超过中间部分之后成为极小点的角度分布的曲线状形成。另一方面，该叶片的底部侧的叶片角度以在流体流入口成为比叶片的前端侧的叶片角度小的角度，到达中间部分之前成为比前端侧的叶片角度大的极大点的角度分布的曲线状形成。以往技术文献专利文献专利文献I:日本专利第4888436号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题然而，由于以如上形状形成的叶片的叶片角度的变化较大，而导致叶片的形状变化变大。因此，会助长在流体流入的叶轮入口附近的冲击波的生成或剥离，且损失变大，从而导致无法有效地压缩流体。本专利技术提供一种能够提高压缩效率的叶轮及具备该叶轮的旋转机械。用于解决技术课题的手段本专利技术的一方式的叶轮具备:轮盘，以轴线为中心旋转;及叶片，在该轮盘上周向隔着间隔设置有多个，且与所述轮盘一体旋转，从而将从所述轴线所延伸的轴线方向流入的流体引导到所述轴线的径向外侧，将所述叶片的厚度的中心曲线从所述轴线方向投影到所述轮盘的投影曲线上的切线与虚拟直线所成的角度中，形成于所述轮盘的旋转方向的后侧且外周侧的角度定义为叶片角度，其中，虚拟直线与连结所述投影曲线与所述切线的切点和所述轴线的直线正交，将所述叶片的尖端的所述叶片角度定义为第一叶片角度时，所述尖端具有:尖端角度恒定区域，从所述流体流入的入口朝向所述流体流出的出口侧，所述第一叶片角度恒定;及尖端角度增大区域，连续至该尖端角度恒定区域的所述出口侧，且所述第一叶片角度随着朝向所述出口而逐渐变大。根据这种叶轮，流入到叶轮的流体在尖端的入口不会随着叶片角度的变化而引起不连续的变化，从而能够连续顺畅地流通。由此，能够减少从入口流入的流体碰到叶片时产生的冲击波或剥离的产生且减轻压力损失。并且，能够连续稳定地压缩所流入的流体中在叶片的尖端侧流通的流体。因此，能够减少流体在入口处流入时的压力损失，并且能够有效地压缩流体。本专利技术另一方式的叶轮可以如下:所述尖端角度增大区域中形成有:第一角度区域，连续至所述尖端角度恒定区域的所述出口侧;及第二角度区域，经由拐点连续至所述第一角度区域的所述出口侧，且所述叶片角度的变化率即平均倾斜度比所述第一角度区域小。根据这种叶轮，即便第一叶片角度逐渐变大，也能够防止第一叶片角度在出口处过于变大。即，能够防止因出口侧的第一叶片角度变大而导致朝向周向设置的叶片流动的低能量流体的流动即二次流动变强，且防止朝向出口流动的流体的流动被打乱。由此，能够通过减少沿着叶片的尖端侧流通的流体中产生的损失来防止压缩效率下降。本专利技术的另一方式的叶轮可以如下:将所述叶片的轮毂的所述叶片角度定义为第二叶片角度时，所述轮毂具有:轮毂角度增大区域，从所述入口朝向所述出口侧，所述第二叶片角度逐渐变大;及轮毂角度减小区域，经由所述第二叶片角度变得最大的极大点连续至所述轮毂角度增大区域的所述出口侧，且所述第二叶片角度朝向所述出口逐渐变小。根据这种叶轮，能够连续稳定地压缩所流入的流体中沿着叶片的轮毂侧流通的流体。而且，能够防止第二叶片角度在出口处过于变大。即，能够防止因出口侧的第二叶片角度变大而导致朝向周向设置的叶片流动的低能量流体的流动即二次流动变强，且防止朝向出口流动的流体的流动被打乱。由此，能够通过减少沿着叶片的轮毂侧流通的流体中产生的损失来防止压缩效率下降。根据本专利技术的另一方式的叶轮可以如下:所述轮毂角度增大区域中，所述叶片角度的变化率即平均倾斜度比所述尖端角度增大区域形成得大。根据这种叶轮，能够将叶片形成为使尖端的形状变化比轮毂更平缓。因此，通过减少沿着叶片的尖端侧流通的流体碰到叶片时产生的损失，从而减少尖端侧与轮毂侧的流体的损失差。由此，能够防止因流体的压力平衡在尖端侧与轮毂侧失衡而从轮毂朝向尖端产生二次流动，而扰乱流体的流动。由此，能够通过减少在叶轮流通的流体中产生的损失来防止压缩效率下降。本专利技术的另一方式的叶轮可以如下:所述极大点比所述拐点更靠所述入口侧形成。根据这种叶轮，能够防止通过周向设置的多个叶片形成的流路一次变窄。即，若叶片角度变大，则叶片的形状向拓宽流路的方向变化而使流体流通的流路变大。因此，通过极大点比拐点更靠入口侧形成，使得无法朝向出口连续顺畅地缩窄流路。由此，能够通过使流体顺畅地流通而有效地进行压缩。由此，能够使流体有效地流通，且能够提高叶轮的压缩效率。本专利技术的另一方式的叶轮可以如下:将所述叶片的轮毂的所述叶片角度定义为第二叶片角度时，所述叶片的所述入口处的所述第二叶片角度比所述叶片的所述入口处的所述第一叶片角度形成得大。在此，若将叶片的轮毂的厚度增大，则能够提高叶片的强度。但是，若轮毂的厚度变大，则导致相应地减少流路面积。相对于此，上述叶轮中通过将入口处的第二叶片角度设定得大于第一叶片角度，能够扩大入口的流路面积。因此，既能够通过将轮毂的厚度设计得较大而确保强度，又能够确保入口的流路面积。本专利技术的另一方式的叶轮如下:将所述叶片的轮毂的所述叶片角度定义为第二叶片角度时，所述叶片的所述出口处的所述第二叶片角度与所述叶片的所述出口处的所述第一叶片角度形成得一样。根据这种叶轮，能够在出口处使流体从叶片的尖端遍及轮毂产生的负荷恒定。即，能够同时实现出口处的尖端侧与轮毂侧的流体的压力平衡，且能够防止因二次流动而使流体的流动被打乱。由此，能够通过减少从叶轮的出口流出的流体中产生的压力损失来防止压缩效率下降。本专利技术的另一方式的叶轮可以如下:将所述叶片的轮毂的所述叶片角度定义为第二叶片角度时，从所述入口遍及所述出口，所述第一叶片角度形成为是所述第二叶片角度以下。在此，若将叶片的轮毂的厚度增大，则能够提高叶片的强度。但是若轮毂的厚度变大，则导致相应地减少流路面积。相对于此，上述叶轮中通过从入口遍及出口将第二叶片角度设定得大于第一叶片角度，能够防止扩大整个流路的流路面积。因此，既能够通过将轮毂的厚度设计得较大来确保强度，又能够确保整个流路的流路面积。本专利技术的一方式的旋转机械具备所述叶轮。根据这种旋转机械，通过提高旋转机械的效率能够提高性能。专利技术效果根据上述叶轮，能够通过使流体有效地流通来提高压缩效率。【附图说明】图1为表示本专利技术的本实施方式的离心压缩机的结构的剖视图。图2为表示本专利技术的本实施方式的离心压缩机的结构的主要部分剖视图。图3为表示本专利技术的本实施方式的叶轮的叶片的形状的示意图。图4为表示定义本专利技术的本实施方式的叶轮的叶片的叶片角度分布的示意图。图5为本专利技术的本实施方式的叶轮的叶片的叶片角度的分布。【具体实施方式】以下，参考图1至图5对具备本专利技术所涉及的实施方式的叶轮的离心压缩机进行说明。本实施方式的旋转机械为离心压缩机10，本实施方式中成为多级压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶轮，其特征在于，具备：轮盘，以轴线为中心旋转；及叶片，在该轮盘上周向隔着间隔设置有多个，且与所述轮盘一体旋转，从而将从所述轴线所延伸的轴线方向流入的流体引导到所述轴线的径向外侧，将所述叶片的厚度的中心曲线从所述轴线方向投影到所述轮盘的投影曲线上的切线与虚拟直线所成的角度中，形成于所述轮盘的旋转方向的后侧且外周侧的角度定义为叶片角度，其中，虚拟直线与连结所述投影曲线与所述切线的切点和所述轴线的直线正交，将所述叶片的尖端的所述叶片角度定义为第一叶片角度时，所述尖端具有：尖端角度恒定区域，从所述流体流入的入口朝向所述流体流出的出口侧，所述第一叶片角度恒定；及尖端角度增大区域，连续至该尖端角度恒定区域的所述出口侧，且所述第一叶片角度随着朝向所述出口而逐渐变大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下修一，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，三菱重工压缩机有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP