离心压缩机的叶轮以及离心压缩机的制作方法

文档序号:32753333发布日期:2022-12-31 02:08阅读:153来源:国知局
离心压缩机的叶轮以及离心压缩机的制作方法

1.本公开涉及一种离心压缩机的叶轮以及离心压缩机。


背景技术:

2.以往,作为提高汽车用发动机或船用发动机等发动机的输出的技术,多采用涡轮增压器(增压器),该涡轮增压器(增压器)压缩发动机吸入的进气,提高密度,将含有大量氧气的进气供给到发动机。
3.涡轮增压器例如具备旋转轴、设于旋转轴的一端侧的离心压缩机(压缩机)、设于旋转轴的另一端侧的涡轮,构成为利用从发动机送来的废气的能量使涡轮的叶轮(涡轮)旋转,并且使旋转轴、进而使离心压缩机的叶轮(压缩机轮)围绕轴线旋转而压缩进气,并供给到发动机。
4.另外,离心压缩机的叶轮具备以下而构成:大致圆锥台状的轮毂(压缩机轮毂),其与旋转轴以同轴连结而设置;多个动叶片(压缩机动叶片),其在轴线中心的周向上隔开规定的间隔,从轮毂的外周面向轴线中心的大致径向外侧延伸。
5.在此,在具备多个相同形状相同大小的动叶片的情况下,存在各动叶片的压力面侧和负压面侧的流体(压缩空气等)的流速差变得非常大,而叶轮效率变差的情况。
6.因此,以往,在这种叶轮中,作为动叶片,多采用以下构成的动叶片:不仅具备在周向上隔开规定间隔而配设的多个全叶片(长叶片),还具备在周向上相邻的全叶片之间配设的分流叶片(短叶片、中间叶片),由此提高叶轮效率。
7.但是,在进入相邻的全叶片之间的气流中,例如在将分流叶片夹在中间的两侧、即全叶片的压力面侧和负压面侧,产生负压面侧的气流变快的流速差。由此,即使具备分流叶片,使将分流叶片夹在中间的两侧的流路(通路)的流路截面积在几何学上相等,也存在由于负压面侧与压力面侧相比流速快,因此流量增加,各流路的流量产生不均匀,而不能均等分配流体的情况。这样,流路的流量产生不均匀,不能均等地分配流体,由此叶片负荷变得不均等,流过流路的压缩空气的能量损失增加,存在不能得到期望的叶轮效率的提高效果的情况。
8.因此,以往为了实现叶轮效率的提高,进行了与全叶片、分流叶片的形状、数量、配置相关的大量的研究。
9.例如,在专利文献1中,公开了一种离心压缩机的叶轮,其使分流叶片的入口端部的前缘叶片角θ在距轮毂面的高度方向上改变,且使前端部分以具有比其他部分大的倾斜角度的方式向全叶片的负压面侧倾斜,进一步使轮毂面侧部分以比其他部分大的倾斜角度向全叶片的压力面侧倾斜。
10.在该离心压缩机的叶轮中,通过如上述那样构成分流叶片,使分流叶片适合于离心压缩机的复杂的内部流动,即,抑制分流叶片的前缘与超过全叶片的前端(通过前端间隙)流动的泄漏流的干涉,实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化(进一步提高叶轮效率)。
11.在专利文献2中,公开了一种叶轮,该叶轮具备突起部,该突起部在相邻的全叶片(全叶片)和分流叶片(半叶片、第一分流叶片)之间从轮毂的外周面突出,沿着在相邻的全叶片和分流叶片之间朝向径向外侧流动的流体的流动方向延伸。
12.在该叶轮中,突起部发挥作为第二分流叶片的功能,将突起部夹在中间而发挥防止分别在全叶片之间、分流叶片之间流动的流体侧滑的功能。由此,能够使朝向叶轮的径向外侧的力更强地作用于流体,实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化。
13.现有技术文献
14.专利文献
15.专利文献1:(日本)特开2011-80411号公报
16.专利文献2:(日本)特开2017-44190号公报


技术实现要素:

17.发明要解决的课题
18.另一方面,本技术的发明人反复进行深入研究,发现如图8所示,进入叶轮6的轴侧(内侧、轮毂18侧)的气流a2因离心力而逐渐向外侧飞出,相对于轴o1方向逐渐倾斜,并且以顺着轮毂18的周面18a从动叶片21的基端侧沿着动叶片21的壁面(叶片面)上升的方式流动,沿着该动叶片21的壁面上升的气流a2与从主流的叶轮6的入口侧沿轴o1方向进入的气流a1碰撞,产生从动叶片21的壁面剥离的二次流a3,并流向叶轮6的出口侧。
19.进而,本技术的发明人发现引起剥离而产生二次流a3的位置(剥离线s)在动叶片21的正压面侧从喘振(小流量)侧到阻气(最大流量)侧几乎没有变化、越靠近压力比高的喘振侧则该倾向越稍微显著、在动叶片21的负压面侧也产生大致相同的倾向等新的见解,发现由这些剥离引起的二次流a3对叶轮效率的降低有很大影响。
20.因此,基于这样的研究成果,强烈希望开发一种抑制二次流的产生的方法。
21.鉴于上述情况,本公开的目的在于提供一种离心压缩机的叶轮以及离心压缩机,能够抑制二次流的产生,与以往相比,能够更高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
22.用于解决问题的方案
23.本公开的一个方式的离心压缩机的叶轮具备:轮毂;多个全叶片,其在所述轮毂的周面上沿周向隔开间隔地设置;多个分流叶片,其在所述轮毂的周面上分别设置在所述多个全叶片中的相邻的全叶片之间;在将所述叶轮的子午面上的所述分流叶片的叶片高度(hs)与所述全叶片的叶片高度(hf)之比即叶片高度比定义为hs/hf的情况下,在所述分流叶片的至少前缘处,所述叶片高度比满足hs/hf<1的关系。
24.另外,本公开的一个方式的离心压缩机具备上述离心压缩机的叶轮。
25.发明效果
26.根据本公开的一个方式的离心压缩机的叶轮以及离心压缩机,能够抑制二次流的产生,与以往相比,能够更高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,实现进一步的叶轮效率的提高。
附图说明
27.图1是表示具备本公开的第一、第二实施方式的离心压缩机的涡轮增压器的一例的图。
28.图2是表示本公开的第一实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的一例的局部剖视图。
29.图3是表示本公开的第一实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的变更例的局部剖视图。
30.图4是表示本公开的第一实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的变更例的局部剖视图。
31.图5是表示本公开的第一实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的变更例的局部剖视图。
32.图6是表示本公开的第二实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的一例的局部剖视图。
33.图7是表示本公开的第二实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的动叶片以及凸部的局部俯视图。
34.图8是表示在离心压缩机的叶轮的动叶片之间流动的流体从叶片面剥离的位置(剥离线)的图。
35.图9是表示本公开的第一(第二)实施方式的离心压缩机以及离心压缩机的叶轮的一例的局部剖视图,是表示叶片高度、涂层长度等的图。
具体实施方式
36.(第一实施方式)
37.以下,参照图1至图5、图8、图9,对第一实施方式的离心压缩机的叶轮以及离心压缩机进行说明。
38.在此,在本实施方式中,对涡轮增压器具备本公开的离心压缩机的情况进行了说明,但本公开的离心压缩机例如也可以是电动的离心压缩机,另外,不需要将压缩对象的流体限定为空气。即,本公开的离心压缩机(以及离心压缩机的叶轮)只要能够压缩并输送流体即可,可以由离心压缩机单体构成,也可以与涡轮以外的机构、装置复合而构成。另外,也不需要限定其用途等。
39.(涡轮增压器)
40.本实施方式的涡轮增压器1例如如图1所示,构成为,利用从汽车用发动机、船用发动机等发动机输送的废气g的能量使涡轮2的叶轮(涡轮)3围绕轴线(旋转轴线)o1旋转,并且使与叶轮3以同轴连结的旋转轴4、进一步使与旋转轴4以同轴连结的离心压缩机(压缩机)5的叶轮(压缩机轮)6旋转,利用叶轮6吸入空气(进气、流体)a并压缩,将空气压缩气体a’供给到发动机。
41.(涡轮)
42.涡轮2具备与旋转轴4的另一端侧同轴连结而设置的叶轮3和容纳叶轮3的涡轮罩(涡轮壳体)7而构成。
43.叶轮3具备:与旋转轴4同轴连结而设置的大致圆锥台状的涡轮毂8;从涡轮毂8的
外周面向轴线o1中心的径向外侧延伸的涡轮动叶片9。
44.在涡轮2的叶轮3的轴线o1中心的径向外侧,设置有废气流路r5,该废气流路r5设置在叶轮3的周围,由用于将从发动机排出的废气g向叶轮3供给的涡旋流路r3、具备喷嘴叶片10等废气流量调节装置的喷嘴流路r4构成。
45.另外,在叶轮3的轴线o1方向的后方侧(废气g的排出口11侧),与叶轮3以同轴地设置有用于接收从叶轮3的涡轮动叶片9的出口排出的废气g并向外部排出的排出流路r6(废气流路r5)。该排出流路r6由排气扩散器12构成。
46.另外,在本实施方式的涡轮增压器1中,涡旋流路r3、喷嘴流路r4和排出流路r6(排气扩散器12)由容纳叶轮3的涡轮罩7形成。
47.(离心压缩机:压缩机)
48.本实施方式的离心压缩机5具备以下而构成:离心压缩机5的叶轮(压缩机轮)6,其在能够旋转地轴支承于轴承座15、16的旋转轴4的一端侧同轴连结而设置;压缩机罩17,其容纳叶轮6。
49.离心压缩机5的叶轮6具备:与旋转轴4同轴连结地设置的大致圆锥台状的压缩机轮毂(轮毂)18;从压缩机轮毂18的外周面向轴线o1中心的径向外侧延伸的压缩机动叶片(叶轮动叶片)19。
50.在叶轮6的轴线o1方向的前方侧(空气a的吸入口20侧),设置有进气流路r1,该进气流路r1用于伴随叶轮6旋转吸入空气a而向叶轮6供给。
51.另外,在叶轮6的轴线o1中心的径向外侧,设置有压缩空气流路(压缩气体流路)r2,该压缩空气流路r2具有用于接收从叶轮6排出的压缩空气a’并向发动机供给的涡流室r2。
52.而且,在上述那样构成的本实施方式的涡轮增压器1中,从发动机排出的废气g通过涡轮2的涡旋流路r3、喷嘴流路r4而从涡轮2的叶轮3的径向外侧供给,利用该废气g的能量旋转驱动叶轮3。通过该叶轮3的旋转,旋转轴4以及离心压缩机5的叶轮6旋转驱动。
53.另外,通过叶轮6的旋转,空气a从吸入口20被吸入并流过进气流路r1,被供给到叶轮6并且被压缩,压缩空气a’通过压缩空气流路r2被供给到发动机。使涡轮2的叶轮3旋转驱动后的废气g在排气扩散器12的排出流路r6流通,并且压力恢复,排出到外部。
54.(离心压缩机的叶轮)
55.另一方面,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6具备以下而构成:轮毂18;多个全叶片21,其在轮毂18的周面18a上沿轴线(轴)o1中心的周向隔开间隔地设置;多个分流叶片22,其在轮毂18的周面18a上分别设置在多个全叶片21中的相邻的全叶片21之间。
56.在此,如前所述(图8),本技术的发明人反复进行深入研究,发现进入离心压缩机5的叶轮6的轴(o1、旋转轴4)侧的气流a2因离心力而逐渐向外径侧飞出,相对于轴o1方向逐渐倾斜,并且顺着轮毂18的周面18a从动叶片21的轮毂侧(基端侧)沿着动叶片21的叶片面(壁面)上升,与从主流的叶轮6的入口侧进入的气流a1碰撞,产生从动叶片(21)的叶片面剥离并流向出口侧的二次流a3。
57.另外,本技术的发明人发现了引起剥离而产生二次流a3的剥离线(边界位置)s在动叶片(21)的正压面侧中从喘振侧到阻气侧几乎没有变化、越靠近压力比高的喘振侧该倾向越稍微显著、在动叶片(21)的负压面侧也产生大致相同的倾向等新的见解,发现由这些
剥离引起的二次流a3对叶轮效率的降低有很大影响。
58.进而,发现在图8以及图9所示的叶轮6的子午面(子午面截面)视图中,在将全叶片21的弦长l的前缘21a处的弦位置设为0%、全叶片21的后缘21b处的弦位置设为100%时,引起剥离而产生二次流a3的剥离线s形成为呈从全叶片21的前缘21a侧(大致0%~5%左右的位置)的基端21c随着朝向后缘21b侧而逐渐向全叶片21的前端21d侧延伸,在大致70%左右的位置处达到前端21d的凹曲线状(凹圆弦状)。
59.另外,还确认了通过与从全叶片21的前端21d侧(尖端侧)的间隙泄漏的泄漏流干涉,特别是与从全叶片21的前缘21a侧的间隙泄漏的泄漏流干涉,导致叶轮效率进一步降低。
60.基于上述那样的本技术的发明人的特别显著的成果、见解,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6a(6)如图2(参照图9)所示,构成为,在将叶轮6的子午面(子午面截面)上的分流叶片22a的叶片高度(hs)与全叶片21的叶片高度(hf)之比即叶片高度比定义为hs/hf的情况下,在分流叶片22a的至少前缘22a处,叶片高度比满足hs/hf<1的关系。
61.需要说明的是,本公开中的叶轮6的子午面是指,在将离心压缩机5的叶轮6沿着其中心轴(o1)切断的截面上,不是仅将动叶片19(全叶片21、分流叶片22)的部分的切断截面维持不动,而是将动叶片形状沿着中心轴线(o1)旋转投影之后的形状重叠的流路形状截面。
62.另外,本公开中的全叶片21的叶片高度hf和分流叶片22a(22)的叶片高度hs分别是在叶轮6的子午面中与基端21c、22c和前端21d、22d之间的中心线p1、p2正交的方向、从基端21c、22c到前端21d、22d为止的长度尺寸。
63.进而,分流叶片22a的叶片高度(hs)与全叶片21的叶片高度(hf)之比即叶片高度比hs/hf是同一弦位置处的叶片高度之比。
64.而且,在本实施方式的离心压缩机5的叶轮6a中,分流叶片22a构成为至少在其前缘22a处叶片高度比满足hs/hf<1的关系,由此能够利用叶片高度比全叶片21小的分流叶片22a来遮挡顺着轮毂18的周面18a朝向全叶片21的叶片面(壁面)的气流a2。由此,能够抑制产生沿着全叶片21的叶片面上升的气流a2,能够利用分流叶片22a来抑制二次流a3的产生。
65.另外,通过构成为在分流叶片22a的至少前缘22a处,叶片高度比满足hs/hf<1的关系,能够有效地抑制与从全叶片21的前端22d侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
66.因此,根据本实施方式的离心压缩机5的叶轮6a以及具备该叶轮6a的离心压缩机5,能够抑制二次流的产生,并且能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够更高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
67.在这里,如图2所示,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6a(以及具备该叶轮6a的离心压缩机5)优选构成为,在从分流叶片22a的前缘22a到后缘22b的所有区间、即从分流叶片22a的前缘22a到后缘22b的所有弦位置处,叶片高度比满足hs/hf<1的关系。
68.在这样构成的情况下,利用叶片高度比全叶片21小的分流叶片22a,能够抑制与泄漏流的干涉,并且能够抑制沿着全叶片21的叶片面上升的气流a2的产生,能够利用分流叶片22a来抑制二次流a3的产生。
69.另外,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6a更优选构成为,在分流叶片22a的至少
前缘22a处,叶片高度比满足hs/hf≤0.7的关系。
70.在这样构成的情况下,能够抑制二次流a3的产生,并且更有效地抑制与从全叶片21a的前端22d侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
71.进而,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6a更优选构成为,在从分流叶片22a的前缘22a到后缘22b的所有区间中,叶片高度比满足hs/hf≤0.7的关系。
72.在这样构成的情况下,能够进一步有效地抑制二次流a3的产生,并且能够抑制与从全叶片21的前端21d的间隙泄漏的泄漏流干涉。
73.另外,如图3(参照图8、图9)所示,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6b(6)也可以构成为,叶片高度比hs/hf从分流叶片22b(22c、22d(22))的前缘22a到后缘22b逐渐变大。
74.在这样构成的情况下,例如,以与剥离线s配合的方式形成分流叶片22b(22)等,能够进一步有效且高效地抑制二次流a3的产生,且能够抑制与从全叶片21的前端22d侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
75.另外,基于作为本技术的发明人的深入研究的成果而得到的见解,如上所述,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6(6a、6b、6c)在叶轮6的子午面上的沿着全叶片21的弦(弦长l)方向的弦位置处,在将全叶片21的前缘21a处的弦位置设为0%,将全叶片21的后缘21b处的弦位置设为100%,进而将分流叶片22(22a、22b、22c)的前缘22a的基端22c处的弦位置定义为ch、将分流叶片22的前缘22a的前端22d处的弦位置定义为ct的情况下,如图2、图3、图4(参照图8、图9)所示,更优选构成为满足ch≤30%且ct≥50%的关系。
76.在这样构成的情况下,也能够根据产生二次流a3的剥离线s的位置来形成分流叶片22,能够有效且高效地抑制二次流a3的产生,且能够抑制与从全叶片21的前端21d侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
77.进而,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6(6c、6d)也可以如图4、图5(参照图8、图9)所示,构成为,在将分流叶片22(22c、22d)的基端22c处的弦长l定义为lh、将分流叶片22的前端22d处的弦长l定义为lt的情况下,满足2
×
lt≤lh的关系。换言之,也可以构成为具有相对于尖端侧的弦长lt,轮毂侧弦长lh为2倍以上的叶片前缘形状。
78.在这种情况下,基于作为本技术的发明人的深入研究的成果而得到的见解,也能够根据产生二次流a3的剥离线s的位置来形成分流叶片22,仍然能够有效且高效地抑制二次流a3的产生,且能够抑制与从全叶片21的前端22d侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
79.进而,如图4、图5(参照图8、图9)所示,分流叶片22(22c、22d)的前缘22a也可以具有在子午面上相对于连结前缘22a的基端22c和前端22d的直线凹陷的凹曲线部22e。
80.在这种情况下,基于作为本技术的发明人的深入研究的成果而得到的见解,能够根据产生二次流a3的凹曲线状的剥离线s来形成分流叶片22,由此,能够进一步有效且高效地抑制二次流a3的产生,且能够抑制与从全叶片21的前端21d侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
81.另外,如图5(参照图8、图9)所示,也可以将分流叶片22(22d)的前缘22a的基端22c处的弦位置ch设定为满足ch=0%的关系。换言之,也可以构成为,分流叶片22的轮毂侧前缘22a延伸到全叶片21的前缘21a并配置在相同位置(包括大致相同位置)。
82.在这种情况下,能够更进一步有效地遮挡顺着轮毂18的周面18a朝向全叶片21的叶片面的气流,能够利用分流叶片22来抑制二次流a3的产生。
83.(第二实施方式)
84.接着,参照图6、图7(图1至图5、图8、图9),对第二实施方式的离心压缩机的叶轮以及离心压缩机进行说明。
85.在本实施方式中,与第一实施方式同样,对涡轮增压器1具备离心压缩机5的情况进行说明。另外,在本实施方式中,相对于第一实施方式仅离心压缩机5的叶轮6的结构不同。因此,在本实施方式中,对与第一实施方式相同的结构等标注相同的附图标记等,并省略其详细的说明。
86.(离心压缩机的叶轮)
87.如图6(图1)所示,在本实施方式的涡轮增压器11的离心压缩机5中,叶轮6(6e)具备以下而构成:轮毂18;多个全叶片21,其在轮毂18的周面18a上沿周向隔开间隔地设置;多个分流叶片22,其在轮毂18的周面18a上分别设置在多个全叶片21中的相邻的全叶片21之间。
88.在这里,本实施方式的离心压缩机5的叶轮6(6e)不需要特别限定,但作为分流叶片22,具备第一实施方式(包括第一实施方式的变更例)所记载的任一个分流叶片22。
89.除此之外,在本实施方式的离心压缩机5的叶轮6(6e)中,还具备多个凸部25,该多个凸部25是在相邻的全叶片21(第一全叶片21a、第二全叶片21b)之间分别设置有至少一个的多个凸部(例如,涡流发生器:vg等),构成为从轮毂18的周面18a上突出设置。
90.如图6、图7(参照图9)所示,该凸部25设置为,在叶轮6(6e)的子午面上的沿着全叶片21的弦方向的弦位置处,在将全叶片21的前缘21a处的弦位置定义为0%、将全叶片21的后缘21b处的弦位置定义为100%、将凸部25的上游缘25a处的弦位置定义为cvl的情况下,满足cvl≤50%的关系,在将全叶片21的叶片高度定义为hf、将子午面上的凸部25的高度定义为hv的情况下,满足hv≤0.3
×
hf的关系。
91.需要说明的是,与第一实施方式相同,本公开中的全叶片21的叶片高度hf和凸部25的高度hv分别是在叶轮6的子午面中与基端21c、25c和前端21d、25d之间的中心线p1、p3正交的方向的、从基端21c、25c到前端21d、25d为止的长度尺寸。
92.在这样具备凸部25的情况下,利用高度小的凸部25,能够将顺着轮毂18的周面18a朝向全叶片21(或分流叶片22)的叶片面的气流在轮毂18的周面18a上向沿着叶片面的方向、即全叶片21的后缘21b侧引导,生成比以往的气流更平滑地朝向全叶片21的后缘21b侧的气流。由此,难以产生沿着全叶片21(或分流叶片22)的叶片面上升的气流,能够进一步抑制二次流a3的产生。
93.因此,根据本实施方式的离心压缩机5的叶轮6以及具备该叶轮6的离心压缩机5,与第一实施方式相比,能够进一步抑制二次流a3的产生,并且能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够更进一步高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
94.在这里,在本实施方式的离心压缩机5的叶轮6中,凸部25的上游缘25a优选位于比分流叶片22的前缘22a更靠上游侧。
95.通过这样构成,利用高度小的凸部25,能够将顺着轮毂18的周面18a朝向全叶片21(或分流叶片22)的叶片面的气流更有效地向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更平滑且整齐的气流。因此,能够进一步抑制二次流a3的产生。
96.以上,对本公开的离心压缩机的叶轮以及具备该叶轮的离心压缩机的第一实施方
式、第二实施方式进行了说明,但本公开的离心压缩机的叶轮以及离心压缩机并不限定于上述第一实施方式、第二实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够适当变更。
97.例如,在第二实施方式中,为具备第一实施方式的分流叶片22以及凸部25而构成离心压缩机5的叶轮6,但也可以不具备分流叶片22,而是具备多个凸部25而构成离心压缩机5的叶轮6,该多个凸部25在相邻的全叶片21之间分别设置有至少一个,构成为从轮毂18的周面18a上突出。
98.在这样构成的情况下,优选构成为,在叶轮6的子午面上的沿着全叶片21的弦方向的弦位置处,在将全叶片21的前缘21a处的弦位置定义为0%、将全叶片21的后缘21b处的弦位置定义为100%、将凸部25的上游缘25a处的弦位置定义为cvl的情况下,满足cvl≤50%的关系,在将全叶片21的叶片高度定义为hf、将子午面上的凸部25的高度定义为hv的情况下,满足hv≤0.3
×
hf的关系。
99.由此,利用凸部25,能够将顺着轮毂18的周面18a朝向全叶片21的叶片面的气流有效地向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更平滑的气流。由此,难以产生沿着全叶片21的叶片面上升的气流,能够进一步抑制二次流a3的产生。另外,能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
100.另外,如图7所示,也可以构成为,在将凸部25的上游缘25a与相邻的全叶片21中的一侧的第一全叶片21a的负压面的沿着周向的间距距离定义为pl1、将凸部25的上游缘25a与相邻的全叶片21中的另一侧的第二全叶片21b的压力面的沿着周向的间距距离定义为pl2的情况下,满足pl1<pl2的关系。
101.在这种情况下,能够利用凸部25更高效且有效地将朝向第一全叶片21a的负压面流动来的气流a2向沿着叶片面的方向侧(第一全叶片21a的后缘21b侧)引导,能够适当地生成比以往的气流更平滑且整齐的气流。
102.进而,设置在相邻的全叶片21之间的至少一个凸部25也可以包括第一凸部25a和与第一凸部25a不同的第二凸部25b。换言之,也可以在叶片间距之间设置2片以上的凸部25。
103.在这种情况下,利用各凸部25,能够将顺着轮毂18的周面18a朝向全叶片21(或分流叶片22)的叶片面的气流a2通过第一凸部25a和第二凸部25b分别向沿着叶片面的方向侧引导,更有效地生成比以往的气流更整齐的气流。由此,难以产生沿着全叶片21(或分流叶片22)的叶片面上升的气流,能够进一步抑制二次流a3的产生。
104.另外,此时,第一凸部25a的上游缘25a优选位于比第二凸部25b的上游缘25a更靠上游侧。换言之,优选为对于配置有2片以上的凸部25(25a、25b)来说,以凸部25(25a、25b)分别在流动方向位置不同的方式配置。
105.在这种情况下,利用各凸部25(25a、25b),能够进一步有效地将朝向叶片面的气流a2向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更整齐的气流。
106.进而,更优选为第一凸部25a的上游缘25a配置在比第二凸部25b的上游缘25a更靠第一全叶片21a的负压面侧。换言之,优选为配置在叶片间距之间的多个凸部25(25a、25b),沿流动方向配置有多列。
107.在这种情况下,利用各凸部25(25a、25b),能够更进一步有效地将顺着轮毂18的周
面18a朝向全叶片21(或分流叶片22)的叶片面的气流a3向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更整齐的气流。
108.最后,上述各实施方式(包括变更例)所记载的内容,例如可以如以下这样掌握。
109.(1)一个方式的离心压缩机(离心压缩机5)的叶轮(叶轮6、6a~6d)具备:轮毂(轮毂18);多个全叶片(全叶片21),其在轮毂的周面(周面18a)沿周向隔开间隔地设置;多个分流叶片(分流叶片22、22a~22d),其在轮毂的周面上分别设置在多个全叶片中的相邻的全叶片之间;在将叶轮的子午面上的分流叶片的叶片高度(hs)与全叶片的叶片高度(hf)之比即叶片高度比定义为hs/hf的情况下,在分流叶片的至少前缘处,叶片高度比满足hs/hf<1的关系。
110.在这种情况下,利用叶片高度比全叶片小的分流叶片,能够遮挡顺着轮毂的周面朝向全叶片的叶片面的流动。由此,能够利用分流叶片来抑制二次流的产生。
111.另外,通过构成为在分流叶片的至少前缘处,叶片高度比满足hs/hf<1的关系,能够有效地抑制与从全叶片的前端侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
112.因此,能够抑制二次流的产生,并且能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够更高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
113.(2)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(1)的离心压缩机的叶轮,其中,在从分流叶片的前缘(前缘22a)到后缘(后缘22b)的所有区间中,叶片高度比满足hs/hf<1的关系。
114.在这种情况下,通过大范围地设置叶片高度比全叶片小的分流叶片,在由离心压缩机的压力比和流量的关系表示的工作范围整体(大范围)中,能够有效地抑制与泄漏流的干涉,并且抑制沿着全叶片的叶片面上升的气流的产生,能够利用分流叶片来抑制二次流的产生。
115.(3)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(2)的离心压缩机的叶轮,其中,在从分流叶片的前缘到后缘的所有区间中,叶片高度比满足hs/hf≤0.7的关系。
116.在这种情况下,基于本技术的发明人的深入研究的成果(剥离线的位置的见解),由于构成为满足hs/hf≤0.7的关系,因此能够更有效地抑制二次流的产生,并且抑制与从全叶片的前端的间隙泄漏的泄漏流干涉。
117.(4)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(1)的离心压缩机的叶轮,其中,在分流叶片的至少前缘处,叶片高度比满足hs/hf≤0.7的关系。
118.在这种情况下,基于本技术的发明人的深入研究的成果(剥离线的位置的见解),由于构成为在分流叶片的至少前缘处满足hs/hf≤0.7的关系,因此能够进一步有效地抑制二次流的产生,并且抑制与从全叶片的前端的间隙泄漏的泄漏流干涉。
119.(5)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(4)的离心压缩机的叶轮,其中,叶片高度比构成为从分流叶片的前缘到后缘逐渐变大。
120.在这种情况下,例如,以与剥离线配合的方式形成分流叶片等,能够进一步有效且高效地抑制二次流的产生,且能够抑制与从全叶片的前端侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
121.(6)一个方式的离心压缩机的叶轮具备:轮毂;多个全叶片,其在轮毂的周面上沿周向隔开间隔地设置;多个分流叶片,其在轮毂的周面上分别设置在多个全叶片中的相邻的全叶片之间;在叶轮的子午面上的沿着全叶片的弦方向的弦位置处,在将全叶片的前缘
处的弦位置定义为0%,将全叶片的后缘处的弦位置定义为100%,将分流叶片的前缘的基端处的所述弦位置定义为ch、将分流叶片的前缘的前端处的弦位置定义为ct的情况下,满足ch≤30%且ct≥50%的关系。
122.在这样构成的情况下,也能够根据产生二次流的剥离线的位置来形成分流叶片,能够有效且高效地抑制二次流的产生,且能够抑制与从全叶片的前端侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
123.(7)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(6)的离心压缩机的叶轮,其中,在将分流叶片的基端处的弦长定义为lh、将分流叶片的前端处的弦长定义为lt的情况下,满足2
×
lt≤lh的关系。
124.在这种情况下,基于作为本技术的发明人的深入研究的成果而得到的见解,也能够根据产生二次流的剥离线的位置来形成分流叶片,仍然能够有效且高效地抑制二次流的产生,且能够抑制与从全叶片的前端侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
125.(8)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(6)或(7)的离心压缩机的叶轮,其中,分流叶片的前缘具有在子午面上相对于连结前缘的基端(基端22c)和前端(前端22d)的直线凹陷的曲面状。
126.在这种情况下,基于作为本技术的发明人的深入研究的成果而得到的见解,能够根据产生二次流的凹曲线状(凹曲面状)的剥离线来形成分流叶片,由此,能够进一步有效且高效地抑制二次流的产生,且能够抑制与从全叶片的前端侧的间隙泄漏的泄漏流干涉。
127.(9)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(6)至(8)的离心压缩机的叶轮,其中,满足ch=0%的关系。
128.在这种情况下,能够从全叶片的前缘侧遮挡顺着轮毂的周面朝向全叶片的叶片面的气流,能够更进一步有效地利用分流叶片来抑制二次流的产生。
129.(10)另一方式的离心压缩机的叶轮(叶轮6、6e)为上述(1)至(9)的离心压缩机的叶轮,其中,还具备多个凸部,该多个凸部是在相邻的全叶片之间分别设置有至少一个的多个凸部(凸部25),构成为从轮毂的周面上突出设置,在叶轮的子午面上的沿着全叶片的弦方向的弦位置处,在将全叶片的前缘处的弦位置定义为0%、将全叶片的后缘处的弦位置定义为100%、将凸部的上游缘(上游缘25a)处的弦位置定义为cvl的情况下,满足cvl≤50%的关系,在将全叶片的叶片高度定义为hf、将子午面上的凸部的高度定义为hv的情况下,满足hv≤0.3
×
hf的关系。
130.在这样的情况下,利用高度小的凸部,能够将顺着轮毂的周面朝向全叶片(或分流叶片)的叶片面的气流在轮毂的周面上向沿着叶片面的方向、即全叶片的后端侧引导,生成比以往气流更平滑地朝向全叶片的后端侧的气流。由此,难以产生沿着全叶片(或分流叶片)的叶片面上升的气流,能够进一步抑制二次流的产生。
131.因此,能够进一步抑制二次流的产生,并且能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够进一步高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
132.(11)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(10)的离心压缩机的叶轮,其中,凸部的上游缘位于比分流叶片的前缘更靠上游侧。
133.通过这样构成,利用高度小的凸部,能够将顺着轮毂的周面朝向全叶片(或分流叶
片)的叶片面的气流更有效地向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更平滑且整齐的气流。因此,能够进一步抑制二次流的产生。
134.(12)一个方式的离心压缩机的叶轮具备:轮毂;多个全叶片,其在轮毂的周面上沿周向隔开间隔地设置;多个凸部,其在相邻的全叶片之间分别设置有至少一个,构成为从轮毂的周面上突出设置;在叶轮的子午面上的沿着全叶片的弦方向的弦位置处,在将全叶片的前缘处的弦位置定义为0%、将全叶片的后缘处的弦位置定义为100%、将凸部的上游缘处的弦位置定义为cvl的情况下,满足cvl≤50%的关系,在将全叶片的叶片高度定义为hf、将子午面上的凸部的高度定义为hv的情况下,满足hv≤0.3
×
hf的关系。
135.在这种情况下,利用凸部,能够将顺着轮毂的周面朝向全叶片的叶片面的气流有效地向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更平滑的气流。因此,难以产生沿着全叶片的叶片面上升的气流,能够进一步抑制二次流的产生。另外,能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
136.因此,能够进一步抑制二次流的产生,并且能够抑制与泄漏流干涉,与以往相比,能够高效且有效地实现流量分配的均匀化、高压力比、高效率化,进一步提高叶轮效率。
137.(13)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(12)的离心压缩机的叶轮,其中,在将凸部的上游缘与相邻的全叶片中的一侧的第一全叶片(第一全叶片21a)的负压面的沿着所述周向的间距距离定义为pl1、将凸部的上游缘与相邻的全叶片中的另一侧的第二全叶片(第二全叶片21b)的压力面的沿着周向的间距距离定义为pl2的情况下,满足pl1<pl2的关系。
138.在这种情况下,能够利用凸部更高效且有效地将朝向第一全叶片的负压面流动来的气流向沿着叶片面的方向侧(第一全叶片的后端侧)引导,适当地生成比以往的气流更平滑且整齐的气流。
139.(14)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(13)的离心压缩机的叶轮,其中,设置在相邻的全叶片之间的至少一个凸部包括第一凸部(第一凸部25a)和与第一凸部不同的第二凸部(第二凸部25b)。
140.在这种情况下,利用各凸部,能够将顺着轮毂的周面朝向全叶片(或分流叶片)的叶片面的气流通过第一凸部和第二凸部分别向沿着叶片面的方向侧引导,更有效地生成比以往的气流更整齐的气流。由此,更加难以产生沿着全叶片(或分流叶片)的叶片面上升的气流,能够进一步抑制二次流的产生。
141.(15)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(14)的离心压缩机的叶轮,其中,第一凸部的上游缘位于比第二凸部的上游缘更靠上游侧。
142.在这种情况下,利用各凸部,能够进一步有效地将朝向叶片面的气流向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更整齐的气流。
143.(16)另一方式的离心压缩机的叶轮为上述(14)或(15)的离心压缩机的叶轮,其中,第一凸部的上游缘配置在比第二凸部的上游缘更靠第一全叶片的负压面侧。
144.在这种情况下,利用各凸部,能够将顺着轮毂的周面朝向全叶片的叶片面的气流更进一步有效地向沿着叶片面的方向侧引导,生成比以往的气流更整齐的气流。
145.(17)一个方式的离心压缩机具备上述(1)至(16)的离心压缩机的叶轮。
146.根据上述(17)的离心压缩机,能够得到上述(1)至(16)所记载的离心压缩机的叶轮的作用效果。
147.附图标记说明
148.1 涡轮增压器
149.2 涡轮
150.4 旋转轴
151.5 离心压缩机(压缩机)
152.6 叶轮
153.6a~6e 叶轮
154.18 轮毂
155.18a 周面
156.21 全叶片(动叶片)
157.21a 第一全叶片
158.21b 第二全叶片
159.21a 前缘
160.21b 后缘
161.21c 基端
162.21d 前端
163.22 分流叶片(动叶片)
164.22a~22d 分流叶片
165.22a 前缘
166.22b 后缘
167.22c 基端
168.22d 前端
169.25 凸部
170.25a 第一凸部
171.25b 第二凸部
172.25a 上游缘
173.a 空气(流体)
174.a
’ꢀ
压缩空气(压缩流体、流体)
175.a3 二次流
176.o1 轴线(轴向)
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