[发明专利]叶轮和旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及叶轮和旋转机械，特别是涉及其流路形状。

本申请基于2009年7月13日在日本申请的特愿2009-164782主张优先 权，并在此引用其内容。

背景技术

在工业用压缩机或涡轮冷冻机、小型蒸汽涡轮机等旋转机械中使用的离 心式或斜流式压缩机中，正在要求提高其性能，特别是提高上述压缩机的关 键部件，即叶轮的性能。因此，为了提高叶轮的性能，近年提出了在叶片的 尖端-轮毂之间的前缘设置凹部，有效地抑制二次流动或剥离的叶轮(例如， 参照特许文献1)。

并且，为了提高离心式或斜流式叶轮的性能，在叶片之间的轮毂面形成 多个槽，以使沿着轮毂面的流动的边界层不扩大，使沿着轮毂面的流动产生 乱流，或者，为了防止边界层的局部集中，在叶片之间设置多个小翼(例如， 参照专利文献2和3)。

现有技术文献

专利文献

特许文献1：(日本)特开2006-2689号公报

特许文献2：(日本)特开2005-163640号公报

特许文献3：(日本)特开2005-180372号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

图9表示现有叶轮的叶片前缘附近。如该图9所示，在现有的叶轮的入 口轮毂面，为了确保叶轮流路210的入口206侧的喷口面积，与流体向着设 计点流量的入口206流入的角度(入口流动角)相比，入口206侧的叶片 203的叶片角度更加在叶轮径向立起，因此，相对于叶片角度的流体的入口 流动角(下面称为入射角θ)变大。并且，由于流入流量的减少，流体的入 射角θ具有变大的倾向，因此，特别是在入口206附近，在流量变为最少的 叶片的负压面n侧的轮毂面，由于流入流量的减少，导致边界层显著扩大， 存在效率降低、失速的问题。

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种叶轮和旋转机 械，在流入流量减少时，也能够抑制边界层在入口的负压面侧的轮毂面的扩 大，抑制效率降低或失速。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题并实现上述目的，本发明采用如下结构。

本发明的叶轮(例如，实施方式中的叶轮1)是随着从流体流路(例如， 实施方式中的叶轮流路10)的径向内侧朝向径向外侧，流动方向从轴向渐 渐变为径向的旋转机械的叶轮，其中，包括，轮毂面(例如，实施方式中的 轮毂面4)，构成所述流体流路的至少一部分；叶片面(例如，实施方式中 的压力面p、负压面n)，构成所述流体流路的至少一部分；膨出部(例如， 实施方式中的膨出部b)，在所述叶片面的压力面与所述轮毂面相接的角部 (例如，实施方式中的角部12)中的、所述流体流路的入口(例如，实施 方式中的入口6)附近的角部，所述膨出部向所述流体流路的内侧膨出。

根据该发明的旋转机械的叶轮，通过在入口附近的、轮毂面与压力面相 接的角部设置膨出部，轮毂面侧的叶片前缘变厚，实质上在叶片前缘的膨出 部形成的圆角部的半径增大。由此，即使在由于轮毂面侧的流入速度小，相 对于叶片角度的流体的入射角增大时，流动也会缓慢地包围半径增大的在叶 片前缘的膨出部实现的圆角部，因此，能够抑制前缘负压面侧的边界层的肥 大，抑制边界层在轮毂面的负压面侧的扩展。并且，通过设置限定在轮毂面 侧的角部即局部的膨出部，能够将喷口面积的减小量限制在最小限度。

并且，通过在入口附近的角部设置膨出部，能够增强叶片与轮毂相接的 部分的强度，该部分受到来自流体的力，且由于叶轮的旋转也产生离心应力。 并且，在膨出部与叶片和轮毂一体形成时，能够抑制零件个数的增加。

在上述本发明的旋转机械的叶轮中，还包括第二膨出部，在由所述叶片 面的负压面与所述轮毂面形成的角部中的、所述流体流路的入口附近的角部 向所述流体流路的内侧膨出。

此时，在配置于叶片的压力面与轮毂面之间的角部的膨出部的基础上， 在由叶片的负压面与轮毂面形成的角部设置第二膨出部，因此，能够进一步 增大轮毂面侧的叶片前缘的厚度尺寸，从而能够进一步抑制由于流量减小导 致的边界层的扩大，并且，能够进一部增大入口的角部的、叶片与轮毂相接 部分的强度。