[发明专利]涡轮转子

说明书

技术领域

本发明涉及使从径向流入的工作流体向轴向流出的径流式涡轮、斜流式涡轮等的涡轮转子。

背景技术

以往，公知有具备围绕主轴设置多个涡轮动叶片的涡轮叶轮(涡轮转子)(例如参照专利文献1)。该涡轮叶轮的涡轮动叶片是流体出口后边缘部的叶片角中轮毂部(轮毂侧)与尖梢部(罩侧)之间的中间部叶片角(相对主轴的翘曲面角度)β_MEAN把尖梢部叶片角β_TIP以从轮毂部到中间部的距离R_MEAN以及从轮毂部到尖梢部的距离R_TIP作为变数来根据规定的计算式进行设定。由此，能够成为可谋求提高径流式涡轮性能的涡轮动叶片。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2003-133765号公报

发明内容

发明所要解决的问题

涡轮具备上述的涡轮转子，且在该涡轮转子的外侧配置有成为涡轮转子壳体的罩。这时，在涡轮转子的涡轮动叶片与与罩之间就产生为了容许涡轮转子旋转的间隙。

这时，若工作流体从涡轮动叶片与罩之间产生的间隙泄漏，则涡轮的性能降低。作为工作流体泄漏的原因，有涡轮动叶片其一侧的面是正压面，其另一侧的面是负压面，在涡轮动叶片的罩侧，成为正压面与负压面的压力差变大的缘故。具体说就是，在涡轮动叶片的罩侧，当在负压面上流动的工作流体的流速增大，由于负压面的压力降低而使正压面与负压面的压力差变大。且当正压面与负压面的压力差变大，流入到涡轮转子的工作流体容易从涡轮动叶片与罩之间产生的间隙泄漏，因此，涡轮由于工作流体泄漏而其性能降低。

于是，本发明的课题在于提供一种能够提高涡轮性能的涡轮转子。

本发明的涡轮转子使经由流入口从径向流入的工作流体经由流出口而向轴向流出，其中，具有：轮毂，其能够以旋转轴为中心旋转；多个涡轮动叶片，其设置在所述轮毂的周面，承受从所述流入口流入的所述工作流体，并且使所述工作流体向所述流出口流动，各涡轮动叶片与轮毂连接的基端侧成为轮毂侧，而成为自由端的前端侧则成为罩侧，把涡轮动叶片的沿罩侧边缘部而从流入口到流出口的轮廓线作为罩轮廓线，罩轮廓线包括：相对旋转轴的叶片角度从流入口朝向流出口而变化小的第一罩轮廓线、与第一罩轮廓线的流出口侧相连而比第一罩轮廓线变化大的第二罩轮廓线和从第二罩轮廓线的流出口侧连接到流出口而比第二罩轮廓线变化小的第三罩轮廓线。

根据该结构，把第二罩轮廓线的叶片角度变化与第一罩轮廓线和第三罩轮廓线的叶片角度变化相比而设定得大。在此，所说的叶片角度是指相对旋转轴的罩轮廓线的倾斜角度。因此，第二罩轮廓线的涡轮动叶片的叶片角度变化大，第一罩轮廓线和第三罩轮廓线的涡轮动叶片的叶片角度变化小。由此，能够抑制在涡轮动叶片的罩侧负压面上流动的工作流体流速增加，所以能够抑制在涡轮动叶片的罩侧负压面的压力降低，因此能够减小正压面与负压面的压力差，能够抑制工作流体从涡轮动叶片与罩之间的间隙泄漏。

这时，优选第三罩轮廓线的叶片角度变化向减少方向变化。

根据该结构，由于能够把流出口侧的涡轮动叶片之间的形状设定成喷嘴形状，所以能够谋求提高涡轮效率。

本发明的其他涡轮转子使经由流入口从径向流入的工作流体经由流出口而向轴向流出，其中，具有：能够以旋转轴为中心旋转的轮毂和设置在轮毂的周面而使从流入口流入的工作流体向流出口流动的多个涡轮动叶片，各涡轮动叶片与轮毂连接的基端侧成为轮毂侧，而自由端的前端侧则成为罩侧，把涡轮动叶片的沿罩侧边缘部而从流入口到流出口的轮廓线作为罩轮廓线，罩轮廓线包括：相对旋转轴的叶片角度从流入口朝向流出口而变化大的第一罩轮廓线和从第一罩轮廓线的流出口侧连接到流出口而比第一罩轮廓线变化小的第二罩轮廓线。

根据该结构，把第一罩轮廓线的叶片角度变化与第二罩轮廓线的叶片角度变化相比而设定得大。即第一罩轮廓线的涡轮动叶片的叶片角度变化大，第二罩轮廓线的涡轮动叶片的叶片角度变化小。由此，通过减小第二罩轮廓线的涡轮动叶片的叶片角度变化而能够使第二罩轮廓线接近于直线，能够抑制在涡轮动叶片的罩侧负压面上流动的工作流体流速增加。由于以上，所以能够抑制在涡轮动叶片的罩侧负压面的压力降低，因此能够减小正压面与负压面的压力差，能够抑制工作流体从涡轮动叶片与罩之间的间隙泄漏。

这时，优选第一罩轮廓线的长度是罩轮廓线长度的10～20％长度，第二罩轮廓线的长度是从罩轮廓线长度减去第一罩轮廓线长度的罩轮廓线长度的80～90％长度。