[发明专利]涡轮机

说明书

技术领域

本公开涉及一种涡轮机。

背景技术

在专利文献1中，记载了一种包括壳体与收容于壳体的涡轮机动叶的涡轮机。壳体具有入口、出口以及在入口与出口之间延伸的护罩面。涡轮机动叶包含轮毂以及设于轮毂的外周面的多个叶片，多个叶片分别具有沿护罩面延伸的侧缘。在该涡轮机中，叶片的侧缘具有配置于入口侧的侧缘上游部和配置于出口侧的侧缘下游部，护罩面具有配置于入口侧并沿着侧缘上游部的护罩上游部以及配置于出口侧并沿着侧缘下游部的护罩下游部。并且，护罩上游部具有圆弧形状的子午截面形状，护罩下游部具有沿着轮毂的轴线方向的直线形状的子午截面形状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－204422号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

一般来说，在涡轮机中，在叶片的侧缘与护罩面之间虽然微小但仍然存在间隙。因此，从壳体的入口流入的流体的一部分通过间隙(空隙)产生在周向上泄漏的间隙流。

间隙流在涡轮机所产生的损失之中占据了较大的比例。为了减少间隙流，也考虑缩小叶片侧缘与护罩面的间隙，但由于轴振动和涡轮机动叶的热延伸，存在叶片侧缘接触于护罩面的风险，不能使间隙为0。

另外，也考虑如轴流涡轮机那样用护罩环覆盖涡轮机动叶，但在高速区域也运转的涡轮机中，护罩环的质量增加导致的离心应力很成问题。

鉴于上述情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，提供一种可使流体在叶片侧缘与护罩面之间的间隙中流动的间隙流减少的涡轮机。

用于解决技术问题的手段

本发明人为了达成上述目的进行了各种研究。其结果，得出了在入口处在周向上离叶片近的流体流(以下，也称为“近旁流”)通过间隙的上游区域，越是离叶片远的流体流(以下，也称为“中间流”)就越是通过间隙的下游区域的见解。并且，还得出了通过使近旁流通过间隙的区域朝向下游扩大，能够使中间流通过间隙的区域变窄，能够抑制中间流在间隙中通过的见解。基于这些见解，本发明人想到了本发明。

(1)本发明的至少一实施方式的涡轮机包括：

壳体，其包含护罩部，该护罩部具有入口、出口以及在所述入口与所述出口之间延伸的护罩面；

涡轮机动叶，其收容于所述壳体，包含轮毂以及设于该轮毂的外周面并分别具有沿所述护罩面延伸的侧缘的多个叶片；

所述叶片的侧缘具有：

配置于所述入口侧的侧缘上游部；

配置于所述出口侧的侧缘下游部；

所述护罩面具有：

配置于所述入口侧并沿着所述侧缘上游部的护罩上游部；

配置于所述出口侧并沿着所述侧缘下游部的护罩下游部；

所述护罩上游部相比于护罩上游部具有圆弧形状的子午截面形状且护罩下游部具有沿着所述轮毂的轴线方向的直线形状的子午截面形状的情况，具有在所述入口侧相对于所述轮毂的轴线的倾斜角度更小的子午截面形状。

根据上述(1)的结构，通过使近旁流通过间隙的区域朝向下游扩大，能够使中间流通过间隙的区域变窄，能够抑制中间流通过间隙。由此，可减少流体在叶片侧缘与护罩面之间的间隙中流动的间隙流。

(2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，

在将从所述轮毂的轴线至所述入口的径向距离设为R1、将从所述轮毂的轴线至所述出口的径向距离设为R2t、将所述护罩面在所述轮毂的轴线方向上的长度设为Ls的情况下，所述护罩上游部具有曲率半径R为由式1定义的曲率半径的子午截面形状：

[式1]

根据上述(2)的结构，由于护罩上游部的子午截面形状具有由式1定义的曲率半径R，因此能够切实地减小相对于轮毂的轴线的倾斜角度。

(3)在一些实施方式中，在上述(1)或(2)的结构的基础上，

所述护罩下游部由具有圆弧形状的子午截面形状的圆弧部构成。

根据上述(3)的结构，由于护罩下游部由圆弧部构成，因此能够使护罩下游部相对于轮毂的轴线的倾斜角度朝向出口逐渐减小。

(4)在一些实施方式中，在上述(3)的结构的基础上，

所述圆弧部具有正圆弧形状的子午截面形状。

根据上述(4)的结构，由于圆弧部具有正圆弧形状的子午截面形状，因此能够使护罩下游部相对于轮毂的轴线的倾斜角度朝向出口逐渐减小。

(5)在一些实施方式中，在所述(3)的结构的基础上，

所述圆弧部具有椭圆弧形状的子午截面形状。