[发明专利]叶轮、涡轮增压器及它们中的气体流动场的形成方法

说明书

涡轮叶轮(12)具备：轮盘(22)，设置成能够围绕中心轴(C)旋转；及叶片(23)，在轮盘面(23f)沿周向隔着间隔设置有多个，且将从径向外侧的前缘(23f)被导入的气体从中心轴(C)方向一侧的后缘(23r)排出，叶片(23)具备旋转方向(R)的后方侧的正压面(23p)在包含后缘(23r)的中心轴(C)方向一侧的区域凹向旋转方向(R)的前方侧并将气体分散于叶片(23)的整个径向的凹曲面(27)。

技术领域

本发明涉及一种叶轮、涡轮增压器及它们中的气体流动场的形成方法。

背景技术

例如，如专利文献1等中公开，涡轮增压器通过从发动机送入到涡轮壳体内的排气来使涡轮叶轮旋转。伴随涡轮叶轮的旋转而设置于压缩机壳体内的压缩机叶轮旋转，以压缩空气。通过压缩机压缩的空气供给至发动机。

涡轮叶轮一体具备圆盘状的轮盘及在轮盘的一面侧沿周向隔着间隔设置有多片的叶片(转动叶片)。从发动机送入的排气通过设置于涡轮叶轮的径向外侧的涡旋流路，且沿周向回转，并且流入径向内侧而与涡轮叶轮的叶片碰撞。由此，涡轮叶轮被旋转驱动。与涡轮叶轮的叶片碰撞的排气通过形成于涡轮壳体与轮盘之间的流路而流向径向内侧，并从涡轮叶轮的内周侧沿涡轮叶轮的中心轴而被排出。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-31219号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

在叶片的后缘附近，排气流过涡轮叶轮的轮盘与设置于叶片的径向外侧的护罩之间的气体流路。此时，有时排气的流速分布变得不均匀。如此，若流速分布变得不均匀，则从叶片的后缘送出的排气在其下游侧，因流速高的部分和流速低的部分的流动混合而欲谋求流速分布的平均化，从而在排气中出现紊乱。由此，导致涡轮效率下降。

本发明的目的在于提供一种谋求涡轮叶轮的叶片后缘附近中的气流的流速分布的均匀化而能够提高涡轮效率的叶轮、涡轮增压器及它们中的气体流动场的形成方法。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的第1方式，叶轮具备：轮盘，在中心轴方向一侧具有随着朝向所述中心轴方向另一侧逐渐朝向径向外侧的轮盘正面且呈圆盘状，并且设置成能够围绕中心轴旋转；及叶片，在所述轮盘正面沿围绕所述中心轴的周向隔着间隔设置有多个，且形成将从径向外侧的前缘被导入的气体引向径向内侧并且从所述中心轴方向一侧的后缘排出的流路，所述叶片具备凹曲面，所述凹曲面在所述叶片中设置于所述轮盘的旋转方向后方侧，且在所述气体碰撞的正压面中至少包含所述后缘的所述中心轴方向一侧的区域，凹向所述轮盘的旋转方向前方侧，并且在所述后缘中将所述气体分散于所述叶片的整个径向。

若从径向外侧的前缘被导入的气体与叶片的正压面碰撞，则叶轮围绕中心轴旋转。通过叶轮的旋转，离心力作用于从前缘流向后缘的气体，因此气体随着接近后缘而欲偏向径向外侧。但是，在叶片的至少包含后缘的区域，将从前缘流向后缘的气体分散于叶片的整个径向的凹曲面形成于正压面，因此气体变得难以偏向径向外侧。由此，气体的流动在叶片后缘的下游分散于整个径向，在叶片后缘的下游难以产生流速的不均衡，从而能够抑制损失。

根据本发明的第2方式，叶轮可以是如下，即，第1方式的叶轮中的所述凹曲面仅形成于所述叶片的包含所述后缘的所述中心轴方向的一部分区域。

如此，通过仅在叶片的包含后缘的一部分区域形成凹曲面，从叶片的前缘朝向后缘流动过来的气体即便在凹曲面的近前因离心力而偏向径向外侧，也会流入到凹曲面而其流动方向发生变化。由此，在叶片的后缘附近有效地抑制气体的流动，从而能够抑制由离心力而引起的偏向。

并且，无需在叶片的从前缘至后缘的整体形成凹曲面，而能够抑制气体因离心力而偏向。由此，即使在叶片具有复杂的三维形状的情况下，也能够抑制叶片制作难度的提高。