1.本发明涉及离心压缩机的叶轮、具有该叶轮的离心压缩机及制造该叶轮的方法。
背景技术：2.作为离心压缩机的高压比化的手段，增大叶轮的外径而增加圆周速度的方法是有效的，但增大叶轮的外径会对离心压缩机的搭载性产生不良影响，并且由于圆周速度的增加而成为疲劳破坏的原因。因此，如专利文献1及2所公开的那样，采用使护罩侧的外径大于轮毂侧的外径的结构作为有效的手段。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2009-221984号公报
6.专利文献2：日本特表2011-512479号公报
技术实现要素：7.发明要解决的课题
8.但是，如专利文献1记载的结构那样，在叶轮的后缘为连接护罩侧端和轮毂侧端的直线形状的情况下，在叶轮的下游侧的流动中，在大流量侧在护罩侧产生剥离，效率有可能降低。另一方面，如专利文献2记载的结构那样，在包含在后缘弯曲的凸形状的部分的情况下，虽然能够降低在大流量侧在护罩侧产生剥离的可能性，但是为了制造这样的叶轮，一般要求利用切削工具的前端进行切削的点切削的作业，有可能导致切削时间的增加。
9.鉴于上述情况，本发明至少一实施方式的目的在于提供一种离心压缩机的叶轮、具有该叶轮的离心压缩机以及制造该叶轮的方法，能够增加压力比，抑制大流量侧的效率降低，实现切削作业的短时间化。
10.用于解决课题的技术手段
11.为了实现上述目，本发明的离心压缩机的叶轮具有多个叶片，该多个叶片包括前缘、后缘、在该前缘及该后缘间延伸的压力面及负压面、与所述前缘及所述后缘一起划定所述压力面及所述负压面的护罩侧端及轮毂侧端，所述压力面及所述负压面均构成为连接所述护罩侧端和所述轮毂侧端的叶片元素为直线状，所述后缘的所述护罩侧端的外径大于所述轮毂侧端的外径，所述后缘相对于连接所述后缘的所述护罩侧端和所述轮毂侧端的假想直线为凸形状。
12.另外，在本发明的制造叶轮的方法中，所述叶轮具有多个叶片，该多个叶片包括前缘、后缘、在该前缘及该后缘间延伸的压力面及负压面、与所述前缘及所述后缘一起划定所述压力面及所述负压面的护罩侧端及轮毂侧端，所述方法包括形成所述多个叶片的步骤，形成所述多个叶片的步骤包括如下步骤：对所述压力面及所述负压面进行线切削，以使连接所述护罩侧端和所述轮毂侧端的叶片元素成为直线状；通过除去所述叶片的一部分而形
成所述后缘，使得所述后缘相对于连接所述后缘的所述护罩侧端和所述轮毂侧端的假想直线成为凸形状。
13.发明效果
14.根据本发明的离心压缩机的叶轮及制造该叶轮的方法，通过使护罩侧端的后缘的外径大于轮毂侧端的后缘的外径，能够增加压力比。另外，由于后缘相对于连接后缘的护罩侧端和轮毂侧端的假想直线为凸形状，能够抑制在大流量侧通过后缘的流动偏向轮毂侧，能够降低在护罩侧产生剥离的可能性，因此能够抑制在大流量侧的效率降低。而且，由于压力面及负压面均构成为连接护罩侧端和轮毂侧端的叶片元素呈直线状，能够对压力面和负压面进行线切削，因此能够实现切削作业的短时间化。
附图说明
15.图1是本发明的一个实施方式的具有叶轮的离心压缩机的剖视图。
16.图2是表示本发明的一个实施方式的设置在叶轮上的叶片的一部分的图。
17.图3是表示本发明的一个实施方式的设置在叶轮上的叶片的变形例的一部分的图。
18.图4是表示本发明的一个实施方式的设置在叶轮上的叶片的另一变形例的一部分的图。
19.图5是用于说明本发明的一个实施方式的制造叶轮的方法的图。
20.图6是用于说明本发明的一个实施方式的具有叶轮的离心压缩机中的空气的流动的图。
具体实施方式
21.以下，基于附图对本发明实施方式的离心压缩机的叶轮及制造该叶轮的方法进行说明。该实施方式表示本发明的一方面，并不限定本发明，可在本发明的技术思想的范围内任意变更。
22.以设置在涡轮增压器的离心压缩机上的叶轮为例，说明以下所示的本发明的几个实施方式的叶轮。但是，本发明的离心压缩机不限于涡轮增压器的离心压缩机，也可以是单独动作的任意的离心压缩机。另外，在以下的说明中，由离心压缩机压缩的流体是空气，但可置换为任意的流体。
23.《本发明的一个实施方式的离心压缩机的结构》
24.如图1所示，离心压缩机1具有壳体2和在壳体2内能够以旋转轴线l为中心旋转而设置的叶轮3。叶轮3具有在周向上隔开规定间隔设置在轮毂5上的多个叶片4(在图1中仅描绘了一个叶片4)。每个叶片4具有前缘4a、后缘4b、面向壳体2的护罩侧端4c和与轮毂5连接的轮毂侧端4d。作为叶片4的叶片面的压力面8及负压面9分别以在前缘4a及后缘4b之间延伸的方式由前缘4a、后缘4b、护罩侧端4c和轮毂侧端4d划定。
25.《本发明的一个实施方式的离心压缩机的叶轮的结构》
26.图2表示了叶片4的压力面8的一部分，在压力面8上以点划线描绘了连接护罩侧端4c和轮毂侧端4d的叶片元素be。压力面8构成为叶片元素be呈直线状。虽然图2中未示出，但负压面9(参照图1)也与压力面8同样地构成为连接护罩侧端4c和轮毂侧端4d的叶片元素呈
直线状。另外，将线段的两端在三维空间内的两条曲线上连续移动时的作为该线段轨迹表示的曲面称为线织面，但压力面8及负压面9相当于该线织面，叶片元素相当于该线段。
27.后缘4b构成为护罩侧端4c的外径r
4c
比轮毂侧端4d的外径r
4d
大。另外，后缘4b相对于连接后缘4b的护罩侧端4c和轮毂侧端4d的假想直线il为凸形状。后缘4b相对于假想直线il的凸形状既可以是如图2所示弯曲的凸形状，也可以是如图3所示地由两个直线部分、即从护罩侧端4c向轮毂侧端4d延伸的护罩侧直线部分lp1和从轮毂侧端4d向护罩侧端4c延伸的轮毂侧直线部分lp2构成的凸形状。在凸形状由两个直线部分构成的情况下，如图4所示，也能够使护罩侧直线部分lp1的外径恒定。另外，虽然未作图示，但也可以由3个以上的直线部分构成凸形状。
28.《本发明的一个实施方式的制造离心压缩机的叶轮的方法》
29.接着，对本发明的一个实施方式的制造叶轮3的方法进行说明。除了形成叶片4的动作以外，与通常的制造叶轮的方法相同，因此，以下对形成叶片4的动作进行详细说明。
30.如图5所示，利用切削工具10切削叶片4的压力面8。此时，切削工具10以与护罩侧端4c及轮毂侧端4d交叉的方式通过切削工具10的侧面的切削、即线切削来切削压力面8。虽然未作图示，但负压面9(参照图1)也同样由切削工具10进行线切削。由此，压力面8(及负压面9)的叶片元素be成为直线状。
31.由于压力面8及负压面9通过线切削形成，所以线切削后的叶片4的后缘侧的端缘4b’呈连接护罩侧端4c和轮毂侧端4d的直线状。因此，在对压力面8及负压面9进行了线切削后，通过除去叶片4的一部分而形成后缘4b，使得后缘4b相对于连接护罩侧端4c和轮毂侧端4d的假想直线il呈凸形状。叶片4的一部分的去除可通过任意的方法进行，例如也可通过车床去除。
32.这样，在对压力面8及负压面9进行了线切削后，通过除去叶片4的后缘侧的端缘4b’的一部分而形成叶片4，因此能够实现切削作业的短时间化。另外，在后缘4b的凸形状如图3及4所示由两个或多个直线部分构成的情况下，与后缘4b的形状如图2所示那样弯曲的结构的情况相比，叶片4的一部分的除去作业变得简单，能够缩短其作业时间，故而切削作业能够进一步短时间化。
33.《本发明的一个实施方式的离心压缩机的动作》
34.接着，对本发明的一个实施方式的离心压缩机1的动作进行说明。如图1所示，叶轮3通过未图示的涡轮的旋转而旋转。流入离心压缩机1的空气在通过了叶片4的前缘4a之后，在相邻的叶片4的压力面8及负压面9之间流通，在通过叶片4的后缘4b期间，通过叶轮3的旋转而被压缩。
35.如图6所示，在作为离心压缩机1的比较例的离心压缩机100中，叶片104的后缘104b呈连接护罩侧端104c和轮毂侧端104d的直线状。在该结构中，由于通过后缘104的空气流f’向轮毂侧倾斜，因此空气流f’偏向轮毂侧，结果在护罩侧产生剥离p。这样的剥离p有特别在大流量侧产生的倾向。
36.对此，在离心压缩机1中，由于后缘4b具有弯曲的凸形状，因此通过后缘4的空气流f中，护罩侧的流动f向轮毂侧的倾斜比离心压缩机100的空气流f’小，因此，空气流f向轮毂侧的偏移也比离心压缩机100的空气流f’小，其结果，在护罩侧难以产生剥离p。由此，特别是能够抑制在大流量侧通过了后缘4b的空气流f偏向轮毂侧，能够降低在护罩侧产生剥离p
的可能性，因此能够抑制在大流量侧的离心压缩机1的效率降低。
37.在图6的离心压缩机1中，后缘4b具有弯曲的凸形状(图2)，但即使是具有由两个或三个以上的直线部分构成的凸形状(图3或4)的后缘4b，也能够得到同样的效果。另外，如图4所示，在包括后缘4b具有一定外径的护罩侧直线部分lp1的结构中，与后缘4b的外径从护罩侧端4c向轮毂侧端4d减少的结构(图2或3)相比，叶轮3的外径变大的部分(护罩侧直线部分lp1)增加，故而能够增加压力比，进一步增加向护罩侧的流动。
38.上述各实施方式中记载的内容例如如下所述地掌握。
39.[1]一方式的离心压缩机的叶轮具有多个叶片(4)，该多个叶片(4)包括：前缘(4a)、后缘(4b)、在该前缘(4a)及该后缘(4b)间延伸的压力面(8)及负压面(9)、与所述前缘(4a)及所述后缘(4b)一起划定所述压力面(8)及所述负压面(9)的护罩侧端(4c)及轮毂侧端(4d)，
[0040]
所述压力面(8)及所述负压面(9)均构成为连接所述护罩侧端(4c)和所述轮毂侧端(4d)的叶片元素(be)为直线状，
[0041]
所述后缘(4b)的所述护罩侧端(4c)的外径(r
4c
)大于所述轮毂侧端(4d)的外径(r
4d
)，所述后缘(4b)相对于连接所述后缘(4b)的所述护罩侧端(4c)和所述轮毂侧端(4d)的假想直线(il)为凸形状。
[0042]
根据本发明的离心压缩机的叶轮，护罩侧端的后缘的外径大于轮毂侧端的后缘的外径，由此能够增加压力比。另外，由于后缘相对于连接后缘的护罩侧端和轮毂侧端的假想直线为凸形状，能够抑制在大流量侧通过后缘的流动偏向轮毂侧，能够降低在护罩侧产生剥离的可能性，因此能够抑制在大流量侧的效率降低。另外，由于压力面及负压面均构成为连接护罩侧端和轮毂侧端的叶片元素呈直线状，能够对压力面及负压面进行线切削，因此能够实现切削作业的短时间化。
[0043]
[2]另一方式的离心压缩机的叶轮在[1]的离心压缩机的叶轮中，所述后缘(4b)是相对于所述假想直线(il)弯曲的凸形状。
[0044]
根据这样的结构，能够得到与[1]的离心压缩机的叶轮同样的作用效果。
[0045]
[3]另一方式的离心压缩机的叶轮在[1]的离心压缩机的叶轮中，所述后缘(4b)包括至少两个直线部分(lp1、lp2)。
[0046]
根据这样的结构，与后缘弯曲的凸形状的情况相比，能够缩短叶片的切削时间。
[0047]
[4]另一方式的离心压缩机的叶轮在[3]的离心压缩机的叶轮中，所述至少两个直线部分具有从所述护罩侧端(4c)向所述轮毂侧端(4d)延伸的护罩侧直线部分(lp1)、从所述轮毂侧端(4d)向所述护罩侧端(4c)延伸的轮毂侧直线部分(lp2)，所述护罩侧直线部分(lp1)的外径恒定。
[0048]
根据这样的结构，由于护罩侧直线部分的外径恒定，与后缘的外径从护罩侧端向轮毂侧端减少的结构相比，叶轮的外径变大的部分(护罩侧直线部分)增加，因此能够增加压力比，能够进一步增加向护罩侧的流动。
[0049]
[5]一方式的离心压缩机具备[1]～[4]中任一方式所述的叶轮(3)。
[0050]
根据本发明的离心压缩机，能够增加压力比，能够抑制大流量侧的效率降低，能够实现制作叶轮时的切削作业的短时间化。
[0051]
[6]一方式的制造离心压缩机的叶轮的方法，所述叶轮(3)具有多个叶片(4)，该多
个叶片(4)包括前缘(4a)、后缘(4b)、在该前缘(4a)及该后缘(4b)间延伸的压力面(8)及负压面(9)、与所述前缘(4a)及所述后缘(4b)一起划定所述压力面(8)及所述负压面(9)的护罩侧端(4c)及轮毂侧端(4d)，
[0052]
所述方法包括形成所述多个叶片(4)的步骤，
[0053]
形成所述多个叶片(4)步骤包括如下的步骤：
[0054]
对所述压力面(8)及所述负压面(9)进行线切削，以使连接所述护罩侧端(4c)和所述轮毂侧端(4d)的叶片元素(be)成为直线状；
[0055]
通过除去所述叶片(4)的一部分而形成所述后缘(4b)，使得所述后缘(4b)相对于连接所述后缘(4b)的所述护罩侧端(4c)和所述轮毂侧端(4d)的假想直线(il)呈凸形状。
[0056]
根据本发明的制造离心压缩机的叶轮的方法，护罩侧端的后缘的外径大于轮毂侧端的后缘的外径，由此能够增加压力比。另外，由于后缘相对于连接后缘的护罩侧端和轮毂侧端的假想直线为凸形状，能够抑制在大流量侧通过了后缘的流动偏向轮毂侧，能够降低在护罩侧产生剥离的可能性，因此能够抑制在大流量侧的效率降低。另外，由于能够对压力面及负压面进行线切削，所以能够实现切削作业的短时间化。
[0057]
附图标记说明
[0058]
1：离心压缩机；
[0059]
3：叶轮；
[0060]
5：叶片；
[0061]
4a：前缘；
[0062]
4b：后缘；
[0063]
4c：护罩侧端；
[0064]
4d：轮毂侧端；
[0065]
8：压力面；
[0066]
9：负压面；
[0067]
be：叶片元素；
[0068]
il：假想直线；
[0069]r4c
：护罩侧端的后缘的外径；
[0070]r4d
：轮毂侧端的后缘的外径。
技术特征：1.一种离心压缩机的叶轮，其中，具有多个叶片，该多个叶片包括前缘、后缘、在该前缘及该后缘间延伸的压力面及负压面、与所述前缘及所述后缘一起划定所述压力面及所述负压面的护罩侧端及轮毂侧端，所述压力面及所述负压面均构成为连接所述护罩侧端和所述轮毂侧端的叶片元素为直线状，所述后缘的所述护罩侧端的外径大于所述轮毂侧端的外径，所述后缘相对于连接所述后缘的所述护罩侧端和所述轮毂侧端的假想直线为凸形状。2.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮，其中，所述后缘是相对于所述假想直线弯曲的凸形状。3.如权利要求1所述的离心压缩机的叶轮，其中，所述后缘至少包括两个直线部分。4.如权利要求3所述的离心压缩机的叶轮，其中，所述至少两个直线部分具备：从所述护罩侧端向所述轮毂侧端延伸的护罩侧直线部分；从所述轮毂侧端向所述护罩侧端延伸的轮毂侧直线部分；所述护罩侧直线部分的外径恒定。5.一种离心压缩机，其中，具有权利要求1～4中任一项所述的叶轮。6.一种制造离心压缩机的叶轮的方法，其中，所述叶轮具有多个叶片，该多个叶片包括前缘、后缘、在该前缘及该后缘间延伸的压力面及负压面、与所述前缘及所述后缘一起划定所述压力面及所述负压面的护罩侧端及轮毂侧端，所述方法包括形成所述多个叶片的步骤，形成所述多个叶片的步骤包括如下步骤：对所述压力面及所述负压面进行线切削，以使连接所述护罩侧端和所述轮毂侧端的叶片元素成为直线状；通过除去所述叶片的一部分而形成所述后缘，使得所述后缘相对于连接所述后缘的所述护罩侧端和所述轮毂侧端的假想直线成为凸形状。
技术总结本发明提供一种离心压缩机的叶轮、具有该叶轮的离心压缩机以及制造该叶轮的方法。本发明的离心压缩机的叶轮具有多个叶片，该多个叶片包括前缘、后缘、在前缘及后缘间延伸的压力面及负压面、与前缘及后缘一起划定压力面及负压面的护罩侧端及轮毂侧端，压力面及负压面均构成为连接护罩侧端和轮毂侧端的叶片元素为直线状，后缘在护罩侧端的外径大于轮毂侧端的外径，后缘相对于连接后缘的护罩侧端和轮毂侧端的假想直线为凸形状。端的假想直线为凸形状。端的假想直线为凸形状。
技术研发人员：神坂直志 藤田豊
受保护的技术使用者：三菱重工发动机和增压器株式会社
技术研发日：2020.03.24
技术公布日：2022/11/1
