[发明专利]叶片、叶轮、涡轮流体机械、叶片的制造方法以及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及将例如水等液体作为工作流体的涡轮形流体机械的叶 轮以及用于它的叶片、叶轮的制造方法以及叶轮的制造装置，特别是 涉及与形式以及流体的种类无关，基于使叶轮板金工加工化的廉价的 涡轮形流体机械的叶轮的制造方法。

背景技术

在涡轮流体机械中，除以水等液体作为工作流体的离心泵以外， 还包括以空气等气体作为工作流体的离心压缩机。这些涡轮流体机械 中，作为代表例，有专利文献1(特开平7-167099号公报)所示的涡 轮流体机械。

针对主要构成要素，例如通过图1说明以水作为工作流体的离心 泵的情况。离心泵由叶轮6、7、壳体1、旋转轴2以及电动机(未图 示出)等构成。其中，叶轮6、7是多片叶片5分别被安装在凸台3 和护罩4之间的构造，它通过旋转轴2旋转，据此，赋予流体能量。 即，通过叶轮的旋转，向从吸入口8吸入的水付与离心力，通过安装 在叶轮出口的引导叶片，使流体的流动的方向合理化。

因为离心泵中的轴流泵有效地将泵旋转能变换为流体的运动能， 所以，所具备的特长是叶轮的叶片相对于流路方向具有扭转。

关于离心压缩机，基本的构成要素与离心泵同样，但是，例如如 图2所示，有将在凸台3安装了多个叶片5a、5b的叶轮6、7安装在 同轴2上的多级型，但在该多级型压缩机中，各叶轮的叶片形状不同。 特别是用于压缩机的叶片其叶片面由大致直线的线素设计。

作为涡轮流体机械的制造方法，就叶轮而言，通过在铸造后进行 机械加工来制造。另外，在要求高度的叶片形状精度的情况下，也有 通过切削加工制造叶轮整体的情况。再有，在叶轮的叶片为三维扭转 形状的情况下，使用了专门对应各叶片的三维总金属模的冲压加工被 应用。

针对壳体，使用板金工加工手法，所述板金工加工手法是通过焊 接等将冲压加工的钢板性的叶片接合在将钢板辊压成型的内外筒。

在现有的涡轮流体机械中，特别是压缩机的叶轮是在锻造后由机 械进行切削加工，但是，在大直径零件中，由于材料利用率降低，所 以，该对策是制造上的技术课题。另外，在板金工加工构造的叶轮的 制作中，虽然所使用的是使用了与各叶片相吻合的专用的三维总金属 模的冲压成型，但是，在制作成本中金属模费用所占的比例大，是叶 轮的板金工加工化的课题。同样的课题也存在于斜流泵的叶轮以及壳 体的制作中，要求采用对策。

另外，就壳体的制造方法而言，虽然由于引导叶片是替代三维总 金属模由板金加工机制作，抑制了金属模费用，但是，在以往的板金 加工机中施加三维的扭转在原理上是不可能的，所以，不适合叶轮的 制作。因此，以低成本使叶轮板金工加工化是重要的技术课题。

另外，作为叶片的三维成型的课题，还有下述课题。在通过上下 模冲压成型具有三维扭转的叶片的情况下，在材料和金属模局部接触 的成型初始，由于材料没有被限制在金属模之间，所以容易偏离。因 此，在以往的叶片的制作中，预估偏离，使用与最终的叶片相比有富 余的材料进行冲压成型，从成型后的材料切出与最终形状的叶片面最 接近的区域。但是，海水泵等在特殊环境下使用的叶轮的材料一般高 价，抑制材料利用率是课题。因此，抑制冲压成型时的材料偏离也是 重要的技术课题。再有，由于每一片叶片的形状精度不一致而产生叶 轮的振动是涡轮流体机械运转时的噪音的原因，叶轮的组装精度极其 重要。

本发明针对上述的课题，考虑涡轮流体机械的低成本化，以提供 叶轮的制造方法以及制造装置和可应用它们的叶片以及叶轮为目的。 另外，以提供可高精度成型叶轮的叶片为目的。

发明内容

为了实现上述的目的，第一发明记载的叶片是接合在以可旋转的 状态安装在涡轮流体机械上使用的叶轮的凸台和护罩之间或者凸台 上，构成叶轮的叶片，其特征在于，上述叶片的叶片面由通过局部的 加工构成的多个鞍形的补片构成，上述叶片面的弯曲角具有正负两者 的值。

根据该发明，能够实现具备具有要求流体性能的三维扭转的叶片 的涡轮流体机械，因为性能与以往相等，同时没有必要使用三维总金 属模，所以，能够提供廉价的涡轮流体机械。

第二发明记载的叶片，其特征在于，叶片面由具有大致直线的边 界的多个鞍形的补片形成。