[发明专利]离心压缩机的叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及车辆用、船用涡轮增压器等中使用的离心压缩机的叶轮(impeller)，尤其涉及在彼此相邻的全叶片(全翼)之间设置的分流叶片(短翼)的翼形状、即流体的入口部的翼形状。

背景技术

车辆用、船用涡轮增压器的压缩部等中使用的离心压缩机通过叶轮的旋转向流体赋予动能并向径向外侧喷出流体，由此获得离心力所引起的压力上升。该离心压缩机在广阔的运转范围内要求高压力比和高效率化，因此图9所示那样的在彼此相邻的全叶片(全翼)01之间设有分流叶片(短翼)03的叶轮05得以广泛使用，并且对其翼形状进行了各种研究。

如图9、图10(图9的径向的局部剖视图)所示，在具有该分流叶片03的叶轮05中，全叶片01和分流叶片03在轮毂07面上交替设置，但通常的分流叶片03形成为通过仅切除全叶片01的上游侧而成的形状。

在为该通常的分流叶片03的情况下，如图11(图10的A-A线剖视图)所示，分流叶片03的入口端缘(LE2)位于比全叶片01的入口端缘(LE1)靠下游侧一定距离，出口端缘(TE)一致设置，分流叶片03的前缘叶片角θ(示出为前缘的方向与叶轮05的轴向G所成的角度)设定为与在全叶片01间的流路中流动的流体的流动方向F相同。

然而，如图11所示，在通过仅切除全叶片01的上游侧而成的形状中，全叶片01的压力面侧Sa的孔口面积A1与负压面侧Sb的孔口面积A2存在A1＜A2的差，因此具有如下问题：各流路的流量不均匀，无法将流体均等分配，翼负荷变得不均等，流路损失也增加，从而妨碍叶轮效率的提高。

因此，已知有专利文献1(日本特开平10-213094号公报)所公开的技术，如图12所示，该专利文献1进行了如下研究：通过将分流叶片09的前缘叶片角较大地取为θ+Δθ(相对于流体的流动方向F，Δθ设定得较大)，即通过靠近全叶片01的负压面侧Sb，由此使分流叶片09的两侧通路的孔口面积相同(A1＝A2)。

另外，还已知有将分流叶片的入口端部向全叶片的负压面侧倾斜的专利文献2(专利3876195号公报)。

然而，所述专利文献1(图12)存在如下问题：由于将分流叶片09的前缘叶片角较大地取为θ+Δθ，由此可能会从分流叶片09的倾斜变大了的前缘部分或全叶片01的负压面侧Sb产生剥离流，并且即使分流叶片09的压力面侧及负压面侧的两侧通路的孔口面积相同(A1＝A2)，在该两通路中流速不同而无法实现流量的均匀化。

即，存在如下问题：由于分流叶片09的两侧、即全叶片01的压力面侧与负压面侧的流速不同，因此进入全叶片01之间的流体主要在负压面侧快速流动而集中分布，因此即使分流叶片09的两侧通路的流路截面积在几何学上相等，流体在负压面侧的流速也比在压力面侧的流速快，相应地流量增加而导致各流路的流量产生不均匀，无法均等分配流体，翼负荷变得不均等，流路损失也增加，从而妨碍叶轮效率的提高。

因此，进而已知有专利文献3(日本特开2002-332992号公报)所公开的技术。在该专利文献3中，如图13所示，直接将分流叶片011的前缘叶片角设为θ，硬使前缘偏向全叶片01的负压面侧，由此A1＞A2。从而实现分流叶片011的两侧通路中的流量的均匀化。

【专利文献1】日本特开平10-213094号公报

【专利文献2】日本专利3876195号公报

【专利文献3】日本特开2002-332992号公报

然而，所述专利文献1～3中的任一个均以叶片(翼)间的流动沿着全叶片而流动这样的假定为基础，着眼于由分流叶片分割的流路的流量分配，从而改良翼形状，但并没有着眼于沿着分流叶片的翼高方向的流动的分布来改良翼形状。

另外，由于离心压缩机具有复杂的三维几何形状，因此产生由科氏力或离心力或流线曲率所引起的强烈的二次流动，尤其在为具有翼间间隙的开式叶轮的情况下，显现出因翼端泄漏流动或壳体面与叶轮的相对运动所带来的影响，流场变得更加复杂。

从而，在不适于上述复杂的内部流动的现有型的翼形状中，无法如假定那样消除流量及翼负荷的不均匀，其结果是，无法得到充分的叶轮性能。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述问题而作成的，其目的在于在具备从流体的入口部朝向出口部彼此相邻设置的全叶片、在该全叶片之间从流路的中途朝向出口部设置的分流叶片的离心压缩机的叶轮中，提供一种能够适于离心压缩机的复杂的内部流动、达成流量分配的均匀化、高压力比和高效率化的分流叶片的入口部形状。