[发明专利]叶轮及旋转机械

说明书

本发明提供一种叶轮及旋转机械。该叶轮具备：叶轮主体，呈圆盘状且与旋转轴一同以轴线为中心进行旋转；及压缩机叶片(25)，以从形成于叶轮主体的前面侧的轮毂面(31b)突出的方式设置有多个，且具有朝向旋转轴的周向并且沿表面使流体流通的一对侧面(26)。压缩机叶片(25)以与轴线正交的截面上的一对侧面(26)彼此至少在旋转轴的轴线方向上的应力成为最大的范围随着朝向旋转轴的径向外侧相互接近的方式形成为锥形形状。

技术领域

本发明涉及一种设置于旋转机械的叶轮及具备叶轮的旋转机械。

本申请主张基于2014年11月25日在日本申请的日本专利申请2014-237695号的优先权，将其内容引用于此。

背景技术

在地球环保的全球性发展中，例如与汽车的发动机等内燃机的排气、油耗相关的限制不断加强。涡轮增压器是将压缩空气送入发动机中并使燃料燃烧的旋转机械，与自然吸气的发动机相比能够改善油耗及提高CO2减少的效果。

涡轮增压器中，涡轮通过发动机的排气进行旋转驱动，由此使离心压缩机的叶轮旋转(例如，专利文献1)。通过叶轮的旋转而被压缩的空气经扩压器被减速而升压，并经由涡旋流路供给至发动机。另外，作为涡轮增压器的驱动方式，除了利用排气进行驱动的方式以外，已知例如利用电动机的驱动方式和利用原动机的驱动方式等。

叶轮旋转时，因其离心力而叶片欲朝向径向外侧变形，从而产生离心应力。为了减少这种离心力的影响，可考虑减薄叶片的壁厚。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平3-10040号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，若只考虑离心力的影响而减薄叶片的壁厚，则相对于叶片的侧面(压力面)从流体受到的压力的弯曲强度下降，有可能导致弯曲应力增大。

本发明提供一种能够均衡地减少离心应力及弯曲应力并提高强度的叶轮及旋转机械。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的第一方式，叶轮具备：叶轮主体，呈圆盘状且与旋转轴一同以轴线为中心进行旋转；及叶片，以从形成于所述叶轮主体的前面侧的轮毂面突出的方式设置有多个，且具有朝向所述旋转轴的周向并且沿表面使流体流通的一对侧面。所述叶片中，与所述轴线正交的截面上的所述一对侧面彼此至少在所述轴线方向上的应力成为最大的范围，以随着朝向所述旋转轴的径向外侧相互接近的方式形成。

根据这种叶轮，至少在应力成为最大的范围，叶片的侧面彼此随着朝向径向外侧接近，由此叶片的壁厚朝向径向外侧变薄。因此，能够在离心力的影响变大的径向外侧的位置(前端侧的位置)减少叶片的重量。因此，能够减少在径向内侧的位置(根部侧的位置)的离心应力。并且，叶片中，与前端侧的位置相比，在根部侧的位置壁厚变厚，因此能够提高相对于从流体受到的压力的弯曲强度，还能够同时减少在根部侧的位置的弯曲应力。

根据本发明的第二方式，上述第一方式的所述叶片中，与所述轴线正交的截面上的所述一对侧面以如下方式形成，即，随着朝向所述径向外侧而向相互接近的方向凹状弯曲，并且随着朝向该径向外侧而相互接近。

如此，叶片的侧面凹状弯曲，由此能够在叶片的前端侧的位置急剧减薄叶片的壁厚。并且，能够在叶片的根部侧的位置急剧加厚叶片的壁厚。因此，能够进一步减少离心应力及弯曲应力。

根据本发明的第三方式，上述第一或第二方式的所述叶片中，在接近所述轮毂面的区域的沿该轮毂面的截面上的所述一对侧面彼此可以在所述径向外侧的区域沿所述轴线的方向以随着朝向所述径向外侧而相互接近的方式形成。