涡轮转子叶片
阅读：734发布：2020-05-13
专利汇可以提供涡轮转子叶片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 涡轮 转子 叶片 ，通过将 转子叶片 (2)的 后缘 (3)，以从叶片厚度的中心线(8)靠近最大叶片厚度部(4)上游的 负压 面(6)的延长线(6a)侧的方式偏向形成，而使该最大叶片厚度部(4)下游的叶片面的转向 角 变小。通过这样形成转子叶片(2)的后缘(3)，可使在后缘部(5)处的转向角不会骤增。这样，因为在主流的负压面流速(9)中，不会产生如现行状况的骤然上升部(11)或骤然减速部(12)，所以可防止在后缘部(5)处发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失，提高 涡轮机 效率。，下面是涡轮转子叶片专利的具体信息内容。
技术领域
本发明是涉及一种使用于增压机、小型燃气轮机及膨胀涡轮机等上 的径流式涡轮机或斜流式涡轮机等的涡轮转子叶片，具体地讲是涉及一 种可防止转子叶片后缘部处的流动的剥离，以防止增加流动损失的涡轮 转子叶片。
背景技术
图7及图8是表示现行的涡轮转子叶片的剖视图，图9是图7或图 8所示的转子叶片的D-D剖面的剖视图，图10(a)是表示现行的叶片 面流速和(b)基于叶片形状而产生的流动的剥离状态的说明图。而且， 更加详细地讲，图7是表示将转子叶片的后缘形成为抛物线形的情况， 是本发明的申请人在实登录-2599250号公报中所公开的。而图8是表示 将转子叶片的后缘形成直线形的情况。
如图7～图9所示，在轮毂1的圆周方向被设成辐射状的多个转子叶 片2，朝向后缘3叶片厚度t逐渐变薄，由于该变薄之前的叶片厚度t， 一般多被设定成最大叶片厚度，故为说明的方便将该部分称作最大叶片 厚度，并将该最大叶片厚度部4的下游称作后缘部5。
而且，设定最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a、最大叶 片厚度部4上游的压力面7的延长线7a、及叶片厚度t的中心线8。此时， 现行的后缘部5的后缘3，被设定于该中心线8处。
这样地形成后缘部5附近的剖面，是因为以前，叶片形状根据上述 中心线8进行设定，并对于该中心线8，沿垂直方向将叶片厚度t分成各 1/2设在负压面6和压力面7上，以此来设定叶片厚度t。
但是，现行的涡轮转子叶片，存在以下问题：因为如上所述形成后 缘3，所以如图10所示，主流的负压面流速9，因在最大叶片厚度部4 下游的流动转向角θ的骤增而产生的骤然上升部11，并且在后缘3处产 生骤然减速部12。由此，在负压面6的后缘部5处产生流动的剥离部13， 增加了流动的损失。
如图7～图9所示，在轮毂1的圆周方向被设成辐射状的多个转子叶 片2，朝向后缘3叶片厚度t逐渐变薄，由于该变薄之前的叶片厚度t， 一般多被设定成最大叶片厚度，故为说明的方便将该部分称作最大叶片 厚度，并将该最大叶片厚度部4的下游称作后缘部5。
而且，设定最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a、最大叶 片厚度部4上游的压力面7的延长线7a、及叶片厚度t的中心线8。此时， 现行的后缘部5的后缘3，被设定于该中心线8处。
这样地形成后缘部5附近的剖面，是因为以前，叶片形状根据上述 中心线8进行设定，并对于该中心线8，沿垂直方向将叶片厚度t分成各 1/2设在负压面6和压力面7上，以此来设定叶片厚度t。
但是，现行的涡轮转子叶片，存在以下问题：因为如上所述形成后 缘3，所以如图10所示，主流的负压面流速9，因在最大叶片厚度部4 下游的流动转向角θ的骤增而产生的骤然上升部11，并且在后缘3处产 生骤然减速部12。由此，在负压面6的后缘部5处产生流动的剥离部13， 增加了流动的损失。
发明内容
本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供一种可防止在转子叶片后 缘部处的流动的剥离、以防止增加流动损失的涡轮转子叶片。
为实现上述目的，本发明之1的涡轮转子叶片，在涡轮转子叶片中， 通过将该转子叶片的后缘，形成在最大叶片厚度部上游的负压面的延长 线上，或者，以从叶片厚度的中心线靠近该延长线侧的方式偏向形成， 而使该最大叶片厚度部下游的叶片面的转向角变小。
由此，因为在后缘部处的转向角不会骤增，在主流的负压面流速中， 不会产生如现行状况的骤然上升或骤然减速，所以可防止在后缘部处发 生流动的剥离。从而，可减少流动的损失，提高涡轮机效率。
另外，本发明之2的涡轮转子叶片，将转子叶片的后缘以整个叶片 高度靠近负压面侧的方式偏向形成。
由此，可防止在后缘部处的整个叶片高度上发生流动的剥离。从而， 可减少流动的损失，提高涡轮机效率。
另外，本发明之3的涡轮转子叶片，将转子叶片的后缘在末梢侧以 靠近负压面侧的方式偏向形成，并且在根部侧以靠近压力面侧的方式偏 向形成。
由此，在主流的纵向涡流显著时，可分别对在末梢侧和根部侧的流 动进行有效地控制。从而，可减少流动损失，提高涡轮机效率。
附图说明
图1(a)是表示本发明的实施例1的涡轮转子叶片的剖视图，(b) 是表示其A-A剖面的剖视图。
图2是表示后缘被形成直线形的涡轮转子叶片的剖视图。
图3(a)是表示叶片面的流速，(b)是表示流动的状态的说明图。
图4(a)是表示本发明的实施例2的涡轮转子叶片的剖视图，(b) 是从其B方向(下游方向)观察的说明图。
图5是表示后缘被形成为直线形的涡轮转子叶片的剖视图。
图6(a)是表示本发明的实施例3的涡轮转子叶片的剖视图，(b) 是从其C方向(下游方向)观察的说明图。
图7是表示现行的涡轮转子叶片(将后缘形成为抛物线形)的剖视 图。
图8是表示现行的涡轮转子叶片(将后缘形成为直线形)的剖视图。
图9是图7或图8所示的转子叶片的D-D剖面的剖视图。
图10(a)是表示现行的叶片面流速，(b)是基于叶片形状而产生的 流动的剥离状态的说明图。
图中：1-轮毂(boss)，2-转子叶片，3-后缘，4-最大叶片厚度 部，5-后缘部，6-负压面，6a-最大叶片厚度部上游的负压面的延长 线，7-压力面，8-叶片厚度的中心线，9-负压面流速，t-叶片厚度， θ-转向角，10-压力面流速，14-末梢，15-根部，16-主流的纵向 涡流。
为实现上述目的，本发明之1的涡轮转子叶片，在涡轮转子叶片中， 通过将该转子叶片的后缘，形成在最大叶片厚度部上游的负压面的延长 线上，或者，以从叶片厚度的中心线靠近该延长线侧的方式偏向形成， 而使该最大叶片厚度部下游的叶片面的转向角变小。
由此，因为在后缘部处的转向角不会骤增，在主流的负压面流速中， 不会产生如现行状况的骤然上升或骤然减速，所以可防止在后缘部处发 生流动的剥离。从而，可减少流动的损失，提高涡轮机效率。
另外，本发明之2的涡轮转子叶片，将转子叶片的后缘以整个叶片 高度靠近负压面侧的方式偏向形成。
由此，可防止在后缘部处的整个叶片高度上发生流动的剥离。从而， 可减少流动的损失，提高涡轮机效率。
另外，本发明之3的涡轮转子叶片，将转子叶片的后缘在末梢侧以 靠近负压面侧的方式偏向形成，并且在根部侧以靠近压力面侧的方式偏 向形成。
由此，在主流的纵向涡流显著时，可分别对在末梢侧和根部侧的流 动进行有效地控制。从而，可减少流动损失，提高涡轮机效率。
附图说明
图1(a)是表示本发明的实施例1的涡轮转子叶片的剖视图，(b) 是表示其A-A剖面的剖视图。
图2是表示后缘被形成直线形的涡轮转子叶片的剖视图。
图3(a)是表示叶片面的流速，(b)是表示流动的状态的说明图。
图4(a)是表示本发明的实施例2的涡轮转子叶片的剖视图，(b) 是从其B方向(下游方向)观察的说明图。
图5是表示后缘被形成为直线形的涡轮转子叶片的剖视图。
图6(a)是表示本发明的实施例3的涡轮转子叶片的剖视图，(b) 是从其C方向(下游方向)观察的说明图。
图7是表示现行的涡轮转子叶片(将后缘形成为抛物线形)的剖视 图。
图8是表示现行的涡轮转子叶片(将后缘形成为直线形)的剖视图。
图9是图7或图8所示的转子叶片的D-D剖面的剖视图。
图10(a)是表示现行的叶片面流速，(b)是基于叶片形状而产生的 流动的剥离状态的说明图。
图中：1-轮毂(boss)，2-转子叶片，3-后缘，4-最大叶片厚度 部，5-后缘部，6-负压面，6a-最大叶片厚度部上游的负压面的延长 线，7-压力面，8-叶片厚度的中心线，9-负压面流速，t-叶片厚度， θ-转向角，10-压力面流速，14-末梢，15-根部，16-主流的纵向 涡流。
具体实施方式
以下，参照图面对本发明的涡轮转子叶片的实施例进行详细地说明。 同时，根据该实施例，并不能限定本发明的范围。
(实施例1)
图1(a)是表示本发明的实施例1的涡轮转子叶片的剖视图及(b) 是表示其A-A剖面的剖视图，是适用于后缘被形成为抛物线形的转子 叶片的实例。图2是表示后缘被形成为直线形的涡轮转子叶片的剖视图， 图3(a)是表示叶片面的流速和(b)是表示流动状态的说明图。同时， 在以下的说明中，对于与已经说明过的部件相同或相当的部件，采用同 一符号，并对重复说明进行省略或简化。
如图1所示，通过将转子叶片2的后缘3、以从叶片厚度的中心线8 靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式偏向形成， 而使这些最大叶片厚度部4下游的叶片面的转向角变小。同时，即使将 后缘3形成直线形的转子叶片2(参照图2)，也可与上述同样形成。
通过这样形成转子叶片2的后缘3，在后缘部5处的转向角不会骤增。 由此，如图3所示，因为在主流的负压面流速9上，不会产生如现行状况 的骤然上升部11或骤然减速部12(参照图10)，所以可防止在后缘部5 处发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失，来提高涡轮机效率。
如上所述，根据该实施例1的涡轮转子叶片，因为可防止后缘部5处 的流动的剥离，来防止增加流动损失，所以可提高涡轮机效率。
同时，在上述实施例1中，对将转子叶片2的后缘3，以从叶片厚度 的中心线8靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式 偏向形成进行了说明，但并不局限于此，也可将后缘3形成在最大叶片厚 度部4上游的负压面6的延长线6a上。这种情况也能得到与上述相同的 效果。
(实施例2)
图4(a)是表示本发明的实施例2的涡轮转子叶片的剖视图及(b) 是从其B方向(下游方向)观察的说明图，是适用于后缘被形成为抛物线 形的转子叶片的实例。图5是表示后缘被形成为直线形的涡轮转子叶片的 剖视图。
在上述实施例1中，将转子叶片2的后缘3、以从叶片厚的中心线8 靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式偏向形成， 但在本实施例2中，进一步对该后缘3的叶片高度方向的分布进行指定。 即，如图4(b)所示，使后缘3以整个叶片高度靠近负压面6侧的方式偏 向形成。同时，即使对将后缘3形成直线形的转子叶片2(参照图5)，也 可与上述同样形成。
通过这样形成后缘3，在后缘部5处的转向角不会骤增，由于在主流 的负压面流速上，不会产生如现行状况的骤然上升部11或骤然减速部12， 所以可防止在后缘部5处发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失、提 高涡轮机效率。
如上所述，根据该实施例2的涡轮转子叶片，因为可防止后缘部5处 的流动的剥离，来防止增加流动损失，所以可提高涡轮机效率。
(实施例3)
图6(a)是表示本发明的实施例3的涡轮转子叶片的剖视图及(b) 是从其C方向(下游方向)观察的说明图，是适用于后缘被形成为抛物 线形的转子叶片的实例。
在上述实施例1中，将转子叶片2的后缘3、以从叶片厚的中心线8 靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式偏向形成， 但本实施例2，是进一步对该后缘3的叶片高度方向的分布进行指定的实 例。
即，如图6(b)所示，在主流的纵向涡流16较为显著时，由于使在 根部15侧朝向负压面6流动，故流动不根据叶片形状的转向角而沿负压 面6流动，在根部15侧不会产生流动的剥离。
在这种情况下，将转子叶片2的后缘3在末梢14侧以靠近负压面6 侧的方式偏向形成，并且在根部15侧以靠近压力面7侧的方式偏向形成。 同时，即使对将后缘3形成为直线形的转子叶片2(参照图5)，也可与 上述同样形成。
如上所述，根据该实施例3的涡轮转子叶片，在主流的纵向涡流16 较为显著时，由于分别对在末梢14侧和根部15侧的流动进行有效地控 制，故可减少流动损失，提高涡轮机效率。
(发明效果)
如上所述，根据本发明的涡轮转子叶片(本发明之1)，在涡轮转子 叶片中，因为通过将该转子叶片的后缘、形成在最大叶片厚度部上游的 负压面的延长线上，或者，以从叶片厚度的中心线靠近该延长线侧的方 式偏向形成，而使该最大叶片厚度部下游的叶片面的转向角变小，所以 在后缘部处的转向角不会骤增，在主流的负压面流速上，不会产生如现 行状况的骤然上升或骤然减速，所以可防止在后缘部处发生流动的剥离。 从而，可减少流动的损失，提高涡轮机效率。
另外，根据本发明的涡轮转子叶片(本发明之2)，因为将转子叶片 的后缘以整个叶片高度靠近负压面侧的方式偏向形成，所以可防止在后 缘部处的整个叶片高度上发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失， 提高涡轮机效率。
另外，根据本发明的涡轮转子叶片(本发明之3)，因为将转子叶片 的后缘在末梢侧以靠近负压面侧的方式偏向形成，并且在根部侧以靠近 压力面侧的方式偏向形成，所以在主流的纵向涡流显著时，可分别对在 末梢14侧和根部侧的流动进行有效地控制。从而，可减少流动损失，提 高涡轮机效率。
(实施例1)
图1(a)是表示本发明的实施例1的涡轮转子叶片的剖视图及(b) 是表示其A-A剖面的剖视图，是适用于后缘被形成为抛物线形的转子 叶片的实例。图2是表示后缘被形成为直线形的涡轮转子叶片的剖视图， 图3(a)是表示叶片面的流速和(b)是表示流动状态的说明图。同时， 在以下的说明中，对于与已经说明过的部件相同或相当的部件，采用同 一符号，并对重复说明进行省略或简化。
如图1所示，通过将转子叶片2的后缘3、以从叶片厚度的中心线8 靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式偏向形成， 而使这些最大叶片厚度部4下游的叶片面的转向角变小。同时，即使将 后缘3形成直线形的转子叶片2(参照图2)，也可与上述同样形成。
通过这样形成转子叶片2的后缘3，在后缘部5处的转向角不会骤增。 由此，如图3所示，因为在主流的负压面流速9上，不会产生如现行状况 的骤然上升部11或骤然减速部12(参照图10)，所以可防止在后缘部5 处发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失，来提高涡轮机效率。
如上所述，根据该实施例1的涡轮转子叶片，因为可防止后缘部5处 的流动的剥离，来防止增加流动损失，所以可提高涡轮机效率。
同时，在上述实施例1中，对将转子叶片2的后缘3，以从叶片厚度 的中心线8靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式 偏向形成进行了说明，但并不局限于此，也可将后缘3形成在最大叶片厚 度部4上游的负压面6的延长线6a上。这种情况也能得到与上述相同的 效果。
(实施例2)
图4(a)是表示本发明的实施例2的涡轮转子叶片的剖视图及(b) 是从其B方向(下游方向)观察的说明图，是适用于后缘被形成为抛物线 形的转子叶片的实例。图5是表示后缘被形成为直线形的涡轮转子叶片的 剖视图。
在上述实施例1中，将转子叶片2的后缘3、以从叶片厚的中心线8 靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式偏向形成， 但在本实施例2中，进一步对该后缘3的叶片高度方向的分布进行指定。 即，如图4(b)所示，使后缘3以整个叶片高度靠近负压面6侧的方式偏 向形成。同时，即使对将后缘3形成直线形的转子叶片2(参照图5)，也 可与上述同样形成。
通过这样形成后缘3，在后缘部5处的转向角不会骤增，由于在主流 的负压面流速上，不会产生如现行状况的骤然上升部11或骤然减速部12， 所以可防止在后缘部5处发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失、提 高涡轮机效率。
如上所述，根据该实施例2的涡轮转子叶片，因为可防止后缘部5处 的流动的剥离，来防止增加流动损失，所以可提高涡轮机效率。
(实施例3)
图6(a)是表示本发明的实施例3的涡轮转子叶片的剖视图及(b) 是从其C方向(下游方向)观察的说明图，是适用于后缘被形成为抛物 线形的转子叶片的实例。
在上述实施例1中，将转子叶片2的后缘3、以从叶片厚的中心线8 靠近最大叶片厚度部4上游的负压面6的延长线6a侧的方式偏向形成， 但本实施例2，是进一步对该后缘3的叶片高度方向的分布进行指定的实 例。
即，如图6(b)所示，在主流的纵向涡流16较为显著时，由于使在 根部15侧朝向负压面6流动，故流动不根据叶片形状的转向角而沿负压 面6流动，在根部15侧不会产生流动的剥离。
在这种情况下，将转子叶片2的后缘3在末梢14侧以靠近负压面6 侧的方式偏向形成，并且在根部15侧以靠近压力面7侧的方式偏向形成。 同时，即使对将后缘3形成为直线形的转子叶片2(参照图5)，也可与 上述同样形成。
如上所述，根据该实施例3的涡轮转子叶片，在主流的纵向涡流16 较为显著时，由于分别对在末梢14侧和根部15侧的流动进行有效地控 制，故可减少流动损失，提高涡轮机效率。
(发明效果)
如上所述，根据本发明的涡轮转子叶片(本发明之1)，在涡轮转子 叶片中，因为通过将该转子叶片的后缘、形成在最大叶片厚度部上游的 负压面的延长线上，或者，以从叶片厚度的中心线靠近该延长线侧的方 式偏向形成，而使该最大叶片厚度部下游的叶片面的转向角变小，所以 在后缘部处的转向角不会骤增，在主流的负压面流速上，不会产生如现 行状况的骤然上升或骤然减速，所以可防止在后缘部处发生流动的剥离。 从而，可减少流动的损失，提高涡轮机效率。
另外，根据本发明的涡轮转子叶片(本发明之2)，因为将转子叶片 的后缘以整个叶片高度靠近负压面侧的方式偏向形成，所以可防止在后 缘部处的整个叶片高度上发生流动的剥离。从而，可减少流动的损失， 提高涡轮机效率。
另外，根据本发明的涡轮转子叶片(本发明之3)，因为将转子叶片 的后缘在末梢侧以靠近负压面侧的方式偏向形成，并且在根部侧以靠近 压力面侧的方式偏向形成，所以在主流的纵向涡流显著时，可分别对在 末梢14侧和根部侧的流动进行有效地控制。从而，可减少流动损失，提 高涡轮机效率。
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