CN103912519B - 形状由多条直线定义的叶轮的形成方法以及叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供形状由多条直线定义的叶轮的形成方法以及叶轮。叶轮(10)的叶片(34)分别包括位于轮毂(5)的基端侧的第一部分(14)和位于轮毂的末端侧的第二部分(24)，第一部分通过以第一直线组(13)连接沿轮毂的轮毂面延伸的第一轮毂面曲线(12)和沿叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线(11)而形成，第二部分通过以第二直线组(23)连接沿轮毂的轮毂面延伸并且与第一轮毂面曲线连接的第二轮毂面曲线(22)和沿包覆面延伸并且与第一包覆面曲线连接的第二包覆面曲线(21)而形成。

Description

形状由多条直线定义的叶轮的形成方法以及叶轮

技术领域

本发明涉及在压缩机以及送风机等中使用的叶轮的形成方法以及利用这种方法形成的叶轮。

背景技术

在压缩机以及送风机等中使用在轮毂上安装有多个叶片的叶轮。通常，这些叶片通过由多条直线连结沿轮毂面延伸的曲线和沿包覆面(包覆面与轮毂面对置)延伸的曲线来体现。

图7A是用于说明体现叶片的通常手法的叶片立体图。为了易于理解，图7A中仅表示单一叶片4。

首先，规定沿轮毂面延伸的曲线2和沿包覆面延伸的曲线1。接着，将这些曲线1、2分别以规定数量等间隔地进行分割。然后，将曲线1、2的被分割的部位用多条直线3连接，由此形成叶片4(请参照作为图7A所示叶片的子午面图的图7B)。

通过使用这种手法，能够简单地形成叶片。而且，在日本特开平8-254198号公报的图6以及日本实开平4-54997号公报的图3中表示有同样形成的叶片。

如图7B所示，在通过上述手法体现叶片的情况下，沿轮毂面延伸的曲线2长于沿包覆面延伸的曲线1。此处，图7C是图7A的平面A中叶轮的剖视图。平面A相对于轮毂5的轴线在垂直方向上延伸。如图7C所示，叶片4的剖面例如绕逆时针方向弯曲。

但是，在需要剖面为大致直线状的叶片的情况下，剖面为弯曲形状的叶片不能满足要求性能。在该种情况下，有必要再次重新规定沿轮毂面延伸的曲线2和沿包覆面延伸的曲线1。这样的作业繁杂，而且需要很多时间。

发明内容

本发明是鉴于这种情况作出的发明，目的在于提供一种能够容易地形成具备剖面为大致直线状的叶片的高性能叶轮的叶轮形成方法以及利用该种方法形成的叶轮。

为了达成上述目的，根据第一方案提供一种叶轮的形成方法，该叶轮在轮毂的轮毂面上具备多个叶片，该叶轮的形成方法包括：准备轮毂的工序；第一曲线规定工序，在所述轮毂的基端侧规定沿所述轮毂的轮毂面延伸的第一轮毂面曲线和沿要形成的叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线；第一部分形成工序，以第一直线组连接所述第一轮毂面曲线和第一包覆面曲线，形成所述要形成的叶片的第一部分；第二曲线规定工序，在所述轮毂的末端侧规定沿所述轮毂的轮毂面延伸并且与所述第一轮毂面曲线连接的第二轮毂面曲线和沿所述包覆面延伸并且与所述第一包覆面曲线连接的第二包覆面曲线；第二部分形成工序，以第二直线组连接所述第二轮毂面曲线和第二包覆面曲线，形成所述要形成的叶片的第二部分；单一叶片形成工序，连结所述第一部分以及所述第二部分从而形成单一叶片；以及多个叶片形成工序，反复从所述第一曲线规定工序到所述叶片形成工序，在所述轮毂的轮毂面上配置多个叶片。

根据第二方案，在第一方案中，还包括短叶片形成工序，在所述轮毂的轮毂面上配置比所述叶片短的多个短叶片，所述叶片的所述第一部分为相当于所述短叶片的形状。

根据第三方案，提供通过第一或第二方案的形成方法形成的叶轮。

根据第四方案，提供一种叶轮，该叶轮在轮毂的轮毂面上具备多个叶片，所述叶片分别包括位于所述轮毂的基端侧的第一部分和位于所述轮毂的末端侧的第二部分，所述第一部分通过以第一直线组连接沿所述轮毂的轮毂面延伸的第一轮毂面曲线和沿所述叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线而形成，所述第二部分通过以第二直线组连接沿所述轮毂的轮毂面延伸并且与所述第一轮毂面曲线连接的第二轮毂面曲线和沿所述包覆面延伸并且与所述第一包覆面曲线连接的第二包覆面曲线而形成。

根据第五方案，在第四方案中还具备比所述叶片短且配置在相邻的所述叶片之间的多个短叶片，所述叶片的所述第一部分为相当于所述短叶片的形状。

根据附图所示本发明典型实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征以及优点和其他目的、特征以及优点更加明确。

附图说明

图1A是基于本发明第一实施方式的叶轮的第一立体图。

图1B是基于本发明第一实施方式的叶轮的第二立体图。

图1C是图1A所示第一部分的子午面的图。

图1D是图1B所示第二部分的子午面的图。

图1E是基于本发明第一实施方式的叶轮的第三立体图。

图1F是图1E所示叶片的子午面的图。

图1G是沿图1E的平面A观察到的叶轮的剖视图。

图2是基于本发明第二实施方式的叶轮的第一立体图。

图3A是基于本发明第二实施方式的叶轮的第二立体图。

图3B是基于本发明第二实施方式的叶轮的第三立体图。

图3C是基于本发明第二实施方式的叶轮的第四立体图。

图3D是基于本发明第二实施方式的叶轮的第五立体图。

图3E是基于本发明第二实施方式的叶轮的第六立体图。

图3F是基于本发明第二实施方式的叶轮的第七立体图。

图4是基于本发明第三实施方式的叶轮的第一立体图。

图5A是基于本发明第三实施方式的叶轮的第二立体图。

图5B是基于本发明第三实施方式的叶轮的第三立体图。

图5C是基于本发明第三实施方式的叶轮的第四立体图。

图5D是基于本发明第三实施方式的叶轮的第五立体图。

图5E是基于本发明第三实施方式的叶轮的第六立体图。

图5F是基于本发明第三实施方式的叶轮的第七立体图。

图5G是基于本发明第三实施方式的叶轮的第八立体图。

图5H是基于本发明第三实施方式的叶轮的第九立体图。

图5I是基于本发明第三实施方式的叶轮的第十立体图。

图6是表示流量比与效率比关系的图。

图7A是用于说明体现叶片的一般手法的叶轮立体图。

图7B是图7A所示叶片的子午面的图。

图7C是图7A的平面A中叶片的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。在以下的图中对同样的部件赋予同样的参照符号，为了易于理解，这些图适当变更了比例尺。

图1A是基于本发明第一实施方式的叶轮的第一立体图。本发明的叶轮在压缩机以及送风机等中使用。在图1A中，叶轮的轮毂5处于其轴线朝向垂直方向的状态。而且，在轮毂5的轮毂面上表示了一个叶片的第一部分14。第一部分14是位于轮毂5的基端侧的叶片的一部分。

如图所示，第一部分14的两边缘部由沿轮毂面延伸的第一轮毂面曲线12和沿叶片的包覆面(シュラウド面)延伸的第一包覆面曲线11规定。在图1A中，连接第一轮毂面曲线12的上端和第一包覆面曲线11的上端的线段优选相对于轮毂5的轴线垂直。而且，连接第一轮毂面曲线12的下端和第一包覆面曲线11的下端的线段可以不相对于轮毂5的轴线垂直。

图1B是基于本发明第一实施方式的叶轮的第二立体图。在图1B中，在轮毂5的轮毂面上表示了要与图1A的第一部分14连结的第二部分24。第二部分24是位于轮毂5的末端侧的叶片的一部分。在本发明第一实施方式中，由第一部分14和第二部分24形成一个叶片。

如图所示，第二部分24的两边缘部由沿轮毂面延伸的第二轮毂面曲线22和沿叶片的包覆面延伸的第二包覆面曲线21规定。在图1B中，连接第二轮毂面曲线22的下端和第二包覆面曲线21的下端的线段优选相对于轮毂5的轴线垂直。另外，连接第二轮毂面曲线22的上端和第二包覆面曲线21的上端的线段可以不相对于轮毂5的轴线垂直。

图1C以及图1D分别是图1A以及图1B所示第一部分14以及第二部分24的子午面的图。如图1C所示，将第一包覆面曲线11以及第一轮毂面曲线12分别以规定数量等间隔进行分割。而且，将第一包覆面曲线11以及第一轮毂面曲线12的被分割位置分别以直线组13相互连接。并且，在图1D中，也同样将第二包覆面曲线21以及第二轮毂面曲线22的被分割位置以直线组23相互连接。

图1C的直线组13中直线的数量比图1D的直线组23中直线的数量少。但是，直线组13中直线的数量也可以多于直线组23中直线的数量，另外直线组13、23中直线的数量可以彼此相等。当然，显而易见的是，直线组13、23中直线的数量越多，能够更加精密地形成叶片。

图1E是基于本发明第一实施方式的叶轮的第三立体图。在图1E中，第一部分14以及第二部分24彼此连结。另外，图1F是图1E所示叶片的子午面的图。由这些图可知，第一部分14以及第二部分24一体地形成一个叶片34。这样，在本发明中，在形成一个叶片时，将叶片在第一部分14以及第二部分24在轴线方向预先分割，然后将这些第一部分14以及第二部分24连结。

由图1E以及图1F可知，该叶片34通过第一部分14的上端以及第二部分24的下端被彼此平滑地连接而形成。换言之，第一包覆面曲线11以及第二包覆面曲线21和第一轮毂面曲线12以及第二轮毂面曲线22以能够形成叶片34的方式确定尺寸。

然后，将相同形状的其他叶片34在轮毂5的轮毂面上等间隔地在圆周方向上配置。其他叶片34的形成手法与上述的手法相同。这样，形成第一实施方式中叶轮10。

图1G是沿图1E的平面A观察到的叶轮的剖视图。由图1E可知，平面A与第一部分14以及第二部分24之间边界部分邻接并与第二部分24相交。在图1F中，叶片34的剖面是在半径方向延伸的大致直线状。换言之，在本发明中，能够容易地形成相对于轮毂的轴线垂直方向上的剖面是大致直线状的叶片34。这种形状的叶片34由于满足规定的要求性能，所以没有必要再次重新形成。因此，能够在极短时间形成这种形状的叶片34。

在一个实施方式中，图1F中第一轮毂面曲线12和第二轮毂面曲线22构成的曲线与图7A中曲线2为相同形状、长度，图1G中第一包覆面曲线11和第二包覆面曲线21构成的曲线与图7A中曲线1为相同形状、长度。即使在这种情况下，叶片34的剖面为直线状，能够容易地制作这种形状的叶片。

在本发明中，在分别形成第一部分14以及第二部分24之后将他们进行组合来形成叶片34。因此，即便形状比较复杂，也能够容易地形成叶片34。另外可知这种手法对于在计算机的画面上描绘叶轮10时极为有利。

并且，在用直线组13等连接曲线11、12等时，在对叶片实际进行机械加工时，使工具相对于直线组13的各直线平行移动。因此，用直线组13等连接曲线11、12等在利用NC加工制作叶片的情况下尤为有利。

图2是基于本发明第二实施方式的叶轮的第一立体图。图2所示叶轮10在轮毂5的轮毂面上具备多个长叶片64和短于长叶片64的多个短叶片74。由图2可知，这些长叶片64以及短叶片74彼此交替地在圆周方向上等间隔配置。另外，相对于长叶片64从轮毂5的基端大概延伸到末端，短叶片74从轮毂5的基端延伸到轮毂5的中途。

图3A至图3F是基于本发明第二实施方式的叶轮的第二至第七立体图。以下，参照这些图针对第二实施方式中叶轮10的形成手法进行说明。

首先，如图3A所示，形成长叶片64的第一部分44。第一部分44是位于轮毂5的基端侧的长叶片64的一部分。如前文所述，规定沿轮毂面延伸的第一轮毂面曲线42和沿长叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线41。接着，将这些第一包覆面曲线41以及第一轮毂面曲线42之间用多条直线组43如前文所述进行连接。

而且，如图3B所示，形成同一长叶片64的第二部分54。第二部分54是位于轮毂5的末端侧的长叶片64的一部分。即，如图3B可知，规定沿轮毂面延伸的第二轮毂面曲线52和沿长叶片的包覆面延伸的第二包覆面曲线51。而且，将这些第二包覆面曲线51以及第二轮毂面曲线52之间用多条直线组53如前文所述进行连接。

然后，如图3C所示，将第一部分44以及第二部分54彼此连结。由图3C可知，第一包覆面曲线41以及第二包覆面曲线51彼此平滑地连接，第一轮毂面曲线42以及第二轮毂面曲线52也彼此平滑地连接。换言之，第一部分44以及第二部分54以彼此平滑连接的方式确定尺寸。这样，如图3D所示，形成单一的长叶片64。

接着，形成短叶片74。由图3E可知，规定沿轮毂面延伸的短叶片74的轮毂面曲线72和沿短叶片的包覆面延伸的包覆面曲线71。而且，将这些包覆面曲线71以及轮毂面曲线72之间用多条直线组73如前文所述进行连接。

接着，如图3F所示，将短叶片74与长叶片64一起配置在轮毂5的轮毂面。由图3F可知，短叶片74的上端位于与长叶片64中第一部分44与第二部分54之间边界部分大致相同的高度。换言之，长叶片64的第一部分44基于短叶片74的尺寸形成。另外，长叶片64的第一部分44的形状可以与短叶片74的形状完全一致。

然后，将其他的长叶片64以及其他的短叶片74在轮毂5的轮毂面上等间隔地在圆周方向上配置。其他的长叶片64以及其他的短叶片74的形成手法与前文所述手法相同。这样，如图2所示，形成第二实施方式中叶轮10。

在该种情况下也能得到与前文所述情况相同的效果。另外可知，在使长叶片64的第一部分44的形状与短叶片74的形状一致的情况下，能够迅速并且容易地形成第二实施方式中复杂形状的叶轮10。

并且，图4是基于本发明第三实施方式的叶轮的第一立体图。图4所示叶轮10在轮毂5的轮毂面上具备多个长叶片114和在沿轮毂面的方向上比长叶片114短的多个短叶片144。由图4可知，这些长叶片114以及短叶片144彼此交替地在圆周方向上等间隔地配置。另外，长叶片114从轮毂5的基端大致延伸到末端，而短叶片144从轮毂5的基端延伸到轮毂5的中途。

图5A至图5I是基于本发明第三实施方式的叶轮的第二至第十立体图。以下参照这些图针对第三实施方式中叶轮10的形成手法进行说明。

首先，如图5A所示，形成长叶片114的第一部分84。第一部分84是位于轮毂5的基端侧的长叶片114的一部分。如前文所述，规定沿轮毂面延伸的第一轮毂面曲线82和沿长叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线81。接着，将这些第一包覆面曲线81以及第一轮毂面曲线82之间用多条直线组83如前文所述进行连接。

而且，如图5B所示，形成同一长叶片114的第二部分94。第二部分94是与长叶片114的第一部分84连结的部分，位于下文所述的第三部分104与第一部分84之间。如图5B可知，规定沿轮毂面延伸的第二轮毂面曲线92和沿长叶片的包覆面延伸的第二包覆面曲线91。而且，将这些第二包覆面曲线91以及第二轮毂面曲线92之间用多条直线组93如前文所述进行连接。

并且，如图5C所示，形成同一长叶片114的第三部分104。在第三实施方式中，第三部分104是位于轮毂5的末端侧的长叶片114的一部分。即，由图5C可知，规定沿轮毂面延伸的第三轮毂面曲线102和沿长叶片的包覆面延伸的第三包覆面曲线101。而且，将这些第三包覆面曲线101以及第三轮毂面曲线102之间用多条直线组103如前文所述进行连接。

然后，如图5D所示，将第一部分84、第二部分94以及第三部分104彼此连结。由图5D可知，第一包覆面曲线81、第二包覆面曲线91以及第三包覆面曲线101彼此平滑地连接，第一轮毂面曲线82、第二轮毂面曲线92以及第三轮毂面曲线102也彼此平滑地连接。换言之，第一部分84、第二部分94以及第三部分104以彼此平滑连接的方式确定尺寸。如图5E所示，由此形成单一的长叶片114。

接着，如图5F所示，形成短叶片144的第一部分124。第一部分124是位于轮毂5的基端侧的短叶片144的一部分。如前文所述，规定沿轮毂面延伸的第一轮毂面曲线122和沿短叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线121。接着，将这些第一包覆面曲线121以及第一轮毂面曲线122之间用多条直线组123如前文所述进行连接。

而且，如图5G所示，形成同一短叶片144的第二部分134。第二部分134是与短叶片144的第一部分124连结的部分。如图5G可知，规定沿轮毂面延伸的第二轮毂面曲线132和沿短叶片的包覆面延伸的第二包覆面曲线131。而且，将这些第二包覆面曲线131以及第二轮毂面曲线132之间用多条直线组133如前文所述进行连接。

然后，如图5H所示，将第一部分124以及第二部分134彼此连结。由图5H可知，第一包覆面曲线121以及第二包覆面曲线131彼此平滑地连接，第一轮毂面曲线122以及第二轮毂面曲线132也彼此平滑地连接。换言之，第一部分124以及第二部分134以彼此平滑连接的方式确定尺寸。如图5H所示，由此形成单一的短叶片144。

然后，如图5I所示，将短叶片144与长叶片114一起配置在轮毂5的轮毂面。由图5I可知，短叶片144的上端位于与长叶片114中第二部分94与第三部分104之间边界部分大致相同的高度。换言之，长叶片114的第一部分84以及第二部分94基于短叶片144的尺寸形成。

另外，长叶片114的第一部分84以及第二部分94的形状可以与短叶片144的第一部分124以及第二部分134的形状分别完全一致。该情况下，长叶片114的第一部分84以及第二部分94之间的边界部分位于与短叶片144的第一部分124以及第二部分134之间的边界部分大致相同的高度。

然后，将其他的长叶片114以及其他的短叶片144在轮毂5的轮毂面上等间隔地在圆周方向上配置。其他的长叶片114以及其他的短叶片144的形成手法与前文所述手法相同。如图4所示，由此形成第三实施方式中叶轮10。

在该种情况下也能得到与前文所述情况相同的效果。另外可知，在使长叶片114的第一部分84以及第二部分94的形状与短叶片144的第一部分124以及第二部分134的形状一致的情况下，能够迅速并且容易地形成第三实施方式中复杂形状的叶轮10。

图6是表示流量比与效率比关系的图。在图6中，横轴表示叶轮的流量比，纵轴表示效率比。另外，图6中虚线X0表示现有技术的叶轮的动作，实线X1表示本发明第一实施方式中叶轮10的动作。由图6可知，明确了叶轮10的效率高于现有技术的叶轮的效率。因此，具有剖面为大致直线状的叶片的本发明的叶轮10相比现有技术的叶轮较为有利，在本发明中，能够如前文所述容易地形成这种高性能的叶轮10。

本发明的效果如下。

在第一、第三以及第四方式中，能够容易地形成具备相对于轮毂的轴线垂直的剖面为大致直线状的叶片的叶轮。

在第二以及第五方式中，能够迅速地形成叶轮。

使用典型的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员能够理解的是，能够不脱离本发明范围地进行前文所述的变更以及各种其他变更、省略、追加。

Claims (5)

1.一种叶轮的形成方法，该叶轮在轮毂的轮毂面上具备多个叶片，该叶轮的形成方法的特征在于，包括：

准备轮毂的工序；以及

第一曲线规定工序，在所述轮毂的基端侧规定沿所述轮毂的轮毂面延伸的第一轮毂面曲线和沿要形成的叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线，

连结所述第一轮毂面曲线的上端与所述第一包覆面曲线的上端的线段相对于所述轮毂的轴线垂直，

还包括：

第一部分形成工序，以第一直线组连接所述第一轮毂面曲线和第一包覆面曲线的以等间隔分割的各个位置，形成所述要形成的叶片的第一部分；以及

第二曲线规定工序，在所述轮毂的末端侧规定沿所述轮毂的轮毂面延伸并且与所述第一轮毂面曲线连接的第二轮毂面曲线和沿所述包覆面延伸并且与所述第一包覆面曲线连接的第二包覆面曲线，

连结所述第二轮毂面曲线的下端与所述第二包覆面曲线的下端的线段相对于所述轮毂的轴线垂直，

还包括：

第二部分形成工序，以第二直线组连接所述第二轮毂面曲线和第二包覆面曲线的以等间隔分割的各个位置，形成所述要形成的叶片的第二部分；

单一叶片形成工序，连结所述第一部分以及所述第二部分从而形成单一叶片；以及

多个叶片形成工序，反复从所述第一曲线规定工序到所述叶片形成工序，在所述轮毂的轮毂面上配置多个叶片，

上述包覆面与上述轮毂面对置。

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，

还包括：

短叶片形成工序，在所述轮毂的轮毂面上配置比所述叶片短的多个短叶片，

所述叶片的所述第一部分为相当于所述短叶片的形状。

3.一种叶轮，其特征在于，

通过权利要求1或2所述的形成方法形成。

4.一种叶轮，该叶轮在轮毂的轮毂面上具备多个叶片，该叶轮的特征在于，

所述叶片分别包括位于所述轮毂的基端侧的第一部分和位于所述轮毂的末端侧的第二部分，

所述第一部分通过以第一直线组连接沿所述轮毂的轮毂面延伸的第一轮毂面曲线和沿所述叶片的包覆面延伸的第一包覆面曲线的以等间隔分割的各个位置而形成，

连结所述第一轮毂面曲线的上端与所述第一包覆面曲线的上端的线段相对于所述轮毂的轴线垂直，

所述第二部分通过以第二直线组连接沿所述轮毂的轮毂面延伸并且与所述第一轮毂面曲线连接的第二轮毂面曲线和沿所述包覆面延伸并且与所述第一包覆面曲线连接的第二包覆面曲线的以等间隔分割的各个位置而形成，

连结所述第二轮毂面曲线的下端与所述第二包覆面曲线的下端的线段相对于所述轮毂的轴线垂直，

上述包覆面与上述轮毂面对置。

5.根据权利要求4所述的叶轮，其特征在于，

还具备比所述叶片短且配置在相邻的所述叶片之间的多个短叶片，

所述叶片的所述第一部分为相当于所述短叶片的形状。