CN113944653B - 离心压缩机 - Google Patents

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Abstract

离心压缩机具备叶轮，叶轮具备轮毂和多个叶片。在轮毂形成有贯通孔。轮毂的外周面具有内侧外周面和外侧外周面。外侧外周面形成于比以径向上的内侧外周面的外侧的缘部即外侧缘部处的曲率半径为半径的假想弯曲面靠背面侧处。

Description

离心压缩机
技术领域
本发明涉及离心压缩机。
背景技术
例如，在日本特开2018-168707号公报中公开了具备叶轮的离心压缩机。该离心压缩机中的叶轮具备具有外周面及背面的轮毂和多个叶片。在轮毂形成有使外周面和背面连通的贯通孔。通过该贯通孔的形成，叶轮的转动惯量和作用于叶轮的推力载荷被降低。
发明内容
在日本特开2018-168707号公报所记载的离心压缩机的叶轮中，存在以下情况：沿着轮毂的外周面而去往排出侧的气流的一部分因与包围贯通孔的内周面中的位于所述气流的下游侧的部位碰撞而通过贯通孔而去往叶轮的背面侧。在该情况下，性能(压力比)下降。
本发明的目的在于提供能够达成叶轮的转动惯量及作用于叶轮的推力载荷的降低和压力比的下降的抑制这双方的离心压缩机。
按照本发明的一方面的离心压缩机具备旋转轴和固定于所述旋转轴且与所述旋转轴一体旋转的叶轮，其中，所述叶轮具备：轮毂，具备具有随着从所述旋转轴的一侧去往另一侧而逐渐扩径的形状的外周面和形成于所述另一侧的背面；及多个叶片，设置于所述轮毂的所述外周面，在所述轮毂形成有从所述外周面通向所述背面的贯通孔，所述轮毂的所述外周面具有位于所述轮毂的径向上的所述贯通孔的内侧的内侧外周面和位于所述轮毂的所述径向上的所述贯通孔的外侧的外侧外周面，所述外侧外周面形成于比以所述径向上的所述内侧外周面的外侧的缘部即外侧缘部处的曲率半径为半径的假想弯曲面靠所述背面侧处。
本发明的上述及其他的目的、特征、方面及优点应会根据与附图相关联地理解的与本发明相关的以下的详细的说明而变得明了。
附图说明
图1是概略性地示出本发明的一实施方式的离心压缩机的构成的图。
图2是叶轮的立体图。
图3是与图2不同的角度下的叶轮的立体图。
图4是概略性地示出叶轮的截面的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下参照的附图中，对同一或与其相当的构件标注有相同的编号。
图1是概略性地示出本发明的一实施方式的离心压缩机的构成的图。如图1所示，离心压缩机1具备叶轮100、涡轮200、旋转轴310、马达320、轴承330及外壳400。
旋转轴310连接叶轮100和涡轮200。该旋转轴310由马达320驱动旋转。旋转轴310由轴承330支承。此外，马达320具有转子和定子(图示省略)。
外壳400收容叶轮100、涡轮200、旋转轴310、马达320及轴承330。外壳400具有压缩机壳体410、涡轮壳体420及中央壳体430。
压缩机壳体410收容叶轮100。压缩机壳体410具有吸入口411和排出部412。在压缩机壳体410内的叶轮100的排出侧设置有扩压器(图示省略)。
涡轮壳体420收容涡轮200。涡轮壳体420具有吸入部421和排出口422。
中央壳体430配置于压缩机壳体410与涡轮壳体420之间。中央壳体430收容马达320和轴承330。
中央壳体430具有后壳体440。后壳体440设置于叶轮100与轴承330之间。后壳体440具有与叶轮100相对的相对面442(参照图4)。相对面442形成为平坦。
叶轮100使从吸入口411吸入后的气体(例如空气)从排出部412排出。叶轮100固定于旋转轴310，绕着轴心A而与旋转轴310一体旋转。如图2及图3所示，叶轮100具备轮毂(hub)110和多个叶片120。
轮毂110固定于旋转轴310，能够绕着轴心A旋转。在本实施方式中，轴心A相当于旋转轴310的旋转中心轴。轮毂110具有外周面112和背面118。
外周面112具有随着从旋转轴310(旋转中心轴)的一侧(图1中的上侧)去往另一侧(图1中的下侧)而逐渐扩径的形状。换言之，外周面112具有随着从吸入侧的端部去往排出侧的端部而该外周面112的外径逐渐变大的形状。外周面112具有随着从所述一侧去往所述另一侧而以向接近旋转轴310的朝向凸出的方式弯曲的形状。
背面118与轴心A正交。背面118形成于所述另一侧(排出侧)。背面118形成为平坦。
在轮毂110形成有从外周面112通向背面118的贯通孔h。在本实施方式中，贯通孔h形成为绕着轴心A连续地相连的圆环状。贯通孔h在与轴心A平行的方向上贯通轮毂110。贯通孔h优选形成于轮毂110的外缘部的附近。
轮毂110的外周面112具有内侧外周面114和外侧外周面116。
内侧外周面114是位于轮毂110的径向上的贯通孔h的内侧的外周面。
外侧外周面116是位于轮毂110的径向上的贯通孔h的外侧的外周面。在本实施方式中，外侧外周面116形成为圆环状(环状)。如图4所示，外侧外周面116形成于比以径向上的内侧外周面114的外侧的缘部即外侧缘部114a处的曲率半径为半径的假想弯曲面S靠背面118侧处。即，径向上的外侧外周面116的内侧的缘部即内侧缘部116a位于比假想弯曲面S靠背面118侧处。外侧外周面116的背面118与内侧外周面114的背面118共面。
贯通孔h的内径R1(参照图3)相对于轮毂110的外周面112的半径R(参照图3)的比例R1/R优选为0.74以上且0.8以下。在本实施方式中，比例R1/R为0.745。另外，贯通孔h的外径R2(参照图3)相对于轮毂110的外周面112的半径R的比例R2/R优选为0.85以上且0.9以下。在本实施方式中，比例R2/R为0.855。
此外，内径R1意味着从轴心A到外侧缘部114a为止的距离。外径R2意味着从轴心A到内侧缘部116a为止的距离。
另外，与轴心A平行的方向上的假想弯曲面S与内侧缘部116a之间的距离H2(参照图4)相对于与轴心A平行的方向上的外侧缘部114a与内侧缘部116a之间的距离H1(参照图4)的比例H2/H1优选比0大且比1小。更优选为0.1<比例H2/H1<1。在本实施方式中，比例H2/H1为0.4。
各叶片120设置于轮毂110的外周面112。各叶片120具有以从内侧外周面114到达外侧外周面116的方式延伸的形状。各叶片120连结内侧外周面114和外侧外周面116。多个叶片120具有多个第1叶片120A和多个第2叶片120B。
第1叶片120A具有以从内侧外周面114中的所述一侧的端部的附近到达外侧外周面116的方式延伸的形状。
第2叶片120B具有以从内侧外周面114中的径向上的中央部到达外侧外周面116的方式延伸的形状。
如图2～图4所示，各叶片120具有叶片主体122、内侧连接部124及外侧连接部126。
叶片主体122具有以从内侧外周面114到达外侧外周面116的方式延伸的形状。叶片主体122朝向轮毂110的旋转方向倾倒。
内侧连接部124设置于轮毂110中的规定贯通孔h的侧面中的距旋转轴310近的一侧的部位110a与叶片主体122的交界部。内侧连接部124具有随着从背面118离开而以向接近旋转轴310的朝向凸出的方式弯曲的形状。
外侧连接部126设置于轮毂110中的规定贯通孔h的侧面中的距旋转轴310远的一侧的部位110b与叶片主体122的交界部。外侧连接部126具有随着从背面118离开而以向离开旋转轴310的朝向凸出的方式弯曲的形状。
如以上说明那样，在本实施方式的离心压缩机1中，与叶轮100的外侧外周面116是沿着假想弯曲面S的形状的情况相比，外侧外周面116的厚度被降低，因此叶轮100的转动惯量被降低。而且，沿着内侧外周面114而去往排出侧的气流如图4的箭头所示，沿着外侧外周面116而去往排出侧。因而，所述气流对于规定贯通孔h的侧面中的位于气流的下游侧的部位110b的碰撞被抑制。由此，在该离心压缩机1中，叶轮100的转动惯量及作用于叶轮100的推力载荷(轴向载荷)的降低和压力比的下降的抑制这双方被达成。
例如，贯通孔h也可以不是呈环状地相连的形状，而是沿着轮毂110的周向隔开间隔而形成。
另外，全部的叶片120也可以形成为互相相同的形状。
[方案]
本领域技术人员会理解到：上述的例示性的实施方式是以下的方案的具体例。
按照本公开的一方面的离心压缩机1具备旋转轴和固定于所述旋转轴且与所述旋转轴一体旋转的叶轮，其中，所述叶轮具备：所述轮毂，具备具有随着从所述旋转轴的一侧去往另一侧而逐渐扩径的形状的外周面和形成于所述另一侧的背面；及多个叶片，设置于所述轮毂的所述外周面，在所述轮毂形成有从所述外周面通向所述背面的贯通孔，所述轮毂的所述外周面具有位于所述轮毂的径向上的所述贯通孔的内侧的内侧外周面和位于所述轮毂的所述径向上的所述贯通孔的外侧的外侧外周面，所述外侧外周面形成于比以所述径向上的所述内侧外周面的外侧的缘部即外侧缘部处的曲率半径为半径的假想弯曲面靠所述背面侧处。
在该离心压缩机中，与叶轮的外侧外周面是沿着假想弯曲面的形状的情况相比，叶轮的转动惯量被降低，且所述气流对规定贯通孔的侧面中的位于气流的下游侧的部位的碰撞被抑制。由此，在该离心压缩机中，叶轮的转动惯量及作用于叶轮的推力载荷的降低和压力比的下降的抑制这双方被达成。
优选的是，与所述旋转轴平行的方向上的所述假想弯曲面与所述内侧缘部之间的距离相对于与所述旋转轴平行的方向上的所述外侧缘部与所述径向上的所述外侧外周面的内侧的缘部即内侧缘部之间的距离的比例比0大且比1小。
另外，优选的是，各所述叶片具有：叶片主体，具有以从所述内侧外周面到达所述外侧外周面的方式延伸的形状；内侧连接部，设置于所述轮毂中的规定所述贯通孔的侧面中的距所述旋转轴近的一侧的部位与所述叶片主体的交界部；及外侧连接部，设置于所述轮毂中的规定所述贯通孔的侧面中的距所述旋转轴远的一侧的部位与所述叶片主体的交界部。
这样一来，在叶片主体与轮毂的交界部产生的应力被降低。
另外，优选的是，所述内侧连接部具有随着从所述背面离开而以向接近所述旋转轴的朝向凸出的方式弯曲的形状。
这样一来，在内侧连接部产生的应力被降低。
另外，优选的是，所述外侧连接部具有随着从所述背面离开而以向离开所述旋转轴的朝向凸出的方式弯曲的形状。
这样一来，在外侧连接部产生的应力被降低。
另外，优选的是，所述贯通孔形成为圆环状，所述贯通孔的内径相对于所述轮毂的所述外周面的半径的比例为0.74以上且0.8以下，所述贯通孔的外径相对于所述轮毂的所述外周面的半径的比例为0.85以上且0.9以下，各所述叶片连结所述内侧外周面和所述外侧外周面。
这样一来，转动惯量及推力载荷进一步被降低。
虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为，本次公开的实施方式在所有方面都是例示而非限制性的内容。本发明的范围由权利要求书表示，意在包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。

Claims (8)

1.一种离心压缩机，具备旋转轴和固定于所述旋转轴且与所述旋转轴一体旋转的叶轮，其中，
所述叶轮具备：
轮毂，具备具有随着从所述旋转轴的一侧去往另一侧而逐渐扩径的形状的外周面和形成于所述另一侧的背面；及
多个叶片，设置于所述轮毂的所述外周面，
在所述轮毂形成有从所述外周面通向所述背面的贯通孔，
所述轮毂的所述外周面具有：
内侧外周面，位于所述轮毂的径向上的所述贯通孔的内侧；及
外侧外周面，位于所述轮毂的所述径向上的所述贯通孔的外侧，
所述外侧外周面形成于比以所述径向上的所述内侧外周面的外侧的缘部即外侧缘部处的曲率半径为半径的假想弯曲面靠所述背面侧处。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，
与所述旋转轴平行的方向上的所述假想弯曲面与所述径向上的所述外侧外周面的内侧的缘部即内侧缘部之间的距离相对于与所述旋转轴平行的方向上的所述外侧缘部与所述内侧缘部之间的距离的比例比0大且比1小。
3.根据权利要求1或2所述的离心压缩机，
各所述叶片具有：
叶片主体，具有以从所述内侧外周面到达所述外侧外周面的方式延伸的形状；
内侧连接部，设置于所述轮毂中的规定所述贯通孔的侧面中的距所述旋转轴近的一侧的部位与所述叶片主体的交界部；及
外侧连接部，设置于所述轮毂中的规定所述贯通孔的侧面中的距所述旋转轴远的一侧的部位与所述叶片主体的交界部。
4.根据权利要求3所述的离心压缩机，
所述内侧连接部具有随着从所述背面离开而以向接近所述旋转轴的朝向凸出的方式弯曲的形状。
5.根据权利要求3所述的离心压缩机，
所述外侧连接部具有随着从所述背面离开而以向离开所述旋转轴的朝向凸出的方式弯曲的形状。
6.根据权利要求4所述的离心压缩机，
所述外侧连接部具有随着从所述背面离开而以向离开所述旋转轴的朝向凸出的方式弯曲的形状。
7.根据权利要求3所述的离心压缩机，
所述贯通孔形成为圆环状，
所述贯通孔的内径相对于所述轮毂的所述外周面的半径的比例为0.74以上且0.8以下，
所述贯通孔的外径相对于所述轮毂的所述外周面的半径的比例为0.85以上且0.9以下，
各所述叶片连结所述内侧外周面和所述外侧外周面。
8.根据权利要求4~6中任一项所述的离心压缩机，
所述贯通孔形成为圆环状，
所述贯通孔的内径相对于所述轮毂的所述外周面的半径的比例为0.74以上且0.8以下，
所述贯通孔的外径相对于所述轮毂的所述外周面的半径的比例为0.85以上且0.9以下，
各所述叶片连结所述内侧外周面和所述外侧外周面。
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