本發(fā)明涉及在轉(zhuǎn)子的外周排列了多個可動葉片的軸流式渦輪及增壓機。

背景技術(shù)：

一般地，軸流式渦輪利用在殼體內(nèi)沿軸向流動的流體，從而使安裝有可動葉片的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

在這樣的軸流式渦輪中，殼體側(cè)的靜止部件與可動葉片之間的葉尖間隙的泄漏流成為性能下降的主要的原因。通常，在考慮到渦輪運轉(zhuǎn)中的熱變形、離心變形、振動、松動的影響等基礎(chǔ)上，葉尖間隙被設(shè)定為靜止部件與可動葉片不接觸。

因此，為了改善軸流式渦輪的性能，要求降低葉尖間隙。

例如，在專利文獻1中記載了如下結(jié)構(gòu)：與可動葉片的頂端相對的靜止部件包含傾斜功能材料，該傾斜功能材料以無論流體的溫度如何上升都將葉尖間隙保持為規(guī)定的值的方式熱變形。另外，傾斜功能材料是將線膨脹系數(shù)低的材料與線膨脹系數(shù)高的材料復(fù)合化的材料，具有隨著厚度方向位置x變大而線膨脹系數(shù)變大的性質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6-159099號公報

發(fā)明要解決的問題

然而，近年來，以渦輪性能的進一步提高為目的，軸流式渦輪有動作流體進一步高溫化、或轉(zhuǎn)速上升的傾向。因此，軸流式渦輪的可動葉片的熱變形、離心變形變得顯著。軸流式渦輪的可動葉片由于具有復(fù)雜的曲面形狀，因此可動葉片的變形量也不均勻，在考慮到這樣的可動葉片的變形量的基礎(chǔ)上以不產(chǎn)生摩擦的方式設(shè)定了葉尖間隙的情況下，根據(jù)部位而需要過量地設(shè)置葉尖間隙。由此，局部的泄漏流增大，泄漏流引起的損失會增大。

在這點上，在專利文獻1中，通過傾斜功能材料謀求運轉(zhuǎn)中的葉尖間隙的降低，但需要新追加部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，另外還有可能大幅增加成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述的情況，本發(fā)明的至少一實施方式的目的在于提供一種軸流式渦輪及增壓機，其具有簡單的結(jié)構(gòu)，且能夠有效抑制葉尖間隙的泄漏流引起的損失。

用于解決課題的手段

(1)本發(fā)明的至少一實施方式的軸流式渦輪具備：

轉(zhuǎn)子，在該轉(zhuǎn)子的外周具有多個可動葉片；以及

靜止部件，該靜止部件設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子的外周側(cè)，且具有與所述可動葉片的葉尖面相對環(huán)狀壁面，

該軸流式渦輪的特點在于，

在所述軸流式渦輪停止時，所述可動葉片的后緣側(cè)處的所述葉尖面與所述環(huán)狀壁面之間的間隙比所述可動葉片的前緣側(cè)處的所述葉尖面與所述環(huán)狀壁面之間的間隙大。

本發(fā)明者們的深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，軸流式渦輪的葉尖間隙的變化受可動葉片的熱變形及離心變形的影響較大。考慮到這些，本發(fā)明者們進行了變形分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尤其是可動葉片的后緣側(cè)的變形量比前緣側(cè)的變形量大。

因此，上述實施方式的軸流式渦輪在軸流式渦輪停止時，可動葉片的后緣側(cè)的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙比可動葉片的前緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙大。因此，在軸流式渦輪運轉(zhuǎn)時，在因熱、離心力而可動葉片變形時，變形量較大的后緣側(cè)比前緣側(cè)接近環(huán)狀壁面，因此預(yù)先較大設(shè)定的后緣側(cè)的間隙變窄，接近變形量較小的前緣側(cè)的間隙。由此，能夠適當(dāng)?shù)乇３秩~尖間隙，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因葉尖間隙的泄漏流引起的損失。

(2)在幾個實施方式中，在上述(1)的結(jié)構(gòu)中，所述軸流式渦輪額定運轉(zhuǎn)時的前緣側(cè)的所述間隙與后緣側(cè)的所述間隙的差比所述軸流式渦輪停止時小。

由此，能夠使運轉(zhuǎn)中的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙關(guān)于流體的流動方向均勻化。另外，在本說明書中，使間隙“均勻化”不僅是間隙為均勻的情況，也意味使間隙接近均勻的狀態(tài)。

(3)在幾個實施方式中，在上述(1)或(2)的結(jié)構(gòu)中，所述葉尖面是如下傾斜面：至少在所述軸流式渦輪停止時，相對于與所述葉尖面相對的所述環(huán)狀壁面具有大于零的傾斜角，并且所述間隙從所述可動葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)漸漸變大。

由此，能夠容易實現(xiàn)可動葉片的后緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙比可動葉片的前緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙大的結(jié)構(gòu)。另外，即使不從已經(jīng)設(shè)置的結(jié)構(gòu)中變更設(shè)置有環(huán)狀壁面的靜止部件側(cè)，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，易于應(yīng)用到已經(jīng)設(shè)置的軸流式渦輪。

(4)在幾個實施方式中，在上述(1)至(3)的任一項的結(jié)構(gòu)中，所述環(huán)狀壁面是如下傾斜面：至少在所述軸流式渦輪停止時，相對于與所述環(huán)狀壁面相對的所述葉尖面具有大于零的傾斜角，并且所述間隙從所述可動葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)漸漸變大。

由此，能夠容易實現(xiàn)可動葉片的后緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙比可動葉片的前緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙大的結(jié)構(gòu)。另外，即使不從已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)中變更可動葉片，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，容易制作可動葉片。

(5)在幾個實施方式中，在上述(1)至(4)的任一項的結(jié)構(gòu)中，在所述環(huán)狀壁面中，在所述轉(zhuǎn)子的軸向上的所述可動葉片的前緣與后緣之間的位置上形成有臺階，在所述環(huán)狀壁面中，與比所述臺階靠前緣側(cè)的一方相比，比所述臺階靠后緣側(cè)的一方位于所述軸流式渦輪的徑向外側(cè)。

(6)在一實施方式中，在上述(5)的結(jié)構(gòu)中，在所述環(huán)狀壁面中，在包含所述可動葉片的后緣的位置在內(nèi)的軸向范圍內(nèi)形成有凹部，形成所述凹部的前緣側(cè)的壁面構(gòu)成所述臺階。

根據(jù)上述(5)或(6)的結(jié)構(gòu)，通過環(huán)狀壁面的臺階，能夠容易實現(xiàn)可動葉片的后緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙比可動葉片的前緣側(cè)處的葉尖面與環(huán)狀壁面之間的間隙大的結(jié)構(gòu)。另外，即使不設(shè)置微小的傾斜角而僅通過環(huán)狀壁面的臺階，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，不需要用于是指微小的傾斜角的加工，環(huán)狀壁面的加工較容易。

(7)本發(fā)明的至少一實施方式的增壓機的特征在于，具備：

上述(1)至(6)的任一項所述的軸流式渦輪，該軸流式渦輪由來自內(nèi)燃機的排氣所驅(qū)動；以及

壓縮機，該壓縮機構(gòu)成為由所述軸流式渦輪所驅(qū)動，且對供給至所述內(nèi)燃機的進氣進行壓縮。

由此，由于能夠抑制因軸流式渦輪的泄漏流引起的損失，因此提高增壓機的效率。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的至少一實施方式，預(yù)先較大設(shè)定的后緣側(cè)的間隙變窄，能夠在流體的流動方向上使運轉(zhuǎn)時的間隙均勻化。

附圖說明

圖1是表示一實施方式的增壓機的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖2是表示一實施方式的軸流式渦輪的可動葉片及靜止部件的局部剖視圖。

圖3是表示其他實施方式的軸流式渦輪的可動葉片及靜止部件的局部剖視圖。

圖4是表示其他實施方式的軸流式渦輪的可動葉片及靜止部件的局部剖視圖。

圖5是表示其他實施方式的軸流式渦輪的可動葉片及靜止部件的局部剖視圖。

圖6是表示可動葉片的翼型的一例的圖。

圖7表示通過分析得到的可動葉片的變形，(a)是表示軸流式渦輪的停止時的變形前的可動葉片的圖，(b)是表示軸流式渦輪的運轉(zhuǎn)時的變形時的可動葉片的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的幾個方式進行說明。但是，作為實施方式而記載的或附圖所示的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀及其相對的配置等不旨在限定本發(fā)明的范圍，僅為說明例。

首先，參照圖1，對具有本實施方式的軸流式渦輪2的增壓機1進行說明。圖1是表示一實施方式的增壓機1的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖(縱剖視圖)，示出船用的排氣渦輪增壓機作為一例。另外，增壓機1的種類及應(yīng)用處不限定于此。

如圖1所示，一實施方式的增壓機1具備軸流式渦輪2和壓縮機3，該軸流式渦輪2構(gòu)成為由來自內(nèi)燃機(例如船用柴油機)的排氣所驅(qū)動，該壓縮機3構(gòu)成為由該軸流式渦輪2所驅(qū)動，且對供給至內(nèi)燃機的進氣進行壓縮。

作為具體的結(jié)構(gòu)例，在軸流式渦輪2與壓縮機3之間設(shè)置有軸承臺4。軸流式渦輪2的渦輪殼體21、軸承臺4與壓縮機3的壓縮機殼體31通過緊固部件(例如螺栓)等的連結(jié)單元而一體地構(gòu)成。軸承臺4收容有止推軸承41及徑向軸承42、43。通過這些止推軸承41及徑向軸承42、43而將轉(zhuǎn)子5支承為旋轉(zhuǎn)自如。在轉(zhuǎn)子5的一端側(cè)連結(jié)軸流式渦輪2的可動葉片10，在另一端側(cè)連結(jié)壓縮機3的葉輪32。

軸流式渦輪2包含：轉(zhuǎn)子5(實際上為轉(zhuǎn)子5的一端側(cè))；植入設(shè)置在轉(zhuǎn)子5的外周的多個可動葉片10；以及設(shè)置于轉(zhuǎn)子5和可動葉片10的外周側(cè)的渦輪殼體21。靜止部件22經(jīng)由支承部件26而安裝于渦輪殼體21。通過包含渦輪殼體21及靜止部件22的靜止系部件，從而在排氣的流動方向上依次形成有供排氣流動的入口通路27、軸向通路28以及出口通路29。軸向通路28位于入口通路27與出口通路29之間，并沿著轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o延伸。在該軸向通路28設(shè)置有可動葉片10。另外，在可動葉片10的入口側(cè)設(shè)置有渦輪噴嘴(靜止葉片)25。

在該軸流式渦輪2中，來自內(nèi)燃機(未圖示)的排氣從入口通路27被導(dǎo)入，通過在軸向通路28流動的排氣使連結(jié)于可動葉片10的轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)。通過了可動葉片10的排氣通過出口通路29被排出。另外，后述軸流式渦輪2的具體的結(jié)構(gòu)。

壓縮機3是離心壓縮機，包含轉(zhuǎn)子5(實際為轉(zhuǎn)子5的另一端側(cè))、設(shè)置于轉(zhuǎn)子5的外周的葉輪32、設(shè)置于轉(zhuǎn)子5及葉輪32的外周側(cè)的壓縮機殼體31。通過包含壓縮機殼體31的靜止系部件而形成空氣入口37及出口渦管38。在空氣入口37與出口渦管38之間，在空氣的流動方向上依次配置葉輪32與擴散器36。葉輪32具有固定于轉(zhuǎn)子5的外周的圓盤狀的輪轂33和固定于輪轂33且相對于該輪轂33放射狀地排列的多個翼片(葉片)34。

在該壓縮機3中，從空氣入口37導(dǎo)入的空氣在通過葉輪32、擴散器36及出口渦管38時被升壓。由壓縮機3壓縮的空氣被送至內(nèi)燃機(未圖示)。

在此，參照圖2～圖7，詳述本實施方式的軸流式渦輪2。圖2～圖5是分別表示各實施方式的軸流式渦輪2的可動葉片10及靜止部件22的局部剖視圖。圖6是表示可動葉片10的翼型的一例的圖。圖7是表示通過分析得到的可動葉片的變形的圖。另外，在圖2～圖5中，實線所示的可動葉片10表示軸流式渦輪2的停止時的狀態(tài)，虛線所示的可動葉片10’表示軸流式渦輪2的運轉(zhuǎn)時(例如額定運轉(zhuǎn)時)的狀態(tài)。在圖6及圖7中，示出如圖1所示的增壓機1所應(yīng)用的軸流式渦輪2的可動葉片10作為一例。然而，本實施方式的軸流式渦輪2不限定于該類型。

如圖2～圖5所示，幾個實施方式的軸流式渦輪2包含：植入設(shè)置于轉(zhuǎn)子5(參照圖1)的外周的多個可動葉片10；以及靜止部件22，其設(shè)置于轉(zhuǎn)子5的外周側(cè)，具有與可動葉片10的葉尖面11相對的環(huán)狀壁面23。在這些圖中，可動葉片10的下方的基部(未圖示)安裝于轉(zhuǎn)子5，在可動葉片10的上方設(shè)置有葉尖面11。

可動葉片10沿轉(zhuǎn)子5的外周面在周向上等間隔地設(shè)置有多個?？蓜尤~片10配置為從轉(zhuǎn)子5側(cè)向半徑方向外方延伸。另外，在本實施方式中，半徑方向外方是指，從以轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o(參照圖1)為中心的軸流式渦輪2的半徑方向內(nèi)側(cè)(轉(zhuǎn)子5側(cè))朝向外側(cè)(靜止部件22側(cè))的方向。

在靜止部件22的環(huán)狀壁面23與可動葉片10的葉尖面11之間設(shè)有葉尖間隙(以下簡稱為間隙)20。通常，間隙20被設(shè)定為軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時可動葉片10與靜止部件22不接觸。

如圖6所示，在一實施方式中，可動葉片10的翼型具有：在動作流體的流動方向上位于上游側(cè)的前緣12和位于下游側(cè)的后緣13。在前緣12與后緣13之間，在一側(cè)形成腹面(壓力面)14，在另一側(cè)形成背面(負壓面)15。另外，翼型以弧線(翼型中心線)與動作流體的流動方向所成角度漸漸增大的方式彎曲。

在這樣的翼型中，通常，以降低沖流造成的損失為目的，減小可動葉片10的后緣13的厚度。另一方面，在軸流式渦輪2中，有動作流體進一步高溫化，或轉(zhuǎn)速上升的傾向。因此，軸流式渦輪2的可動葉片的熱變形、離心變形變得顯著。另外，可動葉片10由于形狀由復(fù)雜的曲面形成，因此各部位的變形量也不均勻。因此，在考慮了這樣的可動葉片10的變形量的基礎(chǔ)上以不產(chǎn)生摩擦的方式，設(shè)定圖2～圖5所示的間隙20的情況下，根據(jù)部位而需要過量地設(shè)置葉尖間隙部位。由此，間隙20的泄漏流引起的損失會增大。

以降低泄漏流引起的損失為目的，本發(fā)明者們反復(fù)研究了可動葉片10的變形，發(fā)現(xiàn)如下結(jié)果：軸流式渦輪2的間隙20的變化主要由可動葉片10的熱變形及離心變形引起而產(chǎn)生。進一步，本發(fā)明者們進行了可動葉片10的變形分析，結(jié)果得到圖7所示的分析結(jié)果。另外，在該變形分析中，作為影響可動葉片10的形狀的因素，將作用于可動葉片10的離心力(離心變形)和可動葉片10的溫度(熱變形)納入分析條件。圖7(a)表示軸流式渦輪2的停止時的變形前的可動葉片10，圖7(b)表示軸流式渦輪2的運轉(zhuǎn)時的變形時的可動葉片10’。

若對比這些圖，則發(fā)現(xiàn)可動葉片10、10’的后緣13側(cè)的變形量比前緣12側(cè)大。因此，例如，在以后緣13側(cè)不與靜止部件22接觸的方式設(shè)定了間隙20的情況下，在軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時，前緣12側(cè)的間隙20的余量比后緣13側(cè)大，泄漏流與該余量對應(yīng)地增加，渦輪性能下降。

因此，在如圖2～圖5所示的本實施方式中，在軸流式渦輪2停止時，以可動葉片10的后緣13側(cè)的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20比可動葉片10的前緣12側(cè)的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20大的方式，形成可動葉片10。

具體而言，后緣13處的間隙d2與前緣12處的間隙d1的關(guān)系為d2＞d1。另外，在圖2～圖5中，將后緣13處的間隙d2與前緣12處的間隙d1作為比較對象來分別進行例示，但成為比較對象的兩個間隙d1、d2的位置不限定于此。即，可動葉片10的后緣13側(cè)的區(qū)域的任一位置處的間隙d2與可動葉片10的前緣12側(cè)的區(qū)域的任一位置處的間隙d1具有上述的關(guān)系(d2＞d1)即可。例如，在后緣13的葉尖面11設(shè)置有假定與環(huán)狀壁面23接觸而向半徑方向外方隆起的緣部(凹槽等)的情況下，該緣部處的間隙20比前緣12側(cè)的間隙20小，但只要后緣13側(cè)的其他部位處的間隙d2比前緣12側(cè)的間隙d1大則包含在本實施方式內(nèi)。

根據(jù)上述實施方式，在軸流式渦輪2停止時，可動葉片10的后緣13側(cè)處的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20(d2)比可動葉片10的前緣12側(cè)處的間隙20(d1)大。因此，在軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時，在由于熱、離心力而變形的可動葉片10’中，變形量較大的后緣13側(cè)比前緣12側(cè)更靠近環(huán)狀壁面23，因此預(yù)先較大設(shè)定的后緣13側(cè)的間隙20(d2)變窄，而接近變形量較小的前緣12側(cè)的間隙20(d1)。由此，能夠適當(dāng)?shù)乇３珠g隙20，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因間隙20的泄漏流引起的損失。

在該情況下，軸流式渦輪2額定運轉(zhuǎn)時的前緣12側(cè)與后緣13側(cè)的間隙20的差比軸流式渦輪2停止時的前緣12側(cè)與后緣13側(cè)的間隙20的差小。具體而言，軸流式渦輪2額定運轉(zhuǎn)時的間隙20的差(d2-d1)的絕對值比軸流式渦輪2停止時的間隙20的差(d2-d1)的絕對值小。

在軸流式渦輪2到達額定運轉(zhuǎn)時，對可動葉片10’作用接近最大的離心力，另外，觀察到可動葉片10’溫度上升到接近最高溫度。因此，在軸流式渦輪2額定運轉(zhuǎn)時，以可動葉片10’的前緣12側(cè)與后緣13側(cè)的間隙20的差(d2-d1)變小的方式構(gòu)成，從而能夠使軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時的葉尖面11’與環(huán)狀壁面23之間的間隙20在流體的流動方向上均勻化。另外，在本實施方式中，使間隙20“均勻化”不僅是指間隙20為均勻的情況，還意味使間隙20接近均勻的狀態(tài)。

以下，分別對圖2～圖5的各實施方式進行具體的說明。

如圖2所示，在一實施方式中，可動葉片10的葉尖面11是如下傾斜面：至少在軸流式渦輪2停止時，相對于環(huán)狀壁面23具有大于零的傾斜角θ1，并且間隙20從前緣12側(cè)向后緣13側(cè)漸漸變大。例如，在環(huán)狀壁面23與轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o(參照圖1)平行地形成的情況下，可動葉片10的葉尖面11相對于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o具有大于零的傾斜角θ1。另外，環(huán)狀壁面23也可以相對于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o傾斜。在該情況下，葉尖面11相對于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o的角度與傾斜角θ1不一致。

環(huán)狀壁面23也可以形成為：在流體的流動方向上的可動葉片10的葉尖面11延伸的范圍內(nèi)，不存在凹凸、臺階，沿流動方向的截面成為直線狀?；蛘?，雖未圖示，但環(huán)狀壁面23也可以以具有微小的曲率而彎曲的方式(例如為如與環(huán)狀壁面23相比曲率中心位于半徑方向內(nèi)方或半徑方向外方這樣的曲線狀)形成。

另一方面，如圖所示，由傾斜面形成的葉尖面11也可以形成為：沿著流體的流動方向的截面成為直線狀?；蛘?，雖未圖示，但葉尖面11也可以以具有微小的曲率而彎曲的方式(例如為如沿著環(huán)狀壁面23那樣的曲線狀)形成。即，在本實施方式中，葉尖面11的傾斜面也包含彎曲面。

由此，能夠容易實現(xiàn)可動葉片10的后緣13側(cè)的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20比可動葉片10的前緣12側(cè)處的葉尖面11大的結(jié)構(gòu)。因此，在軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時的可動葉片10’中，變形量較大的后緣13側(cè)的葉尖面11’比前緣12側(cè)更向環(huán)狀壁面23接近，因此能夠適當(dāng)?shù)乇３珠g隙20，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因間隙20的泄漏流引起的損失。

另外，即使不從已經(jīng)設(shè)置的結(jié)構(gòu)中變更設(shè)置有環(huán)狀壁面23的靜止部件22側(cè)，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，容易應(yīng)用于已經(jīng)設(shè)置的軸流式渦輪2。

如圖3所示，在其他實施方式中，環(huán)狀壁面23為如下傾斜面：至少在軸流式渦輪2停止時，相對于葉尖面11具有大于零的傾斜角θ2，并且間隙20從前緣12側(cè)向后緣13側(cè)漸漸變大。例如，在可動葉片10的葉尖面11與轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o(參照圖1)平行地形成的情況下，環(huán)狀壁面23相對于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o也具有大于零的傾斜角θ2。另外，可動葉片10的葉尖面11也可以相對于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o傾斜。在該情況下，環(huán)狀壁面23相對于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o的角度與傾斜角θ2不一致。

可動葉片10的葉尖面11也可以形成為沿著流體的流動方向的截面成為直線狀?；蛘?，雖未圖示，但葉尖面11也可以以具有微小的曲率而彎曲的方式(例如為與葉尖面11相比曲率中心位于半徑方向內(nèi)方或半徑方向外方這樣的曲線狀)形成。

另一方面，如圖所示，由傾斜面形成的環(huán)狀壁面23也可以形成為：在流體的流動方向上的可動葉片10的葉尖面11延伸的范圍內(nèi)，不存在凹凸、臺階，沿流動方向的截面成為直線狀?；蛘撸m未圖示，但環(huán)狀壁面23也可以以具有微小的曲率而彎曲的方式(例如為如沿著葉尖面11那樣的曲線狀)形成。即，在本實施方式中，環(huán)狀壁面23的傾斜面也包含彎曲面。

由此，能夠容易實現(xiàn)可動葉片10的后緣13側(cè)處的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20比可動葉片10的前緣12側(cè)的葉尖面11大的結(jié)構(gòu)。因此，在軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時的可動葉片10’中，變形量較大的后緣13側(cè)的葉尖面11’比前緣12側(cè)更向環(huán)狀壁面23接近，因此能夠適當(dāng)?shù)乇３珠g隙20，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因間隙20的泄漏流引起的損失。

另外，即使不從已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)中變更可動葉片10，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，能夠容易地制作可動葉片10。

如圖4所示，在其他實施方式中，在環(huán)狀壁面23中，在轉(zhuǎn)子5的軸向(或流體的流動方向)上的可動葉片10的前緣12與后緣13之間的位置上形成有臺階23a。在該環(huán)狀壁面23中，與比臺階23a靠前緣12側(cè)的環(huán)狀壁面23b相比，比臺階23a靠后緣13側(cè)的環(huán)狀壁面23c一方位于軸流式渦輪2的徑向外側(cè)。另外，臺階23a以轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o為中心沿周向環(huán)狀地形成。在該圖所示的例中，臺階23a在轉(zhuǎn)子5的軸向上設(shè)置有一處。但是，臺階23a只要在轉(zhuǎn)子5的軸向上至少設(shè)置一處即可，例如，也可以在轉(zhuǎn)子5的軸向上設(shè)置多個臺階23a。在該情況下，對于多個臺階23a各自而言，也可是與比臺階23a靠前緣12側(cè)的環(huán)狀壁面23b相比，使比臺階23a靠后緣13側(cè)的環(huán)狀壁面23c一方位于軸流式渦輪2的徑向外側(cè)。即，也可以使環(huán)狀壁面23從前緣12側(cè)向后緣13側(cè)，階梯狀地擴徑。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過環(huán)狀壁面23的臺階23a，能夠容易實現(xiàn)可動葉片10的后緣13側(cè)處的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20比可動葉片10的前緣12側(cè)的葉尖面11大的結(jié)構(gòu)。因此，在軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時的可動葉片10’中，變形量較大的后緣13側(cè)的葉尖面11’比前緣12側(cè)更向環(huán)狀壁面23接近，因此能夠適當(dāng)?shù)乇３珠g隙20，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因間隙20的泄漏流引起的損失。

另外，即使不設(shè)置微小的傾斜角而僅通過環(huán)狀壁面23的臺階23a，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，不需要用于設(shè)置微小的傾斜角的加工，環(huán)狀壁面23的加工較容易。

如圖5所示，在其他實施方式中，在環(huán)狀壁面23中，在轉(zhuǎn)子5的軸向(或流體的流動方向)上的可動葉片10的前緣12與后緣13之間的位置上形成有臺階23a。在該環(huán)狀壁面23中，與比臺階23a靠前緣12側(cè)相比，比臺階23a靠后緣13側(cè)一方位于軸流式渦輪2的徑向外側(cè)。另外，在環(huán)狀壁面23中，在包含可動葉片10的后緣13的位置在內(nèi)的軸向范圍內(nèi)形成有凹部23d，形成凹部23d的前緣12側(cè)的環(huán)狀壁面23構(gòu)成所述臺階23a。該凹部23d沿以轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸o為中心的周向而環(huán)狀地形成。具體而言，在轉(zhuǎn)子5的軸向(或流體的流動方向)上，形成凹部23d的前緣側(cè)的臺階23a位于前緣12與后緣13之間，形成凹部23d的后緣側(cè)的臺階23e與后緣13相比位于下游側(cè)。進一步，前緣側(cè)的臺階23a與后緣側(cè)的臺階23e之間的環(huán)狀壁面23成為向半徑方向外方凹陷的形狀。另外，比凹部23d靠流動方向上游側(cè)的環(huán)狀壁面23b與比凹部23d靠流動方向下游側(cè)的環(huán)狀壁面23f在沿著流體的流動方向的截面中可以形成于同一直線上，也可以形成于不同直線上。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過環(huán)狀壁面23的凹部23d，能夠容易實現(xiàn)可動葉片10的后緣13側(cè)處的葉尖面11與環(huán)狀壁面23之間的間隙20比可動葉片10的前緣12側(cè)的葉尖面11大的結(jié)構(gòu)。因此，在軸流式渦輪2的運轉(zhuǎn)時的可動葉片10’中，變形量較大的后緣13側(cè)的葉尖面11’比前緣12側(cè)更向環(huán)狀壁面23接近，因此能夠適當(dāng)?shù)乇３珠g隙20，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因間隙20的泄漏流引起的損失。

另外，即使不設(shè)置微小的傾斜角而僅通過環(huán)狀壁面23的臺階23d，也能夠?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在該情況下，不需要用于設(shè)置微小的傾斜角的加工，環(huán)狀壁面23的加工較容易。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在軸流式渦輪2運轉(zhuǎn)時，在因熱、離心力而可動葉片10變形時，變形量較大的后緣13側(cè)比前緣12側(cè)更向環(huán)狀壁面23接近，因此預(yù)先較大設(shè)定的后緣13側(cè)的間隙20變窄，能夠在流體的流動方向上使運轉(zhuǎn)時的間隙20均勻化。由此，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，有效地抑制因間隙20的泄漏流引起的損失。

本發(fā)明不限于上述的實施方式，也包含對上述實施方式施加變形的方式、適當(dāng)組合這些方式的方式。

在上述實施方式中，作為一例，對以增壓機1作為本實施方式的軸流式渦輪2的應(yīng)用處進行了說明，但本實施方式的軸流式渦輪2的應(yīng)用處不限定于增壓機1。例如，實施方式的軸流式渦輪2也能夠應(yīng)用于燃氣渦輪、蒸氣渦輪等的渦輪那樣的其他旋轉(zhuǎn)機械。

例如，“在某方向上”、“沿著某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同軸”等表示相對的或者絕對的配置的表述不僅嚴格地表示那樣的配置，還表示存在公差、或者具有能夠得到相同的功能的程度的角度或距離而相對地位移的狀態(tài)。

例如，“同一”、“相等”和“均質(zhì)”等表示事物處于相等的狀態(tài)的表達不僅表示嚴格相等的狀態(tài)，還表示存在公差、或者存在能夠得到相同的功能的程度的差的狀態(tài)。

例如，表示四邊形、圓筒形等形狀的表達不僅表示幾何學(xué)上嚴格意思上的四邊形、圓筒形等形狀，在能夠得到相同的效果的范圍內(nèi)，還表示包含凹凸部或倒角部等在內(nèi)的形狀。

另一方面，“具備”、“包含”或者“具有”一個結(jié)構(gòu)要素這樣的表達并不是將其他的結(jié)構(gòu)要素的存在排除的排他性的表達。

符號說明

1增壓機

2軸流式渦輪

3壓縮機

4軸承臺

5轉(zhuǎn)子

10，10’可動葉片

11，11’葉尖面

12前緣

13后緣

20間隙

21渦輪殼體

22靜止部件

23環(huán)狀壁面

23a臺階

23d凹部

26支承部件

27入口通路

28軸向通路

29出口通路

31壓縮機殼體

32葉輪

33輪轂

36擴散器

37空氣入口

38出口渦管

o轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸

d1，d2葉尖間隙

θ1，θ2傾斜角