本發(fā)明涉及壓氣機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離心葉輪及壓氣機。

背景技術(shù)：

壓氣機廣泛的應(yīng)用于中小型航空渦軸發(fā)動機、輔助動力裝置、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，其通常由離心葉輪、擴壓器等部件組成，可通過高速旋轉(zhuǎn)的離心葉輪提高空氣壓力。其中，離心葉輪的作用十分重要，如圖1和圖2所示，現(xiàn)有的離心葉輪一般包括可套設(shè)于輪軸上的輪盤，輪盤具有中心部1a和環(huán)繞中心部1a的邊緣部2a，邊緣部2a靠近中心部1a的前端部的表面可設(shè)有葉片，靠近后端部的表面為輪背，輪背上設(shè)有凸環(huán)3a，輪盤與輪軸相接的表面為輪心，圖2示出了圖1中示出的現(xiàn)有離心葉輪的輪盤的應(yīng)力分布。

現(xiàn)有離心葉輪的輪盤較為厚實且輪心、輪背的幾何特征較規(guī)則，隨著轉(zhuǎn)速的提高或半徑的增大，輪盤承受的離心載荷增大，導(dǎo)致輪盤應(yīng)力增加，此時，為了降低應(yīng)力需要增加更多材料來承擔(dān)載荷，也就是使輪盤更加厚實。但通過對輪盤應(yīng)力分布的分析可以看出，現(xiàn)有輪盤僅在其輪心的局部位置承受較大應(yīng)力，而其他位置的應(yīng)力不高，若同時增加輪盤各處的材料，容易造成輪盤過重，且浪費材料。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能在滿足使用要求的前提下減輕重量的離心葉輪及壓氣機。

本發(fā)明的額外方面和優(yōu)點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本發(fā)明的實踐而習(xí)得。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種離心葉輪，包括輪盤，所述輪盤包括中心部和邊緣部，所述中心部能套接于一輪軸上，所述輪軸具有中軸線，所述中心部具有位于后端的第一端部和位于前端的第二端部；所述邊緣部環(huán)設(shè)于所述中心部外周，所述邊緣部靠近所述第一端部的表面為所述輪盤的輪背，所述輪背上設(shè)有凸環(huán)，所述輪背為一第一母線繞所述中軸線形成的回轉(zhuǎn)面，所述第一母線包括垂線、第一圓弧、第一曲線和延伸線，所述垂線用于形成所述凸環(huán)；所述第一圓弧的一端與所述第一端部平滑過渡連接，且所述第一圓弧向靠近所述第二端部的方向凹陷；所述第一曲線的一端與所述第一圓弧的另一端平滑過渡連接，另一端與所述垂線的一端平滑過渡連接，所述第一曲線向靠近所述第二端部的方向凹陷；所述延伸線與所述垂線的另一端平滑過渡連接。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述第一曲線上的任一點的切線與所述中軸線的后側(cè)夾角為銳角。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述第一曲線為一圓弧線，所述圓弧線的半徑大于所述第一圓弧的半徑。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述第一曲線包括第二圓弧和樣條曲線，所述第二圓弧的一端與所述第一圓弧平滑過渡連接；所述樣條曲線的一端與所述第二圓弧的另一端平滑過渡連接，另一端與所述垂線連接。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述延伸線為直線，所述直線與所述中軸線的后側(cè)夾角為銳角。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述直線與所述垂線之間連接有第三圓弧，所述第三圓弧向靠近所述第二端部的方向凹陷。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述中心部具有沿所述中軸線開設(shè)的中心軸孔，所述中心軸孔的內(nèi)壁面為所述輪盤的輪心，所述輪心為一第二母線繞所述中軸線形成的回轉(zhuǎn)面，所述第二母線包括第二連接線、第五圓弧和第三曲線，所述第二連接線的一端與所述第二端部平滑過渡連接，且所述第二連接線向遠(yuǎn)離所述中軸線的方向凹陷；所述第五圓弧的一端與所述第二連接線的另一端平滑過渡連接，且所述第五圓弧向遠(yuǎn)離所述中軸線的方向凹陷；所述第三曲線的一端與所述第五圓弧的另一端平滑過渡連接，另一端與所述第一端部連接。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述第二連接線包括第四圓弧和第一傾斜直線，所述第四圓弧的一端與所述第二端部平滑過渡連接，且所述第四圓弧向遠(yuǎn)離所述中軸線的方向凹陷；所述第一傾斜直線的一端與所述第四圓弧的另一端平滑過渡連接，另一端與所述第五圓弧平滑過渡連接。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述第三曲線包括第六圓弧和第二傾斜直線，所述第六圓弧的一端與所述第五圓弧相外切，且所述第六圓弧與所述第一圓弧相對；所述第二傾斜直線的一端與所述第六圓弧的另一端平滑過渡連接，另一端與所述第一端部連接，所述第一傾斜直線的傾斜方向與所述第一傾斜直線的傾斜方向相反。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種壓氣機，包括是上述所述的離心葉輪。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明具備以下優(yōu)點和積極效果中的至少之一：

由于輪盤的輪背可由第一母線繞中軸線回轉(zhuǎn)形成，而第一母線的第一圓弧和第一曲線均向靠近第二端部的方向凹陷，從而可在在輪背形成凹陷區(qū)域，使輪盤所需材料減少，有利于降低輪盤的重量；同時，由于該凹陷區(qū)域的應(yīng)力通常較小，故不會對輪盤的使用造成不利影響，使材料得到充分利用。由此，可在滿足使用要求的前提下減輕輪盤重量。

使輪盤重量的減輕，可降低離心葉輪在轉(zhuǎn)動時所承受的離心載荷，有利于減小輪盤的應(yīng)力，有利于延長使用壽命。

第一圓弧和第一曲線平滑過渡連接，且第一圓弧與第二端部平滑過渡連接，第一曲線與垂線的一端平滑過渡連接，可避免產(chǎn)生尖銳的棱角，減少應(yīng)力集中，有利于延長使用壽命。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實施方式，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更加明顯。

圖1是現(xiàn)有離心葉輪的示意圖；

圖2是圖1中離心葉輪的應(yīng)力分布示意圖；

圖3是本發(fā)明離心葉輪一實施方式的剖視圖；

圖4是圖3中離心葉輪的局部剖面圖；

圖5是圖4中離心葉輪的應(yīng)力分布示意圖。

其中：1a、中心部；2a、邊緣部；3a、凸環(huán)；1、輪盤；11、中心部；111、第一端部；112、第二端部；113、中心軸孔；12、邊緣部；121、凸環(huán)；2、第一母線；21、垂線；22、第一圓??；23、第一曲線；231、第二圓?。?32、樣條曲線；24、延伸線；25、第三圓??；3、第二母線；31、第二連接線；311、第四圓??；312、第一傾斜直線；32、第五圓??；33、第三曲線；331、第六圓??；332、第二傾斜直線。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

雖然本說明書中使用相對性的用語，例如“上”、“下”、“前”和“后”等來描述圖標(biāo)的一個組件對于另一組件的相對關(guān)系，但是這些術(shù)語用于本說明書中僅出于方便，例如根據(jù)附圖中所述的示例的方向。能理解的是，如果將圖標(biāo)的裝置翻轉(zhuǎn)使其上下顛倒，則所敘述在“上”的組件將會成為在“下”的組件。當(dāng)某結(jié)構(gòu)在其它結(jié)構(gòu)“上”時，有可能是指某結(jié)構(gòu)一體形成于其它結(jié)構(gòu)上，或指某結(jié)構(gòu)“直接”設(shè)置在其它結(jié)構(gòu)上，或指某結(jié)構(gòu)通過另一結(jié)構(gòu)“間接”設(shè)置在其它結(jié)構(gòu)上。

用語“一個”、“一”、“該”和“所述”用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等；用語“包括”和“具有”用以表示開放式的包括在內(nèi)的意思并且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等；用語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”等僅作為標(biāo)記使用，不是對其對象的數(shù)量限制。

本發(fā)明示例實施方式中提供一種離心葉輪，如圖3～圖5所示，本實施方式的離心葉輪可以包括輪盤1，輪盤1可以包括中心部11和邊緣部12。

在本實施方式中，中心部11可具有第一端部111和第二端部112，第一端部111位于中心部11的后端，第二端部112可位于中心部11的前端。中心部11沿上述中軸線開設(shè)有中心軸孔113，且該中心軸孔113的軸線與上述中軸線可為同一直線，中心軸孔113的內(nèi)壁面可為輪盤1的輪心。

在本實施方式中，邊緣部12可環(huán)繞設(shè)于中心部11的外周，且邊緣部12靠近第一端部111的表面可為輪盤1的輪背，輪背上可形成有凸環(huán)121，邊緣部12靠近第二端部112的表面可為流道，流道上可用于設(shè)置葉片；邊緣部12的根部的厚度大于其頂部的厚度。本實施方式的離心葉輪整體形成“人”字形。

在本實施方式中，上述輪背可為一回轉(zhuǎn)面，該回轉(zhuǎn)面可由一第一母線2繞上述中軸線回轉(zhuǎn)一周形成，該第一母線2可以包括垂線21、第一圓弧22、第一曲線23、延伸線24和第三圓弧25，第一圓弧22的一端可與第一端部111平滑過渡連接，另一端可與第一曲線23的一端平滑過渡連接，第一曲線23的另一端可與垂線21的一端平滑過渡連接，延伸線24可通過第三圓弧25與垂線21的另一端平滑過渡連接，其中：

垂線21可垂直于上述中軸線，當(dāng)然，也可以與上述中軸線呈一定的夾角，在此不作特殊限定，該垂線21在繞該中軸線回轉(zhuǎn)一周后可形成上述的凸環(huán)121。

第一圓弧22可向靠近第二端部112的方向凹陷，即第一圓弧22的曲率中心位于第一母線2靠近第一端部111的一側(cè)，第一圓弧22用于在輪背與第一端部111的相接處形成弧形的過渡區(qū)域，第一圓弧22的尺寸在此不作特殊限定。

第一曲線23也可向靠近第二端部112的方向凹陷，即第一曲線23的曲率中心也位于第一母線2靠近第一端部111的一側(cè)，從而與第一圓弧22共同在輪背上形成凹陷區(qū)域，以減輕邊緣部12的重量。第一曲線23上的任一點的切線與上述中軸線的后側(cè)夾角可為銳角，該后側(cè)夾角可為該切線與上述中軸線的各個夾角中靠近第一端的夾角，可使第一曲線23的頂部相較于其底部更靠近第一端部111，可減少邊緣部12根部的材料，減輕重量。

第一曲線23可以是一圓弧線，且該圓弧線的半徑大于第一圓弧22的半徑?；蛘叩谝磺€23還可以包括第二圓弧231和樣條曲線232，該第二圓弧231的一端可與上述的第一圓弧22平滑過渡連接；樣條曲線232的一端與第二圓弧231的另一端平滑過渡連接，樣條曲線232的另一端與垂線21用于與第一曲線23連接的一端平滑過渡連接；第二圓弧231的半徑也可大于第一圓弧22的半徑。當(dāng)然，第一曲線23還可以是其它形式，在此不再一一列舉。樣條曲線232可具有控制點，控制點的數(shù)量可以是3個、4個或者更多個，在此不做特殊限定。

延伸線24可以是直線，且該直線與上述中軸線的后側(cè)夾角可為銳角，使得延伸線24的頂部可向第一端部111一側(cè)傾斜，當(dāng)然，延伸線24也可以是向靠近第二端部112方向凹陷的曲線。

第三圓弧25可向靠近第二端部112的方向凹陷，且第三圓弧25的半徑可小于第一圓弧22的半徑。

在本實施方式中，上述輪心也可為一回轉(zhuǎn)面，該回轉(zhuǎn)面可由一第二母線3繞上述中軸線回轉(zhuǎn)一周形成，第二母線3可以包括第二連接線31、第五圓弧32和第三曲線33；第二連接線31的一端可與第二端部112平滑過渡連接，第五圓弧32的一端可與第二連接線31的另一端平滑過渡連接，第三曲線33的一端可與第五圓弧32的另一端平滑過渡連接，第三曲線33的另一端可與第一端部111連接，其中：

第二連接線31可以包括第四圓弧311和第一傾斜直線312，第四圓弧311的一端可與第二端部112平滑過渡連接；第一傾斜直線312的一端可與第四圓弧311的另一端平滑過渡連接，第一傾斜直線312的另一端可與第五圓弧32用于與第二連接線31連接的一端平滑過渡連接。當(dāng)然，第二連接線31也可以是直線或圓弧線等，在此不做特殊限定。

上述的第四圓弧311和第五圓弧32均可向遠(yuǎn)離上述中軸線的方向凹陷，即第四圓弧311和第五圓弧32的曲率中心均位于第二母線3靠近中軸線的一側(cè)，使得輪心形成向遠(yuǎn)離中軸線的方向凹陷的區(qū)域，有利于進(jìn)一步減小重量；第四圓弧311的半徑可小于第五圓弧32的半徑。

第三曲線33可以包括第六圓弧331和第二傾斜直線332，第六圓弧331向靠近中軸線的方向凸出，且第六圓弧331的一端可與第五圓弧32相外切以平滑過渡連接。第二傾斜直線332的一端可與第六圓弧331的另一端平滑過渡連接，第二傾斜直線332的另一端可與第一端部111連接。同時，第六圓弧331的位置與第一圓弧22相對，從而增加輪盤1在第六圓弧331和第一圓弧22之間的區(qū)域的厚度，避免因第一圓弧22的凹陷而造成局部強度降低，保證使用需求。第六圓弧331的半徑可大于第四圓弧311的半徑。

在本發(fā)明的其它實施方式中，第二傾斜直線332的傾斜方向與上述第一傾斜直線312的傾斜方向可為相反方向；舉例而言，第二傾斜直線332靠近第二端部112的一端可高于靠近第一端部111的一端，第一傾斜直線312靠近第二端部112的一端低于靠近第一端部111的一端。

在本實施方式中，第三曲線33還可以是其它形式，例如，第三曲線33可以是一圓弧線或者樣條曲線等，在此不再一一列舉。

在本實施方式中，離心葉輪的葉片等其它結(jié)構(gòu)可參考現(xiàn)有的離心葉片，在此不再詳述。

本發(fā)明示例實施方式的離心葉輪，由于輪盤1的輪背可由第一母線2繞中軸線回轉(zhuǎn)形成，而第一母線2的第一圓弧22和第一曲線23均向靠近第二端部112的方向凹陷，從而可在在輪背形成凹陷區(qū)域，使輪盤1所需材料減少，有利于降低輪盤1的重量；同時，如圖5所示，由于該凹陷區(qū)域的應(yīng)力通常較小，故不會對輪盤1的使用造成不利影響，使材料得到充分利用。由此，可在滿足使用要求的前提下減輕輪盤1重量。輪盤1重量的減輕，可降低離心葉輪在轉(zhuǎn)動時所承受的離心載荷，有利于減小輪盤1的應(yīng)力，有利于延長使用壽命。第一圓弧22和第一曲線23平滑過渡連接，且第一圓弧22與第二端部112平滑過渡連接，第一曲線23與垂線21的一端平滑過渡連接，可避免產(chǎn)生尖銳的棱角，減少應(yīng)力集中，有利于延長使用壽命。

本發(fā)明示例實施方式還提供了一種壓氣機，本實施方式的壓氣機可以包括上述任一實施方式所述的離心葉輪。由于本實施方式中壓氣機采用的離心葉輪與上述離心葉輪的各實施方式中的離心葉輪相同，因此，二者可以解決相同的技術(shù)問題，并達(dá)到相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。

應(yīng)可理解的是，本發(fā)明不將其應(yīng)用限制到本說明書提出的部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和布置方式。本發(fā)明能夠具有其他實施方式，并且能夠以多種方式實現(xiàn)并且執(zhí)行。前述變形形式和修改形式落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應(yīng)可理解的是，本說明書公開和限定的本發(fā)明延伸到文中和/或附圖中提到或明顯的兩個或兩個以上單獨特征的所有可替代組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的多個可替代方面。本說明書所述的實施方式說明了已知用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式，并且將使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。