涡轮
专利汇可以提供涡轮专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 涡轮 (1)，具有一个 轮毂 (15)和若干工作 叶片 (14)，且每一个工作叶片(14)均分别沿着弯曲的轮毂交会处(12)与轮毂相连，工作叶片具有适当的构造，并且适当布置于轮毂上，使得轮毂交会处(12)偏离径向朝着工作叶片的压 力 侧弯曲，并且轮毂在两个相邻工作叶片之间的轮毂后壁区域内具有一个扇贝形轮廓(11)。每一个工作叶片(14)的轮毂交会处(12)均相对于扇贝形表面(F1+F2)适当 定位 ，使得工作叶片尽可能对称 支撑 于该表面上。涡轮具有三维曲面的动 叶轮 ，并且在轮毂后壁区域内具有扇贝形构造，由于扇贝形构造可以 变形 ，因此所出现的 应力 较小。，下面是涡轮专利的具体信息内容。
1.涡轮(1)，具有轮毂(15)和工作叶片(14)；每一个工作叶片 (14)均分别沿着弯曲的轮毂交会处(12)与轮毂相连，且工作叶片被设计并 设置于轮毂上，使得轮毂交会处(12)偏离径向朝着工作叶片的压力侧方向弯 曲延伸；轮毂在两个相邻工作叶片之间的轮毂后壁区域内具有扇贝形轮廓 (11)，并且在每一个工作叶片的范围内，由位于扇贝形轮廓的工作叶片吸力 侧和压力侧径向最内侧的点(A，B)之间的扇贝形轮廓，以及通过这两点的 直线限定轮毂面(F1+F2)；将轮毂面(F1+F2)平分的径向线(13)与扇贝 形轮廓(11)在交点(C)相交，其特征在于：每一个工作叶片(14)的轮毂 交会处(12)分别相对于交点(C)错开设置。
2.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于：扇贝形轮廓(11)相 对于径向线(13)对称，且径向线(13)与扇贝形轮廓(11)的交点(C)位 于扇贝形轮廓(11)的径向最高点上。
3.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于：轮毂交会处(12)相 对于交点(C)朝向工作叶片压力侧方向错开设置。
4.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于：每一个工作叶片的轮 毂交会处(12)均将轮毂面(F1+F2)平分，由扇贝形轮廓位于扇贝形轮廓的 工作叶片吸力侧和压力侧径向最内侧的点(A，B)之间的部分以及经过这两 个点的直线限定该轮毂面。
5.混流式涡轮机，其特征在于：根据权利要求1～4中任一权利要 求所述的涡轮。
6.径流式涡轮机，其特征在于：根据权利要求1～4中任一权利要 求所述的涡轮。
7.废气涡轮增压器，其特征在于：具有根据权利要求1～4中任一 权利要求所述涡轮的废气涡轮机。
技术领域
本发明涉及的是废气涡轮增压器领域，即径流式或者混流式涡轮机的涡 轮，具有本发明独立权利要求前述部分的特征。
废气涡轮增压器通常具有径向(径流式涡轮机)或者斜向(混流式涡轮机) 进气的废气涡轮机，通过涡轮使废气流转向，然后沿轴向流出。
径流式与混流式涡轮机的涡轮通常均具有扇贝形构造(Scalloping)。该 扇贝形构造在各个工作叶片之间的涡轮轮毂后壁中形成凹坑。扇贝形构造主 要用于减小惯性矩，因为在涡轮的径向最外侧部分中省掉了一些材料。
背景技术
也可如编号为EP 1 462 607 A1的专利所述，相邻工作叶片进气边之间的 扇贝形轮廓采用非对称曲线。
尤其是混流式涡轮，如ABB公司TPS...D/E型废气涡轮增压器中所使用 的涡轮，其工作叶片为三维曲面构造。一方面相应的轮毂交会处，也就是工 作叶片朝向轮毂径向的过渡段具有弯曲的走向。另一方面轮毂则在朝向径向 最外侧的区域中向后倾向于涡轮轴。由于叶片为三维立体形状，当涡轮转速 较高且承受热负荷时，可能会在凸台构造区域内导致非对称变形。如果是附 图2所示的对称扇贝形轮廓，就会在强大离心力的作用下，将轮毂的后壁沿 径向向外拉。尤其是工作叶片压力侧上的表面，将会围绕工作叶片的根部扭 转，如附图中的粗箭头所示。这样就会在扇贝形轮廓区域中，尤其在最深点 中，产生较高的应力，极端情况下可能会缩短涡轮的寿命。
发明内容
该任务可通过本发明所述的方法如下加以解决，即每一个工作叶片的轮毂 交会处(Nabenschnitt)均相对于扇贝形面适当定位，使所述面尽可能对称地被 支撑。
为此可将工作叶片相对于扇贝形轮廓朝向压力侧移动。如果是对称的波 浪形对称扇贝状轮廓，则朝向压力侧弯曲的工作叶片的进气边不在扇贝形轮廓 的最高点上，而是将其朝向压力侧移动。
在一种有利设计型式中，工作叶片的轮毂交会处将由扇贝形轮廓所限定的 轴轮毂后壁表面分成两个大小相等的部分表面。这样就可平衡这两个部分表 面在运行过程中关于变形的负荷，并且可降低单侧的最高负荷。
附图说明
附图1根据本发明所述设计的涡轮在承受负荷状态下的示意图，具有相 对于扇贝形轮廓对称点移位的动叶轮进气边，
附图2根据现有技术设计的涡轮在承受负荷状态下的示意图，具有布置 于扇贝形轮廓对称点中的工作叶片进气边，
附图3附图1所示涡轮的轮毂后壁沿轴向剖开的剖面图，
附图4附图3所示涡轮的轮毂后壁沿轮毂表面(IV-IV)剖开的剖面图。
具体实施方式
工作叶片以及涡轮的轮毂通常整体铸造或者铣削而成，即工作叶片与轮毂 牢固连接在一起。在固定区域中形成工作叶片轮廓和轮毂表面之间的相交曲 线。为了使本发明的解释更加易于理解，并且使示意图简化，附图中的轮毂 交会处12简化成了一根线。除了轮毂交会处12之外，在附图4中也用虚线 标出了工作叶片轮廓和轮毂表面之间相交曲线的有效走向。
如开头所述，涡轮的工作叶片为三维弯曲形状。因此轮毂交会处12具 有如附图3和附图4所示的双重弯曲走向。
本发明所述涡轮的工作叶片均相对于扇贝形轮廓11适当设置，从而轮毂 后壁的表面均匀支撑于工作叶片的两侧上。依据附图4更容易解释这一点。
若假想的工作叶片的轮毂交会处沿虚线12′延伸，则工作叶片的进气边和 扇贝形轮廓11相交于对称点C。在所示的具有波浪形扇贝状轮廓的情况下， 这就是波纹的最高点。假想轮毂交会处12′两侧的表面大小不同，并且相对于 假想轮毂交会处12′的走向以非均匀方式分布。在涡轮机以较高转速运转的 过程中，将会使轮毂后壁在工作叶片压力侧上的较大表面范围内发生扭曲。偏 离径向且朝向涡轮轴倾斜的轮毂壁将受到离心力的作用，并且朝向径向外的方 向变形。
附图2是按现有技术制成的涡轮示意图，其中可明显看出这种扭曲，参 见箭头所指处。附图中所示为负荷状态下的涡轮，因此可明显看出离心力所 引起的变形。正是由于存在这种扭曲，涡轮的轮毂最外边承受着较高的应力。
但如果根据本发明所述，将工作叶片的轮毂交会处12相对于扇贝形轮廓 的对称点C朝向压力侧移动，这两个表面F1和F2相互平衡。一方面由扇 贝形轮廓11，另一方面则由扇贝形轮廓的在工作叶片吸力侧和压力侧径向最 内侧的点A和B之间的连线限定这两个面的范围。弯曲的轮毂交会处12现 在就通过这两个表面的中间延伸，并且最佳地支持它们。离心力所引起的扭 曲变小，且涡轮所承受的应力较小。从附图1中本发明的涡轮示意图可以看 出，这种扭曲微乎其微。两个箭头所表示的就是较小的变形。该附图中所示 的涡轮与附图2中所示的涡轮均处在相同的负荷之下。由于扭曲较小，因此 涡轮的轮毂径向最外边所承受的应力明显较小。
工作叶片相对于扇贝形轮廓的准确移位尺寸取决于不同的因素。例如轮 毂交会处的曲率，以及扇贝形轮廓的准确形状均十分重要。
图中所示涡轮的扇贝形轮廓具有对称的波浪形曲线。但扇贝形轮廓也可 以具有非对称的曲线，且可以与工作叶片在轮毂交会处范围内的走向大致匹 配。
附图标记清单
1 涡轮
2 涡轮轴
11 扇贝形轮廓
12，12′ 轮毂交会处
13 将扇贝形轮廓内的轮毂表面平分的径向线
14 涡轮工作叶片
15 涡轮的轮毂
16 进气边
A 扇贝形轮廓压力侧径向最内侧(最深的)点
B 扇贝形轮廓吸力侧径向最内侧(最深的)点
C 径向线与扇贝形轮廓的交点
R11 阻挡凸台(Rückhaltevorsprungs)的最大外径
F1 扇贝形轮廓内的压力侧轮毂面
F2 扇贝形轮廓内的吸力侧轮毂面
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