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涡轮叶片

阅读:357发布:2020-05-11

专利汇可以提供涡轮叶片专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的目的是实现 涡轮 叶片 效率的进一步改善,该涡轮叶片具有一个设置在叶片顶端部位的伸出叶片轮廓的拱台。为此,拱台(10)仅在压 力 侧(8)的表面区域(13)的一部分区域内构成,该表面区域是由一条不仅在入口边(5)而且在出口边(6)部位与叶片(4)的压力侧(8) 接触 的假想的弦(12)围出。,下面是涡轮叶片专利的具体信息内容。

1.带有一个叶片(4)的涡轮叶片,其中叶片(4)有一个入口边 (5)、一个出口边(6)、一个抽吸侧(7)以及一个压侧(8), 并且还有一个叶片顶端(9),其中在叶片(4)的压力侧(8)上,在 叶片顶端(9)部位设置有一个拱台(10),其特征在于,拱台(10) 仅在压力侧(8)的一个表面区域(13)的一部分区域(11)内构成, 其中所述表面区域(13)是由不仅在入口边(5)而且在出口边(6) 部位与叶片(4)的压力侧(8)接触的假想的弦(12)围出。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片,其特征在于,假想的弦(12) 在入口边(5)部位与叶片(4)的压力侧(8)的第一点(14)相连, 在出口边(6)部位与第二点(15)相连,其中接纳拱台(10)的部分 区域(11)在两个点(14,15)之间形成并且与之间隔一定间距。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片,其特征在于,在第一个点(14) 和拱台(10)之间以及在第二点(15)和拱台(10)之间分别构成一 个间距(a1,a2),该间距大致相当于叶片(4)的相应部位的叶片厚 度(d1,d2)。
4.根据权利要求2或3所述的涡轮叶片,其特征在于,拱台(10) 从入口边(5)起,在叶片(4)的弦长(I)的30-40%区域内具有一 个高出压力侧(8)的最大高度(hmax),其中拱台(10)的高度不仅 向叶片(4)的入口边(5)方向而且向出口边(6)方向连续降低。
5.根据权利要求4所述的涡轮叶片,其特征在于,拱台(10)的 最大高度(hmax)大致相当于叶片厚度(d3),该叶片厚度(d3)是在 叶片(4)的与拱台(10)邻近的并背向叶片顶端(9)的部位的厚度。
6.根据权利要求5所述的涡轮叶片,其特征在于,拱台(10)设 计成波状。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的涡轮叶片,其带有一 个设置在叶片顶端部位伸出叶片轮廓的拱台。

背景技术

尤其在小型涡轮机中,在涡轮叶片的顶端部位也就是在叶片顶端和 叶片封板之间出现的间隙损失达到相当显著的程度,从而导致明显的 效率损失。这种间隙损失的原因是在叶片顶端部位的压侧和抽吸侧 之间的压力差,由此出现工作流体的溢流。这种溢流可以通过提高叶 片顶端和叶片封板之间的摩擦损失来减少,从而降低间隙损失,导致 效率提高。
已知的旨在减少间隙损失和提高涡轮叶片可靠性的措施,是在叶片 顶端部位设置一个侧面伸出于叶片轮廓的肋片或拱台(所谓的微型覆 环或小翼)(.O kapuu,在“von Karman Institute for Fluid Dynamics”演讲系列1987-07到论文“Small High Pressure Ratio Turbines”1987年6月15-18日,第1-4页,图1-4中的报告 “Aerodynamic design of first stage turbines for  small aero engines”)。
但这种解决方案增大了叶片的入口楔形和出口楔形角,从而相应 地增大了效率损失。

发明内容

本发明试图避免上述所有缺点。发明目的在于进一步改善涡轮叶片 的效率,该涡轮叶片带有一个设置在叶片顶端部位的伸出叶片轮廓的 拱台。
根据本发明,上述目的是这样实现的,即在如权利要求1前序部分 所述的一种装置中,拱台仅在压力侧的一定表面部位的部分区域形成。 这里,该确定区域是由一条假想的弦围出的压力侧的部位,该弦不仅 邻近叶片压力侧的入口边缘处而且邻近其出口边缘处。
因为拱台仅在压力侧的一部分上延伸,所以两个楔形角即入口角和 出口角可以保持较小。由此产生了一种尖锐的叶片几何形状,其本身 可避免叶片入口边缘部位的高赫数(Machzahlen)和叶片出口边缘 部位的死区。最后,在进一步保证降低间隙损失的情况下实现对效 率的进一步改善。
有利的是,压力侧的支撑拱台的部分区域位于两个在叶片压力侧的 点之间并与之间隔一定距离,其中第一个点布置在入口边部位,第二 个点布置在出口边部位,假想的弦与这两个点毗连。特别有利的是, 在第一个点和拱台之间以及第二个点和拱台之间形成一个间距a1,a2, 其分别对应于叶片相应部位的叶片厚度d1,d2。
以此方式,实现拱台到叶片入口边或到出口边的较大间距,从而可 以进一步减小其楔形角。
从入口边起,拱台在叶片的弦长度I的30-40%的区域内具有高 出压力侧的最大高度hmax。这里,拱台的该高度不仅向叶片入口边方向 而且向出口边方向都是连续降低的。拱台的最大高度hmax大致对应于叶 片厚度d3,该厚度d3如在叶片邻近拱台的并背向叶片顶端的部位所形 成的。另外优选拱台设计成波状。
附图说明
附图中借助一涡轮增压机的废气涡轮工作叶片示出了本发明的一个
实施例
图1工作叶片压力侧的侧视图;
图2工作叶片沿图1中II-II线的截面图;
图3工作叶片沿图1中III-III线的截面图。
图中仅示出了对理解本发明来说重要的零件。例如包括叶片封板在 内的废气涡轮其它构件没有示出。

具体实施方式

图1中示出的作为工作叶片的涡轮叶片由一个叶片根部2、平台3 和一个叶片4构成。未示出涡轮的与平台相邻的涡轮叶片直接紧挨着, 并这样构成流动通道的内部界限,该内部通道向外被一个同样未示出 的叶片封板封闭。叶片4有一个入口边5、一个出口边6、一个抽吸侧 7、一个压力侧8以及一个叶片顶端9(图2)。
叶片顶端9部位处,在叶片4的压力侧8上设置一个拱台10,该 拱台仅在整个压力侧8的部分区域11延伸。该部分区域11是压力侧8 的由一假想弦包围的表面区域13的组成部分。为此,弦12在叶片4 的入口边5部位与第一个点14毗连,在叶片4的出口边6部位与第二 个点15毗连。接纳拱台10的部分区域在两个点14,15之间形成并与 之间隔一定距离。该部分区域小于由弦12包围的表面区域13(图3)。
在第一个点14和拱台10之间构成一个间距a1,该间距大致相当 于叶片4该部位处的叶片厚度d1。同样,在第二个点15和拱台10之 间构成一个间距a2,该间距大致相当于叶片4该部位处的叶片厚度d2。
拱台10具有一个高出压力侧8的最大高度hmax,其大致相当于叶 片厚度d3,该厚度d3在叶片4的邻近拱台10但背向叶片顶端9的部位 构成(图2)。该最大高度hmax位于距离入口边5一定间距b处,该间 距b在叶片4的弦长度I的30-40%处(图3)。从该最大高度hmax起, 拱台10的高度不仅向叶片4的入口边5方向而且向出口边6方向连续 降低。这里,拱台10的高度在两个方向上这样降低,即沿弦的长度I 产生一种波状外轮廓。
因为拱台10仅在压力侧8的部分区域11内构成并相对弦12的在 压力侧8上的接触点向内偏置,还因为其高度在两个叶片边缘方向上 都连续降低,所以涡轮叶片1的两个楔形角即入口角ω1和出口角ω2与 现有技术中已知的方案相比可保持较小。
在运转中,这种尖锐的叶片几何形状改善了叶片4的入口边5部位 的流动,并由此降低了马赫数。同样由于这种尖锐的叶片几何形状, 在叶片4的出口边6部位避免了产生死水区。以此方式实现进一步改 善效率,同时保证了间隙损失的必要减少。此外通过拱台10的波状外 轮廓可以获得最佳的流动导向。
除了在叶片4的压力侧8上的拱台外,还可以在抽吸侧7上设置 一个拱台(未示出),由此可进一步减少溢流的危险,并可在相应的 结构形式下改善该部位的流动导向。当然,这样一种拱台10不仅可用 在工作叶片,也可用在导向叶片
附图标记清单
1  涡轮叶片,工作叶片
2  叶片根部
3  平台
4  叶片
5  入口边
6  出口边
7  抽吸侧
8  压力侧
9  叶片顶端
10  拱台
11  部分区域
12  弦
13  表面区域
14  第一个点
15  第二个点
a1 间距
a2 间距
b   间距
d1 间距
d2 间距
d3 间距
hmax10的最大高度
I   4的弦长
ω14的入口角
ω24的出口角
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