[發明專利]帶有優化的內端壁的渦輪機壓縮機轉子

有效

• 申請號: 201080045121.8
• 申請日: 2010-10-01
• 公開（公告）號: CN102549271A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 艾瑞克·杰克斯·波士頓;亞歷山大·弗蘭克·阿諾德·查托瑞;瓦西利基·伊利歐波魯;英格里德·萊波特;蒂里·吉恩-杰克斯·布雷希特
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪;賽尼羅
• 主分類號: F04D29/32
• 分類號: F04D29/32;F01D5/14
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;劉廣新

技術領域

本發明涉及渦輪機壓縮機，特別是飛機的渦輪機壓縮機，特別涉及到這種壓縮機轉子內主氣流的內端壁。

背景技術

渦輪機壓縮機通常包括幾個連續壓縮級，每個壓縮級由轉子和靜子構成，轉子包括葉片轉盤，而靜子包括環形布置的一排靜葉片，用來整流和導向壓縮機內流動的燃氣流。

在燃氣流相對于某些葉片的徑向外部分為超音速的壓縮機的情況下，特別是壓縮機第一級轉子葉片，即，其最上游壓縮級，所帶來的問題是，以超音速運行的葉片部分的徑向范圍取決于這些葉片的位移速度。

所引起的超音速沖擊對壓縮機的能量效率產生不利影響，進而對安裝這些壓縮機的渦輪機的能量效率產生影響。

發明內容

本發明的一個目的是針對這個問題而提出一種簡單、經濟和有效的解決方案。為此，該解決方案包括渦輪機壓縮機的轉子，包括安裝葉片的轉子輪盤，每個葉片都帶有拱背面和拱腹面，其中，轉子輪盤在徑向外端裝有構成渦輪機內主氣流環形流動通道內端的壁，其中，該壁由多個角扇形區構成，每個扇形區劃定在第一葉片的拱背面和第二葉片的拱腹面之間，第二葉片沿周向直接位于所述第一葉片之后，其中，每個所述扇形區包括沿軸向和周向為凸面的凸出部分，該凸出部分的頂端圍繞所述轉子輪盤的軸線徑向位于相對于旋轉虛曲面的外部，并穿過由所述內端壁分別與所述第一和第二葉片每個葉片前緣和所述每個葉片后緣相交而形成的四個點，其中，所述頂端沿周向與所述第一葉片拱背面相隔開，在所述頂端處測量，其間隔距離為所述葉片所述拱背和拱腹面之間周向距離的30％到70％之間的，其中，所述內端壁還包括，在所述凸出部分的上游，在軸向上，凹下的槽形部分。

根據本發明，所述槽形部分還沿周向呈凹面，且其底部呈大致點狀。

上述虛曲面構成了參考表面，相對于該參考表面，可以確定內端壁的凸出部分。

一般沿發生該沖擊的這些葉片徑向外部的整個徑向范圍，內端壁每個扇形區的構成可降低沿轉子輪盤固定的葉片氣體流動引起的超音速的強度。

所述內端壁每個扇形區的凸出部分的凸面，在軸向和周向上，都會特別地限制燃氣流沿劃定所述扇形區的葉片的表面的斷開的風險，其中，就性質而言，這種情況會降低轉子效能。實際上，凸出部分在其頂端下游降低上述兩個葉片之間流動的氣流速度。凸出部分的凸面使得這種減速遠離葉片表面，從而當其沿這些表面而影響氣流時，可限制或防止這種減速的不利影響。

所述內端壁的每個扇形區的槽形部分使凸出部分上游的環形槽的徑向部分得以增加，內端壁上該凸出部分頂端上游形成的梯度會更加突出，這有助于降低超音速沖擊的強度，特別是，可降低沿拱背面的最大馬赫數，拱背面劃定了內端壁的所述扇形區，這適用于沿上述拱背面整個徑向范圍。

為此，一般來講，本發明可使渦輪機壓縮機轉子的整個能量效能得以改善。

內端壁每個扇形區所述槽形部分沿周向的凹面，可大大降低轉子級所允許氣體速度的非期望增加，而這種非期望的速度增加是因槽形部分所造成的環形通道徑向范圍的增加所致。

為此，優選地，內端壁每個扇形區槽形部分的底部沿周向與所述第一葉片拱背面相隔開，在所述底部處測量時，其間隔距離是上述葉片所述拱背和拱腹面之間周向距離的30到70％之間。

此外，優選地，內端壁每個扇形區槽形部分底部位于相對于上述虛曲面的徑向內部。

有利的是，內端壁的形狀可是這樣的，對于該端壁所述每個扇形區來講，所述扇形區的凸出部分和槽形部分共用至少一個結合點，該結合點位于上述虛曲面上。

這種特性可使得內端壁每個扇形區槽形部分的底部和凸出部分的頂部之間大致凸起不再存在。實際上，優選地，該內端壁的每個扇形區在其槽形部分底部和其凸出部分頂端之間帶有漸進的和連續的梯度，以便防止主氣流出現任何中斷。

在本發明的最佳實施例中，內端壁每個扇形區凸出部分的頂端在軸向上與所述壁的下游邊緣相隔開，其間隔距離為該內端壁上游邊緣和下游邊緣之間軸向距離的20％到40％之間。

與之相比，有利的是，內端壁每個扇形區槽形部分底部與所述壁上游邊緣軸向相隔開，其間隔距離為該壁上游邊緣和下游邊緣之間軸向距離的20％到40％之間。

這些有利特性可使該內端壁上游和下游邊緣附近內端壁由于凸出部分和槽形部分而出現的變形得以限制，從而有效限制了這些上游和下游邊緣附近氣流的擾動，這種擾動會降低轉子性能。

此外，優選地，內端壁每個扇形區凸出部分頂端和槽形部分底部與上述虛曲面徑向相隔開，其間隔距離是在輪盤所支撐葉片的徑向范圍1％到5％之間。

該特性有助于盡可能地優化轉子的性能。