[發明專利]壓氣機翼型

在審

• 申請號: 201980028110.X
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN112020598A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: G·布魯尼;S·克里施納巴布
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇耿輝

一種用于渦輪發動機的壓氣機翼型(70)。壓氣機翼型(70)包括頂端部分(100)，該頂端部分沿第一方向R_b從主體部分(102)延伸。主體部分(102)由具有吸入面(89)的吸入面壁(88)和具有壓力面(91)的壓力面壁(90)限定。吸入面壁(88)和壓力面壁(90)在前緣(76)和后緣(78)處相接。頂端部分(100)包括沿翼型的弧線(107)連續地延伸的頂端壁(106)，該弧線(107)從翼型前緣(76)延伸到翼型后緣(78)。肩部(104、105)被設置在吸入面壁(88)和壓力面壁(90)中的每個壁上。過渡區域(108、109)沿朝向頂端壁(106)的方向從肩部(104、105)中的每個肩部漸縮。頂端壁(106)限定具有頂端表面(118)的凹入段(110)，該頂端表面的寬度w_S從前緣(76)增加到最大寬度點，并且然后寬度w_S一直減小到后緣(78)。

技術領域

本發明涉及一種壓氣機翼型。

特別地，本發明涉及一種用于渦輪發動機的壓氣機翼型轉子動葉和/或壓氣機翼型定子靜葉、和/或一種壓氣機轉子組件。

背景技術

燃氣渦輪發動機的壓氣機包括轉子部件以及定子部件，轉子部件包括轉子動葉和轉子鼓，定子部件包括定子靜葉和定子殼體。壓氣機被布置圍繞旋轉軸線，并且具有多個交替的轉子動葉級和定子靜葉級，并且每個級包括翼型。

壓氣機的效率受到壓氣機轉子部件和定子部件之間的運行游隙或徑向頂端間隙的影響。轉子動葉和定子殼體之間、以及定子靜葉和轉子鼓之間的徑向間隙或游隙被設定為盡可能小，以最小化工作氣體的過頂端泄漏，但該徑向間隙或游隙也應足夠大以避免會損壞部件的顯著摩擦。翼型的壓力側和吸入側之間的壓力差導致工作氣體通過頂端間隙泄漏。由于工作氣體流在頂端間隙內的粘性相互作用，并且由于工作氣體流與主流工作氣體流(特別是在從頂端間隙離開時)的粘性相互作用，這樣的工作氣體流或過頂端泄漏產生了空氣動力學損失。這一粘性相互作用導致壓氣機級的效率損失，并且隨后降低燃氣渦輪發動機的效率。

已經標識了至過頂端泄漏流的兩個主要分量，這在圖1中進行了圖示頂端泄漏流，圖1示出了在壓氣機中的原位的翼型2的頂端1的端視圖，因此示出了頂端間隙區。第一泄漏分量“A”起源于頂端1處的翼型前緣3附近，并形成頂端泄漏渦流4，并且第二分量5由從壓力側6越過頂端1傳遞到吸入側7的泄漏流所產生。該第二分量5離開頂端間隙，并饋入頂端泄漏渦流4中，由此更進一步地產生空氣動力學損失。

圖2中所示的US9399918B2(MTU航空發動機公司)描述了現有技術的示例，盡管該示例被配置為解決不同的問題，即動葉頂端振動應力。該文檔描述了具有前緣6、后緣8和動葉頂端14的葉片2。動葉頂端14具有中間部段16、前部分部段18、前端部段20、后部分部段22和后端部段24。中間部段16被布置在前緣6和后緣8之間的中間。前部分部段18從中間部段16向上游延伸，并且過渡到形成前緣6的前端部段20中。后部分部段22從中間部段16向下游延伸，并且過渡到形成后緣8的后端部段24中。部分部段18、22相對于中間部段16漸縮。部分部段18、22在中間部段16的區域中具有最大的橫向延伸部或寬度B，并且直接在端部段20、24處具有最小的橫向延伸部或寬度B。中間部段16的橫截面分別沿前緣6和后緣8的方向相對于壓力側壁10以及吸入側壁12逐漸減小。端部段20、24相對于壓力側壁10和吸入側壁12不是漸縮的。端部段20、24各自容納壓力側壁10和吸入側壁12的動葉輪廓，并且因此具有箭頭狀的形狀，如在圖1的描繪中的俯視圖中所示。

圖3示出了對圖1的設計的修改的橫截面。中間部段16和部分部段18、22的側表面被配置為凹形表面44、46。凹形表面44、46直接從壓力側壁10和吸入側壁12延伸，并且凹形表面44、46優選地具有恒定的半徑。