專(zhuān)利名稱(chēng)：帶非軸對(duì)稱(chēng)平臺(tái)的葉片:拱背上的凹穴和凸臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)葉輪的葉片，其包括由壓力面、吸力面、后緣和前緣形成的葉 型，所述葉片還包括一個(gè)在葉型其中一端沿完全垂直于葉型縱向方向延伸的平臺(tái)，所述葉 片適合與多個(gè)完全相同的葉片一起布置從而形成圍繞軸線(A)的葉輪，并因此確定了上游 方向和下游方向，其中，葉型實(shí)際徑向布置在葉輪內(nèi)。
背景技術(shù)：
圍繞共軸將這些葉片連接在一起可以構(gòu)成一個(gè)葉輪，葉輪的軸線就是環(huán)形的軸 線。該葉輪可以是移動(dòng)的，從而可以接受來(lái)自射流的能量，或者穿過(guò)葉輪將能量傳輸?shù)缴?流，它也可以是固定的，在這種情況下，其作用是導(dǎo)引射流。葉片可以是單獨(dú)的部件，或者是與其它葉片集成到一起，以便形成諸如分配器部 分或多葉片盤(pán)。通常，渦輪機(jī)由若干個(gè)葉片級(jí)組成，每個(gè)葉片級(jí)構(gòu)成一個(gè)輪子或葉輪，沿流過(guò)渦輪 機(jī)的流體通路連續(xù)布置(可以是幾個(gè)通路，特別是在旁路式發(fā)動(dòng)機(jī)情況下)。渦輪機(jī)的效率 與每個(gè)葉輪的性能直接相關(guān)，因此，特別是屬于葉輪的每個(gè)葉片，以便有效地與射流相互作 用，即不會(huì)毫無(wú)必要地耗散能量。應(yīng)該指出的是，即在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，諸如渦輪噴氣發(fā) 動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)，射流速度是巨大的，即超音速的對(duì)于布置在這種射流中的葉 片來(lái)講，優(yōu)化葉片周?chē)淞鞯牧鲃?dòng)質(zhì)量是十分必要的。在葉片中，葉型的形狀自然必須得到優(yōu)化，以便有效導(dǎo)引葉型位于其中的射流，或 者接收或傳輸最大能量至射流，不會(huì)因?yàn)榧訜岫纳⒛芰?。然而，雖然葉型的形狀是重要的，但人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，葉型側(cè)面平臺(tái)的表面形狀也會(huì) 對(duì)經(jīng)過(guò)葉片的射流的流動(dòng)質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。為此，作為一個(gè)示例，渦輪機(jī)的低壓渦 輪級(jí)內(nèi)這個(gè)表面上的耗散損失可以達(dá)到該級(jí)內(nèi)所產(chǎn)生的總損耗的30%。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在下文中，平臺(tái)表面是指葉型側(cè)面上平臺(tái)的表面，不再重復(fù)該表面 所位于的那一側(cè)。圖1和圖2介紹了如前述葉片周?chē)淞鞯耐贰D1示出了三個(gè)完全相同的葉片10，它們是圖2所示葉輪100的一部分。每個(gè)葉 片10都可與其它完全相同的葉片10裝配在一起，從而形成葉輪100。該葉輪主要由安裝在 轉(zhuǎn)子輪盤(pán)20上的葉片10組成。在這個(gè)葉輪100中，葉片10采用軸線對(duì)稱(chēng)方式圍繞葉輪軸 線A安裝。流體射流沿軸線A從葉輪上游全部流向下游。每個(gè)葉片10由葉型50、平臺(tái)60以及葉根66組成，所述葉根66可作為轉(zhuǎn)子葉片的 特定殼體以將葉片固定到轉(zhuǎn)子輪盤(pán)上的。平臺(tái)60沿球面地垂直于葉型50縱向的方向上延 伸，并在葉型側(cè)面包括平臺(tái)表面62。由于葉片10的裝配采用彼此相倚的形式，因此，葉片平 臺(tái)成對(duì)連接在一起，從而形成了實(shí)際上的連續(xù)表面，即所謂的從一個(gè)葉型的壓力面56延伸 到相鄰葉型的吸力面58的“葉型間”表面70。平臺(tái)表面62通過(guò)連接面18(其實(shí)際上是帶 有錐形半徑的連接帶)連接到葉型50的外表面上。
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另外，還應(yīng)指出的是，在圖1至圖3所示示例中，平臺(tái)60的表面62是旋轉(zhuǎn)曲面，即， 其面積實(shí)際上是圍繞葉輪軸線A的旋轉(zhuǎn)曲面的組成部分。在此處，圍繞軸線的旋轉(zhuǎn)曲面系 指圍繞所述軸線旋轉(zhuǎn)曲線所產(chǎn)生的表面。這是渦輪機(jī)葉輪葉片平臺(tái)表面所常見(jiàn)的形狀。在流體流動(dòng)中，當(dāng)射流抵達(dá)葉型50的前緣時(shí)，會(huì)分成兩路，一部分流過(guò)壓力面56 一側(cè)，而另一部分流過(guò)葉型50的吸力面58 —側(cè)。圖3示出了壓力場(chǎng)在葉型之間延伸的‘葉 型間通道’ 30內(nèi)是如何形成的。圖3是一張剖面圖，垂直于并排安裝在葉輪內(nèi)的兩個(gè)葉片10和10'的葉型的各自 軸線。更具體來(lái)講，圖3示出了壓力場(chǎng)，這種壓力場(chǎng)通?？梢栽诘谝蝗~型吸力面58和第二 葉型壓力面56'之間的葉型間表面70附近觀察到。圖3包括一個(gè)對(duì)應(yīng)于較高壓力的等壓力曲線40，和一個(gè)對(duì)應(yīng)于較低壓力的等壓力 曲線42，這些壓力在渦輪機(jī)運(yùn)行期間可在射流中觀察到。由于壓力面附近的壓力大于吸力 面附近的壓力，在兩個(gè)葉型的壓力面和吸力面之間形成陡峭的壓力梯度J。在這種壓力梯度 J的作用下，在葉型根部處形成流向“葉型間”通道30的橫向流體，而由此轉(zhuǎn)向的粒子被推 向葉型50的吸力面。因此，在“葉型間”通道30內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生并非沿主流動(dòng)方向的強(qiáng)大的二 次流，這就將會(huì)在吸力面附近產(chǎn)生渦流。為了盡力限制葉型間表面附近由此而產(chǎn)生的不必要的能量消耗，美國(guó)7，220，100 號(hào)專(zhuān)利提出了一種葉型間表面形狀，其主要包括在葉型壓力面附近布置一個(gè)凸起的坡道和 葉型吸力面附近布置一個(gè)凹陷部分，凸起的坡道和凹陷部分實(shí)際上都位于葉弦的中間點(diǎn) 處。盡管采用了這種改進(jìn)，但在兩個(gè)葉型之間的空間內(nèi)，依然還存在一定數(shù)量的耗散能量的 渦流，因此，需要葉片的形狀能進(jìn)一步減少在該空間所形成的零碎渦流。美國(guó)6，283，713號(hào)專(zhuān)利提出了葉型間表面的另外一種形狀，其一方面包括在葉片 吸力面附近的一個(gè)凸起區(qū)域，另一方面在葉片的壓力面附近設(shè)一個(gè)凹陷區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域 的尺寸都很大，因?yàn)樗鼈円由爝^(guò)葉弦的大部分長(zhǎng)度。按照另外一種形狀，葉片在后緣處包 括一個(gè)凸臺(tái)和一個(gè)凹穴，分別位于吸力面和壓力面?zhèn)?。然而，葉型間表面的這些布局無(wú)法有 效解決該表面附近能量不必要消耗的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提出一種類(lèi)似于前序部分所提出的葉片，可在射流與葉片 相互作用的同時(shí)，將能量的不必要消耗降到最低，而且，因?yàn)楸容^容易制造，還可降低生產(chǎn) 成本。該目的可以這樣實(shí)現(xiàn)，即在葉片內(nèi)，在平臺(tái)的表面處以及沿吸力面處的吸力面型 面帶有第一凹穴部分及第一凸臺(tái)狀部分，該第一凹穴部分軸向位于葉型的上游側(cè)部分內(nèi)， 該第一凸臺(tái)狀部分軸向位于所述第一凹穴部分的下游處。首先，應(yīng)該指出的是，在上文以及下文中，“軸向地”是指沿葉輪的軸線A的軸向位置。另外，相對(duì)于葉型的軸向限定位置也可以同樣相對(duì)于沿葉片的平臺(tái)附近的葉型橫 截面軸線A的延伸部分來(lái)確定。實(shí)際上，由于葉型在葉輪內(nèi)徑向布置，沿軸線A的葉型的延 伸部分或者橫截面的延伸部分實(shí)際上是相同的。例如，葉型的橫截面可以是圖1和圖3中輪廓線72和72'所示的平面⑵中的截
5面。該截面從葉型的最高上游點(diǎn)(平臺(tái)表面附近)的線46軸向延伸到對(duì)應(yīng)于葉型最低下 游點(diǎn)的線48處，從而確定了相對(duì)于葉型從上游到下游的0到100%之間的范圍。另一方面，特別要指出的是，在該申請(qǐng)中，表示軸向位于間隔內(nèi)的且無(wú)進(jìn)一步詳細(xì) 說(shuō)明的部件是必需的，該部件的絕大部分(該部件的大約90%或95% )位于該間隔內(nèi)，很 小一部分(5%或至多10% )位于外邊。相反，表示一個(gè)部件主要位于間隔內(nèi)則僅僅是指該 部件的至少50%位于該間隔內(nèi)。最后，按照本發(fā)明，沿吸力面布置的吸力面型面是一個(gè)以與吸力面實(shí)際恒定的距 離、幾乎相同或以小于吸力面的距離延伸的曲面(一般是以小于20%的距離，或者甚至是 葉型之間距離的10% )0優(yōu)選地，第一凹穴部分最好相對(duì)于吸力面形成，S卩，將吸力面的表面連接到平臺(tái)的 表面的整流帶直接位于吸力面上游部分內(nèi)，即凹穴的一部分。凹穴部分可以相對(duì)標(biāo)記，例如，在最凹陷點(diǎn)處，或者在凹穴的底部，相對(duì)于平臺(tái)的 平均表面形成一個(gè)深度，該深度要大于葉型之間距離的4或5%。本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，前面所介紹的平臺(tái)表面的特定形狀可大大減小葉型間 表面附近的葉型之間的零碎湍流。而且，第一凹穴部分的吸力面型面，接著是下游第一凸臺(tái)狀部分，會(huì)造成在吸力面 附近，在葉型的(軸向)上游部分，射流速度將會(huì)隨著壓力的升高而下降，相反，在所述凸臺(tái) 狀部分的下游，射流速度會(huì)增加，而壓力會(huì)下降，從而限制了射流分離。這樣，就減小了葉型 間通道內(nèi)的壓力梯度，并降低了零碎的耗能漩渦。此外，第一凸臺(tái)狀部分優(yōu)選位于葉型的下游側(cè)部分內(nèi)。在本申請(qǐng)文件中，所采用的各種示例都說(shuō)明了一種葉片，其帶有沿徑向方向相對(duì) 于葉型位于中心上的平臺(tái)，而不在外部。在這方面，應(yīng)該指出的是，本發(fā)明同樣適用于由位 于葉型頂部的平臺(tái)組成的葉片，即在葉輪中心徑向相對(duì)一側(cè)，同時(shí)也適用于由位于葉型根 部的平臺(tái)組成的葉片，即相對(duì)于葉輪的內(nèi)側(cè)上。另外，也可以適用由這兩種類(lèi)型平臺(tái)組成的 葉片，至少一個(gè)平臺(tái)布置成可包括具有上述特性的平臺(tái)表面。另外，本發(fā)明還可適用于能夠集成到渦輪機(jī)的任何葉片，特別是航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。 本發(fā)明的葉片尤其適用于渦輪級(jí)，特別是低壓渦輪。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，裝配到葉輪內(nèi)的葉片的平臺(tái)表面部分分別靠近葉型的上游和下 游，這些部分垂直于葉輪的軸線，確定了上游中圓和下游中圓，兩個(gè)圓構(gòu)成了與葉輪軸線同 軸的錐體，所述第一凹穴部分相對(duì)于錐體凹陷，而所述第一凸臺(tái)狀部分則相對(duì)于錐體凸出。圖1清楚地示出了上游14和下游15中圓。這些中圓位于與葉輪軸線相垂直的平 面上，它們是中圓，代表了這些平面上、葉型的上游和下游以及葉型附近的平臺(tái)表面的各個(gè) 型面。錐體16是穿過(guò)兩個(gè)同軸圓14和15的錐體，如果兩個(gè)圓的半徑相同，那么該錐體可 以退化形成一個(gè)缸體。平面P可以形成用作基準(zhǔn)的葉型的實(shí)際橫向截面，以實(shí)際垂直方式 延伸到進(jìn)入葉型內(nèi)的錐體16的法線上。正是當(dāng)吸力面型面的第一凹穴和凸臺(tái)狀部分相對(duì)于錐體凹陷或凸出時(shí)，其所產(chǎn)生 的作用才是非常突出的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，平臺(tái)表面在葉型后緣附近相對(duì)于所述葉輪軸線帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn) 區(qū)。葉型后緣處設(shè)置該旋轉(zhuǎn)區(qū)可以與對(duì)應(yīng)于吸力面型面的第一凸臺(tái)狀部分的平臺(tái)表面的凸臺(tái)狀區(qū)域(在射流的主要流動(dòng)方向呈凸臺(tái)狀)相配合，以便在后緣及其下游處獲得較高的 層流。此外，該旋轉(zhuǎn)區(qū)使得這部分葉片最大限度地降低工具制造成本，從而使得葉片的生產(chǎn) 成本降到最低。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，沿壓力面的平臺(tái)的表面處的壓力面型面帶有一個(gè)第二凸臺(tái)狀部 分，軸向地主要位于葉型的上游側(cè)內(nèi)。該第二凸臺(tái)狀部分的使用可以加快此處的流體速度， 降低壓力面附近的壓力。因此，可以進(jìn)一步降低壓力梯度和葉型間通道內(nèi)的零碎耗散漩渦。所述第二凸臺(tái)狀部分可以方便地軸向延伸過(guò)葉型的四分之三以上部分，從而增加 凸臺(tái)上的流體速度，最大限度提高作用在射流流體上的效果。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，沿壓力面的平臺(tái)表面的壓力面型面還帶有一個(gè)第二凸臺(tái)狀部 分，軸向地主要位于距離上游的葉型的60%到100%之間。實(shí)際上，該第二凹穴部分的使用 可以進(jìn)一步改善葉片的效能，通過(guò)穩(wěn)定葉片下游部分附近的流體而減少耗散漩渦。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，平臺(tái)表面還包括在葉型壓力面一側(cè)上的旋轉(zhuǎn)區(qū)，軸向位于葉型 的大約75%處。更確切地說(shuō)，這個(gè)區(qū)域可以在前面所述葉型的型面的50%到90%之間上延 伸。對(duì)應(yīng)于這個(gè)區(qū)域的生產(chǎn)工具為此而特別容易制造，從而也同樣降低了葉片的生產(chǎn)成本。更具體地講，該旋轉(zhuǎn)區(qū)從所述平臺(tái)的葉片間邊緣向葉型的壓力面延伸。在這里，當(dāng) 葉片裝配成一個(gè)葉輪時(shí)，葉片間邊緣是位于另一個(gè)平臺(tái)邊緣對(duì)面的平臺(tái)的邊緣。因?yàn)槭褂昧怂拘D(zhuǎn)區(qū)，上述實(shí)施例可以保持裝置的良好性能，同時(shí)又可以降低 裝置的生產(chǎn)成本。在葉片和相鄰葉片之間的結(jié)合部附近使用旋轉(zhuǎn)形狀特別適合將邊緣影響和零碎 漩渦降到最低，這些都可能會(huì)在這個(gè)區(qū)域產(chǎn)生。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)移動(dòng)基于所述吸力面和壓力面型面的線段，可以形成大部 分葉型間表面。這樣，葉型間表面就會(huì)形成一個(gè)較簡(jiǎn)單、空氣動(dòng)力學(xué)有效的形狀，其生產(chǎn)成 本合理，不會(huì)在鑄造生產(chǎn)時(shí)帶來(lái)任何特別問(wèn)題。最后，在本發(fā)明葉片中，至少其中一個(gè)所述凹穴或凸臺(tái)狀部分能夠繼續(xù)或延伸到 葉型間表面的上游或下游。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提出一個(gè)高性能渦輪機(jī)分配器扇形體，這個(gè)扇形體的生產(chǎn) 成本合理。這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)方式是，渦輪機(jī)分配器扇形體由至少一個(gè)類(lèi)似如上所述的葉片 組成。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提出一種高性能葉輪，這種葉輪的生產(chǎn)成本合理。這個(gè)目 的的實(shí)現(xiàn)方式是，該葉輪由多個(gè)類(lèi)似如上所述的葉片組成。本發(fā)明的第四個(gè)目的是提出一種高性能渦輪機(jī)，這種渦輪機(jī)的生產(chǎn)成本合理。這 個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)方式是，這種渦輪機(jī)由至少一個(gè)類(lèi)似如上所述的葉輪組成。


下面結(jié)合附圖，通過(guò)示例，閱讀如下詳細(xì)描述的非限制性實(shí)施例，可以更好地了解 本發(fā)明，本發(fā)明的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加明顯顯現(xiàn)出來(lái)。其中圖1為上述三個(gè)已知葉片的透視圖，示出了安裝到葉輪內(nèi)時(shí)的彼此相對(duì)位置；圖2為上述葉輪的透視圖，所述葉輪包括圖1所示的葉片；圖3是上述垂直于圖1所示兩個(gè)葉片葉型軸線的剖面圖，示出了將兩個(gè)葉型分開(kāi)的空間內(nèi)的壓力場(chǎng)；圖4是類(lèi)似于圖3的剖面的剖面圖，但是，兩個(gè)葉型都是根據(jù)本發(fā)明葉片的組成部 分；圖5是垂直于根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)葉片葉型的軸線的剖面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的葉片的部分側(cè)視圖，示出了在本發(fā)明的葉片內(nèi)型面曲線分別 沿吸力面和壓力面的情況；圖7和圖8是本發(fā)明的兩個(gè)葉片的兩個(gè)葉型的剖面圖，通過(guò)輪廓線示出了兩個(gè)不 同實(shí)施例中葉型間表面的形狀；圖9是實(shí)際垂直于本發(fā)明兩個(gè)葉片之間的葉型間通道的葉輪軸線的剖面圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該說(shuō)明的是，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，如果一個(gè)部件在各個(gè)圖中出現(xiàn)時(shí)，其完全相同或略 有不同時(shí)，在各個(gè)圖中均采用相同的數(shù)字，部件僅在第一次提到時(shí)給予解釋。下面參考圖4介紹本發(fā)明葉片在葉型間通道內(nèi)壓力場(chǎng)上產(chǎn)生的作用。本發(fā)明確定了平臺(tái)表面形狀，可以使得葉型間表面附近的零碎湍流現(xiàn)象降到最 小，從而增加葉片和葉輪的效能。通過(guò)圖3和圖4的對(duì)比，說(shuō)明了本發(fā)明在葉型間通道30 內(nèi)壓力場(chǎng)上的相對(duì)作用，可以獲得本發(fā)明葉片的特定形狀。在圖3中，高壓和低壓區(qū)域40，42彼此比較靠近，而在圖4中，可以看出它們彼此 相對(duì)拉開(kāi)了距離。結(jié)果，壓力梯度明顯縮小，也降低了粒子從壓力面移向吸力面的趨勢(shì)，及 因此造成的零碎漩渦。下面參照?qǐng)D5到圖9，介紹本發(fā)明的葉片的布置。圖5示出了沿所述兩個(gè)葉型縱軸可以看到兩個(gè)葉片10和10'的剖面72和72'。 如圖6所示，剖面72(類(lèi)似相同的72')為葉型50與平面P的交叉，該交叉點(diǎn)在葉片10的 平臺(tái)60附近形成，在用于剖面的平臺(tái)到葉型50的平臺(tái)之間的距離處，沒(méi)有示出葉型50和 平臺(tái)60之間的連接面18。圖5進(jìn)一步示出了本發(fā)明葉片的平臺(tái)表面62的型面80和85。型面80和85是吸力面和壓力面的型面，分別沿吸力面和壓力面布置。換句話說(shuō)， 它們分別是按與吸力面和壓力面的實(shí)際恒定距離越過(guò)平臺(tái)表面的曲面。這些型面優(yōu)選位于葉型附近，或者完全對(duì)著葉型，或者在葉型和平臺(tái)表面62之間 的連接區(qū)之外。當(dāng)這些型面在以與葉型一定距離被記錄時(shí)，這就意味著它們所具有的形狀 (凹穴和凸臺(tái))在葉型間通道內(nèi)形成了，而不只是在其一側(cè)。在這個(gè)設(shè)計(jì)方案中，改善了對(duì) 應(yīng)于這些型面的凹穴和凸臺(tái)的緩解作用。圖6以側(cè)視圖的形式(圖5中的VI符號(hào))示出了平臺(tái)60附近的葉片的一部分。 該圖示出了葉型上游14和下游15的中圓的通過(guò)點(diǎn)，以及穿過(guò)這兩個(gè)圓的錐體16的型面 17。首先，吸力面型面80包括第一凹穴部分F，軸向延伸在葉型72的上游側(cè)內(nèi)。型面 80的這一部分位于相對(duì)于錐體的剖面17的流體相對(duì)一側(cè)，即相對(duì)于錐體或在錐體表面處 凹陷。型面80還包括第一凸起的凸臺(tái)狀部分G，在葉型72的下游側(cè)部分內(nèi)軸向延伸。型面 80的這一部分位于相對(duì)于錐體的剖面17的射流一側(cè)，從而相對(duì)于錐體而凸出。
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這樣，葉型間表面70的吸力面型面80首先示出了第一凹穴部分F，然后是第一凸 臺(tái)狀部分G。更確切地說(shuō)，第一凹穴部分(F)軸向位于葉型0到40%之間，而第一凸臺(tái)狀部 分則軸向位于葉型的40至80%之間。第一凹穴部分(F)的底部(即，距離軸線最近的部分)可以方便地位于葉型 (50) 12%IlJ 35%之間，優(yōu)選距離上游的葉型的15%到25%之間。壓力面型面帶有相對(duì)倒置的布局形式，即第二凸臺(tái)狀部分H軸向主要位于葉型72 的型面的上游側(cè)內(nèi)，而第二凹穴部分I則軸向位于葉型的型面72的下游側(cè)內(nèi)。不同的凹穴或凸臺(tái)狀部分分別相對(duì)于錐體16凹陷或凸出。第二凸臺(tái)狀部分軸向位于葉型的0到50%之間(或甚至在葉型的0到60%之間)， 而第二凹穴部分軸向位于葉型的下游，即葉型的60到100%之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，壓力面型面在其下游側(cè)部分內(nèi)并沒(méi)有任何最小量，相對(duì)于錐 體在葉型一側(cè)保持不變。這種變化在圖6中用虛線19表示。在這個(gè)實(shí)施例中，壓力面型面 主要相對(duì)于錐體16在流動(dòng)側(cè)延伸，因?yàn)槠渲饕怯赏古_(tái)狀部分H形成的，該凸臺(tái)狀部分軸 向延伸過(guò)葉型的四分之三以上(更確切地說(shuō)，是凸臺(tái)狀部分的軸線A上突起，延伸部分是葉 型橫截面的軸線A上突起部分的延伸段的四分之三以上)。在這個(gè)實(shí)施例中，壓力面型面并沒(méi)有任何凹穴部分，凸臺(tái)狀部分直接連接到后緣 處的型面的部分(一般是旋轉(zhuǎn)部分)。還應(yīng)該指出的是，型面80和85在靠近后緣的地方與錐體實(shí)際相切的地方結(jié)束。這 是因?yàn)槠脚_(tái)表面62由在后緣附近延伸的旋轉(zhuǎn)區(qū)44'組成。圖7通過(guò)輪廓線示出了前面結(jié)合圖5所示的兩個(gè)輪廓72和72'之間的葉型間表 面70的形狀。這樣，在吸力面58附近，葉型間表面70就具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于吸力面型面80的 第一凹穴部分F的第一凹穴或第一凹陷部分F1，其位于葉型間通道的下游部分內(nèi)，以及一 個(gè)對(duì)應(yīng)于吸力面型面的第一凸臺(tái)狀部分G的第一凸起G1，其位于葉型間通道30的下游部分 內(nèi)。另外，在壓力面56'附近，有一個(gè)對(duì)應(yīng)于壓力面型面85的第二凸臺(tái)狀部分H的第二凸 起H1，其位于葉型間通道的上游部分內(nèi)，以及一個(gè)對(duì)應(yīng)于壓力面型面85的第二凸臺(tái)狀部分 I的第二凹穴或第二凹陷部分II，其位于葉型間通道30的下游部分內(nèi)。第一最大部分Gl和第二最小部分Il實(shí)際上位于后緣的上游，從而構(gòu)成了后緣附 近的旋轉(zhuǎn)區(qū)44'。圖8示出了前一種實(shí)施例的不同形式，其內(nèi)并沒(méi)有形成第二凹陷部分II。緩坡連 續(xù)將凸起Hl連接到旋轉(zhuǎn)區(qū)44，延伸到壓力面附近并軸向位于葉型的實(shí)際四分之三處。在圖7和圖8中，葉型間表面的局部極限點(diǎn)(相對(duì)于與上述錐體相垂直的方向) 實(shí)際上布置成與葉型的壁相抵靠。應(yīng)該指出的是，這種布置并不是必需的，因?yàn)樗鰳O限點(diǎn) 偏離葉型的壁，或者甚至可能因?yàn)榧绮康纳斐龌蚩s進(jìn)而與其相分開(kāi)。圖9示出了本發(fā)明的一個(gè)特別方便的實(shí)施例，按照這個(gè)實(shí)施例，葉型間表面70的 大部分是通過(guò)沿圖5所示的兩個(gè)型面80和85移動(dòng)線段65來(lái)形成的。自然，線段的端部將 會(huì)沿壓力面和吸力面的兩個(gè)型面以相同方向移動(dòng)，例如從葉片的上游移動(dòng)到下游。還應(yīng)該指出的是，線段65最好相對(duì)于軸線A形成一個(gè)一般為90° 士 30° (即60° 到120° )的角度α。如圖9所示，該線段65位于與圖5所示線段DE重合的位置。那么，相對(duì)于軸線A的角度α是90°。虛線示出了穿過(guò)線段DE中間的旋轉(zhuǎn)曲面部分。點(diǎn)D和E分別向外和向 中部(圖中為向上和向下)的徑向偏移在點(diǎn)E處對(duì)應(yīng)于吸力面型面的第一凹穴部分，以及 在點(diǎn)D處對(duì)應(yīng)于壓力面型面的第二凸臺(tái)狀部分。 如圖9所示，第一凹穴部分是對(duì)著吸力面形成的，其向上延伸到吸力面，而其最突 出的部分是實(shí)際位于吸力面附近，實(shí)際就在吸力面的表面和平臺(tái)表面之間的連接帶的范圍 處。在圖的右側(cè)，可以看出將吸力面的表面連接到平臺(tái)表面的帶是凹穴的一部分。
權(quán)利要求
一種用于渦輪機(jī)葉輪(100)的葉片(10)，其包括葉型(50)，其由壓力面(56)、吸力面(58)、后緣(54)和前緣(52)形成；葉片進(jìn)一步包括平臺(tái)(60)，其在葉型的其中一端沿垂直于葉型縱向的方向延伸；葉片(10)適合與多個(gè)完全相同的葉片一起布置，從而形成圍繞軸線(A)的葉輪，并沿軸線確定上游方向和下游方向，所述葉輪帶有徑向布置的葉型；其特征在于，所述葉片在平臺(tái)(60)的表面處和沿吸力面(58)的吸力面型面(80)帶有軸向布置在葉型(50)上游側(cè)內(nèi)的第一凹穴部分(F)，和軸向布置在所述第一凹穴部分下游的第一凸臺(tái)狀部分(G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，其特征在于裝配成葉輪的葉片的平臺(tái)表面的截面分別在葉型的上游和下游附近，構(gòu)成了上游中圓 (14)和下游中圓(15)，這兩個(gè)圓確定了與葉輪軸線㈧同軸的錐體(16)，該截面垂直于葉 輪軸線㈧；所述第一凹穴部分(F)相對(duì)于錐體凹陷，及所述第一凸臺(tái)狀部分(G)相對(duì)于錐體凸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片，其特征在于沿壓力面的平臺(tái)(60)表面處的壓力 面型面(85)帶有第二凸臺(tái)狀部分(H)，所述第二凸臺(tái)狀部分(H)軸向位于葉型(50)的上游 半側(cè)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片，其特征在于所述第二凸臺(tái)狀部分軸向延伸過(guò)葉型 (50)的四分之三以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片，其特征在于所述第二凸臺(tái)狀部分軸向位于葉型的0 到50%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于第一凹穴部分(F)軸向 位于葉型(50)的0到40%之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于第一凹穴部分(F)的底 部位于葉型(50)的12%到35%之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于第一凸臺(tái)狀部分軸向位 于葉型(50)的40%到80%之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于沿壓力面的平臺(tái)表面 (62)的壓力面型面(85)還帶有第二凹穴部分(I)，所述第二凹穴部分(I)軸向位于葉型的 60%到100%之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于平臺(tái)表面(62)還包括 在葉型壓力面一側(cè)上的旋轉(zhuǎn)區(qū)(44)，所述旋轉(zhuǎn)區(qū)(44)軸向位于葉型的大約75%處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的葉片，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)區(qū)從所述平臺(tái)(60)的葉片間 邊緣延伸到葉型(50)的壓力面處。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于平臺(tái)表面(62)在葉型 (50)后緣(54，54')附近帶有相對(duì)于所述葉輪軸線㈧的旋轉(zhuǎn)區(qū)(44)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12其中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于位于其各自葉型(50) 之間的兩個(gè)相鄰葉片(10，10')的平臺(tái)表面(62)附近部分確定了葉型間表面，大部分葉型間表面是由移動(dòng)基于所述吸力面和壓力面型面(80，85)的線段來(lái)產(chǎn)生的。
14. 一種渦輪機(jī)，其包括至少一個(gè)葉輪，該葉輪包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到13中任 何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的葉片。
全文摘要
用于渦輪機(jī)葉輪(100)的葉片(10)包括葉型和在葉型的其中一端的至少一個(gè)平臺(tái)(60)。所述葉片(10)能夠與多個(gè)完全相同的葉片一起布置從而形成圍繞軸線(A)的葉輪。在葉片內(nèi)，在平臺(tái)(60)的表面和沿吸力面(58)的吸力面型面(80)帶有一個(gè)軸向布置在葉型(50)上游側(cè)內(nèi)的第一凹穴部分(F)和軸向布置在所述第一凹穴部分下游的第一凸臺(tái)狀部分(G)。由于這個(gè)布局，葉片的效能得到改善。
文檔編號(hào)F01D5/14GK101960095SQ200980107077
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者盧多維克·平塔特, 吉恩-米歇爾·吉姆巴德, 奧利弗·奎尼 申請(qǐng)人:斯奈克瑪