專利名稱：帶有可變傾斜角的軸向離心壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明的領域為渦輪機領域，特別是包括了至少一個離心或混合(軸向-離心) 壓縮級的渦輪壓縮機領域。
背景技術：
航空渦輪發動機，尤其是直升機用渦輪發動機，一般都包括離心或混合式壓縮機作為燃氣發生器的壓縮級。這些壓縮機都是由帶有大體軸向進氣口和徑向出口的動輪或葉輪構成，葉片固定在鐘形底座上，該底座用作空氣流動的導向部件，并將氣流從進入方向引向排出方向。于是，氣流在該底座和壓縮機殼體之間循環；氣流被葉輪各個葉片進行壓縮和推動。葉片頂部是自由的，并位于封閉空氣管道的殼體一或蓋一的對面。后緣在現有技術中為直線形，可以相對于穿過葉片根部的葉輪的子午面而傾斜。與該子午面構成的角度的術語為傾斜角，或稱后緣的傾角，并構成了描述離心葉輪葉片的其中一個相關幾何參數。在離心葉輪后緣處選擇大傾角(例如，大約20° )是一種降低葉片根部應力的已知手段，特別是在離心力作用下葉片彎曲會引起這些應力。為此，需要設計高性能的壓縮機，特別是應能在同等轉速時，降低葉片的厚度，從而降低底座殼體的厚度，進而大大降低轉子質量和慣性；或者，在葉輪同等質量和慣性時，提高旋轉速度。例如，人們已知美國專利文件US 5730582描述了一種渦輪機壓縮機的離心葉輪。 在這種葉輪中，其帶有在圓筒中刻制的螺線形狀，傾角沿后緣一直為恒定的。對于直線形后緣，選擇大傾角的結果就是，相對于該子午面，葉片頂部的傾斜角度與葉根的傾斜角度相同。在葉片和蓋之間出現偶然接觸的情況下，如果后緣沿葉輪旋轉方向傾斜時，葉片頂部會出現金屬自動咬合(auto-engage)，其風險是造成性能大大下降。另外，人們已知美國專利文件US 4819884介紹了一種通風裝置，其包括一種葉輪，在這種葉輪中，傾角從葉片根部向其頂部持續增加，而且，在這種葉輪中，葉片頂部固定在一個圓盤上，從而避免了葉片在該通風裝置殼體內咬合的風險。
發明內容
本發明的目的是克服這些缺陷，提供一種離心或混合軸向-離心壓縮機，這種壓縮機沒有現有技術中的某些缺陷，而且，特別是，該壓縮機的后緣在其根部帶有大傾角，不會在葉片與蓋接觸時出現葉片頂部自動咬合的現象。 為此，本發明的目標是一種渦輪機離心或混合軸向-離心壓縮機的動輪，其包括底座，在前緣和后緣之間延伸的多個葉片通過其根部被固定在該底座上，所述后緣沿所述壓縮機旋轉方向在葉片根部相對于在其根部穿過葉片的子午面而傾斜一個角度，其特征在于，后緣在葉片頂部的傾角β小于葉根處的傾角a。
因為頂部傾角較小，后緣和葉片頂部形成的轉角相對于殼體呈更切向，因此，在出現偶然接觸情況下時，不太能夠穿過殼體。優選地，后緣在葉片頂部處的傾角β接近零，或甚至就是零。甚至更優選地，后緣在葉片頂部處的傾角β為負值。這些布局提供了更大的保證，即后緣頂部的轉角在出現偶然接觸情況下不會穿入殼體內。在一個具體實施例中，后緣的曲率在所述后緣的根部和頂部之間是恒定的。為此， 后緣的形狀為圓弧形。另一個實施例中，后緣的曲率在所述后緣的根部和頂部之間為持續可變化的。為此，該后緣的形狀為螺線形。另外，本發明還涉及一種渦輪機，其包括了具有上述其中一種特性的壓縮機。最后，該發明涉及一種裝有這種渦輪機的飛機。
參照所附示意圖，通過完全說明性和非限定性示例給出的本發明實施例的如下詳細解釋性說明，可以更好地理解本發明，本發明的其他目的、細節、特性和優點會更清楚地顯現出來，附圖如下圖1為根據本發明實施例的離心壓縮機葉輪的透視圖；圖2為根據現有技術的離心壓縮機葉片后緣的正面圖；以及圖3為根據本發明實施例的離心壓縮機葉片后緣的正面圖。
具體實施例方式參照圖1，可以看到包括鐘形底座2的離心壓縮機1，在所述底座上，固定有均勻分布在底座2外周的壓縮機葉片3。底座2的端部在其上部，位于構成壓縮機輪轂4的圓筒內，所述上部與需要壓縮空氣的入口平面相對應，而底座的另一端在其下部，位于相對于所述壓縮機旋轉軸線徑向方向的圓盤5內。葉片3在其根部6由底座2固定；這些葉片的頂部7是自由的并可在壓縮機殼體(圖中未示)內旋轉。沿氣流流動方向，葉片在位于輪轂 4處的前緣8和位于圓盤5處的后緣9之間延伸。現在參照圖2，可以看到根據現有技術的壓縮機葉片3的后緣9。該后緣在其根部沿旋轉方向相對于穿過根部的子午面而傾斜一個角度α。該后緣9成直線形，也就是說，該后緣9從根部到頂部整個高度上傾斜程度相同，等于葉片根部的傾斜值α。相反，在圖3中，后緣9的形狀沿其高度是可以改變的。其在葉片3根部6處沿旋轉方向傾斜一個角度α，在現有技術中定義為傾斜角，但是，該角度沿后緣在向上方向上逐漸變小，從而在葉片3頂部7處達到值β，該值小于α。該值β可以是零或甚至是負值， 也就是說，葉片頂部然后沿與葉輪旋轉的相反方向傾斜。因此，本發明在于在后緣9處選擇葉根6處的較大傾角α，然后，在葉片3上應用一個曲率，從而找出葉片頂部較小、甚至為零或負值的傾角。在葉根6處應用較大傾角α 可降低根部的彎曲應力，而頂部7處的較小傾角β則減低了在后緣9處葉片頂部7和壓縮機殼體之間意外接觸情況下葉片3在殼體內的自動咬合(auto-engagement)的風險。后緣9處這種輪廓的形成基于點加工方法(point machining method)，這種方法允許3維葉片幾何形狀；相反，以前使用的側銑加工(flank machining)在葉片輪廓設計上采用了直紋曲面(也就是說，由大量直線組成)，限制了這種可能性。很顯然，對該輪廓幾何形狀的這種改動并沒有受到空氣動力的嚴重影響。根據本發明的葉片3的使用甚至令人驚奇的是，由于沿后緣9高度上傾角縮小，反而提高了壓縮機的性能。通過對實際葉片的計算，驗證結果表明，采用本發明后，可同時降低葉片的應力和葉片頂部的自動咬合性。因此，本發明節省了質量和慣性，或者，在采用相同質量和相同慣性情況下，可提高旋轉速度，且在葉片3和殼體之間出現接觸時不會降低性能。關于在葉片根部6和頂部7之間的后緣處9調整葉片3的曲率，預計會有多種不同形式。例如，該曲率可以是恒定的，后緣形狀為圓弧形，或者為連續變化的，而后，后緣輪廓呈螺線形。葉片根部和頂部之間的曲率根據其對壓縮機氣動力性能的影響而選定。雖然上面結合具體實施例介紹了本發明，但很顯然，本發明無論如何并非僅限于此實施方式，其包含了屬于本發明范圍內的所述所有技術上相同的實施手段和這些手段的結合形式。
權利要求
1.一種用于渦輪機離心或混合軸向-離心壓縮機的動輪，包括底座0)，在前緣(8)和后緣(9)之間延伸的多個葉片( 通過葉片根部(6)固定在該底座上，所述后緣沿所述壓縮機(1)旋轉方向在葉片(3)根部(6)處相對于在其根部穿過葉片的子午面而傾斜一個角度α，其特征在于，后緣(9)在葉片(3)頂部(7)的傾角β小于在葉片根部處的傾角α。
2.根據權利要求1所述的動輪，其特征在于，后緣(9)在葉片頂部的傾角β接近零，或者甚至就是零。
3.根據權利要求1所述的動輪，其特征在于，后緣(9)在葉片頂部的傾角β為負值。
4.根據權利要求1到3其中一項所述的動輪，其特征在于，后緣(9)的曲率在所述后緣根部(6)和頂部(7)之間為恒定的。
5.根據權利要求1到3其中一項所述的動輪，其特征在于，后緣(9)的曲率在所述后緣根部(6)和頂部(7)之間為持續變化的。
6.一種包括了根據權利要求1到5其中一項所述的動輪的壓縮機。
7.一種包括了根據權利要求6所述的壓縮機的渦輪機。
8.一種裝備有前面權利要求所述渦輪機的飛機。
全文摘要
本發明涉及一種用于渦輪發動機離心或軸向-離心壓縮機的動輪，包括底座(2)，在前緣(8)和后緣(9)之間延伸的多個葉片(3)通過葉片根部(6)固定在該底座上，所述后緣沿所述壓縮機(1)旋轉方向在葉片(3)根部(6)處相對于在其根部穿過基座的子午面而傾斜一個角度α，其特征在于，后緣(9)在葉片(3)頂部(7)的傾角β小于在葉片根部處的傾角α。
文檔編號F04D29/30GK102341602SQ201080010678
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月10日 優先權日2009年3月13日
發明者吉恩-飛利浦·奧斯蒂, 尼古拉斯·羅紀恩, 杰弗洛伊·路易斯-亨利·瑪麗·比洛蒂 申請人:渦輪梅坎公司