專利名稱：帶有可變傾斜角的軸向離心壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域?yàn)闇u輪機(jī)領(lǐng)域，特別是包括了至少一個(gè)離心或混合(軸向-離心) 壓縮級(jí)的渦輪壓縮機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是直升機(jī)用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，一般都包括離心或混合式壓縮機(jī)作為燃?xì)獍l(fā)生器的壓縮級(jí)。這些壓縮機(jī)都是由帶有大體軸向進(jìn)氣口和徑向出口的動(dòng)輪或葉輪構(gòu)成，葉片固定在鐘形底座上，該底座用作空氣流動(dòng)的導(dǎo)向部件，并將氣流從進(jìn)入方向引向排出方向。于是，氣流在該底座和壓縮機(jī)殼體之間循環(huán)；氣流被葉輪各個(gè)葉片進(jìn)行壓縮和推動(dòng)。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(duì)面。后緣在現(xiàn)有技術(shù)中為直線形，可以相對(duì)于穿過葉片根部的葉輪的子午面而傾斜。與該子午面構(gòu)成的角度的術(shù)語(yǔ)為傾斜角，或稱后緣的傾角，并構(gòu)成了描述離心葉輪葉片的其中一個(gè)相關(guān)幾何參數(shù)。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(yīng)力的已知手段，特別是在離心力作用下葉片彎曲會(huì)引起這些應(yīng)力。為此，需要設(shè)計(jì)高性能的壓縮機(jī)，特別是應(yīng)能在同等轉(zhuǎn)速時(shí)，降低葉片的厚度，從而降低底座殼體的厚度，進(jìn)而大大降低轉(zhuǎn)子質(zhì)量和慣性；或者，在葉輪同等質(zhì)量和慣性時(shí)，提高旋轉(zhuǎn)速度。例如，人們已知美國(guó)專利文件US 5730582描述了一種渦輪機(jī)壓縮機(jī)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(duì)于直線形后緣，選擇大傾角的結(jié)果就是，相對(duì)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(xiàn)偶然接觸的情況下，如果后緣沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜時(shí)，葉片頂部會(huì)出現(xiàn)金屬自動(dòng)咬合(auto-engage)，其風(fēng)險(xiǎn)是造成性能大大下降。另外，人們已知美國(guó)專利文件US 4819884介紹了一種通風(fēng)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(xù)增加，而且，在這種葉輪中，葉片頂部固定在一個(gè)圓盤上，從而避免了葉片在該通風(fēng)裝置殼體內(nèi)咬合的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(jī)，這種壓縮機(jī)沒有現(xiàn)有技術(shù)中的某些缺陷，而且，特別是，該壓縮機(jī)的后緣在其根部帶有大傾角，不會(huì)在葉片與蓋接觸時(shí)出現(xiàn)葉片頂部自動(dòng)咬合的現(xiàn)象。 為此，本發(fā)明的目標(biāo)是一種渦輪機(jī)離心或混合軸向-離心壓縮機(jī)的動(dòng)輪，其包括底座，在前緣和后緣之間延伸的多個(gè)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(jī)旋轉(zhuǎn)方向在葉片根部相對(duì)于在其根部穿過葉片的子午面而傾斜一個(gè)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?yàn)轫敳績(jī)A角較小，后緣和葉片頂部形成的轉(zhuǎn)角相對(duì)于殼體呈更切向，因此，在出現(xiàn)偶然接觸情況下時(shí)，不太能夠穿過殼體。優(yōu)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(yōu)選地，后緣在葉片頂部處的傾角β為負(fù)值。這些布局提供了更大的保證，即后緣頂部的轉(zhuǎn)角在出現(xiàn)偶然接觸情況下不會(huì)穿入殼體內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)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(gè)實(shí)施例中，后緣的曲率在所述后緣的根部和頂部之間為持續(xù)可變化的。為此，該后緣的形狀為螺線形。另外，本發(fā)明還涉及一種渦輪機(jī)，其包括了具有上述其中一種特性的壓縮機(jī)。最后，該發(fā)明涉及一種裝有這種渦輪機(jī)的飛機(jī)。


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(fā)明實(shí)施例的如下詳細(xì)解釋性說明，可以更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的其他目的、細(xì)節(jié)、特性和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更清楚地顯現(xiàn)出來，附圖如下圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離心壓縮機(jī)葉輪的透視圖；圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的離心壓縮機(jī)葉片后緣的正面圖；以及圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離心壓縮機(jī)葉片后緣的正面圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，可以看到包括鐘形底座2的離心壓縮機(jī)1，在所述底座上，固定有均勻分布在底座2外周的壓縮機(jī)葉片3。底座2的端部在其上部，位于構(gòu)成壓縮機(jī)輪轂4的圓筒內(nèi)，所述上部與需要壓縮空氣的入口平面相對(duì)應(yīng)，而底座的另一端在其下部，位于相對(duì)于所述壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線徑向方向的圓盤5內(nèi)。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(jī)殼體(圖中未示)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。沿氣流流動(dòng)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?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，可以看到根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī)葉片3的后緣9。該后緣在其根部沿旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于穿過根部的子午面而傾斜一個(gè)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(gè)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(zhuǎn)方向傾斜一個(gè)角度α，在現(xiàn)有技術(shù)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(dá)到值β，該值小于α。該值β可以是零或甚至是負(fù)值， 也就是說，葉片頂部然后沿與葉輪旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜。因此，本發(fā)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(yīng)用一個(gè)曲率，從而找出葉片頂部較小、甚至為零或負(fù)值的傾角。在葉根6處應(yīng)用較大傾角α 可降低根部的彎曲應(yīng)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(jī)殼體之間意外接觸情況下葉片3在殼體內(nèi)的自動(dòng)咬合(auto-engagement)的風(fēng)險(xiǎn)。后緣9處這種輪廓的形成基于點(diǎn)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(cè)銑加工(flank machining)在葉片輪廓設(shè)計(jì)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(duì)該輪廓幾何形狀的這種改動(dòng)并沒有受到空氣動(dòng)力的嚴(yán)重影響。根據(jù)本發(fā)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(jī)的性能。通過對(duì)實(shí)際葉片的計(jì)算，驗(yàn)證結(jié)果表明，采用本發(fā)明后，可同時(shí)降低葉片的應(yīng)力和葉片頂部的自動(dòng)咬合性。因此，本發(fā)明節(jié)省了質(zhì)量和慣性，或者，在采用相同質(zhì)量和相同慣性情況下，可提高旋轉(zhuǎn)速度，且在葉片3和殼體之間出現(xiàn)接觸時(shí)不會(huì)降低性能。關(guān)于在葉片根部6和頂部7之間的后緣處9調(diào)整葉片3的曲率，預(yù)計(jì)會(huì)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(xù)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(jù)其對(duì)壓縮機(jī)氣動(dòng)力性能的影響而選定。雖然上面結(jié)合具體實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但很顯然，本發(fā)明無(wú)論如何并非僅限于此實(shí)施方式，其包含了屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所述所有技術(shù)上相同的實(shí)施手段和這些手段的結(jié)合形式。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)離心或混合軸向-離心壓縮機(jī)的動(dòng)輪，包括底座0)，在前緣(8)和后緣(9)之間延伸的多個(gè)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(jī)(1)旋轉(zhuǎn)方向在葉片(3)根部(6)處相對(duì)于在其根部穿過葉片的子午面而傾斜一個(gè)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(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)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(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)輪，其特征在于，后緣(9)在葉片頂部的傾角β為負(fù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3其中一項(xiàng)所述的動(dòng)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(jù)權(quán)利要求1到3其中一項(xiàng)所述的動(dòng)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(xù)變化的。
6.一種包括了根據(jù)權(quán)利要求1到5其中一項(xiàng)所述的動(dòng)輪的壓縮機(jī)。
7.一種包括了根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓縮機(jī)的渦輪機(jī)。
8.一種裝備有前面權(quán)利要求所述渦輪機(jī)的飛機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)離心或軸向-離心壓縮機(jī)的動(dòng)輪，包括底座(2)，在前緣(8)和后緣(9)之間延伸的多個(gè)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(jī)(1)旋轉(zhuǎn)方向在葉片(3)根部(6)處相對(duì)于在其根部穿過基座的子午面而傾斜一個(gè)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(hào)F04D29/30GK102341602SQ201080010678
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者吉恩-飛利浦·奧斯蒂, 尼古拉斯·羅紀(jì)恩, 杰弗洛伊·路易斯-亨利·瑪麗·比洛蒂 申請(qǐng)人:渦輪梅坎公司