公开/公告号CN101029647A
专利类型发明专利
公开/公告日2007-09-05
原文格式PDF
申请/专利权人 诺沃皮尼奥内有限公司;
申请/专利号CN200710084354.9
申请日2007-02-27
分类号F04D29/30(20060101);F04D29/38(20060101);
代理机构72001 中国专利代理(香港)有限公司;
代理人蔡民军
地址 意大利佛罗伦萨
入库时间 2023-12-17 19:07:33
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-03-25
专利权的转移 IPC(主分类):F04D29/30 专利号:ZL2007100843549 登记生效日:20220315 变更事项:专利权人 变更前权利人:诺沃皮尼奥内股份有限公司 变更后权利人:诺沃皮尼奥内技术股份有限公司 变更事项:地址 变更前权利人:意大利佛罗伦萨 变更后权利人:意大利佛罗伦萨
专利申请权、专利权的转移
2014-11-26
授权
授权
2009-04-29
实质审查的生效
实质审查的生效
2007-09-05
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种压缩机第九级的转子的叶片。更具体而言，本发明涉及具有高空气动力学效率的压缩机第九级的转子叶片。
背景技术
压缩机通常加压其内部的空气(远离外部)。
流体通过一系列入口管道进入压缩机。
在这些通道中，气体具有低压和低温特性，而随着其穿过压缩机，气体被压缩并且其温度升高。
为了提高效率，压缩机通常被分为多个级，每个级具有分别装有一系列叶片的转子和定子。
近年来，已经从技术上进一步改进了先进的压缩机，获得了效率的增加，特别是在空气动力学条件下操作的情况下。
事实上，叶片的几何构造显著地影响空气空力学效率。
这依赖于如下的事实：叶片的几何特性引起流体相对速度的分布，由此影响限制层沿着壁的分布，并最终影响由于摩擦而引起的损耗。
特别地，在压缩机第九级的转子叶片的情况下，需要特别高的效率，同时还要保持适当的空气动力学和机械负载。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩机第九级的转子的叶片，其能避免或在任何情况下能够减小由于弯曲振动引起的共振问题(该问题降低了部件的寿命)，同时能够获得高的空气动力学效率。
本发明进一步的目的是提供一种压缩机第九级的转子，其允许高的空气空力学效率，同时能够获得压缩机的高可靠性，并且随之能够用相同的压缩机尺寸增大涡轮自身的动力。
根据本发明的这些目的是通过提供如权利要求1所述的压缩机第九级的转子叶片来实现的。
本发明进一步的特征表示在随后的权利要求中。
附图说明
参考附图，根据本发明的压缩机第九级的转子叶片的特征和优点将从以下的示例性而非限制性描述中变得更加清晰，其中：
图1是根据本发明具有空气动力学轮廓的压缩机的转子叶片的立体图；
图2是图1叶片的相反侧的立体图；以及
图3是根据本发明叶片的最大厚度相对于其高度的趋势的示意图。
具体实施方式
参考附图，叶片10被设置为压缩机第九级的转子的叶片。
在笛卡儿参照系(X，Y，Z)中，所述的叶片10通过离散的点组合的坐标来限定，其中轴(Z)是与压缩机(未示出)的中心轴线相交的径向轴线。
叶片10的轮廓由轮廓自身和离中心轴线的距离为(Z)处的平面(X，Y)之间的一系列闭合的相交曲线来表示。
所述叶片10的轮廓包括第一大致的凹面3和第二大致的凸面5，第一大致的凹面3受压，第二大致的凸面5处于低压并与第一凹面3相对。
两个表面3、5是连续的并彼此相连，并一起形成所述叶片10的轮廓。
在基部12处(通常称之为叶片10的“底部”)，根据现有技术，具有与叶片10自身的空气动力学轮廓相连的接头，所述基部12适于固定至所述压缩机的所述转子。
所述叶片10包括加厚部分30(即相对于相邻部分具有更大厚度的延伸部分)，该加厚部分30基本上平行于所述基部12，以将所述叶片10的共振频率移至转子自身的工作频率范围之外，由此避免或在任何情况下减小叶片10和转子的不稳定和振动的问题。
这有利地增加了转子和压缩机自身的使用寿命和可靠性。
所述加厚部分30涉及至少一个部分或闭合曲线，并且还位于所述叶片10的中间。
换言之，所述加厚部分30使所述叶片具有这样的动力学行为：该行为使得弯曲频率落在所述压缩机的转子的工作速度范围之外，并由此使得在压缩机工作的过程中没有对叶片的最大弯曲变形的增强。
由此，这提高了压缩机、转子的性能并延长了其部件的使用寿命，因为避免了如上所述的共振问题。
由此，可以调整叶片和定子的间隙和公差的大小以进一步提高压缩机自身的性能。
这是可能的，因为防止了叶片10在变形时抵靠相关定子而产生接触和相对摩擦。
具体而言，每个闭合曲线具有由所述第一表面3和所述第二表面5之间的最大距离确定的最大厚度。
沿着叶片10的高度朝向叶片10的自由端14移动，每个闭合曲线的所述最大厚度具有首先减小然后增大的趋势，接下来是再次减小并且最终增大的趋势，它们具有两个不同的斜率，所述叶片10包含与所述基部12大致平行并特别靠近所述自由端14定位的进一步的加厚部分。
例如，最大厚度的趋势的变化示出在图3中，其中与根据现有技术的叶片的最大厚度趋势进行了对比。具体而言，在图3中，横坐标表示叶片10的高度，而纵坐标表示叶片10的最大厚度，通过使与叶片的底部相对应的厚度等于1，对叶片的最大厚度进行了尺寸变换。在图3所示的示意图中，靠下的线表示根据现有技术的叶片的最大厚度趋势，而靠上的线表示根据本发明叶片的最大厚度趋势。
在叶片10的自由端14的方向上，沿着叶片10的高度，所述最大厚度优选具有可以通过四个不同的数学函数(表示叶片的四个不同的区域)来描述的趋势。
在第一区域(其最靠近叶片10，直到高度等于叶片高度的45％)中，最大厚度趋势可以通过四次多项式函数来描述(首先减小然后增大)，具体而言，所述多项式函数是：
Tmax＝-34.522*h4+36.4*h3-8.4113*h2-0.7259*h+0.9961
其中，h表示叶片10的高度的百分比，并且其中Tmax是与对应于该叶片10的高度百分比的闭合曲线相关的最大尺寸变换后厚度。
在随后的区域中，即在叶片10的高度的45％至58％的范围内，厚度根据线性函数变化(减小)：
Tmax＝-1.3509*h+1.4459
因此，在叶片10的高度的58％和86％之间，厚度趋势由线性函数表示(增加)：
Tmax＝0.2074*h+0.5443
最后，在86％和叶片的自由端14之间，最大厚度根据线性函数变化(增加)：
Tmax＝0.9058*h-0.0518
每个叶片10的轮廓还适于形成为能够保持较高水平的相同效率。
每个叶片10的空气空力学轮廓优选由一系列闭合曲线来限定，其坐标是相对于笛卡儿参照系X，Y，Z来限定的，其中轴Z是与涡轮的中心轴线相交的径向轴线，并且位于离所述中心轴线的距离为Z处的所述闭合曲线是根据表I来限定的，其中以毫米表示的值表示在室温(具体而言为25℃)下的空气动力学轮廓。
表I
同时，每个叶片10因此具有允许高转换效率并保持高使用寿命的空气空力学轮廓。
此外，利用表I的值，通过将一系列的闭合曲线进行堆积并组合它们以获得连续的空气空力学轮廓，可获得根据本发明的叶片10的空气动力学轮廓。
为了考虑每个叶片10的尺寸变化，每个叶片10的轮廓在与叶片10自身的轮廓正交的方向上可以具有+/-2mm的公差。
每个叶片10的轮廓还可以包含涂层，该涂层是在之后涂覆的并改变了轮廓自身。
所述防磨损涂层优选具有在叶片10的各个表面处的正交方向上限定并在从0至0.5mm范围内的厚度.
此外，明显的是表I的坐标值可以乘以或除以校正常数，以获得更大或更小比例的轮廓并保持相同的形式。
根据本发明的另一个方面，提供了压缩机第九级的转子，其包含一系列上述形式的叶片10，每个叶片形成为空气动力学轮廓，一系列叶片10固定至所述转子的外表面以在其上均匀地间隔开，并定向为使所述转子优选插入其中的压缩机具有高的效率。
根据本发明的另一个方面，提供了包含上述类型转子的压缩机。
由此，可以看到根据本发明的压缩机第九级的转子叶片实现了上述目的。
由此构思的本发明的压缩机第九级的转子叶片能够进行各种修改和变化，所有的这些都包含在本发明构思中。
此外，在实践中，使用的材料以及尺寸和部件可以根据技术需要而改变。
机译： 压缩机，转子和压缩机的第九级转子叶片
机译： 涡轮增压发动机第九级高压叶轮（HPC）转子，HPC转子叶轮盘，HPC转子叶轮叶片，HPC转子叶轮叶片环
机译： 第九级压缩机转子叶片的翼型形状
