專(zhuān)利名稱(chēng)：雙曲線變截面葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明名稱(chēng)是雙曲線變截面葉片(1)。
雙曲線變截葉片(1)是一種可安裝在渦輪機(jī)械輪殼上的葉片。
現(xiàn)有技術(shù)例如法國(guó)專(zhuān)利FR2535406具有兩個(gè)橫截面呈雙曲率形、垂直截面呈半橢圓形的葉片，葉片曲線較尖銳(曲率較大)的一端向里并接近垂直軸。兩葉片之間是傾斜(偏置)的使一個(gè)葉片得到的風(fēng)可以更改方向進(jìn)入另一個(gè)葉片以便加速氣流從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的目的。雙曲率形不是雙曲線更不存在雙曲線的數(shù)學(xué)關(guān)系，此種構(gòu)形沒(méi)有考慮流動(dòng)分離。目前，我國(guó)使用的渦輪機(jī)械特別是軸流風(fēng)機(jī)所采用的葉片其展向截面呈長(zhǎng)方形或梯形，在其葉柵面上由于有三元流動(dòng)存在，不可能保持理想柱狀層流，一種不可避免的流態(tài)畸變必然導(dǎo)致流場(chǎng)內(nèi)附而層、二次流損耗的增加葉片根部、梢部更容易產(chǎn)生流場(chǎng)紊亂。因此降低了軸流風(fēng)機(jī)的使用效率，產(chǎn)生了更高的噪音，并增加了葉片根部的疲勞程度。
本發(fā)明是用雙曲線變截面葉片(1)規(guī)范和調(diào)整渦輪機(jī)械內(nèi)流場(chǎng)的流態(tài)，以降低場(chǎng)內(nèi)附面層、二次流損耗并導(dǎo)出了雙曲線變截面葉片(1)展向截面雙曲線與弦向截面翼型幾何結(jié)合的數(shù)學(xué)通用方程。達(dá)到了節(jié)能、降噪、避免葉片根部疲勞斷裂以及易于設(shè)計(jì)制造的目的。
雙曲線變截面葉片(1)其展向任一同位坐標(biāo)截面呈自身軸對(duì)稱(chēng)的雙曲線形，且符合雙曲線通用方程。
(X2)/(a3) - (y2)/(b2) =1
式中a表示雙曲線實(shí)半軸長(zhǎng)，b表示雙曲線虛半軸長(zhǎng)x表示弦向坐標(biāo)(橫坐標(biāo))，y表示展向坐標(biāo)(縱坐標(biāo))。b值可以根據(jù)葉片選用材料的機(jī)械強(qiáng)度、安全系數(shù)以及葉片所要安裝渦輪機(jī)械的工況按氣動(dòng)設(shè)計(jì)選代確定。對(duì)于一種雙曲線變截面葉片(1)展向任一同位坐標(biāo)截面呈的雙曲線形其b值為一個(gè)定數(shù)，不隨同位坐標(biāo)的位置變化而變化。在一個(gè)給定的弦向截面上選用標(biāo)準(zhǔn)翼型或設(shè)計(jì)的翼型方程作為該葉片的基型，雙曲線的a值為該標(biāo)準(zhǔn)翼型(基型)的坐標(biāo)函數(shù)即
a值隨同位坐標(biāo)的變化而變化。雙曲線變截面葉片(1)其展向不同同位坐標(biāo)截面呈自身軸對(duì)稱(chēng)的雙曲線形是屬于一組等b值雙曲線族。弦向上的基型坐標(biāo)符合其相應(yīng)的雙曲線通用方程。弦向其它所有截面呈該基型的派生翼型，其坐標(biāo)符合對(duì)應(yīng)的雙曲線通用方程。
雙曲線變截面葉片(1)需可調(diào)柵距安裝時(shí)。葉片(1)與支桿(5)用鉚接或澆鑄方式連接。雙曲線變截面葉片(1)根部與支桿(5)用葉片(1)向下圓角過(guò)渡延伸方式連接支桿(5)設(shè)置在該雙曲線變截面葉片(1)氣動(dòng)壓力中心與弦向重心之間，一般設(shè)在弦長(zhǎng)40%左右，支桿(5)下端的螺栓可作改變雙曲線變截面葉片(1)的柵距并使其固定在渦輪機(jī)械的輪殼上。雙曲線變截葉片(1)如不需柵距調(diào)節(jié)時(shí)，雙曲線變截面葉片(1)可直接與渦輪機(jī)械的輪殼用焊接或整體澆鑄的方式固定安裝。
雙曲線變截面葉片(1)展向同位坐標(biāo)截面呈雙曲線形其作用是在流場(chǎng)中規(guī)范和調(diào)整流態(tài)，安裝了雙曲線變截面葉片(1)的渦輪機(jī)械具有運(yùn)行效率高、噪音、振動(dòng)較低的優(yōu)點(diǎn)。雙曲線變截面葉片(1)因其根部，梢部具有較大相對(duì)厚度從幾何形狀上保證了運(yùn)動(dòng)雙曲線變截面葉片(1)支承的機(jī)械強(qiáng)度。如有支桿(5)的雙曲線變截面葉片(1)其根部與支桿(5)用圓角過(guò)渡伸延的方式連接可以減少支桿(5)在此處的應(yīng)力集中，還因支桿(5)合理的設(shè)置在雙曲線變截面葉片(1)氣動(dòng)壓力中心與弦向重心之間，支桿(5)的安全可靠性進(jìn)一步的得到了保證可以節(jié)省目前用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度合金鋼作支桿的材料。雙曲線變截面葉片(1)可按下步驟設(shè)計(jì)制造。第一，選定一標(biāo)準(zhǔn)翼型作為某一弦向截面的翼型即是葉片的基型。第二，按機(jī)械強(qiáng)度和氣動(dòng)學(xué)計(jì)算選代出b值，建立a與基型坐標(biāo)參數(shù)的函數(shù)，并計(jì)算出數(shù)個(gè)不同同位坐標(biāo)的a值。第三，根據(jù)b和不同同位坐標(biāo)截面雙曲線的a值，繪制數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的雙曲線形并做雙曲線的拼塊樣板即可構(gòu)成縱向拼塊模型。
本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)具有節(jié)能、降噪、減振、安全以及易于設(shè)計(jì)制造的優(yōu)點(diǎn)。


圖1雙曲線變截面葉片立體圖。
圖2展向截面呈矩形的葉片立體圖。
圖3摘要附圖。
圖4等b雙曲線族圖。
最佳實(shí)施方案雙曲線變截面葉片(1)展長(zhǎng)276mm，弦長(zhǎng)261mm，平均厚度13mm，b值78mm，a最大值10.5mm，材料選用鋁合金，標(biāo)準(zhǔn)翼型選用RAF-bE。支桿(5)危險(xiǎn)斷面1030mm2，設(shè)置在41.5%弦長(zhǎng)處材料選用45號(hào)鋼，連接螺絲M39×2。該規(guī)格的雙曲線變截面葉片(1)安裝在額定轉(zhuǎn)速1500RPm的軸流風(fēng)機(jī)上，軸流風(fēng)機(jī)直徑1.8m，輪殼比0.7，其運(yùn)行效率90.3%，A聲級(jí)噪音95分貝，避免了葉片根部疲勞斷裂提高了安全可靠性。
權(quán)利要求
1.一種可安裝在渦輪機(jī)械輪殼上的葉片(1)，其特征是該葉片(1)展向截面呈具有自身軸對(duì)稱(chēng)性的雙曲線形，弦向截面呈符合雙曲線方程的派生翼型。
2.按權(quán)利要求1所述的雙曲線變截面葉片(1)，其特征是該葉片(1)展向截面雙曲線的虛半軸長(zhǎng)度是由機(jī)械強(qiáng)度和氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算確定，實(shí)半軸長(zhǎng)度為特定翼型坐標(biāo)參數(shù)函數(shù)。
3.按權(quán)利要求1所述的雙曲線變截面葉片(1)，其特征是該葉片(1)需可調(diào)柵距安裝時(shí)其支桿(5)設(shè)置在葉片(1)氣動(dòng)壓力中心與葉片(1)弦向重心之間。
全文摘要
本發(fā)明的雙曲線變截面葉片(1)系安裝在渦輪機(jī)械輪殼上的一種葉片。其作用是調(diào)整和強(qiáng)化流體動(dòng)態(tài)效應(yīng)，降低場(chǎng)內(nèi)附面層二次流損耗，解決已往技術(shù)葉片根部疲勞斷裂問(wèn)題。本發(fā)明從數(shù)學(xué)上導(dǎo)出了展向雙曲線與弦向翼型結(jié)合的通用方程，從而使葉片(1)設(shè)計(jì)合理，便于制造。能廣泛用于采礦、冶金、機(jī)械等行業(yè)的渦輪機(jī)械特別是軸流風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造，提高其動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，獲得節(jié)電和降噪的顯著效果。
文檔編號(hào)F01D5/14GK1039874SQ8810477
公開(kāi)日1990年2月21日 申請(qǐng)日期1988年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月28日
發(fā)明者鄭予亮 申請(qǐng)人:四川重慶永榮礦務(wù)局