專利名稱：軸流透平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一排可調(diào)節(jié)導葉和至少一排輪葉的軸流透平。
這種透平，例如在廢氣透平增壓器中是從所周知的。除了調(diào)節(jié)壓縮機上的導葉之外，調(diào)節(jié)透平上的導葉是一種作為控制干涉使用的可能手段，以改進加速度和轉(zhuǎn)矩工況。EP253234A1中給出了一個這種例子?？烧{(diào)節(jié)透平導葉用于對一給定的流量產(chǎn)生一個較大的熱降。這就增加了透平的能量，透平轉(zhuǎn)動的速度，最后導致升壓。在“熱”操作時為了防止可調(diào)節(jié)葉片卡住，一般地來說，它們安裝時必須有合適的間隙。尤其是在關(guān)閉工況，通過葉片的尖部和根部間隙的氣流可能對通道中的主氣流有一個非常的干擾作用。另外，由于大的流體力以軸向和固向作用在可調(diào)節(jié)葉片上，使得有必要經(jīng)常在尖端和根部夾緊葉片，以便緩解調(diào)節(jié)軸的負荷。
因此，本發(fā)明的目的是克服這些缺點，在開頭所述的軸流透平上提出一種新的措施，這種措施可以減小作用在可調(diào)節(jié)葉片上的氣動力，和由此需要的設(shè)定力。
本發(fā)明的目的是通過在可調(diào)節(jié)導葉的上游設(shè)置一個固定的導葉柵來實現(xiàn)的，該可調(diào)節(jié)葉片的弦長/節(jié)距的比值大大地少于固定導葉的比值。
如果可調(diào)節(jié)導葉的弦長/節(jié)距的比值約為固定導葉的弦長/節(jié)距的比值的一半，可調(diào)節(jié)導葉的弦長至少與固定導葉的弦長大致相同則是有益的。
假設(shè)固定導柵的葉片由低成本批量生產(chǎn)的零部件組成并且它們的節(jié)距比對于相應的滿負荷是優(yōu)化的，本發(fā)明的優(yōu)點突出地表現(xiàn)在與固定導葉相比，只須提供約一半數(shù)量的葉片。此外，作用在可調(diào)節(jié)葉片上力是適中的。因為氣流偏斜只是輕微的，這對于可調(diào)節(jié)裝置的構(gòu)形具有良好的效果。
導葉具有一條直的折轉(zhuǎn)角線和一個對稱的剖面形狀將是有益的。借助于這種方法，有可能將這種葉柵的對于入射氣流不靈敏的熟知的性能用在低損耗偏轉(zhuǎn)方面。
值得推薦的是，在葉片入口邊緣范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)導葉應該在徑向方向上圓錐形地延伸。當選擇圓錐度時應該考慮最大的馬赫數(shù)。這種方法使得有可能避免在葉片入口輪廓的前緣產(chǎn)生壓縮沖擊。
下面通過參照對本發(fā)明的一個實施例和附圖的詳細說明，易于更好地全面理解本發(fā)明和其具有的多個優(yōu)點，在該實施例中使用了一個具有軸向/徑向輸出口的單級廢氣透平增壓器透平，其中

圖1顯示透平的局部縱向剖面圖;
圖2顯示圖1中的流動通道中間橫斷面處的圓柱截面的局部展開圖。
現(xiàn)在請參考各附圖，圖中相同的參考標號和字母表示相同的或?qū)牟考?圖中只包括理解本發(fā)明所要求的主要元件，例如，壓氣部件，殼體、含有軸承裝置的轉(zhuǎn)子等在圖中未示出，工作介質(zhì)的流動方向用箭頭表示)，圖1中示意性表示的氣體透平中界定流動通道1的壁部一面是內(nèi)轂盤2，另一面是外葉片支座3。外葉片支座以一種合適的方式懸浮在殼體4中。在輪葉5的區(qū)域內(nèi)，通道1的內(nèi)側(cè)由轉(zhuǎn)盤6來界定，在外側(cè)由蓋子7來界定。
可調(diào)節(jié)的導葉8最好與它們各自的調(diào)節(jié)軸9設(shè)計成一體。調(diào)節(jié)軸9支撐在插入殼體4和葉片支座3中的軸套10內(nèi)。調(diào)節(jié)軸從軸套10伸出的端部連接在一根樞軸桿11上。該桿通過一個銷12連接在一個調(diào)節(jié)環(huán)上(未顯示)。
一種傳統(tǒng)的固定導柵位于可調(diào)節(jié)導柵的上游。它的葉片13相對于其數(shù)量和它們的弦長S和節(jié)距的比值對于滿負荷來說是氣動優(yōu)化的。它們給氣流提供預漩渦，以便實際上沒有偏斜會在隨后的可調(diào)節(jié)導柵中發(fā)生。
可調(diào)節(jié)的導葉8具有與固定的導葉13大致相同的弦長S。由于很小的偏斜，因此它們以近似兩倍的節(jié)距疊置在導柵中，其數(shù)量只約為固定導葉的一半。它們具有對稱的剖面形狀和一條直的轉(zhuǎn)折角線14。在所示的廢氣透平增壓器透平裝置中，在固定的導葉出口處的碼赫數(shù)可以超過1。由于這個原因，可調(diào)節(jié)葉片的前緣15在徑向方向上成圓錐形延伸，以便避免在其輪廓的前緣處出現(xiàn)壓縮沖擊。
在葉柵中導葉8的實際調(diào)節(jié)是通過連桿機構(gòu)4、11、12借助于驅(qū)動裝置(未顯示)實現(xiàn)的，例如由壓縮機結(jié)構(gòu)中的已知驅(qū)動裝置來實現(xiàn)。該調(diào)節(jié)最好作為操作參數(shù)，例如，升壓，轉(zhuǎn)動速度等的函數(shù)自動地進行。
圖2所示的圓柱截面以放大的比例表示了所考慮的氣體透平區(qū)域中的葉片結(jié)構(gòu)。例如，在一個實際實現(xiàn)的例子中，給出了各個葉柵數(shù)據(jù)，在可調(diào)節(jié)葉片中，葉型厚度對弦長的比值是0.25;在固定的導葉中，弦長S與節(jié)距T的比值約為1.20;在可調(diào)節(jié)葉片中弦長S與節(jié)距T的比值約為0.6。專題文獻[例如，1966年出版的TRAUPEL的熱透平(ThermischeTurbomaschinen)第1卷第364頁和圖8、4、1]針對通常在廢氣透平增壓器透平中入口氣流和出口氣流工況對兩個串聯(lián)的導葉柵給出了較佳的節(jié)距比。
在與氣流離開導葉13相同的工況下，氣流出現(xiàn)在導葉8上。導葉8以一個傾角安裝，以使它們在不靈敏區(qū)域操作。廢氣在滿負荷的情況下以個約15°-20°的角度離開可調(diào)節(jié)葉柵。導葉8在兩側(cè)的可調(diào)節(jié)范圍最好是5°-10°。
顯然，考慮到機器過載運行的部分載荷的重要性，實際上節(jié)距/弦長的比值被優(yōu)化設(shè)計。
顯然，根據(jù)上述公開的內(nèi)容，本發(fā)明有可能做出許多變更和變化。因此，應該理解到，在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可按這里公開的方式以外的方式實施。其不同點可以是，可調(diào)節(jié)葉片的折轉(zhuǎn)角線形狀也可以是彎曲的，當然，對這種額外的措施將導致成本的大大增加，除非使用鑄件。為了當葉片轉(zhuǎn)動時獲得一個恒定的間隙，在對置和相應設(shè)計的殼體部件區(qū)域可調(diào)節(jié)葉片的葉尖和葉根的形狀可以制成彎曲的。最后，上述新的措施決不只限于透平增壓器透平。
權(quán)利要求
1.一種具至少一排可調(diào)節(jié)導葉和至少一排輪葉的軸流透平，其特征在于固定的導葉柵設(shè)在可調(diào)節(jié)導葉的上游，可調(diào)節(jié)葉片具有一個弦長與節(jié)距的比值，該比值大大地小于固定導葉的弦長與節(jié)距的比值。
2.如權(quán)利要求1所述的軸流透平，其特征在于可調(diào)節(jié)導葉的弦長與節(jié)距的比值約為固定導葉的弦長與節(jié)距的比值的一半。
3.如權(quán)利要求1所述的軸流透平，其特征在于可調(diào)節(jié)導葉具有至少與固定導葉的弦長大約相同的弦長。
4.如權(quán)利要求1所述的軸流透平，其特征在于可調(diào)節(jié)導葉具有一條直的折轉(zhuǎn)角線和對稱的剖面形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的軸流透平，其特征在于可調(diào)節(jié)導葉在葉片前緣區(qū)域內(nèi)按徑向方向圓錐形地延伸。
6.如權(quán)利要求1所述的軸流透平，其特征在于在可調(diào)節(jié)導葉區(qū)域內(nèi)，透平流動通道圓柱形地延伸。
全文摘要
一種具有一排可調(diào)節(jié)導葉(8)和一排輪葉(5)的軸流透平，其中固定導葉柵位于可調(diào)導葉的上游。可調(diào)葉片8的弦長/節(jié)距比值(S/T)大大地小于固定導葉(13)的弦長/節(jié)距比值?？烧{(diào)節(jié)葉片具有一條直的折轉(zhuǎn)角線(14)和對稱剖面的形狀。
文檔編號F03B3/18GK1070717SQ92110979
公開日1993年4月7日 申請日期1992年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月19日
發(fā)明者J·貝斯, P·埃爾維基耶爾 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司