專利名稱：渦輪葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的渦輪葉片，其帶有一個設(shè)置在葉片頂端部位伸出葉片輪廓的拱臺。
已知的旨在減少間隙損失和提高渦輪葉片可靠性的措施，是在葉片頂端部位設(shè)置一個側(cè)面伸出于葉片輪廓的肋片或拱臺(所謂的微型覆環(huán)或小翼)(.O kapuu，在“von Karman Institute for FluidDynamics”演講系列1987-07到論文“Small High Pressure RatioTurbines”1987年6月15-18日，第1-4頁，圖1-4中的報告“Aerodynamic design of first stage turbines for small aeroengines”)。
但這種解決方案增大了葉片的入口楔形角和出口楔形角，從而相應(yīng)地增大了效率損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖避免上述所有缺點。發(fā)明目的在于進一步改善渦輪葉片的效率，該渦輪葉片帶有一個設(shè)置在葉片頂端部位的伸出葉片輪廓的拱臺。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的是這樣實現(xiàn)的，即在如權(quán)利要求1前序部分所述的一種裝置中，拱臺僅在壓力側(cè)的一定表面部位的部分區(qū)域形成。這里，該確定區(qū)域是由一條假想的弦圍出的壓力側(cè)的部位，該弦不僅鄰近葉片壓力側(cè)的入口邊緣處而且鄰近其出口邊緣處。
因為拱臺僅在壓力側(cè)的一部分上延伸，所以兩個楔形角即入口角和出口角可以保持較小。由此產(chǎn)生了一種尖銳的葉片幾何形狀，其本身可避免葉片入口邊緣部位的高馬赫數(shù)(Machzahlen)和葉片出口邊緣部位的死水區(qū)。最后，在進一步保證降低間隙損失的情況下實現(xiàn)對效率的進一步改善。
有利的是，壓力側(cè)的支撐拱臺的部分區(qū)域位于兩個在葉片壓力側(cè)的點之間并與之間隔一定距離，其中第一個點布置在入口邊部位，第二個點布置在出口邊部位，假想的弦與這兩個點毗連。特別有利的是，在第一個點和拱臺之間以及第二個點和拱臺之間形成一個間距a1，a2，其分別對應(yīng)于葉片相應(yīng)部位的葉片厚度d1，d2。
以此方式，實現(xiàn)拱臺到葉片入口邊或到出口邊的較大間距，從而可以進一步減小其楔形角。
從入口邊起，拱臺在葉片的弦長度I的30-40％的區(qū)域內(nèi)具有高出壓力側(cè)的最大高度hmax。這里，拱臺的該高度不僅向葉片入口邊方向而且向出口邊方向都是連續(xù)降低的。拱臺的最大高度hmax大致對應(yīng)于葉片厚度d3，該厚度d3如在葉片鄰近拱臺的并背向葉片頂端的部位所形成的。另外優(yōu)選拱臺設(shè)計成波狀。


附圖中借助一渦輪增壓機的廢氣渦輪工作葉片示出了本發(fā)明的一個圖1工作葉片壓力側(cè)的側(cè)視圖；圖2工作葉片沿圖1中II-II線的截面圖；圖3工作葉片沿圖1中III-III線的截面圖。
圖中僅示出了對理解本發(fā)明來說重要的零件。例如包括葉片封板在內(nèi)的廢氣渦輪其它構(gòu)件沒有示出。
具體實施例方式
圖1中示出的作為工作葉片的渦輪葉片由一個葉片根部2、平臺3和一個葉片4構(gòu)成。未示出渦輪的與平臺相鄰的渦輪葉片直接緊挨著，并這樣構(gòu)成流動通道的內(nèi)部界限，該內(nèi)部通道向外被一個同樣未示出的葉片封板封閉。葉片4有一個入口邊5、一個出口邊6、一個抽吸側(cè)7、一個壓力側(cè)8以及一個葉片頂端9(圖2)。
葉片頂端9部位處，在葉片4的壓力側(cè)8上設(shè)置一個拱臺10，該拱臺僅在整個壓力側(cè)8的部分區(qū)域11延伸。該部分區(qū)域11是壓力側(cè)8的由一假想弦包圍的表面區(qū)域13的組成部分。為此，弦12在葉片4的入口邊5部位與第一個點14毗連，在葉片4的出口邊6部位與第二個點15毗連。接納拱臺10的部分區(qū)域在兩個點14，15之間形成并與之間隔一定距離。該部分區(qū)域小于由弦12包圍的表面區(qū)域13(圖3)。
在第一個點14和拱臺10之間構(gòu)成一個間距a1，該間距大致相當(dāng)于葉片4該部位處的葉片厚度d1。同樣，在第二個點15和拱臺10之間構(gòu)成一個間距a2，該間距大致相當(dāng)于葉片4該部位處的葉片厚度d2。
拱臺10具有一個高出壓力側(cè)8的最大高度hmax，其大致相當(dāng)于葉片厚度d3，該厚度d3在葉片4的鄰近拱臺10但背向葉片頂端9的部位構(gòu)成(圖2)。該最大高度hmax位于距離入口邊5一定間距b處，該間距b在葉片4的弦長度I的30-40％處(圖3)。從該最大高度hmax起，拱臺10的高度不僅向葉片4的入口邊5方向而且向出口邊6方向連續(xù)降低。這里，拱臺10的高度在兩個方向上這樣降低，即沿弦的長度I產(chǎn)生一種波狀外輪廓。
因為拱臺10僅在壓力側(cè)8的部分區(qū)域11內(nèi)構(gòu)成并相對弦12的在壓力側(cè)8上的接觸點向內(nèi)偏置，還因為其高度在兩個葉片邊緣方向上都連續(xù)降低，所以渦輪葉片1的兩個楔形角即入口角ω1和出口角ω2與現(xiàn)有技術(shù)中已知的方案相比可保持較小。
在運轉(zhuǎn)中，這種尖銳的葉片幾何形狀改善了葉片4的入口邊5部位的流動，并由此降低了馬赫數(shù)。同樣由于這種尖銳的葉片幾何形狀，在葉片4的出口邊6部位避免了產(chǎn)生死水區(qū)。以此方式實現(xiàn)進一步改善效率，同時保證了間隙損失的必要減少。此外通過拱臺10的波狀外輪廓可以獲得最佳的流動導(dǎo)向。
除了在葉片4的壓力側(cè)8上的拱臺外，還可以在抽吸側(cè)7上設(shè)置一個拱臺(未示出)，由此可進一步減少溢流的危險，并可在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式下改善該部位的流動導(dǎo)向。當(dāng)然，這樣一種拱臺10不僅可用在工作葉片，也可用在導(dǎo)向葉片。
附圖標記清單1 渦輪葉片，工作葉片2 葉片根部3 平臺4 葉片5 入口邊
6 出口邊7 抽吸側(cè)8 壓力側(cè)9 葉片頂端10 拱臺11 部分區(qū)域12 弦13 表面區(qū)域14 第一個點15 第二個點a1間距a2間距b 間距d1間距d2間距d3間距hmax10的最大高度I 4的弦長ω14的入口角ω24的出口角
權(quán)利要求
1.帶有一個葉片(4)的渦輪葉片，其中葉片(4)有一個入口邊(5)、一個出口邊(6)、一個抽吸側(cè)(7)以及一個壓力側(cè)(8)，并且還有一個葉片頂端(9)，其中在葉片(4)的壓力側(cè)(8)上，在葉片頂端(9)部位設(shè)置有一個拱臺(10)，其特征在于，拱臺(10)僅在壓力側(cè)(8)的一個表面區(qū)域(13)的一部分區(qū)域(11)內(nèi)構(gòu)成，其中所述表面區(qū)域(13)是由不僅在入口邊(5)而且在出口邊(6)部位與葉片(4)的壓力側(cè)(8)接觸的假想的弦(12)圍出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其特征在于，假想的弦(12)在入口邊(5)部位與葉片(4)的壓力側(cè)(8)的第一點(14)相連，在出口邊(6)部位與第二點(15)相連，其中接納拱臺(10)的部分區(qū)域(11)在兩個點(14，15)之間形成并且與之間隔一定間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪葉片，其特征在于，在第一個點(14)和拱臺(10)之間以及在第二點(15)和拱臺(10)之間分別構(gòu)成一個間距(a1，a2)，該間距大致相當(dāng)于葉片(4)的相應(yīng)部位的葉片厚度(d1，d2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的渦輪葉片，其特征在于，拱臺(10)從入口邊(5)起，在葉片(4)的弦長(I)的30-40％區(qū)域內(nèi)具有一個高出壓力側(cè)(8)的最大高度(hmax)，其中拱臺(10)的高度不僅向葉片(4)的入口邊(5)方向而且向出口邊(6)方向連續(xù)降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪葉片，其特征在于，拱臺(10)的最大高度(hmax)大致相當(dāng)于葉片厚度(d3)，該葉片厚度(d3)是在葉片(4)的與拱臺(10)鄰近的并背向葉片頂端(9)的部位的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪葉片，其特征在于，拱臺(10)設(shè)計成波狀。
全文摘要
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)渦輪葉片效率的進一步改善,該渦輪葉片具有一個設(shè)置在葉片頂端部位的伸出葉片輪廓的拱臺。為此,拱臺(10)僅在壓力側(cè)(8)的表面區(qū)域(13)的一部分區(qū)域內(nèi)構(gòu)成,該表面區(qū)域是由一條不僅在入口邊(5)而且在出口邊(6)部位與葉片(4)的壓力側(cè)(8)接觸的假想的弦(12)圍出。
文檔編號F01D5/20GK1346424SQ00805430
公開日2002年4月24日 申請日期2000年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者B·菲利普森, B·馬梅夫, E·里亞博夫 申請人:Abb渦輪系統(tǒng)有限公司