径向涡轮推进器和用于制造径向涡轮推进器的方法技术

径向涡轮推进器包括：涡轮叶轮模块(101)，包括在径向涡轮推进器的轴向方向上彼此对置的第一表面和第二表面。径向涡轮推进器包括附接至涡轮叶轮模块的叶片模块(102)。每一个叶片模块是单块材料，且包括本体部分和连接至本体部分且从本体部分在轴向方向上突出的叶片。涡轮叶轮模块的至少第一表面设有一个或更多个环状沟槽(106‑109)，沟槽在轴向方向上开口，且包含叶片模块的本体部分，从而在每一个沟槽中，叶片模块在周向方向上连续。径向涡轮推进器还包括固定系统，用于将叶片模块的本体部分保持在所述一个或更多个沟槽中。

Radial turbothruster and method for manufacturing radial turbine thruster

Radial turbothrusters include: turbine impeller module (101), including the first and second surfaces opposed to each other in the axial direction of radial turbothrusters. The radial turbothruster includes a blade module attached to the turbine impeller module (102). Each blade module is a single block material, and comprises a body part and a blade connected to the body part and protruding from the body part in the axial direction. At least the first surface of the turbine impeller module is provided with one or more annular grooves (106), the groove is open in the axial direction and contains the body part of the blade module, so that in each groove, the blade module is continuous in the circumferential direction. The radial turbothruster also includes a fixed system for maintaining the body part of the blade module in one or more trenches.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】径向涡轮推进器和用于制造径向涡轮推进器的方法
本公开一般涉及涡轮推进器的机械构造。更特别地，本公开涉及一种径向涡轮推进器的机械构造。此外，本公开涉及一种用于制造径向涡轮推进器的方法。
技术介绍
在许多情况下，尤其是小涡轮装置的涡轮推进器由能够是例如钛的一块实心基本金属制成。上述类型的涡轮装置能够是例如但不必是废热回收系统或紧凑规格能量转换系统的集成涡轮发电机的一部分。然而，上述制造方法非常昂贵，且需要复杂的计算机控制加工。此外，制造过程中的失效的风险显著，因为在涡轮推进器的单个部位中例如一个叶片中的制造缺陷导致整个涡轮推进器被视为有缺陷。此外，在叶片失效的情况下，必须更换整个涡轮推进器。另一种制造方法是模具铸造，但是模具铸造有它自身的挑战，例如，通过模具铸造制造的涡轮推进器会在机械上比加工制造的涡轮推进器弱。此外，涡轮推进器的铸坯可能需要最终加工。许多大涡轮装置诸如例如气体涡轮的涡轮推进器通常被构造成使得分开的叶片被附接至毂部。在这种情况下，每一个叶片和毂部能够被分开制造，且因而制造过程中的失效的风险比在涡轮推进器由一块实心基本金属加工的上述情况下显著小。然而，将分开的叶片附接至毂部的技术也不是没有挑战。一种挑战涉及对可靠的固定系统的需求，该固定系统用于在苛刻的操作条件下也保持叶片附接至毂部。尤其是与小涡轮装置的涡轮推进器结合，在叶片和毂部之间的接头的物理尺寸会很小，并且因此可能难以布置可靠的固定系统用于保持叶片附接至毂部。
技术实现思路
以下呈现简化的
技术实现思路
，以便提供对各种专利技术实施例的一些形态的基本理解。
技术实现思路
不是本专利技术的广泛概述。它既不意图标识本专利技术的关键或决定性要素，也不意图描绘本专利技术的范围。以下
技术实现思路
仅以简化形式呈现本专利技术的一些构思，作为本专利技术的示范实施例的更详细说明的前奏。根据本专利技术，提供一种新的径向涡轮推进器。根据本专利技术的径向涡轮推进器包括：-涡轮叶轮模块，所述涡轮叶轮模块包括在所述径向涡轮推进器的轴向方向上彼此对置的第一表面和第二表面；和-被附接至所述涡轮叶轮模块的叶片模块，每一个叶片模块是单块材料，且包括本体部分和一个或更多个叶片，所述一个或更多个叶片被连接至所述本体部分且从所述本体部分在所述轴向方向上突出，并且至少一个所述叶片模块包括至少两个叶片。所述涡轮叶轮模块的至少所述第一表面设有一个或更多个环状沟槽，所述一个或更多个环状沟槽在所述轴向方向上开口，且包含所述叶片模块的所述本体部分，从而在每一个所述沟槽中，所述叶片模块在周向方向上连续。所述径向涡轮推进器还包括固定系统，所述固定系统用于将所述叶片模块的所述本体部分保持在所述一个或更多个环状沟槽中。由于叶片模块的本体部分处于在轴向方向上开口的环状沟槽中，离心力不以与例如将径向叶片附接至毂部的外周的情况下相同的方式对上述固定系统施加应力。此外，与将每一个叶片分开地附接至毂部的情况下相比，固定系统更简单以构造，因为从固定系统的观点看尺寸相关的上述叶片模块有利地包括许多叶片。涡轮叶轮模块和叶片模块能够由不同材料制造。在许多情况下，上述径向涡轮推进器比由单块材料加工的对应径向涡轮推进器更便宜制造。此外，在叶片失效的情况下，仅需要替换损坏的叶片模块。根据本专利技术，也提供一种用于制造径向涡轮推进器的新方法。根据本专利技术的方法包括：-制造涡轮叶轮模块，所述涡轮叶轮模块包括在所述径向涡轮推进器的轴向方向上彼此对置的第一表面和第二表面；-制造叶片模块，每一个叶片模块是单块材料，且包括本体部分和一个或更多个叶片，所述一个或更多个叶片被连接至所述本体部分，且从所述本体部分在所述轴向方向上突出，并且至少一个所述叶片模块包括至少两个叶片；-在所述涡轮叶轮模块的至少所述第一表面上制作在所述轴向方向上开口的一个或更多个环状沟槽；-将所述叶片模块的所述本体部分放置到所述一个或更多个沟槽中，从而在每一个所述沟槽中，所述叶片模块在周向方向上连续；以及-通过固定系统将所述叶片模块附接至所述涡轮叶轮模块，所述固定系统用于将所述叶片模块的所述本体部分保持在所述一个或更多个沟槽中。在附加从属权利要求中描述了本专利技术的若干示范且非限制性实施例。当结合附图阅读时，从对具体示范且非限制性实施例的以下说明将最好地理解本专利技术的关于构造和关于操作方法的各种示范且非限制性实施例连同本专利技术的另外的目的和优点。在该文件中，使用动词“包括……”和“包含……”作为开放式限定，这些开放式限定既不排除也不要求存在未叙述的特征。从属权利要求中叙述的特征能够彼此自由地组合，除非另有明确声明。此外，应理解，贯穿该文件使用“一”或“一个”即单数形式不排除多个。附图说明以下在示例的意义上并参考附图更详细地解释本专利技术的示范且非限制性实施例和它们的优点，在这些附图中：图1a示出根据本专利技术的示范且非限制性实施例的径向涡轮推进器，图1b示出图1a中所示的径向涡轮推进器的涡轮叶轮模块的截面图，图1c示出图1a中所示的径向涡轮推进器的叶片模块，图1d示出组装阶段期间的图1a中所示的径向涡轮推进器，图2a、图2b和图2c示出图1a中所示的径向涡轮推进器的细节，并且图3示出根据本专利技术的示范且非限制性实施例的用于制造径向涡轮推进器的方法的流程图。具体实施方式以下给出的说明中提供的具体示例不应被理解为限制所附权利要求的范围和/或适用性。以下给出的说明中提供的列表和示例组不是穷举的，除非另有明确声明。图1a示出根据本专利技术的示范且非限制性实施例的径向涡轮推进器。该径向涡轮推进器包括涡轮叶轮模块101，该涡轮叶轮模块101包括在径向涡轮推进器的轴向方向上彼此对置的第一表面和第二表面。轴向方向平行于坐标系199的z轴。在图1b中示出涡轮叶轮模块101的截面图。截面平面平行于坐标系199的yz平面。径向涡轮推进器包括叶片模块，这些叶片模块被附接至涡轮叶轮模块101。一个叶片模块是图1c中所示的叶片模块102。每一个叶片模块是单块材料，且包括本体部分和叶片，这些叶片被连接至该本体部分且从本体部分在轴向方向上突出。在图1c中，以附图标记103指示叶片模块102的本体部分，并且以附图标记104和105指示叶片模块102的两个叶片。使用例如模具铸造和/或计算机控制加工和/或一些其它适当的方法，能够将每一个叶片模块与涡轮叶轮模块101分开制造且与其它叶片模块分开制造。由于能够将叶片模块作为分开的部件制造，所以制造过程能够简单，能够容易对叶片模块进行表面涂布，并且能够容易测试不同的材料。涡轮叶轮模块101的上述第一表面和第二表面设有在轴向方向上开口的环状沟槽。在图1b中，以附图标记106、107、108和109指示第一表面上的环状沟槽。在图1b中，以附图标记110指示第二表面上的一个环状沟槽。图1d示出组装阶段期间的图1a中所示的径向涡轮推进器，其中四个叶片模块已经被安装在涡轮叶轮模块101上。如借助图1a-1d能够理解，环状沟槽包含叶片模块的本体部分，从而在每一个沟槽中，叶片模块在径向涡轮推进器的周向方向上连续。图1a-1d中所示的径向涡轮推进器还包括固定系统，该固定系统用于将叶片模块的本体部分保持在涡轮叶轮模块101的环状沟槽中。以下参考图2a、图2b和图2c解释该固定系统。图2a示出图1a、图1b和图1c中所示的涡轮叶轮模块101的环状沟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向涡轮推进器，包括：‑涡轮叶轮模块(101)，所述涡轮叶轮模块(101)包括在所述径向涡轮推进器的轴向方向上彼此对置的第一表面和第二表面；和‑被附接至所述涡轮叶轮模块的叶片模块(102、202)，每一个叶片模块是单块材料，且包括本体部分(103、203)和一个或更多个叶片(104、105、204)，所述一个或更多个叶片(104、105、204)被连接至所述本体部分且从所述本体部分在所述轴向方向上突出，其特征在于至少一个所述叶片模块包括至少两个叶片，并且所述涡轮叶轮模块的至少所述第一表面设有一个或更多个环状沟槽(106‑110)，所述一个或更多个环状沟槽(106‑110)在所述轴向方向上开口，且包含所述叶片模块的所述本体部分，从而在每一个所述环状沟槽中，所述叶片模块在周向方向上连续，并且所述径向涡轮推进器还包括固定系统，所述固定系统用于将所述叶片模块的所述本体部分保持在所述一个或更多个环状沟槽中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.01 FI 201559031.一种径向涡轮推进器，包括：-涡轮叶轮模块(101)，所述涡轮叶轮模块(101)包括在所述径向涡轮推进器的轴向方向上彼此对置的第一表面和第二表面；和-被附接至所述涡轮叶轮模块的叶片模块(102、202)，每一个叶片模块是单块材料，且包括本体部分(103、203)和一个或更多个叶片(104、105、204)，所述一个或更多个叶片(104、105、204)被连接至所述本体部分且从所述本体部分在所述轴向方向上突出，其特征在于至少一个所述叶片模块包括至少两个叶片，并且所述涡轮叶轮模块的至少所述第一表面设有一个或更多个环状沟槽(106-110)，所述一个或更多个环状沟槽(106-110)在所述轴向方向上开口，且包含所述叶片模块的所述本体部分，从而在每一个所述环状沟槽中，所述叶片模块在周向方向上连续，并且所述径向涡轮推进器还包括固定系统，所述固定系统用于将所述叶片模块的所述本体部分保持在所述一个或更多个环状沟槽中。2.根据权利要求1所述的径向涡轮推进器，其中每一个所述叶片模块包括至少两个叶片。3.根据权利要求2所述的径向涡轮推进器，其中每一个所述叶片模块包括至少五个叶片。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的径向涡轮推进器，其中所述固定系统包括在至少一个所述叶片模块和至少一个所述环状沟槽之间的轴向形状锁定，使得考虑中的所述环状沟槽(106-110)的横截面形状与考虑中的所述叶片模块的所述本体部分(103)的横截面形状被布置成防止所述本体部分在所述轴向方向上离开所述环状沟槽。5.根据权利要求4所述的径向涡轮推进器，其中考虑中的所述环状沟槽(106-110)的横截面与考虑中的所述叶片模块(103)的所述本体部分的横截面被成形为构成在考虑中的所述环状沟槽和考虑中的所述叶片模块的所述本体部分之间的燕尾接头。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的径向涡轮推进器，其中所述固定系统包括一个或更多个紧固元件(211)，所述一个或更多个紧固元件(211)将至少一个所述叶片模块附接至所述涡轮叶轮模块。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的径向涡轮推进器，其中对于所述一个或更多个环状沟槽中的每一个环状沟槽，所述固定系统包括：-一个或更多个紧固元件(211)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨穆利·尼卡宁，埃罗·舍尔曼，珍妮·内尔格，
申请(专利权)人：拉普兰塔理工大学，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI