船用涡轮机转子叶片、包括此类叶片的船用涡轮机转子、相关的船用涡轮机以及制造此类叶片的方法技术

本发明专利技术提供一种用于船用涡轮机转子的叶片(24)，所述叶片沿径向(R)延伸并且包括外表面(EXT)、内表面(INT)、前缘(36)和后缘(38)，其中所述前缘(36)是大体沿所述径向(R)延伸的所述叶片(24)的边缘并且置于沿所述叶片(24)流动的水流方向的上游，所述后缘(38)是与所述前缘(36)相对的所述叶片(24)的边缘并且置于所述水流方向的下游。在根据剖面(P)的横截面中，所述叶片(24)的至少一部分呈现的包括厚部(42)和薄部(44)轮廓(40)，所述剖面(P)垂直于所述径向(R)，所述厚部(42)和所述薄部(44)各自在垂直于所述外表面(EXT)的方向中具有最大厚度(E1、E2)，所述厚部(42)的所述最大厚度(E1)比所述薄部(44)的所述最大厚度(E2)大至少四倍，所述薄部(44)的曲线的长度(L2)介于所述前缘(36)与所述后缘(38)之间的弦(46)的长度(C)的0.1倍与所述弦(46)的所述长度(C)的0.9倍之间，优选地介于所述弦(46)的所述长度(C)的0.25倍与所述弦(46)的所述长度(C)的0.9倍之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船用涡轮机转子叶片、包括此类叶片的船用涡轮机转子、相关的船用涡轮机以及制造此类叶片的方法
本专利技术涉及一种用于船用涡轮机转子的叶片，其中所述叶片沿径向延伸并且包括外表面、内表面、前缘和后缘，所述前缘是大体沿径向延伸的叶片边缘并且置于沿叶片纵向流动的水流方向的上游，所述后缘是与所述前缘相对的叶片边缘并且置于沿叶片纵向流动的水流方向的下游，其中在根据剖面的横截面中，所述叶片的至少一部分呈现出包括厚部和薄部的轮廓，所述剖面与径向垂直，所述厚部和所述薄部各自在垂直于外部曲线的方向上具有最大厚度，所述厚部的最大厚度比所述薄部的最大厚度大至少四倍。本专利技术还涉及一种船用涡轮机转子，其中所述转子包括内环、外环以及至少一个此类叶片，所述叶片在所述内环与外环之间径向延伸。本专利技术还涉及一种船用涡轮机，所述船用涡轮机包括定子和此类转子。本专利技术还涉及一种制造此类用于船用涡轮机转子的叶片的方法。
技术介绍
目前已存在一种用于上述类型的船用涡轮机转子的叶片。已知的叶片通常存在两种轮廓类型。在第一种类型中，所述轮廓主要包括厚部，因此薄部的曲线长度接近零。在第二种类型中，所述轮廓主要包括薄部，因此所述薄部的曲线长度大于前缘与后缘之间的弦长。但是，配备第一种类型的叶片，即所述轮廓主要包括厚部的叶片的船用涡轮机，能够在相对较低的转速下提供良好输出。配备第二种类型的叶片，即所述轮廓主要包括薄部的叶片的船用涡轮机，能够在高于与第一种类型叶片相关的转速的相对较高转速下提供良好的输出。因此，本专利技术的目标是提供一种用于船用涡轮机转子的叶片，所述叶片针对低速和高速而言在更广范围的船用涡轮机转子转速下提供更高输出，例如介于20转/分到40转/分(包括端点)之间的速度等。
技术实现思路
为此，本专利技术的主题是一种上述类型的叶片，其特征在于，所述薄部的曲线长度在前缘与后缘之间弦长的0.1倍到所述弦长的0.9倍(包括端点)的范围内，优选地在所述弦长的0.25倍到所述弦长的0.9倍(包括端点)的范围内。根据本专利技术的其他有利方面，所述叶片包括一个或多个以下特性，这些特征独立出现或者以所有可能的技术组合出现：厚部的最大厚度小于或等于前缘与后缘之间弦长的0.25倍，整个叶片独立于剖面径向呈现出厚部和薄部，叶片独立于剖面在径向中的位置呈现相同轮廓，前缘与后缘之间的弦长具有可变值，具体取决于在剖面在径向中的位置，优选地具有从内环向外环减小的值，所述轮廓在内表面侧上呈现拐点，以及所述厚部呈现对称平面，其中所述对称平面平行于径向。本专利技术还包括一种船用涡轮机转子，其中所述转子包括内环、外环以及至少一个叶片，所述叶片本身在所述内环与外环之间径向延伸，其特征在于，所述叶片是上文定义的叶片。本专利技术还包括一种船用涡轮机，所述船用涡轮机包括转子和定子，其特征在于，所述转子是上文定义的转子。本专利技术还包括一种制造船用涡轮机转子的叶片的方法，其中所述叶片沿径向延伸并且包括外表面、内表面、前缘和后缘，其中所述前缘是大体沿径向延伸的叶片边缘并且置于沿叶片流动的水流方向的上游，所述后缘是与所述前缘相对的叶片边缘并且置于沿叶片流动的水流方向的下游，所述制造方法包括以下步骤：针对所述前缘的每个点，计算在根据剖面的横截面中的所述叶片的轮廓，所述剖面穿过所述前缘的所述点并且垂直于所述径向，根据计算所得轮廓制造所述叶片，所述制造方法的特征在于所述计算步骤，其中包括：沿所述外表面的预定曲线选择第一中间点，所述第一中间点与所述外表面的所述曲线的第一端和第二端不同，通过相对于穿过所述外表面的所述曲线的所述第一中间点和第一端的直线，对所述外表面的所述曲线中取自所述第一端与所述第一中间点之间的部分进行对称计算，确定所述内表面的所述曲线的第一部分，删除所述内表面的所述曲线的所述第一部分中取自所述第一中间点与沿所述第一部分设置的第二中间点之间的部分，从而得到第一缩短部分，以及通过用几何线将所述第二中间点连接到所述第二端来确定所述内表面的所述曲线的第二部分，所述第一缩短部分和所述第二部分形成所述内表面的曲线，并且所述外表面的曲线和所述内表面的曲线形成所述轮廓。根据本专利技术的另一个有利方面，本专利技术提供一种制造工艺，所述制造工艺包括以下特征：确定所述第二部分的步骤包括不均匀地平移所述外表面的所述曲线中截自所述第二端与所述第一中间点之间的部分，平移距离能够从所述部分的一个点向另一个点变化，优选地从对应于所述第二端的待平移点向对应于所述第一中间点的待平移点增大。附图说明参考附图阅读以下说明之后能够显而易见地了解本专利技术的这些特征和优点，其中以下说明仅作为本专利技术的非穷举实例，可参考以下附图中：图1是根据本专利技术的船用涡轮机的透视图，图2是根据本专利技术一个实施例模式的图1中的第一船用涡轮机叶片的示意图，图3是沿图2中的平面III截取的截面图，图4是一种制造图2中的叶片的方法的流程图，图5到图9是考虑到确定叶片轮廓，在执行制造工艺的步骤期间，叶片轮廓的示意图，以及图10是根据本专利技术第二实施例模式的与图2类似的视图。具体实施方式在图1中，船用涡轮机10包括定子12、围绕纵轴X旋转的移动转子14以及导管16。船用涡轮机10还包括用于支撑定子的支架18。船用涡轮机10能够将沿纵向X在导管16中循环的液体流的动能转换成电能，其中所述电流驱动围绕X轴旋转的转子14，并且转子14相对于定子12的旋转产生电能。例如，船用涡轮机10是水下船用涡轮机，所述水下船用涡轮机用于使用海流的动能。在另一种变型中，所述船用涡轮机被设计成浸入水道中，以便将所述水流的水力能量转换成电能。定子12采用围绕纵轴X旋转的环的形式。众所周知，定子12包括定子的活性磁性零件，所述零件未图示。转子14包括内环20、外环22和多个叶片24，所述叶片在内环20与外环22之间垂直于纵轴X沿径向R延伸。叶片24的数量N优选地为介于2与20之间(包括端点)。在图1所示的示例性实例中，转子14包括八个叶片，这八个叶片以一定角度分布在所述内环20的外周上，并且N等于8。或者换言之，两个连续叶片的角间距约等于45°。转子14还包括转子的磁性零件，这些零件未图示，所述零件布置在环外22的外周上并且能够与所述定子的活性磁性零件一起使用，以便在转子14在定子12内围绕X轴旋转时产生电能。导管16包括两个半管26，所述两个半管沿纵向X装在定子12的所有侧上。导管16采用围绕纵轴X的圆环面的形式，所述环面呈现出椭圆形的横截面。在沿平行于X轴的纵向平面的截面中，每个半管26呈U形，U形的两端固定到定子12。支架18包括用于支撑在地面上的多个支撑点28以及用于将定子维持在距地面一定距离处的三个垂直臂30。例如，支架18包括管状底盘。内环20和外环22各自采用围绕纵轴X旋转的圆柱形管的形式。例如，在纵向X中，内环20的长度与外环22的长度大致相等。在一种变型中，在纵向X中，内环20的程度与外环22的长度不同。内环20在垂直于X轴的平面中呈现第一直径D1，而外环22呈现大于第一直径D1的第二直径D2。例如，第一直径D1的大小在介于2,000mm与8,000mm之间的范围内(包括端点)。例如，第二直径D2的大小在介于4,000mm与18,000mm之间的范围内(包括端点)。每个叶片24包括第一表面32、第二表面34、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于船用涡轮机(10)的转子(14)的叶片(24)，所述叶片沿径向(R)延伸并且包括外表面(EXT)、内表面(INT)、前缘(36)和后缘(38)，其中所述前缘(36)是大体沿所述径向(R)延伸的所述叶片(24)的边缘并且置于沿所述叶片(24)流动的水流方向的上游，所述后缘(38)是与所述前缘(36)相对的所述叶片(24)的边缘并且置于沿所述叶片(24)流动的水流方向的下游，在根据剖面(P)的横截面中，所述叶片(24)的至少一部分呈现包括厚部(42)和薄部(44)的轮廓(40)，所述剖面(P)垂直于所述径向(R)，所述厚部(42)和所述薄部(44)各自在垂直于所述外表面(EXT)的方向中具有最大厚度(E1、E2)，所述厚部(42)的最大厚度(E1)比所述薄部(44)的最大厚度(E2)大至少四倍，其特征在于，所述薄部(44)的曲线的长度(L2)介于所述前缘(36)与所述后缘(38)之间的弦(46)的长度(C)的0.1倍与所述弦(46)的所述长度(C)的0.9倍之间(包括端点)，优选地介于所述弦(46)的所述长度(C)的0.25倍与所述弦(46)的所述长度(C)的0.9倍之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.27 FR 12508091.一种用于船用涡轮机(10)的转子(14)的叶片(24)，所述叶片沿径向(R)延伸并且包括外表面(102)、内表面(148)、前缘(36)和后缘(38)，其中所述前缘(36)是大体沿所述径向(R)延伸的所述叶片(24)的边缘并且置于沿所述叶片(24)流动的水流方向的上游，所述后缘(38)是与所述前缘(36)相对的所述叶片(24)的边缘并且置于沿所述叶片(24)流动的水流方向的下游，在根据剖面(P)的横截面中，所述叶片(24)的至少一部分呈现包括厚部(42)和薄部(44)的轮廓(40)，所述剖面(P)垂直于所述径向(R)，所述厚部(42)和所述薄部(44)各自在垂直于所述外表面(102)的方向中具有最大厚度(E1、E2)，所述厚部(42)的最大厚度(E1)比所述薄部(44)的最大厚度(E2)大至少四倍，其特征在于，所述薄部(44)的曲线的长度(L2)介于所述前缘(36)与所述后缘(38)之间的弦(46)的长度(C)的0.1倍与所述弦(46)的所述长度(C)的0.9倍之间。2.根据权利要求1所述的叶片(24)，其中，所述薄部(44)的曲线的长度(L2)介于所述弦(46)的所述长度(C)的0.25倍与所述弦(46)的所述长度(C)的0.9倍之间。3.根据权利要求1所述的叶片(24)，其中所述厚部(42)的所述最大厚度(E1)小于或等于所述前缘(36)与所述后缘(38)之间的所述弦(46)的所述长度(C)的0.25倍。4.根据权利要求1或2或3所述的叶片(24)，其中整个叶片(24)独立于所述剖面(P)在所述径向(R)中的位置呈现所述厚部(42)和所述薄部(44)。5.根据权利要求4所述的叶片(24)，其中所述叶片(24)独立于所述剖面(P)在所述径向(R)中的位置呈现相同轮廓(40)。6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的叶片(24)，其中所述前缘(36)与所述后缘(38)之间的所述弦(46)的所述长度(C)能够依据所述剖面(P)在所述径向(R)中的位置改变，并且从内环(20)向外环(22)减小。7.根据权利要求1到3中任一所述的叶片(24)，其中在所述内表面(148)所在的侧面上，所述轮廓(40)呈现拐点(48)。8.根据权利要求1到3中任一所述的叶片(24)，其中所述厚部(42)具有对称平面(S)，所述对称平面(S)平行于所述径向(R)。9.一种船用涡轮机(10)的转子(14)，其中所述转子(14)包括内环(20)、外环(22)以及至少一个叶片(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：H迪歇涅，P卡宁，A加拉尔佩卡雷尔，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB