用于轴流式涡轮机压缩机的涡流喷射器壳体制造技术

本发明专利技术提出了一种轴流式涡轮机压缩机，包括：具有至少一个环形排转子叶片(24)的转子，围绕所述转子叶片(24)排的定子壳体，所述壳体包括用于产生反涡流(38)的装置(32)。在压缩机的操作过程中，所述叶片(24)的运动在叶片顶端产生泄漏涡流(36)。所述产生装置(32)又喷射在与泄漏涡流(36)相反的方向上旋转的反涡流(38)，以便对抗泄漏涡流(36)。这改善了压缩机的喘振裕度。本发明专利技术还提供了一种用于通过反涡流(38)喷射来控制涡轮机压缩机的稳定性的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在涡轮机的转子叶片顶端的泄漏涡流。更具体地说，本专利技术涉及一种旨在限制限制轴流式涡轮机压缩机的稳定性的叶片顶端涡流的效果的壳体。本专利技术还涉及一种压缩机和飞机涡轮喷气式发动机。
技术介绍
轴流式涡轮机压缩机具有交替排的转子叶片和定子叶片。转子及相同叶片的旋转有助于逐步压缩穿过涡轮机的初级流。然而，该压缩涉及转子叶片顶端与周围壳体之间的泄漏。实际上，在此界面处需要机械间隙来防止接触。在转子转动期间，叶片顶端扫过壳体的内表面且泄漏绕过朝向叶片下表面形成涡流的叶片顶端。每个涡流创建针对其中流体运动很低的相关叶片的阻挡区域。在某些情况下，当降低初级流的速度时，涡流可达到随后叶片的前缘。这可能会导致阻挡区域中的流动被反转，这可能进而使压缩机不稳定。可能会出现浪涌现象，这可以通过使用壳体处理来防止。文献US2011/0299979A1公开了一种具有压缩机的涡轮机。该压缩机具有固定定子和支承环形排叶片的可动轮。定子包括围绕转子叶片的外壳体，所述壳体具有对应于叶片的环形凹槽。这些凹槽的深度是可变的，以维持压缩机的失速裕度(margin)。然而，各凹槽的深度和宽度增加了叶片顶端泄漏，从而限制了压缩机的压缩比。此外，涡轮机的性能降低了。
技术实现思路
本专利技术旨在解决由现有技术提出的问题中的至少一个。更具体地说，本专利技术旨在提高涡轮机的性能。本专利技术还旨在延伸轴流式涡轮机的压缩机的失速边界。本专利技术涉及一种用于轴流式涡轮机特别是用于轴流式涡轮机压缩机的组件，所述组件包括：具有至少一个环形排转子叶片的转子，围绕所述转子叶片排的定子壳体，所述组件被设计成，使得当所述涡轮机处于操作时，所述叶片的运动在所述壳体与叶片之间产生泄漏涡流，其特征在于，所述壳体包括用于产生与所述泄漏涡流重合的反涡流的装置，所述装置被设计成使得，当处于操作时，所述反涡流在与它们遇到的泄漏涡流相反的方向上旋转，以便对抗泄漏涡流。根据本专利技术的优选实施例，每个反涡流产生装置被设计成使得，当处于操作时，所述反涡流具有主要平行于所述泄漏涡流的旋转轴线，每个反涡流产生装置优选地安装在所述壳体上。根据本专利技术的有利实施例，所述反涡流产生装置包括孔喷射模块，所述壳体优选地包括围绕所述转子有角度分布的多个喷射模块。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射模块具有定位在转子叶片排上游的至少一个喷射孔。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射孔具有设计成从穿过所述孔的流动产生反涡流的内部翅片，并且可能至少一个或每个模块包括具有设计成产生反涡流的内部翅片的多个喷射孔。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射模块包括一组喷射孔，它们相对彼此倾斜，以便从来自该组中的所述喷射孔之一的流动形成反涡流。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射模块包括沿轴向和/或围绕所述壳体的周边偏移的至少一个上游喷射孔和一个下游喷射孔；所述孔在轴向平面中和/或相对于垂直于所述转子的旋转轴线的平面相对彼此倾斜。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射模块包括可能定位在所述叶片排下游的空气抽吸装置，特别是空气抽吸孔。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射模块包括一对导管，每个将所述叶片上游的一个喷射孔连接到所述叶片下游的抽吸孔，且每对中的导管优选地彼此交叉。根据本专利技术的有利实施例，所述壳体包括围绕所述叶片的主内部表面，至少一个或多个或者每个孔与所述内部表面齐平。根据本专利技术的有利实施例，所述叶片具有带有外部末端的前缘，所述喷射孔在所述前缘的外部末端的上游。根据本专利技术的有利实施例，所述反涡流产生装置包括沿轴向穿过所述至少一排转子叶片的至少一个或多个导管。根据本专利技术的有利实施例，所述反涡流产生装置包括其中形成有至少一个或多个导管的单件块，所述单件块优选地沿着所述至少一个环形排转子叶片的整个轴向长度延伸。根据本专利技术的有利实施例，所述反涡流产生装置包括围绕所述壳体的歧管，所述歧管优选地围绕含有所述叶片排的空间。根据本专利技术的有利实施例，所述组件包括以取决于是所述转子的旋转速度的函数的频率的替代方式用于产生反涡流的控制装置，并且产生反涡流可被触发作为叶片相对于产生装置的接近度的函数。根据本专利技术的有利实施例，径向间隙将叶片的外部末端与壳体分隔开，所述间隙可能围绕所述叶片排和/或是环形间隙。根据本专利技术的有利实施例，所述壳体包括环形密封件，特别是环形层可磨损材料，所述反涡流产生装置从所述环形密封件的上游延伸到下游和/或围绕所述环形密封件。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射模块包括将喷射孔连接到抽吸孔的至少一个通道。根据本专利技术的有利实施例，该组件包括产生在相同方向上转动的反涡流的多个产生装置。根据本专利技术的有利实施例，至少一个或每个喷射孔和/或至少一个或每个抽吸孔形成主要沿径向定向的通道。根据本专利技术的有利实施例，主内部表面是具有最大面积的表面。根据本专利技术的有利实施例，所述歧管是将加压空气供给到每个反涡流产生装置的分配器。根据本专利技术的有利实施例，所述壳体具有带有通常是直的或基本上为弓形的旋转轮廓的内部表面，所述轮廓沿着转子叶片排的整个长度在轴向上延伸。本专利技术还涉及一种包括组件的涡轮机，其特征在于，所述组件是如本专利技术所述的组件。所述转子优选地具有多个环形排叶片，并且所述组件包括多个反涡流产生装置。本专利技术还涉及一种用于控制涡轮机的压缩机特别是低压压缩机的稳定性的方法，所述压缩机包括：具有至少一个环形排转子叶片的转子，围绕所述转子叶片排的壳体，当所述涡轮机处于操作时，所述叶片的运动在所述壳体与叶片之间产生泄漏涡流，其特征在于，所述方法包括产生朝向所述泄漏涡流的反涡流，其在与泄漏涡流相反的方向上旋转，以便限制泄漏涡流。根据本专利技术的有利实施例，所产生的反涡流被不连续地产生，特别是当泄漏涡流接近时。根据本专利技术的有利实施例，所产生的反涡流在下游方向上特别是朝向所述泄漏涡流被喷射。根据本专利技术的有利实施例，所述叶片的外部末端具有相对于所述转子的旋转轴线倾斜的和弦，并且所述反涡流在被产生时具有大致平行于叶片的外部末端的倾斜和弦的螺旋涡流轴线。根据本专利技术的有利实施例，所述组件被设计用于在叶片中产生冲击的跨音速流。一般而言，本专利技术的每个目标的有利实施例还适用于本专利技术的其它目标。可能的话，本专利技术的每个目标可以与其他目标相结合。本专利技术可以限制泄漏涡流并可能降低泄漏涡流。相同的动作在空间和时间两方面被减小，结果是相同朝向相邻叶片的传播被停止。因此，每个泄漏涡流抵对着相关参考叶片回转。阻挡区减小，并且被推动远离随后的转子叶片。然后稳定裕度增加，同时保持性能。本专利技术使得能够保持叶片与壳体之间的均匀间隙，从而提高了各压缩级的压缩比。壳体的内部表面也变得更容易做出，因为它在这种情况下是直的和/或光滑的。采用预成型编织复合材料的架构仍然很简单。在孔之间使用导管使得能够在其中形成压力降，这可以是动态的。这使得能够控制作为叶片上下游压力差的函数的由孔重新喷射的流动。然后，涡流产生装置可适于鼓励以预定的操作速度产生反涡流并且以其它的操作速度限制这种涡流。这使得更容易设计出针对标称工作速度被优化同时获得自调节或被动系统的涡轮机。附图说明图1示出了根据本专利技术的轴流式涡轮机。图2是根据本专利技术的涡轮机压缩机的示意图。图3是根据本专利技术第一实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轴流式涡轮机(2)特别是用于轴流式涡轮机压缩机(4；6)的组件，所述组件包括：‑具有至少一个环形排转子叶片(24；124)的转子(12)，‑围绕所述转子叶片(24；124)排的定子壳体(28；128；228；328)，所述组件被设计成，使得当所述涡轮机(2)处于操作时，所述叶片(24；124)的运动在所述壳体(28；128；228；328)与叶片(24；124)之间产生泄漏涡流(36)，其特征在于，所述壳体(28；128；228；328)包括用于在所述泄漏涡流(36)产生反涡流(38；138；238)的装置(32；132；232；332)，所述装置(32；132；232；332)被设计成使得，当处于操作时，所述反涡流(38；138；238)在与它们遇到的泄漏涡流(36)相反的方向上旋转，以便对抗泄漏涡流(36)。

【技术特征摘要】
2015.06.18 BE BE2015/53721.一种用于轴流式涡轮机(2)特别是用于轴流式涡轮机压缩机(4；6)的组件，所述组件包括：-具有至少一个环形排转子叶片(24；124)的转子(12)，-围绕所述转子叶片(24；124)排的定子壳体(28；128；228；328)，所述组件被设计成，使得当所述涡轮机(2)处于操作时，所述叶片(24；124)的运动在所述壳体(28；128；228；328)与叶片(24；124)之间产生泄漏涡流(36)，其特征在于，所述壳体(28；128；228；328)包括用于在所述泄漏涡流(36)产生反涡流(38；138；238)的装置(32；132；232；332)，所述装置(32；132；232；332)被设计成使得，当处于操作时，所述反涡流(38；138；238)在与它们遇到的泄漏涡流(36)相反的方向上旋转，以便对抗泄漏涡流(36)。2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，用于产生反涡流(38；138；238)的每个装置(32；132；232；332)被设计成使得，当处于操作时，所述反涡流(38；138；238)具有主要平行于所述泄漏涡流(36)的旋转轴线，用于产生反涡流(38；138；238)的每个装置(32；132；232；332)优选地安装在所述壳体(28；128；228；328)上。3.根据权利要求1至2中任一项所述的组件，其特征在于，用于产生反涡流(38；138；238)的装置包括孔喷射模块，所述壳体(28；128；228；328)优选地包括围绕所述转子(12)呈角度分布的多个喷射模块。4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，至少一个或每个喷射模块包括布置在转子叶片(24；124)排上游的至少一个喷射孔(34；134；146；234；246；334；346)。5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，至少一个或每个喷射孔(34)具有设计成从穿过所述孔(34)的流动产生反涡流(38)的内部翅片(40)，并且可能至少一个或每个模块包括具有设计成产生反涡流(38)的内部翅片(40)的多个喷射孔(34)。6.根据权利要求3至5中任一项所述的组件，其特征在于，至少一个或每个喷射模块包括一组喷射孔(134；146；234；246；334；346)，它们相对彼此倾斜，以便从来自该组中的所述喷射孔之一的流动形成反涡流(38；138；238)。7.根据权利要求3至6中任一项所述的组件，其特征在于，至少一个或每个喷射模块(134；146；234；246；334；346)包括沿轴向和/或围绕所述壳体(128；228；328)的周边偏移的至少一个上游喷射孔(134；234；334)和一个下游喷射孔(146；246；346)；所述孔(134；146；234；246；334；346)在轴向平面中和/或相对于垂直于所述转子的旋转轴线(114；214)的平面相对彼此倾斜。8.根据权利要求3至7中任一项所述的组件，其特征在于，至少一个或每个喷射模块(32；132；232；332)包括可能定位在所述叶片(124)排下游的空气抽吸装置，特别是空气抽吸孔(148；348)。9.根据权利要求3至8中任一项所述的组件，其特征在于，至少一个或每个喷射模块包括一对导管(254；354)，每个将所述叶片上游的一个喷射孔(134；146；234；246；334；346)连接到所述叶片(24；12...

【专利技术属性】
技术研发人员：S希尔诺克斯，
申请(专利权)人：航空技术空间股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE