本发明专利技术涉及一种用于涡轮机械(10)的、尤其用于压缩机(10)的导向器(1)以及一种具有这种入口导向器(1)的涡轮机械(10)。导向器(1)具有至少一个叶片(4)，所述叶片具有能由流体(2)绕流的叶片翼(3)。为了提高涡轮机械(10)的效率提出，叶片翼(3)的轮廓中心线(6)的弯曲部(5)具有至少一个拐点(7)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在涡轮机械中、尤其压缩机中的导向器的导向叶片的轮廓部
本专利技术涉及一种用于涡轮机械的、尤其用于压缩机的导向器以及一种具有这种入口导向器的涡轮机械。
技术介绍
压缩机或流体压缩的设备在不同的工业领域中用于不同的应用，这些应用包括(工艺)流体、尤其是(工艺)气体的压缩或增压。对此已知的实例是在移动的工业应用中、如在废气涡轮增压机中或在喷气式发动机中的涡轮压缩机，或者也在静止的工业应用中、如在用于空气分离的齿轮式压缩机或者说齿轮式涡轮压缩机中的涡轮压缩机。在这种——以其工作方式持续工作的——涡轮压缩机中，通过如下方式引起流体的压力提高(压缩)：通过旋转叶片提高流体的角动量，所述流体从入口至出口穿过涡轮压缩机的具有旋转的、径向延伸的叶片的转动轮。在此，也就是说，在这种压缩机级中，在转动轮中的流体的压力和温度升高，而在转动轮中的流体的相对(流动)速度降低。为了实现流体的尽可能高的压力提高或压缩，能够将多个这种压缩机级相继连接。按涡轮压缩机的构型分为径流式和轴流式压缩机。在轴流式压缩机中，要压缩的流体、例如工艺气体沿与轴线(轴向方向)平行的方向流过压缩机。在径流式压缩机中，气体轴向地流入压缩机级的转动轮中，然后向外(径向地、径向方向)转向。因此，在多级的径流式压缩机中，在每个级下游需要流动偏转。这种径流式压缩机从http://de.wikipedia.org/wiki/Verdichter(可于2014年10月6日获得)中已知。轴流式和径流式压缩机的组合的结构类型借助于其轴流级吸入大的体积流，在随后的径流级中将所述体积流压缩至高的压力。在通常使用单轴的机械装置时，在齿轮式压缩机中，各个压缩机级围绕大齿轮分组，其中多个平行的轴由大的驱动齿轮、大齿轮驱动，所述轴分别承载一个或两个——容纳在螺旋壳体中的——转动轮。西门子公司的这种齿轮式压缩机、齿轮式涡轮压缩机具有名称STC-GC，其用于空气分离，从http://www.energy.siemens.com/hq/de/verdichtung-expansion-ventilation/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gc.htm(可于2014年10月6日获得)中已知。西门子公司的另一在此情况下单级的、具有悬伸的开放式的转动轮的齿轮式径流式压缩机、齿轮式涡轮压缩机具有名称STC-GO，用于满足冶金的、化石和化学工业的需求，该另一齿轮式径流式压缩机从http://www.energy.siemens.com/hq/de/verdichtung-expansion-ventilation/turboverdichter/einstufige-verdichter/stc-go.htm(可于2014年10月6日获得)中已知。在工艺运用越来越灵活的同时通常也提高要求，如特别是在涡轮机械中，对(闭环控制/开环控制)灵活性和/或功率的要求。对此已知的是，为了改善和/或增大涡轮机械中的效率和/或调节范围，对涡轮机械的特征曲线族产生影响或者甚至总体上调节涡轮机械，这种涡轮机械设有导向器、如——通常可调节的——连接在(轴向转动轮)上游的入口导向器和/或连接在(轴向转动轮)下游的出口导向器。这种导向器通常具有环形设置的、必要时借助于(调节)机械装置可调节(角度)的叶片，所述叶片具有轮廓化的、由(工艺)流体绕流/可由(工艺)流体绕流的叶片翼，所述叶片翼有助于穿过涡轮机械的最优的流动引导。这种入口导向器和出口导向器例如从DE102012216656A1中已知。齿轮式涡轮压缩机STC-GC也具有入口导向器(在其第一级上游)。例如——在入口导向器可调节的情况下——这样借助于这种可调节的入口导向器与对涡轮机械的功率要求相关地，通过对入口导向器的叶片环的叶片或叶片翼进行(角度)调节来匹配或调节(关于转动轮轴线)轴向地进入涡轮机械的(工艺)流体或其流动的在碰到转动轮或第一转动轮级上之前的速度和流动方向。然而，尤其在叶片或叶片翼的角度调节大时，流体流不再顺着叶片或叶片翼的轮廓，这造成流动损失、效率损失进而也造成在对涡轮机械的(功率/灵活性)要求方面的限制。相应的情况也适用于涡轮机械中的出口导向器或那里的角度调节。
技术实现思路
本专利技术基于的目的是，改善现有技术中的缺点以及以简单的且成本低的方式实现可以高效率灵活运行的涡轮机械。所述目的通过具有根据相应的独立权利要求的特征的用于涡轮机械的、尤其用于压缩机的导向器以及具有这种导向器的涡轮机械实现。导向器具有至少一个叶片，所述叶片具有可由流体绕流的叶片翼。叶片翼的轮廓中心线(也称作脊线)的弯曲部在此具有至少一个拐点。在此，根据流体力学的定义(参照http://de.wikipedia.org/wiki/Profil可于2014年10月6日获得)中的定义，轮廓能够理解为体部的，在此为叶片翼的，沿流动方向的横截面的形状。轮廓中心线或者说脊线(也称为曲率线)可理解为内接在轮廓中、在此内接在叶片翼轮廓中的圆的中心点的连线。通过对叶片翼的轮廓中心线的修改，也就是说通过叶片翼的轮廓中心线的具有至少一个拐点(或可能也具有多个拐点)的弯曲，简短且简化的说——通过叶片翼的具有至少一个拐点(或可能的多个拐点)的弯曲的轮廓中心线，能够改变叶片翼轮廓面，使得在导向器可调节时能够降低在(可调节的)叶片的——宽的——调节区域中的流动损失，而几乎不用在叶片翼/叶片的0°位置中进行改变。由此，在特定的工作点中、如在主要保证点(Hauptgarantiepunkt)中能够改善涡轮机械的功率数据或功率。本专利技术的优选的改进方案也由从属权利要求中得到。根据已知改进方案提出，叶片翼的轮廓中心线/脊线的弯曲部具有刚好一个拐点。直观地且简化地表达，叶片翼在此(对于升力面，例如飞翼、小翼的情况)构成类似于翘后缘轮廓的轮廓。名称“翘后缘”源自于如下：轮廓“s形”的后部区域中的轮廓中心线/脊线指向上方，由此——在此于是在叶片翼中——具有涡旋(所述涡旋是与“s形的走向”的或“s形的”指向上方的轮廓后缘的造型相关的)的——流——从叶片翼流出。替代地，也能够以改进的方式提出，叶片翼的轮廓中心线的弯曲部具有两个(“双重翘后缘”)、三个(“三重翘后缘”)或更多个拐点。根据另一优选的改进方案提出，拐点的数量和/至少一个拐点的位置或——在多个拐点的情况下——拐点的位置和/或还有弯曲的幅度和/或弯曲的走向，简短地说弯曲的造型，是与叶片翼的和/或转动轮的空气动力学要求相关的、尤其与待设置的迎流情况相关的。还有叶片翼的其他轮廓尺寸或几何形状，如轮廓厚度、轮廓深度和/或跨度能够相应地或与空气动力学要求相关地设计。(拐点的)位置在此——在下文中如此表示——能够理解为拐点位置，所述拐点位置是至少一个拐点或所述拐点与叶片翼的前缘的——投射到叶片翼的翼弦上的——间距。相对拐点位置是关于翼弦长度或轮廓深度的拐点位置。这样例如——直观地和/或简化地说——为流体机械(导向器设置用于所述流体机械，例如作为其入口导向器)的工作点或设计点确定其调节角度——然后对于那里的流动情况(叶片翼在调节角度下的迎流)优化叶片翼轮廓或叶片翼的弯曲的造型进而也优化拐点的数量、拐点的拐点位置或多个拐点的拐点位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于涡轮机械(10)的、尤其用于压缩机(10)的导向器(1)，所述导向器具有至少一个叶片(4)，所述叶片具有能由流体(2)绕流的叶片翼(3)，其特征在于，所述叶片翼(3)的轮廓中心线(6)的弯曲部(5)具有至少一个拐点(7)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.21 DE 102014221362.21.一种用于涡轮机械(10)的、尤其用于压缩机(10)的导向器(1)，所述导向器具有至少一个叶片(4)，所述叶片具有能由流体(2)绕流的叶片翼(3)，其特征在于，所述叶片翼(3)的轮廓中心线(6)的弯曲部(5)具有至少一个拐点(7)。2.根据上述权利要求中至少一项所述的用于涡轮机械(10)的导向器(1)，其特征在于，所述叶片翼(3)的轮廓中心线(6)的所述弯曲部(5)具有一个拐点(7)(翘后缘轮廓)或两个拐点(7)。3.根据上述权利要求中至少一项所述的用于涡轮机械(10)的导向器(1)，其特征在于，拐点(7)的数量和/或至少一个拐点(7)的位置和/或所述弯曲部(5)的幅度和/或走向与所述叶片翼(3)的空气动力学的要求相关，尤其与待设置的迎流情况相关。4.根据上述权利要求中至少一项所述的用于涡轮机械(10)的导向器(1)，其特征在于，所述叶片翼(3)构成为，使得所述叶片翼的轮廓深度(8)在其跨度(9)上变化。5.根据上述权利要求中至少一项所述的用于涡轮机械(10)的导向器(1)，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：维克托·赫米斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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