返回级制造技术

一种径流式涡轮机械(RTM)的返回级(RCH)，具有至少一个导向叶片级(VST)，其中所述返回级(RCH)环形地围绕轴线(X)延伸，其中所述返回级(RCH)径向向内由内边界轮廓(IDC)限定，并且径向向外由外边界轮廓(ODC)限定，其中导向叶片级(VST)包括导向叶片(VNS)，其被绕流的表面(SFC)从位于上游的前缘(LDE)作为压力侧(PRS)和吸入侧(PCS)沿着脊线(SCL)以彼此间隔开型廓横截面(PRC)的方式延伸直至后缘(TLE)，其中在每个型廓横截面(PRC)的脊线(SCL)处的切线相对于径向‑轴向参考平面(PRF)对于所述脊线(SCL)的每个点围成叶片构造角(VCA)，其中在所述前缘(LDE)处的叶片构造角(VCA)和在下游位置处的叶片构造角(VCA)之间的差对于每个型廓横截面(PRC)的脊线(SCL)的每个点限定偏转角(RDA)，其中所述导向叶片(VNS)至少沿着第三部段(SG3)的一部分延伸，其中所述后缘(TLE)设置在所述第三部段(SG3)中，其特征在于，在所述后缘(TLE)处在所述翼展(SPW)的中心，所述偏转角(RDA)总是大于平均总偏转角(RAM)，其中在所述翼展(SPW)的两个端部分别在所述翼展的至少10％处，所述偏转角(RDA)总是小于平均总偏转角(RAM)。

Return level

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】返回级
本专利技术涉及一种径流式涡轮机械的返回级，具有至少一个导向叶片级，其中所述返回级环形地围绕轴线延伸，其中所述返回级径向向内由内边界轮廓限定，并且径向向外由外边界轮廓限定，其中沿着第一穿流方向，所述返回级在第一部段中径向向外延伸，其中所述返回级在第二部段中沿着第一穿流方向以描绘弧形偏转的方式从径向外部朝向径向内部延伸，其中所述返回级沿着第一穿流方向在第三部段中从径向外部朝向径向内部延伸，其中所述返回级沿着第一穿流方向在第四部段中以描绘弧形偏转的方式从径向内部朝向轴向延伸，其中导向叶片级包括导向叶片，其中所述导向叶片分别包括沿着翼展延伸的叶身，其被绕流的表面从位于上游的前缘作为压力侧和吸入侧沿着脊线以彼此间隔开型廓横截面的方式延伸直至后缘，其中在每个型廓横截面的脊线处的切线相对于径向-轴向参考平面对于脊线的每个点围成叶片构造角，其中在前缘处的叶片构造角和在下游位置处的叶片构造角之间的差对于每个型廓横截面的脊线的每个点限定偏转角，其中平均总偏转角是在后缘处在翼展上取平均值的偏转角，其中导向叶片至少沿着第三部段的一部分延伸，并且所述返回级沿环周方向被分成流动通道，其中所述后缘设置在第三部段中。
技术介绍
径流式涡轮机械已知为径流式涡轮压缩机或径流式涡轮膨胀机。如果没有另作说明，下述实施方案涉及作为压缩机的实施方案。本专利技术原则上正如可应用于膨胀机一样可应用于压缩机，其中径流式涡轮膨胀机与径流式涡轮压缩机相比主要设有工艺流体的反向的流动方向。在工艺流体的减压和偏转的情况下，在径向涡轮膨胀机中发生借助于驱动工作轮将在热力学上储存在工艺流体中的能量转换成技术功。在径流式涡轮压缩机中，该过程是相反的，所述径流式涡轮压缩机将技术功转换或储存为流动功，所述流动功在热力学上储存在工艺流体中。为此，压缩机的工作轮通常相对于旋转轴线轴向地或倾斜于旋转轴线以轴向速度分量吸入工艺流体，并且借助于相应的工作轮加速和压缩所述工艺流体，所述工作轮也称为叶轮，所述工作轮将工艺流体的流动方向偏转到径向方向上。在多级的径流式涡轮压缩机中，如果下游设有至少一个另外的工作轮，那么返回级在下游邻接于工作轮。在文献DE102014203251A1、DE3430307A1和EP592803B1中分别描绘了多级涡轮压缩机的返回级。US2010/0272564A1和WO2014072288A1包含对返回级的空气动力学的考虑。从作者VishalJariwala、LouisLarosiliere和JamesHardin的会议“ProceedingsoftheASMETurboExpo”卷/年度2016的“Designexplorationofareturnchannelformultistagecentrifugalcompressors”文章中，可得到复杂的导向叶片几何形状的分析。所提出的导向叶片分别延伸至返回级的第四部段的90°偏转部中，以便改进出流的在翼展方面的均匀性。这种返回级要耗费地制造并且耗费地装配。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是，改进返回级的空气动力学，而不必接受这种耗费。为了实现根据本专利技术的目的，本专利技术提出根据权利要求1所述的返回级。从属权利要求包含本专利技术的有利的改进方案。术语轴向、径向、切向、环周方向等在这种情况下或在该文献中分别基于中心轴线，返回级环形地围绕所述中心轴线延伸。所述轴线在径流式涡轮机械中也是转子的或具有工作轮的轴的旋转轴线。在本专利技术的术语中，多级的径流式涡轮机械表示：多个工作轮围绕相同的旋转轴线可转动地设置。在这种情况下，工作轮等同于径流式涡轮机械的级。从多级性中得到下述要求：在压缩机的情况下，径向从工作轮流出的工艺流体必须沿旋转轴线的方向再次被向回引导，并且能够以轴向速度分量流入下游级的后续的工作轮中。因此能够实现工艺流体的这种返回的流动引导称为“返回级”。在膨胀机的情况下，构件能够相同地构成并且仅沿相反的方向被穿流。除了工艺流体沿旋转轴线方向的返回和工艺流体沿轴向方向的流动方向的偏转以外，在返回级中根据本专利技术也设有导向叶片，所述导向叶片至少部分地或完全地抵消由上游工作轮中引起的涡旋，或者甚至给予沿相反方向的涡旋以进入下一下游级。返回级的根据本专利技术的优选的实施方式提出，所述整个构件借助于所谓的中间隔板借助于适宜的支架通常支撑在壳体或其它支承装置中并且定向。此外，返回级包括所谓的叶片底部，所述叶片底部与已经阐述的导向叶片固定在中间隔板上，以形成返回通道。通过返回通道，工艺流体流到下一工作轮入口。在该结构中，导向叶片具有两个功能。一方面，导向叶片具有空气动力学功能：使工艺流体产生反向涡旋，使得尽可能补偿来自上游级的涡旋，并且另一方面，导向叶片具有机械任务：将叶片底部固定在中间隔板上，使得尽管有动态载荷，仍能够确保可靠的保持。位于返回级中的叶片级包括导向叶片，所述导向叶片将返回级的环形形状沿环周方向分段成各个通道。原则上，所述导向叶片也能够具有中断部(分开)，但是根据本专利技术优选沿着第一流动方向不中断地构成。所述导向叶片具有相应地展开地也能够二维显示的型廓。如果沿着在环周方向上延伸的中间面剖开返回级的环形通道，二维显示例如是可行的。各个导向叶片的这些剖面能够展开成一个平面，以进行二维显示。导向叶片的上下堆叠的型廓的型廓中心线能够借助于型廓中的内切圆的中心点产生。所述型廓中心线在下文也称为脊线。借助型廓中心线能够沿着相应的导向叶片的中间高度限定沿着第一流动方向的型廓中心线路径坐标或脊线路径坐标。导向叶片沿着该坐标的长度优选归一化为总长度1或100％。导向叶片的高度方向当前被定义为垂直于穿流方向——尤其是垂直于第一穿流方向——并且垂直于环周方向取向的方向。叶片的高度或高度方向在该文献中称为叶片的翼展或翼展方向。导向叶片的直接紧邻于返回级的环形通道的外边界轮廓的型廓中心线在此称为导向叶片的外轨迹，并且导向叶片的直接位于内边界轮廓处的型廓横截面的型廓中心线被称为叶片的内轨迹。在这种情况下，返回级的外边界轮廓也称为盖板侧的边界轮廓，因为设置有盖板的工作轮在外边界轮廓的侧上具有这种盖板。工作轮的毂侧的流动轮廓与此相对地位于返回级的内边界轮廓上，使得返回级的内边界轮廓也能够称为毂侧的边界轮廓。沿着返回级的复杂的几何形状，内边界轮廓不能总是被视为比沿着穿过返回级的平均流线的相同的位置的外边界轮廓径向更靠内，使得这种替选的表述适于更好的理解。根据本专利技术，在翼展中心的偏转角总是大于分别关于导向叶片的后缘的平均总偏转角。本专利技术的有利的认知在于，导向叶片的这种成形一方面引起后续的工作轮的对于返回级的效率有利的迎流，并且另一方面关于制造和安装方面伴随相对小的耗费。由于前缘优选仅设置在180°偏转部后，并且后缘设置在从径向向内定向的流动到轴向定向的流动的90°偏转部上游，因此导向叶片基本上位于径向伸展的流动通道中，而没有流动的强制性的轴向部分。根据本专利技术的导向叶片对于流入到工作轮中有利地准备在180°偏转部后并且在转向到轴向方向前的流动，使得导向叶片沿轴向方向延续到下游的偏转部中不是必要的。返回级中的传统的导向叶片形状要么必须接受在翼展方向上的不利的不均匀的流动分布，要么以耗费的方式继续进入返回级的第二部段和/或第四部段的偏转部中，以便确保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径流式涡轮机械(RTM)的返回级(RCH)，具有至少一个导向叶片级(VST)，其中所述返回级(RCH)环形地围绕轴线(X)延伸，其中所述返回级(RCH)径向向内由内边界轮廓(IDC)限定，并且径向向外由外边界轮廓(ODC)限定，其中沿着第一穿流方向(FD1)，所述返回级(RCH)在第一部段(SG1)中径向向外延伸，其中所述返回级(RCH)在第二部段(SG2)中沿着所述第一穿流方向(FD1)以描绘弧形偏转的方式从径向外向径向内延伸，其中所述返回级(RCH)沿着所述第一穿流方向(FD1)在第三部段(SG3)中从径向外向径向内延伸，其中所述返回级(RCH)沿着所述第一穿流方向(FD1)在第四部段(SG4)中以描绘弧形偏转的方式从径向内向轴向延伸，其中所述返回级(RCH)包括导向叶片(VNS)，其中所述导向叶片(VNS)分别包括沿着翼展(SPW)延伸的叶身(VAF)，所述叶身的被绕流的表面(SFC)从位于上游的前缘(LDE)作为压力侧(PRS)和吸入侧(PCS)沿着脊线(SCL)以彼此间隔开型廓横截面(PRC)的方式延伸直至后缘(TLE)，其中在每个型廓横截面(PRC)的脊线(SCL)处的切线相对于径向‑轴向参考平面(PRF)对于所述脊线(SCL)的每个点围成叶片构造角(VCA)，其中在所述前缘(LDE)处的叶片构造角(VCA)和在下游位置处的叶片构造角(VCA)之间的差对于每个型廓横截面(PRC)的脊线(SCL)的每个点限定偏转角(RDA)，其中平均总偏转角(RAM)是在所述后缘(TLE)处在所述翼展(SPW)上取平均值的偏转角(RDA)，其中所述导向叶片(VNS)至少沿着所述第三部段(SG3)的一部分延伸，并且所述返回级(RCH)沿环周方向被分段成流动通道，其中所述后缘(TLE)设置在所述第三部段(SG3)中，其特征在于，在所述后缘(TLE)处在所述翼展(SPW)的中心，所述偏转角(RDA)总是大于所述平均总偏转角(RAM)，其中在所述翼展(SPW)的两个端部分别至所述翼展的至少10％处，所述偏转角(RDA)总是小于所述平均总偏转角(RAM)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.21 EP 17157126.81.一种径流式涡轮机械(RTM)的返回级(RCH)，具有至少一个导向叶片级(VST)，其中所述返回级(RCH)环形地围绕轴线(X)延伸，其中所述返回级(RCH)径向向内由内边界轮廓(IDC)限定，并且径向向外由外边界轮廓(ODC)限定，其中沿着第一穿流方向(FD1)，所述返回级(RCH)在第一部段(SG1)中径向向外延伸，其中所述返回级(RCH)在第二部段(SG2)中沿着所述第一穿流方向(FD1)以描绘弧形偏转的方式从径向外向径向内延伸，其中所述返回级(RCH)沿着所述第一穿流方向(FD1)在第三部段(SG3)中从径向外向径向内延伸，其中所述返回级(RCH)沿着所述第一穿流方向(FD1)在第四部段(SG4)中以描绘弧形偏转的方式从径向内向轴向延伸，其中所述返回级(RCH)包括导向叶片(VNS)，其中所述导向叶片(VNS)分别包括沿着翼展(SPW)延伸的叶身(VAF)，所述叶身的被绕流的表面(SFC)从位于上游的前缘(LDE)作为压力侧(PRS)和吸入侧(PCS)沿着脊线(SCL)以彼此间隔开型廓横截面(PRC)的方式延伸直至后缘(TLE)，其中在每个型廓横截面(PRC)的脊线(SCL)处的切线相对于径向-轴向参考平面(PRF)对于所述脊线(SCL)的每个点围成叶片构造角(VCA)，其中在所述前缘(LDE)处的叶片构造角(VCA)和在下游位置处的叶片构造角(VCA)之间的差对于每个型廓横截面(PRC)...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·保罗·哈特曼，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE