一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮制造技术

本发明专利技术提供了一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮，包括机匣和轮毂，所述轮毂上沿圆周均匀安装有叶片，所述轮毂和叶片均安装在机匣里，所述叶片端部的圆周上安装有叶冠，所述叶冠外壁上安装篦齿，所述叶冠、篦齿与其顶部的机匣壁面之间形成间隙，所述篦齿将叶冠容腔分为进口腔、篦齿齿腔以及出口腔，所述进口腔和出口腔顶部的机匣壁面均设置有缘板台阶，所述出口腔顶部的缘板台阶后接有光滑曲线过渡。出口腔顶部的缘板台阶后接有光滑曲线过渡。出口腔顶部的缘板台阶后接有光滑曲线过渡。

A crowned turbine with flange stepped casing

【技术实现步骤摘要】
一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮


[0001]本专利技术属于涡轮
，具体涉及一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮。

技术介绍

[0002]涡轮叶尖泄漏流动引起的损失是涡轮级总涡轮级损失的重要组成部分。低压涡轮的叶冠封严结构可以抑制泄漏流动，减小泄漏损失，但泄漏流动仍对涡轮级性能有着重要的影响。因此，采用几何控制方法尽量减小带冠低压涡轮泄漏流动的负面影响是近年来低压涡轮叶冠泄漏流动研究的热点和难点问题之一。
[0003]控制泄漏量是提升涡轮性能的直接途径，为了减小泄漏量从而降低泄漏损失，最常用的做法是增加篦齿齿数来增大泄漏流的流动阻力。篦齿齿数越多，流动阻力越大，泄漏量越小。泄漏流与主流的掺混损失是泄漏损失的重要组成部分。泄漏流汇入主流的速度方向是这部分掺混损失的重要影响因素，对出口腔下游机匣倒圆角可以调节泄漏流的出射方向，从而控制掺混损失。
[0004]而研究表明篦齿齿数对泄漏量的控制作用符合边际效益递减规律，即当篦齿齿数大于3时，再增加篦齿齿数对泄漏量的影响较小。同时，增大篦齿齿数可能会增加叶冠结构的质量，从而增大叶片的应力，影响到叶片的寿命。其次，仅凭出口腔下游机匣倒圆角对掺混损失的控制效果以及涡轮级性能的收益甚微。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供了一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮，包括机匣和轮毂，所述轮毂上沿圆周均匀安装有叶片，所述轮毂和叶片均安装在机匣里，所述叶片端部的圆周上安装有叶冠，所述叶冠外壁上安装篦齿，所述叶冠、篦齿与其顶部的机匣壁面之间形成间隙，所述篦齿将叶冠容腔分为进口腔、篦齿齿腔以及出口腔，所述进口腔和出口腔顶部的机匣壁面均设置有缘板台阶。
[0008]优选的，所述出口腔顶部的缘板台阶后接有光滑曲线过渡。
[0009]优选的，所述光滑曲线有两个弯曲方向相反的圆弧衔接构成。
[0010]优选的，所述进口腔顶部的缘板台阶相对长度为进口腔顶部的缘板台阶长度与叶片轴向弦长的比值；所述进口腔顶部的缘板台阶相对宽度为进口腔顶部的缘板台阶长度与篦齿齿顶和机匣之间间隙宽度的比值；所述出口腔顶部的缘板台阶相对长度为出口腔顶部的缘板台阶长度与叶片轴向弦长的比值；所述出口腔顶部的缘板台阶相对宽度为出口腔顶部的缘板台阶长度与篦齿齿顶和机匣之间间隙宽度的比值。
[0011]优选的，所述光滑曲线圆弧相对半径为光滑曲线圆弧半径与叶片轴向弦长的比值。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]1、本专利技术在进口腔和出口腔的典故各设置一个缘板台阶，从而使得泄漏流在叶冠容腔内多次折转，增大了流动阻力，可有效减小了泄漏量。
[0014]2、本专利技术在出口腔顶部的缘板台阶后接有光滑曲线过渡，能够改变泄漏流流入主流时的速度方向，从而减小泄漏流与主流的掺混损失大小，并改善泄漏流动都下游的负面影响。
[0015]3、本专利技术对机匣的优化不会增加叶片顶端叶冠结构的质量总而增大叶片应力影响到叶片的寿命。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为子午截面上叶冠结构的几何示意图。
[0018]图2为本专利技术的一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮的剖视图；
[0019]图3为本专利技术的一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮的尺寸图；
[0020]附图标记如下：
[0021]1、叶冠；2、叶冠外壁；3、篦齿；4、缘板台阶；5、机匣壁面；6、光滑曲线。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]本专利技术研究对象为单级高展弦比低压带冠涡轮。转子叶片设有双篦齿叶冠结构，与机匣的径向齿尖间隙为0.5mm。图1给出了子午截面上叶冠结构的几何示意图，该几何在下文中被称为“原型”叶冠几何。
[0024]从减小泄漏量和调整泄漏流的动量分配出发，本专利技术对机匣的结构进行了改型。如图2所示，本专利技术包括机匣和轮毂，所述轮毂上沿圆周均匀安装有叶片，所述轮毂和叶片均安装在机匣里，所述叶片端部的圆周上安装有叶冠1，所述叶冠外壁2上安装篦齿3，所述叶冠1、篦齿3与其顶部的机匣壁面5之间形成间隙，所述篦齿3将叶冠容腔分为进口腔、篦齿齿腔以及出口腔，所述进口腔和出口腔顶部的机匣壁面5均设置有缘板台阶4，所述出口腔顶部的缘板台阶4后接有光滑曲线6过渡。
[0025]在本实施例中，所述光滑曲线6有两个弯曲方向相反的第一圆弧和第二圆弧衔接构成。
[0026]如图2所示，L
in
为进口腔缘板台阶4长度，h
in
为进口腔缘板台阶4高度，τ
in
为进口腔缘板台阶4与叶冠缘板之间通道的宽度，L
out
为进口腔缘板台阶4长度，h
out
为进口腔缘板台阶4高度，τ
out
为进口腔缘板台阶4与叶冠缘板之间通道的宽度，R1为构成光滑曲线6的第一个圆弧半径，R2为构成光滑曲线6的第二个圆弧半径，τ为篦齿3齿顶与机匣之间的间隙宽度，C
ax
为叶片轴向弦长。
[0027]则缘板台阶的机匣型线由如下方式确定：首先根据缘板台阶机匣的结构特点，定
义进口腔缘板台阶相对长度，相对高度，出口腔缘板机匣相对长度、相对高度，进口腔缘板台阶与叶冠缘板之间通道的相对宽度以及进口腔缘板台阶与叶冠缘板之间通道的相对宽度、光滑曲线圆弧相对半径七个影响叶冠封严性能的关键几何参数：所述进口腔顶部的缘板台阶4相对长度为进口腔顶部的缘板台阶4长度与叶片轴向弦长的比值L
in
/C
ax
；所述进口腔顶部的缘板台阶4相对宽度为进口腔顶部的缘板台阶4长度与篦齿齿顶和机匣之间间隙宽度的比值h
in
/τ；所述出口腔顶部的缘板台阶4相对长度为出口腔顶部的缘板台阶长度与叶片轴向弦长的比值L
out
/C
ax
；所述出口腔顶部的缘板台阶4相对宽度为出口腔顶部的缘板台阶4长度与篦齿齿顶和机匣之间间隙宽度的比值h
out
/τ；所述光滑曲线6圆弧相对半径为光滑曲线6圆弧半径与叶片轴向弦长的比值R1/C
ax
,R2/C
ax
。在给定篦齿齿顶间隙高度τ和叶片轴向弦长C
ax
的前提下，进口腔缘板台阶相对长度L
in
/C
ax
可在0.3至0.8之间选取；进口腔缘板台阶相对高度可在h
in
/τ可在2至1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮，包括机匣和轮毂，所述轮毂上沿圆周均匀安装有叶片，所述轮毂和叶片均安装在机匣里，其特征在于，所述叶片端部的圆周上安装有叶冠，所述叶冠外壁上安装篦齿，所述叶冠、篦齿与其顶部的机匣壁面之间形成间隙，所述篦齿将叶冠容腔分为进口腔、篦齿齿腔以及出口腔，所述进口腔和出口腔顶部的机匣壁面均设置有缘板台阶。2.根据权利要求1所述一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮，其特征在于，所述出口腔顶部的缘板台阶后接有光滑曲线过渡。3.根据权利要求2所述一种具有缘板台阶机匣的带冠涡轮，其特征在于，所述光滑曲线有两个弯曲方向相反的圆弧衔接构成。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟昊，黄东铭，王宇凡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：