本发明专利技术提供了一种涡轮发动机压缩机(10)，所述涡轮发动机压缩机包括箱体(12)，所述箱体在其内壁上限定了用作气体通过通道的空气动力基准表面，在箱体内安装有具有径向叶片(18)的转子叶轮(14)。在所述箱体的内壁上形成周向沟槽。从上游到下游通过三个表面限定沟槽的形状，分别是上游表面、中间表面和下游表面，这些表面基本上为锥形。上游表面从叶片的前缘向上游延伸。中间表面基本上平行于所述空气动力基准表面。下游表面向下游方向至少延伸至叶片的后缘。中间表面和下游表面的连接位于叶片(18)的轴向长度从前缘开始的30％至80％范围内，优选位于叶片(18)的轴向长度从前缘开始的50％至65％范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于涡轮发动机的轴流压缩机。
技术介绍
这种压缩机通常包括箱体,在该箱体中旋转地安装有转子叶轮,该叶轮具有一组径向叶片，每个叶片具有翼尖、前缘和后缘。通常，以下述方式布置这些叶片它们的翼尖尽可能靠近箱体内壁地通过。不过，必须在叶片翼尖和箱体的内壁之间留下缝隙。从而，当叶轮相对于箱体旋转时，空气(或更一般来讲为流体)通过叶片和箱体之间的间隙从压力侧流向吸力侧。这种流动非常狂暴，从而，产生被称为“间隙”涡流的涡流，这种涡流会导致压缩机效率的降低，随着间隙涡流和箱体壁上存在的边界层之间的相互作用的增大，这种效果会增大。为了减少间隙涡流的幅度，已知的是在箱体的内壁上基本上与叶片翼尖相关地提供沟槽。该沟槽是形成在箱体壁上的轴向对称的槽。根据空气动力基准表面设置该沟槽，即，如果箱体内壁不具有沟槽时应当具有的对应于用于通过气体的通道的通常形状的形状。于1912年4月30日所提出的专利申请GB 10179中给出了具有这种沟槽的压缩机的例子。在该专利所公开的压缩机中，实质上通过三个基本上为锥形的表面来形成该沟槽，即上游表面、中间表面和下游表面，这些表面从上游到下游相继延伸。中间表面基本上平行于空气动力基准表面。下游表面在叶片后缘的下游立刻连接空气动力基准表面。这种沟槽的优点在于，通过平行于空气动力基准表面延伸的中间表面，使得可以产生相对有限的间隙涡流。在叶片和箱体的中间表面之间流通的气体不会在空气动力基准表面上流通，但会在向沟槽底部偏移并从而在径向上远离空气动力基准表面所限定的正常气体通过通道的位置上流通。由于这种偏移，从压力侧通过中间表面流到吸力侧的流量相对较小，并对间隙涡流的贡献很小。不过，在沟槽的上游端和下游端，流体以非常狂暴的方式流过，并对间隙涡流做出了极大的贡献。因此，压缩机中的这种沟槽使得压缩机的效率得到改善，但改善程度很小，而且，在泵吸裕量方面没有任何的改善，甚至可能降低泵吸裕量。在专利文献EP 2 180 195中公开了箱体具有特殊布置的压缩机的其他例子。
技术实现思路
从而，本专利技术的目的是提出一种轴流涡轮发动机压缩机，所述压缩机包括箱体，该箱体具有通常形状的内壁，该内壁限定有定义了气体流通通道的空气动力基准表面，转子叶轮，该转子叶轮安装得在所述通道中相对于箱体旋转；所述叶轮承载有多个径向叶片，每个叶片均具有翼尖、前缘和后缘；圆周沟槽，所述圆周沟槽形成在箱体的内壁上；所述沟槽的形状实质上由三个基本上为锥面的表面限定，S卩，上游表面、中间表面和下游表面，这些表面从上游到下游彼此相继；中间表面基本上平行于所述空气动力基准表面；下游表面向下游至少延伸至叶片后缘；在所述压缩机中，效率损失由于间隙涡流而减小，但泵吸裕量至少与现有技术中的压缩机一样好。 空气动力基准表面在物理上没有具体化，空气动力基准表面具有箱体在箱体的内壁上没有形成沟槽时箱体应当具有的形状。上述目的由下述事实实现在该压缩机中，上游表面从叶片前缘向上游延伸，中间表面和下游表面的连接位于叶片轴向长度从前缘开始的30%至80%范围内，优选位于50%至65%的范围内。从而，本专利技术形成了箱体和叶片翼尖形状的连接结构，使得在空气动力基准表面内不产生间隙流，而在箱体壁中形成的沟槽上产生间隙流。所述沟槽呈现出具有三个斜坡的新型形状。这三个斜坡包括三个均具有自身特定功能的表面中间表面是用于保持每个叶片的压力侧和吸力侧之间的巨大压力差的表面。由于中间表面定义了叶片的最长部分，在中间表面从空气动力基准表面向外偏移的情况下，中间表面是用于限制用压力侧向吸力侧流通的流的最佳放置的表面，而且，流体所遵循的从压力侧向吸力侧的路径是其与中间表面相关的最长路径，或者，换句话说，施加于气流上的径向迂回最大。这也是中间表面越大，流体从压力侧向吸力侧流动的流越小，从而转子叶轮的效率最大(忽略边缘效应)的原因。按照这种推理，希望尽可能地增大中间表面的尺寸。在很多现有的实施方式中就是这样做的。不过，因为上述的效率改善由于边缘效应而降低，即，由于沟槽尖锐的上游边缘和下游边缘，产生的涡流会增加，这种方法并不是最佳的。在本专利技术中，上游表面和下游表面同样具有在沟槽的入口处和出口处减小形成涡流的功能，并以执行减少涡流功能的方式确定上游表面和下游表面的形状。出于这个目的，上游表面完全位于叶片前缘的上游。这使得中间表面尽可能地向上游延伸，即，延伸至叶片前缘。不过，不能以同样的方式处理沟槽的下游部分，为了减小在叶片后缘产生的涡流的大小，优选限制沟槽在下游方向上的范围。从而，本专利技术定义了最佳方案，该方案在于相对于叶片的翼弦在30%至80%的范围中中断中间表面，用浅坡布置下游表面，使得沟槽的中间表面和缓地返回主表面(即，和缓地返回空气动力表面)。通过这些措施，本专利技术的压缩机比通常的压缩机具有更好的效率。与现有技术压缩机相比，本专利技术的压缩机在效率和泵吸裕量方面提供了更好的结果。具体来讲，形成在叶片的轴向长度30%至80%范围内的中间表面和下游表面之间的坡度的改变实现了间隙流和主流之间的更好的交互作用。下游表面具有难以产生涡流的浅坡。有利地，由于上游表面从叶片的前缘向上游偏移，向下游表面提供浅坡不会使中间表面的大小产生过多的减小。通过本专利技术，中间表面保留较大的尺寸(叶片实际尺寸的30%至80% ),从而使得中间表面在压缩机的效率方面非常有效。另外，有利地，通过本专利技术在沟槽和叶片中所提供的布置在箱体或叶片的加工过程中并不具有特别的难度。术语“所述沟槽的形状实质上由三个表面限定”与下述事实相关通常提供连接片类型的小连接表面或接合表面，用于连接上游表面和中间表面以及用于连接中间表面和下游表面。这种接合表面通常还提供在上游表面和沟槽上游的空气动力基准表面之间以及下游表面和沟槽下游的空气动力基准表面之间。上游表面在上游方向上的相对较大程度的延伸(大于叶片间距的5% )对于直的上游表面(即，台阶形式的)是优选的。如果上游表面很紧凑，并在叶片的前缘附近形成了楼梯状台阶，那么，当移动流体碰到台阶时，流体形成了涡流，涡流传播并随后与间隙涡流混合，这导致效率的巨大损失。在一个实施例中，下游表面从叶片后缘向下游延伸的范围在两个连续叶片的翼尖·在圆周方向上的叶片间距的5%至25%之间，优选为7%至20%之间。下游表面在下游方向上相对较大程度的延伸(大于叶片间距的5% )对于直的下游表面(即，台阶形式的)是优选的。如果下游表面很紧凑，并在叶片的后缘附近形成了楼梯状台阶，流体淤塞在沟槽以这种方式形成的角落，并由于叶片经过而温度上升，从而在间隙区域产生损失，除此之外，还有直接由台阶造成的涡流所产生的损失。在一个实施例中,在纵剖面上,下游表面与空气动力基准表面形成了小于15°的角，优选小于5°。在一个实施例中,在纵向剖面上,上游表面与空气动力基准表面形成了小于90°的角，优选小于30°。在上述两个实施例中，形成坡度角度相对较小的上游表面和/或下游表面的事实用于减少产生涡流，从而减小在沟槽的上游端和下游端的效率损失。在一个实施例中，叶片向内延伸或延伸至空气动力表面，而不穿透进入沟槽的内部。希望减小随转子叶轮经过产生的流的扰动，还希望流体路径尽可能保持包含在叶片之间的空气动力基准表面内。从而，不希望叶片延伸进入箱体，即，突本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.17 FR 10548261.一种轴流涡轮发动机压缩机(10)，所述压缩机包括 箱体(12)，所述箱体具有一般形状的内壁(20)，该内壁限定了定义气体通过通道的空气动力基准表面(22)； 转子叶轮(14)，所述转子叶轮固定得相对于箱体在所述通道内旋转； 所述转子叶轮承载有多个径向叶片(18)，每个叶片均具有翼尖(24)、前缘(26)和后缘(28)； 轴向沟槽(32),所述沟槽形成在所述箱体的所述内壁上； 所述沟槽的形状实质上由三个基本上为锥形的表面(32A，32B, 32C)，这三个表面为上游表面(32A)、中间表面(32B)和下游表面(32C)，这些表面在从上游到下游的方向上彼此相继； 所述中间表面基本上平行于所述空气动力基准表面；以及 所述下游表面在下游方向上至少延伸至所述叶片的后缘(28)； 所述压缩机的特征在于 所述上游表面(32A)从所述叶片的前缘向上游延伸； 所述中间表面和下游表面的连接位于所述叶片(18)的轴向长度(L)从所述前缘(26)开始的30%至80%范围内，优选位于所述叶片(18)的轴向长度(L)从所述前缘(26)开始的50%至65%范围内。2.根据权利要求I所述的压缩机，其中，所述上游表面(32A)从所述叶片的前缘(...
【专利技术属性】
技术研发人员：文森特·保罗·盖布里埃尔·佩罗特，艾格尼丝·帕斯蒂尔，莱文·巴特，瓦西利基·伊利普罗，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：
国别省市：
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