CN102326003B - 用于压缩机轮的侵蚀指示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心压缩机轮(10)，其包括：毂(12)，从所述毂沿径向延伸的腹板(14)，和由所述轮承载的多个叶片(16)。本发明的特征在于以下事实：所述腹板包括所述轮的侵蚀指示物(18)。

Description

用于压缩机轮的侵蚀指示器
技术领域
本发明涉及涡轮机压缩级(例如但不限于飞机涡轮引擎)领域，特别地，本发明涉及构成这种压缩级的元件的磨损问题。
更准确而言，本发明涉及其中的构成元件之一，即离心压缩机轮，其包括：毂、从所述毂沿径向延伸的腹板，和由所述轮承载的多个叶片。
在下文中，形容词“轴向”和“径向”是相对于压缩机轮的旋转轴线而认定的。
背景技术
这样的公知的离心压缩机轮与径向扩散器配合，以将沿轴向进入压缩级的空气在其沿径向离开之前进行压缩。
以已知方式，每个叶片从前边缘向后边缘延伸，且其具有压力侧和吸收侧。
而在压缩级工作时，特别地但非必要地当装配到飞机涡轮引擎(例如直升机气体涡轮)时，压缩机轮易于受到侵蚀，特别是由于例如砂石这样的颗粒被吸入压缩级中所致。
在经几小时工作后，通常发现存在侵蚀外形，具体为采用前边缘退痕形式和在叶片根部压力侧上并朝向后边缘延伸的沟痕的形式。换言之，在轮的这些位置显现出沟痕是由于轮受到侵蚀所致。
前边缘退痕可能引起压缩机的性能下降和空气动力学稳定性下降，以及叶片机械强度的下降。而且沟痕使推进器盘的机械强度下降。易于通过传统手段(查看引擎空气入口中的相机)探测出前边缘的侵蚀，还可能发生的是其不如沟痕类型侵蚀那样大。因此，还有必要检查沟痕类型侵蚀，使得一旦压缩机轮发生过度沟痕侵蚀，则有必要更换轮。
通常，侵蚀外形很细并很难看出来，因而难以快速确定已经出现的侵蚀量是否可接受。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种离心压缩机轮，其中可快速简单地检查出沟痕类型的侵蚀。
本发明通过以下事实实现其目的：腹板包括轮的侵蚀指示物。
选择侵蚀指示物，使得当侵蚀指示物被完全侵蚀时，压缩机轮的侵蚀程度使其需要被更换。
还可理解，侵蚀指示物清楚可见，以使得机修工可容易快速地检查出压缩机轮的磨损状态。
根据本发明，侵蚀指示物随着沟痕在压缩机轮腹板中形成而逐渐侵蚀。指示物优选设置为使得侵蚀引起腹板的轴向厚度减小，由此使侵蚀指示物的轴向厚度减小。
优选地，侵蚀指示物位于腹板的外周边缘上，使得易于检查出沟痕形成，而且，侵蚀指示物在以此方式定位时不会阻碍空气流动通过压缩机轮。
在特别有利的实施例中，磨损指示物包括从腹板的周边缘沿径向突出的至少一个肋，所述肋的轴向厚度小于腹板的轴向厚度，以在肋的一平坦部与腹板的使叶片由此延伸的表面之间形成台阶。
换言之，肋具有的径向延伸度略大于相关叶片的径向延伸度，其中术语“径向延伸度”用于表示从压缩机轮的旋转轴线测得的径向距离。
换言之，肋在腹板的周边缘上构成额外的径向厚度。
在轮的侵蚀过程中，形成在叶片根部的沟痕易于沿轴向消耗叶片厚度，特别是在后边缘处。其结果是台阶沿其轴向延伸度的方向被逐渐侵蚀，其中，规定术语“轴向延伸度”用于表示在肋的平坦部与承载叶片的腹板的内表面之间的距离。此轴向延伸度还对应于腹板在其周边缘处测得的轴向厚度与肋的轴向厚度之差。
此后，当整个台阶由于所形成的沟痕而被侵蚀时，沟痕开始在肋的平坦部中形成。
发明人已经发现，在肋的平坦部中特别易见肋侵蚀的开始，使得有利地易于识别出侵蚀指示物的侵蚀端部。
这样，以特别方便的方式，机修工一在肋上可见到侵蚀迹象时，就将知悉有必要更换压缩机轮。
为此，有利地校准台阶的轴向延伸度。
优选地，所述台阶具有的轴向延伸度在0.5毫米(mm)至1.5mm的范围内。
而且，优选地，所述肋的径向延伸度在0.5mm至3mm的范围内。
根据本发明，磨损指示物由一个或多个肋构成。然而，优选地选择单一的肋，其始终沿腹板的周边缘的周界延伸。
还应指出，过去检查压缩机轮的侵蚀需要将压缩机轮完全移除。这样的移除通常在涡轮机的检修或维修过程中执行，常常是耗时的和昂贵的，而且还需要使飞机着陆。
本发明还提供一种涡轮机压缩级，其包括本发明的压缩机轮，以及壳体，所述壳体设置有入口，以使内窥镜能够插入所述压缩级中以检查所述侵蚀指示物的磨损。
这样，利用本发明，不再有必要移除压缩机轮以检查其侵蚀，只要机修工能够通过将相机瞄准磨损指示物而检查轮的磨损即可。然后，通过使压缩机轮转动，机修工可容易地检查由于在每个轮叶片的根部处形成的沟痕而产生的侵蚀。
所述相机优选地为内窥镜。
本发明还提供一种涡轮机，其包括本发明的压缩级。该涡轮机优选地是用于直升机或任何其他飞机的涡轮引擎。
最后，本发明提供一种确定本发明的离心压缩机轮的侵蚀的方法，在此方法中，将内窥镜插入所述压缩级中，以检查所述轮的侵蚀指示物的磨损。
在此方法中，将内窥镜穿过设置在壳体中的开口(优选地在一凸起处)插入，然后内窥镜穿过扩散器直到可以观察到腹板周边缘以及侵蚀指示物。
这样，利用所述方法，侵蚀程度可在使用中直接监测，而不仅是在涡轮机的整体维护过程中。
附图说明
通过阅读以下的对利用非限制性示例给出的实施例的描述，本发明可被更好地理解且其优点更加显而易见。参照附图进行描述，其中：
图1是本发明的压缩机轮的立体图，其中显示出磨损指示物由沿腹板周边缘的周界延伸的肋构成；
图2是压缩级的局部截面图，其中显示出图1所示轮的下游端；
图3是图2的局部细节图，其中显示出图1所示轮的侵蚀指示物以及压缩级的扩散器壳体的一部分；
图4是图1所示轮在所述轮未受侵蚀时的叶片的后边缘的局部图；
图5是图1所示轮在所述轮受到轻微侵蚀时的叶片的后边缘的局部图，侵蚀指示物被部分地消耗；
图6是图1所示轮在所述轮受到严重侵蚀时的叶片的后边缘的局部图，侵蚀指示物被完全地消耗；和
图7是包括图1所示压缩机轮的直升机气体涡轮的截面图。
具体实施方式
图1是常见于直升机气体涡轮中的类型的压缩机轮10的立体图。自然地，本发明还适用于其他类型的包括压缩机轮的涡轮引擎。
以已知的方式，压缩机轮10包括毂12，用于与驱动轴(未示出)配合以驱动轮10围绕其轴线A旋转。在以下描述中，形容词“径向”和“轴向”相对于轴线A使用。压缩机轮10安装在壳体中，以面对压缩级13的扩散器11，这在图7中可见。
压缩机轮10还包括腹板14，在图2中更加清楚可见，所述腹板从毂12沿径向延伸。
而且，压缩机轮10承载多个叶片16，每个叶片在前边缘16a与后边缘16b之间延伸。还已知这些叶片16由毂12和腹板14承载。如图2和3中可见，在此实例中，叶片16的后边缘16b与腹板14的周边缘22齐平。
根据本发明，压缩机轮10的腹板14包括侵蚀指示物18，侵蚀指示物18在此实例中包括肋20(优选但并非必须为单一的肋)，所述肋20在叶片16的每个的后边缘16b的位置处从腹板14的周边缘22沿径向突出。
参见图2和3，以下更详细描述根据本发明的磨损指示物18。
如这些图中可见，肋20的轴向厚度EN小于腹板的轴向厚度EV，以在肋20的平坦部20a与腹板14的使叶片16由此延伸的表面S之间形成台阶M。换言之，此台阶M构成沿空气穿过压缩机轮10的流动方向F下降的台阶。这样，肋20位于周边缘的远离表面S(叶片16由此突出)的轴向端处。
而且，肋20的径向延伸度HN优选地在0.5mm至3mm的范围内，以在肋20的端部与压缩级13的扩散器11之间留出径向间隙。
此台阶20的轴向延伸度HM优选地在0.5mm至1.5mm的范围内，用于以下所述的目的。
参见图4至6，以下阐释侵蚀指示物如何操作。
这些图显示出叶片16中的一个的接近于其后边缘16b的压力侧。
当轮未受侵蚀时，例如，在采用新轮时，腹板14在叶片根部处未出现任何侵蚀轮廓，如图4中可见。
在几百小时的操作之后，被空气流传送的颗粒引起侵蚀，这种侵蚀通过在叶片根部处在其压力面I旁边出现的沟痕30被呈现，如图5中可见。
此沟痕30的深度逐渐增大，并趋向于消耗腹板14的轴向厚度EV。
在图5中可见，在后边缘16b处的沟痕30所具有的深度小于台阶M的轴向延伸度HM。换言之，在这种情况下，台阶M尚未被完全侵蚀，肋20尚未被侵袭。
优选地，只要侵蚀尚未侵袭到肋20，则认为压缩机轮10的磨损仍然是可接受的。
在更进一步的侵蚀状态下，例如在图6中所示，可见沟痕30已经侵袭到肋20，使得台阶M已经(在叶片16根部处在其压力侧I上)消失。
换言之，沟痕30的深度大于台阶M的轴向延伸度HM。在此台阶中，侵蚀指示物18被完全侵蚀，这意味着压缩机轮10需要更换。
根据本发明，有利地使用相机(优选地为内窥镜40)检查侵蚀指示物18的磨损，相机通过压缩级13的壳体15中的入口42插入，特别是经由如图7中示意性所示的凸起而插入。
内窥镜40穿过在压缩级中常见的径向扩散器44插入。
如借助于图2可理解的那样，内窥镜40用于观察和检查侵蚀指示物18的磨损状态，而不必完全拆卸轮10。
在实践中，发明人已经发现，如通过侵蚀指示物18的完全磨损所呈现的肋20的侵蚀的开始可借助于内窥镜而容易地探测出来。易于看到与肋的侵蚀相关的台阶M的消失。
总之，在侵蚀指示物18的内窥检查过程中，可出现两种情况：台阶M仍然存在，肋20未显现任何侵蚀迹象，因而可继续使用压缩机轮10；或者，台阶M已经消失，肋20显现出侵蚀迹象，在这种情况下需要更换轮。

Claims (7)

1.一种离心压缩机轮(10)，包括：毂(12)，从所述毂沿径向延伸的腹板(14)，和由所述轮承载的多个叶片(16)，所述叶片从所述腹板(14)的表面(S)延伸，其特征在于，
所述腹板包括所述轮(10)的侵蚀指示物(18)，所述侵蚀指示物(18)包括在一叶片(16)的后边缘(16b)的位置处从所述腹板的周边缘(22)沿径向突出的至少一个肋(20)，所述肋(20)具有的轴向厚度(EN)小于所述腹板(14)的轴向厚度(EV)，以在所述肋的平坦部(20a)与所述腹板(14)的延伸有所述叶片的表面(S)之间形成台阶(M)。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机轮，其特征在于，所述台阶(M)具有的轴向延伸度(HM)在0.5mm至1.5mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的离心压缩机轮，其特征在于，所述肋(20)的径向延伸度(EN)在0.5mm至3mm的范围内。
4.根据权利要求1所述的离心压缩机轮，其特征在于，所述肋(20)沿所述腹板(14)的周界延伸。
5.一种涡轮机压缩级(13)，包括根据权利要求1所述的离心压缩机轮(10)以及壳体(15)，所述壳体(15)设置有入口(42)以使内窥镜(40)能够插入所述压缩级中以检查所述侵蚀指示物的磨损。
6.一种涡轮机，包括根据权利要求5所述的压缩级(13)。
7.一种确定根据权利要求5所述压缩级的离心压缩机轮的侵蚀的方法，其特征在于，将内窥镜(40)插入所述压缩级(13)中以检查所述轮的侵蚀指示物(18)的磨损。
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