CN103857880B - 涡轮机压缩机叶片以及包含该叶片的涡轮机压缩机定子和涡轮机 - Google Patents

涡轮机压缩机叶片以及包含该叶片的涡轮机压缩机定子和涡轮机 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种相对于涡轮机主轴线的径向主方向的涡轮机压缩机叶片（10），该叶片（10）包括径向内根部（12），径向外末端部（14）和径向中间部（16），该叶片（10）包括沿切向弯曲的弯曲部（34），以及在根部（12）的区域上和/或在末端部（14）的区域上的至少一个平直部。

Description

涡轮机压缩机叶片以及包含该叶片的涡轮机压缩机定子和涡轮机
技术领域
本发明涉及一种涡轮机叶片，其实施方式可在涡轮机的操作过程中限制叶片振动频率相对于叶片诱发频率的重合，该重合存在着导致叶片恶化甚至断裂的风险。
背景技术
在涡轮机的操作过程中，沿定子叶片的气流使叶片振动。
每个叶片具有一个或几个固有频率，对于该固有频率，振幅可变得过大并导致叶片的恶化或断裂。
US3745629描述了一种根据一种类似于在其一个固有频率振动中的叶片轮廓的轮廓而弯曲的涡轮机叶片。
该弯曲使得可在对应于涡轮机操作条件的频率范围内限制叶片的振动，并因此限制叶片断裂的风险。
然而，这种弯曲也降低了叶片的有效性和空气动力学性能。
本发明的目的是提出一种涡轮机叶片，其方式使得固有频率不同于在涡轮机的操作过程中叶片的诱发频率。
发明内容
本发明提出了一种相对于涡轮机主轴线的径向主要方向的涡轮机压缩机叶片，该叶片包括径向内根部，径向外末端部和径向中间部，
其特征在于，该叶片包括沿切向方向的弯曲部以及在根部上和/或在末端部上的至少一个平直部。
这种切向弯曲部修改了叶片对振动诱发的振动响应，并消除了在叶片的操作范围之外处于危险中的频率。
更优选地，弯曲部的径向长度L1处于叶片的径向长度L的30％到60％之间。
更优选地，弯曲部的切向振幅A处于叶片的径向长度L的1％到5％之间。
更优选地，所述平直部相对于叶片的主要径向方向倾斜小于或等于30°的角度。
更优选地，弯曲部径向地定位在根部上。
更优选地，弯曲部径向地定位在末端部上。
更优选地，弯曲部径向地定位在中间部上。
更优选地，弯曲部沿叶片内弧面的方向切向地弯曲。
本发明还提出了一种涡轮机压缩机定子，包括分布在涡轮机主轴线周围的径向叶片，其特征在于，如上文所限定地实施每个叶片。
本发明还提出一种包括一个定子的涡轮机，该定子包括如上文所限定的叶片。
附图说明
当参考附图，阅读以下用于理解的详细描述时，本发明的其他特征和优点将明显，其中：
—图1为根据本发明包括弯曲部的叶片的示意性透视图；
—图2示出了根据本发明的叶片截面的重心的切向叠加法。
具体实施方式
在以下描述中，相同、相似或类似的元件将用相同的附图标记表示。
对于本发明的描述，以非限制方式，径向、切向和轴向使用图1所示的标记R，T，A表示，其中径向方向是叶片的主方向，切向方向是垂直于叶片的主轴向平面的方向。
图1示出了叶片10，该叶片为涡轮机的压缩机的定子(未示出)的一部分。
压缩机包括均匀地分布在涡轮机主轴线周围的多个叶片10，以形成被称为整流器栅的环形装置，气流，这里为空气，穿过该环形装置。
叶片10根据相对于涡轮机主轴线的方位R整体地径向延伸。
叶片10包括被称为叶片根部的径向内部12，在其上叶片10固定到压缩机的内套圈(未示出)。
叶片10包括被称为叶片末端的径向外部14，其上叶片10固定到压缩机的外套圈(未示出)。
叶片10包括将根部12连接到叶片10的末端14的中间部16。
压缩机的内套圈和外套圈限定被称为流的环形通道，其中气流流动并与叶片10相互作用。
叶片10进一步包括前缘18，该前缘轴向地位于根据气流相对于叶片10的方向的上游；以及后缘20，该后缘轴向地位于根据气流相对于叶片10的方向的下游。
叶片10此外为拱形，并包括被称为内弧面的表面22，其位于与该拱形的相对侧上，以及被称为外弧面的表面24，其位于该拱形的一侧上。
图2示出了曲线26，该曲线显示叶片10的截面的重心的切向叠加法。
根据垂直于叶片的主径向的平面，相对于叶片10的主径向轴线，该切向叠加法对应于叶片的每个截面的重心位置。
该曲线26包括对应于叶片10的根部12的根部28、对应于叶片10的末端14的末端部30，以及对应于叶片10的中间部的中间部32。
根据本发明，叶片10的实施方式为，它包括切向弯曲的部分34和至少一个平直部。
因此，从图2可更详细地看出，曲线26包括对应于弯曲部分34的切向弯曲部36。曲线26还包括对应于叶片10的平直部的至少一个弯曲部。
根据本发明，根据弯曲部34的位置，叶片10的平直部位于叶片10的根部12和/或末端14上。
这样，根据弯曲部36的径向位置，曲线26的平直部位于根部28上和/或末端部30上。
根据本发明的第一方面，弯曲部34径向地位于叶片10的根部12上。平直部于是位于叶片10的末端14上。因此，弯曲部36径向地位于根部28上，曲线26的末端部30是平直的。
根据本发明的第二方面，弯曲部34径向地位于叶片10的末端14上。平直部然后位于叶片10的根部12上。曲线26的弯曲部36因此径向地位于末端部30上，根部28的曲线26是平直的。
根据本发明的第三方面，弯曲部34径向地位于叶片10的中间部16上。叶片10的根部12和末端14都形成叶片10的平直部。
因此，弯曲部36径向地位于中间部32上，并且根部28和末端部30的曲线26都是平直的。
此外，根据优选的实施例，叶片10的弯曲方式使得弯曲部34沿图1所示的内弧面22的方向切向弯曲。
根据未示出的另一实施例，弯曲部34沿外弧面24的方向弯曲。
弯曲部36的尺寸相对于叶片10的径向长度“L”限定。
这样，弯曲部36的径向尺寸“L1”处于叶片10的径向尺寸“L”的30％到60％之间。
因此，弯曲部36的切向尺寸“A”处于叶片10的径向尺寸“L”的1％至5％之间。
如以上所提到的，根据弯曲部的径向位置，根部28和/或末端部30是平直的。
在这种情况下，每个平直的末端部28和/或根部30，相对于叶片的主径向方向倾斜数值小于或等于30°的角度。

Claims (8)

1.相对于涡轮机主轴线的主径向方向的涡轮机压缩机叶片(10)，该叶片(10)包括径向内根部(12)、径向外末端部(14)和径向中间部(16)，
其中该叶片(10)包括沿垂直于所述叶片的主轴向平面方向的弯曲部(34)，以及在所述根部(12)和/或所述末端部(14)上的至少一个平直部，
其中所述弯曲部(34)的切向振幅A处于叶片(10)的径向长度L的1％到5％之间，
其特征在于，所述平直部相对于叶片(10)的主径向方向倾斜小于或等于30°的角度。
2.根据权利要求1所述的叶片(10)，其特征在于，所述弯曲部(34)的径向长度L1介于所述叶片(10)的径向长度L的30％到60％之间。
3.根据权利要求1或2所述的叶片(10)，其特征在于，所述弯曲部(34)沿径向定位在所述根部(12)上。
4.根据权利要求1或2所述的叶片(10)，其特征在于，所述弯曲部(34)沿径向定位在所述末端部(14)上。
5.根据权利要求1或2所述的叶片(10)，其特征在于，所述弯曲部(34)沿径向定位在所述中间部(16)上。
6.根据权利要求1或2所述的叶片(10)，其特征在于，所述弯曲部(34)沿所述叶片(10)的内弧面方向切向地弯曲。
7.涡轮机压缩机定子，其包括分布在涡轮机的主轴线周围的径向叶片(10)，其特征在于，各叶片(10)为根据权利要求1-6中任何一项所述的叶片(10)。
8.涡轮机，其包括根据权利要求7所述的涡轮机压缩机定子。
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