CN1070717A - 轴流透平 - Google Patents

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Abstract

一种具有一排可调节导叶(8)和一排轮叶(5)的 轴流透平，其中固定导叶栅位于可调导叶的上游。可 调叶片8的弦长/节距比值(S/T)大大地小于固定 导叶(13)的弦长/节距比值。可调节叶片具有一条 直的折转角线(14)和对称剖面的形状。

Description

本发明涉及一种具有至少一排可调节导叶和至少一排轮叶的轴流透平。
这种透平，例如在废气透平增压器中是从所周知的。除了调节压缩机上的导叶之外，调节透平上的导叶是一种作为控制干涉使用的可能手段，以改进加速度和转矩工况。EP253234A1中给出了一个这种例子。可调节透平导叶用于对一给定的流量产生一个较大的热降。这就增加了透平的能量，透平转动的速度，最后导致升压。在“热”操作时为了防止可调节叶片卡住，一般地来说，它们安装时必须有合适的间隙。尤其是在关闭工况，通过叶片的尖部和根部间隙的气流可能对通道中的主气流有一个非常的干扰作用。另外，由于大的流体力以轴向和固向作用在可调节叶片上，使得有必要经常在尖端和根部夹紧叶片，以便缓解调节轴的负荷。
因此，本发明的目的是克服这些缺点，在开头所述的轴流透平上提出一种新的措施，这种措施可以减小作用在可调节叶片上的气动力，和由此需要的设定力。
本发明的目的是通过在可调节导叶的上游设置一个固定的导叶栅来实现的，该可调节叶片的弦长/节距的比值大大地少于固定导叶的比值。
如果可调节导叶的弦长/节距的比值约为固定导叶的弦长/节距的比值的一半，可调节导叶的弦长至少与固定导叶的弦长大致相同则是有益的。
假设固定导栅的叶片由低成本批量生产的零部件组成并且它们的节距比对于相应的满负荷是优化的，本发明的优点突出地表现在与固定导叶相比，只须提供约一半数量的叶片。此外，作用在可调节叶片上力是适中的。因为气流偏斜只是轻微的，这对于可调节装置的构形具有良好的效果。
导叶具有一条直的折转角线和一个对称的剖面形状将是有益的。借助于这种方法，有可能将这种叶栅的对于入射气流不灵敏的熟知的性能用在低损耗偏转方面。
值得推荐的是，在叶片入口边缘范围内可调节导叶应该在径向方向上圆锥形地延伸。当选择圆锥度时应该考虑最大的马赫数。这种方法使得有可能避免在叶片入口轮廓的前缘产生压缩冲击。
下面通过参照对本发明的一个实施例和附图的详细说明，易于更好地全面理解本发明和其具有的多个优点，在该实施例中使用了一个具有轴向/径向输出口的单级废气透平增压器透平，其中：
图1显示透平的局部纵向剖面图;
图2显示图1中的流动通道中间横断面处的圆柱截面的局部展开图。
现在请参考各附图，图中相同的参考标号和字母表示相同的或对应的部件（图中只包括理解本发明所要求的主要元件，例如，压气部件，壳体、含有轴承装置的转子等在图中未示出，工作介质的流动方向用箭头表示），图1中示意性表示的气体透平中界定流动通道1的壁部一面是内毂盘2，另一面是外叶片支座3。外叶片支座以一种合适的方式悬浮在壳体4中。在轮叶5的区域内，通道1的内侧由转盘6来界定，在外侧由盖子7来界定。
可调节的导叶8最好与它们各自的调节轴9设计成一体。调节轴9支撑在插入壳体4和叶片支座3中的轴套10内。调节轴从轴套10伸出的端部连接在一根枢轴杆11上。该杆通过一个销12连接在一个调节环上（未显示）。
一种传统的固定导栅位于可调节导栅的上游。它的叶片13相对于其数量和它们的弦长S和节距的比值对于满负荷来说是气动优化的。它们给气流提供预漩涡，以便实际上没有偏斜会在随后的可调节导栅中发生。
可调节的导叶8具有与固定的导叶13大致相同的弦长S。由于很小的偏斜，因此它们以近似两倍的节距叠置在导栅中，其数量只约为固定导叶的一半。它们具有对称的剖面形状和一条直的转折角线14。在所示的废气透平增压器透平装置中，在固定的导叶出口处的码赫数可以超过1。由于这个原因，可调节叶片的前缘15在径向方向上成圆锥形延伸，以便避免在其轮廓的前缘处出现压缩冲击。
在叶栅中导叶8的实际调节是通过连杆机构4、11、12借助于驱动装置（未显示）实现的，例如由压缩机结构中的已知驱动装置来实现。该调节最好作为操作参数，例如，升压，转动速度等的函数自动地进行。
图2所示的圆柱截面以放大的比例表示了所考虑的气体透平区域中的叶片结构。例如，在一个实际实现的例子中，给出了各个叶栅数据，在可调节叶片中，叶型厚度对弦长的比值是0.25;在固定的导叶中，弦长S与节距T的比值约为1.20;在可调节叶片中弦长S与节距T的比值约为0.6。专题文献[例如，1966年出版的TRAUPEL的热透平（Thermische    Turbomaschinen）第1卷第364页和图8、4、1]针对通常在废气透平增压器透平中入口气流和出口气流工况对两个串联的导叶栅给出了较佳的节距比。
在与气流离开导叶13相同的工况下，气流出现在导叶8上。导叶8以一个倾角安装，以使它们在不灵敏区域操作。废气在满负荷的情况下以个约15°-20°的角度离开可调节叶栅。导叶8在两侧的可调节范围最好是5°-10°。
显然，考虑到机器过载运行的部分载荷的重要性，实际上节距/弦长的比值被优化设计。
显然，根据上述公开的内容，本发明有可能做出许多变更和变化。因此，应该理解到，在所附的权利要求的范围内，本发明可按这里公开的方式以外的方式实施。其不同点可以是，可调节叶片的折转角线形状也可以是弯曲的，当然，对这种额外的措施将导致成本的大大增加，除非使用铸件。为了当叶片转动时获得一个恒定的间隙，在对置和相应设计的壳体部件区域可调节叶片的叶尖和叶根的形状可以制成弯曲的。最后，上述新的措施决不只限于透平增压器透平。

Claims (6)

1、一种具至少一排可调节导叶和至少一排轮叶的轴流透平，其特征在于：固定的导叶栅设在可调节导叶的上游，可调节叶片具有一个弦长与节距的比值，该比值大大地小于固定导叶的弦长与节距的比值。
2、如权利要求1所述的轴流透平，其特征在于：可调节导叶的弦长与节距的比值约为固定导叶的弦长与节距的比值的一半。
3、如权利要求1所述的轴流透平，其特征在于：可调节导叶具有至少与固定导叶的弦长大约相同的弦长。
4、如权利要求1所述的轴流透平，其特征在于：可调节导叶具有一条直的折转角线和对称的剖面形状。
5、如权利要求1所述的轴流透平，其特征在于：可调节导叶在叶片前缘区域内按径向方向圆锥形地延伸。
6、如权利要求1所述的轴流透平，其特征在于：在可调节导叶区域内，透平流动通道圆柱形地延伸。
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