CN112513424A - 涡轮叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机的涡轮叶片(13)，其包括径向延伸的涡轮叶片翼型(14)，所述涡轮叶片翼型(14)具有上游轴向的前边缘(16)和下游轴向的后边缘，径向外部平台(15)具有上游端(17)和下游端，所述径向外部平台(15)进一步包括朝向外部径向延伸的至少一个唇缘(18、19)，所述涡轮叶片翼型(14)的所述前边缘(16)和/或所述涡轮叶片翼型(14)的所述后边缘的径向外端(20)相对于所述平台(15)的所述上游端(17)向上游轴向延伸，和/或相应地相对于所述平台(15)的所述下游端向下游延伸，其特征在于，所述叶片(13)具有至少一个分隔件(21)，所述分隔件从所述涡轮叶片翼型(14)的所述径向外端朝向外部径向延伸，且在所述前边缘(16)和所述平台(15)的所述上游端(17)之间和/或相应地在所述后边缘和所述平台(15)的所述下游端之间轴向延伸。

Description

涡轮叶片
技术领域
本发明涉及一种用于例如飞行器涡轮引擎等涡轮机的涡轮叶片。
背景技术
代表权利人的文献FR 2 970 999公开了一种涡轮叶片轮，其包括上面布置叶片1的涡轮盘。每一叶片1径向延伸，且具有安装于盘中的凹部中的径向内支脚2、通过径向内部平台4与支脚2分离的成型轮叶3。径向外部平台5从轮叶3的径向外端延伸。径向外部平台5具有径向朝外延伸的密封唇缘6，其与可磨耗材料协作以形成曲径密封。
外部平台5具有分别位于轮叶3的前边缘9和后边缘10的上游和下游的轴向上游端7和轴向下游端8。
为了减轻叶片1，设想通过在所述外部平台5的水平面处形成开口来移除径向外部平台5的一部分。然而，在此情况下，空气流的一部分可通过经由开口径向穿过外部轮叶3而从下部层面区域11转向到上部层面区域12。此再循环对涡轮机的效率不利，因此应当予以限制。
发明内容
本发明的目标是提供对于此问题的简单、有效且经济的解决方案。
为此，本发明涉及一种用于涡轮机的涡轮叶片，其既定围绕涡轮机的轴线延伸，所述叶片包括相对于所述轴线在径向内部平台和径向外部平台之间径向延伸的轮叶，所述轮叶包括轴向上游前边缘和轴向下游后边缘，径向外部平台包括上游端和下游端，所述径向外部平台包括朝外径向延伸的至少一个密封唇缘，其特征在于，轮叶的前边缘和/或轮叶的后边缘的径向外端相对于平台的上游端向上游和/或相应地相对于平台的下游端向下游轴向延伸，且所述叶片具有至少一个分隔件，所述至少一个分隔件从轮叶的径向外端朝外径向延伸，且在前边缘和平台的上游端之间和/或相应地在后边缘和平台的下游端之间轴向延伸。
上游端和/或下游端从前边缘和/或后边缘缩回允许限制外部平台的轴向尺寸且因此限制叶片的质量。
此外，在叶片的前边缘和平台的上游端之间和/或相应地在后边缘和平台的下游端之间径向朝外延伸且轴向延伸(即，沿着涡轮机轴线)的分隔件的存在至少部分构成空气再循环的障碍。因为这些再循环生成空气动力学损耗，所以这些分隔件还使得有可能改进涡轮机的效率。
分隔件可分别在前边缘和密封唇缘的上游表面之间和/或后边缘和密封唇缘的下游表面之间轴向延伸。
此分隔件防止外部平台外部的任何径向空气再循环。
根据另一特征，分隔件可径向朝外大体上延伸到密封唇缘的径向外端。
因此，分隔件避免沿着密封唇缘的全长的空气再循环，所述密封唇缘与可磨耗材料协作确保了空气通路的密封。
此外，分隔件可仅针对密封唇缘的径向尺寸的一部分径向朝外延伸。
因此，对抗空气再循环从而将其径向尺寸限制为密封唇缘的径向尺寸的仅一部分的分隔件的存在允许控制物质的添加，且因此控制叶片的质量。
分隔件的径向外端和密封唇缘的径向外端之间的径向距离在例如1到10mm之间。
分隔件可在与径向方向成角度的方向上延伸。
分隔件的此倾斜改进分隔件的定位，使得其与从下表面向上表面的空气再循环方向相对。
所述角度在例如30°和60°之间。
根据另一特性，分隔件可具有直线的且与径向方向成角度的上游端和/或下游端边缘。
此倾斜使得有可能减小分隔件的体积，且因此控制添加到涡轮叶片的材料的质量。
所述角度在例如0°和60°之间。
此外，密封唇缘可在一个平面中延伸，分隔件的至少一部分垂直于密封唇缘的所述平面延伸。
因此，分隔件部分垂直于密封唇缘延伸。
确切地说，密封唇缘可在一个平面中延伸，分隔件的至少一部分在与涡轮机的轴线成角度的平面中延伸。
涡轮机的轴线对应于叶片附接到的转子的轴线。
因此，分隔件在叶片旋转的方向上倾斜以形成用于空气流的偏转器。此位置有效地限制从下表面向上表面的空气再循环。
所述角度在例如30°和60°之间。
根据另一特性，分隔件可以是弯曲的，例如当从轮叶的下表面检视时为凹进的。
本发明还涉及一种具有包括如上文所描述的涡轮叶片的叶片式轮子的涡轮机涡轮。
本发明还涉及一种涡轮机，例如飞行器涡轮喷气引擎，其特征在于，所述涡轮机包括此涡轮。
参考附图阅读作为非限制性实例给出的以下描述，将更好地理解本发明，且本发明的特性和优点将显而易见。
附图说明
-图1是根据现有技术的涡轮叶片的示意图；
-图2是根据本发明的实施例的涡轮叶片平台的实例的示意图；
-图3A到4B是示出本发明的不同变型中的叶片的一部分的透视图。
具体实施方式
在下文中，相对于涡轮机中，确切地说次级流路径中的气流方向来限定术语“上游”和“下游”。并且，相对于涡轮的轴线来限定术语“径向”和“轴向”。每一涡轮叶片从涡轮轮盘径向朝外延伸，涡轮轮盘的旋转轴线轴向延伸。
下文参考图2，且相对于本发明在上文已经描述的关于现有技术的图1之后。
图2展示根据本发明用于涡轮机的涡轮叶片13的一部分。根据本发明的多个涡轮叶片13既定安装在盘上以便形成涡轮。
叶片13包括径向延伸轮叶14，以及位于轮叶14的径向外端处的径向外部平台15。轮叶14具有轴向上游前边缘16和轴向下游后边缘(未图示)。平台15具有上游端17和下游端(未图示)。所述平台15还具有密封唇缘，即，在图中所示的实例中，上游密封唇缘18和下游密封唇缘19。
在所示出的实例中，平台15在两个密封唇缘18、19之间轴向延伸，且相对于上文呈现的现有技术的平台5为透空式的。平台15不包含轴向延伸超出密封唇缘18、19的区段。
还可考虑具有延伸超出密封唇缘的部分的透空式平台。
在两种情况下，轮叶14的前边缘16的径向外端20相对于平台15的上游端17向上游轴向延伸。类似地，轮叶14的后边缘(未图示)的径向外端相对于平台15的下游端向下游轴向延伸。
根据本发明的叶片13还具有分隔件21。分隔件21径向位于轮叶的前边缘16和/或后边缘(未图示)的径向外端20外部。实际上，分隔件21与轮叶14的径向外端20相对地周向延伸。
此外，分隔件21在前边缘16和平台5的上游端17之间和/或相应地在后边缘和平台15的下游端之间轴向延伸。
所展示的分隔件21在前边缘16和密封唇缘18的上游表面22之间轴向延伸。类似地，可设想，分隔件21可在后边缘和密封唇缘的下游表面之间轴向延伸。
在图2中示出的实施例中，分隔件21仅在所涉及的密封唇缘18、19的高度(即，径向尺寸)的一部分上延伸。
分隔件21具有直线端部边缘23，其与径向方向或径向平面形成角度“α”。角度“α”在例如30°和90°之间。角度“α”处于垂直于轴向方向的平面中。
图3A到4B中展示若干实施例变型。
分隔件21的几何形状和定位可根据应用而不同。
在图3A和4A中展示的实施例变型中，分隔件21、27大体上径向朝外延伸到密封唇缘18、19的径向外端24、26。换句话说，分隔件21、27具有与密封唇缘18、19大致相同的高度。
优选地，分隔件21、27的径向外端25和密封唇缘18、19的径向外端24、26之间存在径向操作间隙。此操作间隙在例如0.5到2mm之间。
因此，此间隙防止分隔件21、27在可磨耗材料上的任何摩擦。
在图3B和4B中展示的实施例变型中，分隔件21、27仅在密封唇缘18、19的径向尺寸的一部分上径向朝外延伸。
换句话说，分隔件21、27的径向外端25相对于密封唇缘18、19的径向外端24、26径向朝内偏移。
分隔件21、27的径向外端25和密封唇缘18、19的径向外端24、26之间的径向距离在例如0.5mm到2mm之间。
如图3A到4B中所展示，上游密封唇缘18处的分隔件21和下游密封唇缘19处的分隔件27可在与径向方向成角度(β)的方向上延伸。
角度(β)在例如0°和60°之间。
角度(β)在包括轴向方向和径向方向的平面中内切。
应注意，在图3A到4B的实施例变型中，角度“α”等于0。
在图3A和3B的每一替代构造中，上游分隔件21垂直于上游密封唇缘18的平面。
此外，在图4A和图4B的每一实施例变型中，下游分隔件27至少部分在与涡轮机的X轴形成角度θ的平面中延伸。因此，分隔件和密封唇缘各自从叶片平台径向延伸。确切地说，下游分隔件27在叶片旋转方向R的方向上倾斜以便形成用于空气流的偏转器。
换句话说，下游分隔件27朝向下表面倾斜。朝向下表面倾斜尤其值得关注，因为这使得空气更难从下表面区域向上表面区域再循环。
所述角度θ在例如0°和60°之间。
在上述实施例中的每一个中，分隔件21、27构成从下表面区域向上表面区域的空气再循环的障碍，且因此减小与此再循环相关联的损耗。这提高了涡轮机性能，同时归因于外部平台15的有限尺寸而限制叶片14的重量。

Claims (10)

1.一种用于涡轮机的涡轮叶片(13)，其既定围绕所述涡轮机的轴线延伸，所述叶片(13)具有相对于所述轴线在径向内部平台(4)和径向外部平台(15)之间径向延伸的轮叶(14)，所述轮叶(14)包括轴向上游前边缘(16)和轴向下游后边缘，所述径向外部平台(15)包括上游端(17)和下游端，所述径向外部平台(15)包括至少一个朝外径向延伸的密封唇缘(18、19)，其特征在于，所述轮叶(14)的所述前边缘(16)和/或所述轮叶(14)的所述后边缘的径向外端(20)相对于所述平台(15)的所述上游端(17)向上游和/或相应地相对于所述平台(15)的所述下游端向下游轴向延伸，且所述叶片(13)具有至少一个分隔件(21、27)，所述至少一个分隔件从所述轮叶(14)的所述径向外端朝外径向延伸，且在所述前边缘(16)和所述平台(15)的所述上游端(17)之间和/或相应地在所述后边缘和所述平台(15)的所述下游端之间轴向延伸。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述分隔件(21、27)在所述前边缘(16)和所述密封唇缘(18)的上游表面(22)之间和/或相应地在所述后边缘和所述密封唇缘(19)的下游表面之间轴向延伸。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述分隔件(21、27)大体上径向朝外延伸到所述密封唇缘(18、19)的所述径向外端(24、26)。
4.根据权利要求2所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述分隔件(21、27)仅在所述密封唇缘(18、19)的径向尺寸的一部分上径向朝外延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述分隔件(21、27)在与径向方向成角度的方向上延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述分隔件(21、27)具有上游(23)和/或相应的下游端边缘，其为直线的且与所述径向方向形成角度(α)，所述角度(α)位于垂直于轴向方向的平面中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述密封唇缘(18、19)在平面中延伸，所述分隔件(21、27)的至少一部分垂直于所述密封唇缘(18、19)的所述平面延伸。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述密封唇缘(18、19)在平面中延伸，所述分隔件(21、27)的至少一部分在与所述涡轮机的所述轴线(X)形成角度(θ)的平面中延伸。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的涡轮叶片(13)，其特征在于，所述分隔件(21、27)是弯曲的，例如从所述轮叶(14)的下表面所见为凹进的。
10.一种用于涡轮机的涡轮，其特征在于，其包括具有根据权利要求1到9中任一项所述的涡轮叶片(13)的叶片式轮子。
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