[发明专利]用于压缩机的离心叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及使流体，特别是气体能够通过的离心叶轮。所述叶轮特别是用于涡轮机压缩机。所述叶轮可被装配到用于固定或飞行用途的任何类型的涡轮机，特别是装配到直升机涡轮引擎上。

更特别地，本发明涉及这种类型的离心叶轮，其具有旋转轴，小截面的前部分和大截面的后部分，所述叶轮具有叶片，每个叶片具有前缘和后缘。所述叶轮的旋转使流体经由所述叶轮的前部吸入，穿过所述叶轮的流体的轴向速度被逐渐转变为径向速度，所述流体在所述叶片的后缘处经由所述叶轮的外周边离开所述叶轮。所述叶片使得在与所述叶片的后缘交叉的径向截平面中，所述叶片沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向弯曲。

背景技术

在本申请中，术语“上游”和“下游”相对于通过叶轮的流体流的正常方向而定义。

而且，叶轮的旋转轴经常被更简单地称为“叶轮轴”。轴向对应于叶轮轴的方向，而径向是垂直于所述轴且与所述轴交叉的方向。类似地，轴向平面是包含叶轮轴的平面，而径向平面是垂直于所述轴的平面。副词“轴向地”和“径向地”分别是指沿轴向和沿径向。

除非指明相反含义，否则形容词“内”和“外”相对于径向使用，一个元件的内部分(即，沿径向的内部分)比相同元件的外部分(即，沿径向的外部分)更接近于叶轮轴。

最后，除非指明相反含义，否则形容词“前”和“后”参照轴向使用，流体经叶轮的前部进入。

飞行涡轮机(例如，直升机涡轮引擎的涡轮机)的压缩机是离心类型或轴向-离心混合类型的，包括一个或多个压缩级，具有上述类型的离心叶轮(也被称为离心轮或转子)、在外侧包围叶轮叶片的壳体，和位于叶轮下游的一个或多个扩散器。流体(气体，通常为空气)穿过这样的压缩机。

在叶轮中，气体的绝对速度由于离心加速而增大，且气体的压力由于在叶轮叶片之间限定的通道的发散截面而增大。这样，气体以极高速度离开叶片的下游端，即它们的后缘。

用于压缩机的离心叶轮的已知示例在美国专利3 973 872中公开。

发明内容

本发明的目的在于，对于给定的几何尺寸和校正后流速，改进上述类型叶轮的性能(即，总压力比和等熵效率)。

这一目的通过一种叶轮实现，其中，在与叶轮叶片的后缘交叉的所述径向截平面中，所述叶片的后缘部分(即，位于叶片后部分的外端处的部分)沿所述叶轮的旋转方向改向，以形成相应的端翼片，从而使流体的流动能够由于沿径向改向而被偏转。

通常，流体流动这样的偏转能够使总压力比增大，而不会减小叶轮的等熵效率。

而且，通过获得对这种偏转的更佳控制，可以在不升温的情况下增大总压力比。这样，总压力比的增大还使得叶轮的等熵效率或多或少地增大。

总之，端翼片用于改进叶轮的性能。

这样的用于压缩机的叶轮可具有两种类型的叶片：所称的“主”叶片和所称的“中间”叶片。可选的中间叶片介于主叶片之间，它们与主叶片的不同之处在于，中间叶片沿轴向较短：中间叶片具有较短的前部分，中间叶片的前缘相对于主叶片的前缘缩回(即向后)。

在一个实施例中，叶轮仅具有主叶片(即无中间叶片)，且主叶片具有前述类型的端翼片。

在另一实施例中，叶轮具有主叶片和中间叶片。在这种情况下，仅有主叶片是具有前述类型的端翼片的叶片，或者仅有中间叶片是具有前述类型的端翼片的叶片，或者主叶片和中间叶片均具有前述类型的端翼片。

在一个实施例中，在与叶轮叶片的后缘交叉的所述径向截平面中，所述端翼片与位于所述端翼片上游紧邻处的叶片部分配合，以形成大于或等于155°且严格小于180°的钝角。

在一个实施例中，当叶轮的主叶片具有端翼片时，端翼片从叶轮主叶片的后缘延伸过沿主叶片的(曲线)外边缘测量时的一长度，所述长度呈现为小于所述外边缘的总长度的15％，特别是大于所述外边缘的总长度的2％且小于该总长度的10％。

在一个实施例中，当叶轮的中间叶片具有端翼片时，所述端翼片从中间叶片的后缘延伸过沿中间叶片的外边缘测量时的一长度，所述长度呈现为小于所述外边缘的总长度的15％，特别是大于所述外边缘的总长度的2％且小于该总长度的10％。

前述的角度值和翼片长度的范围单独地或组合地用于进一步改进叶轮的性能。

本发明还涉及一种包括本发明离心叶轮的压缩机。所述压缩机可为离心类型的压缩机，即具有装配有离心叶轮的至少一个压缩级的压缩机，或为轴向-离心混合类型的压缩机，即具有装配有轴向叶轮的至少一个压缩级和装配有离心叶轮的至少一个压缩级的压缩机。