[发明专利]一种具有低稠度无升力叶型的可调静叶的反转变几何涡轮

说明书

本发明提供一种具有低稠度无升力叶型的可调静叶的反转变几何涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装可调静叶片和动叶片，可调静叶片在前，动叶片在后，动叶片安装在轮毂上，动叶轮毂设置在静叶轮毂旁，在变几何涡轮可调静叶片的上游存在带支板的过渡段和低压涡轮，低压涡轮静动叶片在前，低压涡轮动叶片安装在轮毂上，过渡段位于低压涡轮与变几何涡轮之间，可调静叶片的稠度较低，取值为0.6～1.1，可调静叶片叶型弯曲程度小，叶型升力系数极低，取值为0.15～0.45，变几何涡轮与低压涡轮的旋转方向相反。本发明能有效减小可调静叶片端部间隙和间隙泄漏量，明显减小可调静叶片气流折转角，提高变几何涡轮多工况效率，具有良好的工作可靠性。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机/航空发动机的涡轮，尤其涉及一种具有低稠度无升力叶型的可调静叶的反转变几何涡轮。

背景技术

燃气轮机/航空发动机经常会在非设计工况下运行工作，此时涡轮效率会大幅度降低。变几何涡轮技术可有效地调节和优化燃气轮机/航空发动机各通流部件之间的匹配，提高燃气轮机/航空发动机的加减速特性和低工况性能。调节涡轮静叶的安装角度则是一种行之有效的变几何方法。

现有技术的变几何涡轮可调静叶结构，为了保证涡轮静叶可以转动，静叶上下端壁要留有间隙，从而引起了静叶的泄漏损失，并且可调静叶叶型自身存在的弯角也进一步加剧了变工况下可调静叶内部流场的复杂性，严重影响涡轮效率。由于现有技术的不足，人们希望有一种能有效提高变几何涡轮多工况效率且工作可靠的变几何涡轮。

发明内容

本发明的目的是为了有效减小可调静叶片端部间隙和间隙泄漏量，明显减小可调静叶片气流折转角，提高变几何涡轮多工况效率而提供一种具有低稠度无升力叶型的可调静叶的反转变几何涡轮。

本发明的目的是这样实现的：在机匣和静叶轮毂之间、机闸与动叶轮毂之间分别沿圆周方向均匀安装可调静叶片和动叶片，且机闸、静叶轮毂、动叶轮毂、静叶片、动叶片构成变几何涡轮，可调静叶片在前，动叶片在后，可调静叶片的上、下端面分别设置上、下旋转轴，且其轴心在同一旋转轴线上，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到静叶轮毂内，上旋转轴上安装调节可调静叶片角度的调整杆，调整杆伸出至机匣外，动叶轮毂设置在静叶轮毂旁，在可调静叶片的上游依次设置带支板的过渡段和低压涡轮，低压涡轮静动叶片在前，低压涡轮动叶片安装在轮毂上，可调静叶片的稠度取值为0.6～1.1，可调静叶片叶型弯曲程度小，叶型升力系数取值为0.15～0.45，变几何涡轮与低压涡轮的旋转方向相反。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.机匣和可调静叶片上端面之间留有间隙，静叶轮毂和可调静叶片下端面之间留有间隙。

2.上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明从涡轮叶片叶顶间隙端区泄漏流动机理出发，通过大幅度降低可调静叶片稠度，以尽可能增加旋转轴直径，从而减小可调静叶片端部部分间隙大小，并在此基础上采用无升力叶型(叶型升力系数极低)，以同时降低可调静叶片端部前缘和尾缘部分间隙位置的泄漏流驱动力，以大幅度降低可调静叶片端部间隙泄漏损失；同时，采用反转变几何涡轮，以进一步降低可调静叶片的折转角，这有利于变工况条件下可调静叶片内部流场的高效率控制，从而明显提高变几何涡轮多工况效率；此外，本发明结构简单，加工和工程应用也比较方便。

附图说明

图1是低压涡轮动叶、过渡段与反转变几何涡轮的子午视图；

图2是低稠度无升力可调静叶片叶型结构示意图；

图3是可调静叶片叶型负荷分布示意图。

图中：φ为静压系数，C_z为叶型轴向坐标。

具体实施方式