在渦輪噴氣發動機中從高壓壓縮器轉輪端部抽出空氣的製作方法
2023-10-10 23:11:19 1
專利名稱：在渦輪噴氣發動機中從高壓壓縮器轉輪端部抽出空氣的製作方法
技術領域：
本發明涉及渦輪機組，它尤其涉及一種從這種渦輪機組的高壓軸向壓縮器的氣流通道抽走空氣的裝置。
背景技術：
在用於渦輪螺旋槳飛機的渦輪噴氣發動機的高壓軸向壓縮器中(下面稱為「渦輪機組」)，已知壓縮器的運動翼片的端部和構成氣流通道內壁的殼體之間的間隙降低了渦輪機組的驅動效率。而且，這個間歇能明顯地改變和降低壓縮器的工作，達到出現「泵吸」現象的程度。法國專利No.2 564 533給出一種關於這個問題的解決方法，為了避免在軸向壓縮器中的泵吸，它描述了一種具體的方法，關聯氣流系統的具體結構來確定殼體的形狀。這種結構相對複雜難於實施。
發明專利內容本發明的一個目的是提供一種渦輪機組壓縮器，較現有技術，在效率上和相對於泵吸的工作安全餘量(也稱為泵吸餘量)上具有重大的提高。
這些目的通過一種渦輪機組壓縮器實現，其包括運動翼片，和在相對於渦輪機組中心縱軸的軸向方向與運動翼片有一定間隔的多個靜態葉片，以及一個包圍所述多個運動翼片的殼體，該壓縮器的特徵在於所述靜態殼體包括許多抽氣孔，集中在翼弦長度的5％-50％範圍內，直徑小於或等於所述翼弦長度的30％，每個所述抽氣孔相對於所述縱向中心軸在兩個角度傾斜。
因此，由於這種把空氣從運動翼片端部抽走的設置，泵吸餘量增加了，有效率也得到顯著提高。
穿過渦輪機組的全部空氣流速和抽走的空氣流速的比例最好在0.1％-5％的範圍內。
在一有利實施方案中，所述靜態殼體進一步包括傾斜的舌片，傾斜的舌片在每個抽氣孔的兩側與所述多個運動翼片對齊設置，與水平成所述角度φ。
有利的是，每個所述的抽氣孔具有一相對於中心縱軸成範圍在30°到90°的角φ的第一傾斜軸，還具有一垂直於第一軸且相對於中心縱軸成範圍在30°到90°的角θ的第二傾斜軸。
在預期實施例中，所述抽氣孔可被交錯設置或它們可由軸向對成的開口構成。這些抽氣孔也可以是非圓形的。
結合附圖和下面的非限定性說明，本發明的特點和優點將會更為清晰，其中圖1是根據包含多個位於兩個靜態葉片級之間的運動翼片級的本發明的一部分壓縮器的概括局部圖；圖2是本發明第一實施例的圖1殼體的俯視圖；圖3是本發明第二實施例的圖1殼體的俯視圖；圖4是本發明第三實施例的圖1殼體的俯視圖；圖5和圖6曲線圖，分別以現有技術壓縮器和本發明壓縮器的效率和進入流速的函數說明壓縮率的變化；圖7是本發明第一實施例的變體圖1殼體內部視圖；圖8是圖1沿III-III線的剖面圖；圖9是與圖7類似的剖面圖，是殼體的第一變體實施例的剖面圖；圖10和11與圖9類似，是殼體其他兩個變體的實施例。
具體實施例方式
圖1是一部分高壓軸向壓縮器10的概括圖，高壓軸向壓縮器10繞渦輪機組的縱向中心軸(驅動軸12)設置，在其外側，有殼體14定義構成繞中心縱向軸的旋轉表面。該壓縮器包含多個(在軸向)連續的壓縮級，每一級包括多個能夠繞驅動軸轉動的運動或「轉動」翼片16，翼片16繞一圓周分布，包含靜態或「靜止」葉片18。在每個運動翼片的外端部20和包圍壓縮器的靜態殼體14之間存在有間隙。該間隙是出現劇烈湍流的地點，劇烈湍流能導致各級之間的流構造惡化並因此降低壓縮器的工作性能，在極端情況下能導致被稱之為「泵吸」或「分流」的現象，構成壓縮率的瞬間下跌和穿過壓縮器的氣流的反轉，反轉氣流隨後從壓縮器的逆流端出現。
在本發明中，相對於泵吸的工作安全餘量通過增加設置在運動翼片端部的空氣抽取裝置得到增加，例如大致設置在前緣22附近。
該抽氣裝置包括多個孔24，孔24最好是圓柱狀並穿過靜態殼體14，集中在翼弦長度的5％-50％範圍內，直徑小於或等於所述翼弦長度的30％，其中翼弦是直線線段，把運動翼片的前緣和後緣連在一起。作為抽氣流速與穿過壓縮器的全部空氣流速比的函數，確定抽氣孔的數量。如發明人使用多種測量手段確定的那樣，典型情況下，以抽走的空氣的比率佔在0.1％-5％時可保證機器的有效運轉。
這些抽氣孔在兩個角度傾斜，由投影到翼-翼平面相對於驅動軸成一範圍在30°到90°(見圖2)的角φ的第一軸和投影到子午平面(與第一平面垂直)與驅動軸成一範圍在30°到90°的角θ的第二軸確定。專門挑選出最合適的角度φ和θ作為期望空氣動力載荷的函數(如由轉子傳遞的空氣壓縮作業，由下面的關係給出ψ＝ΔH/V2此處ΔH是穿過轉子焓的增加，V是壓縮器的轉速。
無疑，不局限於抽氣孔為圓柱體形狀和線性排列成一列。
圖3所示是抽氣孔排成兩列的實施例，抽氣孔交錯排列在上面提到的翼弦長度的5％-50％範圍內。在圖4中，這些抽氣孔呈非圓形，入截面為矩形或橢圓。
還也能把抽氣孔設計成軸向均勻的開口。在本發明實施實施方案中，以前因為凹面和凸面間存在壓差而要穿過在運動翼片的端部20上方的間隙e的空氣部分地穿過抽氣孔24抽出。在一片翼片兩面的幹擾氣流的降低對增加壓縮器的穩定性和性能具有直接作用。此外，或許通過一保護金屬板系統(未作圖示)收集抽出的空氣，並與由存在的用於驅動或如用於航空電子設備的其他目的的渦輪機組的抽氣收集器收集的空氣匯合。
因此，通過抽氣裝置獲得的改進相當重要，為翼片的效率和壓縮器的工作範圍提供了極大的增加，如圖5中所示，它以現有技術壓縮器的效率(曲線30)和設置了本發明裝置的壓縮器的的效率(曲線32)函數圖示了壓縮率的變化，如圖6所示，它以現有技術壓縮器進入流速(曲線40)和裝有本發明裝置的壓縮器的進入流速(曲線42)的函數說明了壓縮率的變化。
可通過引導空氣直接流向抽氣孔如圖7和8所示，進一步提高本發明的有效性，此處可以看到附加的傾斜的舌片50置於靜態殼體上與多個運動翼片對齊，與抽氣孔一樣，它們相對於驅動軸12水平成同一角度φ。
可以觀察到，如圖9所示，象其他設置一樣，這種設置可被安裝在具有縮進(稱為「溝槽」52)的殼體14，與翼片對齊，如圖10和11所示。在圖10中，可以看到，切槽繞抽氣孔24分布，然而圖11中，抽氣孔24開在切槽的底部。
無疑，儘管上述描述本質上只涉及高壓軸向壓縮器，本發明裝置還可應用於高壓壓縮器或低壓壓縮器的一個或多個超音速級。同樣，本發明裝置不是僅僅局限於安裝在和驅動圖1所示的運動翼片，完全有可能設想使用銷卡或錘合翼片連接的手段。
權利要求
1.一種渦輪機組壓縮器，其包括至少多個運動翼片(16)，和在相對於渦輪機組中心縱軸(12)的軸向方向與運動翼片有一定間隔的多個靜態葉片(18)，以及一個包圍所述多個運動翼片的殼體(14)，其特徵在於所述靜態殼體包括許多抽氣孔(24)，集中在翼弦長度的5％-50％範圍內，直徑小於或等於所述翼弦長度的30％，每個所述抽氣孔相對於所述縱向中心軸在兩個角度傾斜。
2.如權利要求1所述的渦輪機組壓縮器，其特徵為所述抽氣孔具有一相對於中心縱軸成範圍在30°到90°的角φ的第一傾斜軸，還具有一垂直於第一軸且相對於中心縱軸成範圍在30°到90°的角θ的第二傾斜軸。
3.如權利要求2所述的渦輪機組壓縮器，其特徵為穿過渦輪機組的全部空氣流速和抽走的空氣流速的比例在0.1％-5％的範圍內。
4.如權利要求1或2所述的渦輪機組壓縮器，其特徵為所述靜態殼體進一步包括傾斜的舌片(50)，傾斜的舌片(50)在每個抽氣孔的兩側與所述多個運動翼片對齊設置，與水平成所述角度φ。
5.如權利要求1到4所述的任何一種渦輪機組壓縮器，其特徵為所述靜態殼體進一步包括繞每個抽氣孔設置的切槽(54)。
6.如權利要求1到5所述的任何一種渦輪機組壓縮器，其特徵為所述抽氣孔交錯設置。
7.如權利要求1到5所述的任何一種渦輪機組壓縮器，其特徵為所述抽氣孔為非圓形的。
8.如權利要求1到5所述的任何一種渦輪機組壓縮器，其特徵為所述抽氣孔由軸向均勻分布的開口構成。
9.一種渦輪機組，其包括一權利要求1到8中任意一條中所述的高壓軸向壓縮器。
全文摘要
一種渦輪機組壓縮器，其包括至少多個運動翼片(16)，和在相對於渦輪機組中心縱軸(12)的軸向方向與運動翼片有一定間隔的多個靜態葉片(18)，以及一個包圍所述多個運動翼片的殼體(14)，其特徵在於所述靜態殼體包括許多抽氣孔(24)，集中在翼弦長度的5％－50％範圍內，直徑小於或等於所述翼弦長度的30％，每個所述抽氣孔相對於所述縱向中心軸在兩個角度傾斜。有利的是，每個所述的抽氣孔具有一相對於中心縱軸成範圍在30°到90°的角φ的第一傾斜軸，還具有一垂直於第一軸且相對於中心縱軸成範圍在30°到90°的角θ的第二傾斜軸。
文檔編號F04D27/00GK1840864SQ20061000820
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月16日 優先權日2005年2月16日
發明者阿麥爾·塔耶拉斯 申請人:斯奈克瑪