CN104154036A - 用于压缩机的工作叶片和带有这样的工作叶片的压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于压缩机的工作叶片和带有这样的工作叶片的压缩机，工作叶片带有叶根和叶片叶，其具有流动进入棱边、流动离开棱边、在它们之间延伸的压力侧和抽吸侧，流动进入棱边、流动离开棱边、压力侧以及抽吸侧共同以笛卡尔坐标值x、y和z限定叶片叶的叶片轮廓，使得第一和第二轮廓坐标或坐标值x和y在其通过连续的弧相连接时分别描述在沿着第三轮廓坐标或坐标值z的径向剖面高度上的光滑轮廓剖面，并且径向的轮廓剖面利用光滑的函数的连接描述叶片叶的叶片轮廓，在每个径向轮廓剖面的区域中，最大轮廓厚度处于从流动进入棱边出发向流动离开棱边的方向延伸的且在压力侧与抽吸侧之间伸延的弦的弦长的45%与52%之间的区段中。

Description

用于压缩机的工作叶片和带有这样的工作叶片的压缩机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分或根据权利要求4的前序部分或根据权利要求5的前序部分的工作叶片(Laufschaufel)。
背景技术
轴向压缩机典型地具有多个压缩机级，其中，每个压缩机级包括由多个转子侧的工作叶片构成的工作叶片轮缘和由多个定子侧的导叶构成的导叶轮缘(Leitschaufelkranz)。转子侧的工作叶片具有叶根(Schaufelfuss)和叶片叶(Schaufelblatt)，其中，工作叶片通过其叶根可固定在转子的转子基体处，并且其中，叶片叶具有用于流动偏转的叶片轮廓。工作叶片的叶片叶的叶片轮廓由流动进入棱边、流动离开棱边、叶片叶的在流动进入棱边与流动离开棱边之间延伸的压力侧以及同样在流动进入棱边与流动离开棱边之间延伸的抽吸侧来限定。在此，叶片叶的叶片轮廓典型地以笛卡尔坐标值x、y和z来限定，亦即这样使得第一和第二轮廓坐标或坐标值x和y在其通过连续的弧或所谓的样条线(Spline)相连接时分别描述在沿着第三轮廓坐标或坐标值z的径向剖面高度上的光滑轮廓剖面(Profilschnitt)，并且径向的轮廓剖面利用光滑的函数的连接限定叶片叶的叶片轮廓。
工作叶片的该基本结构已经由文件US 7,186,090 B2已知。
由现有技术已知的工作叶片全都具有该缺点，即其具有不充足的抗阻流性(Choke-Festigkeit)。在轴向压缩机在特性场的所谓的吞吸极限(Schluckgrenze)处运行时出现气动弹性的现象，其作为所谓的阻流颤动(Choke-Flattern)已知。阻流颤动尤其可在轴向压缩机的后面的级处引起工作叶片的较高的机械负载。由此那么会损坏不具有充足的抗阻流性的工作叶片。因此存在对带有改善的耐阻流性的工作叶片的需求，其特别能抵抗所谓的阻流颤动。
发明内容
由此出发，本发明目的在于提供一种新型的工作叶片。
根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的工作叶片来实现。在此，在每个径向轮廓剖面的区域中最大轮廓厚度处在从流动进入棱边出发向流动离开棱边的方向延伸的且在压力侧与抽吸侧之间伸延的弦的弦长的45%与52%之间的区段中。
根据本发明的第二方面，该目的通过根据权利要求4所述的工作叶片来实现。据此，在每个径向轮廓剖面的区域中压力侧具有近似直线的走向，即这样使得在每个径向轮廓剖面的区域中压力侧的轮廓坐标处在围绕接近压力侧的平衡直线(Ausgleichsgerade)的公差带中，其中，围绕平衡直线的公差带由平行于平衡直线延伸的且包围平衡直线的两个直线来限定，这两个直线与平衡直线垂直于平衡直线分别具有最大0.75mm的间距。
根据本发明的第三方面，该目的通过根据权利要求5所述的工作叶片来实现。据此，叶片叶的叶片轮廓通过在接下来的说明中所例举的表1的轮廓坐标被描述成使得叶片轮廓在垂直于在由表1的轮廓坐标或坐标值x、y和z所限定的轮廓上的每个点的方向上处在±1mm的公差范围之内，并且/或者当表1的所有轮廓坐标或坐标值x、y和z以恒定的值来缩放时叶片轮廓与由表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致，并且/或者当沿着第三轮廓坐标或坐标值z的径向叶片长度被截断或外推时叶片轮廓与由表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致。
利用本发明的上面所实施的全部三个方面可能提供带有高耐阻流性的工作叶片。相应地，根据本发明的工作叶片对阻流颤动不敏感或者说抵抗阻流颤动。
优选地，两个、特别优选地全部三个根据本发明的方面可相互结合地应用，以提高轴向压缩机的工作叶片的耐阻流性。
附图说明
本发明的优选的改进方案由从属权利要求和接下来的说明得出。根据附图来详细阐述本发明的实施例，而不应受限于此。其中：
图1显示了根据本发明的轴向压缩机的工作叶片的示意图；
图2显示了通过根据图1的工作叶片的在径向上在内部的第一轮廓剖面；
图3显示了通过根据图1的工作叶片的在径向上在中间的第二轮廓剖面；以及
图4显示了通过根据图1的工作叶片的在径向上在外部的第三轮廓剖面。
附图标记清单
10 工作叶片
11 叶根
12 叶片叶
13 平台
14 流动进入棱边
15 流动离开棱边
16 压力侧
17 抽吸侧
18 弦
19 平衡直线
20 直线
21 直线
22 公差带
23 圆。
具体实施方式
在此本发明涉及一种用于工业应用的轴向压缩机的、尤其静态的轴向压缩机的转子侧的工作叶片。
图1显示了根据本发明的工作叶片10的示意图，其包括叶根11、叶片叶12以及定位在叶根11与叶片叶12之间的平台13。通过叶根11，工作叶片10可被固定在轴向压缩机的转子的转子基体处。叶片叶12具有用于流动偏转的叶片轮廓。
工作叶片10的叶片叶12具有流动进入棱边14、流动离开棱边15、在流动进入棱边14与流动离开棱边15之间延伸的压力侧16以及同样在流动进入棱边14与流动离开棱边15之间延伸的抽吸侧17。叶片叶12的流动进入棱边14、流动离开棱边15、压力侧16和抽吸侧17共同限定叶片叶12的叶片轮廓，其中，叶片轮廓典型地以笛卡尔坐标值x、y和z来限定。笛卡尔坐标x是轴向的轮廓坐标，笛卡尔坐标y是周向轮廓坐标而笛卡尔坐标z是叶片叶12的径向轮廓剖面高度。
在图1中显示了叶片叶12的坐标z并且因此显示了叶片叶12的径向轮廓剖面高度或者说径向延伸。图2、3和4显示了在三个不同的径向剖面高度z上通过叶片叶12的叶片轮廓的不同的轮廓剖面，其中，在图2、3和4中轮廓坐标x和y以毫米来描绘。
如已实施的那样，叶片叶12的叶片轮廓以笛卡尔坐标值x、y和z来限定。下面的表1对于总共九个不同的径向剖面高度z说明根据本发明的工作叶片10的叶片叶12的叶片轮廓的另外两个轮廓坐标或坐标值x和y，其中，编排在表1中的轮廓坐标或者说坐标值x、y和z将叶片叶12的叶片轮廓限定成使得第一和第二轮廓坐标或者说坐标值x和y在通过连续的弧或样条线相连接时分别描述在沿着第三轮廓坐标或者说第三坐标值z的径向剖面高度上的光滑的轮廓剖面，并且径向轮廓剖面利用光滑函数的连接限定叶片叶12的叶片轮廓。
表1开始
表1结束
根据本发明的叶片10的叶片叶12的叶片轮廓通过在上面的表1中编排的轮廓坐标或坐标值x、y和z被描述或限定成使得叶片轮廓在垂直于在由表1的轮廓坐标所限定的轮廓上的每个点的方向上处在1mm的公差范围之内，并且/或者当表1的所有轮廓坐标或坐标值x、y和z以恒定的值来缩放时叶片轮廓与由表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致，并且/或者当在坐标值z的径向上延伸的叶片长度在径向上在外部被截断或外推时叶片轮廓与由表1的轮廓坐标或坐标值x、y和z所限定的轮廓一致。
相应地，根据本发明的工作叶片10的叶片叶12的叶片轮廓基本上相应于由表1的轮廓坐标或坐标值x、y和z所限定的叶片轮廓，亦即在以下边界条件中的一个或多个下，即叶片轮廓在垂直于在由表1所限定的轮廓上的每个点的方向上处在1mm的公差范围之内，并且/或者当表1的所有轮廓坐标被乘以或除以恒定的缩放值时叶片轮廓与由表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致，并且/或者当在坐标值z的径向上的叶片长度被截断或外推时叶片轮廓与由表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致。
优选地与上述方面相结合或者备选地独立于此，根据本发明设置成，在每个径向的轮廓剖面的区域中叶片轮廓的最大轮廓厚度处在从流动进入棱边14出发向流动离开棱边15的方向延伸的且在压力侧16与抽吸侧17之间伸延的弦18的弦长的45%与52%之间的区段中。
图2和3由此分别显示弦18，其从流动进入棱边14出发向叶片叶12的流动离开棱边15的方向延伸，其中，弦18在其每个点中在相对于弦18的相应的切线的法向上与压力侧16和抽吸侧17具有相同的间距。
相应地，在相应的弦18的每个点中可放置有圆23，其在相应的径向轮廓剖面中限定叶片叶的厚度，其中，最大轮廓厚度处在弦18的弦长的45%与52%之间的区段中。
在此，从轮毂侧的在径向上在内部的轮廓剖面出发向壳体侧的在径向上在外部的轮廓剖面的方向，相应的最大轮廓厚度越来越多地移向流动离开棱边15的方向。这间接地由图2、3和4得出，其中，由图2、3和4中可得悉，由相应的圆23示出的相应的径向轮廓剖面的最大轮廓厚度随着轮廓剖面径向向外的不断移动向流动棱边15的方向移动。
相应地，在径向上在内部的轮廓剖面中最大轮廓厚度接近弦18的弦长的45%而在径向上在外部的轮廓中接近弦18的弦长的52%，然而分别在弦18的弦长的45%与52%之间的范围中。
优选地与上述两个方面相结合，根据本发明此外设置成，在每个径向的轮廓剖面的区域中叶片叶12的压力侧16具有近似直线的走向。
当在相应的径向轮廓剖面的区域中压力侧16的轮廓坐标或者说坐标值x和y处在围绕接近在相应的轮廓剖面中的压力侧16的平衡直线19的公差带22中时，那么存在压力侧16的近似直线的走向。在图2中放大地示出的细节II中，显示了平衡直线19，其由平行于平衡直线19延伸的且包围平衡直线19的两个直线20和21来限定。直线20和21与平衡直线19具有最大0.75mm的间距，亦即分别垂直于平衡直线19。在包围平衡直线19的直线20与21之间的间距相应地最大为1.5mm。
相应的平衡直线19可经由所谓的最小二乘法通过压力侧16的坐标值x和y来设置。在此涉及用于平衡计算的数学标准方法。
利用本发明可提供用于轴向压缩机的工作叶片，其具有较高的耐阻流性并且相应地相对于阻流颤动特别抵抗且不敏感。
根据本发明的工作叶片可利用任意的生产方法来制造。
典型地，根据本发明的工作叶片10应用在用于工业应用的轴向压缩机的后面的压缩机级中。

Claims (7)

1. 一种轴向压缩机的工作叶片(10)，其带有：叶根(11)，所述工作叶片通过所述叶根能够固定在所述轴向压缩机的转子的转子基体处；且带有叶片叶(12)，其用于流动偏转，其中，所述叶片叶(12)具有流动进入棱边(14)、流动离开棱边(15)、在所述流动进入棱边(14)与所述流动离开棱边(15)之间延伸的压力侧(16)和同样在所述流动进入棱边(14)与所述流动离开棱边(15)之间延伸的抽吸侧(17)，并且其中，所述流动进入棱边(14)、所述流动离开棱边(15)、所述压力侧(16)以及所述抽吸侧(17)共同以笛卡尔坐标值x、y和z将所述叶片叶(12)的叶片轮廓限定成使得第一和第二轮廓坐标或坐标值x和y在其通过连续的弧相连接时分别描述在沿着第三轮廓坐标或坐标值z的径向剖面高度上的光滑轮廓剖面，并且径向的轮廓剖面利用光滑的函数的连接描述所述叶片叶(12)的叶片轮廓，其特征在于，在每个径向轮廓剖面的区域中最大轮廓厚度处于从所述流动进入棱边(14)出发向所述流动离开棱边(15)的方向延伸的且在所述压力侧(16)与所述抽吸侧(17)之间伸延的弦(18)的弦长的45%与52%之间的区段中。
2. 根据权利要求1所述的工作叶片，其特征在于，从轮毂侧的在径向上在内部的轮廓剖面出发向壳体侧的在径向上在外部的轮廓剖面的方向，相应的所述最大轮廓厚度越来越多地向所述流动离开棱边(15)的方向移动。
3. 根据权利要求1或2所述的工作叶片，其特征在于权利要求4至5中任一项所述的特征。
4. 一种轴向压缩机的工作叶片(10)，其带有：叶根(11)，所述工作叶片通过所述叶根能够固定在所述轴向压缩机的转子的转子基体处；且带有叶片叶(12)，其用于流动偏转，其中，所述叶片叶(12)具有流动进入棱边(14)、流动离开棱边(15)、在所述流动进入棱边(14)与所述流动离开棱边(15)之间延伸的压力侧(16)和同样在所述流动进入棱边(14)与所述流动离开棱边(15)之间延伸的抽吸侧(17)，并且其中，所述流动进入棱边(14)、所述流动离开棱边(15)、所述压力侧(16)和所述抽吸侧(17)共同以笛卡尔坐标值x、y和z将所述叶片叶(12)的叶片轮廓限定成使得第一和第二轮廓坐标或坐标值x和y在其通过连续的弧相连接时分别描述在沿着第三轮廓坐标或坐标值z的径向剖面高度上的光滑轮廓剖面，并且径向的轮廓剖面利用光滑的函数的连接描述所述叶片叶(12)的叶片轮廓，其特征在于，在每个径向轮廓剖面的区域中所述压力侧(16)具有近似直线的走向，即这样使得在每个径向轮廓剖面的区域中所述压力侧(16)的轮廓坐标处在围绕接近所述压力侧(16)的平衡直线(19)的公差带(22)中，其中，围绕所述平衡直线(19)的所述公差带(22)由平行于所述平衡直线(19)延伸的且包围所述平衡直线(19)的两个直线(20,21)来限定，所述直线与所述平衡直线(19)垂直于所述平衡直线(19)分别具有最大0.75mm的间距。
5. 一种轴向压缩机的工作叶片(10)，其带有：叶根(11)，所述工作叶片通过所述叶根能够固定在所述轴向压缩机的转子的转子基体处；且带有叶片叶(12)，其用于流动偏转，其中，所述叶片叶(12)具有流动进入棱边(14)、流动离开棱边(15)、在所述流动进入棱边(14)与所述流动离开棱边(15)之间延伸的压力侧(16)和同样在所述流动进入棱边(14)与所述流动离开棱边(15)之间延伸的抽吸侧(17)，并且其中，所述流动进入棱边(14)、所述流动离开棱边(15)、所述压力侧(16)以及所述抽吸侧(17)共同以笛卡尔坐标值x、y和z将所述叶片叶(12)的叶片轮廓限定成使得第一和第二轮廓坐标或坐标值x和y在其通过连续的弧相连接时分别描述在沿着第三轮廓坐标或坐标值z的径向剖面高度上的光滑轮廓剖面，并且径向的轮廓剖面利用光滑的函数的连接描述所述叶片叶(12)的叶片轮廓，其特征在于，所述叶片叶(12)的叶片轮廓通过表1的轮廓坐标被描述成使得所述叶片轮廓在垂直于在由所述表1的轮廓坐标所限定的轮廓上的每个点的方向上处在±1mm的公差范围之内，并且/或者
当所述表1的所有轮廓坐标以恒定的值来缩放时所述叶片轮廓与由所述表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致，并且/或者
当沿着第三轮廓坐标的径向叶片长度被截断或外推时所述叶片轮廓与由所述表1的轮廓坐标所限定的轮廓一致。
6. 一种转子，其带有至少一个根据前述权利要求中至少一项所述的工作叶片。
7. 一种压缩机，其带有至少一个根据前述权利要求中至少一项所述的转子。
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