[发明专利]带有可变倾斜角的轴向离心压缩机

说明书

技术领域

本发明的领域为涡轮机领域，特别是包括了至少一个离心或混合(轴向-离心)压缩级的涡轮压缩机领域。

背景技术

航空涡轮发动机，尤其是直升机用涡轮发动机，一般都包括离心或混合式压缩机作为燃气发生器的压缩级。这些压缩机都是由带有大体轴向进气口和径向出口的动轮或叶轮构成，叶片固定在钟形底座上，该底座用作空气流动的导向部件，并将气流从进入方向引向排出方向。于是，气流在该底座和压缩机壳体之间循环；气流被叶轮各个叶片进行压缩和推动。

叶片顶部是自由的，并位于封闭空气管道的壳体--或盖—的对面。后缘在现有技术中为直线形，可以相对于穿过叶片根部的叶轮的子午面而倾斜。与该子午面构成的角度的术语为倾斜角，或称后缘的倾角，并构成了描述离心叶轮叶片的其中一个相关几何参数。

在离心叶轮后缘处选择大倾角(例如，大约20°)是一种降低叶片根部应力的已知手段，特别是在离心力作用下叶片弯曲会引起这些应力。为此，需要设计高性能的压缩机，特别是应能：

在同等转速时，降低叶片的厚度，从而降低底座壳体的厚度，进而大大降低转子质量和惯性；

或者，在叶轮同等质量和惯性时，提高旋转速度。

例如，人们已知美国专利文件US 5730582描述了一种涡轮机压缩机的离心叶轮。在这种叶轮中，其带有在圆筒中刻制的螺线形状，倾角沿后缘一直为恒定的。

对于直线形后缘，选择大倾角的结果就是，相对于该子午面，叶片顶部的倾斜角度与叶根的倾斜角度相同。在叶片和盖之间出现偶然接触的情况下，如果后缘沿叶轮旋转方向倾斜时，叶片顶部会出现金属自动咬合(auto-engage)，其风险是造成性能大大下降。

另外，人们已知美国专利文件US 4819884介绍了一种通风装置，其包括一种叶轮，在这种叶轮中，倾角从叶片根部向其顶部持续增加，而且，在这种叶轮中，叶片顶部固定在一个圆盘上，从而避免了叶片在该通风装置壳体内咬合的风险。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺陷，提供一种离心或混合轴向-离心压缩机，这种压缩机没有现有技术中的某些缺陷，而且，特别是，该压缩机的后缘在其根部带有大倾角，不会在叶片与盖接触时出现叶片顶部自动咬合的现象。

为此，本发明的目标是一种涡轮机离心或混合轴向-离心压缩机的动轮，其包括底座，在前缘和后缘之间延伸的多个叶片通过其根部被固定在该底座上，所述后缘沿所述压缩机旋转方向在叶片根部相对于在其根部穿过叶片的子午面而倾斜一个角度，其特征在于，后缘在叶片顶部的倾角β小于叶根处的倾角α。

因为顶部倾角较小，后缘和叶片顶部形成的转角相对于壳体呈更切向，因此，在出现偶然接触情况下时，不太能够穿过壳体。

优选地，后缘在叶片顶部处的倾角β接近零，或甚至就是零。甚至更优选地，后缘在叶片顶部处的倾角β为负值。这些布局提供了更大的保证，即后缘顶部的转角在出现偶然接触情况下不会穿入壳体内。

在一个具体实施例中，后缘的曲率在所述后缘的根部和顶部之间是恒定的。为此，后缘的形状为圆弧形。

另一个实施例中，后缘的曲率在所述后缘的根部和顶部之间为持续可变化的。为此，该后缘的形状为螺线形。

另外，本发明还涉及一种涡轮机，其包括了具有上述其中一种特性的压缩机。最后，该发明涉及一种装有这种涡轮机的飞机。

附图说明

参照所附示意图，通过完全说明性和非限定性示例给出的本发明实施例的如下详细解释性说明，可以更好地理解本发明，本发明的其他目的、细节、特性和优点会更清楚地显现出来，附图如下：

图1为根据本发明实施例的离心压缩机叶轮的透视图；

图2为根据现有技术的离心压缩机叶片后缘的正面图；以及

图3为根据本发明实施例的离心压缩机叶片后缘的正面图。

具体实施方式

参照图1，可以看到包括钟形底座2的离心压缩机1，在所述底座上，固定有均匀分布在底座2外周的压缩机叶片3。底座2的端部在其上部，位于构成压缩机轮毂4的圆筒内，所述上部与需要压缩空气的入口平面相对应，而底座的另一端在其下部，位于相对于所述压缩机旋转轴线径向方向的圆盘5内。叶片3在其根部6由底座2固定；这些叶片的顶部7是自由的并可在压缩机壳体(图中未示)内旋转。沿气流流动方向，叶片在位于轮毂4处的前缘8和位于圆盘5处的后缘9之间延伸。