[发明专利]高硬度涡轮机推进器、包括所述推进器的涡轮机及制造方法

说明书

公开了涡轮机推进器(1)，其包括：具有旋转轴线(A‑A)的毂(3)；护罩(13)；在毂(3)和护罩(13)之间的多个叶片(5；5A，5B)；以及多个流导向部(11)，各个流导向部限定在毂(3)、护罩(13)和相邻叶片(5；5A，5B)之间，各个流导向部具有流导向部入口和流导向部出口。各个流导向部(11)从流导向部入口朝向沿径向最内流导向部区段沿径向向内延伸，且从沿径向最内流导向部区段延伸到流导向部出口。

技术领域

本公开大体涉及涡轮机及其推进器。本文公开的实施例涉及所谓的带护罩的推进器。

背景技术

径向或混合式涡轮机通常包括布置成在壳中旋转的一个或多个推进器。各个推进器包括毂，毂具有前表面、后表面和其间的侧表面。推进器进一步包括多个叶片，叶片从毂的侧表面上的叶片根部朝向叶片末梢延伸。

带护罩的推进器是已知的，其中叶片布置在毂和外护罩之间，外护罩包围毂且随其旋转。叶片末梢连接到护罩的内表面上。从而限定护罩、毂和成对的相邻叶片之间的流导向部(vane)。护罩改进推进器叶片的硬度。

推进器通常安装在轴上，从而形成涡轮机转子，涡轮机转子布置成在涡轮机的静止壳中旋转。涡轮机转子展示固有频率，也称为共振频率。当固有频率处于或接近扰动频率(诸如转子速度)时，会发生共振振动。旋转机器的临界速度是与旋转机器的固有频率匹配的旋转速度。遇到第一固有频率所处的最低速度称为第一临界速度。随着旋转速度提高，遇到额外的临界速度。当达到固有频率时，机器振动幅度提高。由于高循环疲劳，共振振动可引起失效。

当设计涡轮机转子时，关键方面之一是通过下者来优化其转子动力学：在接近临界速度时降低振动幅度，以及提高转子的硬度，从而提高固有速度，使得运行速度保持低于涡轮机转子的固有速度，且/或转子在加速或减速时安全经过临界速度。

因而想要改进涡轮机转子的硬度，以便改进转子动力学行为。

发明内容

根据一些方面，本文公开的是一种涡轮机推进器，它包括毂、护罩和布置在毂和护罩之间的多个叶片，且具有旋转轴线。涡轮机推进器进一步包括多个流导向部，各个流导向部限定在毂、护罩和相邻叶片之间。各个流导向部具有定位在两个相邻叶片的相应的第一边缘之间的流导向部入口，以及定位在两个相邻叶片的相应的第二边缘之间的流导向部出口。入口表面限定在第一边缘之间，且出口表面限定在第二边缘之间。入口和出口表面可为平坦的几何表面。入口和出口表面分别从所述两个第一边缘和第二边缘中的一个到另一个横跨相应的流导向部。可进一步限定正交于入口表面且从流导向部面向外的向量和正交于出口表面且从流导向部面向外的向量。各个所述向量具有向外定向的向量分量，它正交于推进器的旋转轴线。

本文公开的主题进一步涉及涡轮机推进器，它具有旋转轴线且包括：毂；护罩；布置在毂和护罩之间的多个叶片；多个流导向部，各个流导向部限定在毂、护罩和相邻叶片之间，各个流导向部具有定位在两个相邻叶片的相应的第一边缘之间的流导向部入口，以及定位在两个相邻叶片的相应的第二边缘之间的流导向部出口。各个流导向部从流导向部入口朝向沿径向最内流导向部区段沿径向向内延伸，且从沿径向最内流导向部区段沿径向向外延伸到流导向部出口。

各个流导向部可构造和布置成使得流导向部入口中的流体流具有沿径向向内定向的流速度分量，且流导向部出口中的流体流具有沿径向向外定向的流速度分量。

如从根据本公开的推进器的一些实施例的以下描述将变得明显的那样，流导向部沿径向延伸会使推进器产生更具刚性的整体结构，这对单个推进器以及包括多个堆叠的推进器的转子的共振频率有积极作用。

根据一些实施例，毂包括前盘部分、后盘部分和在其间延伸的中间毂部分。叶片布置在前盘部分和后盘部分之间。中间毂部分具有最小径向尺寸，它小于前盘部分和后盘部分两者的径向尺寸。