一种异形蜗轮叶片制造技术

本发明专利技术涉及流体流体流动和流体驱动技术领域，具体涉及一种异形蜗轮叶片，它包括叶片本体，该叶片本体包括片体，该片体的底部为圆弧形，形成弧形底边端LM；该片体的左右两侧底部形成左垂直底部面JL和右垂直底部面KM；该片体的左侧上部为内凹的左凹弧形面JF；该片体的右侧上部为向外凸出的右凸弧弧形面KD；该片体的顶端为弧形面FD；它采用加长叶片的底部弧长，形成加长型的近轴部位，以及设置顶部的缩短型的远轴部位；它具有结构简单，一体成型加工，能够提高叶片的抗压能力以及提高叶片的推重比等优点。重比等优点。重比等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种异形蜗轮叶片


[0001]本专利技术涉及流体流动和流体驱动
，具体涉及一种异形蜗轮叶片。

技术介绍

[0002]涡轮具有两种功能:一种涡轮旋转通过涡轮叶片驱动流体流动。另一种是流体流动通过涡轮叶片驱动涡轮旋转。因此这二种涡轮的关键部件就是叶片，效率与和叶片的几何形状密切相关。
[0003]涡轮叶片是燃气涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件。高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧器，以维持引擎的工作。为了能保证在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，涡轮叶片往往采用高温合金锻造，并采用不同方式来冷却例如内部气流冷却、边界层冷却、抑或采用保护叶片的热障涂层等方式来保证运转时的可靠性。在蒸汽涡轮发动机和燃气涡轮发动机中，叶片的金属疲劳是发动机故障最主要的原因。强烈的震动或者共振都有可能导致金属疲劳。工程师往往采用摩擦阻尼器来降低这些因素对叶片带来的损害。
[0004]由于发动机叶片的曲面构型极其复杂，而又要传递相当大的扭矩和极高的燃烧温度，因此，叶片的材料一般选择的是耐高温、强度高的材料做成。现代涡轮叶片通常采用定向凝固的单晶材料制造，还要在内部开辟风冷通道，也就是说叶片要是空心的。铸造的过程中还要定向凝固，形状复杂的叶片就必须是一块晶体，以提高高温下的性能，而且还要有绝对高度精度。
[0005]长期以来，涡轮叶片从民用的电风扇到燃气轮机都有共同的特点，就是近轴部位到远轴部位相对偏窄。
[0006]这种类型的涡轮叶片在流体压力不太高的工况中可以使用。但是要求流体具有一定的压力的工况下。
[0007]由于近轴部位旋转线速度慢于涡轮叶片远轴部位的旋转线速度，加上叶片近轴部位相对偏窄，叶片近轴部位被驱动的流体流量和流体压力就小于叶片远轴部位被驱动的流体流量和流体压力。
[0008]这样，就在涡轮正反两边工作面上，形成一个垂直的流体；主流方向的垂直流体压力差，从而形成如图1所示的涡流和噪声。如果流体压力进一步上升，一部分被叶片远轴部位驱动的流体，由于这种流体垂直压力差，通过叶片近轴部位返回到涡轮流进流体的一面，如图2所示。
[0009]目前，燃汽轮机、高压透平机的叶片，为了增加涡轮叶片近轴部位的流量，采用改变叶片近轴部位的叶片角度，来提高驱动流体流量。实际上，并不能提高叶片近轴部位的驱动流体的压力。所以这个问题没有得到很好解决，所有燃汽轮机和高压透平机都有存在效率相对较低、噪声太大的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种异形蜗轮叶片，它设计更加科学合理，效率高，噪声低，低振动，安全系统高，使用寿命长，能提高透平机、螺旋桨、水泵、汽轮机等流体机械的总体性能和效率，更加环保。
[0011]本专利技术所述的一种异形蜗轮叶片，它包括叶片本体，该叶片本体包括片体，该片体的底部为圆弧形，形成弧形底边端LM；该片体的左右两侧底部形成左垂直底部面JL和右垂直底部面KM；该片体的左侧上部为内凹的左凹弧形面JF；该片体的右侧上部为向外凸出的右凸弧弧形面KD；该片体的顶端为弧形面FD；所述片体的弧形面JCKMGL为近轴部位；所述片体的弧面FADIBK为远轴部位；近轴部位对流体的推力与远轴部位对流体的推力相对平衡
[0012]进一步地，所述左垂直底部面JL与所述的右垂直底部面KM为平行结构关系。
[0013]进一步地，所述片体的弧形底边端LGM与涡轮轮毂的外轮廓相配合。
[0014]本专利技术有益效果为：本专利技术所述的一种异形蜗轮叶片，它采用加长叶片的底部弧长，形成加长型的近轴部位，以及设置顶部的缩短型的远轴部位；它具有结构简单，一体成型加工，能够提高叶片的抗压能力以及提高叶片的推重比等优点。
附图说明
[0015]此处所说明的附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：
[0016]图1本专利技术
技术介绍
中的涡轮叶片在流体压力低时的状态图；
[0017]图2本专利技术
技术介绍
中的涡轮叶片在流体压力高时的状态图；
[0018]图3是本专利技术结构示意图；
[0019]图4是本专利技术设置在涡轮轮毂上的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0021]如图3-图4所示，本具体实施方式所述的一种异形蜗轮叶片，它包括叶片本体，该叶片本体包括片体，该片体的底部为圆弧形，形成弧形底边端LM；该片体的左右两侧底部形成左垂直底部面JL和右垂直底部面KM；该片体的左侧上部为内凹的左凹弧形面JF；该片体的右侧上部为向外凸出的右凸弧弧形面KD；该片体的顶端为弧形面FD。
[0022]进一步地，所述左垂直底部面JL与所述的右垂直底部面KM为平行结构关系。
[0023]进一步地，所述片体的弧形底边端LGM与涡轮轮毂的外轮廓相配合。
[0024]进一步地，所述片体的弧形面JCKMGL为近轴部位。
[0025]进一步地，所述片体的弧面FADIBK为远轴部位。
[0026]本专利技术的工作原理如下：
[0027]本专利技术的叶片本体均匀设置在涡轮轮毂的外表面四周，涡轮轮毂的形状为圆形，涡轮轮毂的中心设置有叶轮轴，叶轮轴与涡轮轮毂为同心圆结构。
[0028]本设计中，叶轮轴的轴心O向上方的垂直直线l与片体相交，垂直直线l与片体的底部相交于G点，与片体的顶部相交于A点；弧形底边端LM(弧形底边端LGM)与弧线JCK平行，C
点为垂直直线l与弧线JCK的相交点；弧形面JCKMGL形成近轴部位。
[0029]本设计中，片体左侧面上的F点与J点的直线中点为E点，片体右侧面的右凸弧弧形面KD的中部为I点，弧线EBI与左凹弧形面JF的交点为H点，使得弧线HBI与弧形面FAD形成的曲面为弧面FADIBK，弧面FADIBK为远轴部位。
[0030]本设计中，弧面FD/弧面LM＝OG/OA。
[0031]本设计中，CG：AG＝1：4～5。
[0032]本设计中，AB＝AC/2。
[0033]本设计中，JL∥AO∥KM。
[0034]本设计中，弧面HI＝(弧面FD+弧面LM)/2
[0035]本设计中，EA＝(0.08～0.1)/AC。
[0036]本专利技术与传统的涡轮叶片不相同如下陈述:本设计中，涡轮轮毂、叶轮轴与传统的设备上的涡轮轮毂、叶轮轴相同。本设计只是涡轮叶片近轴部位由传统的改变叶片角度的方法，改变成增加叶片近轴部位驱动长度和面积，如图3所示。
[0037]其驱动长度必须大于远轴部位，单片涡轮叶片所分配相应角度对应的弧长。对于驱动流体的叶片，涡轮的流体进口，叶片近轴部位与远轴部位持平，涡轮流体出口、叶片近轴部位滞后，并且延长。叶片远轴部位相应提前。叶片内外径之间比例线，随着涡轮直径与弧长比例变化而变化，见附图4所示。
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形蜗轮叶片，其特征在于：它包括叶片本体，该叶片本体包括片体，该片体的底部为圆弧形，形成弧形底边端LM；该片体的左右两侧底部形成左垂直底部面JL和右垂直底部面KM；该片体的左侧上部为内凹的左凹弧形面JF；该片体的右侧上部为向外凸出的右凸弧弧形面KD；该片体的顶端为弧形面FD；所述片体的弧形面JCKMGL为近轴部位；...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建礼，
申请(专利权)人：曹建礼，
类型：发明
国别省市：