[發(fā)明專利]篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611094833.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN108150227A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉詩(shī)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F01D11/02
• 分類號(hào): F01D11/02;F04D29/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 喻學(xué)兵

本發(fā)明的目的在于提供一種篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)，其有利于減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)流道內(nèi)轉(zhuǎn)靜子間隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的不利影響。根據(jù)本發(fā)明的篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)，適合于航空發(fā)動(dòng)機(jī)流道內(nèi)相鄰的轉(zhuǎn)靜子中靜子的封嚴(yán)，所述靜子包括靜子內(nèi)環(huán)以及設(shè)置在所述靜子內(nèi)環(huán)外周側(cè)的多個(gè)靜子葉片，該篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)包括與所述靜子內(nèi)環(huán)的內(nèi)周側(cè)相對(duì)設(shè)置的篦齒盤篦齒，其中，該篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)還包括在所述靜子內(nèi)環(huán)的高壓力側(cè)設(shè)置的多個(gè)橫斷面呈齒狀的圓環(huán)體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)流道內(nèi)的封嚴(yán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的要求越來(lái)越高，航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的性能遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要途徑之一是改進(jìn)發(fā)展封嚴(yán)技術(shù)，降低流道內(nèi)泄漏量，進(jìn)而提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低油耗率。篦齒封嚴(yán)是一種常見的封嚴(yán)裝置，利用流道的突擴(kuò)和突縮，消耗流體的動(dòng)能增加流阻以限制流體泄漏的非接觸式動(dòng)封嚴(yán)。流體經(jīng)過(guò)篦齒間隙時(shí)，上游流體壓力通過(guò)節(jié)流作用轉(zhuǎn)化為速度能，然后在齒腔內(nèi)速度通過(guò)湍流渦耗散為熱能。由于其性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于軍用、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。

然而，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的溫度和壓比逐漸升高，內(nèi)流系統(tǒng)的泄漏問題日趨嚴(yán)重，對(duì)封嚴(yán)性能的要求也日益苛刻。傳統(tǒng)篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)泄漏量較大，使得發(fā)動(dòng)機(jī)損失大，耗油率高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)，其有利于減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)流道內(nèi)轉(zhuǎn)靜子間隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的不利影響。

傳統(tǒng)篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)的優(yōu)化著重于篦齒本身形狀優(yōu)化和減小齒尖與靜子內(nèi)環(huán)的徑向內(nèi)周側(cè)的涂層的徑向間隙，但優(yōu)化效果有限，且優(yōu)化位置位于轉(zhuǎn)動(dòng)件上，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全性和可靠性提出了更高的要求，增加了成本。而本發(fā)明的思路在于，在保證轉(zhuǎn)靜子軸向間隙的條件下，運(yùn)用葉片兩側(cè)緣板下方原有的多余空間，在靜子的靜子內(nèi)環(huán)上增加特征結(jié)構(gòu)，減少泄漏量的同時(shí)，對(duì)泄漏流進(jìn)行引導(dǎo)，減少對(duì)主流的影響。

根據(jù)本發(fā)明的篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)，適合于航空發(fā)動(dòng)機(jī)流道內(nèi)相鄰的轉(zhuǎn)靜子中靜子的封嚴(yán)，所述靜子包括靜子內(nèi)環(huán)以及設(shè)置在所述靜子內(nèi)環(huán)外周側(cè)的多個(gè)靜子葉片，該篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)包括與所述靜子內(nèi)環(huán)的內(nèi)周側(cè)相對(duì)設(shè)置的篦齒盤篦齒，其中，該篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)還包括在所述靜子內(nèi)環(huán)的高壓力側(cè)設(shè)置的多個(gè)橫斷面呈齒狀的圓環(huán)體。

在一實(shí)施例中，該篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)還包括在所述靜子內(nèi)環(huán)的低壓力側(cè)沿整個(gè)周向分布的多個(gè)導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板用于對(duì)從所述篦齒和所述靜子內(nèi)環(huán)的內(nèi)周側(cè)之間泄漏的流體進(jìn)行導(dǎo)向，以使所述泄漏的流體的流動(dòng)方向趨向于所述靜子葉片限定的主流方向。

在一實(shí)施例中，所述圓環(huán)體從所述高壓側(cè)凸出的高度不大于所述靜子葉片的緣板相對(duì)所述高壓側(cè)突出的距離。

在一實(shí)施例中，所述圓環(huán)體的橫斷面為等腰梯形、徑向內(nèi)側(cè)為直角的直角梯形、徑向外側(cè)帶圓弧的圓形背部斜齒或者徑向向內(nèi)傾斜的平行四邊形齒。

在一實(shí)施例中，所述導(dǎo)流板為翼型。

在一實(shí)施例中，所述導(dǎo)流板為壓氣機(jī)導(dǎo)流葉片的葉型。

在一實(shí)施例中，在所述靜子內(nèi)環(huán)的低壓力側(cè)沿整個(gè)周向分布的多個(gè)導(dǎo)流板設(shè)置成等高度，并且從所述靜子內(nèi)環(huán)的低壓側(cè)凸出的高度不大于所述靜子葉片的緣板相對(duì)于所述低壓側(cè)突出的距離。

在一實(shí)施例中，所述圓形背部斜齒或者平行四邊形齒的徑向向內(nèi)傾斜的邊的傾角為30度到45度。

在靜子內(nèi)環(huán)高壓力側(cè)增加圓環(huán)體，因此增加泄漏氣體在進(jìn)口階段的徑向方向的沿程阻力流程，結(jié)合篦齒盤篦齒的軸向阻流作用，進(jìn)一步減少泄流量。

此外，在靜子內(nèi)環(huán)低壓力側(cè)增加多個(gè)導(dǎo)流板，改變最終泄漏流的流動(dòng)方向并盡可能與主流一致，減少對(duì)主流的摻混損失。

高壓力側(cè)圓環(huán)體與低壓力側(cè)導(dǎo)流板可根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)限制單獨(dú)采用，亦可產(chǎn)生優(yōu)于傳統(tǒng)篦齒封嚴(yán)系統(tǒng)的根部健康流動(dòng)效果。