[發(fā)明專利]一種用于壓氣機級間的雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711007449.0
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107762963B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔曉治;劉高文;劉育心;劉陽;雷昭
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F04D29/08
• 分類號: F04D29/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明公開了一種用于壓氣機級間的雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，屬于航空發(fā)動機壓氣機應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)氣流通過進(jìn)口軸向封嚴(yán)段后，經(jīng)過第一徑向封嚴(yán)段和第二徑向封嚴(yán)段；兩個徑向封嚴(yán)段由三個擋片組成，一個擋片加工在靜子冠上，兩個擋片設(shè)置在壓氣機輪轂上,三個環(huán)形擋片在周向剖面上均為矩形，擋片側(cè)端導(dǎo)圓角；三個擋片沿徑向的高度不同，在不同的徑向位置交替排列組成雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)；同時，輪轂上的兩個環(huán)形擋片旋轉(zhuǎn)，增大進(jìn)口轉(zhuǎn)靜盤腔的旋流，用于阻礙泄漏流的流過。雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)易于加工實現(xiàn)。雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)通過擋片和徑向間隙雙重封嚴(yán)阻礙氣流的流入，增大氣流的流動阻力，可有效地降低壓氣機級間泄漏流量，提高壓氣機的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機壓氣機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于壓氣機級間的雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在航空發(fā)動機中，壓氣機常用帶冠靜子葉片來防止葉片過大的振動，在轉(zhuǎn)子輪轂上一般都有缺槽來容放靜子冠，通常將這個主流流道內(nèi)部轉(zhuǎn)子和靜子之間的區(qū)域稱為壓氣機級間。隨著壓氣機主流壓力的升高，氣流會通過級間反向泄漏。為了防止過多的氣流從級間間隙泄漏，在轉(zhuǎn)子輪轂和靜子冠之間常用篦齒進(jìn)行封嚴(yán)。這股氣流會引起主流流量減少，干擾壓氣機主流的氣動特性，降低壓氣機效率。另外，級間的風(fēng)阻溫升和旋流發(fā)展會影響葉根的強度、振動以及壓氣機轉(zhuǎn)靜子的熱分析精度。

壓氣機級間封嚴(yán)一般由進(jìn)口軸向封嚴(yán)、進(jìn)口轉(zhuǎn)靜盤腔、篦齒封嚴(yán)、出口轉(zhuǎn)靜盤腔和出口軸向封嚴(yán)組成。為了減小泄漏，常規(guī)的方法都是減小篦齒的齒頂設(shè)計間隙。但是，間隙過小，級間氣流溫升嚴(yán)重，從而使得級間處轉(zhuǎn)靜子升溫明顯，通過實驗測量高壓壓氣機級間位置壁面的最高溫度會達(dá)到比壓氣機主流氣體溫度高120K。溫升較大，轉(zhuǎn)子和靜子變形量較大，篦齒與靜子容易產(chǎn)生嚴(yán)重的剮蹭，降低壓氣機的壽命，甚至?xí)a(chǎn)生危險。另外，由于轉(zhuǎn)子線速度大，氣流溫度高，刷式密封等新型封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也相當(dāng)困難。

隨著發(fā)動機循環(huán)參數(shù)的不斷提高，只通過減小篦齒的齒頂間隙來降低級間泄漏流量，提高壓氣機效率是很困難的。級間的進(jìn)出口軸向封嚴(yán)和進(jìn)出口盤腔對泄漏流的流動特性也有較大影響。如何在較大的齒頂間隙下，減小泄漏流量是保證壓氣機效率和防止篦齒嚴(yán)重剮蹭的重要途徑，這就為壓氣機級間的設(shè)計提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了減小壓氣機級間的泄漏流量，提高壓氣機的效率，同時避免篦齒發(fā)生剮蹭，本發(fā)明提出一種用于壓氣機級間的雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括前級轉(zhuǎn)子葉片、靜子葉片、靜子冠、后級轉(zhuǎn)子葉片、輪轂、進(jìn)口軸向封嚴(yán)段、進(jìn)口轉(zhuǎn)靜盤腔、篦齒封嚴(yán)段、出口轉(zhuǎn)靜盤腔、出口軸向封嚴(yán)段、第一徑向封嚴(yán)段、第二徑向封嚴(yán)段、第一擋片、第二擋片、第三擋片，壓氣機的主流經(jīng)前級轉(zhuǎn)子葉片和靜子葉片后，氣流由靜子冠和后級轉(zhuǎn)子葉片之間的縫隙經(jīng)級間封嚴(yán)反向流回；壓氣機級間封嚴(yán)由進(jìn)口軸向封嚴(yán)段、進(jìn)口轉(zhuǎn)靜盤腔、篦齒封嚴(yán)段、出口轉(zhuǎn)靜盤腔和出口軸向封嚴(yán)段組成，封嚴(yán)篦齒加工在輪轂上，為轉(zhuǎn)動部件；靜子葉片和靜子冠為靜止部件；進(jìn)口轉(zhuǎn)靜盤腔和出口轉(zhuǎn)靜盤腔為轉(zhuǎn)-靜系；氣流通過進(jìn)口軸向封嚴(yán)段后，經(jīng)過第一徑向封嚴(yán)段與第二徑向封嚴(yán)段，其特征在于，所述第一徑向封嚴(yán)段與所述第二徑向封嚴(yán)段由第一擋片、第二擋片和第三擋片組成，第一擋片位于靜子冠上，第二擋片和第三擋片設(shè)置在壓氣機輪轂上,第一擋片、第二擋片和第三擋片均為環(huán)形，擋片在周向剖面上為矩形，第一擋片、第二擋片和第三擋片沿徑向的高度不同，在不同的徑向位置交替排列組成雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，用于阻礙氣流的泄漏流。

所述第一擋片、第二擋片和第三擋片側(cè)端導(dǎo)圓角。

有益效果

本發(fā)明提出的一種用于壓氣機級間的雙重徑向封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，通過擋片和徑向間隙對氣流的阻礙，可有效地降低壓氣機級間泄漏流量，提高壓氣機的效率。