[發(fā)明專利]一種具有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)及使用該結(jié)構(gòu)的渦輪

在審

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• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108798794A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高杰;褚召豐;原澤;姜玉廷;鄭群
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00;F01D11/04
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種具有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)及使用該結(jié)構(gòu)的渦輪，靜葉片安裝在靜葉輪轂緣板上，動葉片安裝在動葉輪轂緣板上，在靜葉輪轂緣板后側(cè)下方的隔板邊緣處設(shè)置靜葉側(cè)密封齒，密封齒頂端徑向向上突出呈鐮刀狀，靜葉輪轂緣板后側(cè)布置波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)，凹陷朝向沿靜葉出氣角方向，凹陷深度沿流向逐步增加，動葉輪轂緣板前側(cè)嵌入靜葉輪轂緣板與靜葉側(cè)密封齒之間且成交錯布置，構(gòu)成帶有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)。本發(fā)明增加了靜葉出口近輪轂端壁處氣流的周向均勻性，減少了動葉旋轉(zhuǎn)盤對最小冷卻封嚴(yán)流量的需求，同時導(dǎo)直了靜葉出口近輪轂端壁處氣流，減少了全工況下發(fā)生燃?xì)馊肭值目赡苄裕⑶姨岣吡藴u輪氣動效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種渦輪結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種具有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)及使用該結(jié)構(gòu)的渦輪。

背景技術(shù)

在燃?xì)廨啓C(jī)/航空發(fā)動機(jī)渦輪部件之中，由于渦輪盤旋轉(zhuǎn)的泵送效應(yīng)，盤腔內(nèi)的冷氣會被不斷泵出，導(dǎo)致封嚴(yán)腔內(nèi)氣流壓力降低，這樣在泵送效應(yīng)的作用下，當(dāng)泵出流量大于冷氣供給流量時，會在渦輪盤輪緣處發(fā)生燃?xì)馊肭脂F(xiàn)象，即主流燃?xì)馔ㄟ^輪緣密封結(jié)構(gòu)進(jìn)入渦輪盤腔結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)靜腔內(nèi)。另外，在主流流道中轉(zhuǎn)靜葉片之間的相互干涉，造成主流燃?xì)獾闹芟驂毫Σ▌樱矔斐扇細(xì)馊肭脂F(xiàn)象。燃?xì)馊肭謺茐谋P腔冷卻效果，并且損壞燃?xì)廨啓C(jī)/航空發(fā)動機(jī)的安全可靠運(yùn)行。目前，在燃?xì)廨啓C(jī)/航空發(fā)動機(jī)中通常使用過量的冷氣來阻止燃?xì)馊肭郑@樣會造成燃?xì)廨啓C(jī)/航空發(fā)動機(jī)效率降低，油耗增加。

輪緣密封一般安裝在由渦輪靜葉隔板與旋轉(zhuǎn)動葉片盤等轉(zhuǎn)靜部件所構(gòu)成的轉(zhuǎn)靜盤腔以及由兩個同軸旋轉(zhuǎn)渦輪盤所構(gòu)成的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤腔的邊緣處。現(xiàn)有軸向、徑向等輪緣密封結(jié)構(gòu)雖然能夠在一定程度上減小燃?xì)馊肭值某潭龋Ч邢蓿绕涫窃谧児r條件下。由于現(xiàn)有技術(shù)的不足，人們一直希望有一種可有效控制燃?xì)馊肭帧p少冷氣用量的輪緣密封結(jié)構(gòu)及使用該結(jié)構(gòu)的渦輪。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了能大幅度增加靜葉出口近輪轂端壁處氣流的周向均勻性，減少動葉旋轉(zhuǎn)盤對最小冷卻封嚴(yán)流量的需求，同時導(dǎo)直靜葉出口近輪轂端壁處氣流，減少全工況下發(fā)生燃?xì)馊肭挚赡苄裕岣邷u輪氣動效率的而提供一種具有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)及使用該結(jié)構(gòu)的渦輪。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種具有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)，在靜葉輪轂緣板后側(cè)設(shè)置有波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)，凹陷朝向沿靜葉出氣角方向，凹陷深度沿流向逐步增加；動葉輪轂緣板前側(cè)嵌入靜葉輪轂緣板與靜葉密封齒之間且成交錯布置，構(gòu)成了帶有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)。

一種具有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)的渦輪，包括機(jī)閘、靜葉輪轂緣板、動葉輪轂緣板，靜葉輪轂緣板上安裝有靜葉片，動葉輪轂緣板上安裝有動葉片，動葉片與動葉旋轉(zhuǎn)盤相連，靜葉片與靜葉隔板相連，且靜葉隔板位于靜葉輪轂緣板后側(cè)下方，所述靜葉隔板邊緣處設(shè)置靜葉側(cè)密封齒，在靜葉隔板與動葉旋轉(zhuǎn)盤之間形成冷氣流道，所述靜葉側(cè)密封齒頂端徑向向上突出呈鐮刀狀，靜葉輪轂緣板后側(cè)設(shè)置有波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)，凹陷朝向沿靜葉出氣角方向，凹陷深度沿流向逐步增加，動葉輪轂緣板前側(cè)嵌入靜葉輪轂緣板與靜葉密封齒之間且成交錯布置，構(gòu)成了帶有波浪狀凹陷的輪緣密封結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)的長度為靜葉片葉型根部弦長的5％-15％。

2.所述波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)的出口寬度為靜葉片根部節(jié)距的1/5-1/15，波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)的出口深度為當(dāng)?shù)囟吮谶吔鐚雍穸鹊?.5-2倍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過在靜葉輪轂緣板后側(cè)布置波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)，以強(qiáng)化流體摻混，有效增加了靜葉出口近輪轂端壁處氣流的周向均勻性，并導(dǎo)直靜葉出口近輪轂端壁處氣流，減少了氣流方向及其周向均勻性對工況改變的敏感性，從而降低了全工況下發(fā)生燃?xì)馊肭值目赡苄裕⑻岣吡藴u輪氣動效率；此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)比較簡單，加工也比較方便，易于工程實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是帶有葉片輪轂緣板出口波浪狀凹陷結(jié)構(gòu)的渦輪的子午視圖；