[發(fā)明專利]一種具有T型盤緣封嚴結(jié)構(gòu)的渦輪盤

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110153553.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112922673A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚曉茗;李文;張慶才;單勇;張靖周
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D5/08;F01D11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發(fā)明公開了一種具有T型盤緣封嚴結(jié)構(gòu)的渦輪盤，包括渦輪動盤、渦輪靜盤、渦輪動靜盤間的冷氣通道；渦輪靜盤外盤邊緣設(shè)有第一級封嚴環(huán)，渦輪動盤內(nèi)壁面設(shè)有第二級封嚴環(huán)，渦輪靜盤內(nèi)壁面設(shè)有第三級封嚴環(huán)，第二級封嚴環(huán)和第三級封嚴環(huán)端部均設(shè)有橫截面為T字型的T型凸環(huán)；T型凸環(huán)包括寬部和窄部，兩個T型凸環(huán)窄部末端分別與第二級封嚴環(huán)和第三級封嚴環(huán)的延伸末端連接。封嚴環(huán)延伸末端由于設(shè)置了向兩端延伸的T型凸環(huán)，縮小了流通面積，增大了流動阻力，高溫燃氣在第二級封嚴環(huán)和第一級封嚴環(huán)之間的腔室中形成旋渦，抵抗燃氣入侵，使封嚴環(huán)與動靜盤間隙距離維持在合理范圍的同時大幅度提高封嚴效率；曲折的冷氣通道，使封嚴性能得到提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機渦輪盤，尤其是一種具有T型盤緣封嚴的渦輪盤。

背景技術(shù)

盤式轉(zhuǎn)子因適應(yīng)渦輪內(nèi)部特殊的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)靜特性，被廣泛使用在渦輪部件設(shè)計中。

由于渦輪固有的轉(zhuǎn)靜特性，主流通道的高溫燃氣會通過動靜盤間隙進入盤腔，造成渦輪盤燒蝕。為了保護航空發(fā)動機渦輪盤，阻止高溫燃氣向盤腔內(nèi)部深入造成的核心部件破壞，通常會設(shè)置盤緣封嚴結(jié)構(gòu)并將壓氣機冷氣引入轉(zhuǎn)靜盤腔以抵抗高溫燃氣入侵。

目前采用的盤緣封嚴結(jié)構(gòu)設(shè)計通常是在動靜盤尾緣處設(shè)置交疊的擋板，如圖 1所示，動葉a3與渦輪動盤a4相連，導(dǎo)向葉片a1與渦輪靜盤a2相連，在渦輪靜盤a2上設(shè)置第一級封嚴環(huán)a5和第三級封嚴環(huán)a7，渦輪動盤a4上設(shè)置第二級封嚴環(huán)a6，通過各級封嚴環(huán)的交疊，增大流動阻力，防止高溫燃氣侵入盤腔。但是帶有這種盤緣封嚴結(jié)構(gòu)的渦輪盤封嚴效果有限，通常通過縮小封嚴環(huán)間隙來提高封嚴效果，但是在渦輪轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn)的情況下，間隙過小會導(dǎo)致封嚴環(huán)碰撞和損壞。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上缺點，本發(fā)明提供一種不影響主流通道流動特性、不增加冷卻空氣用量、進一步提高盤緣封嚴結(jié)構(gòu)封嚴效果的具有T型盤緣封嚴的渦輪盤。

技術(shù)方案：為解決上述問題，本發(fā)明采用一種具有T型盤緣封嚴結(jié)構(gòu)的渦輪盤，包括渦輪靜盤、渦輪動盤；渦輪靜盤與渦輪動盤同軸設(shè)置，且渦輪動盤相對渦輪靜盤轉(zhuǎn)動；渦輪靜盤與渦輪動盤之間的間隙為冷氣通道；所述渦輪靜盤外盤邊緣設(shè)有向渦輪動盤延伸的圓環(huán)狀第一級封嚴環(huán)，所述渦輪動盤面向渦輪靜盤的側(cè)面設(shè)有向渦輪靜盤延伸的圓環(huán)狀第二級封嚴環(huán)，渦輪靜盤面向渦輪動盤的側(cè)面設(shè)有向渦輪動盤延伸的圓環(huán)狀第三級封嚴環(huán)，所述第二級封嚴環(huán)延伸末端設(shè)置第一T型凸環(huán)，第三級封嚴環(huán)延伸末端設(shè)置第二T型凸環(huán)，所述第一T型凸環(huán)和第二T型凸環(huán)徑向截面為T字型，均包括寬部和窄部；所述第一T型凸環(huán)窄部末端與第二級封嚴環(huán)延伸末端連接，所述第二T型凸環(huán)窄部末端與第三級封嚴環(huán)的延伸末端連接，第一T型凸環(huán)寬部兩端分別向第一級封嚴環(huán)和第三級封嚴環(huán)方向延伸，所述第一級封嚴環(huán)末端與渦輪動盤之間的間隙為冷氣通道的出口。

有益效果：本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，其顯著優(yōu)點是在第二級封嚴環(huán)端部設(shè)置第二T型凸環(huán)，縮小了流通面積，增大了流動阻力，讓高溫燃氣在第二級封嚴環(huán)和第一級封嚴環(huán)之間的腔室中形成旋渦，抵抗燃氣入侵，提高了封嚴效率，與傳統(tǒng)縮小封嚴環(huán)與動靜盤間隙距離來提高封嚴效率的方法相比，可以將封嚴環(huán)與動靜盤間隙距離維持在合理范圍的同時增大流動阻力，避免由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)使得封嚴環(huán)碰撞損壞的情況；渦輪靜盤上設(shè)置的第一級封嚴環(huán)可以有效的阻擋由于壓差導(dǎo)致的外部誘導(dǎo)入侵；通常在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的情況下，由于離心力作用，從壓氣機引入的封嚴冷氣會沿著動盤壁面爬升進入主流通道，導(dǎo)致盤腔壓力降低，造成旋轉(zhuǎn)誘導(dǎo)入侵，設(shè)置第三級封嚴環(huán)引導(dǎo)封嚴冷氣沿封嚴環(huán)壁面流向渦輪動盤，再由第二級封嚴環(huán)引導(dǎo)流向靜盤，冷卻動靜盤壁面的同時削弱了離心力對封嚴冷氣的影響，結(jié)合曲折的冷氣通道，使封嚴性能得到提升。

進一步的，還包括位于渦輪盤最外側(cè)的外機匣、外機匣與渦輪靜盤和渦輪動盤之間形成的主流燃氣通道、導(dǎo)向葉片、動葉；導(dǎo)向葉片和動葉位于主流燃氣通道內(nèi)；所述導(dǎo)向葉片一端與渦輪靜盤相連，另一端與外機匣相連，所述動葉一端與渦輪動盤相連，動葉靠近外機匣的一端與外機匣之間留有一定間隙。