[發明專利]一種用于軸流壓氣機的組合式機匣處理結構

在審

• 申請號: 202111363730.4
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN113915168A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 段靜瑤;肖俊峰;高松;李園園;于飛龍;劉戰勝;上官博
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F04D29/52
• 分類號: F04D29/52;F04D19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種用于軸流壓氣機的組合式機匣處理結構，包括壓氣機動葉片和相應的機匣處理結構，在所述壓氣機動葉頂部對應的機匣壁面開設兩條周向槽，分別位于葉尖前緣的上游及下游，在周向槽的上方，疊加有沿周向中心對稱的若干圓弧形處理縫，前緣上游周向槽前端與處理縫前端搭接并圓滑過渡，前緣下游周向槽后端與處理縫后端搭接并圓滑過渡。本發明通過將周向槽和軸向縫合理地結合，使得葉尖主流流體更為順暢地流入、流出處理槽，提升擴穩能力，降低流動損失。

技術領域

本發明屬于葉輪機械領域，具體涉及一種用于軸流壓氣機的組合式機匣處理結構。

背景技術

燃氣輪機壓氣機間隙區域的流動過程非常復雜，間隙流造成的損失在動葉和壓氣機級的總能量損失中占很大的比重。而壓氣機性能對葉尖間隙有著較高的敏感性，在運行過程中間隙的增大通常會導致壓氣機性能的衰退。在實際服役過程中，葉尖間隙可能發生暫時或永久性的增大，從而影響燃氣輪機運行的經濟性和穩定性。

端壁處理技術是一項較早研究和成功運用的壓氣機間隙流動控制方法，能夠有效拓寬壓氣機穩定裕度。通常來說，周向槽類機匣處理對壓氣機效率的不利影響小于軸向縫類機匣處理，但是擴穩能力較弱，這是由于周向槽內空間較小，無法形成能量較強的射流導致的。若借鑒軸向縫類機匣處理的設計特點，以增強壓氣機周向槽的射流強度，可以在保持效率損失盡可能小的情況下增強擴穩能力的效果。

發明內容

本發明的目的在于基于壓氣機后面級轉子葉尖前緣位置及葉尖間隙大小，提供了一種用于軸流壓氣機的組合式機匣處理結構，通過將周向槽和軸向縫合理地結合，使得葉尖主流流體更為順暢地流入、流出處理槽，提升擴穩能力，降低流動損失。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種用于軸流壓氣機的組合式機匣處理結構，包括壓氣機動葉片和相應的機匣處理結構，在所述壓氣機動葉頂部對應的機匣壁面開設兩條周向槽，分別位于葉尖前緣的上游及下游，在周向槽的上方，疊加有沿周向中心對稱的若干圓弧形處理縫，前緣上游周向槽前端與處理縫前端搭接并圓滑過渡，前緣下游周向槽后端與處理縫后端搭接并圓滑過渡。

本發明進一步的改進在于，所述上下游兩條周向槽的寬度均為5％-10％軸向弦長，上游周向槽的后端距轉子葉尖前緣約4％-8％軸向弦長，下游周向槽的前端距轉子葉尖前緣為4％-8％軸向弦長，兩條周向槽的深度g均為4％-8％軸向弦長，周向槽寬度d為4％-8％軸向弦長，下游周向槽與轉子上端壁在子午面內的夾角為α₁，上游周向槽與上端壁的夾角為α₂。

本發明進一步的改進在于，所述周向槽上方的軸向縫，在子午面內進行軸向縫輪廓的設計，以90％～98％葉高范圍內的前緣點作為圓心O₁，作半徑為r₁的圓弧，該圓弧左側端點記為A，右側與機匣上方相距為g的平行線即周向槽上界交點記為B，記為圓弧

本發明進一步的改進在于，圓弧與周向槽上界的夾角為β₁，β₁與α₁相等，取值范圍為30°～60°，相應的，該圓弧的半徑r₁的取值范圍為：(τ+h)/cos30°≤r₁≤(τ+h)/cos60°，其中τ為轉子葉尖間隙的大小，h為圓心O₁與葉尖的距離。

本發明進一步的改進在于，圓弧的左側端點A與圓心O₁的連線與周向槽上界交于D點，AD與徑向方向的夾角為θ，θ的取值范圍為0°～30°。

本發明進一步的改進在于，以連線AD的中點為圓心O₂，以AD為直徑，作圓弧與周向槽上界相較于C點，記為圓弧