[發明專利]一種用于壓氣機的變管徑減渦器及其減渦系統

有效

• 申請號: 202210448970.2
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114810664B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 羅翔;何建;白陽;劉冬冬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/40
• 分類號: F04D29/40;F02C7/18;F02C7/28;F01D25/12;F01D11/04
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 李寧;姚麗娜

本發明公開一種用于壓氣機的變管徑減渦器及其減渦系統，包括若干個沿周向間隔設置在壓氣機的環形盤腔中的減渦直管，減渦直管沿環形盤腔徑向延伸并隨環形盤腔同步轉動，并連通環形盤腔外周側的鼓筒孔和軸心處的軸向通道，減渦直管的內徑沿環形盤腔徑向自鼓筒孔處至軸向通道處逐漸減小，若干個減渦直管與環形盤腔同速、同向的旋轉，氣流流經鼓筒孔進入環形盤腔內，經由減渦直管引流進入壓氣機的軸向通道，通過設計變管徑的減渦直管，使得減渦直管入口截面積增加，增大氣流的流通面積，管徑逐漸減小，形成對氣流的逐漸壓縮，減小了氣流進入減渦直管時的壓力損失，采用變管徑的減渦直管，總壓損失系數可減小6％～22％。

技術領域

本發明涉及航空發動機二次空氣系統壓氣機引氣段的減阻技術領域，特別是涉及一種用于壓氣機的變管徑減渦器及其減渦系統。

背景技術

航空發動機內流空氣冷卻系統的冷氣引自于壓氣機的中間級。這部分冷氣一方面用于渦輪葉片、機匣、輪盤、軸和軸承等高溫部件的冷卻，使其在允許的溫度狀態下工作，并且保證相關部位進氣的壓力；另一方面，冷氣將用于封嚴，阻止燃氣倒流；同時，冷氣還用于保持卸荷腔壓力，從而滿足發動機軸向力的要求。但是大量的引氣會降低發動機的整體效率進而增加耗油量，因此引自壓氣機的冷氣流量應該控制在一定的范圍內。其次，在對熱端部件進行冷卻設計時，除了考慮熱端部件的整體平均溫度，還要考慮其溫度梯度。另外，從壓氣機引出的冷氣從鼓筒孔徑向流出后，在到達最后的目標區域前要流經一個設計的流動路徑，在這個過程中由于阻力的作用會使得冷氣壓力逐漸降低并且溫度逐漸升高，所以需要合理地設計來盡可能降低阻力從而減少壓力損失。所以，冷氣引用量、整體溫度及溫度梯度、壓力損失就成為了內流冷卻空氣系統設計者需要重點考慮的問題。

現階段應用較為廣泛的減渦器形式為直管式減渦器。例如CN103867235A?公開的一種管式減渦器引氣系統，其入口處呈直管狀結構，這種直管式減渦器形式是在上述徑向引氣腔中安裝直管式減渦器對氣流進行引流。但直管式減渦器會在其出入口產生氣流通道的擴張和收縮引起氣流的粘性耗散且流通面積較小，不利于氣流流動。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于壓氣機的變管徑減渦器及其減渦系統，以解決上述現有技術存在的問題，通過設計變管徑的減渦直管，使得減渦直管入口截面積增加，增大氣流的流通面積，而且管徑逐漸減小，形成對氣流的逐漸壓縮，減小了氣流進入減渦直管時的壓力損失。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種用于壓氣機的變管徑減渦器，包括若干個沿周向間隔設置在所述壓氣機的環形盤腔中的減渦直管，所述減渦直管沿所述環形盤腔徑向延伸并隨所述環形盤腔同步轉動，并連通所述環形盤腔外周側的鼓筒孔和軸心處的軸向通道，所述減渦直管的內徑沿所述環形盤腔徑向自所述鼓筒孔處至所述軸向通道處逐漸減小。

優選的，沿所述環形盤腔徑向上，所述減渦直管各處截面面積與所述減渦直管同半徑高度處盤腔軸向截面面積的比例恒定。

優選的，各所述減渦直管沿所述環形盤腔周向均勻設置。

優選的，所述減渦直管在所述環形盤腔上的安裝半徑相同，各所述減渦直管所在的圓與所述環形盤腔同軸設置。

優選的，所述減渦直管靠近所述鼓筒孔端的管口中心與所述減渦直管靠近所述軸向通道端的管口中心位于所述環形盤腔同一半徑線上。

還提供一種減渦系統，包括兩同軸設置且呈環形結構的壓氣機盤、封閉兩所述壓氣機盤外周邊緣之間的鼓筒、位于所述壓氣機盤軸心的軸向通道，兩所述壓氣機盤與所述鼓筒形成半封閉的環形盤腔，所述鼓筒上沿周向間隔設有若干用于引入氣流且與所述環形盤腔相連通的鼓筒孔，所述環形盤腔沿徑向上的中間位置處設有隔斷所述鼓筒孔和所述軸向通道且呈環形結構的封堵機構，所述封堵機構上沿周向間隔設有若干減渦直管，各所述減渦直管均連通所述鼓筒孔和所述軸向通道。

優選的，所述封堵機構為連接在兩所述壓氣機盤上的環形卡盤，所述環形卡盤與所述環形盤腔同軸設置，所述減渦直管沿所述環形盤腔徑向密封插接在所述環形卡盤上。