[發明專利]一種實現周向旋流轉換為壓力能的引氣集氣腔組件

在審

• 申請號: 202211230997.0
• 申請日: 2022-10-08
• 公開（公告）號: CN115638130A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 張遠森
• 申請（專利權）人: 中國航發湖南動力機械研究所
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44;F04D29/42
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 韓藝珠

本發明涉及渦輪發動機技術領域，解決了離心葉輪出口根部引氣旋流能量利用率低，存在徑向壓力損失的問題，具體為一種實現周向旋流轉換為壓力能的引氣集氣腔組件，包括離心葉輪，所述離心葉輪上安裝有徑向擴壓機匣，所述徑向擴壓機匣上固定連接有蓋板機構，且所述徑向擴壓機匣與蓋板機構所圍腔體內部設有增壓機構，所述增壓機構一側與徑向擴壓機匣圍成徑向增壓腔。本發明通過設置增壓機構和蓋板機構，充分利用葉輪出口根部的高旋流速度，促進周向旋流速度轉換成靜壓，可以有效提高引氣靜壓水平，實現引氣能量有效利用，并對引氣氣流進行整流，保證集氣腔內部腔壓均勻。

技術領域

本發明涉及渦輪發動機技術領域，特別涉及一種實現周向旋流轉換為壓力能的引氣集氣腔組件。

背景技術

帶離心葉輪結構的發動機，離心葉輪出口處存在轉靜間隙，通常選擇從此位置引氣用于后面零件冷卻、封嚴或軸向力平衡，但是從此位置點引氣壓力取決于當地靜壓，并且存在較高的旋流，高旋流在徑向盤腔中產生較大的徑向壓降，導致出口壓力較難滿足下游零件冷卻、封嚴或軸向力平衡的需要。

對于現有的離心葉輪出口根部引氣技術方案，因引氣位置點存在很大的周向運動旋流速度，從此位置點引氣，引氣參數取決于葉輪出口根部靜壓、絕對總溫，受引氣位置點處較大的旋流作用，進入葉輪盤背腔后的部分能量在引氣過程中并不能被利用，反而還會因為高旋流速度在葉輪背腔中產生很大的徑向壓力損失。

例如對于采用雙離心壓氣機結構的發動機，從一級離心葉輪出口根部引氣靜壓不足以滿足一級渦輪盤后封嚴的需求，為滿足渦輪盤后封嚴需求而需要從二級離心葉輪出口引氣，但是從較高壓力位置點引氣，也帶來了整機能量耗散大，引氣溫度高冷卻效果不佳的缺點，如果能夠充分利用葉輪出口根部的高旋流速度，促進周向旋流速度轉換成靜壓，可以有效提高引氣靜壓水平，從一級離心葉輪出口引氣即可滿足一級渦輪盤后封嚴的需要。

因此若能夠通過特殊結構，充分利用葉輪出口根部高旋流特點，促進周向旋流速度轉換成靜壓，并降低旋流系數，提高集氣腔腔壓均勻性，則能為下游零件冷卻封嚴、平衡軸向力提供所需的更高的壓力，同時避免常規離心葉輪出口根部引氣徑向壓降大的缺點，因此設計一款能夠實現周向旋流轉換為壓力能的引氣集氣腔組件是極其必要的。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種實現周向旋流轉換為壓力能的引氣集氣腔組件，目的是為了具備通過鑄造形成徑向增壓腔和集氣腔來促進周向旋流速度轉換成靜壓，并控制集氣腔腔壓均勻性的能力，解決引氣位置點處旋流能量利用率低，存在徑向壓力損失的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種實現周向旋流轉換為壓力能的引氣集氣腔組件，包括離心葉輪，所述離心葉輪上安裝有徑向擴壓機匣，所述徑向擴壓機匣上固定連接有蓋板機構，且所述徑向擴壓機匣與蓋板機構所圍腔體內部設有增壓機構，所述增壓機構一側與徑向擴壓機匣圍成徑向增壓腔，所述增壓機構另一側與蓋板機構、徑向擴壓機匣圍成集氣腔。

優選的，所述增壓機構包括有分隔件，所述分隔件一側設有導流葉片，且所述分隔件頂部設置有軸向導流肋板。

優選的，所述分隔件包括有左導流壁板和右導流壁板，所述左導流壁板、右導流壁板中間位置嵌接有分隔板。

優選的，所述左導流壁板和右導流壁板間周向扇形呈15～30°，且所述左導流壁板、右導流壁板徑向高度范圍均為2～4cm。

優選的，所述左導流壁板、右導流壁板和導流葉片與徑向擴壓機匣右側壁面形成擴壓通道。

優選的，所述導流葉片一側與分隔板一側固定連接，所述軸向導流肋板的數量為三個，三個所述軸向導流肋板呈均勻分布且均固定于分隔板頂部。

優選的，所述軸向導流肋板前緣和尾緣導圓半徑尺寸范圍為0.2～0.4mm。

優選的，所述集氣腔內引氣氣流均穿過軸向導流肋板，且所述集氣腔內部旋流系數基本為0。