[发明专利]篦齿封严系统

说明书

本发明的目的在于提供一种篦齿封严系统，其有利于减少航空发动机流道内转静子间隙对发动机效率的不利影响。根据本发明的篦齿封严系统，适合于航空发动机流道内相邻的转静子中静子的封严，所述静子包括静子内环以及设置在所述静子内环外周侧的多个静子叶片，该篦齿封严系统包括与所述静子内环的内周侧相对设置的篦齿盘篦齿，其中，该篦齿封严系统还包括在所述静子内环的高压力侧设置的多个横断面呈齿状的圆环体。

技术领域

本发明涉及航空发动机流道内的封严系统。

背景技术

随着科技的发展，现代航空发动机对经济性和可靠性的要求越来越高，航空发动机各部件的性能遇到了前所未有的挑战。提高航空发动机性能的主要途径之一是改进发展封严技术，降低流道内泄漏量，进而提高航空发动机的效率，降低油耗率。篦齿封严是一种常见的封严装置，利用流道的突扩和突缩，消耗流体的动能增加流阻以限制流体泄漏的非接触式动封严。流体经过篦齿间隙时，上游流体压力通过节流作用转化为速度能，然后在齿腔内速度通过湍流涡耗散为热能。由于其性能可靠、结构简单等特点，广泛运用于军用、民用航空发动机中。

然而，随着航空发动机性能指标的不断提高，发动机内部的温度和压比逐渐升高，内流系统的泄漏问题日趋严重，对封严性能的要求也日益苛刻。传统篦齿封严结构泄漏量较大，使得发动机损失大，耗油率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种篦齿封严系统，其有利于减少航空发动机流道内转静子间隙对发动机效率的不利影响。

传统篦齿封严系统的优化着重于篦齿本身形状优化和减小齿尖与静子内环的径向内周侧的涂层的径向间隙，但优化效果有限，且优化位置位于转动件上，对结构设计、安全性和可靠性提出了更高的要求，增加了成本。而本发明的思路在于，在保证转静子轴向间隙的条件下，运用叶片两侧缘板下方原有的多余空间，在静子的静子内环上增加特征结构，减少泄漏量的同时，对泄漏流进行引导，减少对主流的影响。

根据本发明的篦齿封严系统，适合于航空发动机流道内相邻的转静子中静子的封严，所述静子包括静子内环以及设置在所述静子内环外周侧的多个静子叶片，该篦齿封严系统包括与所述静子内环的内周侧相对设置的篦齿盘篦齿，其中，该篦齿封严系统还包括在所述静子内环的高压力侧设置的多个横断面呈齿状的圆环体。

在一实施例中，该篦齿封严系统还包括在所述静子内环的低压力侧沿整个周向分布的多个导流板，所述导流板用于对从所述篦齿和所述静子内环的内周侧之间泄漏的流体进行导向，以使所述泄漏的流体的流动方向趋向于所述静子叶片限定的主流方向。

在一实施例中，所述圆环体从所述高压侧凸出的高度不大于所述静子叶片的缘板相对所述高压侧突出的距离。

在一实施例中，所述圆环体的横断面为等腰梯形、径向内侧为直角的直角梯形、径向外侧带圆弧的圆形背部斜齿或者径向向内倾斜的平行四边形齿。

在一实施例中，所述导流板为翼型。

在一实施例中，所述导流板为压气机导流叶片的叶型。

在一实施例中，在所述静子内环的低压力侧沿整个周向分布的多个导流板设置成等高度，并且从所述静子内环的低压侧凸出的高度不大于所述静子叶片的缘板相对于所述低压侧突出的距离。

在一实施例中，所述圆形背部斜齿或者平行四边形齿的径向向内倾斜的边的倾角为30度到45度。

在静子内环高压力侧增加圆环体，因此增加泄漏气体在进口阶段的径向方向的沿程阻力流程，结合篦齿盘篦齿的轴向阻流作用，进一步减少泄流量。

此外，在静子内环低压力侧增加多个导流板，改变最终泄漏流的流动方向并尽可能与主流一致，减少对主流的掺混损失。

高压力侧圆环体与低压力侧导流板可根据实际结构限制单独采用，亦可产生优于传统篦齿封严系统的根部健康流动效果。