[发明专利]一种叶轮机械自锁封严结构及具有其的发动机

权利要求书

1.一种叶轮机械的自锁封严结构，所述叶轮机械为燃气轮机，包括涡轮盘、涡轮叶片、封严环、蜂窝环和支撑环，所述封严环、蜂窝环、支撑环均为静止件，所述涡轮叶片装配固定在所述涡轮盘上，所述涡轮盘与相邻的支撑环之间设置所述封严环，所述封严环固定设置在所述支撑环上，所述蜂窝环固定设置在所述封严环或者支撑环上，所述涡轮盘与支撑环、封严环构成涡轮盘腔，其特征在于，

所述封严环、蜂窝环与所述涡轮盘之间具有轴向间隙，

所述蜂窝环的内环面与所述封严环的外环面抵接，所述蜂窝环的右端面与所述支撑环的前安装边抵接，所述蜂窝环的外环面与所述涡轮叶片的尾缘形状相契合，且所述涡轮叶片的尾缘底部高度高于所述蜂窝环的外环面的高度，所述蜂窝环的外环面的高度不低于所述支撑环的前安装边的高度；

所述封严环设有一开口朝向所述涡轮盘的回转凹腔，所述涡轮叶片与所述涡轮盘的装配啮合齿间隙的出口朝向所述回转凹腔；

所述涡轮盘的装配啮合齿槽的低半径处，设计有内凹的圆弧结构，所述圆弧结构顶部端点的切向延长线交于所述封严环的回转凹腔内；

所述涡轮盘腔位于所述封严环的内环面的内侧；

来自空气系统中的第一路冷却封严气经过所述涡轮叶片与涡轮盘之间的装配啮合齿间隙，泄漏进入所述封严环的回转凹腔内，

来自空气系统中的第二路冷却封严气在所述涡轮盘腔内沿径向向外流动，在所述涡轮盘的内凹圆弧结构的导流作用下，沿所述圆弧结构的切向进入所述封严环的回转凹腔中，

所述第一路冷却封严气和第二路冷却封严气在所述封严环的回转凹腔中汇合之后，从所述蜂窝环与涡轮盘之间的轴向间隙进入主流通道。

2.根据权利要求1所述的自锁封严结构，其特征在于，所述封严环的横截面为回型结构。

3.根据权利要求1所述的自锁封严结构，其特征在于，所述涡轮叶片与涡轮盘之间通过榫齿或者燕尾齿装配固定，装配啮合齿结构的径向高度位置正对所述封严环的回转凹腔。

4.根据权利要求3所述的自锁封严结构，其特征在于，在所述涡轮盘的装配啮合齿槽的低半径处，设计有所述内凹圆弧结构，该内凹圆弧结构的型线通过优化进行调整，其顶部端点切向延长线交于所述封严环的回转凹腔内。

5.根据权利要求1至4任一项所述的自锁封严结构，其特征在于，所述第二路冷却封严气的流量大于所述第一路冷却封严气的流量。

6.根据权利要求5所述的自锁封严结构，其特征在于，所述第二路冷却封严气在所述涡轮盘的内凹圆弧结构引导下，以与所述第一路冷却封严气成锐角夹角的方式在所述封严环的回转凹腔内汇合掺混形成漩涡结构，形成第一道具有自锁效果的封严结构。

7.根据权利要求6所述的自锁封严结构，其特征在于，所述第一道具有自锁效果的封严结构，其漩涡的强度和封严效果，通过调整第一路冷却封严气与第二路冷却封严气的相对气量大小，以及两路气流的流向相对夹角进行优化调整。

8.根据权利要求1所述的自锁封严结构，其特征在于，所述蜂窝环横截面形状与所述涡轮叶片的边缘契合，所述蜂窝环的厚度不小于2.5mm。

9.根据权利要求8所述的自锁封严结构，其特征在于，所述涡轮叶片的边缘与蜂窝环之间具有轴向间隙，该轴向间隙大小可调，在发动机运行状态下，该轴向间隙不能为零，在发动机过渡态或极限情况下，该间隙短时间为零。

10.根据权利要求9所述的自锁封严结构，其特征在于，所述蜂窝环与涡轮叶片边缘之间在发动机运行状态下减小的轴向间隙，形成另一道封严结构。

11.根据权利要求9或10所述的自锁封严结构，其特征在于，位于所述涡轮叶片边缘外侧的蜂窝环，其轴向宽度大于发动机不同状态下的涡轮叶片与蜂窝环之间的相对移动量。