[发明专利]一种可实现高温环境下内外环机匣协调变形的结构

说明书

本发明涉及一种可应用于地面燃气轮机、航空发动机等领域的、可实现高温环境下内外环机匣协调变形的结构，该结构适用于处于高温端的、高扩压度(非)承力机匣、收敛型(非)承力机匣、叶片通道、喷管段等具有内外环端壁机匣变形不协调差异的部组件位置。该结构设计方法由带有倾斜式叶片/弯曲型叶片、倾斜式支板/弯曲型支板的主流通道部分结构设计特征以及带有换热加强凸肋的外环端壁结构设计特征两部分结构设计特征组合而成。利用两种结构设计特征的组合，实现内外环端壁自由热膨胀的效果，并达到内外环机匣协调变形的结构设计要求，并可达到因消除不协调变形问题后所解决的消除机匣内部热应力较大的问题，因而具有工程化应用的巨大前景。

技术领域

本发明属于燃气轮机或航空发动机领域，具体涉及一种可实现高温环境下内外环机匣协调变形的结构。

背景技术

在燃气轮机、航空发动机领域，为了满足二次流空气系统各分支流路的设计要求，位于主流通道和二次流通道包裹的内外环机匣所处的二次流空气系统侧的冷却气流环境一般不同，因此内外环机匣在工作环境下的周向膨胀变形量将会发生区别。而随着主流侧温度水平的提高、二次流空气系统侧温度差异水平的提高，这种机匣变形不协调的效应将会进一步加剧。因而，内外环机匣的不协调变形及其不协调变形的具体消除方法是在燃气轮机以及航空发动机领域均有重要实际工程意义的问题。

在以往燃气轮机、航空发动机的结构设计中，内外环机匣的不协调变形往往通过内环机匣壁面的开缝、开槽或者倾斜式的支板(叶片)设计实现。但机匣壁面的开缝或开槽结构会使得大部分工况下二次空气系统内气流向主流通道内的漏气，从而影响主流通道内部件的气动性能，因此并不是一个十分有效的设计方法。针对传统设计方案中所面临的问题，迫切需要提出一种工程上可行、可实现高温环境下内外环机匣协调变形的新颖结构。

发明内容

为了解决燃气轮机、航空发动机等领域中存在高温环境下内外环机匣不协调变形的技术问题及其所可能导致的内外环机匣零件内部热应力过大的问题，本发明提出了一种可实现高温环境下内外环机匣协调变形的结构。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种可实现高温环境下内外环机匣协调变形的结构，包括外环端壁机匣、内环端壁机匣以及设置在所述外环端壁机匣、内环端壁机匣之间的承力支板，其特征在于，

--所述外环端壁机匣的内表面上沿其周向设有若干端壁凸肋结构，所述端壁凸肋结构的凸起方向向内，凸肋的表面凸起至主流通道内，

或，

所述外环端壁机匣的内表面上沿其周向设有若干端壁凹槽结构，所述端壁凹槽结构的凹陷方向向外，

所述端壁凸肋结构或端壁凹槽结构在周向上分布在各承力支板之间；

--所述承力支板沿周向布置在所述所述外环端壁机匣、内环端壁机匣之间的主流通道内，所述承力支板整体呈倾斜式或弯曲型支板结构，且沿所述承力支板的高度方向设有若干向外突出的加强凸肋结构，各所述加强凸肋的延伸方向与所述支板表面的流线方向至少基本一致。

与传统结构方式相比，加入这两个特征或实现两个特征的组合设计后，外环端壁的周向热膨胀空间加大，同时倾斜式或弯曲型的支板(叶片)可以进一步解决内外环端壁机匣的不协调变形问题。

本发明的内外环机匣协调变形的结构，一般应用在内外环端壁机匣由不同温度水平冷却气流包裹的环境中。在这种环境下，内外环端壁机匣将会存在显著热变形不协调的问题，通过凸肋凸起方向、凸起高度以及凸起宽度的设计参数调节、倾斜支板(叶片)倾斜中心的调节和弯曲支板(叶型)弯曲型式的调节，综合实现内外环端壁机匣的协调热变形。