[发明专利]一种具有盘缘封严结构的涡轮盘

说明书

本发明公开了一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，包括涡轮静盘、涡轮动盘；涡轮静盘延伸有静盘内封严环；涡轮动盘延伸有动盘内封严环；所述静盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环延伸的圆环状第一凸环，动盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环延伸的圆环状第二凸环；该封严结构形成的曲折流道增大了流道中的流动阻力，防止高温燃气剧烈入侵第一凸环能够有效阻挡燃气入侵，对于冷却气流的影响较小；且从压气机引入的封严冷气通过这组动盘、静盘内封严环后将向静盘壁面喷射，第一、第二凸环将引导冷气沿静盘内封环向静盘壁面流动，受旋转盘拖带的冷气将减少，在不增加封严用气量的前提下有效地提高封严效率。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及燃气轮机、航空发动机等涉及旋转部件的技术领域。

背景技术

盘式转子因适应涡轮内部特殊的工作状态和转静特性，被广泛使用在涡轮部件设计中。

燃气轮机和航空发动机为了提高其功重比和推重比，燃烧室进口温度已经达到800K以上，涡轮进口温度已经达到2000K以上。在材料性能普遍受限的情况下，为了保证涡轮部件安全稳定地工作状况，研究人员在热端部件强化冷却领域开展了大量的工作。

而盘式转子带来的问题是：转静轮盘之间的缝隙连通了主流通道与旋转轴，这使得高温燃气可以通过这种缝隙深入到旋转轴，如果不进行适当的处理，这部分燃气将沿这个缝隙烧蚀涡轮盘、旋转轴和轴承，后果不堪设想。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明提供一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，目的是解决涡轮盘封严问题，在不增加封严用气量的前提下有效地提高封严效率。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，包括圆盘形的涡轮静盘、圆盘形的涡轮动盘；涡轮静盘与涡轮动盘同轴设置，且涡轮动盘相对涡轮静盘转动；其特征在于：所述涡轮静盘外缘设有向涡轮动盘延伸的圆环状的外封严环，涡轮静盘面对涡轮动盘的一面向涡轮动盘延伸有圆环状的静盘内封严环；涡轮动盘面对涡轮静盘的一面向涡轮静盘延伸有圆环状的动盘内封严环；所述静盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环延伸的圆环状第一凸环，动盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环延伸的圆环状第二凸环；所述涡轮静盘与涡轮动盘之间的间隙形成盘腔，外封严环与涡轮动盘之间的间隙为盘腔的出口。

有益效果：所述盘缘封严结构形成的曲折流道增大了流道中的流动阻力，防止高温燃气剧烈入侵；静盘内封严环的第一凸环能够有效阻挡燃气入侵，对于冷却气流的影响较小；动盘内封严环的第二凸环改变了该处冷气的出流情况，在没有该第一、第二凸环的情况下，冷气由于旋转盘的拖带，将沿动盘壁面直接向主流喷射，在增加第一、第二凸环以后，从压气机引入的封严冷气通过这组动盘、静盘内封严环后将向静盘壁面喷射，第一、第二凸环将引导冷气沿静盘内封环向静盘壁面流动，受旋转盘拖带的冷气将减少，这样不仅能削弱动盘的旋转诱导入侵效应，在不增加封严用气量的前提下有效地提高封严效率，喷射的冷气还可以对静盘导流叶片的榫头进行一定的冷却。

进一步的，还包括位于涡轮盘最外侧的环状涡轮机匣、位于机匣及涡轮静盘之间的若干导叶、位于机匣与涡轮动盘之间的若干动叶；所述每个导叶的一端与涡轮静盘固定而另一端与涡轮机匣固定；若干导叶均匀的围绕涡轮静盘设置；所述每个动叶的一端与涡轮动盘固定，动叶的另一端与机匣之间留有空隙；若干动叶均匀的围绕涡轮动盘设置。

进一步的，动盘内封严环轴向长度大于盘腔轴向长度的1/2，静盘外封严环面对动盘内封严环的投影与动盘内封严环部分重叠，静盘内封严环轴向长度大于盘腔轴向长度的1/2。

进一步的，一个所述动盘内封严环与对应的一个所述静盘内封严环形成一组内封严环组，该涡轮盘内设有一个或多个内封严环组。