[发明专利]一种用于径向预旋系统的狭缝式接受孔结构

说明书

本发明公开了一种用于径向预旋系统的狭缝式接受孔结构，包括依次连通的集气腔、预旋喷嘴、转静腔、接受孔、共转腔、供气孔。所述狭缝式接受孔开设在导流盘上且沿周向均匀分布，狭缝式接受孔长宽比L/W为1~30。本发明与传统圆型接受孔相比，能够使气流更加顺畅从转静腔流入接受孔进而输送到共转腔。降低了接受孔内部的流动损失，提高了预旋系统的温降。这对于提高冷却空气的品质进而提高发动机整体性能有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于燃气轮机(含地面燃气轮机和航空发动机)空气系统径向预旋冷却技术领域，特别涉及一种用于径向预旋系统的狭缝式接受孔结构。

背景技术

燃气轮机由于其具有体积小，响应速度快，效率高，功率大等特点，目前被广泛应用于航空航天、船舶、电厂发电及其他各种工业领域。随着现代燃气轮机需求的不断提高，涡轮前温度急剧升高，涡轮叶片和火焰筒等热端部件承担的热负荷急剧增加，导致热端部件寿命受到严重影响，故需求发展高效冷却技术。

径向预旋空气系统作为一种新型降温方式已经应用到燃气轮机中，其功用是将冷却空气膨胀加速并产生周向偏转，从而降低了空气相对于转盘和涡轮叶片的相对总温，提高冷却效果。性能优良的径向预旋系统可以使冷气温度降低100K，极大增强了对涡轮盘、涡轮叶片的冷却，对提高燃气轮机高温部件耐久性，提升发动机整体效率有重要意义。

径向预旋系统主要包括预旋喷嘴，预旋腔、转动的接受孔，共转腔和转动的供气孔等元件。预旋喷嘴的主要功能是使气流偏转和加速，产生尽量大的周向速度，常见的预旋喷嘴有直孔式、气动孔、叶片式等。预旋腔的主要功能是实现静止和转子部件的切换，并且需要篦齿封严结构对冷却气流进行密封。接受孔的主要功能是接收经过预旋的气流流入到高速旋转的共转腔中，目前见到的主要型式是轴向的直通孔。共转腔的主要功能是隔离低温的冷却气流，防止与其它气流(封严泄漏流和入侵燃气等)掺混而导致冷却品质的降低，并将冷气传送到高半径的供气孔。

气流在预旋系统中会经历一系列复杂的气动热力学变化，一定压力和温度的冷气经过预旋喷嘴的加速和偏转后，速度可以接近于音速，并且主要沿着周向，静压和静温大幅度降低。进入转动系统后，由于转子作功和离心升压等效应，气流的压力和温度升高。并且在转子系统内，对冷却起作用的是冷气的相对总温、相对总压和相对速度，因此还需要将绝对总参数转换为相对总参数。

发明内容

为了进一步提升径向预旋系统的性能，提高系统温降及减少流动损失，克服现有技术中直孔型接受孔制约的问题，本发明提出一种用于径向预旋系统的狭缝式接受孔结构，该结构在导流盘上开设狭缝式接受孔且供气孔长宽比L/W为1～30。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于径向预旋系统的狭缝式接受孔结构，包括固定于主轴14外的第二涡轮机匣3、涡轮盘2和第一涡轮机匣9，所述涡轮盘2和第一涡轮机匣9之间设置有导流盘8，所述第一涡轮机匣9上设置有集气腔16和预旋喷嘴10，第一涡轮机匣9和导流盘8的结构间隙构成转静腔17，所述导流盘8上设置有狭缝式接受孔11，所述导流盘8与涡轮盘2的盘间间隙构成共转腔15，所述涡轮盘2上开设置有供气孔4，所述涡轮盘2外设置有涡轮动叶6，供气孔4与涡轮动叶6相通，所述第一涡轮机匣9和第三涡轮机匣5之间设置有涡轮静叶7，所述涡轮动叶6和涡轮静叶7的位置相对应，预旋冷却空气自集气腔16经预旋喷嘴10进入转静腔17，冷却空气膨胀加速并产生周向分速度，再经狭缝式接受孔11引导进入共转腔15，最后通过供气孔4进入涡轮动叶6，为涡轮动叶6提供低温高压冷却空气。高温燃气分别通过涡轮静叶7和涡轮动叶6经主流通道流出。

进一步的，所述狭缝式供气孔11开设在导流盘8上且沿周向均匀分布，所述预旋喷嘴10开设在第一涡轮机匣9上且沿周向均匀分布，所述供气孔4开设在涡轮盘2上且沿周向均匀分布。

进一步的，所述狭缝式供气孔11的长宽比L/W为1～30。

进一步的，所述狭缝式供气孔11的个数为2～50。