[发明专利]一种用于调节发动机高压转子系统轴向力的平衡盘结构

说明书

本发明公开了一种用于调节发动机高压转子系统轴向力的平衡盘结构，平衡盘过盈安装于高压涡轮盘上，其顶端设有篦齿封严结构，调整篦齿间隙能够改变平衡盘两侧压差，调整离心叶轮盘后和高压涡轮盘前压力，改变高压转子系统轴向力；平衡盘增加了一个轴向力来源，即平衡盘两侧的压差会在平衡盘上产生向后的轴向力，该轴向力由平衡盘传递至高压涡轮盘上并最终影响高压转子系统的轴向力，改变平衡盘径向尺寸同样可以改变轴向力；平衡盘轴向紧靠高压涡轮盘，径向圆柱面定位且为过盈配合，周向通过销钉固定；平衡盘低半径处有通气孔，气流冲击冷却高压涡轮盘低半径位置；平衡盘外有静止封严环，静止封严环上有通气孔，气流冲击冷却高压涡轮导向器内环。

技术领域

本发明属于地面燃气轮机和航空发动机空气系统技术领域，涉及一种平衡盘结构，尤其涉及一种用于调节发动机高压转子系统轴向力的平衡盘结构，所述平衡盘位于高压离心压气机与高压涡轮盘之间，通过改变平衡盘两侧压差、改变平衡盘径向尺寸，可实现对高压转子系统轴向力的调控。

背景技术

由于燃气轮机发动机空气系统中所有转盘上的轴向载荷共同决定了转子总的轴向载荷，因此，在发动机转子系统上增加新轮盘可以直接改变总轴向力。新增轮盘在转子系统中的位置、结构形式是确保结构方案可行且轴向力调整程度满足要求的关键。对于采用高压比离心压气机结构布局的中小型燃气轮机和航空发动机(属于燃气轮机的一种)，用于实现高压涡轮盘的冷却、封严以及高压转子轴向力调节等空气系统功能的空气一般来自于离心压气机出口根部引气，这一流路是高压转子系统中的高压载荷来源，如需大幅度调节高压转子轴向力，可将平衡盘结构设置于离心压气机与高压涡轮盘间。平衡盘除了引入新增轴向载荷外，还会改变离心叶轮盘和高压涡轮轮盘上的轴向载荷(这两个轮盘由于压力高、半径大，对高压转子系统总的轴向载荷影响最大，调控这两个腔的压力具有重要意义)，如何设计平衡盘结构及气路布局对于轴向力调节具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明提出了一种用于调节发动机高压转子系统轴向力的平衡盘结构，平衡盘过盈安装于高压涡轮盘上，其顶端有篦齿密封结构，调整篦齿间隙能够改变平衡盘两侧压差，调整离心叶轮盘后和高压涡轮盘前压力，改变高压转子系统轴向力；此外，新增的平衡盘增加了一个轴向力来源，即平衡盘两侧的压差会在平衡盘上产生向后的轴向力，该轴向力由平衡盘传递至高压涡轮盘上并最终影响高压转子系统的轴向力，改变平衡盘径向尺寸同样可以改变轴向力；平衡盘轴向紧靠高压涡轮盘，径向圆柱面定位且为过盈配合，周向通过销钉固定；平衡盘低半径处有通气孔，气流冲击冷却高压涡轮盘低半径位置；平衡盘外有静止封严环，静止封严环上有通气孔，气流冲击冷却高压涡轮导向器内环。

为实现该目标，本发明采用的技术方案为：

一种用于调节发动机高压转子系统轴向力的平衡盘结构，包括设置在发动机高压转子轴上的离心叶轮盘和高压涡轮盘，所述离心叶轮盘的后轮毂与所述高压涡轮盘的前轮毂相互抵接，所述离心叶轮盘设置在离心压气机外机匣内，所述离心压气机外机匣的下游边缘延伸至所述高压涡轮盘的前轮缘处，且二者之间具有间隙，所述离心压气机外机匣的下游段上还设置有高压涡轮导向器并形成为高压涡轮导向器内环，其特征在于，

所述平衡盘结构还包括一平衡盘，所述平衡盘在轴向上设置在所述离心叶轮盘与高压涡轮盘之间，且所述平衡盘在轴向上临近所述高压涡轮盘设置，所述平衡盘的中心安装孔以过盈方式固定设置在所述高压涡轮盘的前轮毂上，所述离心压气机外机匣的内壁上设置一倾斜布置并向下游延伸的静止封严环，所述静止封严环的末端与所述平衡盘的顶部外轮缘之间形成篦齿封严结构并具有篦齿间隙；

所述平衡盘的低半径处设有通气孔，所述静止封严环的与所述高压涡轮导向器内环相对的壁面上也设置有通气孔，

所述离心叶轮盘、平衡盘与所述离心压气机外机匣三者之间的空间形成为离心叶轮背腔，所述平衡盘、高压涡轮盘与所述离心压气机外机匣三者之间的空间形成为高压涡轮前腔，