[发明专利]一种具有T型盘缘封严结构的涡轮盘在审

专利信息
申请号: 202110153553.0 申请日: 2021-02-04
公开(公告)号: CN112922673A 公开(公告)日: 2021-06-08
发明(设计)人: 谭晓茗;李文;张庆才;单勇;张靖周 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: F01D5/02 分类号: F01D5/02;F01D5/08;F01D11/00
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 张弛
地址: 210016 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 型盘缘封严 结构 涡轮
【说明书】:

发明公开了一种具有T型盘缘封严结构的涡轮盘,包括涡轮动盘、涡轮静盘、涡轮动静盘间的冷气通道;涡轮静盘外盘边缘设有第一级封严环,涡轮动盘内壁面设有第二级封严环,涡轮静盘内壁面设有第三级封严环,第二级封严环和第三级封严环端部均设有横截面为T字型的T型凸环;T型凸环包括宽部和窄部,两个T型凸环窄部末端分别与第二级封严环和第三级封严环的延伸末端连接。封严环延伸末端由于设置了向两端延伸的T型凸环,缩小了流通面积,增大了流动阻力,高温燃气在第二级封严环和第一级封严环之间的腔室中形成旋涡,抵抗燃气入侵,使封严环与动静盘间隙距离维持在合理范围的同时大幅度提高封严效率;曲折的冷气通道,使封严性能得到提升。

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮盘,尤其是一种具有T型盘缘封严的涡轮盘。

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。

由于涡轮固有的转静特性,主流通道的高温燃气会通过动静盘间隙进入盘腔,造成涡轮盘烧蚀。为了保护航空发动机涡轮盘,阻止高温燃气向盘腔内部深入造成的核心部件破坏,通常会设置盘缘封严结构并将压气机冷气引入转静盘腔以抵抗高温燃气入侵。

目前采用的盘缘封严结构设计通常是在动静盘尾缘处设置交叠的挡板,如图 1所示,动叶a3与涡轮动盘a4相连,导向叶片a1与涡轮静盘a2相连,在涡轮静盘a2上设置第一级封严环a5和第三级封严环a7,涡轮动盘a4上设置第二级封严环a6,通过各级封严环的交叠,增大流动阻力,防止高温燃气侵入盘腔。但是带有这种盘缘封严结构的涡轮盘封严效果有限,通常通过缩小封严环间隙来提高封严效果,但是在涡轮转盘高速旋转的情况下,间隙过小会导致封严环碰撞和损坏。

发明内容

发明目的:针对以上缺点,本发明提供一种不影响主流通道流动特性、不增加冷却空气用量、进一步提高盘缘封严结构封严效果的具有T型盘缘封严的涡轮盘。

技术方案:为解决上述问题,本发明采用一种具有T型盘缘封严结构的涡轮盘,包括涡轮静盘、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;涡轮静盘与涡轮动盘之间的间隙为冷气通道;所述涡轮静盘外盘边缘设有向涡轮动盘延伸的圆环状第一级封严环,所述涡轮动盘面向涡轮静盘的侧面设有向涡轮静盘延伸的圆环状第二级封严环,涡轮静盘面向涡轮动盘的侧面设有向涡轮动盘延伸的圆环状第三级封严环,所述第二级封严环延伸末端设置第一T型凸环,第三级封严环延伸末端设置第二T型凸环,所述第一T型凸环和第二T型凸环径向截面为T字型,均包括宽部和窄部;所述第一T型凸环窄部末端与第二级封严环延伸末端连接,所述第二T型凸环窄部末端与第三级封严环的延伸末端连接,第一T型凸环宽部两端分别向第一级封严环和第三级封严环方向延伸,所述第一级封严环末端与涡轮动盘之间的间隙为冷气通道的出口。

有益效果:本发明相对于现有技术,其显著优点是在第二级封严环端部设置第二T型凸环,缩小了流通面积,增大了流动阻力,让高温燃气在第二级封严环和第一级封严环之间的腔室中形成旋涡,抵抗燃气入侵,提高了封严效率,与传统缩小封严环与动静盘间隙距离来提高封严效率的方法相比,可以将封严环与动静盘间隙距离维持在合理范围的同时增大流动阻力,避免由于转子高速旋转使得封严环碰撞损坏的情况;涡轮静盘上设置的第一级封严环可以有效的阻挡由于压差导致的外部诱导入侵;通常在转子高速旋转的情况下,由于离心力作用,从压气机引入的封严冷气会沿着动盘壁面爬升进入主流通道,导致盘腔压力降低,造成旋转诱导入侵,设置第三级封严环引导封严冷气沿封严环壁面流向涡轮动盘,再由第二级封严环引导流向静盘,冷却动静盘壁面的同时削弱了离心力对封严冷气的影响,结合曲折的冷气通道,使封严性能得到提升。

进一步的,还包括位于涡轮盘最外侧的外机匣、外机匣与涡轮静盘和涡轮动盘之间形成的主流燃气通道、导向叶片、动叶;导向叶片和动叶位于主流燃气通道内;所述导向叶片一端与涡轮静盘相连,另一端与外机匣相连,所述动叶一端与涡轮动盘相连,动叶靠近外机匣的一端与外机匣之间留有一定间隙。

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