[发明专利]一种涡轮级间支承结构、燃气涡轮发动机

说明书

本发明公开了一种涡轮级间支承结构、燃气涡轮发动机，前支点和后支点的载荷分别通过前支点轴承外环和后支点轴承外环传导至级间轴承座，再通过第二连接件传导至弹性支架，再通过第一连接件传导至级间支承导向器，最后传导至涡轮机匣，整个支承结构紧凑，轴向尺寸和径向尺寸均较小，不仅可以很好地满足涡轮级间径向尺寸的限制要求，而且有利于降低发动机的轴向尺寸和重量，从而减少所需的滑油冷却流量。在燃气流道的下方设置有隔热腔，隔热腔内安装有隔热件，可以有效地隔离燃气流道内的高温燃气对支承结构进行热传递和热辐射，提高了支承结构的动力学特性稳定性、可靠性和寿命，滑油不容易结焦，降低了轴承润滑喷嘴堵塞和滑油失效的风险。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮技术领域，特别地，涉及一种涡轮级间支承结构，另外，还涉及一种采用上述涡轮级间支承结构的燃气涡轮发动机。

背景技术

随着航空发动机技术发展，燃气涡轮发动机(特别是中小型燃气涡轮发动机)构型几乎都包含燃气涡轮24和动力涡轮21之间(或高压涡轮与低压涡轮之间)的级间支承结构20，大部分燃气涡轮发动机的燃烧室23温升超过了1000℃，导致涡轮级间流道燃气温度约900℃或甚至更高，如图1所示。由于中小型燃气涡轮发动机涡轮级间径向尺寸限制，级间支承结构20的轴向尺寸较长，导致发动机轴向尺寸较大、重量较重，从而需要更大的滑油冷却流量，而现有的级间支承结构20并没有采用冷却结构和热隔离结构，级间支承结构20受到高温燃气影响十分显著，燃气温度变化对支承结构的动力学特性、滑油冷却润滑流量及支承结构稳定性、可靠性及寿命等均有较大影响，且容易导致滑油结焦，存在堵塞轴承润滑喷嘴和滑油失效的风险。

发明内容

本发明提供了一种涡轮级间支承结构、燃气涡轮发动机，以解决现有的轴承支承结构受到高温燃气影响存在的结构稳定性差、滑油易结焦的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种涡轮级间支承结构，包括级间支承导向器、隔热件、级间轴承座、弹性支架、第一连接件、第二连接件、前支点轴承外环和后支点轴承外环，所述级间支承导向器的上端与涡轮机匣连接，下端通过第一连接件与弹性支架的上端连接，所述弹性支架的下端通过第二连接件与级间轴承座的后端连接，所述前支点轴承外环和后支点轴承外环均安装在所述级间轴承座的底部，所述前支点轴承外环为燃气涡轮转子支点，所述后支点轴承外环为动力涡轮转子支点，所述级间支承导向器内在燃气流道的下方设置有隔热腔，所述隔热件安装在该隔热腔内并用于隔离燃气流道内的高温燃气对支承结构进行热传递和热辐射。

进一步地，所述级间支承导向器包括一体化铸造成型的安装边、燃气流道外机匣、导向叶片、燃气流道内机匣和后向弯折弹性机匣，所述安装边与所述燃气流道外机匣连接并安装在涡轮机匣上，所述燃气流道外机匣和燃气流道内机匣之间构成燃气流道，所述导向叶片分别与所述燃气流道外机匣、燃气流道内机匣连接，所述后向弯折弹性机匣与所述燃气流道内机匣连接并在两者之间形成一个环形的隔热腔。

进一步地，还包括前挡环、轴承座前段外环、轴承座前段内环和前挡板，所述轴承座前段外环和轴承座前段内环分别与所述级间轴承座的前端连接，且所述轴承座前段外环分别与所述前挡环、前挡板连接，所述轴承座前段内环与所述前挡板连接，通过所述前挡环、轴承座前段外环、轴承座前段内环、前挡板、后向弯折弹性机匣和弹性支架合围构成第一冷却腔，所述级间轴承座的上部则位于所述第一冷却腔内，所述级间支承导向器和隔热件上开设有滑油进油通道，滑油进油管穿过该滑油进油通道并安装在所述级间轴承座的上部，所述第一冷却腔上开设有沿轴向的冷却气流通道，用于引入来至压气机的高压冷却空气对所述后向弯折弹性机匣和级间轴承座进行高效冷却。

进一步地，所述前挡环上沿周向开设有多个第一预旋孔，用于从压气机后端引入高压冷却空气并对高压冷却空气进行预旋膨胀加速，所述后向弯折弹性机匣上沿周向开设有多个第一气流通孔，所述弹性支架上在第一气流通孔的对应位置处开设有第二气流通孔，高压冷却空气经所述第一预旋孔引入第一冷却腔，并经第一气流通孔和第二气流通孔流出第一冷却腔。