一种发动机供油支板机匣结构及包含该结构的发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种发动机供油支板机匣结构及包含该结构的发动机，供油支板机匣与低压涡轮导向器焊接固定到一起，供油支板机匣内的多个支板叶片沿圆周方向不均匀地布置，以避免发动机涡轮部件在高速运转条件下发生共振，至少一个支板叶片内设有滑油管路，并位于供油支板机匣内的正下方，各支板叶片在空间上呈三维扭转结构，同一支板叶片不同径向位置处的多个截面叶型中至少有两个截面叶型不相同，使得各支板叶片既能适应上游来流气流角度，又可为下游涡轮提供合适的流场，从而明显地降低气动损失，各支板叶片不同截面叶型的最大厚度位置布置在同一个轴向截面内，并位于同一径向角度线上，以保证三维扭转结构的支板叶片可顺利布置滑油管路。

A new type of engine oil supply plate holder structure and an engine containing the structure

The invention discloses an engine support structure and machine box containing the structure of engine oil, machine box and a low pressure turbine nozzle welded together, a plurality of support plate blades supported within the machine oil box arranged uniformly along the circumferential direction, in order to avoid engine turbine components from the resonance condition of high-speed operation next, at least one support plate is arranged in the leaf oil pipeline, and is located just below the supply branch box machine, the support plate blades is a three-dimensional reverse structure in space, a section of the same leaf type support plate blades at different radial positions at at least two of the cross section of leaf type is not the same, so the support plate blades can adapt to the upstream flow angle, and provide the appropriate flow for the downstream turbine, thus significantly reducing the airflow loss, the maximum thickness position of each supporting plate cloth leaves of different leaf type section It is located in the same axial section and is located on the same radial angle line, so as to ensure that the supporting vanes of the three dimensional torsion structure can smoothly arrange the lubricating oil pipeline.

【技术实现步骤摘要】
一种新型发动机供油支板机匣结构及包含该结构的发动机
本专利技术涉及地面燃气轮机，尤其是航空发动机高温部件涡轮领域，更具体地说，是采用新型供油支板机匣结构，改进航空发动机高低压涡轮级间气动设计结构，降低气动损失，提高发动机性能。
技术介绍
在地面燃气轮机，以及航空发动机中，为了向发动机高压以及低压后轴承提供滑油，需要布置滑油系统。为此，在高压涡轮以及低压涡轮之间的过渡段内设计支板。为满足包容滑油管的要求，支板厚度往往较大。现有的发动机设计中，为了设计、加工方便，同时受制于检测方法的限制，这些支板沿径向方向叶型相同，支板叶片为直叶片，且沿圆周方向对称均匀分布。但是这种设计带来以下问题：(1)直叶型支板无法适应上游来流气流角度，造成大的气动损失；(2)直叶型支板无法为下游涡轮级提供合适的气流角度，对下游涡轮气动性能不利，且增加了额外的低压涡轮设计难度；(3)直叶型支板对流场产生非常大的扰动，带来较大的气动激振力，易引发下游低压涡轮的低周疲劳，威胁发动机的运行；(4)为了保证过渡段有足够的强度，一般会设计多个支板，均布的支板容易带来发动机共振问题，对发动机安全运行不利。为了解决现有技术中存在的这些问题，迫切需要一种新型的供油支板机匣结构设计方案，解决各方面的矛盾，进一步提高发动机性能。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于改进现代地面燃气轮机，以及航空发动机热端部件涡轮的气动设计结构，通过采用该新型结构，可以有效地降低高、低压涡轮级间及下游低压涡轮气动损失，提高涡轮性能，进而提高发动机性能。为实现该目标，本专利技术采用的技术方案为：一种发动机供油支板机匣结构，包括位于上游的高压涡轮转子、位于下游的低压涡轮导向器以及位于所述高压涡轮转子与低压涡轮导向器之间过渡段内的供油支板机匣，其特征在于，所述供油支板机匣通过焊接的方式与低压涡轮导向器固定到一起，其中，所述供油支板机匣的内、外流道尾缘部分与所述低压涡轮导向器的对应配合部位整环光顺焊接，以防止主流道内气流的泄漏并起到支撑的作用；所述供油支板机匣的内环流道与外环流道之间设置有多个支板叶片，所述多个支板叶片沿周向不均匀地布置在所述供油支板机匣内，以避免发动机涡轮部件在高速运转条件下发生共振；所述多个支板叶片中至少一个支板叶片内布置有滑油管路，所述布置有滑油管路的支板叶片位于供油支板机匣内的正下方，所述滑油管路为向发动机轴承系提供滑油的供回油管路。较优地，考虑到供油支板机匣与低压涡轮之间沿内、外流道的整环焊接需要，供油支板机匣的材料应当选用易于焊接的材料。较优地，所述供油支板机匣内的各支板叶片在空间上呈三维扭转结构，同一支板叶片不同径向位置处的多个截面叶型中至少有两个截面叶型不相同，使得各支板叶片既能适应上游来流气流角度，又可以为下游涡轮提供合适的流场，从而明显地降低气动损失。可选择地，各支板叶片的截面叶型采用叶根与叶尖两个截面叶型进行控制，此时支板叶片为直纹面叶型；支板叶型也可以采用三个及以上的截面叶型进行更精确地控制，以更加适应上游来流的气流角度，以及为下游低压涡轮提供更合适地气流角度。较优地，为了确保三维扭转结构的支板叶片可以顺利地布置滑油管路，不管采用几个截面叶型进行支板叶片叶型的控制，多个截面之间的最大叶型厚度位置应当在同一个轴向截面内，且处于同一径向角度线上。较优地，为防止支板叶片温度过高，导致滑油管路内部发生滑油结焦，需要保证支板叶片内腔的最大厚度大于滑油管外径，通常而言，该尺寸比滑油管的外径大1.5-3mm。较优地，为了保证支板叶片具有一定的强度，支板的壁厚不应小于0.5mm。较优地，支板叶片沿周向不均匀布置，经过转子动力学优化后，可以有效避免发动机涡轮部件的共振。较优地，考虑到发动机回油管路布置的需要，不均布的支板叶片中，用于布置回油管路的支板叶片应当位于正下方，确保发动机的顺利回油。较优地，由于支板叶片不均匀布置，为了确定角向原点，在所述供油支板机匣的外机匣上设置有角向原点参照基准，该基准可以为局部矩形凸台，圆柱形凸台，球状凸台等对称结构，作为机械加工与发动机组件装配的重要参考标志。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种包括上述发动机供油支板机匣结构的发动机，所述发动机为地面燃气轮机或航空发动机。同现有的过渡段支板机匣结构相比，本专利技术的新型发动机供油支板机匣结构，具有以下显著的技术优点：(1)供油支板机匣中的多个支板叶片沿圆周方向不均匀分布，在发动机工作状态下，可以对发动机振动起到调频作用，避免高阶共振；(2)各支板叶片的叶根与叶尖截面叶型不同，支板叶片整体呈三维扭转结构，可以适应上游高压涡轮来流气流角，并为下游低压涡轮提供合适的气流角度，降低气动损失；(3)支板叶片的叶型采用适应流场的扭转设计，可以尽可能减小对上游高压涡轮出口流场的扰动，并可减少对下游涡轮带来的气动激振力，避免引发长时间工作下的低周疲劳，提高发动机运行安全性；(4)支板叶片由于采用三维扭转结构，降低了气动损失以及对流场的扰动，因此可以应用在不同功率等级的燃气轮机中，适应各种尺寸的滑油管路，应用范围更广。附图说明图1为本专利技术的新型发动机供油支板机匣结构的装配示意图；图2为本专利技术的新型发动机供油支板机匣结构示意图；图3为本专利技术的新型发动机供油支板机匣结构中支板叶片示意图；图4为本专利技术的新型发动机供油支板机匣结构的B-B剖视图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。图1为本专利技术的发动机供油支板机匣结构在发动机中的装配示意图。1为供油支板机匣，2为高压涡轮转子，3为低压涡轮导向器，4为滑油管路。其中，高压涡轮转子1位于上游，低压涡轮导向器3位于下游，供油支板机匣1位于高压涡轮转子2与低压涡轮导向器3之间的过渡段内，并通过焊接等方式与低压涡轮导向器3固定连接到一起。为了保证焊接效果、达到良好的支撑作用并防止主流道内气流的泄漏，供油支板机匣1上的焊接部位，外机匣尾缘105、内机匣尾缘106(图4中所示)与低压涡轮导向器3的对应配合部位整环焊接，并保证流道光顺。考虑到供油支板机匣1与低压涡轮导向器3之间沿内、外流道的整环焊接需要，供油支板机匣1的材料应当选用易于焊接的材料。图2为本专利技术的发动机供油支板机匣结构的A向视图。101为供油支板机匣内沿周向布置的多个支板叶片，可以用于布置发动机滑油系统的供-回油管路。多个支板叶片101沿周向不均匀地布置在供油支板机匣1内，在发动机工作状态下，可以对发动机振动起到调频作用，以避免发动机涡轮部件在高速运转条件下发生共振。在本实施例中，沿周向布置有五个支板叶片101，各支板叶片101与角向原点(结构设计的正上方)的夹角103(本实施例中分别为α、β、γ、δ、ε)，经过发动机整机转子动力学优化后设计的各支板叶片沿周向不均布，因此可以避免发动机高速运转条件下发动机涡轮部件的共振问题。此外，由于支板叶片的一个重要作用是为发动机轴承系提供滑油系统的供-回油管路，因此用于布置回油管路的支板叶片101应当位于支板机匣结构1的正下方。图3为支板叶片的三维结构示意图。与传统的直叶片(叶根与叶尖截面叶型相同)形式的支板结构不同，在本专利技术中，支板叶片101为三维扭转结构，在本实施例中，通过采用叶根与叶尖两个控制截面控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型发动机供油支板机匣结构，包括位于上游的高压涡轮转子、位于下游的低压涡轮导向器以及位于所述高压涡轮转子与低压涡轮导向器之间过渡段内的供油支板机匣，其特征在于，所述供油支板机匣通过焊接的方式与低压涡轮导向器固定到一起，其中，所述供油支板机匣的内、外机匣尾缘部分与所述低压涡轮导向器的对应配合部位整环光顺焊接，以防止主流道内气流的泄漏并起到支撑的作用；所述供油支板机匣的内机匣与外机匣之间设置有多个支板叶片，所述多个支板叶片沿圆周方向不均匀地布置在所述供油支板机匣内，以避免发动机涡轮部件在高速运转条件下发生共振；所述多个支板叶片中至少一个支板叶片内设有滑油管路，所述布置有滑油管路的支板叶片位于供油支板机匣内的正下方，所述滑油管路为向发动机轴承系提供滑油的供回油管路。

【技术特征摘要】
1.一种新型发动机供油支板机匣结构，包括位于上游的高压涡轮转子、位于下游的低压涡轮导向器以及位于所述高压涡轮转子与低压涡轮导向器之间过渡段内的供油支板机匣，其特征在于，所述供油支板机匣通过焊接的方式与低压涡轮导向器固定到一起，其中，所述供油支板机匣的内、外机匣尾缘部分与所述低压涡轮导向器的对应配合部位整环光顺焊接，以防止主流道内气流的泄漏并起到支撑的作用；所述供油支板机匣的内机匣与外机匣之间设置有多个支板叶片，所述多个支板叶片沿圆周方向不均匀地布置在所述供油支板机匣内，以避免发动机涡轮部件在高速运转条件下发生共振；所述多个支板叶片中至少一个支板叶片内设有滑油管路，所述布置有滑油管路的支板叶片位于供油支板机匣内的正下方，所述滑油管路为向发动机轴承系提供滑油的供回油管路。2.根据权利要求1所述的新型发动机供油支板机匣结构，其特征在于，布置在供油支板机匣内部的多个沿周向不均布的支板叶片，各支板叶片的角向位置分布经过发动机转子动力学优化确定。3.根据权利要求1所述的新型发动机供油支板机匣结构，其特征在于，所述供油支板机匣内的各支板叶片在空间上呈三维扭转结构，同一支板叶片不同径向位置处的多个截面叶型中至少有两个截面叶型不相同，使得各支板叶片既能适应上游来流气流角度，又可以为下游涡轮提供合适的流场，从而明显地降低气动损失。4.根据权利要求3所述的新型发动机供油支板机匣结构，其特征在于，各支板叶片的截面叶型采用叶根与叶尖两个截面叶型进行控制，此时支板叶片为直纹面叶型。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，杜强，王沛，胡嘉麟，徐庆宗，柳光，高金海，刘红蕊，杨晓洁，阮昌龙，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，青岛轻型动力研究所中科院工程热物理研究所青岛分所，
类型：发明
国别省市：北京,11