一种具有盘缘封严结构的涡轮盘制造技术

本发明专利技术公开了一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，包括涡轮静盘、涡轮动盘；涡轮静盘延伸有静盘内封严环；涡轮动盘延伸有动盘内封严环；所述静盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环延伸的圆环状第一凸环，动盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环延伸的圆环状第二凸环；该封严结构形成的曲折流道增大了流道中的流动阻力，防止高温燃气剧烈入侵第一凸环能够有效阻挡燃气入侵，对于冷却气流的影响较小；且从压气机引入的封严冷气通过这组动盘、静盘内封严环后将向静盘壁面喷射，第一、第二凸环将引导冷气沿静盘内封环向静盘壁面流动，受旋转盘拖带的冷气将减少，在不增加封严用气量的前提下有效地提高封严效率。

A turbine disk with a disk edge seal structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有盘缘封严结构的涡轮盘
本专利技术属于发动机
，尤其涉及燃气轮机、航空发动机等涉及旋转部件的

技术介绍
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。燃气轮机和航空发动机为了提高其功重比和推重比，燃烧室进口温度已经达到800K以上，涡轮进口温度已经达到2000K以上。在材料性能普遍受限的情况下，为了保证涡轮部件安全稳定地工作状况，研究人员在热端部件强化冷却领域开展了大量的工作。而盘式转子带来的问题是：转静轮盘之间的缝隙连通了主流通道与旋转轴，这使得高温燃气可以通过这种缝隙深入到旋转轴，如果不进行适当的处理，这部分燃气将沿这个缝隙烧蚀涡轮盘、旋转轴和轴承，后果不堪设想。故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，目的是解决涡轮盘封严问题，在不增加封严用气量的前提下有效地提高封严效率。技术方案：为达到上述目的，本专利技术可采用如下技术方案：一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，包括圆盘形的涡轮静盘、圆盘形的涡轮动盘；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；其特征在于：所述涡轮静盘外缘设有向涡轮动盘延伸的圆环状的外封严环，涡轮静盘面对涡轮动盘的一面向涡轮动盘延伸有圆环状的静盘内封严环；涡轮动盘面对涡轮静盘的一面向涡轮静盘延伸有圆环状的动盘内封严环；所述静盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环延伸的圆环状第一凸环，动盘内封严环的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环延伸的圆环状第二凸环；所述涡轮静盘与涡轮动盘之间的间隙形成盘腔，外封严环与涡轮动盘之间的间隙为盘腔的出口。有益效果：所述盘缘封严结构形成的曲折流道增大了流道中的流动阻力，防止高温燃气剧烈入侵；静盘内封严环的第一凸环能够有效阻挡燃气入侵，对于冷却气流的影响较小；动盘内封严环的第二凸环改变了该处冷气的出流情况，在没有该第一、第二凸环的情况下，冷气由于旋转盘的拖带，将沿动盘壁面直接向主流喷射，在增加第一、第二凸环以后，从压气机引入的封严冷气通过这组动盘、静盘内封严环后将向静盘壁面喷射，第一、第二凸环将引导冷气沿静盘内封环向静盘壁面流动，受旋转盘拖带的冷气将减少，这样不仅能削弱动盘的旋转诱导入侵效应，在不增加封严用气量的前提下有效地提高封严效率，喷射的冷气还可以对静盘导流叶片的榫头进行一定的冷却。进一步的，还包括位于涡轮盘最外侧的环状涡轮机匣、位于机匣及涡轮静盘之间的若干导叶、位于机匣与涡轮动盘之间的若干动叶；所述每个导叶的一端与涡轮静盘固定而另一端与涡轮机匣固定；若干导叶均匀的围绕涡轮静盘设置；所述每个动叶的一端与涡轮动盘固定，动叶的另一端与机匣之间留有空隙；若干动叶均匀的围绕涡轮动盘设置。进一步的，动盘内封严环轴向长度大于盘腔轴向长度的1/2，静盘外封严环面对动盘内封严环的投影与动盘内封严环部分重叠，静盘内封严环轴向长度大于盘腔轴向长度的1/2。进一步的，一个所述动盘内封严环与对应的一个所述静盘内封严环形成一组内封严环组，该涡轮盘内设有一个或多个内封严环组。进一步的，所述第一凸环的横截面为直角梯形，且第一凸环截面的直角梯形的下底与静盘内封严环连接，第二凸环的横截面同样为直角梯形，且第二凸环截面的直角梯形的下底与动盘内封严环连接。进一步的，所述第一凸环截面的直角梯形斜边与静盘内封严环壁面处夹角为110°-140°且倒圆角过渡；直角边与封严环下表面连接处也倒圆角平滑过渡。进一步的，所述第二凸环截面的直角梯形斜边与动盘内封严环壁面处夹角为110°-140°且倒圆角过渡；直角边与封严环下表面连接处也倒圆角平滑过渡。进一步的，静盘外封严环与静盘轮缘平滑过渡，动盘内封严环与动盘轮缘平滑过渡；动叶根部、轮毂端面和动盘封严环之间的连接均平滑过渡。进一步的，动盘封严环上壁面与轴向夹角为15°-45°，上壁面可以为平面也可以是有曲率的凸面，且凸面最高点不高于动盘前缘。进一步的，第一凸环与第二凸环向外凸伸长度均为2～4mm，第一凸环与第二凸环外端宽为0.4～1mm。附图说明图1是本专利技术涡轮盘整体结构的轴测图，并剖开部分展示内部结构。图2是图1中沿A-A方向的剖视图。图3是图1中虚线框部分的局部放大剖视图。具体实施方式结合说明书附图，详细说明本专利技术的具体实施方式。请结合图1及图3所示，本专利技术提供一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，该涡轮盘用于燃气轮机或者航空发动机等涉及涡轮部件的产品中。该涡轮盘包括位于涡轮盘最外侧的环状涡轮机匣1、位于机匣1及涡轮静盘4之间的若干导叶2、位于机匣1与涡轮动盘5之间的若干动叶3、圆盘形的涡轮静盘4、圆盘形的涡轮动盘5。所述每个导叶2的一端与涡轮静盘4固定而另一端与涡轮机匣1固定；若干导叶2均匀的围绕涡轮静盘4设置；所述每个动叶3的一端与涡轮动盘5固定，动叶3的另一端与机匣1之间留有空隙；若干动叶3均匀的围绕涡轮动盘5设置。涡轮静盘4与涡轮动盘5同轴设置，且涡轮动盘5相对涡轮静盘4转动；所述涡轮静盘4外缘设有向涡轮动盘5延伸的圆环状的外封严环9。外封严环9安装在主流燃气通道7与冷气通道6之间。涡轮静盘4面对涡轮动盘5的一面向涡轮动盘5延伸有圆环状的静盘内封严环11；涡轮动盘5面对涡轮静盘4的一面向涡轮静盘4延伸有圆环状的动盘内封严环10；所述静盘内封严环11的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环10延伸的圆环状第一凸环13，动盘内封严环10的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环11延伸的圆环状第二凸环12；所述涡轮静盘4与涡轮动盘5之间的间隙形成盘腔6，外封严环9与涡轮动盘5之间的间隙为盘腔6的出口。静盘与动盘的形面构成了盘腔6的冷气流道，再该涡轮盘工作时，盘腔引入了压气机中的冷气来阻止主流燃气深入到静盘4和动盘5中心位置的旋转轴。静盘内封严环11的第一凸环13能有效阻止燃气向低半径处入侵，而第一凸环13及第二凸环12形成的流道可以引导来流冷气向静盘壁面喷射，冷却静盘端壁。因此该盘缘封严结构能减少冷气使用量，提高封严效率，提高涡轮热效率，并且使涡轮部件处于良好的工作状态。为了达到上述流道的总体弯折长度，在本实施方式中，动盘内封严环10轴向长度大于盘腔6轴向长度的1/2，静盘外封严环9面对动盘内封严环10的投影与动盘内封严环10部分重叠，静盘内封严环11轴向长度大于盘腔6轴向长度的1/2。同时，一个所述动盘内封严环10与对应的一个所述静盘内封严环11形成一组内封严环组8(如图3虚线框所示)，该涡轮盘内设有一个或多个内封严环组8。如本实施例中图2所示，即具有多个内封严环组，自动盘5、静盘4径向逐个排列。在本实施方式中，所述第一凸环13的横截面为直角梯形，且第一凸环13截面的直角梯形的下底与静盘内封严环11连接，第二凸环12的横截面同样为直角梯形，且第二凸环12截面的直角梯形的下底与动盘内封严环10连接。所述第一凸环13截面的直角梯形斜边与静盘内封严环11壁面处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，包括圆盘形的涡轮静盘(4)、圆盘形的涡轮动盘(5)；涡轮静盘(4)与涡轮动盘(5)同轴设置，且涡轮动盘(5)相对涡轮静盘(4)转动；其特征在于：所述涡轮静盘(4)外缘设有向涡轮动盘(5)延伸的圆环状的外封严环(9)，涡轮静盘(4)面对涡轮动盘(5)的一面向涡轮动盘(5)延伸有圆环状的静盘内封严环(11)；涡轮动盘(5)面对涡轮静盘(4)的一面向涡轮静盘(4)延伸有圆环状的动盘内封严环(10)；所述静盘内封严环(11)的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环(10)延伸的圆环状第一凸环(13)，动盘内封严环(10)的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环(11)延伸的圆环状第二凸环(12)；所述涡轮静盘(4)与涡轮动盘(5)之间的间隙形成盘腔(6)，外封严环(9)与涡轮动盘(5)之间的间隙为盘腔(6)的出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有盘缘封严结构的涡轮盘，包括圆盘形的涡轮静盘(4)、圆盘形的涡轮动盘(5)；涡轮静盘(4)与涡轮动盘(5)同轴设置，且涡轮动盘(5)相对涡轮静盘(4)转动；其特征在于：所述涡轮静盘(4)外缘设有向涡轮动盘(5)延伸的圆环状的外封严环(9)，涡轮静盘(4)面对涡轮动盘(5)的一面向涡轮动盘(5)延伸有圆环状的静盘内封严环(11)；涡轮动盘(5)面对涡轮静盘(4)的一面向涡轮静盘(4)延伸有圆环状的动盘内封严环(10)；所述静盘内封严环(11)的末端或靠近末端位置设有向动盘内封严环(10)延伸的圆环状第一凸环(13)，动盘内封严环(10)的末端或靠近末端位置设有向静盘内封严环(11)延伸的圆环状第二凸环(12)；所述涡轮静盘(4)与涡轮动盘(5)之间的间隙形成盘腔(6)，外封严环(9)与涡轮动盘(5)之间的间隙为盘腔(6)的出口。


2.根据权利要求1所述的涡轮盘，其特征在于：还包括位于涡轮盘最外侧的环状涡轮机匣(1)、位于机匣(1)及涡轮静盘(4)之间的若干导叶(2)、位于机匣(1)与涡轮动盘(5)之间的若干动叶(3)；所述每个导叶(2)的一端与涡轮静盘(4)固定而另一端与涡轮机匣(1)固定；若干导叶(2)均匀的围绕涡轮静盘(4)设置；所述每个动叶(3)的一端与涡轮动盘(5)固定，动叶(3)的另一端与机匣(1)之间留有空隙；若干动叶(3)均匀的围绕涡轮动盘(5)设置。


3.根据权利要求1或2所述的涡轮盘，其特征在于：动盘内封严环(10)轴向长度大于盘腔(6)轴向长度的1/2，静盘外封严环(9)面对动盘内封严环(10)的投影与动盘内封严环(10)部分重叠，静盘内封严环(11)轴向长度大于盘腔(6)轴向长度的1/2。

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓茗，罗擎阳，张庆才，单勇，张靖周，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32