本发明专利技术公开了一种径向外流叶轮背腔引气结构，离心叶轮出口的气流依次流经转静间隙、静子件间隙、第一腔室和通孔并通过第一泄露间隙到达第三腔室，在第三腔室内的气流在旋转壁面泵效应作用下，沿径向向外流动，科氏力作用方向与气流切向速度方向相反，可削弱第三腔室旋流，起到增加第三腔室平均腔压，提高叶轮背腔向前的轴向力的作用。通过在分流板上设置去旋结构，降低了第一腔室旋流并提高静压，增加了第二腔室与第三腔室之间的压差，从而增加经过第一篦齿和第一蜂窝环之间的第一泄漏间隙的径向外流流量，进而增强科氏力的作用效果，实现调节发动机转子轴向力，改善发动机运转时转子轴向力的轻载和反向问题。本发明专利技术还公开了一种燃气涡轮发动机。一种燃气涡轮发动机。一种燃气涡轮发动机。
【技术实现步骤摘要】
径向外流叶轮背腔引气结构和燃气涡轮发动机
[0001]本专利技术涉及涡轮发动机
，特别地，涉及一种径向外流叶轮背腔引气结构。此外，本专利技术还涉及一种包括上述径向外流叶轮背腔引气结构的燃气涡轮发动机。
技术介绍
[0002]在航空发动机运转时，为使离心压气机动叶叶尖间隙维持较小水平，提高效率，转子轴向力一般设计为水平向前，并且发动机在不同状态运转时须保证转子轴向力不轻载不反向，以免损坏轴承，产生危害。
[0003]在中小型航空燃气涡轮发动机中，采用离心叶轮设计可实现单级叶轮较大的增压比，但离心叶轮自身也存在很大的向后的气动轴向力，离心叶轮背腔轴向力的大小不仅起着平衡离心叶轮气动力的重要作用，而且当发动机运转在小状态区间时，发动机转子轴向力量级很小，此时离心叶轮背腔轴向力的大小会对发动机转子轴向力产生重要影响。
[0004]如图1所示的现有技术中离心叶轮背腔产生的轴向力图，离心叶轮背腔产生轴向力的原因是由离心叶轮出口根部引出的高压空气直接作用在离心叶轮背腔旋转侧上，从而在水平方向上产生向前的轴向力。
[0005]如图2所示的现有技术中离心叶轮背腔产生的科氏力方向示意图，在常规的技术方案中，离心叶轮背腔空气系统设计通常从离心叶轮出口的转静间隙引出，离心叶轮盘旋转侧径向向内流动，通过右手法则，可以确定科氏力方向垂直纸面向外，与气流切向速度方向相同，增强了引气气流切向速度，盘腔内气流受离心力影响更加显著，加剧了气流的径向压降，减小了离心叶轮背腔向前的轴向力。
[0006]由于离心叶轮背腔在发动机轴向力计算中是量级最大的一个腔室，其本身不仅起着平衡离心叶轮气动力的作用，当发动机运转在小状态区间时，发动机转子轴向力量级很小，叶轮背腔轴向力大小对发动机转子轴向力结果会产生重要影响。离心叶轮背腔采用径向内流引气设计方法，增强了引气气流切向速度，加剧了盘腔内离心力的影响，增加了背腔径向压降，背腔平均压力减小，造成背腔向前的轴向力减小。发动机运转在小状态区间时甚至不足以平衡离心叶轮气动力，导致轴承发生轻载或者反向，产生严重后果。
技术实现思路
[0007]本专利技术提供了一种径向外流叶轮背腔引气结构和燃气涡轮发动机，以解决现有技术中离心叶轮背腔向前的轴向力不足的技术问题。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供一种径向外流叶轮背腔引气结构，用于燃气涡轮发动机中导引气流，包括机匣、离心叶轮盘和分流板，机匣和离心叶轮盘之间设有处于离心叶轮气流出口的转静间隙和处于转静间隙下游并与转静间隙相连通的背腔，分流板与机匣连接并用于分隔背腔，分流板和机匣之间形成第一腔室，分流板设置有与转静间隙对应设置的静子件间隙，静子件间隙分别与转静间隙和第一腔室相连通，分流板朝向机匣的侧壁上设有用于降低第一腔室旋流以提高第一腔室腔压的去旋结构；径向外流叶轮背腔引气结构
还包括拉杆，分流板、拉杆和机匣之间围合形成第二腔室，分流板还设置有分别与第一腔室和第二腔室相连通的通孔；分流板和离心叶轮盘之间形成第三腔室，拉杆和离心叶轮盘之间连接有第一篦齿，第一篦齿的篦齿端朝向分流板布设，分流板设有与第一篦齿对应设置的第一蜂窝环，第一篦齿和第一蜂窝环之间形成第一泄露间隙，第一泄露间隙分别与第二腔室和第三腔室相连通。
[0009]进一步地，分流板朝向机匣的侧壁上设有周向均匀布设的多个去旋结构。
[0010]进一步地，去旋结构包括肋板和凸台，肋板与凸台一一对应布设且肋板与凸台相互连接。
[0011]进一步地，机匣包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体固定连接。
[0012]进一步地，第一壳体包括与离心叶轮盘围合形成转静间隙的第一筒状结构，以及与分流板围合形成第一腔室的第一环状结构和第二筒状结构，第一筒状结构、第一环状结构和第二筒状结构依次连接。
[0013]进一步地，第一壳体还包括与第二筒状结构连接的第二环状结构，第二环状结构的内侧壁与分流板连接，第二环状结构的外侧壁与第二壳体连接。
[0014]进一步地，第二壳体包括与第一壳体连接的第三环状结构，以及与拉杆围合形成第二腔室的第三筒状结构和第四环状结构，第三环状结构、第三筒状结构和第四环状结构依次连接。
[0015]进一步地，第二壳体还包括与第四环状结构连接的第四筒状结构，第四筒状结构的内壁连接有第二蜂窝环，拉杆上设有与第二蜂窝环对应设置的第二篦齿，第二蜂窝环和第二篦齿形成分别与第二腔室和机匣外相连通的第二泄露间隙。
[0016]进一步地，分流板包括用于分隔背腔的弧形板，以及与弧形板连接的环形板，弧形板和机匣连接并与机匣围合形成周向间隔布设的静子件间隙，环形板和机匣连接，且环形板开设有周向间隔布设的多个通孔。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，提供一种燃气涡轮发动机，包括上述的径向外流叶轮背腔引气结构。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术的径向外流叶轮背腔引气结构，离心叶轮出口的气流依次流经转静间隙、静子件间隙、第一腔室和通孔并到达第二腔室内，到达第二腔室内的气流一部分用于下游零部件的冷却，另一部分通过第一篦齿和第一蜂窝环形成的第一泄露间隙到达第三腔室，在第三腔室内的气流在旋转壁面泵效应作用下，沿径向向外流动，由右手法则可知，科氏力作用方向与气流切向速度方向相反，可削弱第三腔室旋流，降低第三腔室内外径压差，从而起到增加第三腔室平均腔压，提高叶轮背腔向前的轴向力的作用。本方案还通过在分流板上设置去旋结构，降低了第一腔室旋流并提高静压(叶轮出口根部引气具备较大旋流)，增加了第二腔室与第三腔室之间的压差，从而增加经过第一篦齿和第一蜂窝环之间的第一泄漏间隙的径向外流流量，进而调节离心叶轮背腔科氏力作用效果，改变叶轮背腔径向压降，起到对离心叶轮的第三腔室压力的调节作用，从而调节发动机转子轴向力，在实现了离心叶轮背腔的引气功能的同时，也改善了发动机转子在小状态区间运转时转子轴向力的轻载和反向问题。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。
下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1是现有技术中离心叶轮背腔产生的轴向力图；
[0023]图2是现有技术中离心叶轮背腔产生的科氏力方向示意图；
[0024]图3是本专利技术优选实施例的径向外流叶轮背腔引气结构的局部结构示意图；
[0025]图4是本专利技术优选实施例的径向外流叶轮背腔引气结构中的分流板的局部结构示意图；
[0026]图5是本专利技术优选实施例的离心叶轮背腔产生的科氏力方向示意图；
[0027]图6是现有技术的离心压气机背腔内平均静压计算机模拟示意图；
[0028]图7是本专利技术优选实施例的离心压气机背腔内平均静压计算机模拟示意图；
[0029]图8是本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种径向外流叶轮背腔引气结构，用于燃气涡轮发动机中导引气流，包括机匣(1)、离心叶轮盘(2)和分流板(3)，机匣(1)和离心叶轮盘(2)之间设有处于离心叶轮(21)气流出口的转静间隙(11)和处于转静间隙(11)下游并与转静间隙(11)相连通的背腔，分流板(3)与机匣(1)连接并用于分隔背腔，分流板(3)和机匣(1)之间形成第一腔室(12)，分流板(3)设置有与转静间隙(11)对应设置的静子件间隙(38)，静子件间隙(38)分别与转静间隙(11)和第一腔室(12)相连通，其特征在于，分流板(3)朝向机匣(1)的侧壁上设有用于降低第一腔室(12)旋流以提高第一腔室(12)腔压的去旋结构(31)；径向外流叶轮背腔引气结构还包括拉杆(4)，分流板(3)、拉杆(4)和机匣(1)之间围合形成第二腔室(13)，分流板(3)还设置有分别与第一腔室(12)和第二腔室(13)相连通的通孔(32)；分流板(3)和离心叶轮盘(2)之间形成第三腔室(14)，拉杆(4)和离心叶轮盘(2)之间连接有第一篦齿(33)，第一篦齿(33)的篦齿端朝向分流板(3)布设，分流板(3)设有与第一篦齿(33)对应设置的第一蜂窝环(34)，第一篦齿(33)和第一蜂窝环(34)之间形成第一泄露间隙(35)，第一泄露间隙(35)分别与第二腔室(13)和第三腔室(14)相连通。2.根据权利要求1所述的径向外流叶轮背腔引气结构，其特征在于，分流板(3)朝向机匣(1)的侧壁上设有周向均匀布设的多个去旋结构(31)。3.根据权利要求1
‑
2中任意一项所述的径向外流叶轮背腔引气结构，其特征在于，去旋结构(31)包括肋板(311)和凸台(312)，肋板(311)与凸台(312)一一对应布设且肋板(311)与凸台(312)相互连接。4.根据权利要求1所述的径向外流叶轮背腔引气结构，其特征在于，机...
【专利技术属性】
技术研发人员：张远森，王铁，蒋武，周志翔，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。