一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，其包括轴向引气段、前面级压气机盘、后面级压气机盘以及鼓筒；所述鼓筒的两端分别固接于前面级压气机盘和后面级压气机盘的相对内侧，所述前面级压气机盘、后面级压气机盘以及鼓筒围成盘腔，所述盘腔与轴向引气段连通；所述鼓筒的侧壁沿其周向设置有若干鼓筒孔，每个所述鼓筒孔均与盘腔连通；所述前面级压气机盘以及后面级压气机盘之间设置有喷嘴隔板，所述喷嘴隔板的侧壁沿其周向依次设置有多个引流孔，所述引流孔上设置有可变角度反旋喷嘴。本发明专利技术能够降低引气流量发生骤降的可能性以及可以根据热端部件所需冷气流量进行调节。气流量进行调节。气流量进行调节。

【技术实现步骤摘要】
一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统


[0001]本专利技术涉及航空发动机的
，尤其是涉及一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统。

技术介绍

[0002]目前，随着现代航空工业不断发展，航空发动机朝着高推重比、高效率、高可靠性、低油耗的方向发展，提高涡轮进口温度能有效增加推重比，而增加压气机压缩比能够降低油耗。由于涡轮材料的限制，必须将涡轮前叶片温度冷却到较低的一个范围内。目前现有的航空发动机对热端部件进行冷却是通过空气系统来进行的，内部引气空气从压气机鼓筒孔进入，经过高速旋转的压气机盘腔流入轴心通道中，最后进入涡轮盘腔。这一径向引气段处于高离心力场下，且由于自由涡发展，哥氏力的存在同样对气体的径向内流造成阻碍。冷却气体从压气机适当部位引出后，经过一个设计的流动通道，最后到达目标位置，在这个引气通道内，会产生一系列的压力损失，同时冷气的温度会相应地提高。因此在设计上需要采取一系列措施，尽可能地减小冷气的压力损失。
[0003]现有的航空发动机一般包括发动机轴以及沿发动机轴的轴向依次设置的风扇、压气机以及涡轮。
[0004]现阶段应用较为广泛的减涡器形式为管式减涡器、反旋喷嘴减涡器和翅片式减涡器。在引气盘腔间进行减涡器的安装可以有效限制自由涡的发展，从而降低哥氏力和离心力，减少气体的压力损失。
[0005]但是，这几种减涡器都存在着不足，其中反旋喷嘴在固定角度下，易出现流量与转速的“S”型变化曲线，导致流量与转速不匹配，出现引气流量骤降的问题。

技术实现思路
/>[0006]本申请提供一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，能够降低引气流量发生骤降的可能性。
[0007]本申请提供的一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，采用如下的技术方案：一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，包括轴向引气段、前面级压气机盘、后面级压气机盘以及鼓筒；所述鼓筒的两端分别固接于前面级压气机盘和后面级压气机盘的相对内侧，所述前面级压气机盘、后面级压气机盘以及鼓筒围成盘腔，所述盘腔与轴向引气段连通；所述鼓筒的侧壁沿其周向设置有若干鼓筒孔，每个所述鼓筒孔均与盘腔连通；所述前面级压气机盘以及后面级压气机盘之间设置有喷嘴隔板，所述喷嘴隔板的侧壁沿其周向依次设置有多个引流孔，所述引流孔上设置有可变角度反旋喷嘴。
[0008]通过采用上述技术方案，当压气机运行时，若干个可变角度反旋喷嘴与前面级压气机盘以及后面级压气机盘同轴、同速、同向的旋转，此时气流流经若干个鼓筒孔进入盘腔内，然后由若干个可变角度反旋喷嘴引流进入轴向引气段内，接下来轴向引气段会将空气
引入涡轮轮缘处；此时在可变角度反旋喷嘴的作用下，能够降低引气流量发生骤降的可能性以及可以根据热端部件所需冷气流量进行调节。
[0009]优选的，所述可变角度反旋喷嘴包括固定段以及可变段，所述固定段固接于引流孔的侧壁，所述可变段活动连接于固定段；所述减涡系统还包括用于驱动可变段转动的驱动组件。
[0010]通过采用上述技术方案，当压气机处于不同的转速下以及通过鼓筒孔进入盘腔内的空气流量不同时，通过对可变段的角度进行调整，能够减小气流流动损失，从而便于对涡轮轮盘进行冷却。当需要对可变段的角度进行调整时，通过驱动组件便可实现。
[0011]优选的，所述固定段远离喷嘴隔板的一端设置有第一球形管，所述可变段靠近喷嘴隔板的一端设置有第二球形管，所述第二球形管转动连接于第一球形管，并且所述第一球形管与第二球形管密封连接。
[0012]通过采用上述技术方案，通过设置的第一球形管以及第二球形管，便于可变段在固定段内转动，从而便于对可变段的角度进行调整；此外，第一球形管与第二球形管密封连接，这样能够降低空气从第一球形管以及第二球形管的连接处发生泄漏的可能性。
[0013]优选的，所述驱动组件包括一一对应的安装于多个第一球形管的多个第一电动舵机，所述第一电动舵机的输出轴贯穿第一球形管的侧壁与第二球形管固接。
[0014]通过采用上述技术方案，当需要驱动可变段转动时，启动第一电动舵机，此时第一电动舵机的输出轴便可驱动可变段转动；通过设置的多个第一电动舵机，便于一一对应的驱动多个可变段转动。
[0015]优选的，所述驱动组件包括安装于一第一球形管外侧壁的第二电动舵机，所述第二电动舵机的输出轴贯穿第一球形管的侧壁与第二球形管固接；每个所述第二球形管的外侧壁固接有转轴，所述转轴转动连接于第一球形管以及前面级压气机盘；每个所述转轴远离第一球形管的一端贯穿前面级压气机盘设置且固接有齿轮，所述前面级压气机盘上转动连接有齿圈，多个所述齿轮均与齿圈啮合。
[0016]通过采用上述技术方案，当需要驱动可变段转动时，通过第二电动舵机的输出轴驱动一第二球形管转动，第二球形管转动带动一转轴转动，一转轴转动带动安装于其上的齿轮转动，齿轮转动驱动齿圈转动，齿圈转动驱动其余齿轮转动，其余齿轮转动能够驱动其余可变段转动；综上，通过设置的驱动组件，便于同时驱动多个可变段转动，因而能够降低压气机的生产成本。
[0017]优选的，所述可变角度反旋喷嘴入口平面和所述可变角度反旋喷嘴入口中心点所在圆周切线形成夹角α，所述夹角α与气流流动方向一致。
[0018]通过采用上述技术方案，能够减小气流流动损失，从而便于对涡轮轮盘进行冷却。
[0019]优选的，所述可变角度反旋喷嘴出口平面和所述可变角度反旋喷嘴出口中心点所在圆周切线形成夹角β，所述夹角β能被调节的范围为0
°‑
90
°
。
[0020]通过采用上述技术方案，可以调节气流出口角度，这样能够调整该减涡系统的流动能力，从而能够达到调整引气流量的效果。
[0021]优选的，所述前面级压气机盘以及后面级压气机盘的外半径为Rb，所述前面级压气机盘以及后面级压气机盘的内半径为Ra，所述可变角度反旋喷嘴入口中心半径为R1，所述可变角度反旋喷嘴出口中心半径为R2，其中，R1为0.5Rb
‑
0.6Rb，R2为0.45
‑
0.55Rb。
[0022]通过采用上述技术方案，因可变角度反旋喷嘴位置太高或者太低都会加大气流流动损失，按照上述设置，能够使可变角度反旋喷嘴处于一个较佳的位置，从而能够减少气流流动损失。
[0023]优选的，每个所述鼓筒孔为长圆形孔。
[0024]通过采用上述技术方案，便于减少气流流动损失。
[0025]综上所述，本申请具有以下有益效果：1.当压气机运行时，若干个可变角度反旋喷嘴与前面级压气机盘以及后面级压气机盘同轴、同速、同向的旋转，此时气流流经若干个鼓筒孔进入盘腔内，然后由若干个可变角度反旋喷嘴引流进入轴向引气段内，接下来轴向引气段会将空气引入涡轮轮缘处；此时在可变角度反旋喷嘴的作用下，能够降低引气流量发生骤降的可能性；2.当压气机处于不同的转速下以及通过鼓筒孔进入盘腔内的空气流量不同时，通过对可变段的角度进行调整，能够减小气流流动损失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，其特征在于：包括轴向引气段(1)、前面级压气机盘(2)、后面级压气机盘(3)以及鼓筒(4)；所述鼓筒(4)的两端分别固接于前面级压气机盘(2)和后面级压气机盘(3)的相对内侧，所述前面级压气机盘(2)、后面级压气机盘(3)以及鼓筒(4)围成盘腔(41)，所述盘腔(41)与轴向引气段(1)连通；所述鼓筒(4)的侧壁沿其周向设置有若干鼓筒孔(42)，每个所述鼓筒孔(42)均与盘腔(41)连通；所述前面级压气机盘(2)以及后面级压气机盘(3)之间设置有喷嘴隔板(5)，所述喷嘴隔板(5)的侧壁沿其周向依次设置有多个引流孔(51)，所述引流孔(51)上设置有可变角度反旋喷嘴(6)。2.根据权利要求1所述的一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，其特征在于：所述可变角度反旋喷嘴(6)包括固定段(61)以及可变段(62)，所述固定段(61)固接于引流孔(51)的侧壁，所述可变段(62)活动连接于固定段(61)；所述减涡系统还包括用于驱动可变段(62)转动的驱动组件(7)。3.根据权利要求2所述的一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，其特征在于：所述固定段(61)远离喷嘴隔板(5)的一端设置有第一球形管(611)，所述可变段(62)靠近喷嘴隔板(5)的一端设置有第二球形管(621)，所述第二球形管(621)转动连接于第一球形管(611)，并且所述第一球形管(611)与第二球形管(621)密封连接。4.根据权利要求3所述的一种压气机径向内流盘腔可变角度反旋喷嘴减涡系统，其特征在于：所述驱动组件(7)包括一一对应的安装于多个第一球形管(611)的多个第一电动舵机(71)，所述第一电动舵机(71)的输出轴贯穿第一球形管(611)的侧壁与第二球形管(621)固接。5.根据权利要求3所述的一种压气机径向内流盘腔可...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗翔，白阳，何建，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：