一种涡轮级间封严结构及航空发动机制造技术

本发明专利技术提供一种涡轮级间封严结构及航空发动机，包括涡轮机匣，涡轮机匣内同轴相对设置有涡轮静盘和涡轮动盘，涡轮动盘能够相对涡轮静盘转动；涡轮静盘包括沿涡轮机匣径向由内向外一体化连接设置的第一连接部和第一外缘部；涡轮动盘包括沿涡轮机匣径向由内向外一体化连接设置的第二连接部、封严部和第二外缘部；第一外缘部与第二外缘部之间设置盘腔出口；涡轮级间封严结构中在动盘侧设置封严容腔，封严容腔的入口正对盘腔出口，即正对主流燃气的入侵方向，可以使主流燃气在封严容腔内部及封严容腔入口处附近产生涡流，有效阻止部分主流燃气从盘腔出口入侵；部分主流燃气进入封严容腔后回流也能抑制主流燃气的入侵。封严容腔后回流也能抑制主流燃气的入侵。封严容腔后回流也能抑制主流燃气的入侵。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮级间封严结构及航空发动机


[0001]本专利技术属于航空发动机
，具体涉及一种涡轮级间封严结构及航空发动机。

技术介绍

[0002]在航空发动机、重型燃气轮机等叶轮机械中，主流道高温气体流过静叶后，由于受到静叶尾迹和动叶势位流场的共同作用，会在转
‑
静部件中间区域沿周向交替形成高压流动区和低压流动区。在高压流动区，因主流流道压力高于涡轮盘腔的内部压力，会导致高温主流燃气泄漏到轮盘内腔的现象，造成涡轮盘过热，导致涡轮盘的工作效率降低、使用寿命大大缩短。有研究表明：只要盘腔内的入侵燃气浓度增加到一定程度，涡轮盘的使用寿命就可能降低50％，因此，在涡轮机的工作过程中，需要通过对二次空气冷却系统的合理设计来有效控制入侵到内腔中的高温燃气流量。现有的涡轮级间封严结构，虽能在一定程度上防止主流道高温气体泄露，但是仍然存在气体膨胀有限导致的封严效果相对较差的问题，综上，改进高性能封严结构对提高涡轮盘寿命和发动机效率有十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种涡轮级间封严结构及航空发动机，以在不增加封严冷气量的前提下提高封严效率，优化涡轮盘封严。
[0004]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案
[0005]一种涡轮级间封严结构，包括涡轮机匣，所述涡轮机匣内同轴相对设置有涡轮静盘和涡轮动盘，所述涡轮动盘能够相对涡轮静盘转动；
[0006]所述涡轮静盘包括沿涡轮机匣径向由内向外一体化连接设置的第一连接部和第一外缘部；所述涡轮动盘包括沿涡轮机匣径向由内向外一体化连接设置的第二连接部、封严部和第二外缘部；所述第一外缘部与第二外缘部之间设置有盘腔出口；
[0007]所述第一外缘部朝向第二外缘部的一侧设置有向第二外缘部延伸的静盘外封严环；
[0008]所述封严部底端朝向第一连接部的一侧设置有向第一连接部延伸的动盘侧封严机构；
[0009]所述动盘侧封严机构包括一体化连接设置的第一封严内齿、圆环状凸台环和第二封严内齿；所述第一封严内齿、圆环状凸台环、第二封严内齿与第二外缘部的侧壁围合形成封严容腔；所述第二封严内齿头端与第二外缘部内壁之间形成封严容腔入口，所述封严容腔入口与盘腔出口相对设置；
[0010]所述涡轮机匣与涡轮静盘、涡轮动盘之间形成主流通道；
[0011]相对设置的第一连接部内侧壁与第二连接部内侧壁之间形成第一冷气通道；相对设置的第一连接部内侧壁与圆环状凸台环外壁之间形成第二冷气通道；相对设置的第一外缘部下壁面与第二封严内齿上壁面之间形成第三冷气通道；相对设置的第一外缘部内侧壁
与第二外缘部内侧壁之间形成第一冷气通道；所述第一冷气通道、第二冷气通道、第三冷气通道和第四冷气通道依次连通形成二次流通道。
[0012]本专利技术还具有以下技术特征：
[0013]具体的，所述封严容腔的截面为矩形。
[0014]更进一步的，所述涡轮机匣与涡轮静盘之间还设置有若干静叶，所述导叶一端固定在涡轮机匣内壁上，另一端固定在涡轮静盘上；所述涡轮机匣与涡轮动盘之间还设置有若干动叶，所述动叶一端与涡轮动盘固定连接，另一端与涡轮机匣之间存在间隙。
[0015]更进一步的，所述封严容腔入口轴向宽度W大于等于盘腔出口轴向宽度H。
[0016]更进一步的，所述封严容腔轴向宽度L与封严容腔入口轴向宽度W满足如下关系：L>2W。
[0017]更进一步的，所述第一封严内齿与圆环状凸台环相互垂直设置，且所述圆环状凸台环与第二封严内齿相互垂直设置。
[0018]更进一步的，第一外缘部下壁面和第一封严内齿下壁面之间的距离h与封严容腔径向深度b之间满足关系：b<h/2。
[0019]所述第一封严内齿、圆环状凸台环与第二封严内齿的壁厚均为1～2mm。
[0020]本专利技术还保护一种航空发动机，包括上述的涡轮级间封严结构。
[0021]相较于现有技术，本专利技术具有以下效果：
[0022]本专利技术提供的涡轮级间封严结构中在动盘侧设置有封严容腔，该封严容腔的入口正对盘腔出口，即正对主流燃气的入侵方向，一方面，可以使主流燃气在封严容腔内部及封严容腔入口处附近产生涡流，有效阻止部分主流燃气从盘腔出口入侵，并消耗一部分高温燃气；另一方面，部分主流燃气进入封严容腔后回流也能抑制主流燃气的入侵。同时，本专利技术中通过封严容腔的位置设置，在减小封严机构与涡轮静盘之间的封严间隙和有效通流面积的同事，还能确保不影响冷气的出流，不会对整体结构造成负面影响，确保封严结构达到较好的封严效果。在不增加封严用气量的前提下，就能获得较高的封严效率，进而提升了涡轮机的工作效率。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0024]图2是盘腔内气体流动特征示意图，其中，箭头方向为气流方向；
[0025]图3是本专利技术的局部结构示意图；
[0026]图4(a)是普通径向封严结构的子午面封严效率云图；
[0027]图4(b)是实施例1的涡轮级间封严结构的子午面封严效率云图；
[0028]图5(a)是普通径向封严结构的子午面封严效率云图；
[0029]图5(b)是实施例2的涡轮级间封严结构的子午面封严效率云图；
[0030]图6(a)是普通径向封严结构的子午面封严效率云图；
[0031]图6(b)是实施例3的涡轮级间封严结构的子午面封严效率云图。
[0032]图中标号代表：
[0033]1‑
涡轮机匣，2
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涡轮静盘，3
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涡轮动盘，4
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盘腔出口，5
‑
封严容腔，6
‑
静叶，7
‑
动叶；21
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第一连接部，22
‑
第一外缘部；31
‑
第二连接部，32
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封严部，33
‑
第二外缘部；51
‑
封严容腔
入口；321
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动盘侧封严机构，3211第一封严内齿，3212
‑
圆环状凸台环，3213
‑
第二封严内齿。
[0034]以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0035]需要说明的是，本专利技术中的所有部件，如无特殊说明，全部采用现有技术中已知的部件。
[0036]本专利技术所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本专利技术的限制。
[0037]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮级间封严结构，包括涡轮机匣(1)，所述涡轮机匣(1)内同轴相对设置有涡轮静盘(2)和涡轮动盘(3)，所述涡轮动盘(3)能够相对涡轮静盘(2)转动，其特征在于，所述涡轮静盘(2)包括沿涡轮机匣径向由内向外一体化连接设置的第一连接部(21)和第一外缘部(22)；所述涡轮动盘(3)包括沿涡轮机匣径向由内向外一体化连接设置的第二连接部(31)、封严部(32)和第二外缘部(33)；所述第一外缘部(22)与第二外缘部(33)之间设置有盘腔出口(4)；所述第一外缘部(22)朝向第二外缘部(33)的一侧设置有向第二外缘部(33)延伸的静盘外封严环(221)；所述封严部(32)底端朝向第一连接部(21)的一侧设置有向第一连接部(21)延伸的动盘侧封严机构(321)；所述动盘侧封严机构(321)包括一体化连接设置的第一封严齿(3211)、圆环状凸台环(3212)和第二封严内齿(3213)；所述第一封严内齿(3211)、圆环状凸台环(3212)、第二封严内齿(3213)与第二外缘部(33)的侧壁围合形成封严容腔(5)；所述第二封严内齿(3213)头端与第二外缘部(33)内壁之间形成封严容腔入口(51)，所述封严容腔入口(51)与盘腔出口(4)相对设置；所述涡轮机匣(1)与涡轮静盘(2)、涡轮动盘(3)之间形成主流通道；相对设置的第一连接部(21)内侧壁与第二连接部(31)内侧壁之间形成第一冷气通道；相对设置的第一连接部(21)内侧壁与圆环状凸台环外壁之间形成第二冷气通道；相对设置的第一外缘部(22)下壁面与第二封严内齿上壁面之间形成第三冷气通道；相对设置的第一外缘部(22)内侧壁与第二外缘部(33)内侧壁之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟颖妮，汪晓明，夏天，梁智杰，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：