減渦器引氣結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)，包括：高壓壓氣機的相鄰葉片下方設置的用于連接壓氣機盤的鼓筒和鼓筒內(nèi)側(cè)的壓氣機盤腔內(nèi)固定安裝的多個減渦管，減渦管的長度方向與高壓壓氣機的徑向一致，鼓筒上設有多個連通相鄰葉片的葉根之間的引氣腔和壓氣機盤腔的鼓筒孔，其中，減渦管的入口設置為圓弧型喇叭口，減渦管的出口部分設置為彎管，且出口設置為圓弧形喇叭口。本實用新型能夠有效地降低氣流進入到減渦管時的突縮損失和氣流從減渦管排出時的突擴損失，也能夠降低氣流拐彎時的損失，進而能夠從整體上降低燃氣輪機渦輪從壓氣機引氣時造成的壓力損失。
【專利說明】減調(diào)器引氣結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及渦輪葉片冷卻技術(shù)，尤其涉及一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機空氣系統(tǒng)引氣流路設計的技術(shù)關(guān)鍵之一是盡量降低沿程壓力損失，保證用于高溫部件冷卻封嚴氣體的壓力。對于含有二級高壓渦輪的發(fā)動機來說，二級動葉冷卻經(jīng)常是通過外部管路將高壓壓氣機氣體引至葉片。這種冷卻方式增加了外部管路的復雜性；而通過在高壓氣機鼓筒上開孔，實現(xiàn)內(nèi)部引氣就避免了增加外部管路，能有效減輕重量和提升引氣安全性。
[0003]內(nèi)部引氣是指氣體從高壓壓氣機鼓筒孔徑向向內(nèi)流至高壓軸，而這種引氣方式所獲得的氣流的周向速度會急劇提升，自由渦充分發(fā)展，進而導致流動壓力損失較大。為了解決這一問題，目前采用了安裝減渦管引流的結(jié)構(gòu)，避免了自由渦的劇烈發(fā)展，達到降低壓力損失的效果。
[0004]圖1、2分別示出目前兩種減渦器引氣結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)均采用上端固定的形式，把氣流引致減渦管上端的腔后經(jīng)過一段發(fā)展直接進入減渦管，這種結(jié)構(gòu)存在著氣流通過鼓筒孔時壓力損失、進入減渦管的突縮損失以及減渦管出口局部損失等方面的壓力損失，此夕卜，這種上端固定的形式在離心力的作用下對壓氣機盤負荷較大。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提出一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)，能夠降低燃氣輪機渦輪從壓氣機引氣時造成的壓力損失。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)，包括:高壓壓氣機的相鄰葉片下方設置的用于連接壓氣機盤的鼓筒和所述鼓筒內(nèi)側(cè)的壓氣機盤腔內(nèi)固定安裝的多個減渦管，所述減渦管的長度方向與所述高壓壓氣機的徑向一致，所述鼓筒上設有多個連通所述相鄰葉片的葉根之間的引氣腔和所述壓氣機盤腔的鼓筒孔，其中，所述減渦管的入口設置為圓弧型喇叭口，所述減渦管的出口部分設置為彎管，且出口設置為圓弧形喇叭□。
[0007]進一步的，所述鼓筒孔為長圓形通孔，所述長圓形通孔的長度方向與所述鼓筒的
周向一致。
[0008]進一步的，所述鼓筒孔的數(shù)量與所述減渦管的數(shù)量一致，且多個所述鼓筒孔沿所述鼓筒的周向均勻分布。
[0009]進一步的，在多個所述鼓筒孔與多個所述減渦管的入口之間還設有多個導流翅片，所述導流翅片固定設置在所述壓氣機盤腔內(nèi)壓氣機盤的表面上。
[0010]進一步的，所述導流翅片沿所述鼓筒的周向均勻分布，且多個所述導流翅片將所述壓氣機盤腔分割成與所述減渦管的數(shù)量一致的份數(shù)。
[0011]進一步的，所述導流翅片為直板結(jié)構(gòu)，均與所述鼓筒的直徑方向一致。[0012]進一步的，所述導流翅片為樣條曲線型板結(jié)構(gòu)或直板結(jié)構(gòu)，并設置成將所述鼓筒孔的空氣引導到相鄰鼓筒孔所正對的減渦管。
[0013]進一步的，所述減渦管通過減渦管安裝環(huán)固定在所述壓氣機盤腔內(nèi)壓氣機盤的表面上，所述減渦管安裝環(huán)設置在靠近所述減渦管的出口部分的一端。
[0014]進一步的，所述減渦管的入口為90°圓弧，且圓弧半徑為所述減渦管的半徑。
[0015]進一步的，所述減渦管的出口部分的彎管的角度為60°?90°，且所述彎管的內(nèi)圓環(huán)直徑為減渦管的半徑。
[0016]基于上述技術(shù)方案，本實用新型將減渦管的入口設置成圓弧型喇叭口，使得氣流能夠更為順暢的進入減渦管，有效地降低氣流進入到減渦管時的突縮損失，而將減渦管的出口部分設置成彎管，并將出口設置成圓弧形喇叭口，可以實現(xiàn)氣流的導流，同時降低氣流拐彎時的損失，并有效地降低氣流從減渦管排出時的突擴損失，進而能夠從整體上降低燃氣輪機渦輪從壓氣機引氣時造成的壓力損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為現(xiàn)有的一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖2為現(xiàn)有的另一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖3為本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ] 圖4為圖3中A-A截面的剖視圖。
[0022]圖5為本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)實施例中減渦管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)實施例中壓氣機盤及鼓筒上的相關(guān)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖7為本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)實施例中壓氣機盤及鼓筒上的相關(guān)結(jié)構(gòu)的另一種形式的示意圖。
[0025]圖8a、8b分別為本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)實施例中減渦管安裝環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0027]本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)主要應用于高壓壓氣機盤，其功能是將高壓壓氣機的氣體引導高壓渦輪進行冷卻。如圖3所示，為本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3中A-A截面的剖視圖。在本實施例中，減渦器引氣結(jié)構(gòu)包括鼓筒12和減渦管5，其中鼓筒12設置在高壓壓氣機的相鄰葉片下方，鼓筒12用來連接左壓氣機盤10和右壓氣機盤3 (也稱左旋轉(zhuǎn)盤和右旋轉(zhuǎn)盤)，減渦管5則固定安裝在鼓筒12的內(nèi)側(cè)所形成的壓氣機盤腔內(nèi)。減渦管5設置成長度方向(也是減渦管的軸向)與高壓壓氣機的徑向一致，在鼓筒12上設有多個連通相鄰葉片的葉根之間的引氣腔I和壓氣機盤腔的鼓筒孔2。引氣腔I內(nèi)的空氣可通過鼓筒孔2進入壓氣機盤腔，再沿著高壓壓氣機的直徑方向從減渦管5往壓氣機的軸心方向流動。
[0028]考慮到氣流在壓氣機盤腔內(nèi)要進入減渦管時，由于入口會突然收縮，因此氣流在入口處容易分離，為了解決這一問題，參見圖5，可將減渦管5的入口 51可以設置為圓弧型喇叭口，這種形態(tài)的入口能夠有效地降低突縮流阻，相比于直管入口、倒角入口或錐形口，圓弧形喇叭口能夠引導更廣范圍的氣流進入到減渦管從而有效地防止氣流流動分離產(chǎn)生，使氣流流動更為平穩(wěn)，降低氣流突縮損失。減渦管的入口優(yōu)選為90°圓弧，且圓弧半徑為減渦管的半徑。
[0029]由于氣流經(jīng)過減渦管5后，流出時要拐90°彎，然后沿著壓氣機盤軸形成環(huán)形通道往后流動，在這個拐彎處會對氣流造成很大的損失，而將減渦管5的出口部分設置為彎管52，則可以有效地對氣流進行引導，降低拐彎時的損失，同時將出口 53設置為圓弧形喇叭口，可以有效地降低突擴損失。通過減渦管的出入口的特別設計，使得氣流在經(jīng)過減渦管的過程中能夠盡量減少壓力損失。減渦管的出口部分的彎管的角度優(yōu)選為60°?90°，且彎管的內(nèi)圓環(huán)直徑為減渦管的半徑。
[0030]由于減渦器安裝在壓氣機的高壓盤，沿著發(fā)動機軸線的氣流從主流道引至動葉及靜葉的葉根之間所形成的引氣腔，再經(jīng)過鼓筒上鼓筒孔進入到壓氣機盤腔中，考慮到主流道氣流具有一定的周向速度，而在引氣腔的右側(cè)為旋轉(zhuǎn)壁面，對氣流有周向加速的作用，因此流經(jīng)鼓筒孔的氣流具有較高的周向速度，因此優(yōu)選將鼓筒12上的鼓筒孔2設置為長圓形通孔，且長圓形通孔的長度方向與鼓筒12的周向一致，參見圖6所示，這樣就能夠形成更大的有效流通面積，另外從結(jié)構(gòu)布置上看，周向的長圓形通孔占用軸向空間較小，方便進行布置。
[0031]從數(shù)量上，也優(yōu)選將鼓筒孔的數(shù)量設置成與所述減渦管的數(shù)量一致，且多個鼓筒孔沿鼓筒的周向均勻分布，從而獲得氣流通過時更均勻，避免通過鼓筒孔的多股氣流在進入減渦管時相互干擾。
[0032]在圖3、4和6中還可以看到，在多個鼓筒孔2與多個減渦管5的入口之間還設有多個導流翅片4，導流翅片4固定設置在壓氣機盤腔內(nèi)壓氣機盤的表面上。在徑向上，導流翅片4將壓氣機盤腔分割成前盤腔11和后盤腔9 ;在周向上，導流翅片4則將壓氣機盤腔分割成多個導流腔，前盤腔11的氣流經(jīng)過導流翅片4進行分割后，每股氣流在兩個相鄰翅片之間流動，破壞了周向大渦的形成，降低了流動的紊亂，從而使流動更加順暢，降低了壓力損失。
[0033]導流翅片4在設置上可以沿鼓筒12的周向均勻分布，且多個導流翅片4將壓氣機盤腔分割成與減渦管5的數(shù)量一致的份數(shù)，如圖4所示。導流翅片4可采用圖4、6所示的直板結(jié)構(gòu)，導流翅片4均與鼓筒12的直徑方向一致，指向鼓筒12的軸心。也可以采用圖7所示的形式，即將與鼓筒直徑方向呈一定角度的直板結(jié)構(gòu)的導流翅片4’設置成將鼓筒孔的空氣引導到相鄰鼓筒孔所正對的減渦管的形態(tài)，導流翅片也可以采用樣條曲線型板結(jié)構(gòu)。導流翅片的結(jié)構(gòu)選擇主要涉及加工難度、轉(zhuǎn)速高低以及翅片能承受沖擊的程度等多個方面，例如與鼓筒的直徑方向一致的直板結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工簡單，在低轉(zhuǎn)速下可以減少流動損失而直接進入到鼓筒孔直接對應的減渦管；又例如樣條曲線型板結(jié)構(gòu)可以在高轉(zhuǎn)速下引導氣流進入到下一根減渦管，相比于與鼓筒的直徑方向一致的直板結(jié)構(gòu)，則這種曲線板結(jié)構(gòu)能夠使氣流保持一定的角度，對氣流的強制作用不會過大，同時減少氣流對翅片的沖擊，更適合于高轉(zhuǎn)速條件下使用。
[0034]參考圖3，減渦管5可以具體通過減渦管安裝環(huán)8固定在壓氣機盤腔內(nèi)壓氣機盤的表面上，減渦管安裝環(huán)8 一端固定在左壓氣機盤10，另一端則與右壓氣機盤3上的安裝邊13進行螺栓連接，減渦管安裝環(huán)8整體設置在靠近減渦管5的出口部分的一端。減渦管安裝環(huán)8的具體結(jié)構(gòu)參見圖8a、8b所示，該減渦管安裝環(huán)可由可套裝在一起的環(huán)形結(jié)構(gòu)81、82構(gòu)成，在環(huán)形結(jié)構(gòu)81、82上還周向均布有多個缺槽，在環(huán)形結(jié)構(gòu)81、82組合后，這些缺槽可以形成固定減渦管5的安裝槽。
[0035]通過上述對本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)的各實施例的說明，可以理解本實用新型減渦器引氣結(jié)構(gòu)相比于現(xiàn)有的減渦器引氣結(jié)構(gòu)至少具有以下優(yōu)點之一:
[0036]1、減渦管采用圓弧形喇叭口形式的入口和出口，并將減渦管的出口部分設置成彎管，利用圓弧形喇叭口使氣流在通過減渦管時減少突縮流阻和突擴流阻，降低流動分離所造成的壓力損失，同時通過彎管降低氣流在轉(zhuǎn)彎時的壓力損失。
[0037]2、采用長圓形鼓筒孔為流經(jīng)鼓筒孔的氣流提供更大的有效流通面積，從而減少氣流通過鼓筒孔時的壓力損失，另外這種結(jié)構(gòu)的鼓筒孔占用軸向空間小，便于布置。
[0038]3、采用導流翅片進行導流，破壞氣流在壓氣機盤腔內(nèi)形成周向大渦，降低氣流流動的紊亂，使氣流流動更加順暢，從而降低了氣流的壓力損失。
[0039]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術(shù)方案范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種減渦器引氣結(jié)構(gòu)，包括:高壓壓氣機的相鄰葉片下方設置的用于連接壓氣機盤的鼓筒和所述鼓筒內(nèi)側(cè)的壓氣機盤腔內(nèi)固定安裝的多個減渦管，所述減渦管的長度方向與所述高壓壓氣機的徑向一致，所述鼓筒上設有多個連通所述相鄰葉片的葉根之間的引氣腔和所述壓氣機盤腔的鼓筒孔，其特征在于，所述減渦管的入口設置為圓弧型喇叭口，所述減渦管的出口部分設置為彎管，且出口設置為圓弧形喇叭口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鼓筒孔為長圓形通孔，所述長圓形通孔的長度方向與所述鼓筒的周向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鼓筒孔的數(shù)量與所述減渦管的數(shù)量一致，且多個所述鼓筒孔沿所述鼓筒的周向均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，在多個所述鼓筒孔與多個所述減渦管的入口之間還設有多個導流翅片，所述導流翅片固定設置在所述壓氣機盤腔內(nèi)壓氣機盤的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導流翅片沿所述鼓筒的周向均勻分布，且多個所述導流翅片將所述壓氣機盤腔分割成與所述減渦管的數(shù)量一致的份數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導流翅片為直板結(jié)構(gòu)，均與所述鼓筒的直徑方向一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導流翅片為樣條曲線型板結(jié)構(gòu)或直板結(jié)構(gòu)，并設置成將所述鼓筒孔的空氣引導到相鄰鼓筒孔所正對的減渦管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減渦管通過減渦管安裝環(huán)固定在所述壓氣機盤腔內(nèi)壓氣機盤的表面上，所述減渦管安裝環(huán)設置在靠近所述減渦管的出口部分的一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減渦管的入口為90°圓弧，且圓弧半徑為所述減渦管的半徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減渦器引氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減渦管的出口部分的彎管的角度為60°?90°，且所述彎管的內(nèi)圓環(huán)直徑為減渦管的半徑。
【文檔編號】F01D25/12GK203685310SQ201320812071
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】吳麗軍, 陳瀟, 鄧雙國, 林蕾 申請人:中航商用航空發(fā)動機有限責任公司