本發(fā)明涉及地面燃氣輪機，尤其是航空發(fā)動機高溫部件渦輪領域，更具體地說，是采用新型供油支板機匣結構，改進航空發(fā)動機高低壓渦輪級間氣動設計結構，降低氣動損失，提高發(fā)動機性能。

背景技術：

在地面燃氣輪機，以及航空發(fā)動機中，為了向發(fā)動機高壓以及低壓后軸承提供滑油，需要布置滑油系統(tǒng)。為此，在高壓渦輪以及低壓渦輪之間的過渡段內設計支板。為滿足包容滑油管的要求，支板厚度往往較大?，F(xiàn)有的發(fā)動機設計中，為了設計、加工方便，同時受制于檢測方法的限制，這些支板沿徑向方向葉型相同，支板葉片為直葉片，且沿圓周方向對稱均勻分布。但是這種設計帶來以下問題：(1)直葉型支板無法適應上游來流氣流角度，造成大的氣動損失；(2)直葉型支板無法為下游渦輪級提供合適的氣流角度，對下游渦輪氣動性能不利，且增加了額外的低壓渦輪設計難度；(3)直葉型支板對流場產生非常大的擾動，帶來較大的氣動激振力，易引發(fā)下游低壓渦輪的低周疲勞，威脅發(fā)動機的運行；(4)為了保證過渡段有足夠的強度，一般會設計多個支板，均布的支板容易帶來發(fā)動機共振問題，對發(fā)動機安全運行不利。為了解決現(xiàn)有技術中存在的這些問題，迫切需要一種新型的供油支板機匣結構設計方案，解決各方面的矛盾，進一步提高發(fā)動機性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于改進現(xiàn)代地面燃氣輪機，以及航空發(fā)動機熱端部件渦輪的氣動設計結構，通過采用該新型結構，可以有效地降低高、低壓渦輪級間及下游低壓渦輪氣動損失，提高渦輪性能，進而提高發(fā)動機性能。

為實現(xiàn)該目標，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種發(fā)動機供油支板機匣結構，包括位于上游的高壓渦輪轉子、位于下游的低壓渦輪導向器以及位于所述高壓渦輪轉子與低壓渦輪導向器之間過渡段內的供油支板機匣，其特征在于，

所述供油支板機匣通過焊接的方式與低壓渦輪導向器固定到一起，其中，所述供油支板機匣的內、外流道尾緣部分與所述低壓渦輪導向器的對應配合部位整環(huán)光順焊接，以防止主流道內氣流的泄漏并起到支撐的作用；

所述供油支板機匣的內環(huán)流道與外環(huán)流道之間設置有多個支板葉片，所述多個支板葉片沿周向不均勻地布置在所述供油支板機匣內，以避免發(fā)動機渦輪部件在高速運轉條件下發(fā)生共振；所述多個支板葉片中至少一個支板葉片內布置有滑油管路，所述布置有滑油管路的支板葉片位于供油支板機匣內的正下方，所述滑油管路為向發(fā)動機軸承系提供滑油的供回油管路。

較優(yōu)地，考慮到供油支板機匣與低壓渦輪之間沿內、外流道的整環(huán)焊接需要，供油支板機匣的材料應當選用易于焊接的材料。

較優(yōu)地，所述供油支板機匣內的各支板葉片在空間上呈三維扭轉結構，同一支板葉片不同徑向位置處的多個截面葉型中至少有兩個截面葉型不相同，使得各支板葉片既能適應上游來流氣流角度，又可以為下游渦輪提供合適的流場，從而明顯地降低氣動損失。

可選擇地，各支板葉片的截面葉型采用葉根與葉尖兩個截面葉型進行控制，此時支板葉片為直紋面葉型；支板葉型也可以采用三個及以上的截面葉型進行更精確地控制，以更加適應上游來流的氣流角度，以及為下游低壓渦輪提供更合適地氣流角度。

較優(yōu)地，為了確保三維扭轉結構的支板葉片可以順利地布置滑油管路，不管采用幾個截面葉型進行支板葉片葉型的控制，多個截面之間的最大葉型厚度位置應當在同一個軸向截面內，且處于同一徑向角度線上。

較優(yōu)地，為防止支板葉片溫度過高，導致滑油管路內部發(fā)生滑油結焦，需要保證支板葉片內腔的最大厚度大于滑油管外徑，通常而言，該尺寸比滑油管的外徑大1.5-3mm。

較優(yōu)地，為了保證支板葉片具有一定的強度，支板的壁厚不應小于0.5mm。

較優(yōu)地，支板葉片沿周向不均勻布置，經過轉子動力學優(yōu)化后，可以有效避免發(fā)動機渦輪部件的共振。

較優(yōu)地，考慮到發(fā)動機回油管路布置的需要，不均布的支板葉片中，用于布置回油管路的支板葉片應當位于正下方，確保發(fā)動機的順利回油。

較優(yōu)地，由于支板葉片不均勻布置，為了確定角向原點，在所述供油支板機匣的外機匣上設置有角向原點參照基準，該基準可以為局部矩形凸臺，圓柱形凸臺，球狀凸臺等對稱結構，作為機械加工與發(fā)動機組件裝配的重要參考標志。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種包括上述發(fā)動機供油支板機匣結構的發(fā)動機，所述發(fā)動機為地面燃氣輪機或航空發(fā)動機。

同現(xiàn)有的過渡段支板機匣結構相比，本發(fā)明的新型發(fā)動機供油支板機匣結構，具有以下顯著的技術優(yōu)點：(1)供油支板機匣中的多個支板葉片沿圓周方向不均勻分布，在發(fā)動機工作狀態(tài)下，可以對發(fā)動機振動起到調頻作用，避免高階共振；(2)各支板葉片的葉根與葉尖截面葉型不同，支板葉片整體呈三維扭轉結構，可以適應上游高壓渦輪來流氣流角，并為下游低壓渦輪提供合適的氣流角度，降低氣動損失；(3)支板葉片的葉型采用適應流場的扭轉設計，可以盡可能減小對上游高壓渦輪出口流場的擾動，并可減少對下游渦輪帶來的氣動激振力，避免引發(fā)長時間工作下的低周疲勞，提高發(fā)動機運行安全性；(4)支板葉片由于采用三維扭轉結構，降低了氣動損失以及對流場的擾動，因此可以應用在不同功率等級的燃氣輪機中，適應各種尺寸的滑油管路，應用范圍更廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的新型發(fā)動機供油支板機匣結構的裝配示意圖；

圖2為本發(fā)明的新型發(fā)動機供油支板機匣結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的新型發(fā)動機供油支板機匣結構中支板葉片示意圖；

圖4為本發(fā)明的新型發(fā)動機供油支板機匣結構的b-b剖視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。

圖1為本發(fā)明的發(fā)動機供油支板機匣結構在發(fā)動機中的裝配示意圖。1為供油支板機匣，2為高壓渦輪轉子，3為低壓渦輪導向器，4為滑油管路。其中，高壓渦輪轉子1位于上游，低壓渦輪導向器3位于下游，供油支板機匣1位于高壓渦輪轉子2與低壓渦輪導向器3之間的過渡段內，并通過焊接等方式與低壓渦輪導向器3固定連接到一起。為了保證焊接效果、達到良好的支撐作用并防止主流道內氣流的泄漏，供油支板機匣1上的焊接部位，外機匣尾緣105、內機匣尾緣106(圖4中所示)與低壓渦輪導向器3的對應配合部位整環(huán)焊接，并保證流道光順?？紤]到供油支板機匣1與低壓渦輪導向器3之間沿內、外流道的整環(huán)焊接需要，供油支板機匣1的材料應當選用易于焊接的材料。

圖2為本發(fā)明的發(fā)動機供油支板機匣結構的a向視圖。101為供油支板機匣內沿周向布置的多個支板葉片，可以用于布置發(fā)動機滑油系統(tǒng)的供-回油管路。多個支板葉片101沿周向不均勻地布置在供油支板機匣1內，在發(fā)動機工作狀態(tài)下，可以對發(fā)動機振動起到調頻作用，以避免發(fā)動機渦輪部件在高速運轉條件下發(fā)生共振。在本實施例中，沿周向布置有五個支板葉片101，各支板葉片101與角向原點(結構設計的正上方)的夾角103(本實施例中分別為α、β、γ、δ、ε)，經過發(fā)動機整機轉子動力學優(yōu)化后設計的各支板葉片沿周向不均布，因此可以避免發(fā)動機高速運轉條件下發(fā)動機渦輪部件的共振問題。此外，由于支板葉片的一個重要作用是為發(fā)動機軸承系提供滑油系統(tǒng)的供-回油管路，因此用于布置回油管路的支板葉片101應當位于支板機匣結構1的正下方。

圖3為支板葉片的三維結構示意圖。與傳統(tǒng)的直葉片(葉根與葉尖截面葉型相同)形式的支板結構不同，在本發(fā)明中，支板葉片101為三維扭轉結構，在本實施例中，通過采用葉根與葉尖兩個控制截面控制支板葉型，因此不同的葉根與葉尖控制截面葉型構造的扭轉支板為直紋面。這種設計結構，一方面可以適應上游高壓渦輪出口的帶有預旋角度的來流，另一方面可以為下游低壓渦輪提供所需的氣流角度，同時，由于設計時考慮上游來流氣流角度以及下游渦輪級所需流場，支板葉片對流場帶來的影響相對較小，從而可以盡可能減小對上游高壓渦輪出口流場的擾動，并可減少對下游渦輪帶來的氣動激振力，避免引發(fā)長時間工作下的低周疲勞，提高發(fā)動機運行安全性。綜合之下，采用這種設計可以大幅度減小氣動損失，提高發(fā)動機性能。

支板葉型也可以采用三個及以上的截面葉型進行更精確地控制，以更加適應上游來流的氣流角度，以及為下游低壓渦輪提供更合適地氣流角度。為了確保三維扭轉結構的支板葉片可以順利地布置滑油管路，不管采用幾個截面葉型進行支板葉片葉型的控制，多個截面之間的最大葉型厚度位置應當在同一個軸向截面內，且處于同一徑向角度線上。為防止支板葉片溫度過高，導致滑油管路內部發(fā)生滑油結焦，需要保證支板葉片內腔的最大厚度大于滑油管外徑，通常而言，該尺寸比滑油管的外徑大1.5-3mm。為了保證支板葉片具有一定的強度，支板葉片的壁厚不應小于0.5mm。

由于支板葉片101沿周向不均勻布置，因此為了確定供油支板機匣1的角向零點，在供油支板機匣1的正上方設計有角向定位凸臺102，如圖2所示。該角向定位凸臺102在整個零件的使用壽命周期中始終存在，對于加工及發(fā)動機裝配均可以起到非常重要的定位作用，可以提高生產效率，為了保證凸臺作為基準的準確性，該凸臺為無余量設計部位，在鑄造過程中即存在于零件毛坯上，與其他部位特征之間的相對位置關系通過模具進行保證。此外，該定位凸臺也作為軸向的參考基準之一。如圖4所示，尺寸104代表該基準前端面與支板最大厚度位置的軸向尺寸，用于控制支板的最大厚度位置。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。