一種用于燃氣渦輪發(fā)動機渦輪部件的支承系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于燃氣渦輪發(fā)動機渦輪部件的支承系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣渦輪發(fā)動機以及地面燃機的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其工作的載荷需要通過承力系統(tǒng)傳遞到外部的發(fā)動機安裝節(jié)上。轉(zhuǎn)子的承力系統(tǒng)通常由軸承座、承力支板、承力機匣組成。軸承座用于安裝軸承及其冷卻、潤滑結(jié)構(gòu)；承力機匣通過外部機匣與發(fā)動機安裝節(jié)相連；承力支板用于連接軸承座和承力機匣。外涵道是指進氣口外面那圈涵道，不與燃燒室相連；內(nèi)涵道是指進氣口里面那圈涵道，與燃燒室相連。內(nèi)涵道的空氣將流入燃燒室與燃料混合，燃燒做功，外涵道的空氣不進入燃燒室，而是與內(nèi)涵道流出的燃氣相混合后排出。外涵道的空氣只通過風(fēng)扇，流速較慢，且是低溫，內(nèi)涵道排出的是高溫燃氣。
[0003]對于渦輪部件而言，承力支板要經(jīng)過外涵道和內(nèi)涵道，即承力支板位于內(nèi)涵道的部分要經(jīng)過高溫燃氣通道，且軸承座位于高溫燃氣通道內(nèi)部。特別是位于高、低壓渦輪之間的支承結(jié)構(gòu)，其最高工作溫度可達到100tC，工作條件十分惡劣。為了保證承力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)壽命和可靠性，通常的做法是采用耐溫能力更好的高溫合金材料，或者將承力支板做成空心結(jié)構(gòu)，從支板內(nèi)腔通冷卻空氣對承力支板和軸承座進行冷卻。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)方案中，采用耐溫能力更好的高溫合金材料，必然帶來成本的上升。從支板內(nèi)腔通冷卻空氣進行冷卻，雖然可以一定程度上降低承力系統(tǒng)的溫度，但冷卻效果有限；同時由于支板內(nèi)外壁面溫差較大，會產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致承力支板出現(xiàn)裂紋等故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有支承系統(tǒng)中承力支板通過高溫通道易產(chǎn)生裂紋、為對抗惡劣環(huán)境采用耐高溫合金材料呆滯承力支板造價高等技術(shù)問題，提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機渦輪部件的支承系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)置，保障承力支板的工作環(huán)境得到改善，冷卻效果好，壽命較長，可避免一味使用耐高溫的合金材料使成本較低。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
提供一種用于燃氣渦輪發(fā)動機渦輪部件的支承系統(tǒng)，所述支承系統(tǒng)包括軸承座、承力機匣和連接軸承座與承力機匣的周向均布的多個承力支板，所述承力支板經(jīng)過渦輪部件的外涵道和內(nèi)涵道；所述承力支板為空腔結(jié)構(gòu)，承力支板位于外涵道的部分開有進氣口，承力支板靠近軸承座處開有出氣口 ；本發(fā)明創(chuàng)造性地在所述承力支板經(jīng)過內(nèi)涵道的部分的外部設(shè)置有氣動葉型支板，所述氣動葉型支板設(shè)有空腔，承力支板經(jīng)過內(nèi)涵道的部分位于氣動葉型支板的空腔內(nèi)，氣動葉型支板上開有出氣口。
[0007]本發(fā)明的關(guān)鍵改進在于在承力支板經(jīng)過內(nèi)涵道的部分的外部設(shè)置有氣動葉型支板，使得承力支板經(jīng)過內(nèi)涵道的部分位于氣動葉型支板空腔內(nèi)，氣動葉型支板作為盔甲起到保護位于其空腔中的承力支板的作用。
[0008]優(yōu)選地，所述氣動葉型支板為翼型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明進一步將所述氣動葉型支板設(shè)置為為翼型，發(fā)揮其結(jié)構(gòu)在在空氣動力方面優(yōu)良的氣動特性，有效降低氣流總壓損失，提高氣動效率的同時降低整個支承系統(tǒng)的氣動載荷，從而提高其壽命和使用可靠性。氣流通過翼型氣動葉型支板時，氣動葉型支板受到的來自氣流的壓力很小，翼型氣動葉型支板作為盔甲起到保護位于其空腔中的承力支板的作用。
[0009]本發(fā)明采用的支承系統(tǒng)，將氣動通道和承力系統(tǒng)分離，氣動葉型支板利用鈑金或鑄造實現(xiàn)氣動造型，與內(nèi)涵道組成燃氣通道；承力支板從氣動葉型支板內(nèi)部穿過，內(nèi)、外分別與軸承座和承力機匣連接。從發(fā)動機前方引來的冷卻空氣經(jīng)外涵道首先從承力支板進氣口進入承力支板內(nèi)腔，進入主流道(外涵道和內(nèi)涵道)內(nèi)壁和軸承座之間的空腔實現(xiàn)對承力支板和軸承座的冷卻；之后冷卻空氣再經(jīng)承力支板出氣口進入承力支板和氣動葉型支板之間的空腔流動，對主流燃氣與支承系統(tǒng)實現(xiàn)隔離，最后再經(jīng)氣動葉型支板上的出氣口排入主流道繼續(xù)參與做功。
[0010]進一步優(yōu)選地，所述承力支板的橫截面為跑道型。橫截面為跑道型的承力支板為本發(fā)明提供的優(yōu)選的性狀結(jié)構(gòu)，加工制造簡單，承載能力達標，幾何空間利用率大，并能根據(jù)需要達到所需的通氣量要求。
[0011]優(yōu)選地，所述支承系統(tǒng)還包括中心氣管，所述中心氣管位于所述承力支板的空腔內(nèi)。在承力支板空腔內(nèi)設(shè)置中心氣管起到傳輸?shù)淖饔?。承力支板與軸承座連接，為保證軸承的使用壽命和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等要求，需對軸承進行潤滑，本發(fā)明添加中心氣管，可通過中心氣管添加潤滑油至軸承；為了平衡承力支板內(nèi)的氣壓，可通過中心氣管與大氣壓連通；有時需要對支持系統(tǒng)內(nèi)部進行檢測，也可通過中心氣管將檢測裝置置入。
[0012]優(yōu)選地，所述中心氣管的數(shù)量為4?9個，每一個中心氣管設(shè)置于一個所述承力支板空腔內(nèi)。所述的中心氣管分別用于供軸承潤滑油，潤滑油回油，通氣(使得軸承腔內(nèi)部壓強盡量和外部環(huán)境保持一致，從而降低潤滑油的供油壓力和發(fā)動機軸承腔封嚴系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性)和檢測等。
[0013]進一步優(yōu)選地，所述中心氣管的數(shù)量為6，分別設(shè)置于6個所述承力支板空腔內(nèi)。軸承是傳動系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，其性能的好壞直接影響到傳動系統(tǒng)的使用壽命和可靠性。因此，當只有一個供軸承潤滑油或回油的中心氣管時，若供油或者回油時出現(xiàn)問題，則會影響整個傳動系統(tǒng)，因此分別設(shè)置兩根中心氣管供油和兩根中心氣管回油，當作為供油或者回油的其中一根中心氣管出現(xiàn)問題時，則還有另一根中心氣管備用，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明提供了一種整體優(yōu)化的用于燃氣渦輪發(fā)動機渦輪部件的支承系統(tǒng)，為達到有效冷卻承力支板，并能有效防止承力支板裂開的目的，巧妙性地在承力支板位于高溫高壓燃氣的部分設(shè)置氣動葉型支板，使得承力支板經(jīng)過內(nèi)涵道的部分位于氣動葉型支板空腔內(nèi)，氣動葉型支板作為盔甲起到保護位于其空腔中的承力支板的作用。進一步將該氣動葉型支板設(shè)置為翼型，利用翼型具有的獨特氣動特性，對位于其內(nèi)腔中起支承作用的承力支板起到了良好的保護作用，而翼型的氣動葉型支板因其本身獨特的形狀特征，高溫高壓燃氣對其的損傷相對較小，如同在承力支板外側(cè)增加了一個保護盔甲；從承力支板內(nèi)腔中出來的冷卻氣體可直接進入氣動葉型支板，對氣動葉型支板也起到了冷卻作用，而位于氣動葉型支板內(nèi)腔中的承力支板不僅內(nèi)外側(cè)得到冷卻，并且氣動葉型支板以及位于氣動葉型支板與承力支板之間的氣體都對其起到了強大的保護作用，從而提高承力支板的壽命和可靠性。進一步地，所述承力支板的截面為跑道型，加工制造簡單，承載能力達標，幾何空間利用率大，并能根據(jù)需要達到所需的通氣量要求。更進一步地，承力支板內(nèi)腔中設(shè)置中心氣管，優(yōu)選設(shè)置有6根中心氣管，結(jié)構(gòu)更為緊湊適用，用