一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，包括葉柵式預(yù)旋噴嘴本體，所述葉柵式預(yù)旋噴嘴本體由下殼體、上殼體、整流肋和預(yù)旋葉柵組成，所述整流肋和預(yù)旋葉柵位于下殼體和上殼體之間，下殼體和上殼體分別通過(guò)其自身的安裝邊裝配于高壓渦輪導(dǎo)向器的內(nèi)支承上，所述預(yù)旋葉柵之間還設(shè)置有堵柱。本實(shí)用新型廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)高溫轉(zhuǎn)子部件，尤其是渦輪盤和渦輪工作葉片冷卻系統(tǒng)，其預(yù)旋噴嘴使冷卻空氣沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，得到很高的切向速度，氣流在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)盤腔時(shí)相對(duì)速度較低，此過(guò)程可降低轉(zhuǎn)子接觸部位的感受溫度，提高轉(zhuǎn)子部件的實(shí)際冷卻效果。
【專利說(shuō)明】
一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，具體是涉及一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)推力的提高，很大程度上依賴于渦輪前總溫的提高。發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)為各高溫部件提供冷氣來(lái)冷卻，進(jìn)而降低高溫部件溫度水平。在許多空氣系統(tǒng)的應(yīng)用中，冷卻氣的流量、壓力、溫度是保證高溫部件冷卻可靠的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。然而，冷卻氣的流量通過(guò)引氣面積調(diào)節(jié)，對(duì)冷卻效果來(lái)講，冷卻氣的壓力與溫度是一對(duì)矛盾的參數(shù)，在發(fā)動(dòng)機(jī)自然引氣狀態(tài)下不能夠同時(shí)滿足，需要設(shè)計(jì)輔助結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，在國(guó)內(nèi)、夕卜已知的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用中，冷卻空氣主要是通過(guò)預(yù)旋供氣結(jié)構(gòu)來(lái)冷卻高溫轉(zhuǎn)子部件，為達(dá)到降溫的目的，目前出現(xiàn)了各種各樣的預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0003]例如，公開號(hào)為CN105114186A的中國(guó)專利公開了一種用于預(yù)旋冷卻系統(tǒng)的葉孔式預(yù)旋噴嘴，葉孔式預(yù)旋噴嘴采用葉片壓力面與葉片吸力面形成沿噴嘴環(huán)上等間距周向偏轉(zhuǎn)的斜孔流道，噴嘴流道偏轉(zhuǎn)型面成漸縮形，在預(yù)旋噴嘴出口達(dá)到最小喉部面積，有效地保證預(yù)旋噴嘴的加速和偏轉(zhuǎn)性能，使主流流動(dòng)損失較小。預(yù)旋噴嘴相鄰流道間分布有葉型固體塊，在保證噴嘴喉部面積一定的條件下，通過(guò)增加葉型固體塊可靈活地調(diào)節(jié)預(yù)旋噴嘴的葉高與柵距的比值，有效地改善了流道截面的狹長(zhǎng)性，從而可降低通道內(nèi)的端壁二次流損失，從而提高系統(tǒng)降溫的效果。但是由于該噴嘴是葉孔式預(yù)旋噴嘴，是通過(guò)葉型固體塊進(jìn)行預(yù)旋，因此占用空間大，進(jìn)而增加了零件質(zhì)量。
[0004]再如，公開號(hào)為CN105464724A的中國(guó)專利公開了一種用于預(yù)旋冷卻系統(tǒng)的氣動(dòng)孔型預(yù)旋噴嘴。它包含入口段、收縮段及出口段。所述入口段、收縮段及出口段的軸線重合，所述入口段垂直于軸線的截面積大于所述出口段垂直于軸線的截面積，氣流從所述入口段進(jìn)入，經(jīng)過(guò)收縮段加速后從出口段噴出。所述入口段垂直于軸線的截面積大于所述出口段垂直于軸線的截面積，入口氣流速度會(huì)降低，氣流偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的損失會(huì)降低，氣流再通過(guò)收縮段進(jìn)行加速，從而保證噴嘴的加速和偏轉(zhuǎn)性能，使主流流動(dòng)損失較小。但是該噴嘴是氣動(dòng)孔型預(yù)旋噴嘴，通過(guò)氣動(dòng)孔進(jìn)行預(yù)旋，因此預(yù)旋效率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過(guò)葉柵式預(yù)旋噴嘴對(duì)氣流進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加速降溫，以達(dá)到對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)高溫轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行冷卻的目的。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，包括葉柵式預(yù)旋噴嘴本體，所述葉柵式預(yù)旋噴嘴本體由下殼體、上殼體、整流肋和預(yù)旋葉柵組成，所述整流肋和預(yù)旋葉柵位于下殼體和上殼體之間，下殼體和上殼體分別通過(guò)其自身的安裝邊裝配于高壓渦輪導(dǎo)向器的內(nèi)支承上。
[0008]所述預(yù)旋葉柵為若干個(gè)安裝在下殼體和上殼體前端。
[0009]所述預(yù)旋葉柵之間還設(shè)置有堵柱。
[0010]所述整流肋位于預(yù)旋葉柵的進(jìn)口端。
[0011 ]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0012]本實(shí)用新型廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)高溫轉(zhuǎn)子部件，尤其是渦輪盤和渦輪工作葉片冷卻系統(tǒng)，其預(yù)旋噴嘴使冷卻空氣沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，得到很高的切向速度，氣流在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)盤腔時(shí)相對(duì)速度較低，此過(guò)程可降低轉(zhuǎn)子接觸部位的感受溫度，提高轉(zhuǎn)子部件的實(shí)際冷卻效果。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖2是圖1的D-D向視圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1-下殼體，2-上殼體，3-整流肋，4-預(yù)旋葉柵，5-堵柱，6_內(nèi)支承，7_內(nèi)支承集氣腔，8-葉柵式預(yù)旋噴嘴本體，9-高渦轉(zhuǎn)子盤前集氣腔，10-高壓渦輪轉(zhuǎn)子。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0018]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型所述的一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，包括葉柵式預(yù)旋噴嘴本體8，所述葉柵式預(yù)旋噴嘴本體8由下殼體1、上殼體2、整流肋3和預(yù)旋葉柵4組成，所述整流肋3和預(yù)旋葉柵4位于下殼體I和上殼體2之間，下殼體I和上殼體2分別通過(guò)其自身的安裝邊裝配于高壓渦輪導(dǎo)向器的內(nèi)支承6上。采用本技術(shù)方案，葉柵式預(yù)旋噴嘴在工作時(shí)，引自燃燒室二股氣流的冷卻氣經(jīng)整流肋3的整流作用，軸向地流入預(yù)旋葉柵4，再經(jīng)預(yù)旋葉柵4的作用，冷卻氣以74°?77°的入射角進(jìn)入轉(zhuǎn)子盤腔，對(duì)轉(zhuǎn)子盤、葉進(jìn)行冷卻。冷卻氣的流量通過(guò)預(yù)旋葉柵4的喉道面積來(lái)控制。本技術(shù)方案采用葉片式預(yù)旋結(jié)構(gòu)，其中葉柵式預(yù)旋噴嘴具有流通面積大，可獲得的噴嘴出口預(yù)旋氣流角度小、溫降大的特點(diǎn)。
[0019]所述預(yù)旋葉柵4為若干個(gè)安裝在下殼體I和上殼體2前端。本技術(shù)方案中預(yù)旋葉柵4的數(shù)量為4個(gè)。這樣，可設(shè)置于預(yù)旋葉柵4之間的堵柱5位于出口端中部，從而可達(dá)到較好的調(diào)節(jié)效果。
[0020]所述預(yù)旋葉柵4之間還設(shè)置有堵柱5。必要時(shí)通過(guò)加裝堵柱5來(lái)調(diào)節(jié)。
[0021 ]所述整流肋3位于預(yù)旋葉柵4的進(jìn)口端。這樣，噴嘴在工作時(shí)，先通過(guò)整流肋3整流，再通過(guò)葉片進(jìn)行預(yù)旋，進(jìn)而提高了預(yù)旋效率。
[0022]如圖3所示，本實(shí)用新型在安裝時(shí)，將葉柵式預(yù)旋噴嘴本體8裝配于高壓渦輪導(dǎo)向器的內(nèi)支承6與高壓渦輪轉(zhuǎn)子10之間，引自燃燒室二股氣流的冷卻氣先在內(nèi)支承集氣腔7聚集，在通過(guò)葉柵式預(yù)旋噴嘴8的預(yù)旋作用進(jìn)入高渦轉(zhuǎn)子盤前集氣腔9，對(duì)輪盤和葉片進(jìn)行冷卻。其工作原理是:通過(guò)整流肋3和預(yù)旋葉柵4對(duì)氣流作用，使氣流獲得很高的切向速度進(jìn)入高壓轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)盤腔，降低了冷卻氣的相對(duì)速度，從而降低高壓轉(zhuǎn)子的感受溫度，起到提高冷卻效果的作用。
[0023]本實(shí)用新型所述的葉柵式預(yù)旋噴嘴已通過(guò)了部件測(cè)量試驗(yàn)，流量、氣流角等滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)需求;該葉柵式預(yù)旋噴嘴已裝配到發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了整機(jī)試車考核，發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)標(biāo)，高渦轉(zhuǎn)子的可靠性滿足總體要求，即設(shè)計(jì)的葉柵式預(yù)旋噴嘴達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0024]本實(shí)用新型所述的葉柵式預(yù)旋噴嘴主要應(yīng)用于大、中型航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)高溫轉(zhuǎn)子部件的冷卻氣供氣系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)氣流預(yù)旋加速，以降低轉(zhuǎn)子部件感受的氣流溫度。通過(guò)對(duì)葉柵式預(yù)旋噴嘴的工作原理、使用條件限制、工作效率等方面的分析，針對(duì)某中型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在高壓導(dǎo)向器的支承部位設(shè)計(jì)了一套葉柵式預(yù)旋噴嘴，引燃燒室高壓、高溫的二股氣流，通過(guò)葉柵式預(yù)旋噴嘴對(duì)氣流進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加速降溫，以達(dá)到對(duì)高壓渦輪盤和葉片進(jìn)行冷卻的目的。
[0025]與現(xiàn)有的葉孔式預(yù)旋噴嘴相比，本發(fā)明是帶整流肋3的葉片式預(yù)旋噴嘴，在工作時(shí)先通過(guò)整流肋3整流，再通過(guò)預(yù)旋葉柵4進(jìn)行預(yù)旋。其流過(guò)相同流量氣體需要的空間比葉孔式預(yù)旋噴嘴小I倍左右，大大節(jié)約了設(shè)計(jì)空間，同時(shí)減少了零件質(zhì)量。與現(xiàn)有的氣動(dòng)孔型預(yù)旋噴嘴相比，氣動(dòng)孔型預(yù)旋噴嘴是通過(guò)氣動(dòng)孔進(jìn)行預(yù)旋，由于本發(fā)明是先通過(guò)整流肋3整流，再通過(guò)預(yù)旋葉柵4進(jìn)行預(yù)旋，因此預(yù)旋效率高;經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明，其預(yù)旋效率比氣動(dòng)孔型預(yù)旋噴嘴高5.8%以上。由此可見，采用本技術(shù)方案，不但節(jié)約了設(shè)計(jì)空間，減少了零件質(zhì)量，還大大提高了預(yù)旋效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括葉柵式預(yù)旋噴嘴本體(8)，所述葉柵式預(yù)旋噴嘴本體(8)由下殼體(I)、上殼體(2)、整流肋(3)和預(yù)旋葉柵(4)組成，所述整流肋(3)和預(yù)旋葉柵(4)位于下殼體(I)和上殼體(2)之間，下殼體(I)和上殼體(2)分別通過(guò)其自身的安裝邊裝配于高壓渦輪導(dǎo)向器的內(nèi)支承(6)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述預(yù)旋葉柵(4)為若干個(gè)安裝在下殼體(I)和上殼體(2)前端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述預(yù)旋葉柵(4)之間還設(shè)置有堵柱(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶整流肋的葉片式預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述整流肋(3)位于預(yù)旋葉柵(4)的進(jìn)口端。
【文檔編號(hào)】F01D25/12GK205669438SQ201620567650
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】李義平, 王開明, 朱培模, 林塏
【申請(qǐng)人】貴州航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究所