一种具有封严及冷却导流板的涡轮盘腔结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106089312A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610617456.1(22)申请日2016.07.29(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号A202(72)发明人黄恩亮龚建波胡嘉麟雷志军王沛(51)Int.Cl.F01D5/08(2006.01)F01D11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种具有封严及冷却导流板的涡轮盘腔结构(57)摘要本发明公开了一种具有封严及冷却导流板的涡轮盘腔结构，包括大弯管、涡轮导向器、导流板、涡轮盘、涡轮叶片、轴承座安装边，所述大弯管、涡轮导向器、导流板采用螺钉固定在所述轴承座安装边上，分别形成了冷气腔A，B，C，D，E，F，G。本发明通过在导流板不同半径处设计台阶刀片式封严结构，圆形节流孔，优化导流板型面等，能够合理分配进入涡轮盘腔不同部位的冷却、封严气量，使得冷却气体在涡轮盘腔的流通面积大为缩小，并大致沿着涡轮盘表面流动，大大提高了冷却气体的利用效率及冷却效果，并能够有效防止燃气倒灌。CN106089312ACN106089312A权利要求书1/1页1.一种具有封严及冷却导流板的涡轮盘腔结构，包括大弯管、涡轮导向器、导流板、涡轮盘、涡轮叶片、轴承座安装边，其特征在于，所述大弯管、涡轮导向器、导流板采用周向均布的螺钉固定在所述轴承座安装边上；所述导流板与轴承座安装边形成冷气腔A；所述导流板与涡轮盘形成冷气腔B；所述大弯管与涡轮导向器内环形成狭窄环缝冷气腔C；所述导向器的内环安装边与导流板外缘前凸块形成冷气腔D；所述导流板外缘设置有与发动机轴线平行的翻边，所述翻边与涡轮导向器、涡轮叶片缘板形成鱼嘴封严腔E；所述大弯管与所述轴承座安装边形成冷气腔F；所述涡轮叶片榫头与涡轮盘榫槽形成冷气通道G，其中，所述导流板内环设置有台阶式刀片封严齿，与涡轮盘前端台阶面形成封严结构，所述轴承座安装边、大弯管、导流板的螺钉孔附近设置有圆形节流孔，所述大弯管及涡轮导向器内环设置有冷却气膜孔，所述冷气腔A中的气体为引自压气机的冷却气体，通过所述导流板内环台阶式刀片封严结构进入所述冷气腔B，所述冷气腔F中的气体为燃烧室二股气流，一部分通过所述圆形节流孔进入所述冷气腔B，另一部分通过所述大弯管冷却气膜孔进入冷气腔C，进而通过所述导向器内环气膜孔进入冷气腔D，最后通过所述导流板外缘前凸块与所述导向器内环形成的环形缝隙进入鱼嘴封严腔E排入主流，所述冷气腔A、F的冷气在冷气腔B汇合后，一部分通过鱼嘴封严腔E进入主流道，一部分进入榫头榫槽之间冷气通道G。2.根据权利要求1所述的涡轮盘腔结构，其特征在于，所述导流板与轴承座安装边通过圆柱面止口定心，所述涡轮导向器通过内环周向均布的凸块与导流板前端面均布的槽配合进行定位、传扭。3.根据权利要求1所述的涡轮盘腔结构，其特征在于，所述的导流板台阶式刀片封结构位于导流板较低半径处，使进入涡轮盘腔的冷气在旋转涡轮盘摩擦泵效应下向盘缘流动，从而对整个涡轮盘面进行充分冷却。4.根据权利要求3所述的涡轮盘腔结构，其特征在于，所述导流板台阶式刀片封严齿，其封严齿数为2，封严半径间隙为0.7～0.75mm，齿宽度为0.47～0.5mm，齿高度为1.6～2mm，齿间距为4.7～5mm，台阶半径差为3.2～3.5mm。5.根据权利要求1所述的涡轮盘腔结构，其特征在于，所述导流板节流圆孔位于导流板较高半径处，以使该股气流快速冷却榫头榫槽，圆孔直径为1.7～2mm，孔数为3～5个。6.根据权利要求1所述的涡轮盘腔结构，其特征在于，所述导流板外缘的翻边宽度为7.5～7.6mm，宽度选取一方面要保证与导向器、涡轮叶片缘板形成有效鱼嘴封严腔，另一方面要避免太长，与涡轮盘发生刮磨危险。7.根据权利要求1所述的涡轮盘腔结构，其特征在于，所述导流板台阶齿之间倒圆半径为2.3～2.5mm，导流板台阶齿与定位止口之间通过下锥段(与发动机轴线成84°～86°)、上锥段(与发动机轴线成54°～56°)连接，下锥段与上锥段厚度为1.4～1.5mm，下锥段与上锥段连接处倒圆半径为9～10mm，上锥段与止口连接处倒圆半径为9～10mm，使得导流板具有较好的刚性，消除流动死角，避免发生振动和刮磨危险。2CN106089312A说明书1/4页一种具有封严及冷却导流板的涡轮盘腔结构技术领域[0001]本发明涉及航空发动机领域，涉及一种具有封严及冷却导流板的涡轮盘腔结构，尤其适用于航空发动机涡轮盘前腔。背景技术[0002]随着航空发动机推重比的不断提高，其热端部件承受了更高的温度和更大的载荷。我国预研的推重比10一级发动机的涡轮前温度约为1850～1950