一种压气机的隔板式减涡装置及压气的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压气机的隔板式减涡装置及压气机，减涡装置为圆环状的盘结构；减涡装置包括：第一减涡盘、第二减涡盘和设置在第一减涡盘和第二减涡盘之间的多个隔板；相邻的2个隔板之间形成从减涡装置外圆贯通到减涡装置内圆的减涡通道；隔板的数量大于等于8；在压气机工作的状态下，进入压气机的气流经过减涡通道进入减涡装置内圆。本实用新型的压气机的隔板式减涡装置及压气机，解决了向心流动过程中的漩涡形成的问题，降低压力损失，采用整体隔板式结构，有利于减轻振动问题，并可以根据需要设置隔板的安装角度，进气气流角度可控，有利于气流的流动，减少压力损失，加工与安装方便。
【专利说明】—种压气机的隔板式减涡装置及压气机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及压气机【技术领域】，尤其涉及一种压气机的隔板式减涡装置及压气机。
【背景技术】
[0002]随着航空发动机技术的不断提升，高温部件的工作环境温度与压力也随之增加，为了保证部件的可靠性与延长部件寿命，高效冷却技术不断被应用，一般应用的冷却技术都需要从压气机某级引气至高温部件进行相关冷却或封严。燃气轮机涡轮的轴承长期工作于高温高转速环境下，在工作过程中，为了避免轴承磨损与降低轴承温度，需要采用滑油对轴承进行冷却。为了保证轴承处的滑油密封可靠，需要从压气机某级引一股高压气流，用以密封冷却轴承处的滑油。由于密封冷却气体需要到达轴承转动部分，故需要从压气机转子内部引气。现有技术中，转子内部引气需要解决向心流动气体的自由涡损失问题，以避免因为自由涡的作用而产生较大的压力损失。目前已有多种压气机的减涡装置。例如，一种减涡装置的减涡管直接与鼓筒连接，减涡管另一端固定于压气机盘的中心某处。该结构的减涡装置通过减涡管装置直接将气流从主流通道引至中心轴腔内，降低了压损，但由于该装置与压气机鼓筒直接连接，对鼓筒的强度有一定的影响，同时装配较复杂。另一种减涡装置的减涡管采用一端固定于盘，一端自由伸长的装配方式，该装置解决了鼓筒的强度问题，但振动问题产生的影响有待进一步研究。因此，需要一种新型的减涡装置。
实用新型内容
[0003]有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种压气机的隔板式减涡装置，能够解决向心流动过程中的漩涡形成的问题，降低压力损失。
[0004]一种压气机的隔板式减涡装置，所述压气机的引气流道中设置压气机盘，所述减涡装置设置在所述压气机盘的空腔内，所述减涡装置为圆环状的盘结构；所述减涡装置包括:第一减涡盘、第二减涡盘和设置在所述第一减涡盘和所述第二减涡盘之间的多个隔板；相邻的2个所述隔板之间形成从所述减涡装置外圆贯通到所述减涡装置内圆的减涡通道；在所述压气机工作的状态下，所述减涡装置与所述压气机盘同轴旋转，所述减涡装置沿所述减涡装置内圆的中心线旋转，进入所述压气机的气流经过所述减涡通道进入所述减涡装置内圆。
[0005]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述多个隔板都为平板；所述多个隔板都沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的半径方向设置，并且，所述多个隔板沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的周向均匀分布。
[0006]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述多个隔板都为平板；其中，所述隔板接近所述减涡装置外圆的一端为第一端；所述多个隔板沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的周向均匀分布，并且，所述隔板的第一端和所述减涡装置中心的连接线与所述隔板的夹角都相等，所述夹角为0° — 50°。[0007]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述夹角为45°。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述多个隔板都为流线型曲面；其中，所述隔板接近所述减涡装置外圆的一端为第一端，所述隔板的另一端为第二端；所述多个隔板沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的周向均匀分布，并且，所述隔板的第一端和所述减涡装置中心的连接线与所述隔板的第一端和所述隔板的第二端的连接线的夹角都相等，所述夹角为0° — 50°。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述夹角为45°。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述减涡通道的个数为8 — 20个。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述减涡通道的个数为16个。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述减涡装置设置法兰结构；通过所述法兰结构，所述减涡装置与所述压气机的压气机盘螺纹连接。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述隔板的数量大于等于8。
[0014]一种压气机，包括如上所述的压气机的隔板式减涡装置。
[0015]本实用新型的压气机的隔板式减涡装置及压气机，解决了向心流动过程中的漩涡形成的问题，降低压力损失，采用整体隔板式结构，有利于减轻振动问题，并可以根据需要设置隔板的安装角度，进气气流角度可控，有利于气流的流动，减少压力损失，加工与安装方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为根据本实用新型的压气机的隔板式减涡装置在压气机盘的空腔中安装的一个实施例的不意图；
[0018]图2A为根据为本实用新型的压气机的隔板式减涡装置的一个实施例的立体示意图；
[0019]图2B为根据为本实用新型的压气机的隔板式减涡装置的一个实施例的主视图；
[0020]图3至图6为本实用新型的压气机的隔板式减涡装置中的隔板布置示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。
[0022]如图1、2A和2B所示，压气机的引气流道中设置压气机盘，压气机盘包括第一级盘I与第二级盘2，减涡装置设置在压气机盘的空腔内。减涡装置为圆环状的盘结构。[0023]减涡装置包括:第一减涡盘7、第二减涡盘8和设置在第一减涡盘和第二减涡盘之间的多个隔板6。相邻的2个隔板6之间形成从减涡装置外圆贯通到减涡装置内圆的减涡通道。隔板6的数量大于等于8。
[0024]在压气机工作的状态下，减涡装置沿减涡装置内圆的中心线旋转，压气机盘与减涡装置以中心线9为旋转中心，旋转方向如图1中箭头方向所示，引气气流经过鼓筒上的进气孔3进入盘腔内，进入压气机的气流经过减涡通道进入减涡装置内圆，由于减涡装置的作用，气流经过减涡通道进入中心旋转轴腔内。
[0025]本实用新型的目的在于提供一种向心流动气流的减涡结构，主要用于压气机向心弓丨气流道中，解决向心流动过程中的漩涡形成，降低压力损失问题。
[0026]根据本实用新型的一个实施例，通过减涡通道的中心线和减涡装置内圆的壁面的交点的减涡装置的半径(或为半径辐射方向:旋转件上某一点向旋转中心线做垂线，该垂线与旋转中心相交，该垂线的延伸方向定义为该点的半径辐射方向)、与减涡通道的中心线的夹角为0° — 50°。
[0027]根据本实用新型的一个实施例，第一减涡盘7、第二减涡盘8旋转中心相同，第一减涡盘7、第二减涡盘8外径与内径的差值一般设置为压气机盘的空腔半径值的20% —40%。第一减涡盘7、第二减涡盘8之间的间隙为第一级盘I与第二级盘2相同半径处最宽距尚的15% — 30% ο
[0028]根据本实用新型的一个实施例，隔板优选为周向均匀分布，也可根据需要适当调整隔板之间的角度或距离，例如，隔板安装角度与半径方向相同，形成均匀的径向分布。
[0029]如图3所示，在如图2的A-A截面方向，多个隔板6都为平板。多个隔板6都沿第一减涡盘和第二减涡盘8的半径方向设置，呈辐射状，并且，多个隔板6沿第一减涡盘和第二减涡盘8的周向均匀分布。
[0030]如图4所示，与图3相比，隔板的优选数量保持不变，不同之处在于隔板的布置角度。多个隔板16都为平板。隔板16接近减涡装置外圆的一端为第一端B，接近减涡装置内圆的一端为第一端A。多个隔板16沿第一减涡盘和第二减涡盘18的周向均匀分布，并且，隔板16的第一端B和减涡装置中心的连接线与隔板的夹角都相等，夹角为0° — 50°。优选的，夹角为45°。
[0031]如图5所示，多个隔板36都为流线型曲面。隔板36接近减涡装置外圆的一端为第一端B，隔板的另一端为第二端A，AB为隔板的剖面端点连线。多个隔板36沿第一减涡盘和第二减涡盘的周向均匀分布，隔板36的第一端B和减涡装置中心的连接线与隔板的第一端B和隔板的第二端A的连接线的夹角都相等，夹角为0° — 50°。优选的，夹角为45°。
[0032]如图6所示，隔板46在向心进气方向与轴向都为曲面构型，该曲面隔板46结构有利于气流的流动，降低压力损失。隔板46接近减涡装置外圆的一端为第一端B，隔板的另一端为第二端A。多个隔板46沿第一减涡盘和第二减涡盘的周向均匀分布。隔板46的第一端B和减涡装置中心的连接线与隔板的第一端B和隔板的第二端A的连接线的夹角都相等，夹角为0° — 50°。优选的，夹角为45°
[0033]本实用新型从减少径向气流压力损失的原理出发，气流在向心流动过程中，如果不采取相关减涡措施，由于自由涡的存在，会导致流动损失加大，气流压力降低。为了减少自由涡，降低损失，本实用新型的隔板式减涡装置一方面在物理结构上，位于气流向心流动的必经路径，隔板式减涡装置的存在，减少了涡的进一步生成与扩大，从而降低涡的流动损失。一方面，气流进入隔板式减涡装置后，由于隔板式减涡装置与转子速度相同，会逐渐改变气流速度，从而实现减涡降低压力损失的功能。
[0034]隔板式减涡装置可以通过铸造或者焊接或者铸造与焊接共用的连接形式形成整圈结构，通过螺栓与转子盘的法兰相连接。为了实现较好的隔离气体，降低涡结构，隔板的数量不能太少，在满足减涡降低压损功能的同时，隔板数量同样不能太多，以免增加结构重量。
[0035]根据本实用新型的一个实施例，减涡通道的个数为8 — 20个，减涡通道的个数优选为16个。
[0036]减涡装置设置法兰结构，或者在压气机盘的空腔中设置法兰结构；通过法兰结构，减涡装置与压气机的压气机盘螺纹连接。例如，周向均匀分布的螺栓结构5用以固定连接减涡结构与盘的法兰4。采用螺母与压气机盘连接的方式，避免了对压气机鼓筒强度的影响。
[0037]根据本实用新型的一个实施例，一种压气机包括如上的压气机的隔板式减涡装置。
[0038]本实用新型的压气机的隔板式减涡装置及压气机，解决了向心流动过程中的漩涡形成问题，降低压力损失，整体隔板式结构，有利于减轻振动问题，可以根据需要设置隔板的安装角度，进气气流角度可控，可避免气流方向的突变，减少压损。解决了减涡装置对鼓筒的强度影响，隔板的不同形状与安装角度，有利于气流的流动，减少压力损失，加工与安装方便。
[0039]本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种压气机的隔板式减涡装置，所述压气机的引气流道中设置压气机盘，所述减涡装置设置在所述压气机盘的空腔内，其特征在于: 所述减涡装置为圆环状的盘结构；所述减涡装置包括:第一减涡盘、第二减涡盘和设置在所述第一减涡盘和所述第二减涡盘之间的多个隔板；相邻的两个所述隔板之间形成从所述减涡装置外圆贯通到所述减涡装置内圆的减涡通道； 在所述压气机工作的状态下，所述减涡装置与所述压气机盘同轴旋转，所述减涡装置沿所述减涡装置内圆的中心线旋转，进入所述压气机的气流经过所述减涡通道进入所述减涡装置内圆。
2.如权利要求1所述的减涡装置，其特征在于: 所述多个隔板都为平板； 所述多个隔板都沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的半径方向设置，并且，所述多个隔板沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的周向均匀分布。
3.如权利要求1所述的减涡装置，其特征在于: 所述多个隔板都为平板；其中，所述隔板接近所述减涡装置外圆的一端为第一端； 所述多个隔板沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的周向均匀分布，并且，所述隔板的第一端和所述减涡装置中心的连接线与所述隔板的夹角都相等，所述夹角为0° -50。。
4.如权利要求3所述的减涡装置，其特征在于: 所述夹角为45°。
5.如权利要求1所述的减涡装置，其特征在于: 所述多个隔板都为流线型曲面；其中，所述隔板接近所述减涡装置外圆的一端为第一端，所述隔板的另一端为第二端； 所述多个隔板沿所述第一减涡盘和所述第二减涡盘的周向均匀分布，并且，所述隔板的第一端和所述减涡装置中心的连接线与所述隔板的第一端和所述隔板的第二端的连接线的夹角都相等，所述夹角为0° — 50°。
6.如权利要求5所述的减涡装置，其特征在于: 所述夹角为45°。
7.如权利要求1所述的减涡装置，其特征在于: 所述减涡通道的个数为8一20个。
8.如权利要求7所述的减涡装置，其特征在于: 所述减涡通道的个数为16个。
9.如权利要求1所述的减涡装置，其特征在于: 所述减涡装置设置法兰结构；通过所述法兰结构，所述减涡装置与所述压气机的压气机盘螺纹连接。
10.如权利要求1所述的减涡装置，其特征在于: 所述隔板的数量大于等于8。
11.一种压气机，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的压气机的隔板式减涡装置。
【文档编号】F04D29/42GK203614465SQ201320817157
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】闫怀喜 申请人:中航商用航空发动机有限责任公司