CN112283155B - 压气机引气结构和航空发动机 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种压气机引气结构和航空发动机。其中，压气机引气结构包括：两级转子轮盘；两级转子叶片；鼓筒，其上设有多个沿周向分布的引气口；以及周向分布地设置在鼓筒的外壁上并与引气口位于同一轴向位置处的多个导流收纳壳；其中，导流收纳壳一对一地设置在引气口在转子轮盘的旋转方向上的上游侧，导流收纳壳为单向开口结构且其开口方向被配置为与转子轮盘的旋转方向一致。导流收纳壳能够将引气口附近紊乱的流场进行整流，并将气流顺畅地引入引气口，在提高引流结构的机械强度同时，有效降低引气流动损失，有效提高引气效率和引气稳定可靠性。

Description

压气机引气结构和航空发动机
技术领域
本公开涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种压气机引气结构和航空发动机。
背景技术
在航空发动机压气机中，工作温度相对较高的涡轮转静子部件通常需要从工作温度相对较低的压气机端引冷气进行冷却，由于发动机结构尺寸等限制，来自压气机主流道的引气多经过转子内腔流向涡轮端，通常在转子鼓筒壁上直接开孔将压气机主流道的具有一定压力的冷却气引向转子内腔，但在该设计技术中存在以下问题：
1、鼓筒壁上的引气口多位于级间凹腔处，该位置的流场受其位置及形状的影响，极为紊乱，引气效率较低；
2、通常鼓筒壁上的引气口沿周向间隔分布且随转子旋转，而引气口位置的气流虽具有一定的周向速度，但周向速度低于引气口周向旋转速度，引气气流流向相对运动速度较高的引气口时进一步加剧了引气流动损失，降低了引气效率。
发明内容
经发明人研究发现，相关技术中的压气机引气结构存在引气效率不高的技术问题。
有鉴于此，本公开实施例提供一种压气机引气结构和航空发动机，能够有效减少引气损失，提高引气效率。
本公开的一些实施例提供了一种压气机引气结构，包括：
两级转子轮盘，相对设置；
两级转子叶片，每级转子叶片对应设置在一级转子轮盘的外沿；
鼓筒，设置在两级转子轮盘之间，每端对应与一级转子轮盘连接，其上设有多个沿周向分布的引气口；以及
多个导流收纳壳，周向分布地设置在鼓筒的外壁上并与引气口位于同一轴向位置处，用于对气流进行导流并引向引气口；
其中，导流收纳壳一对一地设置在引气口在转子轮盘的旋转方向上的上游侧，导流收纳壳为单向开口结构且其开口方向被配置为与转子轮盘的旋转方向一致。
在一些实施例中，导流收纳壳为弧形壳体。
在一些实施例中，导流收纳壳为1/4球形壳。
在一些实施例中，引气口在沿着引气方向上呈渐扩结构。
在一些实施例中，导流收纳壳与引气口均位于靠近后一级转子轮盘的一侧。
在一些实施例中，还包括位于两级转子叶片之间的静子叶片，导流收纳壳与引气口在轴向位置上均位于静子叶片和后一级转子叶片之间。
本公开的一些实施例提供了一种航空发动机，包括前述压气机引气结构。
因此，根据本公开实施例，通过在鼓筒的外壁上设置周向分布的导流收纳壳，导流收纳壳为单向开口结构且其开口方向被配置为与转子轮盘的旋转方向一致，能够将引气口附近紊乱的流场进行整流，并将气流顺畅地引入引气口，在提高引流结构的机械强度同时，有效降低引气流动损失，有效提高引气效率和引气稳定可靠性。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是本公开压气机引气结构的一些实施例的结构示意图；
图2是本公开压气机引气结构的一些实施例中鼓筒的立体结构示意图；
图3是图1中A-A位置处鼓筒的整环截面图。
附图标记说明
1、转子轮盘；2、转子叶片；3、鼓筒；4、引气口；5、引气管路；6、导流收纳壳；7、静子叶片。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1所示，本公开的一些实施例提供了一种压气机引气结构，包括：两级转子轮盘1、两级转子叶片2、鼓筒3以及多个导流收纳壳6，其中，两级转子轮盘1相对设置；每级转子叶片2对应设置在一级转子轮盘1的外沿；鼓筒3设置在两级转子轮盘1之间，每端对应与一级转子轮盘1连接，其上设有多个沿周向分布的引气口4；在鼓筒3内安置有涡轮的引气管路5，从而将压气机的高压气体从压气机的引气口引向引气管路5对涡轮进行冷却，多个导流收纳壳6周向分布地设置在鼓筒3的外壁上并与引气口4位于同一轴向位置处，其用于对气流进行导流并引向引气口4；如图2和图3所示，导流收纳壳6一对一地设置在引气口4在转子轮盘1的旋转方向上的上游侧，图3中的弧形箭头示出了转子轮盘1的旋转方向。导流收纳壳6为单向开口结构且其开口方向被配置为与转子轮盘1的旋转方向一致。
在该示意性的实施例中，如图2和图3所示，通过在鼓筒3的外壁上设置周向分布的导流收纳壳6，导流收纳壳6为单向开口结构且其开口方向被配置为与转子轮盘1的旋转方向一致，可将相对于导流收纳壳6具有一定周向速度的气流的动压转化为静压，能够将引气口4附近紊乱的流场进行整流，并将气流顺畅地引向引气口4，有利于提高引气质量，相较于导流板或导流叶片的结构形式，有效提升了引气口4处的静压，进而提升引气压力，便于将气流引入引气口4，在提高引流结构的机械强度的同时有效降低引气流动损失，有效提高引气效率和引气稳定可靠性。
需要说明的是，如图3所示，转子轮盘1的旋转方向上的上游侧是指在沿着转子轮盘1转动的方向上，位于后侧的一侧，相应地，下游侧为位于前侧的一侧。
在一些实施例中，如图1所示，导流收纳壳6与引气口4均位于靠近后一级转子轮盘1的一侧，便于引气。
尤其地，在一些实施例中，如图1所示，压气机引气结构还包括位于两级转子叶片2之间的静子叶片7，导流收纳壳6与引气口4在轴向位置上均位于静子叶片7和后一级转子叶片2之间，导流收纳壳6能够有效地降低转静子交界面的引气损失，提高引气效率，具有较高的可实施性。
在一些实施例中，如图2和图3所示，导流收纳壳6为弧形壳体，有效降低气流流动损失。在一些实施例中，如图2和图3所示，导流收纳壳6为1/4球形壳，便于加工，而且有效增加导流面积。
为进一步提升引气压力，在一些实施例中，引气口4在沿着引气方向上呈渐扩结构。气流经过扩张的引气口4会减速增压，从而有利于提高引气压力，进一步的提升了引气效率。
导流收纳壳6可通过机加工与鼓筒3加工为一体，亦可做成分体式结构。
本公开的一些实施例提供了一种航空发动机，包括前述压气机引气结构。航空发动机相应地也具有上述有益技术效果。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种压气机引气结构，其特征在于，包括：
两级转子轮盘（1），相对设置；
两级转子叶片（2），每级所述转子叶片（2）对应设置在一级所述转子轮盘（1）的外沿；
鼓筒（3），设置在两级所述转子轮盘（1）之间，每端对应与一级所述转子轮盘（1）连接，其上设有多个沿周向分布的引气口（4）；以及
多个导流收纳壳（6），周向分布地设置在所述鼓筒（3）的外壁上并与所述引气口（4）位于同一轴向位置处，用于对气流进行导流并引向所述引气口（4）；
其中，所述导流收纳壳（6）一对一地设置在所述引气口（4）在所述转子轮盘（1）的旋转方向上的上游侧，所述导流收纳壳（6）为单向开口结构且其开口方向被配置为与所述转子轮盘（1）的旋转方向一致，所述导流收纳壳（6）为1/4球形壳。
2.根据权利要求1所述的压气机引气结构，其特征在于，所述引气口（4）在沿着引气方向上呈渐扩结构。
3.根据权利要求1所述的压气机引气结构，其特征在于，所述导流收纳壳（6）与所述引气口（4）均位于靠近后一级所述转子轮盘（1）的一侧。
4.根据权利要求1所述的压气机引气结构，其特征在于，还包括位于两级所述转子叶片（2）之间的静子叶片（7），所述导流收纳壳（6）与所述引气口（4）在轴向位置上均位于所述静子叶片（7）和后一级所述转子叶片（2）之间。
5.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1~4任一所述的压气机引气结构。
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