CN114810663A - 一种离心/斜流压气机后承力结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心/斜流压气机后承力结构，涉及航空发动机和燃气轮机结构领域，其主要包括分流机匣和扩压器机匣，充分利用扩压器叶片和分流机匣支板，将压气机后支承的载荷通过轴向扩压器‑分流机匣传递至发动机安装节处，并巧妙的设计了扩压器C形内环，提高其轴向刚度，有效较低轴向变形，并且能够保证刚性支承的径向刚度要求，提高转子‑支承***的稳定性。

Description

一种离心/斜流压气机后承力结构
技术领域
本发明涉及航空发动机和燃气轮机结构领域，涉及一种承力机匣结构，尤其涉及一种离心/斜流压气机后承力结构，充分利用扩压器叶片和分流机匣支板，将压气机后支承的载荷通过轴向扩压器-分流机匣传递至发动机安装节处，并巧妙的设计了扩压器C形内环，提高其轴向刚度，有效较低轴向变形，并且能够保证刚性支承的径向刚度要求，提高转子-支承***的稳定性。
背景技术
在目前的轻型单转子航空发动机上，压气机采用离心或者斜流叶轮，当在压气机与涡轮之间设计支点时，由于压气机后的温度相对涡轮温度较低，一般在压气机扩压器机匣处设计承力框架。压气机后支承的位置限制了扩压器内环轴向距离，使得轴向刚度较弱，无法满足转、静子轴向变形协调。为了尽可能缩短传力路线、提高传力的可靠性，在不明显改变支承刚度、变形的情况下，亟需提出一种更优的承力框架结构。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术中的技术缺陷，本发明提供一种离心/斜流压气机后承力结构，充分利用扩压器叶片和分流机匣支板，将压气机后支承的载荷通过轴向扩压器-分流机匣传递至发动机安装节处，并巧妙的设计了扩压器C形内环，提高其轴向刚度，有效较低轴向变形，并且能够保证刚性支承的径向刚度要求，提高转子-支承***的稳定性。当采用这种离心压气机后承力框架结构时，其结构比较紧凑，应力集中小，并由于其简单的结构非常适合批量生产，便于安装、维护和更换，对于航空发动机和燃气轮机有广泛应用前景。
(二)技术方案
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种离心/斜流压气机后承力结构，包括分流机匣和扩压器机匣，所述分流机匣紧邻布置在风扇机匣的下游，所述扩压器机匣紧邻布置在分流机匣的下游，其特征在于，
所述分流机匣包括同心布置的分流机匣外环、分流机匣内环以及沿周向均匀分布在所述分流机匣外环与分流机匣内环之间的多个导流支板，所述分流机匣外环、分流机匣内环、导流支板均设置为与压气机轴线具有夹角的倾斜布置，其中，所述分流机匣外环的前端面加工形成为分流机匣前安装边，所述分流机匣前安装边通过紧固件与上游的风扇机匣同轴紧固连接，所述分流机匣外环的后端的外壁面上加工形成有压气机安装节安装边；所述分流机匣内环的后端面加工形成为分流机匣后安装边，所述分流机匣后安装边与下游的扩压器机匣同轴紧固连接；
所述扩压器机匣为轴向扩压器，包括同心布置的扩压器机匣外环、扩压器机匣内环以及沿周向均匀分布在所述扩压器机匣外环与扩压器机匣内环之间的多个扩压叶片，所述扩压器机匣外环、扩压器机匣内环、扩压叶片均沿压气机轴向延伸，其中，所述扩压器机匣外环的前端面加工形成为扩压器机匣前安装边，所述扩压器机匣前安装边通过紧固件与所述分流机匣后安装边同轴紧固连接；所述扩压器机匣内环的径向内端加工形成为扩压器机匣下安装边，所述扩压器机匣下安装边与压气机后轴承座固定连接，且所述扩压器机匣内环的横截面整体呈C形，以增加扩压器机匣作为承力机匣的轴向刚度，降低承力机匣的轴向变形，改善转静子轴向变形不协调。
在进一步地实施方案中，所述分流机匣前安装边上沿周向设置有多个安装孔和顶丝孔，通过螺栓与上游风扇机匣紧固连接，并通过止口配合实现同轴定位，止口为过渡配合。
在进一步地实施方案中，所述分流机匣后安装边上沿周向设置多个安装孔和顶丝孔，通过螺栓与所述扩压器机匣连接，并通过止口配合实现同轴定位，止口为过盈配合。
在进一步地实施方案中，所述分流机匣内环为空心结构。
在进一步地实施方案中，所述分流机匣机匣、扩压器机匣均由不锈钢材料制成。
在进一步地实施方案中，所述扩压器机匣的C形内环的厚度、弯度需根据强度设计结果进行优化调整。
通过上述结构设置，本发明的离心/斜流压气机后承力结构，压气机后支承的载荷通过轴向扩压器-分流机匣传递至发动机安装节处，缩短了传力路线、提高传力的可靠性。扩压器机匣内环横截面设置为C形，提高了扩压器内环的轴向刚度，有效较低轴向变形，并且能够保证刚性支承的径向刚度要求。通过改变扩压器机匣C形内环的厚度、弯度来调整扩压器机匣刚度，实现最优轴向和径向刚度。
(三)有益效果
同现有技术相比，本发明的离心/斜流压气机后承力结构至少具有以下显著的技术效果：
(1)压气机后支承的载荷通过轴向扩压器-分流机匣传递至发动机安装节处，缩短传力路线、提高传力的可靠性。
(2)通过将扩压器内环横截面设置为C形，提高扩压器内环的轴向刚度，有效较低轴向变形，并且能够保证刚性支承的径向刚度要求。
(3)通过改变扩压器机匣C形内环的厚度、弯度来调整扩压器机匣刚度，实现最优轴向和径向刚度。
附图说明
图1为本发明实施例的离心/斜流压气机后承力结构示意图；
图2为本发明实施例中改变扩压器内环厚度、弯度示意图。
附图标记说明：
分流机匣1，扩压器机匣2，分流机匣前安装边3，分流支板4，安装节安装边5，分流机匣后安装边6，扩压器叶片7，扩压器机匣下安装边8。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个实施例，本发明的离心/斜流压气机后承力结构，其主要结构如图1所示。本发明的离心/斜流压气机后承力结构，包括分流机匣1和扩压器机匣2，分流机匣1紧邻布置在风扇机匣的下游，扩压器机匣2紧邻布置在分流机匣1的下游。
分流机匣1包括同心布置的分流机匣外环、分流机匣内环以及沿周向均匀分布在分流机匣外环与分流机匣内环之间的多个导流支板4，分流机匣外环、分流机匣内环、导流支板4均为与压气机轴线具有夹角的倾斜布置，其中，分流机匣外环的前端面加工形成为分流机匣前安装边3，分流机匣前安装边3通过紧固件与上游的风扇机匣同轴紧固连接，分流机匣外环的后端的外壁面上加工形成有压气机安装节安装边5；分流机匣内环的后端面加工形成为分流机匣后安装边6，分流机匣后安装边6与下游的扩压器机匣2同轴紧固连接。
扩压器机匣2为轴向扩压器，包括同心布置的扩压器机匣外环、扩压器机匣内环以及沿周向均匀分布在扩压器机匣外环与扩压器机匣内环之间的多个扩压叶片7，扩压器机匣外环、扩压器机匣内环、扩压叶片7均沿压气机轴向延伸，其中，扩压器机匣外环的前端面加工形成为扩压器机匣前安装边，扩压器机匣前安装边通过紧固件与分流机匣后安装边6同轴紧固连接；扩压器机匣内环的径向内端加工形成为扩压器机匣下安装边8，扩压器机匣下安装边8与压气机后轴承座固定连接，且扩压器机匣内环的横截面整体呈C形，以增加扩压器机匣作为承力机匣的轴向刚度，降低承力机匣的轴向变形，改善转静子轴向变形不协调。
通过上述结构设置，本发明的离心/斜流压气机后承力结构，压气机后支承的载荷通过轴向扩压器-分流机匣传递至发动机安装节处，缩短了传力路线、提高传力的可靠性。扩压器机匣内环横截面设置为C形，提高了扩压器内环的轴向刚度，有效较低轴向变形，并且能够保证刚性支承的径向刚度要求。通过改变扩压器机匣C形内环的厚度、弯度来调整扩压器机匣刚度，实现最优轴向和径向刚度。
具体而言，如图1所示，分流机匣1的前端面加工形成为分流机匣前安装边3，分流机匣前安装边3设置于分流机匣外环的前端面上，与上游风扇机匣紧固连接。分流机匣前安装边3上沿周向设置有多个安装孔和顶丝孔，通过螺栓与上游风扇机匣连接，并通过止口配合实现同轴定位，止口为过渡配合。分流机匣外环与分流机匣内环之间沿周向均匀分布若干个导流支板4；安装节安装边5设置于分流机匣外环后端的外壁面上；分流机匣后安装边6设置于分流机匣内环的后端面上，与下游的扩压器机匣2连接。分流机匣后安装边6上沿周向设置多个安装孔和顶丝孔，通过螺栓与扩压器机匣2连接，并通过止口配合实现同轴定位，止口为过盈配合。分流机匣内环为空心结构。
如图1所示，扩压器机匣2的横截面整体呈C形，扩压器机匣外环与扩压器机匣内环之间沿周向均匀分布若干个轴向扩压叶片7，通过扩压器机匣下安装边8与压气机后轴承座固定连接。扩压器机匣2通过设计C形内环，从而增加扩压器机匣作为承力机匣的轴向刚度，降低承力机匣的轴向变形，改善转静子轴向变形不协调。
如图2所示，通过改变扩压器机匣2的C形内环的厚度、弯度调节承力结构的轴向和径向刚度。本发明实施例中设计的扩压器机匣内环，发动机转、静子关键位置处变形差＜0.3mm，径向刚度＞1×108N/m，满足设计要求。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种离心/斜流压气机后承力结构，包括分流机匣和扩压器机匣，所述分流机匣紧邻布置在风扇机匣的下游，所述扩压器机匣紧邻布置在分流机匣的下游，其特征在于，
所述分流机匣包括同心布置的分流机匣外环、分流机匣内环以及沿周向均匀分布在所述分流机匣外环与分流机匣内环之间的多个导流支板，所述分流机匣外环、分流机匣内环、导流支板均设置为与压气机轴线具有夹角的倾斜布置，其中，所述分流机匣外环的前端面加工形成为分流机匣前安装边，所述分流机匣前安装边通过紧固件与上游的风扇机匣同轴紧固连接，所述分流机匣外环的后端的外壁面上加工形成有压气机安装节安装边；所述分流机匣内环的后端面加工形成为分流机匣后安装边，所述分流机匣后安装边与下游的扩压器机匣同轴紧固连接；
所述扩压器机匣为轴向扩压器，包括同心布置的扩压器机匣外环、扩压器机匣内环以及沿周向均匀分布在所述扩压器机匣外环与扩压器机匣内环之间的多个扩压叶片，所述扩压器机匣外环、扩压器机匣内环、扩压叶片均沿压气机轴向延伸，其中，所述扩压器机匣外环的前端面加工形成为扩压器机匣前安装边，所述扩压器机匣前安装边通过紧固件与所述分流机匣后安装边同轴紧固连接；所述扩压器机匣内环的径向内端加工形成为扩压器机匣下安装边，所述扩压器机匣下安装边与压气机后轴承座固定连接，且所述扩压器机匣内环的横截面整体呈C形，以增加扩压器机匣作为承力机匣的轴向刚度，降低承力机匣的轴向变形，改善转静子轴向变形不协调。
2.根据权利要求1所述的离心/斜流压气机后承力结构，其特征在于：所述分流机匣前安装边上沿周向设置有多个安装孔和顶丝孔，通过螺栓与上游风扇机匣紧固连接，并通过止口配合实现同轴定位，止口为过渡配合。
3.根据权利要求1所述的离心/斜流压气机后承力结构，其特征在于：所述分流机匣后安装边上沿周向设置多个安装孔和顶丝孔，通过螺栓与所述扩压器机匣连接，并通过止口配合实现同轴定位，止口为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的离心/斜流压气机后承力结构，其特征在于：所述分流机匣内环为空心结构。
5.根据权利要求1所述的压气机后承力结构，其特征在于：所述分流机匣机匣、扩压器机匣由不锈钢材料制成。
6.根据权利要求1～5任一项所述的离心/斜流压气机后承力结构，其特征在于：所述扩压器机匣的C形内环的厚度、弯度需根据强度设计结果进行优化调整。
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