本發(fā)明屬于中小型航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)節(jié)的離心壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)。這種引氣結(jié)構(gòu)通過設(shè)置于葉輪出口周向連續(xù)的環(huán)形縫將離心壓氣機(jī)流道中的氣流引出，最終完成前軸承腔封嚴(yán)以及葉輪進(jìn)口葉根處流道的封嚴(yán)。該種結(jié)構(gòu)能夠減小引氣結(jié)構(gòu)在離心葉輪葉片上作用的氣動激振力，允許離心機(jī)匣以及擴(kuò)壓器的在熱態(tài)自由膨脹，同時可以通過調(diào)節(jié)氣路中的噴嘴來調(diào)節(jié)引氣壓力，結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，特別適用于徑向進(jìn)氣的中小型航空發(fā)動機(jī)離心壓氣機(jī)。

背景技術(shù)：

離心壓氣機(jī)由于具有單級壓比高、工作范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點在小型燃?xì)廨啓C(jī)及中小型航空發(fā)動機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。離心壓氣機(jī)中會從離心機(jī)匣處引氣用于前軸承腔封嚴(yán)以及葉輪進(jìn)口葉根處流道的封嚴(yán)。常用的做法是在離心機(jī)匣合適的半徑高度處打孔或者加工周向不連續(xù)的扇形槽來使離心壓氣機(jī)流道中具有特定壓力的氣流從孔或者槽中流出；進(jìn)一步通過特定的氣流通道將這部分高壓氣體引導(dǎo)到前軸承腔以及離心葉輪與進(jìn)氣機(jī)匣之間的輪轂處進(jìn)行封嚴(yán)。

然而，此種引氣封嚴(yán)結(jié)構(gòu)需要在離心機(jī)匣上打孔或者加工周向扇形槽，使得離心機(jī)匣在周向不連續(xù)。這樣在離心壓氣機(jī)運轉(zhuǎn)時，氣流經(jīng)過這些周向不連續(xù)的孔或槽時會產(chǎn)生周期性的波動，進(jìn)而在葉輪葉片上產(chǎn)生氣動激振力，不利于離心壓氣機(jī)的穩(wěn)定運行。同時由于引氣孔或引氣槽只能在離心機(jī)匣的特定半徑高度處加工，一旦所需引氣壓力與設(shè)計值出現(xiàn)偏差整個引氣系統(tǒng)將無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，只能重新加工離心機(jī)匣。另外，離心機(jī)匣一般與擴(kuò)壓器連成一體，為了使其在熱態(tài)能夠自由膨脹，還需要在離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器之間設(shè)計一個能夠吸收離心機(jī)匣熱變形的結(jié)構(gòu)。因此，傳統(tǒng)的引氣結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性且存在一些問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)的壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置于葉輪出口周向連續(xù)的環(huán)形縫將離心壓氣機(jī)流道中的氣流引出，減小了引氣結(jié)構(gòu)在離心葉輪葉片上作用的氣動激振力，且能夠使離心機(jī)匣在熱態(tài)自由膨脹，同時在引氣通道中設(shè)置節(jié)流噴嘴調(diào)節(jié)氣流壓力，最終完成前軸承腔封嚴(yán)以及葉輪進(jìn)口葉根處流道的封嚴(yán)，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的優(yōu)點，特別適用于徑向進(jìn)氣的中小型航空發(fā)動機(jī)離心壓氣機(jī)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種可調(diào)節(jié)的離心壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)氣機(jī)匣、離心機(jī)匣、擴(kuò)壓器和壓氣機(jī)外機(jī)匣，所述離心機(jī)匣設(shè)置在所述進(jìn)氣機(jī)匣和擴(kuò)壓器之間，所述離心機(jī)匣的葉輪流道內(nèi)設(shè)置有離心葉輪，其特征在于，

所述離心機(jī)匣通過將前安裝邊用緊固件與所述進(jìn)氣機(jī)匣的內(nèi)側(cè)法蘭連接的方式安裝在所述進(jìn)氣機(jī)匣上，所述離心機(jī)匣的后端與所述擴(kuò)壓器之間存在一個周向連續(xù)的引氣環(huán)形縫，所述引氣環(huán)形縫位于離心葉輪的出口位置，壓氣機(jī)運行時，壓氣機(jī)流道內(nèi)的少部分氣流經(jīng)過所述引氣環(huán)形縫流到引氣腔中，所述引氣腔為至少由所述進(jìn)氣機(jī)匣、離心機(jī)匣、擴(kuò)壓器和壓氣機(jī)外機(jī)匣所圍成的封閉空間；

所述的離心葉輪的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有前封嚴(yán)篦齒和后封嚴(yán)篦齒，在前封嚴(yán)篦齒和后封嚴(yán)篦齒之間的位置所述的進(jìn)氣機(jī)匣上設(shè)置有環(huán)槽，所述前封嚴(yán)篦齒的前端為前軸承腔，所述進(jìn)氣機(jī)匣中設(shè)置有氣流通道，所述氣流通道一端與所述引氣腔連通，另一端與所述環(huán)槽連通，所述氣流通道與所述引氣腔連通的一端設(shè)置有節(jié)流噴嘴；

所述引氣腔中的空氣經(jīng)過所述節(jié)流噴嘴使氣流壓力由離心葉輪出口靜壓降低到封嚴(yán)所需的壓力后，沿著所述氣流通道進(jìn)入位于所述進(jìn)氣機(jī)匣的環(huán)槽中，進(jìn)入所述環(huán)槽中的氣體一部分通過所述前封嚴(yán)篦齒與進(jìn)氣機(jī)匣之間的間隙進(jìn)入所述前軸承腔中，對所述前軸承腔進(jìn)行封嚴(yán)，另一部分氣體通過所述后封嚴(yán)篦齒與進(jìn)氣機(jī)匣之間的間隙到達(dá)離心葉輪與進(jìn)氣機(jī)匣之間的間隙處，并通過該間隙進(jìn)入壓氣機(jī)流道，從而對壓氣機(jī)流道進(jìn)行封嚴(yán)。

優(yōu)選地，所述離心機(jī)匣為懸臂結(jié)構(gòu)，并且所述離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器在離心葉輪出口處斷開，二者之間的周向連續(xù)的引氣環(huán)形縫能夠使所述離心機(jī)匣和擴(kuò)壓器在熱態(tài)時均能夠自由膨脹。

優(yōu)選地，所述壓氣機(jī)外機(jī)匣的一端通過緊固件固定在所述進(jìn)氣機(jī)匣的外側(cè)法蘭面上，所述壓氣機(jī)外機(jī)匣的另一端通過緊固件固定在所述擴(kuò)壓器的側(cè)壁上。

優(yōu)選地，所述氣流通道包括相互連通的引氣通道Ⅰ、引氣通道Ⅱ和引氣通道Ⅲ，在所述進(jìn)氣機(jī)匣前端有支板的角向分別鉆兩個斜孔，其中一個斜孔構(gòu)成引氣通道Ⅱ，另一個斜孔構(gòu)成引氣通道Ⅲ，并在鉆孔起始位置設(shè)置螺堵以實現(xiàn)密封，所述引氣通道Ⅲ與所述環(huán)槽接通，同時在所述進(jìn)氣機(jī)匣后端相同的角向進(jìn)行鉆孔形成所述引氣通道Ⅰ，所述引氣通道Ⅰ與引氣通道Ⅱ接通。

優(yōu)選地，所述節(jié)流噴嘴設(shè)置在所述引氣通道Ⅰ的進(jìn)口處。進(jìn)一步地，在所述引氣通道Ⅰ的進(jìn)口處加工螺紋并利用所述節(jié)流噴嘴上的一字形凹槽將所述節(jié)流噴嘴擰在所述引氣通道Ⅰ的進(jìn)口處。

優(yōu)選地，所述節(jié)流噴嘴為可更換的節(jié)流噴嘴，當(dāng)封嚴(yán)參數(shù)需要調(diào)節(jié)時，可以通過調(diào)節(jié)所述節(jié)流噴嘴上的噴嘴孔的直徑大小來實現(xiàn)。在此過程中可以通過對所述節(jié)流噴嘴進(jìn)行流量試驗來精確確定所選節(jié)流噴嘴的真實流量。

優(yōu)選地，所述離心葉輪的轉(zhuǎn)軸和前軸承之間設(shè)置有調(diào)整墊Ⅰ，通過對所述調(diào)整墊Ⅰ進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)整所述離心葉輪與離心機(jī)匣之間的軸向間隙。

優(yōu)選地，所述離心機(jī)匣前端的安裝邊和所述進(jìn)氣機(jī)匣的內(nèi)側(cè)法蘭之間也設(shè)置有調(diào)整墊Ⅱ，通過對所述調(diào)整墊Ⅱ進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)整所述離心葉輪的葉頂間隙以及所述離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器之間的軸向錯移。

通過對調(diào)整墊Ⅰ和調(diào)整墊Ⅱ進(jìn)行調(diào)節(jié)可以調(diào)整離心葉輪與離心機(jī)匣之間的軸向間隙以及離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器之間的軸向錯移，使熱態(tài)膨脹后的離心葉輪流道以及擴(kuò)壓器流道對齊。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)具有顯著的技術(shù)效果：(1)與一般的引氣結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的引氣處為葉輪出口且引氣縫為周向連續(xù)的，不會在葉片上產(chǎn)生氣動激振力，有利于壓氣機(jī)的穩(wěn)定運行。(2)離心機(jī)匣為懸臂結(jié)構(gòu)且離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器之間存在引氣環(huán)縫能夠使離心機(jī)匣和擴(kuò)壓器在熱態(tài)均能夠自由膨脹。(3)通過對調(diào)整墊Ⅰ和調(diào)整墊Ⅱ進(jìn)行調(diào)節(jié)可以調(diào)整離心葉輪與離心機(jī)匣之間的軸向間隙以及離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器之間的軸向錯移，使熱態(tài)膨脹后的葉輪流道以及擴(kuò)壓器流道對齊。(4)當(dāng)發(fā)動機(jī)封嚴(yán)所需的環(huán)槽中的壓力需要改變時，或者壓氣機(jī)的壓力與設(shè)計值有所偏差使引氣環(huán)縫處的壓力改變時，均可以通過更換節(jié)流噴嘴對氣流壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。(5)此外，本發(fā)明的引氣結(jié)構(gòu)中不需要在離心機(jī)匣上開引氣孔或者槽，結(jié)構(gòu)簡單、加工方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的離心壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為節(jié)流噴嘴結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說明的是，以下所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的離心壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)氣機(jī)匣1、離心機(jī)匣18、擴(kuò)壓器19和壓氣機(jī)外機(jī)匣16，離心機(jī)匣18設(shè)置在進(jìn)氣機(jī)匣1和擴(kuò)壓器19之間，離心機(jī)匣18的葉輪流道內(nèi)設(shè)置有離心葉輪。壓氣機(jī)外機(jī)匣16的一端通過緊固件固定在進(jìn)氣機(jī)匣1的外側(cè)法蘭面上，壓氣機(jī)外機(jī)匣16的另一端通過緊固件固定在擴(kuò)壓器19的側(cè)壁上。

離心機(jī)匣18為懸臂結(jié)構(gòu)，其前端的安裝邊通過法蘭和螺栓安裝在進(jìn)氣機(jī)匣1的內(nèi)側(cè)法蘭上。離心機(jī)匣18與擴(kuò)壓器19之間存在周向連續(xù)的引氣環(huán)形縫17，離心機(jī)匣18與擴(kuò)壓器19在離心葉輪出口處斷開，二者之間的周向連續(xù)的引氣環(huán)形縫17能夠使離心機(jī)匣18和擴(kuò)壓器19在熱態(tài)時均能夠自由膨脹。壓氣機(jī)工作時，流道中的高壓氣從引氣環(huán)形縫17中流入引氣腔15中。引氣腔15為至少由進(jìn)氣機(jī)匣1、離心機(jī)匣18、擴(kuò)壓器19和壓氣機(jī)外機(jī)匣16所圍成的封閉空間。所述的離心葉輪20的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有前封嚴(yán)篦齒和后封嚴(yán)篦齒，在前封嚴(yán)篦齒和后封嚴(yán)篦齒之間的位置所述的進(jìn)氣機(jī)匣1上設(shè)置有環(huán)槽6，所述前封嚴(yán)篦齒的前端為前軸承腔5。

在進(jìn)氣機(jī)匣1上設(shè)置有氣流通道，氣流通道通過在進(jìn)氣機(jī)匣1上打孔來完成引氣。在進(jìn)氣機(jī)匣1前端有支板3的角向鉆兩個斜孔，其中一個斜孔構(gòu)成引氣通道Ⅱ12，另一個斜孔構(gòu)成引氣通道Ⅲ4，使引氣通道Ⅲ4與環(huán)槽6接通，并將鉆孔起始位置用螺堵2堵住以實現(xiàn)密封，同時在進(jìn)氣機(jī)匣1后端相同的角向鉆孔形成引氣通道Ⅰ11，后端相同的角向鉆孔形成引氣通道Ⅰ11與引氣通道Ⅱ12接通。引氣通道Ⅰ11、引氣通道Ⅱ12和引氣通道Ⅲ4形成了進(jìn)氣機(jī)匣1內(nèi)部的氣流通道。在引氣通道Ⅰ11進(jìn)口加工螺紋并利用節(jié)流噴嘴13上的一字形凹槽22將節(jié)流噴嘴13擰在在引氣通道Ⅰ11進(jìn)口處。引氣腔15中的氣體經(jīng)過節(jié)流噴嘴13后沿著引氣通道Ⅰ11、引氣通道Ⅱ12和引氣通道Ⅲ4形成的氣流通道進(jìn)入環(huán)槽6中。

環(huán)槽6中的氣體一部分通過前封嚴(yán)篦齒與進(jìn)氣機(jī)匣之間的間隙8進(jìn)入前軸承腔5中完成前軸承腔的封嚴(yán)，環(huán)槽6中的另一部分氣體通過后封嚴(yán)篦齒與進(jìn)氣機(jī)匣之間間隙9進(jìn)入離心葉輪與進(jìn)氣機(jī)匣1之間的間隙10中完成對離心葉輪進(jìn)口葉根流道的封嚴(yán)。

節(jié)流噴嘴13為可更換的節(jié)流噴嘴，當(dāng)封嚴(yán)參數(shù)需要調(diào)節(jié)時，可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流噴嘴13上的噴嘴孔21的直徑大小來實現(xiàn)。在此過程中可以通過對節(jié)流噴嘴13進(jìn)行流量試驗來精確確定所選節(jié)流噴嘴的真實流量。

離心葉輪的轉(zhuǎn)軸和前軸承之間設(shè)置有調(diào)整墊Ⅰ7，通過對調(diào)整墊Ⅰ7進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)整離心葉輪20與離心機(jī)匣18之間的軸向間隙。

優(yōu)選地，離心機(jī)匣18前端的安裝邊和進(jìn)氣機(jī)匣1的內(nèi)側(cè)法蘭之間也設(shè)置有調(diào)整墊Ⅱ14，通過對調(diào)整墊Ⅱ14進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)整離心葉輪的葉頂間隙以及離心機(jī)匣18與擴(kuò)壓器19之間的軸向錯移。

通過對調(diào)整墊Ⅰ7和調(diào)整墊Ⅱ14進(jìn)行調(diào)節(jié)可以調(diào)整離心葉輪20與離心機(jī)匣18之間的軸向間隙以及離心機(jī)匣18與擴(kuò)壓器19之間的軸向錯移，使熱態(tài)膨脹后的離心葉輪流道以及擴(kuò)壓器流道對齊。

與一般的引氣結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的引氣處為葉輪出口且引氣縫15為周向連續(xù)的，不會在葉片上產(chǎn)生氣動激振力，有利于壓氣機(jī)的穩(wěn)定運行。離心機(jī)匣為懸臂結(jié)構(gòu)且離心機(jī)匣與擴(kuò)壓器之間存在縫15能夠使離心機(jī)匣18和擴(kuò)壓器19在熱態(tài)均能夠自由膨脹。同時，可以通過對調(diào)整墊7和14進(jìn)行調(diào)節(jié)來調(diào)整離心葉輪20與離心機(jī)匣18之間的軸向間隙以及離心機(jī)匣18與擴(kuò)壓器19之間的軸向錯移，使熱態(tài)膨脹后的葉輪流道以及擴(kuò)壓器流道對齊。當(dāng)發(fā)動機(jī)封嚴(yán)所需的環(huán)腔6中的壓力需要改變時，或者壓氣機(jī)的壓力與設(shè)計值有所偏差使縫15處的壓力改變時，均可以通過更換節(jié)流噴嘴13對氣流壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，這種引氣結(jié)構(gòu)中不需要在離心機(jī)匣18上開引氣孔或者槽，結(jié)構(gòu)簡單、加工方便。

本發(fā)明的可調(diào)節(jié)的離心壓氣機(jī)環(huán)縫引氣結(jié)構(gòu)，可直接應(yīng)用于徑向進(jìn)氣的小型航空發(fā)動機(jī)，能夠在不增加加工成本的前提下減小由于引氣作用在離心葉輪葉片上的氣動激振力，并且能夠通過更換節(jié)流噴嘴對引氣參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

此外，需要說明的是，本說明書中僅以通過鉆孔形成引氣通道以及采用具有一字形凹槽噴嘴的情況進(jìn)行了描述，對于采用其他加工方法形成的引氣通道或者具有其他結(jié)構(gòu)的噴嘴同樣適用，且其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。