軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)及方法，屬于葉輪機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，為防止軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片葉尖與靜止的外機(jī)匣內(nèi)表面碰擦、靜子葉片葉尖與轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂碰擦，需要留有徑向間隙。氣流在壓氣機(jī)/風(fēng)扇內(nèi)沿流程壓力不斷升高，該徑向間隙會(huì)造成氣體倒流影響壓氣機(jī)/風(fēng)扇性能。為了減少氣體倒流，對于靜子常采用篦齒結(jié)構(gòu)進(jìn)行封嚴(yán)；對于帶箍環(huán)的轉(zhuǎn)子(即轉(zhuǎn)子葉片葉尖處用圓環(huán)箍緊、以增加轉(zhuǎn)子的整體剛性和強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)在先進(jìn)風(fēng)扇有應(yīng)用)也可采用類似結(jié)構(gòu)進(jìn)行封嚴(yán)。但是采用篦齒封嚴(yán)無法做到?jīng)]有氣體泄漏、倒流；對于帶箍環(huán)的轉(zhuǎn)子葉片這種泄漏會(huì)造成氣體在葉尖處循環(huán)、被葉片反復(fù)加功、增溫，造成外機(jī)匣溫度不斷升高、可能導(dǎo)致機(jī)匣損壞。
[0003]周正貴、張益豪在申請的發(fā)明專利“葉片式無泄漏封嚴(yán)裝置”(專利申請?zhí)?201310540014.8)中提出一種葉片式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，利用軸流壓氣機(jī)葉片吸氣原理實(shí)現(xiàn)無泄漏。對于葉片出口壓力與進(jìn)口壓力差較小(又可稱為逆壓力梯度較小)的轉(zhuǎn)子或靜子，采用這種結(jié)構(gòu)是有效的；但對于逆壓力梯度較大的轉(zhuǎn)靜子，由于出口高壓力的作用可會(huì)造成封嚴(yán)葉片失速(即產(chǎn)生倒流)。一旦封嚴(yán)葉片失速，該封嚴(yán)裝置將失去封嚴(yán)效果，這時(shí)倒流流量會(huì)遠(yuǎn)大于篦齒封嚴(yán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提出一種軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)及方法。
[0005]一種軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，包括外機(jī)匣、轉(zhuǎn)子葉片、轉(zhuǎn)子箍環(huán)、靜子葉片、靜子內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂；所述轉(zhuǎn)子葉片的葉根安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂上，所述靜子葉片的葉根安裝于外機(jī)匣上；所述轉(zhuǎn)子葉片的葉尖由轉(zhuǎn)子箍環(huán)相連，所述轉(zhuǎn)子箍環(huán)位于外機(jī)匣的機(jī)匣環(huán)形凹槽中；所述靜子葉片的葉尖由靜子內(nèi)環(huán)相連，所述靜子內(nèi)環(huán)位于轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂的輪轂環(huán)形凹槽中；其特征在于:所述轉(zhuǎn)子箍環(huán)的進(jìn)氣端側(cè)面安裝一圈轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片按離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片工作原理設(shè)計(jì)得到；所述靜子葉片下游的輪轂環(huán)形凹槽的側(cè)面安裝一圈靜子封嚴(yán)葉片，靜子封嚴(yán)葉片同樣按離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片工作原理設(shè)計(jì)得到。
[0006]所述的軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，其特征在于:
轉(zhuǎn)子葉片上游的機(jī)匣環(huán)形凹槽的側(cè)面與轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片之間具有配合間隙；靜子葉片與靜子封嚴(yán)葉片之間具有配合間隙，間隙尺寸應(yīng)在確保安全運(yùn)行前提下盡可能小。
[0007]壓氣機(jī)/風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片和靜子封嚴(yán)葉片旋轉(zhuǎn)，利用離心作用力使氣體徑向向外流動(dòng)，阻止氣體倒流。對于高壓比的壓氣機(jī)/風(fēng)扇，轉(zhuǎn)速較高、離心力也相應(yīng)較大，因此可有效阻止氣體倒流。
[0008]本項(xiàng)發(fā)明所提出的利用離心壓氣機(jī)工作原理構(gòu)成的封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，可直接用于軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇(尤其適用于高壓比壓氣機(jī)/風(fēng)扇)實(shí)現(xiàn)無泄漏封嚴(yán)。
【附圖說明】
[0009]圖1轉(zhuǎn)靜子葉片與封嚴(yán)整體示意圖；
圖2封嚴(yán)葉片軸向投影圖；
圖中標(biāo)號名稱:1.外機(jī)匣、2.配合間隙、3.轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片、4.轉(zhuǎn)子葉片、5.轉(zhuǎn)子箍環(huán)、6.機(jī)匣環(huán)形凹槽、7.靜子葉片、8.靜子內(nèi)環(huán)、9.靜子封嚴(yán)葉片、10.轉(zhuǎn)子輪轂、11.輪轂環(huán)形凹槽。
[0010]具體實(shí)施方法
由圖1，轉(zhuǎn)子葉片4葉根安裝在輪轂10上；葉尖由轉(zhuǎn)子箍環(huán)5相連。靜子葉片7葉根安裝在外機(jī)匣I上；葉尖由靜子內(nèi)環(huán)8相連。一圈轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片3安裝在轉(zhuǎn)子箍環(huán)5的左側(cè)端面；轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片3與機(jī)匣環(huán)形凹槽5左側(cè)端面形成配合、配合間隙2在0.2?0.4_之間。一圈靜子封嚴(yán)葉片9安裝在輪轂環(huán)形凹槽11的右側(cè)端面；靜子封嚴(yán)葉片9與輪轂環(huán)形凹槽11右側(cè)端面之間形成配合、配合間隙2在0.2?0.4_之間。
[0011]由圖2，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片3和靜子封嚴(yán)葉片9采用等厚度和等高度，其外形設(shè)計(jì)采用常規(guī)離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)方法，具體步驟如下:①首先采用計(jì)算機(jī)仿真或?qū)嶒?yàn)測量方法，獲得封嚴(yán)進(jìn)出口總壓、進(jìn)口總溫；②根據(jù)輪緣速度及上述參數(shù)確定封嚴(yán)葉片進(jìn)出口速度三角形進(jìn)行葉片數(shù)量選擇和葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)。④采用計(jì)算機(jī)仿真或?qū)嶋H檢驗(yàn)設(shè)計(jì)效果，如不滿足要求返回③修改葉片數(shù)和葉片動(dòng)外形。
[0012]壓氣機(jī)/風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片3和靜子封嚴(yán)葉片9旋轉(zhuǎn)，對氣體產(chǎn)生徑向向外的離心力、使氣體徑向向外流動(dòng)，阻止轉(zhuǎn)子箍環(huán)5與機(jī)匣環(huán)形凹槽6之間徑向間隙內(nèi)氣體倒流；阻止靜子內(nèi)環(huán)8與輪轂環(huán)形凹槽11之間徑向間隙內(nèi)氣體倒流；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)靜子徑向間隙內(nèi)無氣體泄漏、倒流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，包括外機(jī)匣(I )、轉(zhuǎn)子葉片(4)、轉(zhuǎn)子箍環(huán)(5)、靜子葉片(7)、靜子內(nèi)環(huán)(8)、轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂(10);所述轉(zhuǎn)子葉片(4)的葉根安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂(10)上，所述靜子葉片(7)的葉根安裝于外機(jī)匣(I)上；所述轉(zhuǎn)子葉片(4)的葉尖由轉(zhuǎn)子箍環(huán)(5)相連，所述轉(zhuǎn)子箍環(huán)(5)位于外機(jī)匣(I)的機(jī)匣環(huán)形凹槽(6)中；所述靜子葉片(7)的葉尖由靜子內(nèi)環(huán)(8)相連，所述靜子內(nèi)環(huán)(8)位于轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂(10)的輪轂環(huán)形凹槽(11)中； 其特征在于: 所述轉(zhuǎn)子箍環(huán)(5)的進(jìn)氣端側(cè)面安裝一圈轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片(3)，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片(3)按離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片工作原理設(shè)計(jì)得到； 所述靜子葉片(7)下游的輪轂環(huán)形凹槽(11)的側(cè)面安裝一圈靜子封嚴(yán)葉片(9)，靜子封嚴(yán)葉片(9)同樣按離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片工作原理設(shè)計(jì)得到。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 轉(zhuǎn)子葉片(4)上游的機(jī)匣環(huán)形凹槽(6)的側(cè)面與轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片(3)之間具有配合間隙(2);靜子葉片(7)與靜子封嚴(yán)葉片(9)之間具有配合間隙(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂(10)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片(3)和靜子封嚴(yán)葉片(9)旋轉(zhuǎn)，利用離心作用力使氣體徑向向外流動(dòng)，阻止氣體倒流。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇轉(zhuǎn)靜子徑向間隙無泄漏封嚴(yán)結(jié)構(gòu)及方法，屬于葉輪機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。它包括外機(jī)匣（1）、轉(zhuǎn)子葉片（4）、轉(zhuǎn)子箍環(huán)（5）、靜子葉片（7）、靜子內(nèi)環(huán)、（8）轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂（10）；本發(fā)明其特征在于：轉(zhuǎn)子箍環(huán)（5）的進(jìn)氣端側(cè)面安裝一圈轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片（3）；靜子葉片（7）下游的輪轂環(huán)形凹槽（11）的側(cè)面安裝一圈靜子封嚴(yán)葉片（9）。轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂（10）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子封嚴(yán)葉片（3）和靜子封嚴(yán)葉片（9）旋轉(zhuǎn)，利用離心作用力使氣體徑向向外流動(dòng)，阻止氣體倒流。
【IPC分類】F04D29/08
【公開號】CN104963886
【申請?zhí)枴緾N201510376533
【發(fā)明人】周正貴, 張金環(huán), 崔翠
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月1日