專利名稱：渦輪盤冷卻封嚴裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動機渦輪盤領域，特別地，涉及ー種渦輪盤冷卻封嚴裝置。
背景技術：
渦輪盤是航空發(fā)動機的關鍵部件，其功能為承載葉片的離心力和傳遞扭矩。渦輪盤是航空發(fā)動機的熱端部件，為保證其在高負荷下安全、可靠、長壽命的工作，需要對渦輪盤進行冷卻。而渦輪盤冷卻的冷氣消耗量對發(fā)動機性能有負面影響，因此在實際的使用中需提高渦輪盤冷卻效率。
某些航空發(fā)動機中，其轉子和定子之間的環(huán)腔為狹長的環(huán)腔，現(xiàn)有技術通常采用氣流預旋裝置來提高渦輪盤冷卻效率，而此裝置需要在渦輪盤上增加結構復雜的其他部件，從而使得整個裝置結構復雜，無法匹配轉子和定子之間的狹長環(huán)腔。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供ー種渦輪盤冷卻封嚴裝置，以解決提高渦輪盤冷卻效率，同時冷卻封嚴裝置要匹配轉子和定子之間的狹長環(huán)腔的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供了ー種渦輪盤冷卻封嚴裝置，包括渦輪、設置于渦輪前端的鼓筒套和與鼓筒套連接的倒L形擋板及設置于渦輪后端的后擋板；渦輪與鼓筒套及倒L形擋板之間形成第一通道；第一通道的第一端與第一進氣ロ連通，第一通道的第ニ端與燃氣流道連通；渦輪與后擋板之間形成第二通道；第二通道的第一端與第二進氣ロ連通，第二通道的第二端與主流道連通。進ー步地，渦輪包括渦輪盤，和設置于渦輪盤的多個葉片，鼓筒套朝向渦輪盤，每一個葉片設有緣板，倒L形擋板和后擋板均位于緣板的下方。進ー步地，緣板的一端設有凸緣，凸緣朝向倒L形擋板延伸，與倒L形擋板的徑向間隙尺寸為S，S的取值范圍為0. 3mnTlmm。進ー步地，鼓筒套為回轉件，沿軸向蓋合于渦輪的前端，鼓筒套與渦輪盤徑向之間的間隙尺寸為SI，S1/S的取值范圍為2 5。進ー步地，第一通道的最大軸向尺寸為S2，S2/S的取值范圍為廣3。進ー步地，凸緣與倒L形擋板的軸向間隙尺寸為S5，S5/S的取值范圍為f 2。進ー步地，后擋板和渦輪盤之間的間隙尺寸為S3，S3/S的取值范圍為2飛。進ー步地，緣板與后擋板之間的間隙尺寸為S4，S4/S的取值范圍為廣2。進ー步地，每ー個葉片還包括伸根，相鄰兩個葉片的伸根之間形成間隙，間隙與第一通道和第二通道均連通。進ー步地，伸根的中部的高度尺寸為S6，S6/S的取值范圍為4 10。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其渦輪與鼓筒套和倒L形擋板之間形成狹長的第一通道，渦輪和后擋板之間形成狹長的第二通道，冷氣通過狹長的第一通道后一部分流入燃氣流道，另一部分通過伸根之間的間隙流入第二通道的出口，冷氣通過狹長的第二通道后流入主流道中，狹長的第一、二通道増大了氣流與渦輪盤盤面的相對運動，有利于增強冷卻過程中的對流換熱，提高了冷卻的效果。尤其是，鳥嘴結構的凸緣還可控制第一通道出口處的臨界封嚴流量，防止燃氣倒灌；伸根還可減少葉身的熱量向渦輪盤傳遞。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進ー步詳細的說明。


構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進ー步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的渦輪盤冷卻封嚴裝置的裝配示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的葉片組件的結構示意圖；以及圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的冷氣流經(jīng)第一通道和第二通道時的過程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1，本發(fā)明提供ー種渦輪盤冷卻封嚴裝置，其包括渦輪1、設置于渦輪I前端的鼓筒套2和與鼓筒套2連接的倒L形擋板3及設置于渦輪I后端的后擋板4。其中，渦輪I與鼓筒套2和倒L形擋板3之間形成狹長的第一通道，第一通道的第一端與第一進氣ロ連通，第二端與燃氣流道連通；渦輪I和后擋板4之間形成狹長的第二通道，第二通道的
第一端與第二進氣ロ連通，第二端與主流道連通。鼓筒套2為回轉件，沿軸向蓋合于渦輪I的前端，倒L形擋板3設置于鼓筒套2的內側壁，兩者通過螺栓連接固定，結構簡單，封嚴可靠。結合圖2，渦輪I包括渦輪盤10和沿渦輪盤10的輪緣徑向延伸的多個葉片100，每ー個葉片100包括葉片榫頭11、葉身13、連接葉片榫頭11和葉身13的伸根12及沿伸根12兩側面周向延伸的緣板14。其中，伸根12可減少葉身13的熱量向渦輪盤10傳遞，且相鄰兩個葉片100的伸根12之間形成較大的間隙(圖未示出)，此間隙與第一通道和第二通道均連通。鼓筒套2朝向渦輪盤10的輪緣，倒L形擋板3位于緣板14的下方，倒L形擋板3的端頭與緣板14之間形成第一出氣ロ，第一出氣ロ與第一通道和燃氣流道均連通。為了防止燃氣倒灌進入第一通道，優(yōu)選地，緣板14設有類似鳥嘴結構的凸緣141，凸緣141的鳥嘴嘴尖朝向倒L形擋板3延伸，從而縮小了第一出氣ロ的寬度，降低了此處的臨界封嚴流量。后擋板4亦位于緣板14的下方，后擋板4的端頭與緣板14之間形成第二出氣ロ，第二出氣ロ與第二通道和主流道均連通。參見圖3，航空發(fā)動機在運行時，渦輪I轉動，本發(fā)明的渦輪盤冷卻封嚴裝置的其余部件靜止，高溫燃氣的熱量至葉片100向渦輪盤10的方向傳遞。此時，第一股冷氣經(jīng)第一進氣ロ進氣至第一通道后，一部分冷氣由第一出氣ロ流入燃氣流道中，而由于相鄰伸根12之間的間隙較大且渦輪盤10前后的壓差較大，則第一通道內大部分的冷氣經(jīng)此間隙流入第二通道中，冷卻葉片榫頭11。第一股冷氣強化冷卻了渦輪盤10的前端、輪緣及葉片100等部位。同時，第二股冷氣經(jīng)第二進氣ロ進氣至第二通道后，與第一股流過來的冷氣匯合后，一起經(jīng)由第二出氣ロ流出至主流道。第二股冷氣主要冷卻渦輪盤10的后端、輪緣及葉片100等部位。再次參見圖1和圖2，本發(fā)明的渦輪盤冷卻封嚴裝置，為了提高渦輪I冷卻效率，第一通道和第二通道均為狹長的窄形環(huán)通道，以此來增大氣流與渦輪盤10盤面的相對運動，有利于增強冷卻過程中的對流換熱。其中，鳥嘴結構的凸緣141與倒L形擋板3沿軸向之間的間隙尺寸為S，S的取值范圍為0. 3mnTlmm ;在第一進氣ロ處，鼓筒套2與渦輪盤10徑向之間的間隙尺寸為SI，S1/S的取值范圍為2 5，第一通道的最大軸向尺寸為S2，S2/S的取值范圍為廣3 ;后擋板4和渦輪盤10之間的間隙尺寸為S3，S3/S的取值范圍為2飛；緣板14與后擋板4之間的間隙尺寸為S4，S4/S的取值范圍為f 2 ;鳥嘴結構的凸緣141與倒L形擋板3沿軸向之間的間隙尺寸為S5，S5/S的取值范圍為f 2 ;伸根12的中部的高度尺寸為S6，S6/S的取值范圍為4 10。本發(fā)明的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其渦輪I與鼓筒套2和倒L形擋板3之間形成狹長的第一通道，渦輪I和后擋板4之間形成狹長的第二通道，冷氣通過狹長的第一通道后一部分流入燃氣流道，另一部分通過伸根12之間的間隙流入第二通道的出口，冷氣通過狹長的第二通道后流入主流道中，狹長的第一、二通道増大了氣流與渦輪盤10盤面的相對運動，有利于增強冷卻過程中的對流換熱，提高了冷卻的效果。尤其是，鳥嘴結構的凸緣141還可控制第一通道出ロ處的臨界封嚴流量，防止燃氣倒灌；伸根12還可減少葉身13的熱量向渦輪盤10傳遞。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，包括渦輪(I)、設置于所述渦輪(I)前端的鼓筒套(2)和與所述鼓筒套(2)連接的倒L形擋板(3)及設置于所述渦輪(I)后端的后擋板⑷; 所述渦輪(I)與所述鼓筒套(2)及所述倒L形擋板(3)之間形成第一通道；所述第一通道的第一端與第一進氣口連通，所述第一通道的第二端與燃氣流道連通； 所述渦輪(I)與所述后擋板(4)之間形成第二通道；所述第二通道的第一端與第二進氣口連通，所述第二通道的第二端與主流道連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述渦輪(I)包括渦輪盤(10)，和設置于所述渦輪盤(10)的多個葉片(100)，所述鼓筒套(2)朝向所述渦輪盤(10)，每一個所述葉片(100)設有緣板(14)，所倒L形擋板(3)和所述后擋板(4)均位于所述緣板(14)的下方。
3.根據(jù)權利要求2所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述緣板(14)的一端設有凸緣(141)，所述凸緣(141)朝向所述倒L形擋板(3)延伸，與所述倒L形擋板(3)的徑向間隙尺寸為S，S的取值范圍為O. 3mnTlmm。
4.根據(jù)權利要求3所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述鼓筒套(2)為回轉件，沿軸向蓋合于所述渦輪(I)的前端，所述鼓筒套(2)與所述渦輪盤(10)徑向之間的間隙尺寸為SI，S1/S的取值范圍為2 5。
5.根據(jù)權利要求4所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述第一通道的最大軸向尺寸為S2，S2/S的取值范圍為f 3。
6.根據(jù)權利要求3所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述凸緣(141)與所述倒L形擋板(3)的軸向間隙尺寸為S5，S5/S的取值范圍為f 2。
7.根據(jù)權利要求3所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述后擋板(4)和所述渦輪盤(10)之間的間隙尺寸為S3，S3/S的取值范圍為2飛。
8.根據(jù)權利要求3所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述緣板(14)與所述后擋板(4)之間的間隙尺寸為S4，S4/S的取值范圍為f 2。
9.根據(jù)權利要求3所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，每一個所述葉片(100)還包括伸根(12)，相鄰兩個所述葉片(100)的伸根(12)之間形成間隙，所述間隙與所述第一通道和所述第二通道均連通。
10.根據(jù)權利要求9所述的渦輪盤冷卻封嚴裝置，其特征在于，所述伸根(12)的中部的高度尺寸為S6，S6/S的取值范圍為4 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪盤冷卻封嚴裝置，包括渦輪、設置于渦輪前端的鼓筒套和與鼓筒套連接的倒L形擋板及設置于渦輪后端的后擋板；渦輪與鼓筒套及倒L形擋板之間形成狹長的第一通道；渦輪與后擋板之間形成狹長的第二通道。本發(fā)明的渦輪盤冷卻封嚴裝置，冷氣通過狹長的第一通道后一部分流入燃氣流道，另一部分通過伸根之間的間隙流入第二通道的出口，冷氣通過狹長的第二通道后流入主流道中，狹長的第一、二通道增大了氣流與渦輪盤盤面的相對運動，有利于增強冷卻過程中的對流換熱，提高了冷卻的效果。尤其是，鳥嘴結構的凸緣還可控制第一通道出口處的臨界封嚴流量，防止燃氣倒灌；伸根還可減少葉身的熱量向渦輪盤傳遞。
文檔編號F01D5/18GK103016077SQ20131002486
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權日2013年1月23日
發(fā)明者廖乃冰, 盧聰明, 周志翔, 賀宜紅 申請人:中國航空動力機械研究所