一種管式減渦器引氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于航空發(fā)動機的管式減渦器引氣系統(tǒng)，包括構(gòu)成壓氣機盤腔的壓氣機右盤(1)、壓氣機左盤(2)和與所述壓氣機右盤(1)連接固定的支撐環(huán)(7)，多個減渦管(4)徑向排布于壓氣機盤腔內(nèi)并固定在所述支撐環(huán)(7)上，其中，所述減渦管(4)的入口段(401)沿周向偏轉(zhuǎn)角度α，所述角度α等于減渦管(4)的入口氣流相對速度方向與減渦管(4)的固定位置處的徑向方向的夾角。本發(fā)明通過將減渦管的氣流入口段設(shè)計為向周向有所偏轉(zhuǎn)的形式以正對氣流方向，能夠有效減少壓力損失，保證了航空發(fā)動機空氣系統(tǒng)冷卻供氣壓力。
【專利說明】—種管式減渦器引氣系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是發(fā)動機空氣系統(tǒng)中減渦器引氣流路的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機空氣系統(tǒng)的引氣流路設(shè)計的目標之一是降低壓力損失、保證高溫部件冷卻供氣的壓力以及封嚴壓力。
[0003]傳統(tǒng)的引氣系統(tǒng)通過設(shè)置外部管路實現(xiàn)，這給發(fā)動機重量及外部管路布局都帶來了不利影響?，F(xiàn)階段較為先進的發(fā)動機采用壓氣機鼓筒開孔的形式實現(xiàn)了內(nèi)部引氣，避免了這些不利因素。但是，在內(nèi)部引氣過程中，由于氣體從壓氣機盤腔內(nèi)的高半徑位置流向低半徑位置，自由渦發(fā)展劇烈，導致流動損失較大，通過安裝減渦器的方式可以有效減弱渦流的劇烈發(fā)展，從而降低壓力損失。由此減渦器的設(shè)計對于現(xiàn)代航空發(fā)動機性能具有一定的影響。
[0004]專利文獻US7086830公開了一種管式減渦器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)直接把壓氣機主流道的氣體引入減渦管后直至中心腔內(nèi)，這種方式使得減渦管進氣端固定，造成氣流以強制渦狀態(tài)到達中心腔內(nèi)，流動損失比從自由渦到強制渦的轉(zhuǎn)換狀態(tài)要大。專利文獻US7159402公開了另一種管式減渦器結(jié)構(gòu)，該減渦器進氣端是懸臂結(jié)構(gòu)，比直接安裝在鼓筒處(US7086830)壓力損失要小。然而，這些現(xiàn)有的管式減渦器對降低壓力損失的效果仍不能令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了一種新的減渦器引氣系統(tǒng)形式，充分考慮了氣動特性，可以實現(xiàn)降低流動損失的目的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的用于航空發(fā)動機的管式減渦器引氣系統(tǒng)包括構(gòu)成壓氣機盤腔的壓氣機右盤、壓氣機左盤和與所述壓氣機右盤連接固定的支撐環(huán)，多個減渦管徑向排布于壓氣機盤腔內(nèi)并固定在所述支撐環(huán)上，其中，所述減渦管的入口段沿周向偏轉(zhuǎn)角度α，所述角度α等于減渦管的入口氣流相對速度方向與減渦管的固定位置處的徑向方向的夾角。
[0007]根據(jù)一種實施方式，當入口氣流周向速度小于所述減渦管的周向速度時，減渦管的所述入口段向發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)角度α。
[0008]根據(jù)另一種實施方式，當入口氣流周向速度大于所述減渦管的周向速度時，減渦管的所述入口段相反于發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)角度α。
[0009]有利地，所述角度α為5°?85°。更優(yōu)選地，所述角度α為10。?80°。最佳地，所述角度α為15°?75°。
[0010]進一步地，所述減渦管的入口截面與入口氣流相對速度方向垂直。
[0011]進一步地，所述減渦管的入口段的外表面為由曲線構(gòu)成的封閉曲面。
[0012]可選地，所述減渦管的入口段的外表面為由直線構(gòu)成的封閉平面。[0013]本發(fā)明的管式減渦器引氣系統(tǒng)從降低氣流進入減渦管產(chǎn)生的局部損失入手，由于減渦器入口處氣流速度由周向分速度、徑向分速度、軸向分速度構(gòu)成，并且軸向分速度比其他方向分速度小很多，基本上可以不考慮，所以氣流在相對坐標系下主要為相對周向分速度及徑向分速度構(gòu)成的合速度，與徑向方向有一定的角度。為了保證氣流能夠較為順暢的進入減渦管，將減渦管的入口段設(shè)計為向周向有所偏轉(zhuǎn)的形式以正對氣流方向，能夠有效減少壓力損失，保證了航空發(fā)動機空氣系統(tǒng)冷卻供氣壓力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖詳細描述的【具體實施方式】更好地理解，附圖中，相同的附圖標記標識相同或相似的部件，其中:
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明用于航空發(fā)動機的管式減渦器引氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意性透視圖；
[0016]圖2為移除壓氣機左盤后示出的減渦管在壓氣機盤腔中排布的示意性透視圖；
[0017]圖3為減渦管安裝結(jié)構(gòu)在軸向徑向平面的剖視圖；
[0018]圖4為沿圖3中線A-A的剖視圖，示出了減渦管的入口氣流周向速度小于減渦管周向速度的情況下減渦管的入口段結(jié)構(gòu)；
[0019]圖5為圖4所示情況下根據(jù)另一種優(yōu)選實施方式的減渦管的入口段結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020]圖6為沿圖3中線A-A的剖視圖，示出了減渦管的入口氣流周向速度大于減渦管周向速度的情況下減渦管的入口段結(jié)構(gòu)；
[0021]圖7為圖6所 示情況下根據(jù)另一種優(yōu)選實施方式的減渦管的入口段結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]附圖標記說明
[0023]I 壓氣機右盤2 壓氣機左盤
[0024]3 鼓筒孔4 減渦管
[0025]401入口段5 鼓筒軸
[0026]7 支撐環(huán)8 旋轉(zhuǎn)軸
[0027]101切線方向102減渦管徑向方向
[0028]103減渦管幾何中心線 104減渦管入口截面
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發(fā)明的具體實施例的實施和使用。然而，應(yīng)當理解，所描述的具體實施例僅示范性地說明實施和使用本發(fā)明的特定方式，而非限制本發(fā)明的范圍。
[0030]首先參見圖1至3，整個減渦器引氣系統(tǒng)繞旋轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)方向如箭頭所示。所示減渦器引氣系統(tǒng)包括構(gòu)成壓氣機盤腔的壓氣機右盤1、壓氣機左盤2和與所述壓氣機右盤I連接固定的支撐環(huán)7，多個減渦管4徑向排布于壓氣機盤腔內(nèi)并通過卡環(huán)安裝固定在支撐環(huán)7上，所述支撐環(huán)7例如圖3所示通過螺栓與所述壓氣機右盤I連接固定。壓氣機主流通道的氣流經(jīng)過導葉后，部分氣流通過鼓筒軸5上的長圓形鼓筒孔3進入壓氣機盤腔，并以自由渦的形式沿徑向軸心方向流動，隨后氣體通過減渦管4，以強制渦的形式進入軸心腔內(nèi)，這就實現(xiàn)了減渦器引氣。[0031]為了有效減少氣流壓力損失，本發(fā)明將減渦管4的入口段401沿周向偏轉(zhuǎn)一個角度α以正對氣流方向，該角度α等于減渦管4的入口氣流相對速度方向與減渦管4的固定位置處的徑向方向的夾角。
[0032]具體來說，氣流進入壓氣機盤腔，在進入減渦管4前，如果氣流周向速度小于所述減渦管4的周向速度的情況下，參見圖4和圖5，減渦管4的入口段401向發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向(以箭頭示出)偏轉(zhuǎn)角度α。角度α為減渦管幾何中心線103和減渦管入口截面104交點處的切線方向101與減渦管徑向方向102之間的夾角(即入口氣流相對速度方向與徑向方向102的夾角)。
[0033]根據(jù)另一種實施方式，當氣流在進入減渦管4前，如果氣流周向速度大于減渦管4的周向速度的情況下，參見圖6和圖7，減渦管4的入口段401相反于發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向(以箭頭示出)偏轉(zhuǎn)角度α。
[0034]上述角度α的取值范圍可根據(jù)需要來選擇，例如取自5°?85°，優(yōu)選為10°?80°，最佳為15°?75°。
[0035]另外，如圖所示，為了保證氣流進入減渦管4時有效進氣面積最大，減渦管4的入口截面104優(yōu)選與切線方向101垂直。
[0036]應(yīng)當理解的是，雖然根據(jù)本發(fā)明的減渦管在入口段處周向偏轉(zhuǎn)，但所述減渦管仍然是由曲率連續(xù)的曲面構(gòu)成。例如，減渦管4的入口段401的外表面可以為如圖4和圖5所示的由曲線構(gòu)成的封閉曲面，也可為如圖6和圖7所示的由直線構(gòu)成的封閉平面。不管怎樣，需要保證減渦管4的入口段401到減渦管4的中間段一直到減渦管4的出口段曲面曲率連續(xù)過渡。
[0037]以上已通過具體實施例揭示本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述公開的各種特征和未在此明確示出的特征的組合作各種變化和改進，這些變化和改進都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.用于航空發(fā)動機的管式減渦器引氣系統(tǒng)，包括構(gòu)成壓氣機盤腔的壓氣機右盤(I)、壓氣機左盤(2)和與所述壓氣機右盤(I)連接固定的支撐環(huán)(7)，多個減渦管(4)徑向排布于壓氣機盤腔內(nèi)并固定在所述支撐環(huán)(7)上，其特征在于，所述減渦管(4)的入口段(401)沿周向偏轉(zhuǎn)角度α，所述角度α等于減渦管(4)的入口氣流相對速度方向與減渦管(4)的固定位置處的徑向方向的夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，當氣流周向速度小于所述減渦管(4)的周向速度時，減渦管(4)的所述入口段(401)向發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)角度α。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，當氣流周向速度大于所述減渦管(4)的周向速度時，減渦管(4)的所述入口段(401)相反于發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)角度α。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，所述角度α為5。?85。。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，所述角度α為10°?80。。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，所述角度α為15°?75。。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，所述減渦管(4)的入口截面與入口氣流相對速度方向垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，所述減渦管(4)的入口段(401)的外表面為由曲線構(gòu)成的封閉曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管式減渦器引氣系統(tǒng)，其特征在于，所述減渦管(4)的入口段(401)的外表面為由直線構(gòu)成的封閉平面。
【文檔編號】F01D5/08GK103867235SQ201210552768
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】陳瀟, 顧偉, 曾慶林, 劉松齡, 張勤 申請人:中航商用航空發(fā)動機有限責任公司