【CN209761503U】一种集成主动间隙控制装置的涡轮机匣及涡轮机【专利】

技术领域 [0001] 本实用新型涉及涡轮机机匣技术领域，特别是一种集成主动间隙控制装置的涡轮 机匣及涡轮机。
背景技术 [0002] 现有技术中的航空发动机涡轮由机匣、导向叶片、工作叶片、涡轮盘等组成。为了 涡轮能 在各 种不同 工作状态下均保持高 气动效率 ，通常在机匣 上设置主动间隙 控 制装置。 其基本原理是发动机工作时 ，涡轮的高温燃气使机匣受热而膨胀变形 ，涡轮外环随机匣的 变形而发生径向位移 ，从而改变转子叶 尖间隙 ，通过主动间隙控制装置控制不同工作状态 下机匣的 变形量 ，从而将叶 尖间隙 始终控制在合理的范围内 ，主动间隙 控制装置从而提高 发动机效率。 [0003] 主动间隙控制装置通常采用冲击冷却的方式冷却机匣。图1为现有技术中航空发 动涡轮部分的主动间隙控制装置简图 ，支架与连接件未示出。如图1所示 ，现有技术中航空 发 动涡轮部分的 主动间隙 控制装置由 进气管1 、集气箱2、分流管3和机匣4组成 ，在机匣4的 下端面设置有挂钩6。冷 却气流由 发 动机 低压压气机或风 扇引入 ，从 进气管1 进入集气箱2 后 ，分至各分流管3。图 2所示 ，分流管3 侧壁 (靠近机匣 侧) 设有冲击冷 却孔H ，冷 却气流穿过 这些孔并冲击机匣4的外表面 ，用于对机匣实施冷却。分流管3位于机匣4挂钩结构的外围 ， 通过控制这些挂钩6位置的温度，可以控制机匣4的尺寸。 [0004] 现有的航空发动涡轮部分的主动间隙控制装置结构太复杂，增加了制造成本与发 动机重量。根据机匣内叶 片的级数不同 ，每台发动机需要的环状分流管的数量为几个至上 十个不等。为保证机匣得到更均匀的冷却分布，冷却气流通常由一个环形的进气管道进入 若干个 周向 均匀分布的进气口 ，并进入 周向 均匀分布在机匣外部若干个集气箱 ，用于将冷 却气流分入分流管内。因此，每一个环形的分流管也被分成若干段，通过接头安装在集气箱 上。通常仅一个集气箱就由数十个零件通过焊接等组成 ，时间 和劳动力成本均很高。另外 ， 由于数量多，分流管的装配工作量也相当大。而且，分流管需要通过支架5等方式固定在机 匣上，增加了发动机重量与装配成本。 [0005] 分流管通过冲击气流对机匣进行冷却，故分流管底部的冲击气流孔与机匣外表面 的距离决定冷却的效果。而在发动机工作过程中 ，由于机匣与分流管的温度不同 ，两者变形 不一致。因此 ，分流管与机匣 外表面的 距离无法保证 ，影响冷 却与有效间隙 控 制的效果 ，进 而影响发动机效率。 [0006] 因此研发一款集成主动间隙控制装置的涡轮机匣以克服上述技术缺陷中的至少 一种，成为一种必需。
代理人 何自刚
(51)Int .Cl . F01D 11/08(2006 .01) F01D 25/00(2006 .01) F01D 25/12(2006 .01) F01D 25/24(2006 .01)
( 54 )实用新型名ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 一种集成主动间隙控制装置的涡轮机匣及
涡轮机 ( 57 )摘要
本实 用新型涉 及一 种集成 主 动间隙 控 制装 置的涡轮机匣及涡轮机 ,能节省装配所需的人力 成本，并能更进一步提升机匣的冷却效果 ,其结 构包括机匣 、进气管、集气箱和分流管 ，所述机 匣、进气管、集气箱和分流管为一体式结构；所述 分流管的下方通过有侧流腔与所述机匣固定连 接，所述分流管通过多个间隔设置的冲击冷却孔 与所述侧流腔连通；所述侧流腔的两侧壁上设置 有侧流孔，用于冷却涡轮机匣其它部分。涡轮机， 设置有如前所述的集成主动间隙控制装置的涡 轮机匣。根据本实用新型能使冷却效率相比原有 结构得到大幅的提高 ，能够更为有效的提升间隙 控制的技术效果，进而获得更高的发动机工作效 率。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920101953 .5
(22)申请日 2019 .01 .22
(73)专利权人 北京南方斯奈克玛涡轮技术有限 公司
地址 101304 北京市顺义区顺通路25号5幢 249室
(72)发明人 高爱琼 濮睿德
(74)专利代理机构 北京爱普纳杰专利代理事务 所(特殊普通合伙) 11419
(10)授权公告号 CN 209761503 U (45)授权公告日 2019.12.10 B33Y 80/00(2015 .01)
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
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权 利 要 求 书
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1 .一种集成主动间隙控制装置的涡轮机匣 ,包括机匣、进气管、集气箱和分流管，其特 征在于 ，所述机匣 、进气管 、集气箱和分流管为一体式结构 ；所述分流管的 下方通过有侧流 腔与所述机匣固定连接 ，所述分流管通过多个间隔设置的 冲击冷 却孔与所述 侧流腔连通 ； 所述侧流腔的两侧壁上设置有侧流孔，用于冷却涡轮机匣其它部分。
实用新型内容 [0007] 本实用新型的针对现有航空发动机涡轮部分的主动间隙控制装置结构太复杂，其 装配成本高并增加了发动机重量的问题，提供一种新型的集成主动间隙控制装置的涡轮机
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说 明 书
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匣 ,能节省装配所需的人力成本，并能更进一步提升机匣的冷却效果。 [0008] 具体地，本实用新型通过下述方式实现所述目的。 [0009] 一方面，本实用新型的集成主动间隙控制装置的涡轮机匣包括：机匣、进气管、集 气箱和分流管 ，所述机匣 、进气管 、集气箱和分流管为一体式结构 ；所述分流管的 下方通过 有侧流腔与所述机匣固定连接，所述分流管通过多个间隔设置的冲击冷却孔与所述侧流腔 连通；所述侧流腔的两侧壁上设置有侧流孔，用于冷却涡轮机匣其它部分。 [0010] 优选地，所述侧流腔垂直于气流输入方向的截面形状为“U”形。 [0011] 另一方面，本实用新型还提供一种涡轮机，设置有如前所述的集成主动间隙控制 装置的涡轮机匣。 [0012] 本实用新型提供的集成主动间隙控制装置的涡轮机匣通过采用一体式结构，能够 通过3D打印的 方式 制作出来 ，致使集气箱与分流管之间 、分流管各部分之间不再需要通过 数量繁多的接头等装配件来实现连接；集气箱、分流管亦不再需要通过支架等零件安装至 机匣上。因此，可以节省大量装配所需的人力、时间成本与零件重量。另外，由于分流管与机 匣为整体零件 ，在发动机工作过程中 ，分流管底部的 冲击气流孔与机匣外表面的 距离能保 持恒定。故能有效进行间隙控制，从而提高发动机效率。此外，在分流管的下方进一步增设 的侧流腔不仅能够对其与机匣相固定连接的部位形成高效的冷却，从侧流腔侧壁上设置的 侧流孔流出的高速气流还能更进一步对机匣外露的上表面形成高效的二次冷却，致使冷却 效率相比 原有结构得到大幅的提高 ，能 够更为有效的提升间隙 控制的技术效果 ，进而获得 更高的发动机工作效率。 [0013] 本实用新型提供的涡轮机通过具有根据前述实施方式之一所述的集成主动间隙 控制装置的涡轮机匣 ，具有前述改进所能达到的优异的使用效果。
2 .根据权利要求1所述的集成主动间隙控制装置的涡轮机匣，其特征在于，所述侧流腔 垂直于气流输入方向的截面形状为“U”形。
3 .一种涡轮机，所述涡轮机设置有根据前述权利要求1-2中任一项所述的集成主动间 隙控制装置的涡轮机匣。
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一种集成主动间隙控制装置的涡轮机匣及涡轮机