一种实现压气机径向间隙均匀的机匣结构的制作方法

专利检索2024-11-04  13


本发明涉及航空发动机,公开了一种实现压气机径向间隙均匀的机匣结构。


背景技术:

1、为满足航空发动机对高性能及高推重比的需求,要求压气机机匣与转子叶片径向工作间隙不能过大;同时,从安全性角度出发,间隙不能太小。为保持有效地工作间隙,工程上压气机机匣采用一种低膨胀合金的薄壁机匣结构,如图1所示,由前安装边1、中间段3及后安装边2组成,前安装边1与压气机低温静子零件相连,后安装边2与高温静子零件相连。机匣工作温度较高,且沿轴向温度存在较大差异(从前安装边1至后安装边2温度依次升高),与前安装边1相连的低温静子零件其温度低于机匣,与后安装边2相连的高温静子零件其温度高于机匣且热膨胀系数高于机匣。一方面,由于自身温度载荷沿轴向存在差异,导致机匣径向变形沿轴向不一致;另一方面,由于机匣与相连零件变形不协调,加剧了机匣径向变形沿轴向的差异程度,导致机匣与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙存在较大差异,给发动机性能及安全带来不利影响;此外,现有压气机机匣因刚度设计不合理导致机匣局部应力过大,低循环疲劳寿命较低,不满足使用要求。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种实现压气机径向间隙均匀的机匣结构,能够保证压气机机匣前平直段与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙相一致,从而规避压气机机匣与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙不均匀的问题,且能降低机匣工作应力提高使用寿命。

2、为了实现上述技术效果,本发明采用的技术方案是:

3、一种实现压气机径向间隙均匀的机匣结构,包括:

4、前安装边,所述前安装边用于与压气机低温静子零件相连;

5、后安装边,所述后安装边用于与高温静子零件相连;

6、平直段,所述平直段同轴固定于前安装边和后安装边之间;所述平直段包括前平直段和后平直段,所述前平直段与前安装边的端部同轴固定连接;所述后平直段与后安装边的端部同轴固定连接;

7、凸台,所述凸台设置于平直段上,且位于前平直段和后平直段的连接处位置,所述凸台沿平直段径向且向机匣结构外部凸出。

8、进一步地,所述前平直段内壁在转子叶片对应位置设置有环形槽,所述环形槽沿机匣结构周向设置,所述环形槽内设置有涂层,所述环形槽宽度大于转子叶片叶尖弦长在子午面的投影长度,且小于,其中为凸台与环形槽的轴向搭接长度。

9、进一步地,所述凸台的径向高度h大于等于环形槽内壁到前平直段外壁厚度的1.5倍。

10、进一步地,所述凸台与环形槽的轴向搭接长度小于等于环形槽的宽度l的0.5倍。

11、进一步地,所述涂层材料的硬度小于转子叶片叶尖材料的硬度。

12、进一步地,所述凸台与所述后平直段的轴向搭接长度小于后平直段轴向长度的0.3倍。

13、进一步地,所述凸台与前平直段外壁连接处设置有第一倒圆部,所述凸台与后平直段外壁连接处设置有第二倒圆部,所述第一倒圆部和所述第二倒圆部的半径均大于等于1毫米,且小于凸台的径向高度h与环形槽内壁到前平直段外壁厚度的差值。

14、与现有技术相比,本发明所具备的有益效果是:本发明通过在前平直段与后平直段之间设置沿平直段径向且向机匣结构外部凸出的凸台,使得凸台位于转子叶片排气侧与静子叶片进气侧对应的机匣结构上方,在确保转子结构不变的前提下,能够保证压气机机匣前平直段与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙相一致,从而规避压气机机匣与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙不均匀的问题,且能降低机匣工作应力提高使用寿命。



技术特征:

1.一种实现压气机径向间隙均匀的机匣结构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的机匣结构,其特征在于,所述前平直段内壁在转子叶片对应位置设置有环形槽,所述环形槽沿机匣结构周向设置,所述环形槽内设置有涂层,所述环形槽宽度大于转子叶片叶尖弦长在子午面的投影长度,且小于,其中为凸台与环形槽的轴向搭接长度。

3.根据权利要求2所述的机匣结构,其特征在于,所述凸台的径向高度h大于等于环形槽内壁到前平直段外壁厚度的1.5倍。

4.根据权利要求2所述的机匣结构,其特征在于,所述凸台与环形槽的轴向搭接长度小于等于环形槽的宽度的0.5倍。

5.根据权利要求2所述的机匣结构,其特征在于,所述涂层材料的硬度小于转子叶片叶尖材料的硬度。

6.根据权利要求1所述的机匣结构,其特征在于,所述凸台与所述后平直段的轴向搭接长度小于后平直段轴向长度的0.3倍。

7.根据权利要求1所述的机匣结构,其特征在于,所述凸台与前平直段外壁连接处设置有第一倒圆部,所述凸台与后平直段外壁连接处设置有第二倒圆部,所述第一倒圆部和所述第二倒圆部的半径均大于等于1毫米,且小于凸台的径向高度h与环形槽内壁到前平直段外壁厚度的差值。


技术总结
本发明涉及航空发动机技术领域,公开了一种实现压气机径向间隙均匀的机匣结构,通过在前平直段与后平直段之间设置沿平直段径向且向机匣结构外部凸出的凸台,使得凸台位于转子叶片排气侧与静子叶片进气侧对应的机匣结构上方,能够保证压气机机匣前平直段与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙相一致,从而规避压气机机匣与转子叶片进气侧、排气侧径向工作间隙不均匀的问题,且能降低机匣工作应力提高使用寿命。

技术研发人员:张国乾,黄维娜,周大庆,沈莲,李乐,刘强,林淑环
受保护的技术使用者:中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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