CN102661201B - 发动机的引气结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机的引气结构，包括内转轴、同轴地固定安装于内转轴的压气机轴流转子及离心叶轮。压气机轴流转子与离心叶轮的两相对端面之间形成有间隙，间隙与外部的主流道冷气贯通。发动机的引气结构包括套置于转子的引气盘，且引气盘的内环面与内转轴的外周面之间形成第一环形空腔。引气盘同轴地固定卡置于压气机轴流转子与离心叶轮之间。引气盘径向地设有多个与第一环形空腔贯通的引气孔，每一引气孔均与间隙贯通。本发明的发动机的引气结构具有结构简单、导流效果好、安装方便等优点。同时，进入发动机内部的冷气流量充足，可快速地到达热端部件，从而有效地降低了热端部件的温度，进而提高了发动机的使用寿命及可靠性。

Description

发动机的引气结构
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种发动机的引气结构。
背景技术
随着航空发动机功重比不断提高，热端部件面临的挑战也越来越严峻。为了提高航空发动机的寿命和可靠性，降低热端部件的温度是至关重要的。目前，采用在较低压力的压气机级间引入冷气以达到降低热端部件温度的目的。但是，采用此种引气方式存在如下缺点：
1、冷气在流动过程中受到很大的流动阻力，到达热端部件的冷气流量不足；
2、冷气在流过动程中易升温，温度高的冷气达不到对热端部件降温的效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种发动机的引气结构，以解决现有技术中发动机的引气结构无法及时有效地实现对热端部件进行降温的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发动机的引气结构，包括内转轴、同轴地固定安装于内转轴的压气机轴流转子及离心叶轮，压气机轴流转子与离心叶轮的两相对端面之间形成有间隙，间隙与外部主流道的冷气贯通，发动机的引气结构包括套置于内转轴上的引气盘，且引气盘的内环面与内转轴的外周面之间形成第一环形空腔；引气盘同轴地固定卡置于压气机轴流转子与离心叶轮之间；引气盘径向地设有多个与第一环形空腔贯通的引气孔，每一引气孔均与间隙贯通。
进一步地，引气盘为圆环状，引气孔周向均匀地分布于引气盘。
进一步地，引气孔的数量为八至十六个。
进一步地，引气盘的内环面与内转轴的外周面的径向间距为引气孔的直径的一至二倍。
进一步地，每一引气孔的轴线延长线均经过引气盘的盘心。
进一步地，压气机转子的内壁面径向设置有第一凸圈，离心叶轮的内壁面径向设置有第二凸圈，引气盘的外周缘卡置于第一凸圈与第二凸圈之间。
进一步地，发动机的引气结构还包括引气筒，引气筒轴向地套置于内转轴上，且引气筒的两端分别安装在引气盘和离心叶轮上。
进一步地，引气筒的内环面与内转轴的外周面之间形成与第一环形空腔贯通的第二环形空腔。
进一步地，引气筒为台阶圆筒状，离心叶轮包括套置于内转轴的台阶套筒部，引气盘的内周缘周向地轴向延伸有一凸筒，凸筒及台阶套筒部分别套置于引气筒的两端。
进一步地，凸筒套置于引气筒的大径端内，台阶套筒部的小径端套置于引气筒的小径端内。
本发明具有以下有益效果：本发明的发动机的引气结构具有结构简单、导流效果好、安装方便等优点。同时，进入发动机内部的冷气流量充足，可快速地到达热端部件，从而有效地降低了热端部件的温度，进而提高了发动机的使用寿命及可靠性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的发动机的引气结构的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的发动机的引气结构应用于航空发动机上。该发动机包括内转轴1、压气机轴流转子2及离心叶轮3。该压气机轴流转子2及离心叶轮3同轴地固定安装于内转轴1上。压气机轴流转子2与离心叶轮3的相对端面之间形成有间隙4，该间隙4与外部的冷气是相贯通的。压气机轴流转子2邻近离心叶轮3的一端的内壁面径向地设置有第一凸圈21，类似地，离心叶轮3邻近压气机轴流转子2的一端的内壁面径向地设置有第二凸圈31。
本发明的发动机的引气结构包括套置于内转轴1上的引气盘6，且该引气盘6固定卡置在压气机轴流转子2与离心叶轮3之间。该引气盘6径向地设置有多个引气孔61。优选地，引气孔61的个数优选为八至十六个，多个引气引61周向均匀地分布于引气盘6上。优选地，每个引气孔61轴线的延长线均经过引气盘6的盘心。每一个引气孔61均与上述的间隙4相贯通。
具体地，该引气盘6为圆环状，其包括外周缘62及内周缘63。该引气盘6套置在内转轴1上，且与上述的压气机轴流转子2及离心叶轮3是同轴的。引气盘6的外周缘62紧紧地夹置于上述压气机轴流转子2的第一凸圈21与离心叶轮3的第二凸圈31之间。引气盘6的内环面与内转轴1的外周面之间有一定的径向间距S，进而使得引气盘6的内环面与内转轴1的外周面之间围成第一环形空腔5。上述的每一引气孔61均与该第一环形空腔5相贯通。
优选地，上述的径向间距S不宜过大，该径向间距S与引气孔61的直径d有一定的关系，即：径向间距S为引气孔61的直径d的一至二倍。
当发动机运行时，内转轴1同速与压气机轴流转子2、引气盘6及离心叶轮3旋转。在引气盘6旋转的过程中，引气盘6上径向设置的每一个引气孔61均与上述的间隙4相贯通。冷气流经间隙4进入与间隙4贯通的每一个引气孔61内。当冷气从该引气孔61内流出进入到第一环形空腔5时，其具有一定的旋转速度。冷气在科氏力的作用下其旋转速度有加速的趋势。但是，因为冷气旋转速度受引气孔61旋转速度的限制，同时又因为引气盘6的内环面与内转轴1的外周面的径向间距S较小，冷气的旋转速度增幅不大，冷气的旋转速度等于或者接近引气盘6的内环面的旋转速度。因此，冷气以较低的旋转速度进入第一环形空腔5内，有效的降低了流动阻力，该冷气进而流向发动机内部的热端部件，从而实现对热端部件的冷却。
发动机安装有压气机轴流转子2的一端为发动机的前部，安装有离心叶轮3的一端为发动机的后部。上述进入第一环形空腔5的冷气同时流向发动机的前部及发动机的后部。一般来说，冷气在流向发动机的前部的过程中不存在压力不足和升温的问题。但冷气在流向发动机的后部过程中压力不足和温升过高问题较为明显。因此，为使得冷气顺利到达发动机的后部热端部件，本发明的发动机的引气结构还包括引气筒7。该引气筒7套置于上述的内转轴1上，且位于引气盘6与离心叶轮3之间。
具体地，引气盘6沿内周缘63轴向地延伸有一凸筒631，该凸筒631朝向离心叶轮3。离心叶轮3包括一台阶套筒部32，该台阶套筒部32套置于内转轴1，且台阶套筒部32的小径端与引气盘6的凸筒631是相对。上述的引气筒7为台阶圆筒状，引气盘6的凸筒631套置在引气筒7的大径端内，且引气盘6的端壁可以止挡引气筒7往左轴向移动。上述台阶套筒部32的小径端套置在引气筒7的小径端内，且台阶套筒部32的大径端的端壁也可以止挡引气筒7往右轴向移动。同时，引气筒7的内环面与内转轴1的外周面之间形成第二环形空腔8。该第二环形空腔8与上述的第一环形空腔5是同轴地贯通的。通过引气盘6流向第一环形空腔5的冷气沿着第二环形空腔8流向发动机的前部。
在其它实施方式中，引气筒7与引气盘6可以按照上述的结构一体成型。
该引气筒7对冷气起到了很好的导流作用，降低局部流动损失。同时，引气筒7将冷气与温度相对较高的离心叶轮3的内表面相隔离，可以有效降低冷气在流动过程中升温的幅度。
由以上可知，本发明的发动机的引气结构具有结构简单、导流效果好、安装方便等优点。同时，进入发动机内部的冷气流量充足，可快速地到达热端部件，从而有效地降低了热端部件的温度，进而提高了发动机的使用寿命及可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机的引气结构，所述发动机包括内转轴（1）、同轴地固定安装于所述内转轴（1）的压气机轴流转子（2）及离心叶轮（3），所述压气机轴流转子（2）与所述离心叶轮（3）的两相对端面之间形成有间隙（4），所述间隙（4）与外部主流道的冷气贯通，其特征在于，
所述发动机的引气结构包括套置于所述内转轴（1）上的引气盘（6），且所述引气盘（6）的内环面与所述内转轴（1）的外周面之间形成第一环形空腔（5）；
所述引气盘（6）同轴地固定卡置于所述压气机轴流转子（2）与所述离心叶轮（3）之间；
所述引气盘（6）径向地设有多个与所述第一环形空腔（5）贯通的引气孔（61），每一所述引气孔（61）均与所述间隙（4）贯通；
所述引气盘（6）的内环面与所述内转轴（1）的外周面的径向间距为所述引气孔（61）的直径的一至二倍。
2.根据权利要求1所述的发动机的引气结构，其特征在于，所述引气盘（6）为圆环状，所述引气孔（61）周向均匀地分布于所述引气盘（6）。
3.根据权利要求2所示的发动机的引气结构，其特征在于，所述引气孔（61）的数量为八至十六个。
4.根据权利要求2所述的发动机的引气结构，其特征在于，每一所述引气孔（61）的轴线延长线均经过所述引气盘（6）的盘心。
5.根据权利要求1所述的发动机的引气结构，其特征在于，所述压气机轴流转子（2）的内壁面径向设置有第一凸圈（21），所述离心叶轮（3）的内壁面径向设置有第二凸圈（31），所述引气盘（6）的外周缘（62）卡置于所述第一凸圈（21）与所述第二凸圈（31）之间。
6.根据权利要求1所述的发动机的引气结构，其特征在于，所述发动机的引气结构还包括引气筒（7），所述引气筒（7）轴向地套置于所述内转轴（1）上，且所述引气筒（7）的两端分别安装在所述引气盘（6）和所述离心叶轮（3）上。
7.根据权利要求6所述的发动机的引气结构，其特征在于，所述引气筒（7）的内环面与所述内转轴（1）的外周面之间形成与所述第一环形空腔（5）贯通的第二环形空腔（8）。
8.根据权利要求6所述的发动机的引气结构，其特征在于，所述引气筒（7）为台阶圆筒状，所述离心叶轮（3）包括套置于所述内转轴（1）的台阶套筒部（32），所述引气盘（6）的内周缘（63）周向地轴向延伸有一凸筒（631），所述凸筒（631）及所述台阶套筒部（32）分别套置于所述引气筒（7）的两端。
9.根据权利要求8所述的发动机的引气结构，其特征在于，所述凸筒（631）套置于所述引气筒（7）的大径端内，所述台阶套筒部（32）的小径端套置于所述引气筒（7）的小径端内。
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