CN109209980B - 一种用于轴流压气机的导流板 - Google Patents

一种用于轴流压气机的导流板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于轴流压气机的导流板，所述轴流压气机的鼓筒上设置有引气孔，以将经过所述轴流压气机的静子叶片的气体的一部分引出，所述导流板的根部与所述引气孔的边界对齐，所述导流板的尖部对准所述引气孔所在位置处的气流方向，以使得气体经由所述导流板的引导进入所述引气孔。

Description

一种用于轴流压气机的导流板
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种用于轴流压气机的导流板。
背景技术
在航空发动机及燃气轮机领域，作为主要部件之一的轴流压气机在实际运行过程中，需要从主流当中抽取一定量的气体，用于实现压气机防喘，或是为涡轮冷却、客户引气等提供气源。
在当前的技术条件下，引气主要通过在压气机机匣以及转子鼓筒上布置引气孔(槽)的方式来实现。位于鼓筒处的引气孔通常直接与容腔相连，主流中的气体先进入容腔、再经由引气孔引出进入减涡器。气体从主流到引气孔这一段距离内的运动完全靠静压差驱动的自发流动来实现，这种驱动方式存在着以下缺点：
1、气流未经任何引导，其速度大小及方向均根据实际流场状况自发形成，由此可能会导致流场中产生分离、漩涡等结构，影响流动效率；
2、气流方向与引气孔朝向之间存在一定的偏差，导致两者不完全匹配，气流不能很顺利的进入引气孔；
3、由于以上缺陷的存在，要想实现足够的引气量，需要的引气孔面积较大，会对鼓筒的结构强度设计带来困难。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明提出一种用于轴流压气机的导流板，能够更好地将气流引出轴流压气机的容腔。
根据上述目的，本发明提供一种用于轴流压气机的导流板，所述轴流压气机的鼓筒上设置有引气孔，以将经过所述轴流压气机的静子叶片的气体的一部分引出，所述导流板的根部与所述引气孔的边界对齐，所述导流板的尖部对准所述引气孔所在位置处的气流方向，以使得气体经由所述导流板的引导进入所述引气孔。
在一实施例中，所述引气孔所在位置处的气流方向与所述引气孔在所述轴流压气机的周向上的中点的法线呈一固定夹角，所述导流板从所述尖部到所述根部弯折。
在一实施例中，所述导流板从所述尖部到所述根部呈弧状。
在一实施例中，所述导流板的尖部的切线与所述引气孔所在位置处的气流方向的夹角小于或等于5度。
在一实施例中，所述导流板的尖部的切线与所述引气孔所在位置处的气流方向一致。
在一实施例中，在所述轴流压气机的轴向上，所述根部的宽度大于所述引气孔的宽度。
在一实施例中，在所述轴流压气机的轴向上，所述根部的宽度大于所述尖部的宽度。
在一实施例中，在所述轴流压气机的轴向上，所述根部的宽度为5～10mm。
在一实施例中，在所述轴流压气机的轴向上，所述尖部的宽度为3～8mm。
在一实施例中，在所述轴流压气机的周向上，所述根部的厚度大于或等于所述尖部的厚度。
在一实施例中，在所述轴流压气机的周向上，所述尖部的厚度小于或等于3mm。
在一实施例中，沿着所述轴流压气机的轴线的不同区域内，所述导流板在所述轴流压气机的径向上的高度相同。
在一实施例中，所述导流板的高度为5～10mm。
在一实施例中，沿着所述轴流压气机的轴线的不同区域内，所述导流板在所述轴流压气机的径向上的高度不同。
本发明设置的导流板的根部与引气孔的边界对齐，导流板的尖部对准气流方向，通过本发明的导流板引导气流，使得气流能够被更好地引导出轴流压气机的容腔。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了航空发动机轴流压气机的结构示意图；
图2示出了本发明一种用于轴流压气机的导流板一个方面的结构示意图；
图3示出了鼓筒、引气孔和导流板的截面图。
附图标记说明：
10：轴流压气机；
101：静子叶片；
102：转子叶片；
103：榫头；
104、304：鼓筒；
105：篦齿；
106：静子叶片和转子叶片之间的空间；
107：容腔；
108、201、302：引气孔；
202、301：导流板；
3011：导流板的根部；
3021：引气孔的边界；
3012：导流板的尖部；
303：气流方向；
30111、30112：导流板的根部的边界；
3013：导流板的表面；
305：引气孔在轴流压气机的周向上的中点的法线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
为了更好地理解本发明，首先，请参看图1，图1示出了航空发动机轴流压气机的结构示意图。
轴流压气机10包括静子叶片101和转子叶片102，转子叶片102通过榫头103固定在鼓筒104上，静子叶片不与鼓筒104连接，而是固定在航空发动机外机匣上。
鼓筒104能够绕航空发动机的轴线做圆周运动，带动转子叶片102做圆周运动。静子叶片由于不与鼓筒104连接，其是固定的，不会做圆周运动。
气流先后流经静子叶片101和转子叶片102，进而实现对气流的加压。
为了避免流过静子叶片101的气流流回静子叶片101的气流来流方向，在鼓筒104上对应于静子叶片101的位置处设置有篦齿105。
静子叶片101和转子叶片102之间的空间106即为容腔107，为了将流经容腔107的气流的一部分引出另作他用。在鼓筒104上对应容腔107的位置处置有引气孔108，容腔107内的气流可以从引气孔108流出轴流压气机并用作他用。
鼓筒104沿着航空发动机的周向分布，鼓筒104上的引气孔108的数目可以为一个也可以为多个。
前述的引气结构，气流从主流(即通过静子转子后的气流)到引气孔这一段距离内的运动完全靠由静压差驱动的自发流动来实现，气流无法高效的由引气孔引出。
本发明提出一种用于轴流压气机的导流板，能够使得气流更好地进入引气孔，即能够更高效地引出气体。
本发明提供一种用于轴流压气机的导流板，轴流压气机的鼓筒上设置有引气孔，以将经过轴流压气机的静子叶片的气体的一部分引出，导流板的根部与引气孔的边界对齐，导流板的尖部对准引气孔所在位置处的气流方向，以使得气体经由导流板的引导进入引气孔。
请参看图2和图3，图2示出了本发明一种用于轴流压气机的导流板一个方面的结构示意图，图3示出了鼓筒、引气孔和导流板的截面图。
在图2中，相较于图1来说，本发明为引气孔201设置对应的导流板202，以使得气体经由所述导流板的引导进入所述引气孔。
具体请参看图3，导流板301的根部3011与引气孔302的边界3021对齐，导流板301的尖部3012对准引气孔302所在位置处的气流方向303。
实际上，由于导流板301的根部3011具有一定的厚度，导流板301的根部3011的一个边界30111与引气孔302的一个边界3021对齐即可，导流板301的根部3011的另一个边界30112即落在了鼓筒304上。
而导流板301的尖部3012对准引气孔302所在位置处的气流方向303，这样，气流就可以更容易沿着导流板301的表面3013流向引气孔302，并由引气孔302引出。
在容腔内气流的方向是有一定规律的，引气孔所在位置处的气流方向与引气孔在轴流压气机的周向上的中点的法线呈一固定夹角。在图3中，气流的来流方向303与引气孔在轴流压气机的周向上的中点的法线305呈一固定夹角α。
为了使得气流由与法线305呈一定夹角的方向，变为顺着法线305的方向流入引气孔302，导流板从尖部到根部弯折。
在一实施例中，导流板从尖部到根部呈弧状。当然也可以呈不连续的多个直线段构成的弯折的形态。只要是能够使得气流由与法线305呈一定夹角的方向，变为顺着法线305的方向的导流板的弯折的形态都在本发明的保护的技术方案内。
在一实施例中，导流板的尖部的切线与引气孔所在位置处的气流方向的夹角小于或等于5度。也就是说，导流板的尖部的切线与引气孔所在位置处的气流方向不一定要完全一致，在某些应用场景下，具有一定的夹角反而会有更好的导流效果。
在一实施例中，导流板的尖部的切线与引气孔所在位置处的气流方向一致。
请继续参看图2，在一实施例中，在轴流压气机的轴向上，导流板根部的宽度a大于引气孔的宽度b。这样就能够增大被导流的气体的气流量。
在一实施例中，在轴流压气机的轴向上，导流板根部的宽度a大于尖部的宽度c。由于根部通常要承受比较大的力载荷，优选的，使得导流板根部的宽度大于尖部的宽度。
在一实施例中，在轴流压气机的轴向上，根部的宽度为5～10mm。
在一实施例中，在轴流压气机的轴向上，尖部的宽度为3～8mm。
请继续参看图3，同样，由于根部通常要承受比较大的力载荷，在一实施例中，在轴流压气机的周向上，导流板根部的厚度d大于或等于尖部的厚度e。
在一实施例中，在轴流压气机的周向上，导流板的尖部的厚度小于或等于3mm。
沿着轴流压气机的轴线的不同区域内，导流板在轴流压气机的径向上的高度可以相同也可以不同。
在一实施例中，沿着轴流压气机的轴线的不同区域内，导流板在轴流压气机的径向上的高度相同，且导流板的高度为5～10mm。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (14)

1.一种用于轴流压气机的导流板，所述轴流压气机的鼓筒上设置有引气孔，以将经过所述轴流压气机的静子叶片的气体的一部分引出，其特征在于，所述导流板的根部与所述引气孔的边界对齐，所述导流板的尖部对准所述引气孔所在位置处的气流方向，以使得气体经由所述导流板的引导进入所述引气孔。
2.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，所述引气孔所在位置处的气流方向与所述引气孔在所述轴流压气机的周向上的中点的法线呈一固定夹角，所述导流板从所述尖部到所述根部弯折。
3.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，所述导流板从所述尖部到所述根部呈弧状。
4.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，所述导流板的尖部的切线与所述引气孔所在位置处的气流方向的夹角小于或等于5度。
5.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，所述导流板的尖部的切线与所述引气孔所在位置处的气流方向一致。
6.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，在所述轴流压气机的轴向上，所述根部的宽度大于所述引气孔的宽度。
7.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，在所述轴流压气机的轴向上，所述根部的宽度大于所述尖部的宽度。
8.如权利要求7所述的导流板，其特征在于，在所述轴流压气机的轴向上，所述根部的宽度为5～10mm。
9.如权利要求7所述的导流板，其特征在于，在所述轴流压气机的轴向上，所述尖部的宽度为3～8mm。
10.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，在所述轴流压气机的周向上，所述根部的厚度大于或等于所述尖部的厚度。
11.如权利要求10所述的导流板，其特征在于，在所述轴流压气机的周向上，所述尖部的厚度小于或等于3mm。
12.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，沿着所述轴流压气机的轴线的不同区域内，所述导流板在所述轴流压气机的径向上的高度相同。
13.如权利要求12所述的导流板，其特征在于，所述导流板的高度为5～10mm。
14.如权利要求1所述的导流板，其特征在于，沿着所述轴流压气机的轴线的不同区域内，所述导流板在所述轴流压气机的径向上的高度不同。
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