CN112065777B - 压气机进口导流叶片的调节精度保持结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，包括进口导流叶片、内封严环和前承力机匣，所述进口导流叶片设置在所述内封严环和外机匣之间，所述内封严环由两个半环组成，其中，两个半环以装配方式连成一体，使得所述内封严环获得径向约束。在本发明中，进口导流叶片内封严环上的径向、轴向限位特征，与前承力机匣及前承力机匣上的限位特征配合使用，实现了对进口导叶内封严环的空间位置径向、轴向约束，有效地达到了改善和保持进口导叶调节精度的效果，进而保障实现高压压气机气动性能（尤其是流量）的一致性，并一定程度上改善高压压气机气动性能。

Description

压气机进口导流叶片的调节精度保持结构

技术领域

本发明总地涉及航空发动机用的压气机，具体地涉及压气机进口导流叶片的调节精度保持结构。

背景技术

目前国内外航空发动机压气机中，为了改善高压压气机在全工况的裕度，通常将前几级静子叶片设计为可调静子叶片。可调静子叶片在工作过程中根据工况需要调整叶片安装角，以确保高压压气机具有充足的裕度，进而保证发动机整机的安全运转。同时航空发动机需从工作温度相对较低的高压压气机前几级引气，引气经由压气机转子内腔，通向工作温度相对更高的涡轮部件或后支点轴承腔的外围腔，起到冷却或封严的作用。

上述功能需求的同时存在使得工程实现过程中有可能存在如下所述问题。

首先，可调静子叶片由叶身及位于上、下两端的轴颈组成。可调静子叶片的上端轴颈的轴颈安装在静子机匣的安装孔内，下端轴颈通过内环上的安装孔安装在内封严环上。在此结构中，内封严环的空间位置通常不在理想设计位置上。这种非预期的空间位置改变一方面使得该级内各可调静子叶片的转轴无法保持均布，进而使得该级可调静子叶片的调节精度沿周向存在较大差异。另一方面，使得该级可调静子叶片在开、关的极限边界存在空行程，进而使得在开、关过程的同一角度实现上存在较大差异。

其次，进口导流叶片的内封严环与前承力机匣的径向配合接口作为压气机转子内引气腔边界的一部分需考虑气密性，故需要采用径向小间隙止口配合。然而，在现有技术中，因进口导流叶片位于前对开机匣上，其内封严环也需要是沿径向两半对开结构。这种两半对开结构是相互分离的，没有任何约束。由于未施加径向和/或轴向的适当约束，该结构使得内封严环与前承力机匣径向配合面之间不能保持传统的止口配合关系，即内封严环的实际空间位置不唯一，易出现非预期的空间位置改变。

再有，高压压气机前几级引气通常经由布置在前承力机匣内部的孔、槽引导至压气机转子内腔。前承力机匣上通往压气机转子内腔的引气口出口因空间所限只能布置在进口导流叶片内封严环附近。当高压压气机前几级引气压力及流量随航空发动机运转状态提高而增大时，进口导流叶片内封严环受到源自引气的不断改变的轴向力，进一步使得其空间位置发生非预期的改变。

综上，两半对开且需与前承力机匣径向小间隙配合的进口导流叶片内封严环极易出现空间位置非预期变化的情况。在引气气流的冲击下，进口导流叶片内封严环的空间位置将更加不可控。此时，进口导流叶片的调节精度存在各叶片调节角度周向差异较大，且开、关过程对同一角度目标实际实现差异较大的问题。

在现有的各种文献中，同样没有法相能解决上述问题的方案。

CN111379861涉及一种用于回转机械的浮动密封装置和回转机械。该浮动密封装置包括环形本体，该环形本体环绕在回转机械的静体和转动体之间。由于在环形本体的内周面具有凹槽，环形本体可在气流作用下沿径向移动，从而形成一种浮动密封装置。该浮动密封装置的构思更容易出现非预期的空间位置的改变，因此不能克服前述压气机进口导流叶片所存在的问题。

CN111594484涉及一种压气机进口导叶角度实时调节装置。该调节装置包括：可调导叶机构，设置在压气机进口处，用于带动压气机进口导叶旋转；调节机构，与所述可调导叶机构相连，用于带动所述可调导叶机构运动；控制机构，与所述调节机构连接，用于控制所述调剂机构的运动。在该专利文献中也揭示了内封严环，但该内封严环是沿轴向分成前后两半的结构，并且是直接安装在叶片上。重要的是，由于没有专门针对内封严环设计的限位结构，因此也不能克服前述压气机进口导流叶片所存在的问题。

本发明旨在克服航空发动机压气机中的进口导流叶片的可调精度保持方面所存在的问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于，提供一种用于航空发动机压气机的进口导流叶片调节精度保持结构，其能以简单、可靠的方式保持进口导流叶片的调节精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，包括进口导流叶片、内封严环和前承力机匣，所述进口导流叶片设置在所述内封严环和外机匣之间，所述内封严环由两个半环组成，其中，两个半环以装配方式连成一体，使得所述内封严环获得径向约束。

优选的是，所述半环通过至少两个连接销钉连成一体，所述连接销钉分别装配到位于所述半环的相对的端面上的销钉孔中。

优选的是，所述半环通过四个连接销钉连成一体，所述连接销钉分别装配到位于所述半环的相对的端面上的各四个销钉孔中。

优选的是，两个半环的第一侧上的各两个销钉孔与两个连接销钉的配合为过盈配合，而两个半环的第二侧上的各两个销钉孔与两个连接销钉的配合为间隙配合。

优选的是，还包括设置在所述内封严环和所述前承力机匣上的轴向约束结构。

优选的是，所述轴向约束结构包括：沿所述前承力机匣的周向设置的螺纹孔、沿所述内封严环的周向设置的限位孔、以及限位螺钉。

优选的是，所述螺纹孔的中心线垂直于发动机轴线，在所述螺纹孔内安装有螺纹护套。

优选的是，所述限位孔为锥形，其直径由外向内逐渐增大，而其中心线垂直于发动机轴线。

优选的是，所述限位螺钉安装在所述前承力机匣上的螺纹孔内，所述限位螺钉的头部设置有圆锥面，所述圆锥面的锥度与锥形的所述限位孔相同，所述限位螺钉的头部还设置有扳拧槽。

优选的是，所述封严环的前端止口与所述前承力机匣止口保持径向小间隙配合。

本发明提出了一种进口导流叶片调节精度保持结构，适用于航空发动机压气机。本发明的进口导流叶片调节精度保持结构很好地克服了内封严环的实际空间位置不唯一、容易出现非预期的空间位置改变的问题。

具体地，在本发明中，进口导流叶片内封严环上的径向、轴向限位特征，与前承力机匣及前承力机匣上的限位特征配合使用，实现了对进口导叶内封严环的空间位置径向、轴向约束，有效地达到了改善和保持进口导叶调节精度的效果。

因此，本发明的进口导流叶片调节精度保持结构能够有效地改善和保持试验过程进口导叶的可调叶片的调节精度，进而保障实现高压压气机气动性能（尤其是流量）的一致性，并一定程度上改善高压压气机气动性能。

另外，本发明的径向和轴向限位特征都是相对简单、可靠的结构来实现，非常便于操作和组装。

附图说明

以下将结合附图来详细描述根据本发明较佳实施例的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，附图中：

图1是根据本发明较佳实施例的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构的剖视图；

图2A和图2B分别是内封严环的立体图和前视图；

图3是沿图2B中的线A-A剖取的剖视图；

图4是沿图3中的线C-C剖取的剖视图；

图5是内封严环的半环的立体图；

图6是限位螺钉的剖视图；

图7是图1所示压气机进口导流叶片的调节精度保持结构的局部放大剖视图，其中限位螺钉处于被拧入的位置；以及

图8是图1所示压气机进口导流叶片的调节精度保持结构的局部放大剖视图，其中限位螺钉处于被拧出的位置。

具体实施方式

以下将结合附图来详细描述本发明的较佳实施例，附图中凡是相同的编号表示同样的部件。

当结合附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解本发明，附图示出了为了说明目的而选择的本发明的示例性实施例。将参照附图来说明本发明。这些附图是说明性的而不是限制性的，并且被包括在此以便于解释本发明。

示例性实施例的描述旨在结合附图阅读，附图被认为是整个书面描述的一部分。在说明书中，相对术语例如 “前”“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、 “顶部”和“底部”以及它们的派生词（例如，“水平”、“垂直”、“向下”、“向上”）等应被解释为指如随后所述或如所讨论的附图中所示的取向。这些相对术语是为了便于描述，并且不需要在特定方向上构建或操作装置。关于附连、联接等的术语，例如“连接”、“联接”和“互连”，是指这样一种关系，其中结构直接地或者通过中间结构间接地彼此固定或附连以及可移除的或刚性的附连或关系，除非另外有明确地描述。另外，术语“包括”、“主要包括”等是指包括但不限于所罗列的各个部件或部分，亦即在所罗列部件或部分的基础上还可能有其他未指明的部件或部分。

图1示出了根据本发明较佳实施例的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构。该调节精度保持结构主要包括进口导流叶片1、内封严环2和前承力机匣5。进口导流叶片1安装在内封严环2和外机匣4之间。优选的是，在进口导流叶片1与内封严环2之间装配有内环3。还优选的是，内封严环2的前端止口与前承力机匣5止口保持径向小间隙配合。

参见图2A、2B至图5，其中示出了根据本发明较佳实施例的内封严环2。该内封严环2由两个半环21组成。这里的术语“半环”是指将内封严环2沿径向分成两半。两个半环21可在装配过程中通过四个连接销钉22连成一体。具体地，在两个半环21的相对的端面上分别设置有四个销钉孔211，用于装配对应的四个连接销钉22。

优选的是，其中两个半环21的第一侧（例如图3中的左侧）上的各两个销钉孔211与两个连接销钉22的配合为过盈配合，从而使这两个连接销钉22在两个半环21的第一侧可靠地固定。而两个半环21的第二侧（例如图3中的右侧）上的各两个销钉孔211与两个连接销钉22的配合为间隙配合，以利于用连接销钉22来实现两个半环21的装配作业。两个半环21通过四个连接销钉22装配成一个完整的内封严环2,使内封严环2获得可靠的径向约束。

请参见图6至图8，其中示出了设置在内封严环2和前承力机匣5上的轴向约束结构。

沿前承力机匣5的周向设置有若干个螺纹孔51，螺纹孔51的中心线垂直于发动机轴线。优选的是，可在前承力机匣5上的螺纹孔51内安装螺纹护套7，以便对前承力机匣5上的螺纹孔51进行保护。优选采用自锁螺纹护套，使下文提及的轴向限位螺钉在被拧出之后保持在所期待的空间位置。

沿内封严环2的周向设置有若干个限位孔212。限位孔212优选为锥形，其中心线垂直于发动机轴线（图中未示出）。前承力机匣5上的螺纹孔51与内封严环2上的限位孔212相互对准并且同轴。优选的是，限位孔212的直径随所处径向位置的减小而增大，换言之，限位孔212的直径由外向内逐渐增大，以避免下文所述的轴向限位螺钉从内封严环上的锥形限位孔中脱出而进入主流道。

限位螺钉6安装在前承力机匣5上的螺纹孔51内。如图6所示，限位螺钉6的头部设置有圆锥面61，圆锥面61的锥度与内封严环2上的锥形限位孔212相同。限位螺钉6的头部还设置有扳拧槽62，用于配合装配工具来进行装配。沿轴向设置若干数量（一个或多个）的限位螺钉6，它们同时连接在内封严环2和前承力机匣5上，从而实现对内封严环2的轴向约束。

通过如上所述的方式可实现对进口导流叶片的内封严环2空间位置在径向与轴向上的约束，从而能有效地实现改善和保持进口导流叶片的调节精度。

以下将详细描述根据本发明较佳实施例的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构的装配过程。

首先，用连接销钉22将内封严环2的两个半环21连接成一个完整的环。在具体操作时，将两个连接销钉22插入两个半环21的第一侧上的两个销钉孔211，形成过盈配合。随后将其余两个连接销钉22插入两个半环21的第二侧上的两个销钉孔211。由于在半环21的第二侧上的销钉与销钉孔是间隙配合，因此能更方便地实现两个半环21的组装。

接着进行内封严环2与前承力机匣5之间的装配。例如借助工具，通过限位螺钉6的扳拧槽62将限位螺钉6沿径向向内拧入前承力机匣5的螺纹孔51，使限位螺钉6的头部凹陷在前承力机匣5的螺纹孔51内，如图7所示。此时，已通过连接销钉22装配成整环的内封严环2沿着发动机轴线方向与前承力机匣5进行止口对接。

当内封严环2已经被装配到设计位置时，还是通过限位螺钉6的扳拧槽62将限位螺钉6沿径向向外拧转，直至限位螺钉6头部的圆锥面61抵靠于内封严环2上的限位孔212的圆锥面。这样就完成了整个进口导流叶片的调节精度保持结构的装配。

虽然以上结合较佳实施例对本发明的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构进行了描述，但熟悉本领域的技术人员应该理解，在以上揭示内容的基础上可以作出各种变化形式。

具体地，可以在内封严环的两侧仅分别设置一个连接销钉，即在两个半环的相对的端面上分别设置有两个销钉孔（例如在半环的第一侧和第二侧的中间位置），用于装配对应的两个连接销钉。再例如，连接销钉22和销钉孔211也可以是带螺纹的。还例如，除了用连接销钉和销钉孔以外，构成内封严环的两个半环还可以用诸如铆接之类的装配方式连成一体。

因此，本发明的保护范围并不局限于以上结合较佳实施例的描述，而是应由所附权利要求书来限定。

附图标记列表：

1：进口导流叶片

2：内封严环

21：内封严环的半环

211：销钉孔

212：限位孔

22：连接销钉

3：内环

4：外机匣

5：前承力机匣

51：螺纹孔

6：限位螺钉

61：圆锥面

62：扳拧槽

7：螺纹护套。

Claims (8)

1.一种压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，包括进口导流叶片（1）、内封严环（2）和前承力机匣（5），所述进口导流叶片（1）设置在所述内封严环（2）和外机匣（4）之间，所述内封严环（2）由两个半环（21）组成，其中，两个半环（21）以装配方式连成一体，使得所述内封严环（2）获得径向约束，

所述调节精度保持结构还包括设置在所述内封严环（2）和所述前承力机匣（5）上的轴向约束结构，所述轴向约束结构包括：沿所述前承力机匣（5）的周向设置的螺纹孔（51）、沿所述内封严环（2）的周向设置的限位孔（212）、以及限位螺钉（6）。

2.如权利要求1所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，所述半环（21）通过至少两个连接销钉（22）连成一体，所述连接销钉（22）分别装配到位于所述半环（21）的相对的端面上的销钉孔（211）中。

3.如权利要求2所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，所述半环（21）通过四个连接销钉（22）连成一体，所述连接销钉（22）分别装配到位于所述半环（21）的相对的端面上的各四个销钉孔（211）中。

4.如权利要求3所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，两个半环（21）的第一侧上的各两个销钉孔（211）与两个连接销钉（22）的配合为过盈配合，而两个半环（21）的第二侧上的各两个销钉孔（211）与两个连接销钉（22）的配合为间隙配合。

5.如权利要求1所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，所述螺纹孔（51）的中心线垂直于发动机轴线，在所述螺纹孔（51）内安装有螺纹护套（7）。

6.如权利要求1所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，所述限位孔（212）为锥形，其直径由外向内逐渐增大，而其中心线垂直于发动机轴线。

7.如权利要求6所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，所述限位螺钉（6）安装在所述前承力机匣（5）上的螺纹孔（51）内，所述限位螺钉（6）的头部设置有圆锥面（61），所述圆锥面（61）的锥度与锥形的所述限位孔（212）相同，所述限位螺钉（6）的头部还设置有扳拧槽（62）。

8.如权利要求1所述的压气机进口导流叶片的调节精度保持结构，其特征在于，所述内封严环（2）的前端止口与所述前承力机匣（5）止口保持径向小间隙配合。

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