CN118030615A - 径向、轴向、压气机扩压器以及航空发动机和飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种径向扩压器、与该径向扩压器适配的轴向扩压器、压气机扩压器、航空发动机和飞行器，涉及离心式压气机技术领域，该径向扩压器包括径向扩压器本体、弧形悬臂、外安装部和内安装部；径向扩压器本体上设置有径向连接定位部，用于与轴向扩压器适配连接；弧形悬臂的一端与径向扩压器本体固定连接，弧形悬臂的另一端设置有外安装部，用于与压气机的进气机匣连接；内安装部设置在径向扩压器本体内侧，用于与燃烧室内支撑环连接。弧形悬臂的设计，可以降低弧形悬臂与外安装部连接处的应力同时抑制径向扩压器通道进口处热态变形大的问题。

Description

径向、轴向、压气机扩压器以及航空发动机和飞行器

技术领域

本发明涉及离心式压气机技术领域，尤其涉及一种径向扩压器、与径向扩压器适配的轴向扩压器、压气机扩压器、航空发动机和飞行器。

背景技术

叶片式扩压器的结构形式颇多，常用结构是将叶片式扩压器做成一个整体焊接组件，也可将其做成若干小组件，再经螺栓连接而成。扩压器安装一般依靠前壁面上的法兰边结构与机匣进行固定，这种安装结构容易导致法兰边处的应力过大，容易损坏，安全性能较低。

另外，径扩叶片和轴扩叶片通过钎焊连接成一体。但是焊接会导致零件容易变形，尺寸精度难以保证。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一共可降低法兰边结构与机匣固定处的应力，安全性能较高的径向扩压器。

第一方面，提供一种径向扩压器，包括：

径向扩压器本体，所述径向扩压器本体设置有径向连接定位部，用于与轴向扩压器适配连接；

弧形悬臂，所述弧形悬臂的一端与所述径向扩压器本体固定连接，所述弧形悬臂的另一端设置有外安装部，用于与压气机的进气机匣连接；

内安装部，设置在所述径向扩压器本体内侧，用于与燃烧室内支撑环连接。

进一步地，所述弧形悬臂包括由内向外依次连接的弧形部和平面部；

所述弧形部远离所述平面部的一端与所述径向扩压器本体固定连接；

所述平面部远离所述弧形部的一端设置有所述外安装部。

进一步地，所述弧形部的开口朝向出气方向。

进一步地，所述弧形部所在圆弧的半径为10至30毫米。

进一步地，所述平面部与所述径向扩压器本体的径向表面平行设置。

进一步地，所述径向连接定位部包括第一径向连接定位部和第二径向连接定位部；

所述第一径向连接定位部靠近所述弧形悬臂方向设置；

所述第二径向连接定位部远离所述弧形悬臂方向设置。

第二方面，提供一种轴向扩压器，包括：

轴向扩压器本体，所述轴向扩压器本体设置有轴向连接定位部，通过所述轴向连接定位部与径向连接定位部适配连接将所述轴向扩压器本体与径向扩压器本体连接。

进一步地，所述轴向连接定位部包括第一轴向连接定位部和第二轴向连接定位部；

所述第一轴向连接定位部与第一径向连接定位部适配连接；

所述第二轴向连接定位部与第二径向连接定位部适配连接。

第三方面，提供一种压气机扩压器，包括如上述技术方案所述的径向扩压器和上述技术方案所述的轴向扩压器；

通过所述轴向连接定位部与所述径向连接定位部适配连接将所述轴向扩压器本体与所述径向扩压器本体连接。

第四方面，提供一种航空发动机，包括如上述技术方案所述的压气机扩压器。

第四方面，提供飞行器，包括如上述技术方案所述的航空发动机。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)、弧形悬臂的设计可以降低外安装部与压气机进气机匣连接处的应力，同时抑制径向扩压器通道进口处热态变形大的问题；

(2)、径向扩压器与轴向扩压器通过卡接的形式连接，避免通过焊接将两者连接导致变形的问题出现。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的径向扩压器的局部剖视图；

图2为本发明实施例提供的径向扩压器的安装结构剖视图；

图3为本发明实施例提供的轴向扩压器的局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的轴向扩压器的安装结构剖视图；

图5为本发明实施例提供的径向扩压器与轴向扩压器装配结构剖视图；

其中，1、径向扩压器本体，2、弧形悬臂，3、外安装部，4、内安装部，5、径向连接定位部，6、压气机的进气机匣，7、燃烧室内支撑环，8、轴向扩压器本体，9、轴向连接定位部；

11、第一本体，12、第二本体，13、径扩叶片；

121、第二外本体，122、第二内本体；

21、弧形部，22、平面部；

51、第一径向连接定位部，52、第二径向连接定位部；

81、轴扩外环，82、轴扩内环，83、轴扩叶片；

91、第一轴向连接定位部，92、第二轴向连接定位部；

911、第一轴向凸边，912、轴向凸起。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的径向扩压器的局部剖视图，径向扩压器为轴对称结构，图1的剖面为过中心轴线的平面，为了图纸简洁，只示出径向扩压器上半部结构，图中省略了径向扩压器的下半部结构。图2为本发明实施例提供的径向扩压器的安装结构剖视图，图2的剖面为过中心轴线的平面，径向扩压器为轴对称结构，为了图纸简洁，只示出径向扩压器上半部结构，图中省略了径向扩压器的下半部结构，其中的压气机的进气机匣6和燃烧室内支撑环7只显示一部分，未全部标识出压气机的进气机匣6和燃烧室内支撑环7的结构。如图1和图2所示，本发明实施例的一种径向扩压器，包括径向扩压器本体1、弧形悬臂2、外安装部3和内安装部4；径向扩压器本体1上设置有径向连接定位部5，用于与轴向扩压器适配连接；弧形悬臂2的一端与径向扩压器本体1固定连接，弧形悬臂2的另一端设置有外安装部3，外安装部3用于与压气机的进气机匣6连接；径向扩压器本体1内侧设置有内安装部4，内安装部4用于与燃烧室内支撑环7连接。通过内安装部4和外安装部3将径向扩压器安装固定到位。弧形悬臂2的设计，可以降低弧形悬臂2与外安装部3连接处的应力，同时抑制径向扩压器通道进口处热态变形大的问题。

径向扩压器整体呈环形结构；弧形悬臂2也同样为环形结构，弧形悬臂2的内沿与径向扩压器本体1靠近进气方向的一面、且靠近径向扩压器本体1外延处固定连接。

在这里，将径向扩压器包括的各个部分分开描述是为了清楚的描述出整个径向扩压器的结构，不代表径向扩压器包括的各个部分是分开的；实际上，径向扩压器本体1、弧形悬臂2、外安装部3和内安装部4是作为一个整体结构存在的。

具体的，径向扩压器本体1包括第一本体11、第二本体12和径扩叶片13，径扩叶片13设置在第一本体11与第二本体12之间，第一本体11与第二本体12通过径扩叶片13相互连接。第一本体11和第二本体12均为环形结构，其中，第一本体11为平面结构。在这里，弧形悬臂2的内沿与第一本体11靠近进气方向的一面、且靠近第一本体11外延处固定连接。

第二本体12包括由外向内依次连接的第二外本体121和第二内本体122，第二外本体121为平面结构，且与第一本体11相互平行设置；在第一本体11与第二外本体121之间设置有径扩叶片13。第二内本体122由第二外本体121的内沿向径向扩压器中心延伸、并向出气方向(即远离弧形悬臂2方向)延伸，在第二内本体122的内沿处设置有内安装部4，用于与燃烧室内支撑环7连接，通过内安装部4与燃烧室内支撑环7连接实现将径向扩压器与燃烧室内支撑环7连接。

内安装部4为设置在第二内本体122远离第二外本体121一端的安装孔，用于通过紧固件穿过第二内本体122上的安装孔以及燃烧室内支撑环7上设置的安装孔将第二内本体122与燃烧室内支撑环7连接，进而实现将径向扩压器与燃烧室内支撑环7连接。第二内本体122远离第二外本体121一端的结构可以视为一个法兰盘，安装孔的中心轴向与径向扩压器的中心轴向相互平行。

在一个优选的实施例中，弧形悬臂2包括由内向外依次连接的弧形部21和平面部22；弧形部21远离平面部22的一端与径向扩压器本体1固定连接；平面部22远离弧形部21的一端设置有外安装部3。弧形部21为圆环结构，其径向剖面为弧形结构，平面部22为环形平面结构，弧形部21与平面部22为一体式结构。弧形部21远离平面部22的一端(即弧形部21的内圈)与第一本体11靠近进气方向的一面、且靠近第一本体11外延处固定连接。其中，平面部22与第一本体11相互平行设置。在平面部22上均匀设置有多个安装孔，用于通过紧固件穿过平面部22上安装孔以及进气机匣上设置的安装孔将平面部22与压气机的进气机匣6连接，进而实现将径向扩压器与压气机的进气机匣6连接。平面部22的整体结构可以视为一个法兰盘，平面部22上设置的安装孔的中心轴向与径向扩压器的中心轴向相互平行。

具体的，弧形部21所在圆弧的半径为10至30毫米，可以是10毫米、15毫米、20毫米、25毫米或者30毫米，在实际应用中，根据径向扩压器本体1的不同规格大小，选择与之适配的圆弧的半径的大小。弧形部21的开口朝向出气方向。具体的，弧形部21的剖面图形状为字母C形，C形的开口朝向出气方向。

在一个优选的实施例中，径向连接定位部5包括第一径向连接定位部51和第二径向连接定位部52，第一径向连接定位部51靠近弧形悬臂2设置，第二径向连接定位部52远离弧形悬臂2设置。通过第一径向连接定位部51和第二径向连接定位部52与轴向扩压器上的轴向连接定位部9适配连接，实现将轴向扩压器与径向扩压器连接。

具体的，第一径向连接定位部51设置在第一本体11的外沿，第一径向连接定位部51包括第一径向凸边和径向凸起，第一径向凸边由第一本体11的外沿向进气方向延伸形成的环形第一径向凸边，径向凸起由第一径向凸边的外沿向远离径向扩压器中心方向延伸，径向凸起至少包括两个，两个径向凸起间隔设置，中间形成卡槽。

第二径向连接定位部52设置在第二本体12的外沿(具体设置在第二外本体121的外沿)，第二径向连接定位部52为向出气方向延伸的第二径向凸边，第二径向凸边整体呈环形结构。

第一本体11的外沿与第二外主体的外沿不在同一平面内，具体的，第一本体11的外沿与径向扩压器的中心之间的距离大于第二外主体的外沿与径向扩压器的中心之间的距离。因此，第一径向凸边与第二径向凸边也不在同一平面内，第一径向凸边相较于第二径向凸边更靠近径向扩压器的外沿。

图3为本发明实施例提供的轴向扩压器的局部剖视图；轴向扩压器为轴对称结构，图3的剖面为过中心轴线的平面，为了图纸简洁，只示出轴向扩压器上半部结构，图中省略了轴向扩压器的下半部结构。图4为本发明实施例提供的轴向扩压器的安装结构剖视图，图3的剖面为过中心轴线的平面，为了图纸简洁，只示出轴向扩压器上半部结构，图中省略了轴向扩压器的下半部结构，另外，图4中第一轴向连接定位部91弯折，用于与第一径向凸边适配连接。图5为本发明实施例提供的径向扩压器与轴向扩压器装配结构剖视图，其中只示出径向轴向扩压器上半部结构和扩压器上半部结构。如图3和图4所示，本发明的实施例提供了一种轴向扩压器，包括轴向扩压器本体8和轴向连接定位部9，轴向连接定位部9设置在轴向扩压器本体8上，用于与径向扩压器本体1适配连接。通过轴向连接定位部9与径向连接定位部5适配连接将轴向扩压器本体8与径向扩压器本体1连接。具体的，轴向扩压器本体8包括间隔设置的轴扩外环81、轴扩内环82和轴扩叶片83，在轴扩外环81和轴扩内环82中间设置多个轴扩叶片83，通过轴扩叶片83将轴扩外环81和轴扩内环82固定连接。更加具体是的，在轴扩外环81和轴扩内环82上加工有叶型槽，轴扩叶片83插入叶型槽内，并通过焊接的方式将轴扩外环81、轴扩内环82和轴扩叶片83焊接成一体。其中，轴扩叶片83通过板料模压成型，轴扩外环81和轴扩内环82通过钣金成型，相比采用锻件机加成型等工艺，能有效降低其生产加工成本，缩短加工周期。

轴向连接定位部9包括第一轴向连接定位部91和第二轴向连接定位部92，第一轴向连接定位部91设置在轴扩外环81靠近进气方向的一端，第二轴向连接定位部92设置在轴扩内环82靠近进气方向的一端；通过第一轴向连接定位部91与第一径向连接定位部51的适配连接、以及第二轴向连接定位部92与第二径向连接定位部52设置的适配连接，将径向扩压器与轴向扩压器连接。

具体的，第一轴向连接定位部91包括第一轴向凸边911和轴向凸起912，第一轴向凸边911为环形结构，第一轴向凸边911由轴扩外环81靠近进气方向一端向弧形悬臂2方向延伸，轴向凸起912从第一轴向凸边911边沿向弧形悬臂2方向延伸。第二轴向连接定位部92为第二轴向凸边，第二轴向凸边为环形结构，第二轴向凸边由轴扩内环82靠近进气方向一端向出气方向延伸。

如图5所示，其中，箭头所示方向为空气流动方向。在组装径向扩压器和轴向扩压器安装时，将轴向扩压器与径向扩压器的中心轴向重合，保持第一轴向连接定位部91靠近径向扩压器、第二轴向连接定位部92远离径向扩压器。推动轴向扩压器慢慢向径向扩压器靠近，并始终保持轴向扩压器与径向扩压器的中心轴向重合，待第一轴向凸边911与第一径向凸边贴合，同时第二轴向凸边与第二径向凸边贴合，且轴向凸起912插入两个径向凸起之间，再将径向凸起的边沿向扩压器中心方向弯折(如图4所示)，实现将径向扩压器与轴向扩压器连接到位。

发明的实施例还提供了一种压气机扩压器，包括如上述实施例一所述的径向扩压器和实施例二所述的轴向扩压器；通过轴向连接定位部9与径向连接定位部5适配连接将轴向扩压器本体8与径向扩压器本体1连接。

本发明的实施例还提供了一种航空发动机，包括如上述实施例所述的压气机扩压器。

本发明的实施例还提供了一种飞行器，包括如上述实施例所述的航空发动机。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种径向扩压器，其特征在于，包括：

径向扩压器本体(1)，所述径向扩压器本体(1)设置有径向连接定位部(5)，用于与轴向扩压器适配连接；

弧形悬臂(2)，所述弧形悬臂(2)的一端与所述径向扩压器本体(1)固定连接，所述弧形悬臂(2)的另一端设置有外安装部(3)，用于与压气机的进气机匣(6)连接；

内安装部(4)，设置在所述径向扩压器本体(1)内侧，用于与燃烧室内支撑环(7)连接。

2.根据权利要求1所述的径向扩压器，其特征在于，所述弧形悬臂(2)包括由内向外依次连接的弧形部(21)和平面部(22)；

所述弧形部(21)远离所述平面部(22)的一端与所述径向扩压器本体(1)固定连接；

所述平面部(22)远离所述弧形部(21)的一端设置有所述外安装部(3)。

3.根据权利要求2所述的径向扩压器，其特征在于，所述弧形部(21)的开口朝向出气方向。

4.根据权利要求2或3所述的径向扩压器，其特征在于，所述弧形部(21)所在圆弧的半径为10至30毫米。

5.根据权利要求2所述的径向扩压器，其特征在于，所述平面部(22)与所述径向扩压器本体(1)的径向表面平行设置。

6.根据权利要求1所述的径向扩压器，其特征在于，所述径向连接定位部(5)包括第一径向连接定位部(51)和第二径向连接定位部(52)；

所述第一径向连接定位部(51)靠近所述弧形悬臂(2)设置；

所述第二径向连接定位部(52)远离所述弧形悬臂(2)设置。

7.一种轴向扩压器，其特征在于，包括：

轴向扩压器本体(8)，所述轴向扩压器本体(8)设置有轴向连接定位部(9)，通过所述轴向连接定位部(9)与径向连接定位部(5)适配连接将所述轴向扩压器本体(8)与径向扩压器本体(1)连接。

8.根据权利要求7所述的轴向扩压器，其特征在于，所述轴向连接定位部(9)包括第一轴向连接定位部(91)和第二轴向连接定位部(92)；

所述第一轴向连接定位部(91)与第一径向连接定位部(51)适配连接；

所述第二轴向连接定位部(92)与第二径向连接定位部(52)适配连接。

9.一种压气机扩压器，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的径向扩压器和权利要求7-8任一项所述的轴向扩压器；

通过所述轴向连接定位部(9)与所述径向连接定位部(5)适配连接将所述轴向扩压器本体(8)与所述径向扩压器本体(1)连接。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求9所述的压气机扩压器。

11.一种飞行器，其特征在于，包括如权利要求10所述的航空发动机。