CN1847664A - 径流叶栅压气机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种航空涡喷发动机的径流叶栅压气机，其包括位于轴心的进气口、机壳、动叶盘和静叶盘；动、静叶盘上分别设有呈同心圆环状排列的若干动叶片及静叶片，动、静叶片分别形成环形动、静叶栅；动、静叶盘相对安装，动、静叶栅相互间隔；动叶盘旋转时，气体由进气口吸入沿径向被向外压缩后经通道排出。本发明利用轴流叶栅压气机原理，将轴流叶栅的管道式布局变为径向同心环叶栅的盘式构造，于动、静叶盘的外圈可布置更多叶片，且外圈叶片速度更高，与静叶片作用的压缩效果优于轴流叶栅压气机，本发明压缩比较高，且设计变化范围大，适用于模具制造，能保证制造精度、工艺成本低，在扁平式航空发动机和小型飞机涡喷发动机的应用上有绝对优势。

Description

径流叶栅压气机
【技术领域】
本发明属于航空涡喷发动机领域，尤其涉及一种应用于航空涡喷发动机的径流叶栅压气机。
【背景技术】
压气机是航空涡喷发动机的重要部件之一，其作用是对进入发动机的气流进行压缩，进气压缩过程是航空发动机热力学循环的必须过程，压缩比的大小是决定发动机功率的最主要元素。现有的小型航空喷气发动机的设计都采用离心式压气机，然而，离心式压气机仅靠自由旋转气体离心力进行压缩，其压缩比很小，效率很低，达不到需要的压缩比，离心式压气机勉强适用于航电发电机中的发动机。而现有航空喷气发动机常用的另一种压气机——轴流叶栅压气机，由于其离心力方向与气流压缩方向不一致，离心力会干扰压缩，而且，轴流叶栅压气机无法做成小尺寸，小尺寸叶片的加工及安装都十分困难，所以轴流叶栅压气机仅适用于大中型航空喷气发动机和大型飞机。目前，小型飞机还都是应用活塞发动机带动螺旋桨推进。
   【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有高压缩比，可适用于扁平式航空发动机和小型飞机涡喷发动机的径流叶栅压气机。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种径流叶栅压气机，其包括位于轴心的进气口、机壳、动叶盘和静叶盘；所述动、静叶盘上分别设有呈同心圆环状排列的若干动叶片及静叶片，所述动、静叶片分别形成环形动、静叶栅；动、静叶盘相对安装，环形动、静叶栅相互间隔；所述动叶盘旋转时，气体由进气口吸入沿径向被向外压缩后经通道排出。
更具体地，所述动叶盘是外圆区域为锥面的圆盘，所述动叶片位于其外圆区域的内表面。
更具体地，位于所述动叶盘的圆锥面内侧的动叶片与相对静止的静叶片都是二维曲面，其母线即其高度方向与旋转轴平行。
更具体地，位于所述动叶盘与静叶盘的内圈的叶片面积大于外圈的叶片面积。
更具体地，位于所述动叶盘与静叶盘的外圈的叶片间距小于内圈的叶片间距，并且，外圈的叶片数量多于内圈的叶片数量。
更具体地，所述径流叶栅压气机还可以包括轴向压气叶轮，所述轴向压气叶轮位于进气口内，并且与动叶盘同轴安装。
更具体地，于所述静叶盘上相邻于所述进气口的位置处，可以设置有环状静叶栅，所述环状静叶栅的叶片形状为空间螺旋面。
更具体地，所述动叶盘的背部与机壳之间设有用于防止压力回泄的非接触的迷宫式密封结构。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：本发明的径流叶栅压气机利用轴流叶栅压气机的原理，将轴流叶栅的管道式布局变换为径向同心环叶栅的盘式构造。由于动、静叶盘外圈的周长比内圈更长，因此，外圈可以布置更多的叶片；而且，由于外圈叶片的速度更高，与静叶片作用的压缩效果优于轴流叶栅压气机。与离心式压气机和轴流叶栅压气机相比，本发明的径流叶栅压气机由于压缩比较高和设计变化范围大，适用于模具制造，能保证制造精度，同时工艺成本低，因此，在扁平式航空发动机和小型飞机涡喷发动机的应用上有绝对优势。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1是本发明一较佳实施例的组装构造剖视图。
图2是图1所示实施例的分解示意图。
图3是图1所示实施例中动、静叶盘装配位置投影图。
【具体实施方式】
请参阅图1至图3，是本发明的一较佳实施例，该径流叶栅压气机主要包括位于中央的进气口1、静叶盘2、动叶盘5、后罩盖8、环形集压腔11及轴向压气叶轮16。
所述静叶盘2呈圆盘状，其上设置有呈同心圆环状排列的若干静叶片12、14，所述静叶片12、14形成环形静叶栅，于静叶盘2上相邻于进气口1的位置处，还设置有环状静叶栅15，所述环状静叶栅15的叶片形状为空间螺旋面。
所述动叶盘5上设置有呈同心圆环状排列的若干动叶片9、13，所述动叶片9、13形成环形动叶栅；动叶盘5的外圆区域为圆锥面，此处的动叶片9、13位于圆锥面的内表面，锥面式圆盘设计可避免高速旋转的动叶片9、13产生的离心力造成动叶盘5变形，以保证旋转间隙稳定。
所述动叶盘5与轴6紧固连接，并通过轴承7安装在后罩盖8上，所述静叶盘2兼作压气机的前罩盖，其与后罩盖8紧固连接而形成机壳。动、静叶盘5、2相对安装，装配好的环形动、静叶栅相互间隔，并具有合理的间隙，以保证动叶盘5旋转时所有的动、静叶片9、13、12、14不会发生干涉。在动叶盘5的背部与后罩盖8之间设有非接触的迷宫式密封构造4，以防止压缩流沿狭缝回泄。
所述环形集压腔11位于环形静叶栅的外围，其由静叶盘2与后罩盖8密封连接而成，压缩后的气体在环形集压腔11中蓄集后通过通道3、10压向燃烧室(图中未示出)。所述轴向压气叶轮16位于进气口1内，并且紧固连接于与动叶盘5紧固连接的轴6的前端。
当动叶盘5旋转时，气体由进气口1吸入，沿径向不断被高速的动叶片压缩向临近的静叶片，经静叶片折返方向后，进入下一组临近的高速动叶片，最后，经通道3、10排出。上述气体的流动方向如图1及图3中的箭头方向所示。
由于气体在动、静叶盘5、2的外圈位置时已被压缩，其体积已减小，需要通过相对面积迅速变小，因此，本发明的动叶盘5与静叶盘2的内圈的叶片面积大于外圈的叶片面积。
由于动、静叶盘5、2的外圈周长大于内圈周长，因此，可以布置更多的叶片，本发明的动叶盘5与静叶盘2的外圈的叶片间距小于内圈的叶片间距，并且，外圈的叶片数量多于内圈的叶片数量。当动叶盘5旋转时，外圈更高的动、静叶片作用次数和动、静叶片相对速度，也正好满足外圈已压缩到一定程度的气体继续强化压缩的需要。与现有的轴流叶栅压气机相比较，虽然轴流叶栅压气机的后级叶片也比前级叶片多，但是，本发明的外圈叶片数量与内圈叶片数量之比远大于轴流叶栅压气机的后级叶片数量与前级叶片数量之比；现有轴流叶栅压气机的后级叶片与前级叶片的线速度相同，而本发明的外圈叶片的线速度比内圈叶片的线速度高得多，因此，本发明的压缩作用要比轴流叶栅气机强得多。
本发明的动、静叶片9、13、12、14的高度方向与旋转轴6平行，动叶盘5的圆锥面内侧的动叶片9、13与相对静止的静叶片12、14都是二维曲面，其母线与旋转轴6平行，在完全满足气流压缩形面要求的同时有利于使用模具制造零件，这样，与离心式压气叶轮的三维空间曲面叶片的复杂工艺相比，本发明极大地简化了工艺，从而更好地保证产品精度，同时更降低了发动机的总成本。

Claims (9)

1、一种径流叶栅压气机，其特征在于：其包括位于轴心的进气口(1)、机壳、动叶盘(5)和静叶盘(2)；所述动、静叶盘(5、2)上分别设有呈同心圆环状排列的若干动叶片(9、13)及静叶片(12、14)，所述动、静叶片(9、13、12、14)分别形成环形动、静叶栅；动、静叶盘(5、2)相对安装，环形动、静叶栅相互间隔；所述动叶盘(5)旋转时，气体由进气口(1)吸入沿径向被向外压缩后经通道(3、10)排出。
2、如权利要求1所述的径流叶栅压气机，其特征在于：所述动、静叶片(9、13、12、14)的高度方向与旋转轴(6)平行。
3、如权利要求1所述的径流叶栅压气机，其特征在于：所述动叶盘(5)是外圆区域为锥面的圆盘，所述动叶片(9、13)位于其外圆区域的内表面。
4、如权利要求3所述的径流叶栅压气机，其特征在于：位于所述动叶盘(5)的圆锥面内侧的动叶片(9、13)与相对静止的静叶片(12、14)都是二维曲面，其母线与旋转轴(6)平行。
5、如权利要求1所述的径流叶栅压气机，其特征在于：位于所述动叶盘(5)与静叶盘(2)的内圈的叶片面积大于外圈的叶片面积。
6、如权利要求1所述的径流叶栅压气机，其特征在于：位于所述动叶盘(5)与静叶盘(2)的外圈的叶片间距小于内圈的叶片间距，并且，外圈的叶片数量多于内圈的叶片数量。
7、如权利要求1至6中任意一项所述的径流叶栅压气机，其特征在于：所述径流叶栅压气机还包括轴向压气叶轮(16)，所述轴向压气叶轮(16)位于进气口(1)内，并且与动叶盘(5)同轴安装。
8、如权利要求1至6中任意一项所述的径流叶栅压气机，其特征在于：于所述静叶盘(2)上相邻于所述进气口(1)的位置处，设置有环状静叶栅(15)，所述环状静叶栅(15)的叶片形状为空间螺旋面。
9、如权利要求1所述的径流叶栅压气机，其特征在于：所述动叶盘(5)的背部与机壳之间设有用于防止压力回泄的非接触的迷宫式密封结构(4)。
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