CN213235233U - 燃气轮机、低压压气机及其叶轮机械封严组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一个目的在于提供一种叶轮机械封严组件，其能够在不增加发动机重量显著增加的前提下，提升严封效果。本实用新型的另一个目的在于提供一种低压压气机，其包括前述叶轮机械封严组件。本实用新型的又一个目的在于提供一种燃气轮机，其包括前述低压压气机。为实现前述一个目的的叶轮机械封严组件，包括设置于静子件上的涂层件以及设置于鼓筒外周的至少一个篦齿，涂层件与篦齿相对设置，之间具有允许气流流通的间隙，涂层件具有至少一个朝向鼓筒突伸的凸部，凸部与篦齿共同限定出气流在间隙内流通的通道。

Description

燃气轮机、低压压气机及其叶轮机械封严组件

技术领域

本实用新型涉及一种燃气轮机、低压压气机及其叶轮机械封严组件。

背景技术

以轴流航空发动机为典型案例的轴流式叶轮机械压气机由低压压气机(风扇增压级)和高压压气机组成，其中低压压气机包括进口风扇、增压级、中介单元体。增压级用于改善前置风扇和高压压气机的气动性能，提高高压压气机入口处压力。

由于气流在经过每一级增压级叶片后，压力增大，如果不在静子叶片下端和转子连接的位置增加封严结构，会导致气流倒流泄漏，严重影响内流道气体的增压，影响发动机稳定性。

现有常用的封严形式为篦齿封严，如图1示出了现有增压级静子环下涂层构型的示意图，其中包括篦齿92以及硅树脂涂层93。硅树脂涂层93设置于静子叶片96的内环94处，与鼓筒上的篦齿92配合。硅树脂涂层93与篦齿92之间形成小间隙，以起到封严的效果。篦齿92通常为两道，涂层93为一整块环面，在鼓筒91转动过程中，气流经过静子叶片96，后侧压力大于前侧，气流会从篦齿92和涂层93间从后向前流动，较小的间隙值可以有效降低气流的压力，起到封严的作用。

目前采用的涂层为内含空心玻璃珠的硅树脂，在正常工作情况下，涂层与篦齿间为小间隙构型，能够实现较好的封严效果。在非正常工况下(如偏心、加减速过快等情况下)或长期服役后，涂层会有一定的损失，导致间隙增大，封严效果相应地有所降低。

为了提升封严效果，目前常采用的方法是增大增压级内机匣直径或加厚涂层的方法，然而发明人发现，现有两种方法会导致发动机的重量显著增加，且随着发动机的服役，涂层不可避免的会有所减薄，导致间隙增大，封严效果减弱。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种叶轮机械封严组件，其能够在不增加发动机重量显著增加的前提下，提升严封效果。

本实用新型的另一个目的在于提供一种低压压气机，其包括前述叶轮机械封严组件。

本实用新型的又一个目的在于提供一种燃气轮机，其包括前述低压压气机。

为实现前述一个目的的叶轮机械封严组件，包括设置于静子件上的涂层件以及设置于鼓筒外周的至少一个篦齿，所述涂层件与所述篦齿相对设置，之间具有允许气流流通的间隙，

所述涂层件具有至少一个朝向所述鼓筒突伸的凸部，所述凸部与所述篦齿共同限定出气流在所述间隙内流通的通道。

在一个或多个实施方式中，所述凸部具有与所述篦齿相同的外形。

在一个或多个实施方式中，所述篦齿、所述凸部分别为多个，所述凸部与所述篦齿在所述间隙内沿静子轴向交替设置。

在一个或多个实施方式中，所述篦齿为两个，所述凸部沿所述轴向设置于两所述篦齿之间。

在一个或多个实施方式中，所述涂层件中设置有至少一个环形缺口部。

在一个或多个实施方式中，所述凸部设置于所述涂层件轴向方向上的中部，所述环形缺口部开设于所述涂层件在所述轴向方向上的至少一端。

在一个或多个实施方式中，所述环形缺口部为开设于所述涂层件在所述轴向方向上两侧的两个。

在一个或多个实施方式中，所述涂层件由硅树脂制成。

为实现前述另一目的的低压压气机，包括静子件以及鼓筒，在所述静子件与所述鼓筒之间设置有如前所述的叶轮机械封严组件。

为实现前述又一目的的燃气轮机，包括如前所述的低压压气机。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)通过在涂层件上设置凸部，使得气流需要经过额外转弯，使得气流损失增加，从而降低静子内环前后压差，明显提高篦齿的封严效果。与此同时，由于凸部重量较轻，实现了在不显著增加发动机重量的情况下提升篦齿封严效果。

2)在涂层件中设置环形缺口部，能够减少涂层件中因设置凸部而增加的重量，从而进一步提升对于发动机的减重效果。

3)本叶轮机械封严组件结构简单，易于成形制造。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1示出了现有增压级静子环下涂层构型的示意图；

图2为本叶轮机械封严组件一个实施方式下的示意图；

图3为低压压气机一个实施方式下的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

需要说明的是，如后文所述的附图标记与背景技术中的附图标记采用不同的标记系统，二者的附图标记之间无关联。

下述一个或多个术语解释如下：

叶轮机械(turbo machinery)：一种以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。

篦齿(labyrinth)：一种非接触式的封严结构，主要用于减小压气机级间倒流损失，由篦齿所形成的若干个空腔组成，工作时由于篦齿的分割，漏气截面两端(相邻空腔)的压差减小，有效减少了漏气量。

封严涂层(sealing coating)：一种放置于篦齿上方但正常情况下篦齿不接触的涂层，其作用在于减小篦齿径向间隙，以实现篦齿封严的效果，在非正常情况下允许篦齿与涂层进行适当的刮磨，因此其硬度及重量一般小于篦齿基体。

硅树脂(silicone)：一种具有高度交联结构的热固性聚硅氧烷聚合物，兼具有机树脂及无机材料的双重特性，具有很好的电绝缘性质，耐温及防水。

为解决现有技术中存在的一个或多个问题，本实用新型的一个方面提供了一种叶轮机械封严组件，如图2示出了本叶轮机械封严组件一个实施方式下的示意图。

叶轮机械封严组件包括设置于静子件3上的涂层件1以及设置于鼓筒4外周的至少一个篦齿2，具体地，在静子件3的内环处具有容纳结构30，涂层件1是设置于容纳结构30中。涂层件1与篦齿2相对设置，相对设置是指涂层件1与篦齿2沿静子件3的轴向a处于相对应的位置。涂层件1与篦齿2之间为非接触式密封，之间具有允许气流流通的间隙10。

其中，涂层件1具有至少一个朝向鼓筒4突伸出的凸部11，凸部11与篦齿2共同限定出气流在间隙10内流通的通道。具体来说，篦齿2是自鼓筒4外周突伸出，凸部11是自涂层件1的外表面突伸出，如图中所示，篦齿2与涂层件1的外表面之间、凸部11与鼓筒4的外周面之间分别具有间隙，该间隙共同限定出气流在间隙10内流通的通道，如在一个示意性实施方式中，气流在间隙10内的流动通道由虚线100限定。

可以理解的是，图2中所示为本叶轮机械封严组件一个截面的示意图，凸部11以及篦齿2为回转件结构。

通过在涂层件1上设置凸部11，使得气流需要经过额外转弯(如虚线100)，使得气流损失增加，从而降低静子内环前后压差，明显提高篦齿的封严效果。与此同时，由于凸部11重量较轻，实现了在不显著增加发动机重量的情况下提升篦齿封严效果。

虽然叶轮机械封严组件的一个实施例如上所述，但是在叶轮机械封严组件的其他实施例中，叶轮机械封严组件相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一部分进行说明。

在叶轮机械封严组件的一个实施方式中，凸部11是如图2所示，具有与篦齿2相同的外形，从而在保证了封严效果的同时，能够保证凸部11与鼓筒4以及篦齿2与涂层件1之间具有合理的间隙而不易发生碰摩，提升了涂层件1的耐用性。可以理解的是，凸部11与篦齿2具有相同的外形是指：凸部11与篦齿2具有相同的高度以及沿轴向a具有相同的厚度。在其他一些与图示不同的实施方式中，凸部11的形状可以存在许多与图示不同、合理的变形或变化。如在一个实施方式中，凸部11在一个截面中的外形可以是矩形。

在叶轮机械封严组件的一个实施方式中，篦齿2的数量是如图中所示的两个，凸部11沿轴向a设置于两篦齿2之间。

在其他一些与图示不同的实施方式中，篦齿2和/或凸部11的数量可以存在许多与图示不同、合理的变形或变化，如篦齿2和凸部11分别为三个以上，其中凸部11与篦齿2在间隙10之间沿静子轴向a交替设置，即每相邻两凸部11之间设置有篦齿2，每相邻两篦齿2之间设置有凸部11，从而形成具有额外转弯的流道。

在叶轮机械封严组件的一个实施方式中，涂层件3中设置有至少一个环形缺口部12，可以理解的是，如图2中所示仅为涂层件3的一个截面，涂层件3为回转体环状件，环形缺口部12为开设于涂层件3中的环槽。通过在涂层件3中设置环形缺口部12，能够减少涂层件3中因设置凸部11而增加的重量，从而进一步提升对于发动机的减重效果。

在叶轮机械封严组件的一个实施方式中，凸部11是设置于涂层件3沿轴向a方向上的中部位置，环形缺口部12开设于涂层件3在轴向a方向上的至少一端，通过将环形缺口部12设置于涂层件3的端部，使得在开设环形缺口部12的时候更易开设。

在叶轮机械封严组件的一个实施方式中，环形缺口部12为设置于涂层件3在轴向a方向上两侧的两个。通过开设两个环形缺口部12，以实现对于发动机的进一步减重效果。

在一个实施方式中，环形缺口部12通过机加工方式制出，如车削加工制出。

在叶轮机械封严组件的一个实施方式中，涂层件3由硅树脂制成。硅树脂具有很好的电绝缘性质，耐温及防水性能好。在一个较佳实施方式中，涂层件3由内含空心玻璃珠的硅树脂制成。

如前所述的一个或多个实施方式中的叶轮机械封严组件可以应用于如图3所示的低压压气机中，其包括静子件3以及鼓筒4，在静子件3以及鼓筒4之间设置有叶轮机械封严组件。

在一个实施方式中，低压压气机的增压级静子机匣8为上下半环或者扇形段的结构，以便于装配

如前所述的低压压气机可以应用于燃气轮机中，如航空发动机中。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)通过在涂层件上设置凸部，使得气流需要经过额外转弯，使得气流损失增加，从而降低静子内环前后压差，明显提高篦齿的封严效果。与此同时，由于凸部重量较轻，实现了在不显著增加发动机重量的情况下提升篦齿封严效果。

2)在涂层件中设置环形缺口部，能够减少涂层件中因设置凸部而增加的重量，从而进一步提升对于发动机的减重效果。

3)本叶轮机械封严组件结构简单，易于成形制造。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶轮机械封严组件，包括设置于静子件上的涂层件以及设置于鼓筒外周的至少一个篦齿，所述涂层件与所述篦齿相对设置，之间具有允许气流流通的间隙，其特征在于：

所述涂层件具有至少一个朝向所述鼓筒突伸的凸部，所述凸部与所述篦齿共同限定出气流在所述间隙内流通的通道。

2.如权利要求1所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述凸部具有与所述篦齿相同的外形。

3.如权利要求1所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述篦齿、所述凸部分别为多个，所述凸部与所述篦齿在所述间隙内沿静子轴向交替设置。

4.如权利要求3所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述篦齿为两个，所述凸部沿所述轴向设置于两所述篦齿之间。

5.如权利要求1所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述涂层件中设置有至少一个环形缺口部。

6.如权利要求5所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述凸部设置于所述涂层件轴向方向上的中部，所述环形缺口部开设于所述涂层件在所述轴向方向上的至少一端。

7.如权利要求6所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述环形缺口部为开设于所述涂层件在所述轴向方向上两侧的两个。

8.如权利要求1至7任一项所述的叶轮机械封严组件，其特征在于，所述涂层件由硅树脂制成。

9.一种低压压气机，包括静子件以及鼓筒，其特征在于，在所述静子件与所述鼓筒之间设置有如权利要求1至8任一项所述的叶轮机械封严组件。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求9所述的低压压气机。

Images