CN215444436U - 高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，设置在压气机出口和燃烧室进口之间，包括环形主体；环形主体的一面设置扩压器内机匣，环形主体的另一面设置扩压器外机匣；扩压器内机匣之上安装多个弧形轴向扩压器叶片；扩压器外机匣之上安装多个楔形径向扩压器叶片；相邻两个楔形径向扩压器叶片之间为流道。本实用新型的轴向扩压叶片与径向扩压叶片为一体化设计，可以有效提高扩压器流通能力，同时降低其损失。

Description

高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器

技术领域

本实用新型涉及发动机配件技术领域，尤其是指一种高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器。

背景技术

离心压气机广泛应用于中小型航空发动机，其工作原理是以高速气流与工作叶轮和固定叶轮的相互动力作用为基础。离心式压气机包括导流器、叶轮、扩压器和导气管。叶轮和扩压器是其中的两个主要部件。导流器为安装在叶轮的进口处，其通道是收敛型的，使气流以一定方向均匀进入工作叶轮，以减少流动损失，空气在流过它时速度增大，而压力和温度下降。叶轮是高速旋转的部件，叶轮上叶片间的通道是扩张形的，空气在流过它时，对空气做功，加速空气的流速，同时提高空气的压力。扩压器位于叶轮的出口处，其通道是扩张形的，空气在流过它时将动能转变为压力位能，速度下降，压力和温度上升。导气管为使气流变为轴向，将空气引入燃烧室。

但是，随着发动机对高推重比/功重比的追求，离心压气机负荷不断提高。离心压气机单级压比的提高使得叶轮出口气流速度高且很不均匀，同时，使得径向扩压器进口马赫数增大，出现高亚声速至超声速，扩压器通道内部流动分离，甚至发生失速现象，阻塞流道，大大降低了离心压气机的效率和工作范围，导致紧凑高效扩压器的设计非常具有挑战性。

因此，高性能扩压器成为制约高压比离心压气机应用于工程实际的主要技术障碍之一，也是目前先进离心压气机设计的难点和热点问题之一。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，设置在压气机出口和燃烧室之间，包括环形主体；所述环形主体的一面设置扩压器内机匣，所述环形主体的另一面设置扩压器外机匣；所述扩压器内机匣之上安装多个弧形轴向扩压器叶片；所述扩压器外机匣之上安装多个楔形径向扩压器叶片；相邻两个所述楔形径向扩压器叶片之间为流道。

其进一步的技术特征在于：所述环形主体的中心设置中心支座；所述中心支座设置环形连接面；所述环形连接面沿所述环形主体的轴向方向凸出；所述环形连接面开设一圈连接孔。

其进一步的技术特征在于：沿所述中心支座的径向开设多个槽口；所述槽口的一端延伸至所述环形连接面，且所述槽口的截面形状为U型。

其进一步的技术特征在于：相邻两个所述槽口之间的间距相同。

其进一步的技术特征在于：所述扩压器内机匣的内壁设置多个加强筋；多个所述加强筋沿所述扩压器内机匣的周向布置。

其进一步的技术特征在于：所述轴向扩压器叶片倾斜固定在所述扩压器内机匣之上；所述轴向扩压器叶片的底部抵接所述扩压器内机匣的外壁。

其进一步的技术特征在于：所述轴向扩压器叶片包括呈圆弧形的第一中段、第一端部和第二端部；所述第一中段位于所述轴向扩压器叶片的顶点，所述第一端部和所述第二端部分别位于所述轴向扩压器叶片的两端。

其进一步的技术特征在于：所述径向扩压器叶片倾斜固定在所述扩压器外机匣之上。

其进一步的技术特征在于：所述径向扩压器叶片包括呈上升楔形的第三端部、第二中段和第四端部；所述第三端部的宽度＜所述第二中段的宽度＜所述第四端部的宽度；所述第四端部开设固定孔。

其进一步的技术特征在于：所述扩压器内机匣、所述轴向扩压器叶片、所述径向扩压器叶片和所述扩压器外机匣为一体化成型。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型的轴向扩压叶片与径向扩压叶片一体化设计，空气先进入径向扩压器减速并扩压，然后进入轴向扩压器进行二次减速并扩压，可以有效提高扩压器流通能力，同时降低其损失。

2、本实用新型的采用能够在保证离心压气机性能基本不变的前提下，使得离心压气机的失速裕度提高13.5％。

3、本实用新型可以获得较好的增压效果，流动损失小，在设计流量下可以保证更高的效率。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A处的放大示意图。

图3是本实用新型的前视图。

图4是图3中B处的放大示意图。

图5是本实用新型的后视图。

图6是图5中C处的放大示意图。

图7是本实用新型的侧视图。

说明书附图标记说明：1、环形主体；11、扩压器内机匣；12、加强筋；13、轴向扩压器叶片；131、第一中段；132、第一端部；133、第二端部；14、中心支座；141、环形连接面；142、槽口；143、连接孔；15、径向扩压器叶片；151、第三端部；152、第二中段；153、第四端部；154、固定孔；16、扩压器外机匣。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

图1是本实用新型的结构示意图，图3是本实用新型的前视图。结合图1和图3，一种高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，设置在压缩机的叶轮的出口和蜗壳的进口之间，其包括环形主体1。环形主体1的一面设置扩压器内机匣11，环形主体1的另一面设置扩压器外机匣16。扩压器内机匣11之上安装多个弧形轴向扩压器叶片13。扩压器外机匣16之上安装多个楔形径向扩压器叶片15。相邻两个楔形径向扩压器叶片15之间为流道。径向扩压器叶片15的设置可以改善叶片扩压器流量范围减小的问题。本实施例中，扩压器内机匣11之上安装55个弧形轴向扩压器叶片13，轴向扩压器叶片13的高度为4.55mm，扩压器叶片13的弦长为9.25mm且轴向扩压器叶片13的弦长相等。扩压器外机匣16之上安装13个楔形径向扩压器叶片15，径向扩压器叶片15的高度为4.55mm。

图2是图1中A处的放大示意图。如图2所示，环形主体1的中心设置中心支座14。中心支座14设置环形连接面141，环形连接面141的设置便于扩压器与压缩机的叶轮的连接与固定。环形连接面141沿环形主体1的轴向方向凸出。环形连接面141开设一圈连接孔143。沿中心支座14的径向开设多个槽口142。槽口142的一端延伸至环形连接面141，且槽口142的截面形状为U型。相邻两个槽口142之间的间距相同。叶轮的进口段可与槽口142卡接。

扩压器内机匣11的内壁设置多个加强筋12。多个加强筋12沿扩压器内机匣11的周向布置。本实施例中，扩压器内机匣11的内壁设置16个加强筋12，相邻连个加强筋12之间的夹角为22.5°。加强筋12的设置保证径向刚度，防止由于扩压器内机匣11被压扁，变成椭圆而失去稳定。

图4是图3中B处的放大示意图。如图4所示，轴向扩压器叶片13倾斜固定在扩压器内机匣11之上。本实施例中，轴向扩压器叶片13的叶片安装角度为60°，以便与燃烧室匹配。轴向扩压器叶片13的底部抵接扩压器内机匣11的外壁。

轴向扩压器叶片13包括呈圆弧形的第一中段131、第一端部132和第二端部133。第一中段131位于轴向扩压器叶片13的顶点，第一端部132和第二端部133分别位于轴向扩压器叶片13的两端。

图5是本实用新型的后视图，图6是图5中C处的放大示意图。结合图5和图6，径向扩压器叶片15倾斜固定在扩压器外机匣16之上。本实施例中，径向扩压器叶片15的叶片安装角度为25°。径向扩压器叶片15包括呈上升楔形的第三端部151、第二中段152和第四端部153。第三端部151的宽度＜第二中段152的宽度＜第四端部153的宽度，径向扩压器叶片15的静压分布更均匀，径向扩压器叶片15发生的旋转脱离的程度较小。第四端部153开设固定孔154。

图7是本实用新型的侧视图。如图7所示，扩压器内机匣11、轴向扩压器叶片13、径向扩压器叶片15和扩压器外机匣16为一体化成型。

本实用新型的工作原理如下：

扩压器的功用是降低从压气机流出的气流速度，以利于组织燃烧。轴向扩压器叶片13与径向扩压器叶片15为一体化设计，空气先经过径向扩压器叶片15减速并扩压，然后经过轴向扩压器叶片13进行二次减速并扩压。本实用新型可以有效提高扩压器流通能力，同时降低其损失。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，设置在压气机出口和燃烧室进口之间，其特征在于：包括环形主体(1)；所述环形主体(1)的一面设置扩压器内机匣(11)，所述环形主体(1)的另一面设置扩压器外机匣(16)；所述扩压器内机匣(11)之上安装多个弧形轴向扩压器叶片(13)；所述扩压器外机匣(16)之上安装多个楔形径向扩压器叶片(15)；相邻两个所述楔形径向扩压器叶片(15)之间为流道。

2.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述环形主体(1)的中心设置中心支座(14)；所述中心支座(14)设置环形连接面(141)；所述环形连接面(141)沿所述环形主体(1)的轴向方向凸出；所述环形连接面(141)开设一圈连接孔(143)。

3.根据权利要求2所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：沿所述中心支座(14)的径向开设多个槽口(142)；所述槽口(142)的一端延伸至所述环形连接面(141)，且所述槽口(142)的截面形状为U型。

4.根据权利要求3所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：相邻两个所述槽口(142)之间的间距相同。

5.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述扩压器内机匣(11)的内壁设置多个加强筋(12)；多个所述加强筋(12)沿所述扩压器内机匣(11)的周向布置。

6.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述轴向扩压器叶片(13)倾斜固定在所述扩压器内机匣(11)之上；所述轴向扩压器叶片(13)的底部抵接所述扩压器内机匣(11)的外壁。

7.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述轴向扩压器叶片(13)包括呈圆弧形的第一中段(131)、第一端部(132)和第二端部(133)；所述第一中段(131)位于所述轴向扩压器叶片(13)的顶点，所述第一端部(132)和所述第二端部(133)分别位于所述轴向扩压器叶片(13)的两端。

8.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述径向扩压器叶片(15)倾斜固定在所述扩压器外机匣(16)之上。

9.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述径向扩压器叶片(15)包括呈上升楔形的第三端部(151)、第二中段(152)和第四端部(153)；所述第三端部(151)的宽度＜所述第二中段(152)的宽度＜所述第四端部(153)的宽度；所述第四端部(153)开设固定孔(154)。

10.根据权利要求1所述的高流通且低压损的径向与轴向一体化扩压器，其特征在于：所述扩压器内机匣(11)、所述轴向扩压器叶片(13)、所述径向扩压器叶片(15)和所述扩压器外机匣(16)为一体化成型。

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