CN215843666U - 用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一个目的在于提供一种用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，能够便于活的具有合适喷嘴流量的预旋喷嘴。为实现前述目的的中间组件包括至少一个第一气流流道，第一气流流道包括第一进气段、第一出气段以及第一中间段。第一进气段具有第一进气段出口，第一出气段具有第一出气段进口，第一出气段进口的内径小于第一进气段出口的内径。第一中间段连接第一进气段出口与第一出气段进口，第一中间段的内径自第一进气段出口至第一出气段进口逐渐减小。

Description

用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件

技术领域

本实用新型涉及航空发动机领域，尤其涉及一种用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件。

背景技术

高压涡轮转子叶片冷却气由预旋冷却系统提供，其原理是通过预旋喷嘴使引自压气机的冷却气膨胀加速降低气流静温，同时使气流转向产生与涡轮盘方向相同的周向速度分量，减小与涡轮盘的相对速度，从而降低冷却气的相对总温。冷却气沿涡轮盘进入转子叶片内冷通道，达到冷却转子叶片的目的。为了提升航空发动机性能，需要提高涡轮前温度和增压比。由于涡轮前温度升高会使高压涡轮部件叶片可靠性降低/寿命缩短，需要不断改进叶片冷却设计提高冷却效果。

预旋喷嘴流通能力直接决定着涡轮转子叶片的冷气流量。为降低涡轮转子叶片温度，提高叶片工作可靠性和使用寿命，在采用先进冷却设计的同时，需要保证足够多的叶片冷气流量。但冷却气流量过大会导致发动机性能降低，耗油率增加，涡轮前温度进一步升高。

因而，对于预旋喷嘴的加工及制造需要严格控制预旋喷嘴的喷嘴流量，保证实际冷却气流量达到设计目标，从而兼顾涡轮转子叶片工作可靠性及整机性能。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，能够便于活的具有合适喷嘴流量的预旋喷嘴。

为实现前述目的的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，具有进气侧以及排气侧，自所述进气侧至所述排气侧开设有多个气流流道，所述多个气流流道沿所述中间组件的周向分布，所述多个气流流道包括至少一个第一气流流道，所述第一气流流道包括：

第一进气段，具有第一进气段出口；

第一出气段，具有第一出气段进口，所述第一出气段进口的内径小于所述第一进气段出口的内径；以及

第一中间段，连接所述第一进气段出口与所述第一出气段进口，所述第一中间段的内径自所述第一进气段出口至所述第一出气段进口逐渐减小。

在一个或多个实施方式中，所述第一进气段具有与叶片外周相匹配的外形。

在一个或多个实施方式中，所述第一气流流道具有中心轴线，所述第一出气段沿所述中心轴线的方向呈直孔。

在一个或多个实施方式中，所述多个气流流道还包括第二气流流道，所述第二气流流道为所述多个气流流道中除去所述第一气流流道后剩余的气流流道；

其中，所述第二气流流道包括：

第二进气段，具有第二进气段出口；以及

第二出气段，具有第二出气段进口，所述第二进气段出口具有与所述第二出气段进口相同的内径，所述第二进气段与所述第二出气段直接连接。

在一个或多个实施方式中，所述多个气流流道均设置为所述第一气流流道。

在一个或多个实施方式中，所述中间组件通过铸造成形工艺加工而成。

在一个或多个实施方式中，所述第一出气段和/或所述第一中间段的横截面为圆形。

在一个或多个实施方式中，所述第一气流流道的开设方向倾斜于所述中间组件的轴线方向。

本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：

1)当采用具有本构型的中间组件制造孔型预旋喷嘴时，可以通过对第一出气段部分进行机加工，以使得第一出气段的内径被扩大，从而使得预旋喷嘴流量得到调整，可结合尺寸检测及流量试验保证预旋喷嘴流量达到设计目标，可精确控制预旋喷嘴的实际冷气流量，保证转子叶片冷气流量满足冷却设计目标，提高了涡轮叶片工作可靠性和使用寿命。

2)本中间组件在第一进气段与第一出气段之间增设了第一中间段，且第一中间段的内径自第一进气段出口至该第一出气段进口逐渐减小，使得当扩孔时，第一出气段的内径被扩大后，第一气流流道内的流路不会存在逆流台阶，不会产生流阻损失。

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示出了中间组件一实施方式下的立体示意图；

图2示出了中间组件排气侧一实施方式下的正面示意图；

图3为图2中沿A-A方向剖切所得的剖视示意图；

图4示出了中间组件中第一气流流道一实施方式下的剖视示意图；

图5示出了中间组件中第二气流流道一实施方式下的剖视示意图。

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。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。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例，如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。另外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本申请保护范围的限制。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、顶、底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。

现有的预旋喷嘴主要包括叶片式和叶孔式两种结构，相比于叶片式设计，叶孔式预旋喷嘴具有铸造难度低、尺寸检测简便、周向叶孔数少、气流沿程损失小、流量系数高等优点。

现有的预旋喷嘴采用铸造加工工艺制造，并通过尺寸检测及流量吹风试验确认预旋喷嘴的实际流通能力。但发明人发现，由于铸造加工的精度低，预旋喷嘴铸件尺寸控制困难，往往导致预旋喷嘴喉部面积/流量偏离设计。在叶片式或叶孔型预旋喷嘴铸造完成后，尺寸加工超差导致预旋喷嘴流量偏离设计但无法进一步进行流量调节，是目前工程上亟需解决的技术问题。

为实现对预旋喷嘴流量的调节，提供了一种用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，如图1示出了中间组件一实施方式下的立体示意图，其中，用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件具有进气侧1a以及排气侧1b，在中间组件中开设有多个气流流道1，每个气流流道1均自进气侧1a开设至排气侧1b。

图2示出了中间组件排气侧一实施方式下的正面示意图，图3为图2中沿A-A方向剖切所得的剖视示意图。其中，如图3所示，在实际工况下，气流是沿图中所示箭头d的方向，自进气侧1a流动至排气侧1b。

如图2所示，多个气流流道1是沿中间组件的周向分布地开设于中间组件中。多个气流流道1中包含至少一个第一气流流道11，图2中示意性标识出了其中一个第一气流流道11的位置。

图4示出了中间组件中第一气流流道一实施方式下的剖视示意图，其中，第一气流流道11包括第一进气段110、第一出气段112以及第一中间段111。第一进气段110沿气流的流动方向，具有第一进气段出口110b。同样地，第一出气段112具有第一出气段进口112a。

其中，第一进气段出口110b具有内径x1，第一出气段进口112a具有内径x2，该第一出气段进口112a的内径x2是小于该第一进气段出口110b的内径x1设置。

第一中间段111连接该第一进气段出口110b与该第一出气段进口112a，且第一中间段111的内径自第一进气段出口110b至该第一出气段进口112a逐渐减小，即此构型使得从第一进气段出口110b至第一出气段进口112a的内径平滑过渡渐变。

当采用具有如前所述构型的中间组件制造孔型预旋喷嘴时，可以通过对第一出气段112部分进行机加工，以使得第一出气段112的内径被扩大，从而使得预旋喷嘴流量得到调整，可结合尺寸检测及流量试验保证预旋喷嘴流量达到设计目标，可精确控制预旋喷嘴的实际冷气流量，保证转子叶片冷气流量满足冷却设计目标，提高了涡轮叶片工作可靠性和使用寿命。

与此同时，由于在第一进气段110与第一出气段112之间增设了第一中间段111，且第一中间段111的内径自第一进气段出口110b至该第一出气段进口112a逐渐减小，使得当第一出气段112的内径被扩大后，第一气流流道11内的流路不会存在逆流台阶，不会产生流阻损失。

虽然本用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件的一个实施例如上所述，但是在本中间组件的其他实施例中，本中间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。

在本中间组件的一个实施方式中，第一出气段112具有与叶片外周相匹配的外形，从而能够获得更加的气动性能。具体来说，该第一出气段112的两侧可以与涡轮叶片的叶盆侧以及叶背侧相匹配的外形，该具有与叶片外形相匹配外形的孔结构可以是一种现有的叶型孔，在此不再赘述。

在本中间组件的一个实施方式中，第一气流流道11具有中心轴线c，第一出气段112沿该中心轴线c的方向呈直孔，即第一出气段112沿垂直中心轴线c上所截得的每个截面的内径均相同，从而在对第一出气段112进行扩孔加工时，能易于获得所需预旋喷嘴流量的内径大小。

在本中间组件的一个实施方式中，多个气流流道1还包括第二气流流道12，如图2中示意性标识出了其中一个第一气流流道12的位置。其中，第一气流流道12为多个气流流道1中去除第一气流流道11后所剩余的气流流道。

图5示出了中间组件中第二气流流道一实施方式下的剖视示意图，在如图5中所示出的第二气流流道12的构型中，其是具有与第一气流流道11相同的构型，其具有第二进气段120、第二出气段122以及第二中间段121，在该构型中，第二出气段122设置于第二进气段120与第二出气段122之间，并自第二进气段120至第二出气段122具有渐变的内径。

当然，由于第二气流流道12无需对其第二出气段122进行进一步机加工扩孔处理，故在其他一些与图中所示不同的实施方式中，第二进气段120的出口可以具有与第二出气段122的进口相同的内径，在结构上，第二进气段120与第二出气段122直接连接后连通也是可以的。

在本中间组件的一个实施方式中，多个气流流道1均设置为第一气流流道11，具体来说，在第二气流流道12与第一气流流道11具有相同构型的实施方式中，也可以视作为多个气流流道1均设置为第一气流流道11的实施方式。

在本中间组件的一个实施方式中，中间组件通过铸造成形工艺加工而成。

在本中间组件的一个实施方式中，第一出气段112和/或第一中间段111的横截面为圆形，即第一气流流道11为圆孔的构型，便于制造。当然在其他一些与图中所示不同的实施方式中，第一气流流道11也可以是具有其他合适构型的方孔或异形孔结构

在本中间组件的一个实施方式中，第二气流流道12可以是圆孔、方孔或异形孔结构。

在本中间组件的一个实施方式中，第一气流流道11的整体开设方向倾斜于中间组件的轴线方向。

在本中间组件的一个实施方式中，第一气流流道11以及第二气流流道12的周向分布和数量可以根据设计需要确定。

通过本对本中间组件中的第一气流流道11进行进一步机加工，可精确控制预旋喷嘴的实际冷气流量，保证转子叶片冷气流量满足冷却设计目标，提高了涡轮叶片工作可靠性和使用寿命。同时第一气流流道11通过合理设置构型，保证机械加工后流路不会存在逆流台阶，不会产生流阻损失。使其气流沿程损失小，预旋效率高，能够使更少的引气流量实现冷却效果，保证发动机性能。本采用本中间组件制造而成的预旋喷嘴能够兼顾涡轮叶片工作可靠性及整机性能。

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 (8)

1.一种用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，具有进气侧以及排气侧，自所述进气侧至所述排气侧开设有多个气流流道，所述多个气流流道沿所述中间组件的周向分布，其特征在于，所述多个气流流道包括至少一个第一气流流道，所述第一气流流道包括：

第一进气段，具有第一进气段出口；

第一出气段，具有第一出气段进口，所述第一出气段进口的内径小于所述第一进气段出口的内径；以及

第一中间段，连接所述第一进气段出口与所述第一出气段进口，所述第一中间段的内径自所述第一进气段出口至所述第一出气段进口逐渐减小。

2.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述第一进气段具有与叶片外周相匹配的外形。

3.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述第一气流流道具有中心轴线，所述第一出气段沿所述中心轴线的方向呈直孔。

4.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述多个气流流道还包括第二气流流道，所述第二气流流道为所述多个气流流道中除去所述第一气流流道后剩余的气流流道；

其中，所述第二气流流道包括：

第二进气段，具有第二进气段出口；以及

第二出气段，具有第二出气段进口，所述第二进气段出口具有与所述第二出气段进口相同的内径，所述第二进气段与所述第二出气段直接连接。

5.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述多个气流流道均设置为所述第一气流流道。

6.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述中间组件通过铸造成形工艺加工而成。

7.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述第一出气段和/或所述第一中间段的横截面为圆形。

8.如权利要求1所述的用于制造孔型预旋喷嘴的中间组件，其特征在于，所述第一气流流道的开设方向倾斜于所述中间组件的轴线方向。

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