[发明专利]用于压气机/风扇静子封严与吸气控制角区分离结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压气机/风扇静子封严与吸气控制角区分离结构，属于叶轮机械技术领域。

背景技术

对于燃气涡轮发动机和燃气轮机，轴流压气机/风扇静子叶片靠近出口叶根角区往往存在较大的分离区，称为角区分离。该分离区对压气机/风扇稳定裕度和效率有较大不利影响。

2010年11月，徐朋飞、赵斌、刘宝杰在航空动力学报第25卷第1期上发表的论文“高负荷风扇气动设计与数值验证”中，为解决静子角区分离采用附面层吸除技术。

周正贵、张益豪申请的发明专利“叶片式无泄漏封严装置”（专利申请号：201310540014.8）中提出一种叶片式封严结构、利用压气机叶片吸气原理实现无泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种篦齿与叶片组合用于压气机/风扇静子封严与吸气控制角区分离结构。

一种用于压气机/风扇静子封严与吸气控制角区分离结构， 所述压气机/风扇包括外机匣、静子叶片、转动鼓盘； 所述静子叶片一端安装于外机匣上：其特征在于：所述静子叶片的另一端由静子内环相连；所述转动鼓盘上沿周向分别安装有封严篦齿和封严叶片，其中封严篦齿位于封严叶片的上游；封严篦齿和封严叶片与静子内环之间留有避免转静碰擦的封严间隙；在静子内环上位于封严篦齿和封严叶片之间的对应位置开有吸气环槽。

本项发明转动鼓盘带动封严叶片和封严篦齿转动，封严叶片转动时产生对气体的抽吸力；由于封严篦齿对气体的阻碍，抽吸的气体主要来源于静子内环吸气环槽，实现对静子角区分离的控制、同时达到封严的作用。

本项发明所提出的吸气控制角区分离的叶片与篦齿组合封严结构，可直接用在燃气涡轮发动机和燃气轮机结构上，提高封严效果和控制静子角区分离，进而提高压气机/风扇性能。

附图说明

图1静子叶片与封严整体示意图；

图2静子叶根篦齿封严、叶片式封严局部剖面图；

图3 篦齿封严和叶片式封严局部俯视图

图中标号名称：1. 外机匣、2.静子叶片、3.静子内环、4. 封严篦齿、5. 封严叶片、6.转动鼓盘、7. 吸气环槽。

具体实施方法

外机匣1：引导气流并用于安装静子。静子叶片2：改变气流方向和提高气体压力。静子内环3：把悬臂结构的静子叶片连成一体、增加静子整体刚性。封严篦齿4：阻止气流由上游流入封严叶片5。封严叶片5：转动时产生逆泄漏流方向的作用力，通过静子内环上开挖的吸气环槽7将叶片表面和下环壁壁面附面层内的低速流体抽吸出来抑制静子角区分离、同时阻止静子出口高压气体倒流（即起封严作用）；封严叶片5的外形设计采用常规压气机叶片设计方法，具体步骤如下：①首先采用计算机仿真或实验测量方法，获得静子叶根处进出口总压、进口总温；②根据轮缘速度及上述参数确定封严叶片5进出口速度三角形；③进行叶片数量选择和气动外形设计。④采用计算机仿真或实际检验设计效果，如不满足要求返回③修改设计。转动鼓盘6：用于安装封严篦齿4和封严叶片5。吸气环槽7：开挖在静子内环上，当封严叶片5转动时产生吸力，将静子角区低动量气体由此槽吸出。

以下结合图1和图2说明本发明叶片与篦齿组合封严的实施方法。将静子叶片2安装在外机匣1上，通过静子内环3将静子叶根连成一个封闭的环；在转动鼓盘6上安装封严篦齿4和封严叶片5，封严篦齿4安装在封严叶片5的上游，在静子内环3上位于封严篦齿4和封严叶片5之间开有吸气环槽7。转动鼓盘6旋转时，封严叶片5随着转动，对气体产生抽吸力，将叶片表面和下环壁壁面附面层内的低动量流体抽吸出来抑制静子角区分离、同时阻止静子出口高压气体倒流即起封严作用；封严篦齿4安装在封严叶片5的上游，阻止气流由上游流入封严叶片5。