[发明专利]一种应用于二维涡轮叶型平面叶栅叶顶间隙调整装置

说明书

本发明针对不同叶顶结构的平面叶栅实验流场测量的需求，并基于现有实验台的结构以及尺寸，公开了一种应用于二维涡轮叶型平面叶栅叶顶间隙调整装置，可精确控制平叶顶或叶顶密封结构的间隙大小。本发明通过调节螺栓引导带有密封圈的矩形活塞平行滑动，从而实现对不带冠叶片的叶顶间隙或叶冠结构篦齿间隙大小的控制并防止气体泄漏。通过在透明活塞底座外围印上刻度，实现对密封间隙尺度的精确控制。通过光滑定位圆柱与螺栓连接活塞底座和顶板，确保叶顶间隙在调整过程中的均匀分布。这种构型相对简单，能在确保实验台流场品质的基础上实现叶顶间隙的精确控制，特别适用于高压涡轮叶顶泄漏或低压涡轮叶冠容腔密封结构的气动性能以及流场机理研究。

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机叶轮机械流场测试领域，涉及一种平面叶栅叶顶间隙调整装置，尤其涉及一种应用于二维涡轮叶型平面叶栅实验叶顶间隙的调整装置。

背景技术

带冠叶片因其减小叶顶泄漏并提高叶片叶顶刚度等优点，广泛应用于涡扇发动机低压涡轮设计中。随着高推重比、高效率、低能耗的先进民用涡扇发动机的发展，低级数、高压比、高转速低压涡轮设计被广泛采用。由此，为提高单级涡轮做功能力以及叶片叶顶刚度，在机械强度限制下，需要进一步探索具有最优气动性能的耦合了先进密封和减重扇形叶冠结构设计。在此基础上，加深对具有不同叶冠密封容腔结构的涡轮叶顶流场损失机理的理解。平面叶栅实验是验证叶型设计、进行叶轮机械流场机理研究的常用方法。对于平面叶栅叶顶间隙流动损失机理以及各种叶顶泄漏控制方法的性能验证的研究也是平面叶栅实验研究内容的一部分。现有的叶顶泄漏流场测量实验，通常根据实验目的设计不同间隙大小的多套叶栅实验件模型或加工多套机匣底座模型。这种做法会导致实验件加工的成本过高，并难以精确控制叶顶间隙，从而在反复尝试中延长实验周期。针对这一问题，相关学者和技术人员提出多种解决方案。公开号为CN 108757433 B的中国发明创造中，采用中间栅板结构作为理论上的叶根端壁，并调整叶根处左安装板的位置，从而达到对于叶顶间隙大小的控制，这种方法中，螺栓对于叶顶间隙的控制精度较低并难以达到及时的反馈。在此基础上，公开号为CN 113418716 A的中国发明创造中，采用调整垫片组调整叶栅安装板相对于中间栅板的高度，对于叶顶间隙实现较为精确的控制，以上结构都依赖中间栅板的叶型孔从而实现叶栅组件沿叶高方向的调整位移，然而位于栅板上的叶型孔与叶片表面间的缝隙可能会导致一定程度的泄漏，从而降低流场品质使得测量精度下降。在公开号为CN111579197A的中国发明创造中，将中空栅板与叶型安装栅板之间通过螺栓封闭从而解决了气体泄漏问题，再采用千分尺顶杆实现叶顶间隙的精确控制，然而由于叶型与安装板之间为焊接，导致实验件加工以及更换的成本增加。现有的方法则局限于平叶顶、凹槽叶顶、叶顶小肋等叶顶结构，对于带冠平面叶栅的结构，这种方式会在调整篦齿密封间隙的同时改变篦齿密封底座的进、出口容腔结构，而不符合控制变量的研究思想。

发明内容

针对不同叶顶结构的平面叶栅实验流场测量的需求，并基于现有实验台的结构以及尺寸，本发明旨在提供一种应用于二维涡轮叶型平面叶栅的叶顶间隙控制装置，可精确控制平叶顶或叶顶密封结构的间隙大小。本发明通过四个螺栓引导带有密封圈的矩形活塞平行滑动，从而实现对不带冠叶片的叶顶间隙或叶冠结构篦齿间隙大小的控制并防止气体泄漏。通过在透明活塞底座外围印上刻度，实现对密封间隙尺度的精确控制。通过光滑定位圆柱与螺栓连接活塞底座和顶板，确保叶顶间隙在调整过程中的均匀分布。这种构型相对简单，能在确保实验台流场品质的基础上实现叶顶间隙的精确控制，特别适用于高压涡轮叶顶泄漏或低压涡轮叶冠容腔密封结构的气动性能以及流场机理研究。

本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案为：

一种平面叶栅叶顶间隙控制装置，包括平面叶栅实验台、平面叶栅实验件、叶顶间隙调节机构，所述平面叶栅实验台包括实验台上端壁和实验台下端壁，所述叶顶间隙调节机构固定设置在所述实验台上端壁上，所述平面叶栅实验件固定设置在所述实验台下端壁上，所述实验台上端壁上开设有空槽，所述空槽位于所述平面叶栅实验件的上方，其特征在于，

所述叶顶间隙调节机构包括一透明底座、一矩形移动活塞、一顶板，其中，