[发明专利]一种用于压气机的变管径减涡器及其减涡系统

说明书

本发明公开一种用于压气机的变管径减涡器及其减涡系统，包括若干个沿周向间隔设置在压气机的环形盘腔中的减涡直管，减涡直管沿环形盘腔径向延伸并随环形盘腔同步转动，并连通环形盘腔外周侧的鼓筒孔和轴心处的轴向通道，减涡直管的内径沿环形盘腔径向自鼓筒孔处至轴向通道处逐渐减小，若干个减涡直管与环形盘腔同速、同向的旋转，气流流经鼓筒孔进入环形盘腔内，经由减涡直管引流进入压气机的轴向通道，通过设计变管径的减涡直管，使得减涡直管入口截面积增加，增大气流的流通面积，管径逐渐减小，形成对气流的逐渐压缩，减小了气流进入减涡直管时的压力损失，采用变管径的减涡直管，总压损失系数可减小6％～22％。

技术领域

本发明涉及航空发动机二次空气系统压气机引气段的减阻技术领域，特别是涉及一种用于压气机的变管径减涡器及其减涡系统。

背景技术

航空发动机内流空气冷却系统的冷气引自于压气机的中间级。这部分冷气一方面用于涡轮叶片、机匣、轮盘、轴和轴承等高温部件的冷却，使其在允许的温度状态下工作，并且保证相关部位进气的压力；另一方面，冷气将用于封严，阻止燃气倒流；同时，冷气还用于保持卸荷腔压力，从而满足发动机轴向力的要求。但是大量的引气会降低发动机的整体效率进而增加耗油量，因此引自压气机的冷气流量应该控制在一定的范围内。其次，在对热端部件进行冷却设计时，除了考虑热端部件的整体平均温度，还要考虑其温度梯度。另外，从压气机引出的冷气从鼓筒孔径向流出后，在到达最后的目标区域前要流经一个设计的流动路径，在这个过程中由于阻力的作用会使得冷气压力逐渐降低并且温度逐渐升高，所以需要合理地设计来尽可能降低阻力从而减少压力损失。所以，冷气引用量、整体温度及温度梯度、压力损失就成为了内流冷却空气系统设计者需要重点考虑的问题。

现阶段应用较为广泛的减涡器形式为直管式减涡器。例如CN103867235A 公开的一种管式减涡器引气系统，其入口处呈直管状结构，这种直管式减涡器形式是在上述径向引气腔中安装直管式减涡器对气流进行引流。但直管式减涡器会在其出入口产生气流通道的扩张和收缩引起气流的粘性耗散且流通面积较小，不利于气流流动。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于压气机的变管径减涡器及其减涡系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过设计变管径的减涡直管，使得减涡直管入口截面积增加，增大气流的流通面积，而且管径逐渐减小，形成对气流的逐渐压缩，减小了气流进入减涡直管时的压力损失。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于压气机的变管径减涡器，包括若干个沿周向间隔设置在所述压气机的环形盘腔中的减涡直管，所述减涡直管沿所述环形盘腔径向延伸并随所述环形盘腔同步转动，并连通所述环形盘腔外周侧的鼓筒孔和轴心处的轴向通道，所述减涡直管的内径沿所述环形盘腔径向自所述鼓筒孔处至所述轴向通道处逐渐减小。

优选的，沿所述环形盘腔径向上，所述减涡直管各处截面面积与所述减涡直管同半径高度处盘腔轴向截面面积的比例恒定。

优选的，各所述减涡直管沿所述环形盘腔周向均匀设置。

优选的，所述减涡直管在所述环形盘腔上的安装半径相同，各所述减涡直管所在的圆与所述环形盘腔同轴设置。

优选的，所述减涡直管靠近所述鼓筒孔端的管口中心与所述减涡直管靠近所述轴向通道端的管口中心位于所述环形盘腔同一半径线上。

还提供一种减涡系统，包括两同轴设置且呈环形结构的压气机盘、封闭两所述压气机盘外周边缘之间的鼓筒、位于所述压气机盘轴心的轴向通道，两所述压气机盘与所述鼓筒形成半封闭的环形盘腔，所述鼓筒上沿周向间隔设有若干用于引入气流且与所述环形盘腔相连通的鼓筒孔，所述环形盘腔沿径向上的中间位置处设有隔断所述鼓筒孔和所述轴向通道且呈环形结构的封堵机构，所述封堵机构上沿周向间隔设有若干减涡直管，各所述减涡直管均连通所述鼓筒孔和所述轴向通道。

优选的，所述封堵机构为连接在两所述压气机盘上的环形卡盘，所述环形卡盘与所述环形盘腔同轴设置，所述减涡直管沿所述环形盘腔径向密封插接在所述环形卡盘上。