CN113882906B - 一种航空发动机自适应涡轮外环块 - Google Patents
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Abstract
发明专利涉及一种航空发动机自适应涡轮外环块，自适应涡轮外环块壳体上端设有高压引气入口；滑块a和滑块b上均设有钩型凸起，且设有铰链安装孔；滑块a上设有限位柱和通气孔；滑块a、滑块b置在自适应涡轮外环块壳体腔体内，铰链两端设置在滑块a和滑块b两钩型凸起的铰链安装孔内；自适应涡轮外环块壳体底端设有凸台，耐磨涂层块设置在凸台处，且耐磨涂层块可在凸台处上下移动；斥力永磁体嵌入滑块a、滑块b的两侧，且和自适应涡轮外环块壳体设有间隙。本发明的涡轮外环块自适应控制，无论是推力增加还是推力减少，涡轮外环块和涡轮叶片叶尖均能保证相对较小的间隙，使发动机保持高效率，同时避免间隙不匹配造成的碰磨振动问题。
Description
技术领域
本发明专利涉及航空发动机涡轮外环块技术领域，具体为一种航空发动机自适应涡轮外环块。
背景技术
航空发动机涡轮外环块主要是和涡轮转子叶片配合，通过半接触形式对涡轮叶尖与外环块间隙泄露的空气量进行控制，从而最大限度的将燃气能量转化为机械功。常规的涡轮外环块一般是固定的，在发动机工作时受较高温差的作用，涡轮叶片的涡轮外环块会产生因间隙变小造成的碰磨或因间隙变大造成的燃气泄漏量变大等问题。现有技术中心如图1-3所示发动机增大推力时环境温度提升，带耐磨涂层的涡轮外环块受热膨胀变形速度较快，涡轮转子叶片和涡轮盘受热膨胀变形较慢，导致涡轮转子叶片和耐磨涂层间隙变大，大量燃气从间隙处泄露，造成发动机效率大幅下降，推力损失较大。发动机减小推力时环境温度降低，带耐磨涂层的涡轮外环块受冷收缩变形速度较快，涡轮转子叶片和涡轮盘受冷收缩变形较慢，导致涡轮转子叶片和耐磨涂层间隙变小进而刮碰，造成发动机效率大幅下降，同时产生振动大问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空发动机自适应涡轮外环块，具体方案如下：
一种航空发动机自适应涡轮外环块，包括自适应涡轮外环块壳体、滑块a、滑块b、斥力永磁体和耐磨涂层块；
所述自适应涡轮外环块壳体呈扇形段，其上端设有高压引气入口；
所述滑块a和滑块b上均设有钩型凸起，且钩型凸起处设有铰链安装孔；
所述滑块a上设有限位柱和通气孔；
所述滑块a、滑块b置在自适应涡轮外环块壳体腔体内，其滑块 a设置在上端，滑块b设置在下端，滑块a与滑块b上的钩型凸起在一条直线上垂直相对，铰链两端设置在滑块a和滑块b两钩型凸起的铰链安装孔内；
所述自适应涡轮外环块壳体底端设有凸台，耐磨涂层块设置在凸台处，且耐磨涂层块可在凸台处上下移动；
所述斥力永磁体嵌入滑块a、滑块b的两侧，且和自适应涡轮外环块壳体设有间隙；
多个自适应涡轮外环块沿涡轮圆周排布形成自适应涡轮外环块组件。
所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其优选方案为所述自适应涡轮外环块内的斥力永磁体设有四个。
所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其优选方案为所述耐磨涂层块通过提前涂覆加工、定型和加温形成的。
所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其优选方案为所述铰链可通过选择不同的线性拉紧机构代替。
所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其优选方案为所述耐磨涂层块底面与外环块壳体下表面平齐或凹进去。
一种航空发动机自适应涡轮外环块的工作原理：通过高压空气和留到内气体压力的压力差值自动调节耐磨涂层块的位置，发动机增大推力时，通温度升高，从高压压气机引来高压空气压力高于流道内气体压力，使耐磨耐磨涂层块向高压涡轮叶片方向顶紧，消除温度造成的间隙变大趋势；发动机推力减小时，从高压压气机引来高压空气压力变低，经过高压引气入口的节流减压，使外环块内腔压力小于流道内气体压力，外环块向离心方向运动，消除间隙变小及由其引发的碰磨振动问题。通过本发明涡轮外环块自适应控制，无论是推力增加还是推力减少，涡轮外环块和涡轮叶片叶尖均能保证相对较小的间隙，使发动机保持高效率，同时避免间隙不匹配造成的碰磨振动问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明设计的钩型凸起、铰链以及斥力永磁体等机构，将耐磨涂层放置在提调整的外环块表面，在发动机工作时通过斥力永磁体将涡轮外环块推到最小直径状态，随着发动机温度的升高，斥力永磁体和钩型凸起上的铰链延缓机匣的热变形，使机匣与盘轴叶片特变形协调同步；同时该种间隙控制模式为机械式，不需要控制系统和液压系统等辅助控制，减轻了发动机控制系统压力和发动机整机重量。本发明经过验证，可实现涡轮转子叶片与涡轮外环块实现最优间隙控制；能讲燃气的能量转换为机械能提升3％左右，同事能降低耗油率月2.5％，适用于各型军、民用航空发动机。
附图说明
图1为传动结构中的外环块结构示意图；
图2为图1传动结构中的外环块在发动机增大推力时状态图；
图3为图1传动结构中的外环块在发动机减小推力时状态图；
图4为本发明结构示意图；
图5为本发明的外环块在发动机增大推力时状态图；
图6为本发明的外环块在发动机减小推力时状态图；
图7为自适应涡轮外环块组件在发动机增大和减小推力时状态图。
图中，1-自适应涡轮外环块壳体、2-滑块a、3-滑块b、4-斥力永磁体、5-耐磨涂层块、6-高压引气入口、7-钩型凸起、8-限位柱、 9-通气孔、10-铰链、11-凸台、12-高压空气压力、13-流道内气体压力、14-压力差值、15-排斥力。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式如下：
如附图3-7所示，一种航空发动机自适应涡轮外环块，包括自适应涡轮外环块壳体1、滑块a2、滑块b3、斥力永磁体4和耐磨涂层块5；
所述自适应涡轮外环块壳体1呈扇形段，其上端设有高压引气入口6；
所述滑块a2和滑块b3上均设有钩型凸起7，且钩型凸起7处设有铰链安装孔；
所述滑块a2上设有限位柱8和通气孔9；
所述滑块a2、滑块b3置在自适应涡轮外环块壳体1腔体内，其滑块a2设置在上端，滑块b3设置在下端，滑块a2与滑块b3上的钩型凸起7在一条直线上垂直相对，铰链10两端设置在滑块a2和滑块 b3两钩型凸起7的铰链安装孔内；
所述自适应涡轮外环块壳体1底端设有凸台11，耐磨涂层块5 设置在凸台11处，且耐磨涂层块5可在凸台11处上下移动；
所述斥力永磁体4嵌入滑块a2、滑块b3的两侧，且和自适应涡轮外环块壳体1设有间隙；
多个自适应涡轮外环块沿涡轮圆周排布形成自适应涡轮外环块组件。
所述自适应涡轮外环块内的斥力永磁体4设有四个。
所述耐磨涂层块2通过提前涂覆加工、定型和加温形成的。
所述铰链10可通过选择不同的线性拉紧机构代替。
所述耐磨涂层块5底面与外环块壳体下表面平齐或凹进去。
一种航空发动机自适应涡轮外环块的工作原理：通过高压空气压力12和流道内气体压力13的压力差值14自动调节耐磨涂层块5的位置，斥力永磁体会产生稳定的排斥力15，发动机增大推力时，通温度升高，从高压压气机引来高压空气压力高于流道内气体压力，使耐磨耐磨涂层块向高压涡轮叶片方向顶紧，消除温度造成的间隙变大趋势；发动机推力减小时，从高压压气机引来高压空气压力变低，经过高压引气入口的节流减压，使外环块内腔压力小于流道内气体压力，外环块向离心方向运动，消除间隙变小及由其引发的碰磨振动问题。通过本发明涡轮外环块自适应控制，无论是推力增加还是推力减少，涡轮外环块和涡轮叶片叶尖均能保证相对较小的间隙，使发动机保持高效率，同时避免间隙不匹配造成的碰磨振动问题。
Claims (5)
1.一种航空发动机自适应涡轮外环块，其特征在于：包括自适应涡轮外环块壳体、滑块a、滑块b、斥力永磁体和耐磨涂层块；
所述自适应涡轮外环块壳体呈扇形段，其上端设有高压引气入口；
所述滑块a和滑块b上均设有钩型凸起，且钩型凸起处设有铰链安装孔；
所述滑块a上设有限位柱和通气孔；
所述滑块a、滑块b置在自适应涡轮外环块壳体腔体内，其滑块a设置在上端，滑块b设置在下端，滑块a与滑块b上的钩型凸起在一条直线上垂直相对，铰链两端设置在滑块a和滑块b两钩型凸起的铰链安装孔内；
所述自适应涡轮外环块壳体底端设有凸台，耐磨涂层块设置在凸台处，且耐磨涂层块可在凸台处上下移动；
所述斥力永磁体嵌入滑块a、滑块b的两侧，且和自适应涡轮外环块壳体设有间隙；
多个自适应涡轮外环块沿涡轮圆周排布形成自适应涡轮外环块组件。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其特征在于：所述自适应涡轮外环块内的斥力永磁体设有四个。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其特征在于：所述耐磨涂层块通过提前涂覆加工、定型和加温形成的。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其特征在于：所述铰链可通过选择不同的线性拉紧机构代替。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机自适应涡轮外环块，其特征在于：所述耐磨涂层块底面与外环块壳体下表面平齐或凹进去。
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