CN220267783U - 燃气轮机及其封严线防脱出结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃气轮机及其封严线防脱出结构。该封严线防脱出结构包括后挡板，设置于涡轮盘轴向方向的一侧，在后挡板朝向涡轮盘一侧的表面形成封严槽，在涡轮盘轴向方向的一侧表面设有封严线，封严线与封严槽配合形成封严结构；在涡轮盘轴向方向的一侧的表面形成有凸起部，凸起部位于封严槽的径向外侧。本实用新型提出了一种燃气轮机及其封严线防脱出结构，在过渡态过程中能防止封严线沿径向脱出。

Description

燃气轮机及其封严线防脱出结构

技术领域

本实用新型涉及一种燃气轮机及其封严线防脱出结构。

背景技术

航空发动机涡轮部件位于燃烧室后端，主要功能为将加热燃气的热能转换为机械能。涡轮部件作为叶轮机械组件其功能决定其工作环境为高温、高压高转速的严苛环境。

现代航空发动机涡轮前温度达到1600℃及以上，远高于金属材料的熔点温度(通常为1400℃左右)，为保证涡轮部件在高温，高压，高转速环境下高可靠工作，涡轮部件需要开展冷却。为保证涡轮部件的高可靠性，冷却结构的可靠性尤为重要。

然而发明人发现，高压涡轮挡板封严结构有效解决了冷却气泄漏问题，但是在紧急降转及高状态切油掉转等过渡态过程中挡板与涡轮盘间隙存在间隙增大，当封严间隙增大到一定程度时封严线存在脱出的风险。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了种燃气轮机及其封严线防脱出结构，在过渡态过程中能防止封严线沿径向脱出。

具体地，本实用新型提出了一种封严线防脱出结构，用于在工作叶片与涡轮盘之间进行封严，所述防脱出结构包括后挡板，设置于涡轮盘轴向方向的一侧，在所述后挡板朝向涡轮盘一侧的表面形成封严槽，在所述涡轮盘轴向方向的一侧表面设有封严线，所述封严线与所述封严槽配合形成封严结构；

在所述涡轮盘轴向方向的一侧的表面形成有凸起部，所述凸起部位于所述封严槽的径向外侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述封严线沿所述涡轮盘表面周向布置，所述封严槽沿所述后挡板表面周向布置。

根据本实用新型的一个实施例，在所述涡轮盘的表面沿周向间隔形成多个凸起部。

根据本实用新型的一个实施例，所述凸起部的加工制造方式为：先车加工所述涡轮盘表面后通过拉削隼槽形成，或在所述涡轮盘表面拉销隼槽后通过铣削加工形成。

根据本实用新型的一个实施例，在所述后挡板的表面沿周向形成避让槽，所述避让槽与所述凸起部形状配合，所述避让槽位于所述封严槽的径向外侧。

根据本实用新型的一个实施例，通过铣削加工所述后挡板的表面以形成所述避让槽。

根据本实用新型的一个实施例，所述凸起部的轴向截面为三角形。

根据本实用新型的一个实施例，所述凸起部形成向所述涡轮盘内侧且朝向所述涡轮盘轴线的倾斜面。

本实用新型还提供了一种燃气轮机，其特征在于，采用前述任一项所述的封严线防脱出结构对所述涡轮盘表面进行周向封严。

本实用新型提供的一种燃气轮机及其封严线防脱出结构，在过渡态过程中能防止封严线沿径向脱出。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为所述的本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示出了现有技术的封严结构的示意图。

图2示出了本实用新型一个实施例的封严线防脱出结构的示意图一。

图3示出了本实用新型一个实施例的封严线防脱出结构的示意图二。

图4是图3的右视图，且去除了后挡板。

图5示出了本实用新型一个实施例的涡轮盘的剖视图。

图6示出了本实用新型一个实施例的后挡板的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

涡轮盘 101

后挡板 102

工作叶片 103

封严槽 104

封严线 105

凸起部 106

避让槽 107

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，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，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了现有技术的封严结构的示意图。如图所示，封严结构形成在涡轮盘101与后挡板102之间。具体来说，后挡板102设置于涡轮盘101轴向方向的一侧，用于在工作叶片103与涡轮盘101之间进行封严。在后挡板102朝向涡轮盘101一侧的表面形成封严槽104。在涡轮盘101轴向方向的一侧表面设有封严线105。在常规的稳态过程中，后挡板102贴合于涡轮盘101表面，封严线105落入在封严槽104内，两者配合形成封严结构，达到周向封严效果能有效减少封严气泄露。

但是在紧急降转及高状态切油掉转等过渡态过程中，封严线105受离心力作用下沿径向(图中向上箭头指示方向)向外运动。同时，后挡板102逐步与涡轮盘101轴向分离，后挡板102沿图中箭头指示方向向右移动，后挡板102与涡轮盘101之间的封严间隙逐步增大，当封严间隙增大到一定程度时封严线105会沿径向脱出。

图2示出了本实用新型一个实施例的封严线防脱出结构的示意图一。图3示出了本实用新型一个实施例的封严线防脱出结构的示意图二。如图所示，封严结构形成在涡轮盘101与后挡板102之间，与现有技术相同。后挡板102设置于涡轮盘101轴向方向的一侧，用于在工作叶片103与涡轮盘101之间进行封严。在后挡板102朝向涡轮盘101一侧的表面形成封严槽104。在涡轮盘101轴向方向的一侧表面设有封严线105。图2示意的是在常规的稳态过程中的结构，后挡板102贴合于涡轮盘101表面，封严线105落入在封严槽104内，两者配合形成封严结构，达到周向封严效果能有效减少封严气泄露。本实用新型提供的封严线防脱出结构是在该封严结构的基础上做出的改进，其特点是在涡轮盘101轴向方向的一侧的表面形成有凸起部106。凸起部106位于封严槽104的径向外侧。

图3示意的是在过渡态过程中的结构，在紧急降转及高状态切油掉转等情况下，后挡板102逐步与涡轮盘101轴向分离，先向图中右侧移动，使得后挡板102与涡轮盘101之间的封严间隙逐步增大，封严线105脱离封严槽104，并在离心力作用下沿径向向上运动。容易理解的，只要凸起部106的顶部与封严槽104径向外侧边缘顶部的距离小于封严线105直径，即涡轮盘101与后挡板102的封严间隙小于封严线105的直径，则可以有效防止封严线105向上脱出。待过渡态回归稳态后，后挡板102逐步沿箭头方向向左贴近涡轮盘101，后挡板102与涡轮盘101的封严间隙变小，迫使封严线105沿径向向下回落到封严槽104中。由于过渡态历时较短，该封严线防脱出结构能够有效阻止封严线105沿径向脱出。

图4是图3的右视图，且去除了后挡板102。如图所示，在相邻的涡轮盘101之间形成间隙，用于插入工作叶片103。在涡轮盘101的顶部边缘形成有凸起部106。

较佳地，参考图2，封严线105沿涡轮盘101表面周向布置，封严槽104沿后挡板102表面周向布置，封严线105与封严槽104配合形成封严结构。

图5示出了本实用新型一个实施例的涡轮盘的剖视图。如图所示，在涡轮盘101的表面沿周向间隔形成多个凸起部106。

较佳地，凸起部106的加工制造方式为：先车加工涡轮盘101表面后通过拉削隼槽形成，或在涡轮盘101表面拉销隼槽后通过铣削加工形成。本实用新型提供的一种封严线防脱出结构可以在不改变封严线105直径，不调整后挡板102与涡轮盘101应力分布的情况下通过局部结构优化来解决封严线105脱出问题，且可以作为封严线105脱出的临时解决方案及长期辅助解决方案，在降低封严线105脱出概率的同时不增大后挡板102应力水平。与现有技术相比，该解决方案仅仅增加了涡轮盘101及后挡板102的铣加工工序，却能够有效防止封严线105脱出。

图6示出了本实用新型一个实施例的后挡板的结构示意图。如图所示，较佳地，在后挡板102的表面沿周向形成避让槽107，避让槽107与凸起部106形状配合，避让槽107位于封严槽104的径向外侧。该种结构能保证后挡板102与涡轮盘101的正常装配，且使得装配完成后，后挡板102与涡轮盘101表面贴合，避免凸起部106与后挡板102表面干涉。

较佳地，通过铣削加工后挡板102的表面以形成避让槽107。

参考图3，较佳地，凸起部106的轴向截面为三角形，易于加工成型。更佳地，凸起部106形成向涡轮盘101内侧且朝向涡轮盘101轴线的倾斜面。在过渡态中，封严线105离开封严槽104并向上运动后，被凸起部106的倾斜面阻挡，只能偏离径向方向向上向外移动，就容易落入到凸起部106与封严槽104边缘顶部形成的共同阻挡结构中，该结构能大概率防止封严线105脱出。在经历短时过渡态后恢复到稳态，封严线105快速回落到封严槽104中，使得封严结构保持有效。

本实用新型的另一个方面提供了一种燃气轮机，其采用前述一个或多个实施方式中的封严线防脱出结构对涡轮盘101表面进行周向封严。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims (9)

1.一种封严线防脱出结构，用于在工作叶片与涡轮盘之间进行封严，其特征在于，所述防脱出结构包括后挡板，设置于涡轮盘轴向方向的一侧，在所述后挡板朝向涡轮盘一侧的表面形成封严槽，在所述涡轮盘轴向方向的一侧表面设有封严线，所述封严线与所述封严槽配合形成封严结构；

在所述涡轮盘轴向方向的一侧的表面形成有凸起部，所述凸起部位于所述封严槽的径向外侧。

2.如权利要求1所述的封严线防脱出结构，其特征在于，所述封严线沿所述涡轮盘表面周向布置，所述封严槽沿所述后挡板表面周向布置。

3.如权利要求1所述的封严线防脱出结构，其特征在于，在所述涡轮盘的表面沿周向间隔形成多个凸起部。

4.如权利要求3所述的封严线防脱出结构，其特征在于，所述凸起部的加工制造方式为：先车加工所述涡轮盘表面后通过拉削隼槽形成，或在所述涡轮盘表面拉销隼槽后通过铣削加工形成。

5.如权利要求1所述的封严线防脱出结构，其特征在于，在所述后挡板的表面沿周向形成避让槽，所述避让槽与所述凸起部形状配合，所述避让槽位于所述封严槽的径向外侧。

6.如权利要求5所述的封严线防脱出结构，其特征在于，通过铣削加工所述后挡板的表面以形成所述避让槽。

7.如权利要求1所述的封严线防脱出结构，其特征在于，所述凸起部的轴向截面为三角形。

8.如权利要求7所述的封严线防脱出结构，其特征在于，所述凸起部形成向所述涡轮盘内侧且朝向所述涡轮盘轴线的倾斜面。

9.一种燃气轮机，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的封严线防脱出结构对所述涡轮盘表面进行周向封严。