涡轮封严装置和航空发动机的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮封严装置和航空发动机。


背景技术：

2.民用航空涡扇发动机的空气系统一般从压气机引气，流经管路或者压气机内部盘腔、轴腔、孔、篦齿等结构，流至涡轮端，对涡轮及支点进行冷却封严后，排入主流或进入轴承腔。篦齿是重要的封严结构，通过篦齿结构，减少气流流量，降低气流压力，实现封严。
3.目前，在主流航空发动机设计中，涡轮导叶下方一般需设置篦齿结构，以提高导叶前后封严腔压力差，实现导叶前后的轮缘封严效果。而导叶下蜂窝环由于结构限制，难以设计为整环结构，一般需分段焊接至导叶下方，在通过装配形成蜂窝环，即便在加工精度保证一致的条件下，由于装配及重力作用，完成装配后的蜂窝环难以保证为标准环状结构，运转后，篦齿与蜂窝环容易形成偏磨，影响封严效果。
4.需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种涡轮封严装置和航空发动机，可以有效缓解蜂窝结构和封严篦齿之间的碰磨。
6.根据本发明的一个方面，提供一种涡轮封严装置，包括：
7.涡轮叶片；
8.篦齿盘，包括盘体和设置于盘体的靠近涡轮叶片的一侧的封严篦齿；
9.蜂窝结构，设置于涡轮叶片的靠近篦齿盘的一侧；和
10.防磨装置，设置于涡轮叶片和篦齿盘之间，防磨装置被配置为在蜂窝结构和封严篦齿相互靠近时提供使蜂窝结构和封严篦齿相互远离的作用力。
11.在一些实施例中，防磨装置包括磁力装置，磁力装置被配置为在蜂窝结构和封严篦齿相互靠近时产生使蜂窝结构和封严篦齿相互排斥的磁力。
12.在一些实施例中，磁力装置包括设置于涡轮叶片上的第一磁体和设置于篦齿盘上的第二磁体，第一磁体和第二磁体的磁极相同。
13.在一些实施例中，第一磁体设置于涡轮叶片和蜂窝结构之间。
14.在一些实施例中，盘体的靠近封严篦齿的位置设有安装槽，第二磁体设置于安装槽内。
15.在一些实施例中，第一磁体呈弧形，多个第一磁体沿周向间隔布置；和/或，第二磁体呈环形。
16.在一些实施例中，第一磁体包括第一表面，第二磁体包括第二表面，第一表面和第二表面相对设置。
17.在一些实施例中，第一磁体和第二磁体均为永磁体。
18.在一些实施例中，第一磁体与涡轮叶片焊接连接；和/或，第二磁体与盘体焊接连接。
19.在一些实施例中，第一磁体和第二磁体中的至少一个包括电磁线圈，涡轮封严装置还包括电源、开关阀和控制装置，开关阀设置于电源和电磁线圈之间的连接线路上，控制装置与开关阀信号连接，控制装置用于控制开关阀的开闭。
20.在一些实施例中，涡轮封严装置还包括与控制装置信号连接的检测装置，检测装置用于检测蜂窝结构和封严篦齿之间的距离。
21.根据本发明的另一个方面，提供一种航空发动机，包括上述的涡轮封严装置。
22.基于上述技术方案，本发明实施例在涡轮叶片和篦齿盘之间设有防磨装置，在安装于涡轮叶片的蜂窝结构和篦齿盘上的封严篦齿彼此靠近时，防磨装置可以提供使蜂窝结构和封严篦齿彼此远离的作用力，从而避免蜂窝结构和封严篦齿发生碰磨，有效提高封严装置的使用寿命。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明涡轮封严装置一个实施例的结构示意图。
25.图2为本发明涡轮封严装置一个实施例的部分结构示意图。
26.图中：
27.1、涡轮叶片；2、篦齿盘；21、盘体；22、封严篦齿；23、安装槽；3、蜂窝结构；4、固定环；5、前方机匣；6、连接部；7、第一磁体；8、第二磁体。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
30.如图1和图2所示，在本发明提供的涡轮封严装置的一些实施例中，该涡轮封严装置包括涡轮叶片1、篦齿盘2、蜂窝结构3和防磨装置，篦齿盘2包括盘体21和设置于盘体21的靠近涡轮叶片1的一侧的封严篦齿22，蜂窝结构3设置于涡轮叶片1的靠近篦齿盘2的一侧，防磨装置设置于涡轮叶片1和篦齿盘2之间，防磨装置被配置为在蜂窝结构3和封严篦齿22相互靠近时提供使蜂窝结构3和封严篦齿22相互远离的作用力。
31.在本发明实施例中，在涡轮叶片1和篦齿盘2之间设有防磨装置，在安装于涡轮叶
片1的蜂窝结构3和篦齿盘2上的封严篦齿22彼此靠近时，防磨装置可以提供使蜂窝结构3和封严篦齿22彼此远离的作用力，从而避免蜂窝结构3和封严篦齿22发生碰磨，有效提高封严装置的使用寿命。
32.防磨装置的具体实现方式可以有多种选择，比如可以采用弹性装置或者磁力装置等。
33.在一些实施例中，防磨装置包括磁力装置，磁力装置被配置为在蜂窝结构3和封严篦齿22相互靠近时产生使蜂窝结构3和封严篦齿22相互排斥的磁力。
34.在蜂窝结构3和封严篦齿22之间的距离逐渐缩小时，磁力装置会逐渐产生使蜂窝结构3和封严篦齿22相互排斥的磁力，从而使蜂窝结构3和封严篦齿22彼此远离，避免蜂窝结构3和封严篦齿22发生碰磨。
35.在一些实施例中，磁力装置包括设置于涡轮叶片1上的第一磁体7和设置于篦齿盘2上的第二磁体8，第一磁体7和第二磁体8的磁极相同。通过设置磁极相同的第一磁体7和第二磁体8，根据异性相吸，同性相斥的道理，在蜂窝结构3和封严篦齿22相互靠近时，第一磁体7和第二磁体8之间的距离也会越来越小，第一磁体7和第二磁体8之间的斥力会逐渐增大，以保持第一磁体7和第二磁体8之间的距离，避免蜂窝结构3和封严篦齿22发生碰磨。
36.在一些实施例中，第一磁体7设置于涡轮叶片1和蜂窝结构3之间。将第一磁体7设置于涡轮叶片1和蜂窝结构3之间，可以为第一磁体7提供稳定的安装位置，且可以避免第一磁体7对蜂窝结构造成挤压，影响蜂窝结构的功能和稳定性。
37.在一些实施例中，盘体21的靠近封严篦齿22的位置设有安装槽23，第二磁体8设置于安装槽23内。通过设置安装槽23，可以为第二磁体8提供安装空间，避免第二磁体8受到挤压，有效保证第二磁体8的安全。
38.在一些实施例中，安装槽23设有开口，开口处设有可开闭的封闭结构。在将第二磁体8通过开口装入安装槽23内之后，可以将封闭结构关闭，以封闭安装槽23，防止第二磁体8掉落出来。
39.在其他实施例中，也可以在将第二磁体8通过开口装入安装槽23内之后，将开口焊死，以避免第二磁体8掉落出来。
40.在一些实施例中，第一磁体7呈弧形，多个第一磁体7沿周向间隔布置；和/或，第二磁体8呈环形。
41.将第一磁体7设置为弧形，可以与分段设置的蜂窝结构3相匹配，使每个第一磁体7与蜂窝结构3对应设置。
42.第二磁体8设置为环形，与盘体21的环形结构相匹配，相应地，安装槽23也可以为环形。
43.在一些实施例中，第一磁体7包括第一表面，第二磁体8包括第二表面，第一表面和第二表面相对设置。通过使第一表面和第二表面相对设置，可以在第一磁体7和第二磁体8相互靠近时在第一磁体7和第二磁体8之间形成互斥力，避免由于没有相对的表面而影响互斥力的产生，影响防止磨损的功能。
44.在一些实施例中，第一磁体7和第二磁体8均为永磁体。将第一磁体7和第二磁体8均设置为永磁体，可以提高操作的方便性，避免第一磁体7和第二磁体8失效而无法正常提供互斥力。
45.在另一些实施例中，第一磁体7和第二磁体8中的至少一个包括电磁线圈，涡轮封严装置还包括电源、开关阀和控制装置，开关阀设置于电源和电磁线圈的连接线路上，控制装置与开关阀信号连接，控制装置用于控制开关阀的开闭，以控制电源和电磁线圈之间的电连通或者电断开。这样设置的好处是，可以通过控制器控制电源和电磁线圈的电连通或者电断开，以在需要提供使蜂窝结构3和封严篦齿22彼此远离的作用力时使电源和电磁线圈的电连通，而在不需要提供使蜂窝结构3和封严篦齿22彼此远离的作用力时使电源和电磁线圈之间的电连接断开。
46.进一步地，涡轮封严装置还包括与控制装置信号连接的检测装置，检测装置用于检测蜂窝结构3和封严篦齿22之间的距离。通过设置检测装置，可以在检测到蜂窝结构3和封严篦齿22之间的距离小于或等于预设距离时，使控制装置控制电源和电磁线圈之间的电连通；而在检测到蜂窝结构3和封严篦齿22之间的距离大于预设距离时，使控制装置控制电源和电磁线圈之间的电连接断开。
47.在一些实施例中，第一磁体7与涡轮叶片1焊接连接；和/或，第二磁体8与盘体21焊接连接。通过将第一磁体7与涡轮叶片1焊接连接，可以提高第一磁体7的稳定性，防止第一磁体7偏移。通过将第二磁体8与盘体21焊接连接，可以提高第二磁体8的稳定性，防止第二磁体8偏移。
48.在本发明一个实施例中，如图1所示，涡轮叶片1为导叶，涡轮叶片1的下方设有蜂窝结构3，涡轮叶片1下方的篦齿盘2包括盘体21和设置在盘体21上的封严篦齿22。涡轮叶片1的上方设有用于密封的固定环4，涡轮叶片1的前方设有用于固定涡轮叶片1的前方机匣5，涡轮叶片1的后方设置连接部6，连接部6通过螺栓结构与后方机匣固定。其中，篦齿盘2为整环结构，涡轮叶片1为离散结构，其通过多组导叶组成环形结构，进而将多个蜂窝结构3形成整环蜂窝。
49.如图2所示，在每组涡轮叶片1的下方、蜂窝结构3的上方置入弧形的第一磁体7。在篦齿盘2的封严篦齿22下方设有环形的安装槽23，安装槽23中置入环形的第二磁体8，再对安装槽23进行焊接，以将第二磁体8封闭在安装槽23内。第一磁体7与第二磁体8同性，且磁面相对布置。
50.由于装配及重力作用，完成装配后的蜂窝环难以保证为标准环状结构，运转后，篦齿与蜂窝环容易形成偏磨，影响封严效果。在本发明提供的实施例中，通过设置第一磁体7与第二磁体8后，当发动机运转时，由于重力及热不平衡等因素的影响，不同涡轮叶片1下方的蜂窝结构3与篦齿盘2的封严篦齿22之间的间隙不一致，当某片涡轮叶片1的蜂窝结构3与对应的封严篦齿22之间的距离越近，则其受到的作用力越大，能适当的缓解局部偏磨影响，消除装配及重力的作用，尽可能的保证涡轮叶片下方的蜂窝结构的同圆度，减少封严篦齿和蜂窝结构之间的碰磨。
51.基于上述的涡轮封严装置，本发明还提出一种航空发动机，该航空发动机包括上述的涡轮封严装置。
52.上述各个实施例中涡轮封严装置所具有的积极技术效果同样适用于航空发动机，这里不再赘述。
53.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不
脱离本发明原理的前提下，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：
1.一种涡轮封严装置，其特征在于，包括：涡轮叶片(1)；篦齿盘(2)，包括盘体(21)和设置于所述盘体(21)的靠近所述涡轮叶片(1)的一侧的封严篦齿(22)；蜂窝结构(3)，设置于所述涡轮叶片(1)的靠近所述篦齿盘(2)的一侧；和防磨装置，设置于所述涡轮叶片(1)和所述篦齿盘(2)之间，所述防磨装置被配置为在所述蜂窝结构(3)和所述封严篦齿(22)相互靠近时提供使所述蜂窝结构(3)和所述封严篦齿(22)相互远离的作用力。2.根据权利要求1所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述防磨装置包括磁力装置，所述磁力装置被配置为在所述蜂窝结构(3)和所述封严篦齿(22)相互靠近时产生使所述蜂窝结构(3)和所述封严篦齿(22)相互排斥的磁力。3.根据权利要求2所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述磁力装置包括设置于所述涡轮叶片(1)上的第一磁体(7)和设置于所述篦齿盘(2)上的第二磁体(8)，所述第一磁体(7)和所述第二磁体(8)的磁极相同。4.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述第一磁体(7)设置于所述涡轮叶片(1)和所述蜂窝结构(3)之间。5.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述盘体(21)的靠近所述封严篦齿(22)的位置设有安装槽(23)，所述第二磁体(8)设置于所述安装槽(23)内。6.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述第一磁体(7)呈弧形，多个所述第一磁体(7)沿周向间隔布置；和/或，所述第二磁体(8)呈环形。7.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述第一磁体(7)包括第一表面，所述第二磁体(8)包括第二表面，所述第一表面和所述第二表面相对设置。8.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述第一磁体(7)和所述第二磁体(8)均为永磁体。9.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述第一磁体(7)与所述涡轮叶片(1)焊接连接；和/或，所述第二磁体(8)与所述盘体(21)焊接连接。10.根据权利要求3所述的涡轮封严装置，其特征在于，所述第一磁体(7)和所述第二磁体(8)中的至少一个包括电磁线圈，所述涡轮封严装置还包括电源、开关阀和控制装置，所述开关阀设置于所述电源和所述电磁线圈之间的连接线路上，所述控制装置与所述开关阀信号连接，所述控制装置用于控制所述开关阀的开闭。11.根据权利要求10所述的涡轮封严装置，其特征在于，还包括与所述控制装置信号连接的检测装置，所述检测装置用于检测所述蜂窝结构(3)和所述封严篦齿(22)之间的距离。12.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求1～11任一项所述的涡轮封严装置。

技术总结
本发明涉及一种涡轮封严装置和航空发动机，其中涡轮封严装置包括涡轮叶片(1)、篦齿盘(2)、蜂窝结构(3)和防磨装置，篦齿盘(2)包括盘体(21)和设置于盘体(21)的靠近涡轮叶片(1)的一侧的封严篦齿(22)，蜂窝结构(3)设置于涡轮叶片(1)的靠近篦齿盘(2)的一侧，防磨装置设置于涡轮叶片(1)和篦齿盘(2)之间，防磨装置被配置为在蜂窝结构(3)和封严篦齿(22)相互靠近时提供使蜂窝结构(3)和封严篦齿(22)相互远离的作用力。航空发动机包括涡轮封严装置。本发明中的防磨装置在蜂窝结构和封严篦齿彼此靠近时可以提供使蜂窝结构和封严篦齿彼此远离的作用力，从而避免蜂窝结构和封严篦齿发生碰磨。磨。磨。


技术研发人员：吴丽军 彭皓 吴鹏
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2023/9/11