一种带级间支板的发动机高低压涡轮冷却结构及方法与流程

技术特征：
1.一种带级间支板的发动机高低压涡轮冷却结构，所述发动机高低压涡轮包括第一衬套(6)、第二衬套(7)和第三衬套(8)，所述第一衬套(6)和第三衬套(8)之间形成第一腔(19)，所述第二衬套(7)和第三衬套(8)之间形成第三腔(21)，其特征在于，所述冷却结构包括：内部管路(2)，所述内部管路(2)设置于所述发动机的机匣(1)和第三衬套(8)之间，用于向轴承座(11)外部的第二腔(20)中通入冷却气；级间支板，设置于所述第一衬套(6)、第二衬套(7)和机匣(1)之间，且与所述机匣(1)之间形成第五腔(23)，与所述第一衬套(6)和第二衬套(7)之间形成第四腔(22)；其中，所述级间支板包括上缘板(3)、支板(4)和下缘板(5)，所述上缘板(3)与机匣(1)之间形成第五腔(23)，所述下缘板(5)与第一衬套(6)和第二衬套(7)之间形成第四腔(22)，所述支板(4)设置于所述上缘板(3)和下缘板(5)之间，用于支撑固定所述上缘板(3)和下缘板(5)；所述内部管路(2)依次穿过所述机匣(1)、上缘板(3)、下缘板(5)和第三衬套(8)，插入所述第三腔(21)中。2.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述轴承座(11)设置在旋转底座(12)上，旋转底座(12)朝向高压涡轮盘(10)的一侧设为高压侧，朝向低压涡轮盘(9)的一侧设为低压侧；所述旋转底座(12)的两侧分别通过第一篦齿(14)和第三篦齿(16)与第三衬套(8)形成动密封；所述轴承座(11)的两侧分别通过碳密封(13)和第二篦齿(15)与旋转底座(12)之间形成动密封；所述轴承座(11)的顶部与旋转底座(12)和第三衬套(8)之间构成的空间定义为第二腔(20)。3.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，所述第二衬套(7)朝向高压侧的一侧和第三衬套(8)通过第一螺栓(27)与第一衬套(6)之间相互连接，低压侧的第二衬套(7)和第三衬套(8)之间通过第二螺栓(28)进行固定连接。4.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，所述高压侧的旋转底座(12)端部设有两路旁支安装板，分别通过刷封(18)和第一篦齿(14)与第一衬套(6)和第三衬套(8)之间形成动密封；所述两路旁支安装板与所述第一衬套(6)和第三衬套(8)之间形成第一腔(19)。5.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，高压侧的第一衬套(6)外侧与高压涡轮盘(10)之间形成第六腔(24)，所述第六腔(24)通过刷封(18)与第一腔(19)之间相互连通，第一腔(19)与第四腔(22)之间相互连通。6.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，低压侧的旋转底座(12)与低压涡轮盘(9)之间通过螺栓组件进行固定连接；所述低压涡轮盘(9)与第二衬套(7)之间通过第四篦齿(17)形成动密封；所述低压侧的低压涡轮盘(9)与第二衬套(7)和第三衬套(8)之间形成第七腔(25)。7.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述上缘板(3)和下缘板(5)的中部设有开口，上缘板(3)的顶部两侧卡接所述机匣(1)，下缘板(5)的底部两侧分别连接所述第一
衬套(6)和第二衬套(7)；所述支板(4)为环形结构，且环形结构的首末端分别固定连接所述上缘板(3)和下缘板(5)，支板(4)与上缘板(3)和下缘板(5)之间形成支板腔，所述第四腔(22)与第五腔(23)之间通过所述支板腔相互连通。8.根据权利要求7所述的冷却结构，其特征在于，所述支板(4)的环形结构内壁上设有若干横向肋条。9.根据权利要求7所述的冷却结构，其特征在于，所述内部管路(2)贯穿所述支板腔，内部管路(2)的顶部设有安装法兰，用于将所述内部管路(2)与所述机匣(1)外壁面配合连接；且所述内部管路(2)的顶部设有接口(29)，用于接收外部气源输送的冷却气。10.根据权利要求1－9任一项所述的冷却结构，其特征在于，所述内部管路(2)的顶部还与所述机匣(1)的安装孔内壁形成接触密封；所述内部管路(2)的底部设为锥形，且与所述第三衬套(8)之间配合形成锥面密封。11.一种带级间支板的发动机高低压涡轮冷却方法，其特征在于，所述方法包括：外部气源通过接口(29)向所述内部管路(2)通入冷却气；冷却气穿过所述内部管路(2)进入所述第二腔(20)中，作用在轴承座(11)表面，进行表面吹风冷却；所述冷却气一部分穿过第二腔(20)，作用于轴承腔，进行轴承腔封严；所述冷却气的另外一部分穿过第二腔(20)，进入第七腔(25)，进行低压涡轮盘(9)前级间封严；所述冷却气的另外一部分还穿过第二腔(20)，进入第一腔(19)，与从第六腔(24)流入第一腔(19)中的高温气流掺混后，依次经过第四腔(22)和第五腔(23)排向发动机外涵道。

技术总结
本发明公开了一种带级间支板的发动机高低压涡轮冷却结构及方法，所述冷却结构包括：内部管路设置于所述发动机的机匣和第三衬套之间，用于向轴承座外部的第二腔中通入冷却气；级间支板设置于所述第一衬套、第二衬套和机匣之间，且与所述机匣之间形成第五腔，与所述第一衬套和第二衬套之间形成第四腔；本发明通过级间支板、内部管路和第三衬套之间零件配合密封，使支板内部通道之间形成双向流动引气的设计方式，使支板内腔结构更加紧凑，大幅提高了级间支板内部通道的利用率，并通过支板内部通道的排气先用于冷却级间支板内部设置的多个横向肋条，然后经过第五腔从机匣1上直接排向发动机外涵道，增加推力，提高了发动机引气的利用效率。气的利用效率。气的利用效率。


技术研发人员：张远森 叶大海 董丽坤 常艳
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：2022.07.05
技术公布日：2022/10/25