本发明涉及航空发动机,特别地,涉及一种离心叶轮。此外,本发明还涉及一种包括上述离心叶轮的离心压气机。
背景技术:
1、由于离心压气机具有结构简单、单级增压比高以及稳定工作范围广等优点,中小型航空发动机多应用了离心压气机。离心叶轮是离心压气机的重要组成部分、由于其转速很高,离心叶轮的动平衡调节对其使用具有重要意义。动平衡的作用主要体现在以下几个方面:降低能量损失、提高工作效率;减小离心叶轮工作时的振动、延长叶轮的使用寿命;降低磨损和疲劳风险、减少故障、提高可靠性等。
2、如图1所示,现有的离心叶轮通过对布设于其背表面上的突出结构进行去料实现动平衡调节,一方面,由于突出结构中未去除部分会在使用中增加转子重量、降低效率,因此,突出结构一般设计重量有限,可调节范围较小,难以满足整个发动机转子的动平衡调节需求;另一方面,在转子二次装配(如结构改动或配装不同涡轮)时,需要在原去料的离心叶轮基础上再次进行动平衡调节,由于去料操作不可逆,可能导致离心叶轮难以实现动平衡调节,降低了离心叶轮的适用范围,导致生产成本增加。
3、离心叶轮背腔是离心压气机的固有结构,其腔内流动是复杂的带进气预旋的转-静旋转盘腔流动,具有径向压力梯度大、突扩和突缩效应明显及腔内存在漩涡流动等特点。离心叶轮背腔的气体流动特性一方面对于发动机转子轴向力及叶轮轮盘的换热情况都有着很大的影响;另一方面还影响到离心压气机的整体性能,如果气流不顺畅,会导致压气机效率降低,也可能引起振动,进而影响整个发动机的性能和寿命。因此叶轮背腔的流动特性调节对于提高压气机的工作效率和稳定性,优化发动机性能,以及延长发动机寿命等方面都具有重要的意义。
4、现有的离心压气机自身不具备背腔流量调节能力,其调节往往是通过复杂的其它零件结构实现背腔流量调节,叶轮背腔结构受静子件结构限制不具备旋流调节能力。
技术实现思路
1、本发明提供了一种离心叶轮及离心压气机,以解决离心叶轮动平衡调节范围较小,无法多次反复利用,在使用时弊端十分明显的技术问题。
2、根据本发明的一个方面,提供一种离心叶轮,包括叶轮本体、布设于所述叶轮本体的背表面上的支撑环及布设于所述支撑环上且向所述叶轮本体的中心延伸的安装环,所述叶轮本体的背表面、所述支撑环及所述安装环围成凹槽,所述安装环上沿周向均布有多个安装孔,至少一个所述安装孔内布设有配重结构,所述配重结构包括与所述凹槽适配的配重头、与所述配重头一端连接的限位板及配重销,所述配重头上开设有与所述安装孔对应的定位孔,所述配重销穿过所述安装孔与所述定位孔连接,所述限位板弯折后遮挡所述配重销。
3、进一步地,所述支撑环的半径高度为所述叶轮本体外半径的2/3。
4、进一步地,所述限位板与所述配重头的一端垂直连接。
5、进一步地,所述安装孔和/或所述定位孔的内壁上布设有内螺纹,所述配重销上布设有与所述内螺纹适配的外螺纹。
6、进一步地,所述安装环的自由端和/或所述配重头的自由端上布设有导向面。
7、一种离心压气机,包括上述的离心叶轮,还包括静子机匣,所述叶轮本体与所述静子机匣之间布设有流量调节结构及旋流调节结构。
8、进一步地,所述流量调节结构包括布设于所述叶轮本体上的多个篦齿及布设于所述静子机匣上的严封环,所述篦齿与所述严封环间隙配合。
9、进一步地,所述严封环朝向所述篦齿的侧面上布设有耐磨层。
10、进一步地,所述篦齿与所述严封环之间的篦齿间隙为0.2~0.6mm,相邻两个所述篦齿的齿间距为2.7mm,所述耐磨层的厚度为0.05~0.15mm。
11、进一步地,所述旋流调节结构包括布设于所述静子机匣上的支撑板及布设于所述支撑板上的调节板,所述调节板与沿径向向所述严封环延伸,通过调整所述调节板的轴向位置实现背腔的大小转换。
12、本发明具有以下有益效果:
13、本发明的离心叶轮,在动平衡调节过程中,如果需要在周向某位置增加重量时,将配重头插入凹槽,配重销穿过安装孔后插入定位孔中,再将限位板弯折,包裹住支撑环后遮挡配重销,能避免配重销松脱;在转子二次装配时,对于部分需要拆卸的配重结构,将限位板掰直,漏出配重销后即可取出配重销,从而将配重头从凹槽中取出,其结构简单,拆装方便,通用性强、调节范围广,使得离心叶轮可多次反复利;在使用过程中,配重结构因受到离心力的作用会向上压紧支撑环,在高速转动时增加其稳定性,能适用高转速的使用场景;支撑环、安装环及配重结构布设于远离主气流的叶轮背腔内部,对主流道内气体流动状态影响小,能降低该结构对发动机气动效率和稳定性的影响。
14、除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
1.一种离心叶轮,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的离心叶轮,其特征在于,
3.根据权利要求1或2所述的离心叶轮,其特征在于,
4.根据权利要求3所述的离心叶轮,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的离心叶轮,其特征在于,
6.一种离心压气机,其特征在于,包括权利要求1至5中任一项所述的离心叶轮,还包括静子机匣(3),所述叶轮本体(1)与所述静子机匣(3)之间布设有流量调节结构(4)及旋流调节结构(5)。
7.根据权利要求6所述的离心压气机,其特征在于,
8.根据权利要求7所述的离心压气机,其特征在于,
9.根据权利要求8所述的离心压气机,其特征在于,
10.根据权利要求7所述的离心压气机,其特征在于,
