专利名称：涡轮机和具有该涡轮机的涡轮发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机领域，特别地，涉及一种具有冷却和封严作用的导流板的涡轮机。此外，本实用新型还涉及一种包括上述涡轮机的涡轮发动机。
背景技术：
随着航空发动机推重比或功重比的不断提高，其热端部件承受了更高的温度和更大的载荷。为了提高航空发动机的寿命和可靠性，降低热端部件的工作温度至关重要。涡轮盘是航空发动机的关键零件，承受着严酷的热和机械的负荷，工作条件非常恶劣。为保证涡轮盘在要求的寿命期内安全可靠的工作，在合理选择材料的情况下，主要通过涡轮盘的冷却，利用冷却空气带走燃气传给叶片和通过叶片传给涡轮盘的热量。目前，涡轮盘的冷却基本采用冷却空气直接流经涡轮盘带走热量。然而，由于涡轮盘腔空间较大，涡轮盘呈折形，冷却气体进入涡轮盘腔后径直流向出气口。因此，涡轮盘折角处的气体流速很慢，容易形成冷却的相对死角，不容被冷却。因此，目前涡轮盘的冷却方式的冷却效果较差、冷却气体的利用效率很低。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种涡轮机，以解决现有技术涡轮机中涡轮盘的冷却效果较差、冷却气体利用率不高的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提供了一种涡轮机，包括涡轮盘和与涡轮盘相邻的静子，涡轮盘和静子之间形成有空腔，在涡轮盘和静子之间的空腔内设置一导流板，以将空腔分割成第一空腔和第二空腔；导流板固定在静子上，在静子侧壁上设有冷却气体进入口 ； 涡轮盘上设有转子；转子与静子之间开设有气流出口。进一步地，导流板设有使第一空腔与第二空腔贯通的排气孔。进一步地，导流板与静子之间设置有朝向涡轮盘轮心处的流路。进一步地，导流板上加工有螺栓孔，导流板通过螺栓固定在静子上。进一步地，螺栓加工成中空结构，形成冷却气体进入口。进一步地，冷却气体进入口设在静子的侧壁上，且与流路相贯通。本实用新型还提供了一种涡轮发动机，其是在涡轮发动机内安装有涡轮机，涡轮机为上述的涡轮机。本实用新型的有益效果为由于涡轮机采用了在涡轮空腔中设置导流板，使得冷却气体在涡轮盘腔的流通面积大为缩小，大大提高了冷却气体的利用效率；涡轮盘导流板使得冷却气体大致沿着涡轮盘表面流动，充分带走涡轮盘盘面的热量，提高冷却效果。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
[0014]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；图2是本实用新型优选实施例的涡轮盘的结构示意图；以及图3是本实用新型另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1和图2，本实用新型的涡轮机包括涡轮盘3、涡轮叶片10、导流板2和静子 4。该涡轮盘3的截面形状大致呈折形，涡轮盘3的第一端与转子11的第一端连接，转子11 的第二端连接涡轮叶片10。涡轮盘相对静子4与涡轮盘3之间形成一涡轮盘腔1。涡轮盘3包括与转子11相连接的第一段31、由第一段31延伸且与第一段31大致垂直的第二段32和由第二段32延伸且与第一段31大致平行的第三段33，第三段33为涡轮盘的轮心处。该导流板2设置在涡轮盘3和涡轮盘3相邻的静子4之间，从而把涡轮盘3和静子4之间的空腔分割成第一空腔1和第二空腔9。导流板2上加工有螺栓孔，导流板2通过螺栓61穿过螺栓孔固定在静子4上。该螺栓挡头与导流板2之间设有密封件，该密封件使得冷却气体进入涡轮盘空腔后不会直接从螺栓孔的空隙进入第一空腔1，使得冷却气体首先流经涡轮盘腔1的轮心处，以达到充分冷却温度最高的轮心区域的效果；另一方面，密封件也防止流到涡轮盘3 —侧的冷却气体在刚进入涡轮盘3 —侧的涡轮盘腔1后又直接从螺栓孔的空隙反流流出，即形成小回路，以防止冷却气体不能全部流经涡轮盘3，实现整个涡轮盘3的冷却，降低冷却气体的利用效率。该导流板2的截面形状与涡轮盘3的形状相近似，且靠近涡轮盘3设置。这样，导流板2与涡轮盘3之间形成的间隙大致相等，使得冷却气体在导流板2与涡轮盘3之间流动时，保证气流的厚度基本相同，从而保证了冷却气体勻速流经涡轮盘3，并且在涡轮盘3 的转角处不会形成冷却气体流动的死角，使得涡轮盘3冷却均勻，冷却气体的利用率大大提尚。导流板2与涡轮盘相邻静子4之间设置为朝向涡轮盘腔轮心处的狭窄流路21，该流路保证冷却气体进入涡轮盘腔后的流向，冷却气体先流到涡轮盘腔轮心处对轮心进行冷却。因为在涡轮盘内轮心处的温度最高、机械荷载最大、环境最为恶劣，首先冷却涡轮盘3 的轮心区域能保证整体的冷却效果。用于将导流板2固定在静子4上的螺栓61加工成中空结构，该中空的螺栓61中的内部通孔作为冷却气体进入口 6。将螺栓61兼用于形成冷却气体进入口，可以减少在涡轮盘相邻静子4开设的孔洞，这样，静子4和导流板2上的用于穿过螺栓61的螺栓孔一孔两用，可以提高涡轮盘相邻静子4的机械强度。转子11与静子4之间留有气流出口 5。该气流出口 5设置为曲径出口，即转子11 的凸缘深入静子4的凹槽内。这样，气流出口 5使冷却气体在流经涡轮盘3后排出第一空腔1。在不供给或者少量供给的冷却气体时，第一空腔1内的气压会小于腔外气压，这时腔外热气会反流进第一空腔1内，设置曲径出口，能够有效防止热气的反流。同时，曲径气流出口，也能够提高冷却气体的利用效率，即冷却气体进入第一空腔1内后，由于气流出口 5 的口径小、路径长，使得冷却气体不能快速流出，在涡轮盘腔1内形成一定程度的积压，使得冷却效果更好、冷却气体利用率更高。导流板2设有与第二空腔9贯通的排气孔7和排气孔8，以防止了第二空腔9内形成“死腔”的现象。从而，避免了因该第二空腔9内气体温度逐渐升高而影响涡轮盘甚至涡轮机的正常工作。另一方面，开设的该两排气孔，可以在冷却气体供给较少时短时间的补充第一空腔1内的气体，防止腔外热气反流；也可以在万一出现腔外热气反流时，该反流热气先流入该第二空腔9内，避免热气接近涡轮盘3而损坏涡轮盘3。参见图3，作为其它的实施方式，该冷却气体进入口 6可以开设在静子4的侧壁上与狭窄流路21相邻的位置，并与狭窄流路21相贯通。单独开设冷却气体进入口 6，可以更方便操作，在开关或者调整冷却气体气流的大小时，不会影响固定导流板2的螺栓61，能够保证螺栓61和导流板2不发生松动。本实用新型还提供了一种发动机，在该发动机内安装有上述的涡轮机。该发动机可以安装在航空器上，以及其它实用的机器上。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种涡轮机，包括涡轮盘⑶和与所述涡轮盘⑶相邻的静子G)，所述涡轮盘⑶ 和所述静子(4)之间形成有空腔，其特征在于，在所述涡轮盘C3)和所述静子(4)之间的空腔内设置一导流板O)，以将所述空腔分割成第一空腔(1)和第二空腔(9)；所述导流板O)固定在所述静子(4)上，在所述静子(4)侧壁上设有冷却气体进入口(6)；所述涡轮盘C3)上设有转子(11)； 所述转子(11)与所述静子(4)之间开设有气流出口(5)。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述导流板(2)设有使所述第一空腔 (1)与所述第二空腔(9)贯通的排气孔(7、8)。
3.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述导流板( 与所述静子(4)之间设置有朝向涡轮盘轮心处的流路01)。
4.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述导流板( 上加工有螺栓孔，所述导流板( 通过螺栓(61)固定在所述静子(4)上。
5.根据权利要求4所述的涡轮机，其特征在于，所述螺栓(61)加工成中空结构，形成所述冷却气体进入口(6)。
6.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述冷却气体进入口(6)设在所述静子 (4)的侧壁上，且与所述流路相贯通。
7.一种涡轮发动机，在涡轮发动机内安装有涡轮机，其特征在于，所述涡轮机为权利要求1至6中任意一项所述的涡轮机。
专利摘要本实用新型提供了一种涡轮机和具有该涡轮机的涡轮发动机，涡轮机包括涡轮盘(3)和与涡轮盘(3)相邻的静子(4)，涡轮盘(3)和静子(4)之间形成有空腔，在涡轮盘(3)和静子(4)之间的空腔内设置一导流板(2)，以将空腔分割成第一空腔(1)和第二空腔(9)；导流板(2)固定在静子(4)上，在静子(4)侧壁上设有冷却气体进入口(6)；涡轮盘(3)上设有转子(11)；转子(11)与静子(4)之间开设有气流出口(5)。本实用新型由于涡轮机采用了在涡轮空腔中设置导流板，使得冷却气体在涡轮盘腔的流通面积大为缩小，大大提高了冷却气体的利用效率；涡轮盘导流板使得冷却气体大致沿着涡轮盘表面流动，充分带走涡轮盘盘面的热量，提高冷却效果。
文档编号F01D5/08GK202266301SQ20112031467
公开日2012年6月6日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者周志翔, 赵冬梅, 赵尊盛 申请人:中国航空动力机械研究所