一种进气锥的制作方法

本实用新型涉及航空发动机结构设计领域，尤其涉及一种适用于叶轮机械用的进气锥。

背景技术：

以轴流航空发动机为典型案例的轴流式叶轮机械由高压和低压双转子共同组成，其中低压转子包括进口低压风扇及出口低压涡轮部分，其工作环境较高压转子温度较低，甚至达到-70～-80℃，因此此处的进气气流极易在进口处形成冰粒，同时由于转速较低，冰粒附着在进气道表面无法甩出，进而不断堆积，影响进气系统，导致压气机裕度减小，易发生喘振，影响发动机的安全运转。

图1示出了现有技术中的叶轮机的结构示意图。如图所示，叶轮机进口包括进气锥10及进气锥后端零件，后端零件包括风扇转子11、风扇轴13、增压级转子12及传动轴14。由电机启动将动力传输至传动轴14，带动风扇轴13、风扇转子11及增压级转子12等旋转，从而将动力传输至进气锥10，整个转子将绕回转中心旋转。

现有技术中的防冰方法有以下两种:

1.利用风扇进口处的特殊的流线设计(前锥后椭)及憎水涂层使得冰粒无法附着于表面,该方式会受憎水涂层的使用寿命及产品状态所制约，其可靠性及稳定性相对较差，且憎水涂层的成分可能会破坏环境。

2.将压气机出口或增压级出口等高温气体引入进气锥10进行防冰，该方式由压气机出口引气一定程度上减少了进气量，影响了气动性能，从结构上看由于管路等的介入导致叶轮机结构趋于复杂且重量增加，容易降低叶轮机的整体工作效率。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种进气锥，适用于叶轮机械系统，具有防冰功能，保证叶轮机械系统的进气效率及进气裕度，使叶轮机械系统能安全运转。

具体地，本实用新型提出了一种进气锥，包括：

鼻锥，为中空结构，呈圆锥形，具有一空腔，在所述空腔内设有滚珠，在所述鼻锥上开设有偏心孔/槽，在所述偏心孔/槽内设有填充物；

进气锥本体，呈圆台形，所述进气锥本体的回转轴线与所述鼻锥的回转轴线重合；

胶体，所述鼻锥的底面和所述进气锥本体的上底面通过所述胶体贴合固定。

根据本实用新型的一个实施例，所述填充物的材质与鼻锥的材质不同。

根据本实用新型的一个实施例，所述偏心孔/槽的截面为圆形、方形、菱形、米字形中的一种或几种。

根据本实用新型的一个实施例，所述偏心孔/槽的长度方向平行于所述鼻锥的回转轴线。

根据本实用新型的一个实施例，所述偏心孔/槽的长度方向与所述鼻锥的回转轴线形成一夹角。

根据本实用新型的一个实施例，所述滚珠的形状为球形。

根据本实用新型的一个实施例，所述滚珠能在所述空腔中自由活动。

根据本实用新型的一个实施例，在所述进气锥本体的上底面开设有中心孔，在所述鼻锥的底面开设有中心槽，所述中心槽和中心孔相对，所述胶体从所述中心孔注入所述中心槽内。

根据本实用新型的一个实施例，在所述鼻锥的底面还开设有胶槽，与所述中心槽连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述胶槽与所述鼻锥的底面的外缘连通，在所述鼻锥的底面与所述的进气锥本体的上底面的结合部的外缘形成一出胶口。

本实用新型提供的一种进气锥，利用偏心结构引起滚珠振动，使得空气中液化凝结的水珠无法长时间附着于进气锥表面，进而无法形成冰粒，另外对于水蒸气凝华形成的冰粒由于偏心振动的原因无法进一步积结，从而达到防冰的效果，保证叶轮机械系统的进气效率及进气裕度，提升安全性能。

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，并且旨在为如权利要求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示出了现有技术中的叶轮机的结构示意图。

图2示出了本实用新型的一个实施例的进气锥的结构示意图。

图3示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的剖视图。

图4示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的结构示意图。

图5示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的局部剖视图。

图6示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的仰视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

进气锥100

鼻锥110

空腔111

滚珠112

偏心孔/槽113

填充物114

回转轴线115

中心槽116

胶槽117

出胶口118

进气锥本体120

中心孔121

胶体130

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2示出了本实用新型的一个实施例的进气锥的结构示意图。图3示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的剖视图。图4示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的结构示意图。图5示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的局部剖视图。如图2所示，一种进气锥100包括鼻锥110、进气锥本体120及胶体130。

其中，鼻锥110为中空结构。参考图3和图4，鼻锥110呈圆锥形，具有一空腔111，在空腔111内设有滚珠112。滚珠112可跟随鼻锥110的运动在空腔111内活动。在鼻锥110上开设有偏心孔/槽113，在偏心孔/槽113内设有填充物114。常规的，偏心孔/槽113开设在鼻锥110的圆锥面上。做为举例而非限制，偏心孔/槽113还可以开设在鼻锥110内，即形成空腔111的内壁上。

回转至图2，与鼻锥110连接的进气锥本体120呈圆台形。进气锥本体120的回转轴线与鼻锥110的回转轴线重合。

鼻锥110的底面和进气锥本体120的上底面通过胶体130贴合固定，二者结合形成一锥体。

在现有技术中，参考图1，由于进气锥10与后端零件的过盈设计，在拆卸上需要设计顶丝孔或工装卡槽，以利于拆卸维修，而本实用新型提供的一种进气锥110从结构上分为进气锥本体120和鼻锥110两部分，通过胶体130贴合固定。在例如维修时，可以直接将鼻锥110从进气锥本体120上拔出，免去了顶丝孔及工装卡槽的结构对叶轮机械的气动型面的影响。

在鼻锥110上进行偏心结构设计，开设偏心孔/槽113，并在偏心孔/槽113内设置填充物114。这样设计使得鼻锥110的重心偏离其回转轴线115。在鼻锥110绕其回转轴线115的旋转过程中，滚珠112在鼻锥110的空腔111内产生随机振动。本实用新型提供的一种进气锥100正是利用偏心振动原理来实现叶轮机械系统的进口防冰。进气锥100利用鼻锥110的旋转机械重心与其回转轴线不重合的偏心设计，滚珠112产生的不平衡振动使得空气中水汽无法附着进气锥100的表面进而形成冰粒；针对已经附着于表面的水蒸气凝华形成的冰粒，可通过滚珠112的偏心振动将其甩出表面，避免冰粒进一步积结造成气流壅塞。具有该种结构的进气锥100在性能上保证了叶轮机械系统的气动效率，降低压气机喘振风险，提升安全性。此外，该结构对现有技术的改动较小，在重量上几乎没有影响，且未涉及化学产品，易于实现绿色环保和安全可靠的设计目标。

较佳地，填充物114的材质与鼻锥110的材质不同，以保证鼻锥110的偏心特性。

较佳地，偏心孔/槽113的截面形状不受限制，可以是圆形、方形、菱形、米字形中的一种或几种。

较佳地，偏心孔/槽113的长度方向平行于鼻锥110的回转轴线115。

较佳地，偏心孔/槽113的长度方向与鼻锥110的回转轴线115形成一夹角。

进一步的，偏心孔/槽113的数量及截面大小可随鼻锥110的尺寸大小变化。该偏心孔/槽113的数量、形状及填充物114的材料需根据具体工作条件中所遇到的所结冰粒的最大直径进行调整，以满足偏心振动能够实现最恶劣工况下的防冰需求。

较佳地，滚珠112的形状为任意形状，可以是球形或异形。滚珠112的尺寸大小需根据具体工作条件中所遇到的所结冰粒的最大直径进行调整，以保证振动过程能够抵御冰粒积结。

较佳地，滚珠112能在空腔111中自由活动，以实现其振动效果。

图6示出了本实用新型的一个实施例的鼻锥的仰视图。结合图1所示，在进气锥本体120的上底面开设有中心孔121。在鼻锥110的底面开设有中心槽116。在进气锥100装配过程中，鼻锥110的底面和进气锥本体120的上底面贴合，使鼻锥110的中心槽116和进气锥本体120的中心孔121对应配合，胶体130从中心孔121注入中心槽116内。

较佳地，在鼻锥110的底面还开设有胶槽117。胶槽117与中心槽116连通。装配过程中，胶体130在压力作用下将沿着鼻锥110上的中心槽116流入胶槽117中，使胶体130将鼻锥110的底面与进气锥本体120的上底面粘合。更佳地，胶槽117与鼻锥110的底面的外缘连通，在鼻锥110的底面与进气锥本体120的上底面的结合部的外缘形成一出胶口118。出胶口118有胶体130溢出，则表明胶体130已完全充满中心槽116和胶槽117中，进气锥本体120和鼻锥110已可靠贴合。

本实用新型提供的一种进气锥100利用偏心振动原理来实现进口防冰。其结构设计上利用鼻锥110上开设的偏心孔/槽113，使其旋转机械重心偏离其回转轴线，滚珠112产生的不平衡振动使得空气中水汽无法附着在进气锥100的表面进而形成冰粒；针对已经附着于表面的水蒸气凝华形成的冰粒，通过滚珠112的偏心振动将其甩出表面，避免冰粒进一步积结造成气流壅塞。彻底消除喘振，提升叶轮机械系统的安全性能。进气锥100的优点如下：

1.分为鼻锥110及进气锥本体120两部分，方便拆装；

2.在鼻锥110表面或内部开设偏心孔/槽113，鼻锥110采用空心结构，其内设置滚珠112，形成偏心振动结构，实现防冰功能；

3.鼻锥110与进气锥120连接方式采用胶体130胶结，装配方便且易于拆卸。

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。