专利名称：压气机转子盘腔用空气导管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流体机械领域，更具体地涉及一种压气机转子盘腔用空气导管。
背景技术：
压气机是航空发动机、燃汽轮机的核心部件。压气机转子的寿命直接决定了发动机、燃汽轮机的寿命。空气导管的作用是在压气机转子的轮盘的盘心和盘间形成一个密闭的腔室，在该腔室内通入冷却气流，轮盘的盘表面的温度就会降低，从而改善压气机轮盘的工作状态，提高轮盘的寿命。如图1所示，现有的压气机转子沿着转轴X转动，其包括多级轮盘1、前轴颈2、后轴颈3和空气导管4，其中，多级轮盘1中的第一级轮盘和最后一级轮盘分别与前轴颈2和后轴颈3相关联，而空气导管4则分别在其两端与前轴颈2和后轴颈3相连接，从而在多级轮盘1的盘心和盘间形成密闭的腔室，即盘腔。图加和图2b分别示出了现有的空气导管4的结构以及空气导管4安装于压气机转子的盘腔中的状态。如图加所示，现有的空气导管4呈杆状，圆柱形表面是光滑的。然而，上述现有空气导管存在如下缺陷当压气机转子工作时，进入盘腔的冷却空气沿着轴向运动，而压气机转子的轮盘和空气导管是旋转的，因此，空气和空气导管的壁面在周向上存在相对运动，从而导致盘腔内部气体的流动状态非常复杂。这种复杂流动会影响到冷却空气对盘腔的冷却效果，对压气机转子轮盘的寿命不利。
实用新型内容因此，提供一种其外周面上设有凹槽的压气机转子盘腔用空气导管将是有利的。为此，根据本实用新型的一个方面，提供一种压气机转子盘腔用空气导管，其外周面上设有凹槽。通过这种结构，可以有效地控制盘腔内气体流动的状态，减少气体流动损失，改善冷却效果。优选地，上述空气导管为杆状，在其外圆周面上设有螺旋型凹槽。螺旋型凹槽可更好地控制气体流动的状态。进一步优选地，上述螺旋型凹槽是连续的，可进一步减少气体的流动损失。再进一步优选地，上述螺旋型凹槽的旋向可以为正旋或反旋。优选地，上述空气导管的螺旋型凹槽的旋向与压气机转子的旋转方向一致。这样可以减少空气流动的阻力从而减少气体流动损失。优选地，螺旋型凹槽的长度1占空气导管的总长L的60% 100%，进一步优选占空气导管总长L的90%，从而使得在空气导管的总长L范围内尽可能设置更长的螺纹来提高换热效果，因为只有当螺纹覆盖导管表面的比率达到一定的程度时，才能增强换热的效
^ ο优选地，螺旋型凹槽的螺距ρ占空气导管总长L的10% 50%，进一步优选占空气导管总长L的20%，从而使得在空气导管的总长L范围内尽可能设置更长的螺纹来提高热交换效率，因为螺距越大，空气导管表面的螺纹越少，螺纹对强化气体热交换的效果就越差。优选地，螺旋型凹槽的宽度b占空气导管总长L的5% 45%，进一步优选占空气导管总长L的5%，从而使得在空气导管的总长L范围内尽可能设置更长的螺纹来提高热交换效率，因为宽度越长，空气导管表面的螺纹越少，螺纹对强化气体热交换的效果就越差。优选地，螺旋型凹槽的深度h占空气导管直径D的 15%，进一步优选占空气导管直径D的5%，通过深度h的设置可使得气体热交换效率达到最佳，因为太深的螺纹，会使其凹槽处会出现漩涡、二次流等三维效应。优选地，空气导管的两端设有螺纹或花键用于连接到压气机转子盘腔的两端，从而与压气机转子的轮盘构成腔室。通过参考下面所描述的实施方式，本实用新型的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。
本实用新型的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过
以下结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件图1为现有的压气机转子的结构示意图；图加为现有空气导管的结构示意图；图2b为图加中现有空气导管安装在压气机转子的盘腔中的结构示意图；图3a为根据本实用新型的一优选实施方式的压气机转子盘腔用空气导管的结构示意图；图北为图3a中空气导管安装在压气机转子的盘腔中的结构示意图；图4是图3a中空气导管的尺寸图。
具体实施方式
根据要求，这里将披露本实用新型的具体实施方式
。然而，应当理解的是，这里所披露的实施例仅仅是本实用新型的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本实用新型的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。如图3a、图北所示，根据本实用新型一优选实施方式的压气机转子盘腔用空气导管40为长圆柱体，其通过两端设有螺纹或花键(图未示)而连接到压气机转子轮盘10的盘腔的两端，即压气机转子的前轴颈和后轴颈上。需要说明的是，空气导管也可以采用其他形状，比如锥形。如图4所示，在该实施方式中，空气导管40的圆柱形外周面上设有连续的螺旋型凹槽41，其总长度为L，螺旋型凹槽41的长度为1，螺旋型凹槽41的螺距为p，螺旋型凹槽 41的宽度为b，螺旋型凹槽41的深度为h，这些参数相对总长度L的关系如下b/L = 10% ；p/L = 30% ；[0030]1/L = 90% ；h/D = 5%。以上参数决定了螺旋型凹槽41的几何形状，具体参数的选择可根据压气机转子的轮盘与空气导管的旋转速度以及进口冷却空气的速度来进行相应的调整。当然，凹槽41 也可以采用螺旋型以外的其他形状，只要能够扩大热交换面积并减少气体流动损失就可。在本实施方式中，由于上述螺旋型凹槽41的设置，转子盘腔内部的冷却空气流动状态得到明显改善，盘心温度相对使用现有空气导管下降了 5%以上，压气机轮盘的径向温度梯度更加合理。使用本实施方式的空气导管40之后，当冷却气流进入压气机转子盘腔时，随着压气机转子的旋转，冷却气流将会顺应空气导管40的螺旋型凹槽41沿轴向方向作螺旋型流动，这将使盘腔内气体流动的状态得到有效地控制，大大减少气体流动损失，改善冷却效果。尽管上述优选实施方式揭示的空气导管具有等距的螺旋型凹槽，需要注意的是， 空气导管也可以设置其他类型的凹槽，比如不等距的螺旋型凹槽等。本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围。需要注意的是，按照惯例，权利要求中使用单个元件意在包括一个或多个这样的元件。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本实用新型的范围。
权利要求1.一种压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述空气导管的外周面上设有凹槽。
2.如权利要求1所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述空气导管为杆状，在其外圆周面上设有螺旋型凹槽。
3.如权利要求2所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述螺旋型凹槽是连续的。
4.如权利要求2或3所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述螺旋型凹槽的旋向可以为正旋或反旋。
5.如权利要求4所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述螺旋型凹槽的旋向与压气机转子的旋转方向一致。
6.如权利要求5所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述螺旋型凹槽的长度1占所述空气导管的总长L的60% 100%。
7.如权利要求6所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述螺旋型凹槽的螺距P占空气导管总长L的10% 50%。
8.如权利要求7所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述螺旋型凹槽的宽度b占空气导管总长L的5% 45%。
9.如权利要求8所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，螺旋型凹槽的深度h 占空气导管直径D的Ι^-Ιδ^ 。
10.如权利要求9所述的压气机转子盘腔用空气导管，其特征在于，所述空气导管的两端设有螺纹或花键用于连接到所述压气机转子盘腔的两端。
专利摘要本实用新型涉及压气机转子盘腔用空气导管技术领域，该空气导管的外圆周面上设有连续的螺旋型凹槽。通过这种结构，可以有效地控制盘腔内气体流动的状态，减少气体流动损失，改善冷却效果。
文档编号F04D29/00GK202266472SQ201120259168
公开日2012年6月6日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者单力钧, 杨平, 赵诗棋, 陈美宁, 雷丕霓 申请人:中航商用航空发动机有限责任公司