封闭式转子的制作方法

封闭式转子
【技术领域】
1.一种封闭式转子，属于航空发动机技术领域。


背景技术：

2.传统涡轮发动机的压气机转子和涡轮转子都是开放式转子，开放式转子的特征是转子叶片的厚度小，叶片之间的空间口面积大，多级转子与定子组合在一起工作时，转子叶片的边沿厚度面积不能完全封闭定子叶片之间的空间口，定子叶片的边沿厚度面积也不能完全封闭转子叶片之间的空间口，各级转子与定子上叶片之间的空间每时每刻都保持相互连通，工作时各级转子与定子的空间内气压相互影响较大，转子与定子相互做功时无法形成封闭式工作状态，所以开放式转子的工作效率较低，传统涡轮发动机需要二十多级转子工作才能满足设计要求，不仅增加发动机的生产成本，同时也降低了发动机的安全稳定性。


技术实现要素：

3.解决的问题：一种封闭式转子，主要是降低发动机生产成本。
4.技术方案：一种封闭式转子，包括具有两个工作端面的轮盘，轮盘的中间是轴孔，轴孔上设有键槽，轮盘上有数个均匀分布的空间孔，空间孔形状相同、大小相同，以轴心为圆心，空间孔在轮盘进气工作端面上有数个均匀分布的进气口，进气口形状相同、面积相同，进气工作端面上两个相邻进气口之间与进气口相同半径位置的端面面积是进气封闭区，进气封闭区形状相同、面积相同，进气封闭区与进气口的面积比是1～5，空间孔在轮盘排气工作端面上有数个均匀分布的排气口，排气口形状相同、面积相同，排气工作端面上两个相邻排气口之间与排气口相同半径位置的端面面积是排气封闭区，排气封闭区形状相同、面积相同，排气封闭区与排气口的面积比是1～5，同一个工作端面上封闭区与空间口的面积比是封闭比，封闭式转子工作端面上的封闭比是1～5。
5.封闭式转子工作原理：数个封闭式转子与同样具有封闭区和空间口结构的封闭式定子相互轴向排列，转子与定子上的空间孔方向相反，转子与定子的工作端面相互紧密重合，转子与定子两个相互重合工作端面上的封闭区数量相同、形状相同、面积相同，空间口数量相同、形状相同、面积相同，当前后两级以外任何一级转子的空间与一级定子的空间通过它们的空间口相互完全重合接通时，转子另一个工作端面上的空间口被其它级定子的封闭区封闭，封闭比大于1时，封闭区中间位置封闭空间口，同时定子另一个工作端面上的空间口被其它级转子的封闭区封闭，封闭比大于1时，封闭区中间位置封闭空间口，根据这种转子与定子上的空间口和封闭区相互位置排列结构，所有转子的空间口和封闭区相互位置同轴固定，同时所有定子的空间口和封闭区相互位置固定，转子转动时，所有定子上的空间口和封闭区相互位置不变，所有转子上的空间口和封闭区相互位置不变，各级转子上的空间口和封闭区与定子上的空间口和封闭区形成相互接通和相互封闭的循环工作方式，前后两级以外所有转子上的空间与定子上的空间通过它们的空间口相互接通做功过程中，转子另一个工作端面上的空间口被其它级定子的封闭区封闭，或者部分时间封闭，同时定子另
一个工作端面上的空间口被其它级转子的封闭区封闭，或者部分时间封闭，转子、定子工作端面上的封闭比越大，各级转子上的空间与定子上的空间通过它们的空间口相互接通做功时的封闭性越高，工作效率越高，封闭式转子的工作方式与船闸的工作方式越相似。
6.封闭式转子的有益效果：
7.1.大幅降低航空发动机生产成本，当封闭式转子、定子工作端面上的封闭比都大于3时，定子上的空间与转子上的空间通过它们的空间口从开始相互接通到完全断开工作过程中，它们另一个工作端面上的空间口分别被其它级转子和定子的封闭区完全封闭，封闭式转子这时的工作方式与船闸的工作方式完全一样，工作效率最高，例如，此时把封闭式转子用于涡轮发动机的涡轮转子，只需要一级封闭式涡轮转子工作就能得到足够的机械动力，封闭式涡轮转子的进气口面积小于排气口面积，把发动机燃烧室作为定子级，当燃烧室的排气口与涡轮转子的进气口相互接通做功时，燃烧室空间内的高压气体向封闭式涡轮转子的空间内流动，在涡轮转子的进气口产生转向动力，由于此时涡轮转子的排气口被后级定子的进气封闭区完全封闭，涡轮转子空间内的气压升高，同时涡轮转子排气口的气压对后级定子进气封闭区的压力增大，在对后级定子进气封闭区压力增大的过程中，打破原来的压力平衡，在涡轮转子的排气口产生动力，也就是在涡轮转子的进气口和排气口同时产生两个动力推动转子旋转做功，根据能量守恒定律，燃烧室内的高压气体进入涡轮转子空间内后变成次高压气体所释放的压力能量将全部转换成机械动能，当涡轮转子的排气口与后级定子的进气口相互接通时，涡轮转子空间内的次高压气体向后级定子空间内排气做功，我们只要控制燃烧室与涡轮转子空间的容积比，发动机只需要一级封闭式涡轮转子做功就能得到足够的机械动力，大幅降低发动机生产成本。
8.2.封闭式转子在许多领域都可以应用，比如高压水泵、水轮机、汽轮机等，有利于提高它们的工作效率，降低生产成本。
【附图说明】
9.图1是转子进气时转子与定子的空间口和封闭区相互位置结构平面展开示意图
10.图2是转子排气时转子与定子的空间口和封闭区相互位置结构平面展开示意图
11.图3是转子立体图
12.图4是转子与定子轴向排列结构示意图
13.图5是转子1进气工作端面示意图
14.图6是转子1侧面图
15.图7是转子1排气工作端面示意图
16.图8是定子2进气工作端面示意图
17.图9是定子2侧面图
18.图10是定子2排气工作端面示意图
19.图11是转子3进气工作端面示意图
20.图12是转子3侧面图
21.图13是转子3排气工作端面示意图
22.图14是定子4进气工作端面示意图
23.图15是定子4侧面图
24.图16是定子4排气工作端面示意图
25.图中：
26.转子1，定子2，转子3，定子4，转子1进气封闭区11，转子1进气口12，转子1排气封闭区13，转子1排气口14，转子1键槽轴孔16，转子1空间孔18，定子2进气封闭区21，定子2进气口22，定子2排气封闭区23，定子2排气口24，定子2轴孔26，定子2空间孔28，转子3进气封闭区31，转子3进气口32，转子3排气封闭区33，转子3排气口34，转子3键槽轴孔36，转子3空间孔38，定子4进气封闭区41，定子4进气口42，定子4排气封闭区43，定子4排气口44，定子4轴孔46，定子4空间孔48
【具体实施方式】
27.一种封闭式转子，图3所示，封闭式转子包括具有两个工作端面的轮盘1，轮盘1的中间是轴孔16，轴孔16上有键槽，轮盘上有数个均匀分布的空间孔18，空间孔18形状相同、大小相同，图5所示，以轴孔16轴心为圆心，空间孔在进气工作端面上有数个均匀分布的进气口12，进气口12形状相同、面积相同，两个相邻进气口12之间与进气口12相同半径位置的端面面积是进气封闭区11，进气封闭区11形状相同、面积相同，进气封闭区11与进气口12的面积比是1～5，图7所示，空间孔在排气工作端面上有数个均匀分布的排气口14，排气口14形状相同、面积相同，两个相邻排气口14之间与排气口14相同半径位置的端面面积是排气封闭区13，排气封闭区13形状相同、面积相同，排气封闭区13与排气口14的面积比是1～5，同一个工作端面上封闭区与空间口的面积比是封闭比，封闭式转子工作端面上的封闭比都是1～5。
28.封闭式转子工作原理：图4所示，封闭式转子1、转子3与同样具有空间口和封闭区结构的封闭式定子2、定子4相互轴向排列，转子1的排气工作端面图7与定子2的进气工作端面图8相互紧密重合，图7、图8所示，转子1的排气口14与定子2的进气口22数量相同、形状相同、面积相同，转子1的排气封闭区13与定子2的进气封闭区21数量相同、形状相同、面积相同，定子2的排气工作端面图10与转子3的进气工作端面图11相互紧密重合，图10、图11所示，定子2的排气口24与转子3的进气口32数量相同、形状相同、面积相同，定子2的排气封闭区23与转子3的进气封闭区31数量相同、形状相同、面积相同，转子3的排气工作端面图13与定子4的进气工作端面图14相互紧密重合，图13、图14所示，转子3的排气口34与定子4的进气口42数量相同、形状相同、面积相同，转子3的排气封闭区33与定子4的进气封闭区41数量相同、形状相同、面积相同。
29.图1所示，图中转子1与转子3的移动方向向上，转子1、3的空间孔18、38与定子2、4的空间孔28、48方向相反，当转子3的进气口32与定子2的排气口24完全重合接通时，转子3的排气口34被定子4的进气封闭区41封闭，定子4封闭比大于1时，定子4的进气封闭区41中间位置封闭转子3的排气口34，同时定子2的进气口22被转子1的排气封闭区13封闭，转子1封闭比大于1时，转子1排气封闭区13中间位置封闭定子2的进气口22，根据这种转子与定子上的空间口和封闭区相互位置排列结构，转子1与转子3的空间口和封闭区相互位置同轴固定，同时定子2与定子4的空间口和封闭区相互位置固定，转子1与转子3转动时，定子2与定子4的空间口和封闭区相互位置不变，转子1与转子3的空间口和封闭区相互位置不变，当转子3的进气口32与定子2的排气口24相互接通做功时，转子3的排气口34被定子4的进气封闭
区41封闭，或者部分时间封闭，同时定子2的进气口22被转子1的排气封闭区13封闭，或者部分时间封闭，转子1与转子3继续转动，图2所示，当转子3的排气口34与定子4的进气口42相互接通做功时，转子3的进气口32被定子2的排气封闭区23封闭，或者部分时间封闭，同时定子2的进气口22与转子1的排气口14相互接通做功，定子2的排气口24被转子3的进气封闭区31封闭，或者部分时间封闭，转子再次继续转动，图1所示，当转子3的进气口32与定子2的排气口24再次相互接通做功时，重复上述工作过程，封闭式转子、定子的封闭比越大，封闭式转子的工作方式与船闸的工作方式越相似，工作效率越高。
30.封闭式转子的有益效果：大幅减少涡轮发动机的转子级数，降低发动机生产成本，例如，用于涡轮发动机的涡轮转子，涡轮转子的进气口面积小于排气口面积，图1，把定子2的空间28作为燃烧室，把转子3作为涡轮转子，当定子2的排气口24与转子3的进气口32相互接通工作时，定子2空间28内的高压气体向转子3的空间38内流动，在转子3的进气口32产生转向动力，由于此时转子3的排气口34被定子4的进气封闭区41封闭，所以转子3的空间38内气压升高，同时转子3排气口34的气压对定子4的进气封闭区41压力增大，在对定子4进气封闭区41压力增大过程中，打破原来的压力平衡，在转子3的排气口34产生动力，也就是在转子3的进气口32与排气口34同时产生两个动力推动转子旋转做功，这是封闭式转子比传统开放式涡轮转子做功效率高的主要原因，传统开放式涡轮转子只在进气口产生转向动力，所以传统涡轮发动机需要多级涡轮转子工作，而封闭式涡轮转子只要一级转子工作就能得到足够的机械动力，大幅降低发动机生产成本。
31.以上描述仅是示例性的，而不是本质上的限制，在不改变本技术工作原理的前提下，本技术领域的普通技术人员还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种封闭式转子，其特征在于：包括具有两个工作端面的轮盘，轮盘的中间是轴孔，轴孔上设有键槽，轮盘上有数个均匀分布的空间孔，空间孔形状相同、大小相同，以轴心为圆心，空间孔在轮盘的进气工作端面上有数个均匀分布的进气口，进气口形状相同、面积相同，进气工作端面上两个相邻进气口之间与进气口相同半径位置的端面面积是进气封闭区，进气封闭区形状相同、面积相同，进气封闭区与进气口的面积比是1～5，空间孔在轮盘排气工作端面上有数个均匀分布的排气口，排气口形状相同、面积相同，排气工作端面上两个相邻排气口之间与排气口相同半径位置的端面面积是排气封闭区，排气封闭区形状相同、面积相同，排气封闭区与排气口的面积比是1～5，同一个工作端面上封闭区与空间口的面积比是封闭比，封闭式转子工作端面上的封闭比是1～5。2.根据权利要求1的一种封闭式转子，其特征在于：转子的同一个工作端面上封闭区与空间口的面积比是封闭比。3.根据权利要求1的一种封闭式转子，其特征在于：封闭式转子工作端面上的封闭比是1～5。

技术总结
一种封闭式转子，包括具有两个工作端面的轮盘，轮盘的中间是键槽轴孔，以轴孔为中心，在轮盘上有数个均匀分布的空间孔，空间孔在轮盘进气工作端面上有数个均匀分布的进气口，进气口形状相同、面积相同，两个相邻进气口之间与进气口相同半径位置的端面面积是转子的进气封闭区，空间孔在轮盘的排气工作端面上有数个均匀分布的排气口，排气口形状相同、面积相同，两个相邻排气口之间与排气口相同半径位置的端面面积是转子的排气封闭区，同一个工作端面上封闭区与空间口的面积比是封闭比，封闭式转子的进气工作端面和排气工作端面上的封闭比都是1～5，有益效果是降低航空发动机生产成本。本。本。


技术研发人员：邓军
受保护的技术使用者：邓军
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2023/6/14