预旋系统及预旋系统增压轮结构

1、预旋系统及预旋系统增压轮结构2016.12.91.课题简介前期准备检索思路目录2. 专利分析报告数据筛选分析成果3. 侵权分析报告侵权分析报告第1页1.课题简介前期准备检索思路目录2. 专利分析报告数据筛选分析成果3. 侵权分析报告侵权分析报告第2页前期准备组建课题小组，确定成员；方案理解和专利分析报告撰写前准备方案理解： 结构作用效果扩充： 关键词准备和商发沟通交流关键词扩充背景知识： 非专利书籍专利专利分析报告撰写侵权分析报告撰写研究思路研究范围和内容检索要素及检索式技术分析数据统计和分析侵权对比分析专利分析报告完成报告方案理解预旋系统及预旋系统增压轮结构预旋系统方案理解增压轮预旋与非预旋

2、对比预旋系统增压轮结构待评议方案的技术要点预旋系统一种航空发动机的预旋系统，包括预旋喷嘴、封严环、盘前篦齿盘、一级盘叶冷通道，预旋喷嘴包括导向叶片，其通过改变来自压气机抽气的流与涡之间的相对总温，提高冷却效率，其中，封严环设置在涡的上游，其上设置有接收孔以接收来自预旋喷嘴的冷却气体，其中两个相邻接收孔中心之间的距离为该两个相邻接收孔的平均直径的1.98倍。待评议方案的技术要点预旋系统增压轮结构一种航空发动机的预旋系统，包括预旋喷嘴、封严环、盘前篦齿盘、增压轮、 一级盘叶冷通道，增压轮为周向均匀排布在盘前封严环上的突出肋，能够提高预旋 压比，增大温降，预旋喷嘴包括导向叶片，其通过改变来自压气机抽

3、气的冷却气流速度方向，使其获得与涡旋转方向相同的周向速度，降低气流与涡之间的相对总温，提高冷却效率，其中，封严环设置在涡的上游，其上设置有接收孔以接收来自预旋喷嘴的冷却气体，其中两个相邻接收孔中心之间的距离为该两个相邻接收孔的平均直径的1.98倍。检索思路1、检索要素表IC:F01D非变容式机器或发动机，如汽轮机F01D 5/00 叶片；叶片的支承元件（喷嘴箱入F01D 9/02）；叶片或元件的加热、隔热、冷却或防止振动装置F01D 5/02叶片的支承元件，如转子（无叶片的转子入F01D 1/34；定子入F01D 9/00）F01D 5/08加热、隔热或冷却装置F01D 5/14型式或结构（特

4、殊材料的选用，防止侵蚀或腐蚀的措施入F01D 5/28）F01D 5/18空心叶片；对叶片加热、隔热或冷却装置F01D 25/00不包含在其他各组或与其无关的部件、零件或附件F01D 25/08冷却（一般的机器或发动机的冷却入F01P）；加热；隔热（叶片支承件的隔热，叶片的隔热入F01D 5/00）F01D 25/12冷却F02C燃气轮机装置；喷气推进装置的空气进气道；空气助燃的喷气推进装置燃料供给的控制F02C 7/00 不包含在组F02C 1/00至F02C 6/00中的或与上述各组无关的特征、部件、零件或附件；喷气推进装置的进气管（控制入F02C 9/00）3F02C 7/12装置的冷却

5、（部件本身冷却见有关各小类，如F01D；一般发动机的冷却入F01P）F02C 7/16以冷却介质为特点的F02C 7/18介质是气态的，如空气CPC:F05D 2260/00 FunctionF05D 2260/14 PreswirlingF05D 2260/20 Heat transfer, e.g. cooling F05D 2260/201 by impingement of a fluid FT:3G002 Turbine rotors, nozzles, and sealingGB01 CoolingGB05 Reduction of internal loss2、检索策略与检索过程

6、检索策略主要采用初步检索+两级检索+补充检索 初步检索 两级检索 补充检索、相关检索结果的追踪检索其它准确的CPC FT号补充浏览全文库补充检索对申请人的补充检索二级检索：（1） ：旋转+ 喷嘴等主要预 旋转部件（包 括喷嘴，喷射， 孔，流道，流 路等）（2） 采用增压轮作为检索要素，主要从目的和效果的角度进行扩展一级检索：预旋要素的检索准确度较高， 但存在漏检 的情况采用最为准确、相关的分类号和关键词进行初步检索，获得部分检索结果并对分类号和关键词进行扩展和完善1.课题简介前期准备检索思路目录2. 专利分析报告数据筛选分析成果3. 侵权分析报告侵权分析报告数据筛选初步筛选结果通过上述确定的检

7、索要素和检索策略,建立了研究的数据库，经过检索和初步筛选，获得预旋系统检 索结果220篇，预旋系统增压轮结构检索结果37篇。数据筛选文献筛选标准方案一：筛选标准是包含预旋系统的文献数据筛选文献筛选标准方案二：包含增压轮结构的预旋系统的文献数据筛选查全率，查准率评估查全率评估：例如，在VEN中检索到X篇与预旋系统及预旋系统增压轮结构主题相关的专利文献，用申请人入口“斯奈克玛（SNEA）”进行限定，获得相关的专利申请Y篇；在VEN中，用申请人入口“斯奈克玛（SNEA）”直接检索， 然后采用与预旋系统及预旋系统增压轮结构相关的关键词进行限定，获得相关的专利申请Z篇，则查全率计为(Z/Y)*100%。

8、反复修正检索式至查全率大于90%，以期对相关专利基本没有遗漏。查准率评估及去噪调整：主要通过人工浏览检索结果的方式进行。例如，从技术领域的角度，排除检索结果中非航空发动机/燃机领域的专利；从冷气输送方式的角度，排除非预旋方式的文献，进而判断检索结果基本与技术主题相关，实现查准率评估。筛选结果分析发展趋势分析从图中可以看出，涉及预旋系统结构及其相关设计的专利申请最早起于1954年，至1969年，相关专利申请量偏少，技术起步缓慢；自1969年之后约18年期间，相关专利申请量开始有所增长，但每年的专利申请量仍然较少，属于 缓慢发展期；从1988年开始，相关专利申请开始出现大幅增长，并且在2002 年

9、前后达到申请高峰期，相关专利全球申请量达到56件，进入快速发展期； 之后，申请量虽有所减少，但总体发展趋势趋于稳定，至2014年申请量又达到另一个高峰期，相关专利全球申请量达到62件。筛选结果分析-技术分支简介预旋系统无增压轮有封严盘无封严盘预旋系统有增压轮筛选结果分析专利技术分布情况筛选结果分析专利申请国家/地区分布图筛选结果分析原创国家/地区分布图筛选结果分析申请人/专利权人排名筛选结果分析主要申请人在全球的专利申请目标区域筛选结果分析技术热点和空白点分析筛选结果分析技术热点分析叶片式喷嘴：喷嘴主要分为孔式喷嘴和叶片式喷嘴，并且现有研究也表明，叶片式喷嘴相比孔式喷嘴具有更优的性能，从结果上

10、看，叶片式喷嘴也具有更多的数量和更广阔的应用，孔式喷嘴是较早出现的喷嘴形式，随着技术的不断发展进步，叶片式喷嘴在实际应用中也越来越普遍，该形式的喷嘴可以起到较好的降温和增速的效果以利于最终的冷却效果的提高，对于叶片式喷嘴，也有着多方面的设计和改进，如喷嘴面积、流道截面、预旋角度、喷嘴数量等，同时现有技术中也出现了叶孔式喷嘴（如专利CN105114186A，非专利“叶型孔式预旋喷嘴流动特性数值研究”刘育心等，推进技术，第37卷第2 期，2016年2月），相比于普通叶片式喷嘴具有更优化的效果。带封严环：相比于不带封严环的预旋系统，封严环能够和涡之间形成一个引气通道将预旋气流引入涡轮叶片冷气通道，因

11、此使得气流的流动更加集中和有序，同时也使得预旋系统整体的密封性得以优化，早期申请中不带封严环的较多见，但随着技术发展封严环得到普遍采用，其在封严环的结构、形状、位置等方面有着不同设计。筛选结果分析技术空白点分析带冷却器：预旋系统的冷却气流主要来源于压气机的抽气，而来自压气机的压缩气体虽然具有一定的压力和速度，但同时由于压气机的作用也使得其具 有一定的温度，这样的温度不利于冷却效果的提高，因此容易想到通过一些 手段将抽气降温，通过设置抽气冷却气是较为容易想到的手段之一，通过冷 却器将抽气温度降低以提高冷却效果，但由于需要增加一个额外的冷却装置， 并且还需要考虑冷却介质的来源以及冷却介质输送管路的

12、布置，因此需要整 体考虑和评估该手段的实际所能获得收益的性价比。带增压轮：通过设置增压轮结构可以使得进入叶片的冷却气体的压力和速度增加，因此使得预旋系统整体工作效率和冷却效率得以提高，通常增压轮设置在封严环上，具体形式主要为凸出的肋或叶片结构，通过旋转对冷气做功从而提高其压力和速度，现有技术中带增压轮结构的文献并不多，主要是这样的结构的设计和改进的形式和空间并不大，因此也在一定程度上限制了其创新热度，因此该技术手段虽可以获得较好的效果但要在具体形式和结构上做出实质性的研发和拓展也存在一定的难度。1.课题简介前期准备检索思路目录2. 专利分析报告数据筛选分析成果3. 侵权分析报告侵权分析报告侵权

13、分析报告报告组成 1 关于专利US09/368121的分析 2 关于专利US10/863902的分析 3 关于专利US11/280439的分析 4 关于专利US11/155399的分析 5 关于专利US13/766909的分析侵权分析-1对比专利1（通用电气-1999）：1.一种涡轮机，其包括涡轮、压气机、设置于腔室中的关于轴线旋转的旋转部件、设置于所述旋转部件以及空腔周围的固定 部件，以及冷却系统，所述冷却系统包括： 一用于将来自于压气机的部分抽气送至需 要冷却的旋转部件的抽气输送通路（42）； 多个离散的沿轴向延伸的与所述抽气输送 通路连通的通道（44），所述抽气在所述通道中流至所述腔室；

14、多个设置于所述通 道中的用于将抽气转向至所述腔室的导向 叶片（54），所述导向叶片使得所述抽气获得一与所述旋转部件周向旋转方向同向的方向以冷却所述旋转部件 。对比专利1US6234746B2侵权分析-1侵权对比分析对比专利1权利要求1被比对象与相应权项下技术方案的比较初步结论A、一种涡轮机，其包括涡轮、压气机、设置于腔室中的关于轴线旋转的旋转部件、设置于所述旋转部件以及空腔周围的固定部件，以及冷却系统，所述冷却系统包括：一用于将来自于压气机的部分抽气送至需要冷却的旋转部件的抽气输送通路；多个离散的沿轴向延伸的与所述抽气输送通路连通的通道，所述抽气在所述通道中流至所述腔室；B、多个设置于所述通道

15、中的用于将抽气转向至所述腔室的导向叶片，所述导向叶片使得所述抽气获得一与所述旋转部件周向旋转方向同向的方向以冷却所述旋转部件。分析被比对象，航空发动机即为一种涡轮机，包括涡轮、压气机、设置于腔室中的关于轴线旋转的旋转部件、设置于所述旋转部件以及空腔周围的固定部件，被比对象的预旋系统即包含冷却系统，其通过改变来自压气机抽气的冷却气流速度方向，因此包括一用于将来自于压气机的部分抽气送至需要冷却的旋转部件的抽气输送通路、多个离散的沿轴向延伸的与所述抽气输送通路连通的通道，所述抽气在所述通道中流至所述腔室，因此对比对象具有对比专利的特征A；被比对象的预旋喷嘴包括导向叶片用于使得冷却气体获得与涡 旋转方

16、向相同的周向速度，因此其包括多个设置于所述通道中的用于将抽气转向至所述腔室的导向叶片，所述导向叶片使得所述抽气获得一与所述旋转部件周向旋转方向同向的方向以冷却所述旋转部件， 因此对比对象具有对比专利的特征B。被比对象落入对比专利1权项1的保护范围，构成侵权。侵权分析-1无效建议（新颖性）：1.一种涡轮机，其包括涡轮、压气机、设置于腔室中的关于轴线旋转的旋转部件、设置于所述旋转部件以及空腔周围的固定部件，以及冷却系统，所述冷却系统包括：一用于将来自于压气机的部分抽气送至需要冷却的旋转部件的抽气输送通路（42）；多个离散的沿轴向延伸的与所述抽气输送通路连通的通道（44），所述抽气在所述通道中流至所

17、述腔室；多个设置于所述通道中的用于将抽气转向至所述腔室的导向叶片（54），所述导向叶片使得所述抽气获得一与所述旋转部件周向旋转方向同向的方向以冷却所述旋转部件 。文献US4291531A侵权分析-2对比专利2（埃里森高级开发公司（子公司） -2004）：1.燃气轮机，包括：压缩机，其可操作的增加流体的压力；燃烧器，其与从压缩机流出的流体的至少一部分流体连通，所述燃烧器排出热的燃气；涡轮，其包括带有涡轮叶片的旋转结构，涡轮叶片与燃烧器排出的热的废气流体连通，所述旋转结构包括涡和与涡配合的小型预旋盘；一个环绕燃气轮机的至少一部分的机械壳体；泵，其连接到小型预旋盘并位于所述机械壳体内来增加从压缩机排

18、出的冷却工作流体的一部分流体的压力，所述泵具有与所述一部分流体连通的进口，以及与被冷却发动机部件流体连通的出口，所述泵与所述旋转结构旋转来增加通过所述出口的冷却流体的压力 。侵权分析-2侵权对比分析对比专利2权利要求1被比对象与相应权项下技术方案的比较初步结论A：燃气轮机，包括：压缩机，其可操作的增加流体的压力；燃烧器，其与从压缩机流出的流体的至少一部分流体连通，所述燃烧器排出热的燃气；涡轮，其包括带有涡轮叶片的旋转结构，涡轮叶片与燃烧器排出的热废气流体连通；B：所述旋转结构包括涡 和与涡 配合的小型预旋盘；一个环绕燃气轮机的至少一部分的机械壳体；C：泵，其连接到小型预旋盘并位于所述机械壳体内

19、来增加从压缩机排出的冷却工作流体的一部分流体的压力，所述泵具有与所述一部分流体连通的进口，以及与被冷却发动机部件流体连通的出口，所述泵与所述旋转结构旋转来增加通过所述出口的冷却流体的压力 。分析被比对象，技术特征A为常规的燃气涡轮发动机的结构，因而被比对象必然具有技术特征A。被比对象的封严环设置在涡 的上游，并与涡 一起旋转，而由于封严环位于涡 的根部位置，因而其一般要比涡 要小，因而被比对象具有小型预旋盘，且其具有从压缩机部分的一部分抽气来冷却涡 和涡轮叶片；航空发动机必然具备内部部件构成的壳体；因而被比对象具有技术特征B。被比对象在封严环上设置有起到对冷却流体增压作用的肋，其作用即是泵送的

20、作用，因而其相当于泵，泵在燃气涡轮发动机中必然位于某壳体内， 因而被比对象具有技术特征C。被比对象落入对比专利2权项1的保护范围，构成侵权。侵权分析-2无效建议（新颖性） ：1.燃气轮机，包括：压缩机，其可操作的增加流体的压力；燃烧器，其与从压缩机流出的流体的至少一部分流体连通，所述燃烧器排出热的燃气；涡轮，其包括带有涡轮叶片的旋转结构，涡轮叶片与燃烧器排出的热的废气流体连通，所述旋转结构包括涡和与涡配合的小型预旋盘；一个环绕燃气轮机的至少一部分的机械壳体；泵，其连接到小型预旋盘并位于所述机械壳体内来增加从压缩机排出的冷却工作流体的一部分流体的压力，所述泵具有与所述一部分流体连通的进口，以及与

21、被冷却发动机部件流体连通的出口，所述泵与所述旋转结构旋转来增加通过所述出口的冷却流体的压力 。文献US4759688A侵权分析-3对比专利3（通用电气-2005）：7.一种涡轮中框架组件包括：涡轮中框架，其包括至少一个固定封盘和开口，该开口延伸穿过所述中框架使得能够冷却临近涡轮中框架并位于下游的涡轮，所述开口能够使排出通孔的冷却空气具有高的相对周向速度 。侵权分析-3侵权对比分析对比专利3权利要求7被比对象与相应权项下技术方案的比较初步结论一种涡轮中框架组件包括：涡轮中框架，其包括至少一个固定封盘和开口，该开口延伸穿过所述中框架使得能够冷却临近涡轮中框架并位于下游的涡轮，所述开口能够使排出通孔

22、的冷却空气具有高的相对周向速度。分析被比对象，预旋喷嘴为定子部件， 固定预旋喷嘴的定子构件即为固定封盘，预旋喷嘴相当于开口；被比对象中的涡 位于预旋喷嘴的下游，冷却气体通过预旋喷嘴能够获得一个与涡 旋转方向相同的周向速度，也即具有高的相对周向速度。被比对象落入对比专利3权项7的保护范围，构成侵权。侵权分析-3无效建议（新颖性） ：1.一种涡轮中框架组件包括：涡轮中框架，其包括至少一个固定封盘和开口，该开口延伸穿过所述中框架使得能够冷却临近涡轮中框架并位于下游的涡轮，所述开口能够使排出通孔的冷却空气具有高的相对周向速度 。文献US3768921A侵权分析-4对比专利4（霍尼韦尔-2005）：1.

23、一种装置，包括盖板盘，所述盖板盘包括多个冷却孔，所述冷却孔与来自切向预旋喷嘴的冷却空气流连通，所述盖板盘设置于燃气轮机旋转部件上，所述冷却孔与 设置在所述旋转部件内的冷却通路连通以将冷却空气提供至涡轮叶片，其中两个相邻冷却孔的中心之间的距离比该两个相邻冷却孔的平均直径大3倍以上 。侵权分析-4侵权对比分析对比专利4权利要求1被比对象初步结论A: 一种装置，包括盖板盘，所述盖板盘包括多个冷却孔，所述冷却孔与来自切向预旋喷嘴的冷却空气流连通，所述盖板盘设置于燃气轮机旋转部件上，所述冷却孔与设置在所述旋转部件内的冷却通路连通以将冷却空气提供至涡轮叶片；B: 其中两个相邻冷却孔的中心之间的距离比该两个

24、相邻冷却孔的平均直径大3倍以上。分析被比对象，其预旋系统包括封严环即为盖板盘，其上设置的接收孔即为冷却孔，接收孔与来自预旋喷嘴的冷却空气连通，所述封严环设置于燃气轮机旋转部件上，所述接收孔与设置在所述旋转部件内的冷却通路连通以将冷却空气提供至涡轮叶片，因此对比对象具有对比专利的特征A；被比对象限定两个相邻接收孔中心之间的距离为该两个相邻接收孔的平均直径的1.98倍，而对比专利两个相邻冷却 孔的中心之间的距离比该两个相邻冷却孔的平均直径大3倍以上，因此被比对象该参数没有落入对比专利的保护范围， 因此被比专利该特征未落入对比专利4的保护范围。被比对象与对比专利4权项1 的保护范围不同，不构成侵权。

25、侵权分析-5对比专利5（西门子-2013）：1.一种燃气涡轮发动机，包括：环境空气冷却回路（10），其包括布置在涡轮叶片中并且与提供冷却流体的环境空气源流体连通的冷却通道（26）；和预旋流器（18），其包括：内罩； 外罩；和多个导向叶片，每个导向叶片从所述 内罩延伸至所述外罩，其中周向上相邻的导向 叶片在其间限定出对应的管嘴，所述管嘴限定 所述冷却回路的一部分，每个管嘴由第一导向 叶片的压力侧、相邻的导向叶片的吸力侧、由 所述外罩限定的外端壁以及由所述内罩限定的 内端壁限定；其中由所述涡轮叶片的转动产生 的力激发所述冷却流体通过所述冷却回路；并 且其中所述预旋流器被配置成使得被吸引通过 所述管

26、嘴的冷却流体产生旋转，并且将旋转的冷却流体朝向所述涡轮叶片的基部引导 。侵权分析-5侵权对比分析对比专利5权利要求1被比对象与相应权项下技术方案的比较初步结论A、一种燃气涡轮发动机，包括：环境空气冷却回路，其包括布置在涡轮叶片中并且与提供冷却流体的环境空气源流体连通的冷却通道；和预旋流器；B、预旋流器包括：内罩；外罩；和多个导向叶片，每个导向叶片从所述内罩延伸至所述外罩，其中周向上相邻的导向叶片在其间限定出对应的管嘴，所述管嘴限定所述冷却回路的一部分，每个管嘴由第一导向叶片的压力侧、相邻的导向叶片的吸力侧、由所述外罩限定的外端壁以及由所述内罩限定的内端壁限定；其中由所述涡轮叶片的转动产生的力激发所述冷却流体通过所述冷却回路；并且其中所述预旋流器被配置成使得被吸引通过所述管嘴的冷却流体产生旋转，并且将旋转的冷却流体朝向所述涡轮叶片的基部引导。分析被