CN101070858A - 一种飞机发动机压气机的装置,包括与倾斜叶根采用锤形件连接的叶片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机发动机压气机的一种轮盘/叶片装置，包括一个轮盘(2)和若干采用锤形件连接的(6)叶片，每个叶片包括一个叶根，叶根带有一个位于翼面前缘的上游支撑面(32)和一个位于翼面后缘的下游支撑面(34)，轮盘提供有一个圆周槽(10)，槽内通过支撑面固定了每个叶片的叶根。根据本发明，对于每个叶片来讲，下游支撑面(34)在某个偏移(42)方向上与上游支撑面(32)形成圆周偏移，该偏移方向对应于翼面的后缘(22)和前缘(20)之间的偏移方向。

Description

一种飞机发动机压气机的装置，包括与倾斜叶根采用锤形件连接的叶片

技术领域

本发明一般涉及一种飞机发动机压气机的轮盘/叶片装置，由一个轮盘和若干个安装在所述轮盘上的采用锤形件连接的叶片组成，更确切的说，是由安装在轮盘圆周槽内的叶片组成。

本发明专利申请涉及的范围优选飞机发动机的高压压气机，诸如涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机的高压压气机，而且优选该型压气机的后面级。然而，本发明同样适用于低压压气机，且仍在本发明所申请的权利要求范围之内。

本发明还涉及装有至少一个这种轮盘/叶片装置的飞机发动机高压或低压压气机，还涉及装有至少一台所述压气机的飞机发动机。

背景技术

已有技术实际上已经公开了一种飞机发动机压气机的轮盘/叶片装置，包括一个轮盘和若干个安装在所述轮盘上的采用锤形件连接的叶片；在这个轮盘内，按内径向方向，每个叶片依次包括了一个翼面，一个平台，一个支柱和一个叶根，叶根带有一个位于翼面前缘的上游支撑面和一个位于该翼面后缘的下游支撑面。

此外，轮盘上有一个圆周槽，支撑面就抵在该圆周槽上，从而将每个叶片的叶根固定在该槽内。这样，相对于装有叶根的轮盘，叶片则处于向外的径向方向上。

人们已经注意到，在已有技术实施例中，支撑面和支柱上承受的机械应力强度极不平衡，很显然，这意味着设计上存在问题。

发明专利内容

因此，本发明的目的是提出一种采用锤形件连接的轮盘/叶片装置，可以解决上述涉及已有技术实施例的问题。

为此，本发明的目的是提供一种飞机发动机压气机的轮盘/叶片装置，包括一个轮盘和若干个安装在所述轮盘上的采用锤形件连接的叶片，按内径向方向，每个叶片依次包括一个翼面，该翼面包括一个前缘和一个后缘，后缘在某个偏移方向上与前缘沿圆周方向偏移，翼面还包括一个平台，一个支柱和一个叶根，叶根提供有一个位于翼面前缘的上游支撑面和一个位于翼面后缘的下游支撑面，轮盘上提供有一个圆周槽，在圆周槽内，每个叶片的叶根通过支撑面抵在所述圆周槽内而予以固定。按照本发明，对于每个叶片来讲，下游支撑面在上述某个偏移方向上与上游支撑面形成圆周偏移。

因此，本发明提出了改变目前使用的叶根的几何尺寸，使得与轮盘中央轴线相平行的每个叶根从其上游支撑面延伸到其下游支撑面。具体来讲，在所提出的方案中，即在对应于翼面后缘与翼面前缘相偏移的某个偏移方向上，下游支撑面与上游支撑面成圆周偏移；这种有利的构型特点是，叶根和其相关的支柱实际上是仿效了翼面的轮廓。因此，换句话说，当从上面俯视某个叶片时，叶根和翼面之间的相交幅度与已有技术中相交幅度相比而大大增加了，后者由于沿轮盘中央轴线的叶根方向和翼面轮廓几何尺寸之间的兼容性小而其相交幅度始终比较小。

那么，这就意味着可以在支撑面和支柱承受的机械应力强度方面实现较好平衡，因此可以有效的攻克迄今所遇到的设计上的难度。

此外，这个具体特性还能增加支撑面在圆周方向上的范围，更好地固定叶片，减少敛紧压力。

需要指出的是，根据本发明所提出的装置在设计上优选同一个叶片的上游和下游支撑面沿圆周方向彼此部分“重叠”，沿相应轮盘的中央轴线看去。

在众多叶片中，每个叶片优选的设计方案是，从相对于所述叶片的上方看去，叶片根部从其上游支撑面向其下游支撑面延伸的主要方向与轮盘的中央轴偏移一个角度A，角度范围在0.5到10°之间，例如大约3°。这样，既可以获得支撑面和支柱处所承受机械应力强度令人满意的平衡效果，同时也可使敛紧压力强度达到令人满意的平衡效果。

在众多叶片中，每个叶片根部优选带有两个彼此相对的圆周端面，布置在支撑面的两侧，每个圆周端面实际上都呈扁平形状。作为一种可替换的形式，这些圆周端面实际上也可以是凹形，这样就可以增加端面的面积，从而可以固紧叶片，使得敛紧压力得以分布，而且尽管如此，却还是不会增加这种叶片的总重量。如果采用后一种几何尺寸，叶根及必要时的相关支柱实际上可以呈一个细腰形状，在轮盘的轴向上，其中央部分沿圆周方向很长，而该部分要比沿所述中央部分两侧布置的两个轴向端部要小，另外，该部分还分别包括了上游支撑面和下游支撑面。

最后，众多叶片中，每个叶片可以设计成这样的，即从相对于所述叶片的顶部看去，叶根的上游和下游支撑面的气压中心于是构成了上游和下游支撑面的中央对称中心。

本发明的另一个目的是安装至少一个所述轮盘/叶片装置的飞机发动机压气机，最好提供可构成至少部分的所述压气机的一个后面级，特别是高压压气机。

最后，本发明的再一个目的是一种包括至少一个所述压气机的飞机发动机，诸如涡轮喷气发动机。

本发明的其它优点和特性将在下面详细叙述，但并不限于如下说明。

附图说明

本发明专利将结合附图进行说明，如图如下：

图1是本发明一个最佳实施例的剖面图，示出了一种飞机发动机压气机的采用

锤形件连接的轮盘/叶片装置；

图2是其中一种采用锤形件连接的叶片的剖面图，构成了图1所示装置的组成部分；

图3是图1所示轮盘/叶片装置的部分示意图，从该装置某个叶片的上方看去；

图4是本发明另一个最佳实施例的轮盘/叶片装置部分示意图，从该装置某个叶片的上方看去。

具体实施方式

首先，参照图1，可以看到飞机发动机，诸如涡轮喷气发动机，的高压压气机轮盘/叶片装置1，这种装置1优选设计为该高压压气机后面级中其中一个级的组成部分，是本发明一种最佳实施例的实施形式。

按熟知该项技术人员已知的方式，该装置首先包括一个轮盘2，带有一个与涡轮喷气发动机纵轴相对应的中央轴线4。在该轮盘2的圆周径向端部，轮盘支撑着若干个叶片，又称采用锤形件连接的叶片，这些叶片围绕中央轴4按角度分布。采用锤形件连接的这些叶片6的特性就是包括一个叶根8，设计成安装在轮盘2的圆周槽10内，该轮盘的圆周槽因此位于轮盘2的径向端，并径向向外打开。正如熟知该项技术的人所知道的那样，该圆周槽10有一个放大了的缺口，可以将每个叶片的根部插入槽内，这些叶片然后在槽内10沿圆周方向移动。此外，一旦所有这些叶片都插入并固定到圆周槽10内后，然后插入小锤形件(图中未示)使装置完全保持不动。正如图1中可以非常清楚的看到，圆周槽10一般都呈C形状，径向向外打开，并可以使叶片的支柱能够在该C形状的两端之间穿过，这将在后面给予介绍。

具体来讲，每个叶片6按熟知该项技术的人们所知的方式，按照箭头12所示内径向方向依次包括一个翼面14，一个平台16，一个支柱18和上面所述叶根8。因此，应该注意的是，该翼面传统上都有一个前缘20和一个后缘22，由于该翼面的轮廓的缘故，后缘22在某个偏移方向上沿轮盘的圆周方向偏移。然后，平台的圆周长度要比其支撑的翼面14长度大得多，而且优选设计成尽可能的靠近装置的两个叶片6平台处，而且这两个叶片就直接位于平台附近。因此，当所有叶片装入圆周槽10内后，这些叶片的平台16实际上构成了一个以轴线4为中心的圆形环。

不论是在轮盘的轴向上还是在圆周方向上，支柱18的尺寸要比径向向外的平台的尺寸小的多。如上所述，该支柱18径向向内支撑着叶根8，使得叶片相对于其安装的轮盘2保持固定不动。

如图1和图2所示，叶根8可以按照其中央轴线4沿某个轮盘的轴向分为连续的三个部分，然而，应该注意的是，整个叶根8，而且优选整个叶片6，可以按照熟知这项技术的人们所知道的方法做成一个整体。这样，叶根实际上有个中央部分26，整个位于支柱18内径向范围内。该中央部分26的上游，有一个上游轴向端部28和一个通常径向向外的上游支撑面32。同样，该中央部分26的下游，有一个下游轴向端部30和一个通常径向向外的下游支撑面34。

为此，本说明书中在此处使用的上游和下游一词，是相对于流体流过装置1的主要流向，这个方向在图上是用箭头40来表示的，因此与该装置的轴向和其中央轴线4相平行。

最后，应该指出的是，叶根8有两个彼此相对的圆周端面，图2中参考号分别是36和38，这些面最好位于支柱18彼此相对的圆周端面的延续部分，图2中可以很清楚地看到。因此，这两个面36和38实际上是扁平的，如图3所示，并与上述径向方向12相平行。

正如图1中可以很清楚的看到，叶片6相对于轮盘2径向向外固定，这是通过两个实际向外的支撑面32和34的接触来实现的，圆周槽10形成了C形状的两个分支。在这点上，支撑面32和34所存在的上游和下游接触点优选为扁平的接触点。

现在，参考图3，  可以看到本发明的其中一个特性，根据这个特性，上游支撑面32在圆周方向上与下游支撑面34相偏移。如图3中的箭头42所示，更确切的说，可以看到在某个圆周偏移方向上翼面14的后缘22在相对于后缘20的轮盘2沿圆周方向偏移。同样，在这个图中，为了清楚起见，中央叶片部分用虚线表示，同时位于该图所表示的两个叶片6之间，在相对于该中央叶片的俯视图中，位于中央叶片6两侧的其中一个叶片的前缘20和后缘22之间的圆周偏移用参考号44所示尺寸表示。为此，在所述同一个圆周偏移42方向上规定了下游支撑面34相对于上游支撑面32偏移，此处的偏移是用参考号46所示尺寸表示。

正如图3中可以清楚的看到，两个支撑面32和34的圆周偏移比相应翼面14的前缘20和后缘22之间的偏移要小得多。特别是，如果目的是获得一个几何尺寸16，通过这个几何尺寸，叶根的主要方向48与中央轴线4偏移一个角度A，角度范围在0.5到10度之间，例如3度。这里所说的“叶根主要方向”是指该叶根从其上游支撑面向其下游支撑面延伸的方向，这个方向尤其是用以穿过上述两个支撑面中每一个的气压中心的直线来表示，如图3俯视图所示。

在本发明的这个最佳实施例中，实际上提供了彼此相对的两个圆周端面36和38，每个端面实际上都为扁平形状，即与叶片的径向方向和上述主方向48相平行。

如图4所示，在本发明的另一个最佳实施例中，可以使这两个圆周端面36和38都带有一个凹形，因此可以使支柱和叶根通常为一个细腰形状，尤其是可以让支撑面32和34的圆周方向拉大。在这个最佳实施例中，提供了这些凹形面，并实际上与叶片的径向方向平行。此外，这些凹形面都位于同样带有凹形的支柱18的圆周端面的延伸端。

不论所给出的最佳实施例如何，从相对于任何一个叶片的顶部看去，都确保了图4中所给出的气压中心Q，对应于上游和下游支撑面32和34结合的气压中心，从同一顶部看去，构成了与相应同一叶片6这两个支撑面32和34的几何尺寸中心。

当然，通过上述示例给出的本发明的描述，仅仅只是一个示例，本发明并不仅限于此，熟知该项技术的人可以对本发明进行各种各样的改进。

Claims (8)

1. 一种飞机发动机压气机的轮盘/叶片装置，包括一个轮盘和安装在所述轮盘上的采用锤形件连接的若干个叶片，每个叶片按内径向方向依次包括一个翼面，该翼面又包括一个前缘和在某个偏移方向上与所述前缘形成圆周偏移的后缘，叶片还包括一个平台，一个支柱和一个叶根，叶根带有一个位于翼面前缘的上游支撑面和一个位于翼面后缘的下游支撑面，轮盘提供有一个圆周槽，槽内通过所述支撑面抵在该圆周槽内来将所述众多叶片的所述叶根保持固定不动，

其特征在于：对于所述众多叶片中的每个叶片来讲，下游支撑面在所述某个偏移方向上与上游支撑面形成圆周偏移。

2.根据权利要求1所述的压气机的轮盘/叶片装置，其特征在于：所述众多叶片中，每个叶片都是这样设计的，从相对于所述叶片的上部看去，所述叶根从其上游支撑面向其下游支撑面延伸的主要方向与所述轮盘的中央轴线偏离一个角度A，范围在0.5到10°之间。

3.根据权利要求2所述的压气机的轮盘/叶片装置，其特征在于：所述角度A大约为3°。

4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的压气机的轮盘/叶片装置，其特征在于：对于所述许多叶片的每个叶片来讲，叶根有两个相对的圆周端面，布置在所述支撑面的两侧，这两个圆周端面实际上都呈扁平形状。

5.根据上述权利要求1到3之任一权利要求所述的压气机的轮盘/叶片装置，其特征在于：对于所述众多叶片的每个叶片来讲，叶根两个相对的圆周端面布置在所述支撑面的两侧，这两个圆周端面实际上都呈凹形状。

6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的压气机的轮盘/叶片装置，其特征在于：所述众多叶片中，每个叶片都是这样设计的，从相对于所述叶片的顶部看去，叶根的所述上游和下游支撑面的气压中心，从这个视图看，构成了所述上游和下游支撑面的几何形状的中心。

7.一种飞机发动机压气机，装有至少一个如上述权利要求中任一权利要求所述的轮盘/叶片装置。

8.一种飞机发动机，包括至少一台权利要求7所述的压气机。

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