CN111042878B - 一种燃气涡轮的辅助传力机匣结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃气涡轮的辅助传力机匣结构，设置在涡轮外环和低压涡轮转子外机匣之间，包括左法兰边、右法兰边和Y形支撑结构。通过带有止口定位的左右法兰边分别与涡轮外环和低压转子外机匣配合连接。本发明的燃气涡轮辅助传力机匣，在实现由低压涡轮转子外机匣向涡轮外环传力功能的同时，当温度变化时，为辅助传力机匣变形增加缓冲，保证低压涡轮转子外机匣和涡轮外环之间的相对位置，解决由于内外环温差等造成的机匣变形不协调效应。本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构简单紧凑易加工，有利于降低航空发动机的制造成本。

Description

一种燃气涡轮的辅助传力机匣结构

技术领域

本发明属于燃气轮机/航空发动机领域，涉及一种燃气涡轮的辅助传力机匣结构，更具体地说，是在涡轮外环和低压涡轮转子外机匣之间使用简单紧凑易加工的传力机匣结构，在实现传力功能的同时，解决由于内外环温差等造成的机匣变形不协调效应，保证低压涡轮转子外机匣和涡轮外环之间的相对位置。

背景技术

航空发动机大体由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。其中涡轮把高温高压燃气的热能转换为机械功，以提供发动机动力和压气机的压缩功。航空发动机涡轮为高温高压部件，其燃气通道分为内环、外环两部分，涡轮的辅助传力机匣需要为涡轮内外环提供传力和支撑作用。鉴于涡轮内环的温度较高，而外环的温度较低，以及油气管路的通过及部分零件的固定等因素影响，导致机匣变形不协调效应进一步增强。因而，内外环机匣的不协调变形的具体消除方法在航空发动机领域具有重要的实际工程意义，涡轮传力机匣的可靠设计是一个重要的航空发动机结构设计问题。

发明内容

针对现有技术的上述需求，本发明的目的在于提供一种燃气涡轮的形辅助传力机匣结构，在满足涡轮内外环的传力和支撑需要的同时，解决由于内外环温差等造成的机匣变形不协调效应，保证低压涡轮转子外机匣和涡轮外环之间的相对位置。

为实现该目标，本发明采用的技术方案为：

一种燃气涡轮的辅助传力机匣结构，所述燃气涡轮包括同轴设置的一涡轮外环和一低压涡轮转子外机匣，其特征在于，所述辅助传力机匣包括一体形成的一左法兰边、一右法兰边和一Y形支撑结构，其中，

所述左法兰边、右法兰边分别与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣通过紧固件固定连接，且所述左法兰边、右法兰边上均设有止口定位面和装配结合面，且每一所述止口定位面均与发动机轴线平行设置，每一所述装配结合面均与发动机轴线相垂直；

所述Y形支撑结构在轴向上位于所述左法兰边、右法兰边之间，包括整体呈Y形布置的一左环形连接板、一右环形连接板和一下环形支撑板，其中，所述左环形连接板、右环形连接板均为倾斜布置，所述左环形连接板、右环形连接板的上端分别与所述左法兰边、右法兰边相连，所述左环形连接板、右环形连接板的下端均与所述下环形支撑板的顶部相连，所述下环形支撑板的底部与所述涡轮转子外机匣间隙配合并与发动机轴线相垂直。

本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构，通过在涡轮外环和低压涡轮转子外机匣之间设置整体呈Y形的辅助传力机匣结构，实现由低压涡轮转子外机匣向涡轮外环传力的功能，并且当温度变化时，可以调整辅助传力机匣变形缓冲；通过带有止口定位的左右法兰边分别与涡轮外环和低压涡轮转子外机匣相连接，以保证低压涡轮转子外机匣和涡轮外环之间的相对位置。

较优地，所述左法兰边、右法兰边的装配结合面上均沿法兰周向设有多个连接孔，所述左法兰边、右法兰边通过各所述连接孔并利用紧固件分别与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣固定连接。

较优地，所述左法兰边、右法兰边分别通过所述止口定位面与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣对应的装配面定位配合，且每一所述止口定位面均具有一定的轴向配合长度，有利于增强零件配合精度和结构稳定性。

较优地，为了和相配件的角向配合，在所述左法兰边、右法兰边上均设有定位结构，进一步地，所述定位结构为设置在法兰边正上方的定位槽。

较优地，所述左法兰边、右法兰边分别通过所述止口定位面与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣对应的装配面过盈配合连接，有利于增强连接结构的稳定性。进一步地，每一法兰边上均设有用以拆卸的顶丝凹台。

较优地，所述Y形支撑结构中的左环形连接板、右环形连接板，其与发动机轴线间的夹角为30°～70°，以保证所述Y形支撑结构的强度。

较优地，所述左法兰边、右法兰边采用适当的厚度，以保证法兰边强度要求和法兰上连接孔的长度尺寸要求。

较优地，所述左法兰边、右法兰边、Y形支撑结构为整体铸造机加，选用具有良好力学性能的材料。

较优地，所述每个垂直或成角度的结构均设计有过渡圆角，以避免零件的应力集中。

较优地，所述Y形支撑结构的下环形支撑板上沿周向设有多个用以满足发动机空气系统流通所需要的通气孔。

较优地，所述左法兰边、右法兰边的止口定位面和/或装配结合面上设有用以容纳密封圈的密封槽。

根据本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种燃气涡轮，其特征在于，所述燃气涡轮具有上述任一项所述的辅助传力机匣结构。

同现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(1)本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣机构适应性强，不仅对于涡轮传力机匣适用，对于其他部件的传力机匣同样适用；不仅对于轴向传力适用，对于径向传力同样也适用。

(2)本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构设计有左、右法兰边，便于实现传力机匣与其他部件的连接，同时设计用于安装密封圈的凹槽，可实现密封功能。

(3)本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构降低了传力机匣的重量，缩短了传力机匣的轴向长度。

(4)本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构简单，零件数量减少，加工成本低且易实现，故障率低，同时发动机推重比提高。

(5)本发明的燃气涡轮的形辅助传力机匣结构，在满足涡轮内外环的传力和支撑需要的同时，解决由于内外环温差等造成的机匣变形不协调效应，保证低压涡轮转子外机匣和涡轮外环之间的相对位置。

附图说明

图1为本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为图1的B向视图；

图4为布设有油气管路的辅助传力机匣结构示意图；

图5为图4的C向视图。

具体实施方式

为使本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构的实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、命名等可以不同。凡依本发明专利所述的原理和构思所做的构造、特征的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改、补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的燃气涡轮的辅助传力机匣结构，燃气涡轮包括同轴设置的涡轮外环和低压涡轮转子外机匣，辅助传力机匣包括与涡轮外环相连的左法兰边10、与转子外机匣相连的右法兰边20及Y形支撑结构30组成。其中，与涡轮外环相连的左法兰边10包括止口定位面101和装配结合面102，装配结合面102上沿法兰周向设有连接孔103。与转子外机匣相连的右法兰边20包括止口定位面201和装配结合面202，装配结合面202上沿法兰周向设有连接孔203。Y形支撑结构30包括左环形连接板301、右环形连接板302和下环形支撑板303。

Y形支撑结构30的左环形连接板301保持均匀壁厚2mm，其与发动机轴向夹角为44°。左法兰边10的止口定位面101和装配结合面102要求有较高的位置度和平面度要求，因此选取装结配合面102和止口定位面101为加工参考平面。装结配合面102要求平面度为0.02，止口定位面101的圆跳动量为0.05；为了增加定位稳定性和精度，止口定位面101的轴向部分较长，轴向尺寸为5mm。连接孔103沿法兰周向分布，如图2的A向所示。为了安装定位和保证加工精度，在法兰边正上方设计定位槽104,选取正上方径向位置为参考平面。连接孔103按配合沿周向不均匀分布，并有一定的位置度要求。左法兰边10与涡轮外环连接属于过盈配合，因此在左法兰边上设计有拆卸用的顶丝凹台105。

Y形支撑结构30的右环形连接板302保持均匀壁厚2mm，其与发动机轴向夹角为32°。右法兰边20的止口定位面201和装配结合面202要求有较高的位置度和平面度要求。止口定位面201要求平面度为0.02，同时和轴向参考平面的平行度为0.02。止口定位面201的与竖直参考平面和轴向参考平面的同轴度要求为

为了增加定位稳定性和精度，止口配合部分较长，轴向尺寸为4mm。连接孔203沿法兰周向分布，如图3的B向所示。右法兰和转子外机匣的连接孔有光孔203和螺纹孔204两种，其各自沿周向按异性的角度不均匀分布，并有一定的位置度要求，如图3所示。右法兰边与转子外机匣连接属于过盈配合，因此在右法兰边上设计有拆卸用的顶丝凹台205。

Y形支撑结构30的下环形支撑板303为均匀壁厚2mm，且其与发动机轴向相垂直。和空气孔304根据空气系统的流量和分布要求，设计一定的数目，孔径和周向分布，本实例为周向均匀分布的18个

的圆形孔，并有一定的位置度要求如图3所示。

此外，在本实例中，在Y形支撑结构30的左环形连接板301中焊接凸台结构305，以达到发动机供油和供气的需求，如图4、5所示。沿周向均匀布置四个凸台，凸台内开孔307，其中一供油通道，一回油通道，一供气通道，一引气通道。为了减少焊接变形，使用邬极惰性气体保护电弧焊，敢接部位离通道部位有一定的距离，且焊接完的通道孔有一定的位置度要求。通道管路通过螺纹结构306与凸台连接固定，螺纹孔也有一定的位置度要求。为了满足管路与凸台的配合要求，要求其配合面的平面度为0.02。

本实例所述左法兰边、右法兰边、Y形结构为整体铸造机加，选用具有良好力学性能的1Cr11Ni2W2MoV。

本实例中，连接转折处均做倒圆处理，以防止应力集中。

基于上述内容可知，本申请中可将传力支承、变形补偿、进油、回油、供气、引气等多种功能集成于传力机匣，这样可减少辅助装置中零件数量，辅助装置和发动机的紧凑性得到显著提高，具有结构简单，拆装方便，可靠性高、经济性好等优点。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种燃气涡轮的辅助传力机匣结构，所述燃气涡轮包括同轴设置的一涡轮外环和一低压涡轮转子外机匣，所述低压涡轮转子外机匣在轴向上位于所述涡轮外环的下游，其特征在于，所述辅助传力机匣包括一体形成的一左法兰边、一右法兰边和一Y形支撑结构，其中，

所述左法兰边通过紧固件与上游的所述涡轮外环固定连接，所述右法兰边通过紧固件与下游的所述低压涡轮转子外机匣固定连接，且所述左法兰边、右法兰边上均设有止口定位面和装配结合面，且每一所述止口定位面均与发动机轴线平行设置，每一所述装配结合面均与发动机轴线相垂直；

所述Y形支撑结构在轴向上位于所述左法兰边、右法兰边之间，包括整体呈Y形布置的一左环形连接板、一右环形连接板和一下环形支撑板，其中，所述左环形连接板、右环形连接板均为倾斜布置，所述左环形连接板、右环形连接板的上端分别与所述左法兰边、右法兰边相连，所述左环形连接板、右环形连接板的下端均与所述下环形支撑板的顶部相连，所述下环形支撑板的底部与所述涡轮转子外机匣间隙配合并与发动机轴线相垂直；

所述Y形支撑结构中的左环形连接板、右环形连接板，其与发动机轴线间的夹角为30°～70°，以保证所述Y形支撑结构的强度；

所述Y形支撑结构的下环形支撑板上沿周向设有多个用以满足发动机空气系统流通所需要的通气孔；

所述Y形支撑结构的左环形连接板上沿周向均布焊接四个凸台结构，每一凸台结构上设有用以穿过供油通道、回油通道、供气通道的开孔；

所述左法兰边、右法兰边的装配结合面上均沿法兰周向设有多个连接孔，所述左法兰边、右法兰边通过各所述连接孔并利用紧固件分别与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣固定连接。

2.根据权利要求1所述的辅助传力机匣结构，其特征在于，所述左法兰边、右法兰边分别通过所述止口定位面与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣对应的装配面定位配合，且每一所述止口定位面均具有一定的轴向配合长度，有利于增强零件配合精度和结构稳定性。

3.根据权利要求1所述的辅助传力机匣结构，其特征在于，为了和相配件的角向配合，在所述左法兰边、右法兰边上均设有定位结构，所述定位结构为设置在法兰边正上方的定位槽。

4.根据权利要求1所述的辅助传力机匣结构，其特征在于，所述左法兰边、右法兰边分别通过所述止口定位面与所述涡轮外环、低压涡轮转子外机匣对应的装配面过盈配合连接，有利于增强连接结构的稳定性；每一法兰边上均设有用以拆卸的顶丝凹台。

5.根据权利要求1所述的辅助传力机匣结构，其特征在于，所述左法兰边、右法兰边采用适当的厚度，以保证法兰边强度要求和法兰上连接孔的长度尺寸要求。

6.根据权利要求1所述的辅助传力机匣结构，其特征在于，每个成角度的结构均设计有过渡圆角，以避免零件的应力集中。

7.一种燃气涡轮，其特征在于，所述燃气涡轮具有上述权利要求1至6任一项所述的辅助传力机匣结构。

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