CN111878178A - 涡轮转盘及涡轮转子 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种涡轮转盘及涡轮转子，涉及涡轮发动机装配技术领域。该涡轮转盘包括底盘、套筒、挡圈和多个固定件，其中：底盘具有安装区；套筒具有贯通的第一端和第二端，第一端固定连接于安装区，第二端的内周具有沿径向向内延伸的凸台，凸台的内周具有多个沿径向向外凹陷的安装槽；挡圈至少覆盖于凸台远离第一端的表面，且具有沿轴向贯通的多个定位孔，各定位孔与各安装槽一一对应设置；多个固定件一一对应的穿过各安装槽和各定位孔，并与凸台及挡圈可拆卸连接。本公开的涡轮转盘及涡轮转子可节省结构空间，减小底盘应力，延长涡轮转盘的使用寿命。

Description

涡轮转盘及涡轮转子

技术领域

本公开涉及涡轮发动机装配技术领域，具体而言，涉及一种涡轮转盘及涡轮转子。

背景技术

随着航空航天技术的发展，对航空发动机的要求越来越高。涡轮转子是发动机的核心部件，用于将燃气的动能和热能转换为旋转的机械功。涡轮转子主要包括涡轮盘和挡板，其中，涡轮盘主要用于带动叶片旋转，挡板是发动机流道封严和空气系统的组成部分。在制造过程中，通常需要将涡轮盘和挡板装配在一起。

在相关技术中，通常采用销钉或螺钉将底盘与挡板固定连接，因而，需要在底盘上开设供销钉或螺钉穿过的通孔，然而，由于通孔附近应力较为集中，使得涡轮盘寿命缩短。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种涡轮转盘及涡轮转子，可节省结构空间，减小底盘应力，延长涡轮转盘的使用寿命。

根据本公开的一个方面，提供一种涡轮转盘，包括：

底盘，具有安装区；

套筒，具有贯通的第一端和第二端，所述第一端固定连接于所述安装区，所述第二端的内周具有沿径向向内延伸的凸台，所述凸台的内周具有多个沿径向向外凹陷的安装槽；

挡圈，至少覆盖于所述凸台远离所述第一端的表面，且具有沿轴向贯通的多个定位孔，各所述定位孔与各所述安装槽一一对应设置；

多个固定件，一一对应的穿过各所述安装槽和各所述定位孔，并与所述凸台及所述挡圈可拆卸连接。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述安装槽沿所述凸台的周向均匀分布，各所述定位孔沿所述挡圈的周向均匀分布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述安装区具有环形槽，所述套筒与所述环形槽的底部固定连接，所述挡圈包括：

第一环形圈，覆盖于所述凸台远离所述第一端的表面，且与所述底盘位于所述环形槽之外的区域搭接，所述搭接的区域位于所述环形槽的外环远离内环的一侧，各所述定位孔均位于所述第一环形圈上；

第二环形圈，连接于所述第一环形圈的内环，并向所述第一环形圈靠近所述底盘的一侧延伸，且与所述套筒过盈配合。

在本公开的一种示例性实施例中，所述涡轮转盘还包括：

垫圈，设于所述套筒与所述挡圈之间，且具有与各所述安装槽一一对应设置的多个限位孔；

各所述固定件能一一对应的穿过各所述限位孔，并与所述垫圈通过螺纹连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述固定件包括：

紧定件，一端依次穿过所述安装槽和所述定位孔并与所述凸台及所述挡圈通过螺纹连接，另一端抵接于所述安装槽远离所述挡圈的顶表面；

限位件，套设于所述紧定件的外周，并位于所述挡圈远离所述套筒的一侧，转动所述限位件能带动所述紧定件向靠近所述挡圈的一侧移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述紧定件包括：

限位部，抵接于所述安装槽远离所述挡圈的顶表面；

固定杆，一端与所述限位部固定连接，另一端向远离所述限位部的一侧延伸，且所述固定杆的外周设有螺纹，所述限位件与所述紧定件螺纹连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述固定件的直径与所述限位孔的直径相匹配，以将所述固定件夹持于所述限位孔内。

在本公开的一种示例性实施例中，所述限位部与所述固定杆呈一体式结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述限位部呈长方体型。

根据本公开的一个方面，提供一种涡轮转子，包括上述任意一项所述的涡轮转盘，以及可拆卸的固定于所述底盘外周的涡轮叶片，所述涡轮叶片的一端深入至所述底盘内，并位于所述底盘与所述挡圈之间。

本公开的涡轮转盘，可将各固定件一一对应的穿过各安装槽和各定位孔，从而将挡圈与底盘固定连接。在此过程中，无需在底盘上开设通孔，可减小底盘应力，延长涡轮转盘的使用寿命。一方面，由于安装槽沿凸台的径向向外凹陷，使得其开口位于凸台的径向方向上，可将固定件沿凸台的径向置于安装槽内，便于装配；另一方面，在制造套筒时无需考虑留设供固定件竖直穿过通孔的空间，可减小套筒长度，节省结构空间，降低制造成本。

本公开的涡轮转子，可通过涡轮转盘带动涡轮叶片旋转，从而可将燃气的动能和热能转换为旋转的机械功。一方面，可通过挡圈对深入至底盘内部的叶片的端部进行阻挡，防止叶片在工作过程中沿轴向窜动，提高系统稳定性和可靠性。同时，由于涡轮叶片与底盘可拆卸连接，在涡轮叶片或底盘出现疲劳损伤或故障时可便于拆卸，进而进行有针对性的更换，避免将整个转子更换，降低维护成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式涡轮转盘的立体爆炸图。

图2为本公开实施方式涡轮转盘的截面示意图。

图3为本公开实施方式底盘的截面示意图。

图4为本公开实施方式紧定件的示意图。

图5为本公开实施方式垫圈的示意图。

图中：1、底盘；11、环形槽；2、套筒；21、凸台；211、安装槽；3、挡圈；31、第一环形圈；311、定位孔；32、第二环形圈；4、固定件；41、紧定件；411、限位部；412、固定杆；42、限位件；5、垫圈；51、限位孔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种涡轮转盘，如图1及图2所示，该涡轮转盘可以包括底盘1、套筒2、挡圈3和多个固定件4，其中：

底盘1可具有安装区；

套筒2可具有贯通的第一端和第二端，第一端可固定连接于安装区，第二端的内周可具有沿径向向内延伸的凸台21，凸台21的内周可具有多个沿径向向外凹陷的安装槽211；

挡圈3可至少覆盖于凸台21远离第一端的表面，且可具有沿轴向贯通的多个定位孔311，各定位孔311可与各安装槽211一一对应设置；

多个固定件4可一一对应的穿过各安装槽211和各定位孔311，并可与凸台21及挡圈3可拆卸连接。

本公开的涡轮转盘，可将各固定件4一一对应的穿过各安装槽211和各定位孔311，从而将挡圈3与底盘1固定连接。在此过程中，无需在底盘1上开设通孔，可减小底盘1应力，延长涡轮转盘的使用寿命。一方面，由于安装槽211沿凸台21的径向向外凹陷，使得其开口位于凸台21的径向方向上，可将固定件4沿凸台21的径向置于安装槽211内，便于装配；另一方面，在制造套筒2时无需考虑留设供固定件4竖直穿过通孔的空间，可减小套筒2长度，节省结构空间，降低制造成本。

下面对本公开实施方式涡轮转盘的各部分进行详细说明：

底盘1可呈块状结构，举例而言，其可以呈柱型，例如，可以是圆柱、椭圆柱或棱柱等；底盘1还可呈板状，其可以是圆形板、椭圆形板或多边形板，在此不做特殊限定。底盘1的材料可以是金属、非金属或合金材料，当然，也可以是其他材料，在此不再一一列举。

在本公开的一种实施方式中，如图1所示，底盘1可为圆盘，为了便于与其他部件进行装配，底盘1上可设有通孔，该通孔可沿底盘1的轴向贯通，且其可与圆盘同轴设置。通孔可为圆形孔、椭圆形孔或其他形状的孔状结构，在此不在一一列举。例如，可通过通孔将底盘1与转动轴承固定连接，以便于通过转动轴承驱动底盘1转动。

底盘1可具有安装区，该安装区可以是环形区域，该环形区域可环绕于通孔外周，并可与通孔同轴设置。举例而言，其可以是圆环、椭圆环、矩形环或多边形环，在此不做特殊限定。如图3所示，安装区可具有环形槽11，该环形槽11可以是安装区表面凹陷形成的槽状结构，可通过环形槽11将其他部件与底盘1固定连接，以节省安装空间。

套筒2可呈筒状结构，其横截面可呈圆形、椭圆形、矩形或多边形，在此不做特殊限定。需要说明的是，套筒2的截面形状可与环形槽11的截面形状相同，尺寸相等，以便于通过环形槽11将套筒2与底盘1匹配连接。套筒2的材料可以是金属或合金材料，当然，也可以是其他材料，在此不再一一列举。

套筒2可具有贯通的第一端和第二端。其中，第一端可固定连接于安装区的环形槽11内，套筒2的长度可与环形槽11的深度相等，以便节省安装空间。可通过焊接或卡接等方式将套筒2的第一端与安装区的环形槽11底部固定。第二端的内周可具有沿径向向内延伸的凸台21，凸台21可为环形台，其内周可具有沿径向向外凹陷的安装槽211。

安装槽211的开口可位于凸台21内环的端部，并可朝向通孔的中心轴，且安装槽211在凸台21的厚度方向上可两端贯通，举例而言，其可以是U型槽。安装槽211可以为多个，多个安装槽211可沿凸台21的周向等间距均匀分布。举例而言，其可以是2个、4个、6个、8个、10个或12个，当然，也可以是其他数量，在此不再一一列举。

需要说明的是，凸台21可与套筒2的第二端呈一体式结构，也可与套筒2的第二端通过焊接、卡接或粘接等方式固定在一起。当然，为了保证结构可靠性，结合图3所示，套筒2还可与底盘1呈一体式结构，可通过一体成型工艺形成套筒2和底盘1的一体式结构。举例而言，套筒2可为涡轮底盘1的幅板。

挡圈3可至少覆盖于凸台21远离第一端的表面，并可与凸台21可拆卸连接。挡圈3可呈板状，且可为环形，且其形状可与套筒2的形状相匹配。挡圈3的材料可以是硬质材料，举例而言，其可以是金属或合金材料，当然，也可以是其硬度较大的材料，在此不再一一列举。挡圈3上可设有定位孔311，该定位孔311可为通孔，并可沿挡圈3的轴向贯通。定位孔311可为圆形孔，且其内部可设有螺纹。

在本公开的一种实施方式中，定位孔311可与凸台21上的安装槽211对准，以便通过安装槽211和定位孔311将挡圈3与套筒2固定连接。定位孔311可以有多个，多个定位孔311可沿挡圈3的周向等间距均匀分布。举例而言，其可以是2个、4个、6个、8个、10个或12个，当然，也可以是其他数量，在此不再一一列举。定位孔311的数量可与安装槽211的数量相等，各定位孔311可与各安装槽211一一对应设置，且定位孔311的孔径可与与其对应设置的安装槽211的槽宽相等。

在本公开的一种实施方式中，挡圈3可以包括第一环形圈31和第二环形圈32，其中：

第一环形圈31可覆盖于凸台21远离第一端的表面，且可与底盘1位于环形槽11之外的区域搭接，举例而言，第一环形圈31可呈板状，其可以是圆环形板，也可以是椭圆环形板或其他形状的环形板，在此不做特殊限定。需要说明的是，第一环形圈31的外环的形状可与底盘1的外环形状相同，尺寸相等；其内环的形状可与凸台21内周形状相同，尺寸相等，以便将第一环形圈31覆盖于凸台21远离第一端的表面，且其端部能搭接于底盘1上，并与底盘1外周面平齐。

第一环形圈31与底盘1搭接的区域可位于环形槽11的外环远离内环的一侧，举例而言，当底盘1为圆盘，凸台21为圆台时，第一环形圈31可为圆环状，其外环的直径与底盘1的外周面的直径相等，其内环的直径与凸台21的内径相等。各定位孔311均可位于第一环形圈31上，并可沿轴向贯通于第一环形圈31。

第二环形圈32可连接于第一环形圈31的内环，并可向第一环形圈31靠近底盘1的一侧延伸，其延伸的长度可与套筒2的长度相等，以使其端部与环形槽11底部抵接。第二环形圈32可与第一环形圈31呈一体式结构，从而保证结构稳定性。同时，为保证装配定心的需要，保证涡轮转子正常运转，第二环形圈32可与凸台21内周过盈配合，在装配时，可借助其他工具敲击挡圈3，以使第二环形圈32与凸台21内周过盈配合。

固定件4可穿设于安装槽211和定位孔311，并可与凸台21及挡圈3可拆卸连接，避免在转动过程中凸台21与挡圈3产生滑移。固定件4可由刚性材料组成，举例而言，其可以是金属材料或合金材料，在此不做特殊限定。

固定件4可包括紧定件41及与紧定件41配合的限位件42，其中：

如图4所示，紧定件41可呈条状，其上可设有螺纹，其可与凸台21及挡圈3通过螺纹连接。紧定件41的一端可依次穿过安装槽211和定位孔311，并可延伸至挡圈3远离凸台21的一侧，另一端可抵接于安装槽211远离挡圈3的顶表面。

限位件42可套设于紧定件41的外周，并可位于挡圈3远离套筒2的一侧。限位件42的内表面可设有内螺纹，以使限位件42与紧定件41通过螺纹连接，转动限位件42能带动紧定件41向靠近挡圈3的一侧移动，以使挡圈3与套筒2固定在一起，防止在工作过程中，挡圈3与套筒2分离。举例而言，限位件42可以是螺母。

在一实施方式中，紧定件41可以包括限位部411和固定杆412，其中：

限位部411可呈块状，其横截面可为正方形、长方形或多边形，在此不做特殊限定。举例而言，限位部411可呈长方体型或正方体型。在使用时，可将限位部411抵接于安装槽211远离挡圈3的顶表面，并可将其夹持于第二环形圈32与套筒2之间，以防止在转动限位件42时限位部411跟转。限位部411的长度及宽度均可大于安装槽211的宽度，以防止限位部411从安装槽211轴向上窜出。

固定杆412可呈条状，其横截面可为圆形，其直径可略小于安装槽211的宽度，可将固定杆412夹持于安装槽211内。固定杆412的一端可与限位部411固定连接，另一端可向远离限位部411的一侧延伸。固定杆412的外周可设有螺纹，可将固定杆412远离限位部411的端部由安装槽211远离挡圈3的一端的开口处插入安装槽211及定位孔311内，并与定位孔311通过螺纹连接。限位部411可与固定杆412呈一体式结构，其材料可以是金属、合金或其他材料，在此不做特殊限定。

举例而言，紧定件41可以是螺栓，当然，也可以是其他部件，在此不做特殊限定。

固定件4可以为多个，举例而言，其可以是2个、4个、6个、8个、10个或12个，当然，也可以是其他数量，在此不做特殊限定。固定件4可与安装槽211或定位孔311的数量相等，以使各固定件4一一对应的穿过各安装槽211及各定位孔311，并与凸台21及挡圈3可拆卸连接，避免在转动过程中挡圈3与凸台21间松动，而影响结构可靠性。

在装配套筒2与垫圈3时，为了使套筒2与垫圈3过盈配合，通常需要敲击挡圈3，在此过程中，为了避免固定件4掉落，本公开实施方式的涡轮转盘还可包括垫圈5，如图5所示，垫圈5可设于套筒2与挡圈3之间，并可具有与安装槽211对应设置的限位孔51，限位孔51可为通孔，其可以是圆形孔，且内部可设有螺纹，且其直径可与固定件4的直径相匹配，以将固定件4夹持于限位孔51内。

限位孔51可为多个，各限位孔51可沿垫圈5的轴向贯通，并可沿垫圈5的周向均匀分布。在一实施方式中，限位孔51的数量可与安装槽211的数量相等。在装配挡圈3之前，可将各固定件4通过安装槽211的侧面的开口一一对应的放入安装槽211内，之后可将垫圈5置于凸台21远离底盘1的一侧，并可使各限位孔51与各安装槽211对准，以使各固定件4一一对应的穿过各限位孔51，并可通过限位孔51将垫圈5与固定件4通过螺纹连接，防止在敲击挡圈3时固定件4掉落。

本公开实施方式还提供一种涡轮转子，该涡轮转子可包括上述任一实施方式的涡轮转盘，以及可拆卸的固定于底盘1外周的涡轮叶片，涡轮叶片的一端可深入至底盘1内，并可位于底盘1与挡圈3之间。涡轮叶片可以为多个，多个涡轮叶片可沿底盘1的轴向均匀分布，涡轮叶片一端可具有枞树形榫头，该榫头可深入至底盘1内，并可与底盘1固定连接，挡圈3可位于涡轮叶片远离衬底的一侧，可用于阻挡涡轮叶片，防止涡轮叶片在轴向上窜动，提高系统稳定性和可靠性。此外，上述涡轮转盘中各部分的具体细节已经在对应的涡轮转盘中进行了详细描述，因此此处不再赘述。

下面对本公开实施方式的涡轮转子的装配过程进行详细说明：

本公开的涡轮转子，在装配时，可将各固定件4沿径向一一对应的穿设于各安装槽211内，使得在制造套筒2时无需考虑固定件4长度，无需留设供固定件4竖直穿过通孔的空间，可减小套筒2长度，节省结构空间，利于装配，降低制造成本。同时，为保证装配定心的需要，保证涡轮转子正常运转，第二环形圈32可与套筒2过盈配合，通过将垫圈5设于套筒2与挡圈3之间，并使垫圈5上的各限位孔51与各安装槽211对准，可通过限位孔51将垫圈5与固定件4通过螺纹连接，防止在对挡圈3和套筒2进行过盈装配而敲击挡圈3时固定件4掉落。此外，长方体型限位部411可夹持于第二环形圈32及套内之间，无法转动，可对紧定件41定心，防止在转动限位件42的过程中固定件4跟转。与此同时，转动限位件42可使紧定件41紧固，防止松动。在此过程中，无需在底盘1上开设通孔，减小底盘1应力，可延长涡轮转盘的使用寿命。可通过挡圈3对深入至底盘1内部的叶片的端部进行阻挡，防止叶片在工作过程中沿轴向窜动，提高系统稳定性和可靠性。同时，由于涡轮叶片与底盘1可拆卸连接，在涡轮叶片或底盘1出现疲劳损伤或故障时可便于拆卸，进而进行有针对性的更换，避免将整个转子更换，降低维护成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种涡轮转盘，其特征在于，包括：

底盘，具有安装区；

套筒，具有贯通的第一端和第二端，所述第一端固定连接于所述安装区，所述第二端的内周具有沿径向向内延伸的凸台，所述凸台的内周具有多个沿径向向外凹陷的安装槽；

挡圈，至少覆盖于所述凸台远离所述第一端的表面，且具有沿轴向贯通的多个定位孔，各所述定位孔与各所述安装槽一一对应设置；

多个固定件，一一对应的穿过各所述安装槽和各所述定位孔，并与所述凸台及所述挡圈可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的涡轮转盘，其特征在于，各所述安装槽沿所述凸台的周向均匀分布，各所述定位孔沿所述挡圈的周向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的涡轮转盘，其特征在于，所述安装区具有环形槽，所述套筒与所述环形槽的底部固定连接，所述挡圈包括：

第一环形圈，覆盖于所述凸台远离所述第一端的表面，且与所述底盘位于所述环形槽之外的区域搭接，所述搭接的区域位于所述环形槽的外环远离内环的一侧，各所述定位孔均位于所述第一环形圈上；

第二环形圈，连接于所述第一环形圈的内环，并向所述第一环形圈靠近所述底盘的一侧延伸，且与所述套筒过盈配合。

4.根据权利要求1所述的涡轮转盘，其特征在于，所述涡轮转盘还包括：

垫圈，设于所述套筒与所述挡圈之间，且具有与各所述安装槽一一对应设置的多个限位孔；

各所述固定件能一一对应的穿过各所述限位孔，并与所述垫圈通过螺纹连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的涡轮转盘，其特征在于，所述固定件包括：

紧定件，一端依次穿过所述安装槽和所述定位孔并与所述凸台及所述挡圈通过螺纹连接，另一端抵接于所述安装槽远离所述挡圈的顶表面；

限位件，套设于所述紧定件的外周，并位于所述挡圈远离所述套筒的一侧，转动所述限位件能带动所述紧定件向靠近所述挡圈的一侧移动。

6.根据权利要求5所述的涡轮转盘，其特征在于，所述紧定件包括：

限位部，抵接于所述安装槽远离所述挡圈的顶表面；

固定杆，一端与所述限位部固定连接，另一端向远离所述限位部的一侧延伸，且所述固定杆的外周设有螺纹，所述限位件与所述紧定件螺纹连接。

7.根据权利要求4所述的涡轮转盘，其特征在于，所述固定件的直径与所述限位孔的直径相匹配，以将所述固定件夹持于所述限位孔内。

8.根据权利要求6所述的涡轮转盘，其特征在于，所述限位部与所述固定杆呈一体式结构。

9.根据权利要求6所述的涡轮转盘，其特征在于，所述限位部呈长方体型。

10.一种涡轮转子，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的涡轮转盘，以及可拆卸的固定于所述底盘外周的涡轮叶片，所述涡轮叶片的一端深入至所述底盘内，并位于所述底盘与所述挡圈之间。

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