CN113339077A - 一种导流盘安装连接及封严结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导流盘安装连接及封严结构，涉及航空发动机领域，包括导流盘、短轴、和涡轮盘，涡轮盘与短轴通过端齿连接；导流盘轴向一端设置有与第一凸环相配合的第二凸环，导流盘壁面开设有沿着短轴周向均匀分布的多个进气孔，导流盘径向边缘贴合涡轮盘轴向的两端面，贴合处设置有封严结构，用于贴合处的冷却气封严，通过涡轮盘与短轴端齿连接，导流盘与短轴过盈配合，以及涡轮盘与短轴通过中心拉杆拉紧实现整个转子的连接，实现燃气涡轮盘及导流盘的无螺栓连接结构；燃气涡轮盘与短轴分体加工，有效避免因为螺栓孔导致的应力集中，有利于提高零件寿命，同时减少了零件数量。

Description

一种导流盘安装连接及封严结构

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种导流盘安装连接及封严结构。

背景技术

燃气涡轮发动机以及地面燃机大量采用了由中心拉杆拉紧的涡轮转子的结构，这种结构中各部件之间采用端齿连接。涡轮部件由于温度较高，通常第一级转子叶片采用冷却叶片结构，这就需要为叶片提供冷气，也即需要引导冷气流动的冷却通道，一般采用导流盘与涡轮盘之间的配合及封严结构实现这一功能。

目前的燃气涡轮发动机，导流盘与涡轮盘之间的连接形式主要有两种，第一种是采用螺栓连接。第二种使用压紧螺母连接，涡轮盘带短轴结构，短轴上加工有螺纹，采用螺母锁片形式将导流盘固定在涡轮盘上。

现有技术的缺点：

a、在用螺栓连接的方案中，需在涡轮盘及导流盘加工螺栓孔，在螺栓孔处易产生应力集中，从而影响零件的寿命，且采用螺栓连接需要一圈至少5组螺栓+螺母结构，零件数目较多；

b、采用压紧螺母连接的方案中，涡轮盘需要带有一段较长的轴颈，用于设计导流盘螺母压紧结构，带长轴颈的涡轮盘毛坯锻造难度较大，成本较高，远高于涡轮盘加短轴的分体方案。

发明内容

本发明的目的提出一种采用无螺栓连接的涡轮转子结构，且涡轮盘与短轴为分体加工，以克服现有两种方案的不足。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种导流盘安装连接及封严结构，包括涡轮盘、短轴和导流盘，所述短轴两端分别设置有第一端齿，所述短轴外壁设置有与短轴同轴的第一凸环，所述涡轮盘设置有与短轴第一端齿相配合的第二端齿，所述涡轮盘与短轴通过端齿连接；

所述导流盘轴向一端设置有与第一凸环相配合的第二凸环，所述导流盘壁面开设有沿着短轴周向均匀分布的多个进气孔，所述导流盘径向边缘贴合涡轮盘轴向的两端面，贴合处设置有封严结构，用于贴合处的冷却气封严，所述封严结构包括开设于导流盘的凹槽和封严丝，所述封严丝安装于凹槽内；

所述涡轮盘与短轴通过第一凸环和第二凸环轴向过盈配合，所述第一凸环位于导流盘轴向外侧，所述第二凸环位于导流盘轴向内侧，用于导流盘轴向固定，所述涡轮盘轴心处设置有中心拉杆，所述涡轮盘与短轴通过中心拉杆拉紧实现整个转子的连接。

进一步地：所述导流盘与涡轮盘以及短轴之间形成冷却气体流通腔，冷却气体流通腔分为前冷却气体流通腔和后冷却气体流通腔，所述前冷却气体流通腔位于涡轮盘靠近短轴的一侧，所述后冷却气体流通腔位于涡轮盘背离短轴的一侧，所述涡轮盘开设有贯穿涡轮盘的多个第一通气孔，用于前冷却气体流通腔与后冷却气体流通腔的连通。

进一步地：每个第一通气孔靠近封严结构并沿着所述涡轮盘的周向均匀分布，且所述第一通气孔轴心与所述涡轮盘轴向平行。

进一步地：所述涡轮盘开设有多个第二通气孔，所述第二通气孔沿着所述涡轮盘径向贯穿转子叶片，冷却气通过第二通气孔到达转子叶片，所述第二通气孔与第一通气孔连通。

进一步地：两个封严结构对称设置于涡轮盘两端，所述凹槽剖面整体呈三角形结构，三角形结构底边与涡轮盘周向重合，其直角边靠近涡轮盘端面。

进一步地：所述三角形结构为直角三角形，所述三角形结构底边与涡轮盘端面之间存在间隙，所述间隙的宽度小于封严丝直径。

进一步地：所述封严丝采用镍丝制成。

本发明的有益效果：

通过涡轮盘与短轴采用端齿连接，导流盘与短轴过盈配合，以及涡轮盘与短轴通过中心拉杆拉紧实现整个转子的连接，实现燃气涡轮盘及导流盘的无螺栓连接结构；燃气涡轮盘与短轴分体加工，有效降低零件的加工难度，提高了零件及发动机的工艺性及经济性；导流盘直接通过短轴压紧在涡轮盘端面，不使用螺纹连接结构；导流盘与涡轮盘配合处有直角三角形槽，凹槽内封严镍丝通过离心力的作用贴合导流盘及涡轮盘，实现气体封严，与现有技术相比，本技术方案可有效避免因为螺栓孔导致的应力集中，有利于提高零件寿命，同时减少了零件数量。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明立体结构剖面图；

图2为图1中X区域放大示意图；

图3为图1正视结构示意图；

图4为本发明封严结构装配状态示意图；

图5为本发明封严结构工作状态示意图。

图中：100、涡轮盘；101、第二端齿；102、第一通气孔；103、第二通气孔；200、短轴；201、第一端齿；202、第一凸环；300、导流盘；301、第二凸环；302、进气孔；400、封严结构；401、凹槽；402、封严丝；4011、三角形结构底边；500、前冷却气体流通腔；600、后冷却气体流通腔；700、中心拉杆；

a、短轴内径；b、短轴外径。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-5所示，本发明的优选实施例提供了一种导流盘安装连接及封严结构，包括导流盘300、短轴200、和涡轮盘100，短轴200两端分别设置有第一端齿201，短轴200外壁设置有与短轴200同轴的第一凸环202；涡轮盘100设置有与短轴200第一端齿201相配合的第二端齿101，涡轮盘100与短轴200通过第一端齿201和第二端齿101连接；导流盘300轴向一端设置有与第一凸环202相配合的第二凸环301，导流盘300壁面开设有沿着短轴200周向均匀分布的多个进气孔302，导流盘300径向边缘贴合涡轮盘100轴向的两端面，贴合处设置有封严结构400，用于贴合处的冷却气封严；

本实施例中，涡轮盘100与短轴200通过第一凸环202和第二凸环301轴向过盈配合，第一凸环202位于导流盘300轴向外侧，第二凸环301位于导流盘300轴向内侧，用于导流盘300轴向固定，同时，涡轮盘100轴心处设置有中心拉杆700，涡轮盘100与短轴200通过中心拉杆700拉紧实现整个转子的连接(现有技术不再赘述)。

本实施例中，导流盘300与涡轮盘100以及短轴200之间形成冷却气体流通腔，冷却气体流通腔靠近短轴200的冷却气体流通腔，背离前冷却气体流通腔500的为后冷却气体流通腔600；涡轮盘100开设有贯穿涡轮盘100的多个第一通气孔102，用于前冷却气体流通腔500与后冷却气体流通腔600的连通，每个第一通气孔102靠近封严结构400并沿着涡轮盘100的周向均匀分布，涡轮盘100开设有多个第二通气孔103，第二通气孔103沿着涡轮盘100径向贯穿转子叶片，冷却气通过第二通气孔103到达转子叶片，第二通气孔103与第一通气孔102连通，优选地，第一通气孔102和第二通气孔103周向均匀的分布于涡轮盘100上，且第一通气孔102轴心与涡轮盘100轴向平行；转子工作时，吸入的空气部分经导流盘300壁面开设的进气孔302进入前冷却气体流通腔500，再经第一通气孔102进入后冷却气体流通腔600，最后排出，带走涡轮盘100的热量，降低涡轮盘100的温度。

如图4所示，两个封严结构400对称设置于涡轮盘100两侧，封严结构400包括开设于导流盘300的三角形凹槽401和封严丝402，凹槽401的三角形结构底边4011与涡轮盘100周向重合，凹槽401的三角形结构为直角三角形，其直角边靠近涡轮盘100端面，在凹槽401内安装封严丝402，封严丝402为材质较软的镍丝，且封严丝402直径尺寸较凹槽401小，可实现导流盘300与涡轮盘100的端面贴合要求，优选地，封严丝402在周向上分为四段，转子工作时，在离心力的作用下封严丝402向外甩出与凹槽401的三角形结构的斜边及涡轮盘100端面贴紧(如图5所示)，实现封严冷却气的功能。

本发明一具体实施方式中，短轴200和涡轮盘100啮合的端齿规格是HB7808中的CC1050，短轴200内径a为36.5mm，短轴200外径b为41.5mm。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离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。

Claims (7)

1.一种导流盘安装连接及封严结构，包括涡轮盘(100)，其特征在于，还包括：

短轴(200)，所述短轴(200)两端分别设置有第一端齿(201)，所述短轴(200)外壁设置有与短轴(200)同轴的第一凸环(202)，所述涡轮盘(100)设置有与短轴(200)的第一端齿(201)相配合的第二端齿(101)，所述涡轮盘(100)与短轴(200)之间通过第一端齿(201)和第二端齿(101)啮合连接；

导流盘(300)，所述导流盘(300)轴向一端设置有与第一凸环(202)相配合的第二凸环(301)，所述导流盘(300)壁面开设有沿着短轴(200)周向均匀分布的多个进气孔(302)，所述导流盘(300)径向边缘贴合涡轮盘(100)轴向的两端面，贴合处设置有封严结构(400)，用于对贴合处的冷却气封严，所述封严结构(400)包括开设于导流盘(300)的凹槽(401)和封严丝(402)，所述封严丝(402)安装于凹槽(401)内；

所述涡轮盘(100)与短轴(200)通过第一凸环(202)和第二凸环(301)轴向过盈配合，所述第一凸环(202)位于导流盘(300)轴向外侧，所述第二凸环(301)位于导流盘(300)轴向内侧，用于导流盘(300)轴向固定，所述涡轮盘(100)轴心处设置有中心拉杆(700)，所述涡轮盘(100)与短轴(200)通过中心拉杆(700)拉紧实现整个转子的连接。

2.根据权利要求1所述一种导流盘安装连接及封严结构，其特征在于，所述导流盘(300)与涡轮盘(100)以及短轴(200)之间形成冷却气体流通腔，冷却气体流通腔分为前冷却气体流通腔(500)和后冷却气体流通腔(600)，所述前冷却气体流通腔(500)位于涡轮盘(100)靠近短轴(200)的一侧，所述后冷却气体流通腔(600)位于涡轮盘(100)背离短轴(200)的一侧，所述涡轮盘(100)开设有贯穿涡轮盘(100)的多个第一通气孔(102)，用于前冷却气体流通腔(500)与后冷却气体流通腔(600)的连通。

3.根据权利要求2所述一种导流盘安装连接及封严结构，其特征在于，每个第一通气孔(102)靠近封严结构(400)并沿着所述涡轮盘(100)周向均匀分布，且所述第一通气孔(102)轴心与所述涡轮盘(100)轴向平行。

4.根据权利要求3所述一种导流盘安装连接及封严结构，其特征在于，所述涡轮盘(100)开设有多个第二通气孔(103)，所述第二通气孔(103)沿着所述涡轮盘(100)径向贯穿转子叶片，所述第二通气孔(103)与第一通气孔(102)连通。

5.根据权利要求1所述一种导流盘安装连接及封严结构，其特征在于，两个封严结构(400)对称设置于涡轮盘(100)两端，所述凹槽(401)剖面呈三角形结构，三角形结构底边(4011)与涡轮盘(100)周向重合，其直角边靠近涡轮盘(100)端面。

6.根据权利要求5所述一种导流盘安装连接及封严结构，其特征在于，

所述三角形结构为直角三角形，所述三角形结构底边(4011)与涡轮盘(100)端面之间存在间隙，所述间隙的宽度小于封严丝(402)直径。

7.根据权利要求1所述一种导流盘安装连接及封严结构，其特征在于，所述封严丝(402)采用镍丝制成。

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