CN115076147A - 航空发动机风扇和航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机风扇和航空发动机。航空发动机风扇包括：叶片；流道板，设置于相邻的两个叶片之间；封严条，设置于流道板与叶片之间进行密封；和芯棒，设置于封严条内部，并沿径向位于流道板的内侧，芯棒的直径大于流道板与叶片之间的缝隙的宽度。由于所增设的芯棒，可以卡在叶片与流道板之间缝隙的径向内侧，因此，有利于降低封严条的飞出风险。

Description

航空发动机风扇和航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机风扇和航空发动机。

背景技术

航空发动机风扇的叶片与流道板之间通常设有封严条，封严条粘接在流道板的侧面，对叶片和流道板之间的缝隙进行填充和密封。

相关技术中，封严条的安装牢固性完全依赖于粘接强度，在航空发动机风扇实际运转过程中，封严条容易飞出，造成密封失效等问题。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：降低封严条的飞出风险。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种航空发动机风扇，其包括：

叶片；

流道板，设置于相邻的两个叶片之间；

封严条，设置于流道板与叶片之间进行密封；和

芯棒，设置于封严条内部，并沿径向位于流道板的内侧，芯棒的直径大于流道板与叶片之间的缝隙的宽度。

在一些实施例中，封严条包括第一封严段和第二封严段，第一封严段伸至缝隙中，第二封严段与第一封严段成角度地连接，并沿径向位于流道板的内侧。

在一些实施例中，芯棒设置于第二封严段中。

在一些实施例中，第二封严段被构造为，在被压缩至最大压缩量时，厚度大于缝隙的宽度。

在一些实施例中，封严条呈L型。

在一些实施例中，封严条与流道板胶粘连接。

在一些实施例中，芯棒中空。

在一些实施例中，芯棒的硬度大于封严条的硬度。

在一些实施例中，芯棒由钛合金、复合材料或橡胶材料制成。

本发明另外还提供一种航空发动机，其包括本发明实施例的航空发动机风扇。

由于所增设的芯棒，可以卡在叶片与流道板之间缝隙的径向内侧，因此，有利于降低封严条的飞出风险。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中航空发动机的部分半剖示意图。

图2为本发明实施例中封严条与流道板和叶片的配合示意图。

图3示出图2的I局部放大示意图。

附图标记说明：

100、航空发动机；

10、航空发动机风扇；20、增加级；30、风扇轴；40、传动轴；

1、进气锥；11、前段；12、后段；

2、叶片；

3、流道板；

4、风扇盘；

5、封严条；51、第一封严段；52、第二封严段；

6、封严环；

7、缝隙；

8、芯棒；

9、凸台。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展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。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了本本发明实施例中航空发动机100的部分结构。参见图1，一些实施例中，航空发动机100包括航空发动机风扇10、增压级20、风扇轴30和传动轴40。航空发动机风扇10和增压级20沿着气流流动方向依次布置，并均设置于风扇轴30上。风扇轴30通过传动轴40与航空发动机100的低压涡轮(图中未示出)驱动连接。工作时，低压涡轮通过传动轴40和风扇轴30带动航空发动机风扇10和增压级20绕旋转轴线旋转。

其中，如图1所示，航空发动机风扇10包括进气锥1、风扇盘4、封严环6、叶片2和流道板3。

进气锥1与封严环6沿着轴向间隔布置。进气锥1大致呈锥形，并包括沿着气流流动方向依次连接的前段11和后段12。封严环6与增压级20连接。

风扇盘4沿轴向设置于进气锥1和封严环6之间，并与风扇轴30连接，以实现航空发动机风扇10与风扇轴30之间的驱动连接。

叶片2和流道板3均设置于风扇盘4上。多个叶片2沿周向彼此间隔地分布。任意相邻的两个叶片2之间设有一个流道板3，即，流道板3设置于相邻的两个叶片2之间。由此，流道板3与进气锥1、封严环6和叶片2之间形成发动机的进气段流道。

其中，参见图2-3，一些实施例中，流道板3的前后两端分别被后段12和封严环6限位。并且，一些实施例中，流道板3的下端(即靠近风扇盘4的一端)被风扇盘4限位，例如，一些实施例中，流道板3上设有凸台9，凸台9由流道板3的内壁朝径向内侧凸出，并连接流道板3与风扇盘4，以实现对流道板3的限位。凸台9与流道板3可以一体成型。

在未作相反说明的情况下，周向、径向和轴向均是指航空发动机风扇10的周向、径向和轴向，是基于旋转轴线定义的，同时，“前”、“后”、“上游”和“下游”是基于气流流经航空发动机风扇10的方向定义的，其中以气流流入的一侧为“前”和“上游”，并以气流流出的一侧为“后”和“下游”。气流流经航空发动机风扇10的方向整体上沿着航空发动机风扇10的轴向。航空发动机风扇10的轴向、周向和径向与航空发动机100的轴向、周向和径向一致。

图2-3进一步示出了叶片2和流道板3的配合示意图。参见图2-3，叶片2和流道板3之间设有封严条5。封严条5由橡胶等弹性材料制成，具有弹性。封严条5对叶片2和流道板3之间的缝隙7进行填充封严。

设置于叶片2和流道板3之间的封严条5，一方面可以起到密封作用，以免流道内气体泄漏，造成气流损失，影响发动机效率，另一方面可以起到缓冲作用，以免流道板3和叶片2碰磨，损伤叶片2。

相关技术中，封严条5通过粘接于流道板3的侧面，来实现安装固定，其安装牢固性完全依赖于粘接强度。但封严条5的材料特性不活跃，与由复合材料制成的流道板3进行粘接时，不仅需要使用特殊的胶，并且粘接效果一般较差，这导致在航空发动机风扇10运转过程中，封严条5容易在离心力作用下被甩出，飞出至流道板3外部。

封严条飞出会造成多方面的问题。例如，一方面，封严条5飞出后，其密封作用失效，导致流道内的气体会经由缝隙7发生泄漏，造成气流损失，影响发动机效率；另一方面，封严条5飞出后，叶片2和流道板3之间不再有缓冲介质，可能导致流道板3与叶片2碰磨，造成叶片2损伤；再一方面，封严条5飞出，成为多余物，造成安全隐患。

可见，封严条飞出，影响航空发动机风扇10和航空发动机100的结构可靠性、运转效率及工作安全性。

鉴于上述情况，本发明对封严条5的结构进行改进，以降低封严条5的飞出风险。

参照图2-3，一些实施例通过在封严条5中增设芯棒8，来降低封严条5的飞出风险。其中，如图2-3所示，芯棒8设置于封严条5内部，并沿径向位于流道板3的内侧。芯棒8的直径大于流道板3与叶片2之间缝隙7的宽度。可以理解，缝隙7的宽度是指缝隙7的沿周向的尺寸。

由于芯棒8的直径大于缝隙7的宽度，且芯棒8位于流道板3的径向内侧，因此，在封严条5因受到离心力作用而被向外甩时，芯棒8可以卡在缝隙7的径向内侧，阻止封严条5飞出至流道板3外部，从而可以降低封严条5的飞出风险。封严条5的飞出风险降低，一方面使得封严条5可以更可靠地起到密封和缓冲作用，以免气流泄漏，影响发动机效率，或流道板3与叶片2碰磨，影响结构可靠性，另一方面可以避免封严条5飞出成为多余物，影响工作安全性。

并且，设置在封严条5内部的芯棒8，还可以对封严条5起到支撑作用，增强封严条5的整体刚性，使得封严条5可以更紧密地贴在叶片2上，提升密封性，改善密封效果。

同时，通过设置芯棒8来降低封严条5的飞出风险，对航空发动机风扇10原有结构的改动较小，加工方便，改造成本较低。

可见，通过封严条5的结构进行再设计，在封严条5内部增设芯棒8，不仅可以有效地增强封严条5的封严效果，同时可以有效地降低封严条5的飞出风险。

其中，芯棒8可以选用较硬的材料制成，例如可以采用钛合金、较硬的复合材料或较硬的橡胶材料制成，使得芯棒8的硬度较大，例如大于封严条5的硬度，以便芯棒8更可靠地卡在流道板3的径向内侧，防止封严条5飞出，且更有效地增强封严条5刚性，提升密封性。

另外，参照图3，一些实施例中，芯棒8中空。此时，芯棒8是空心结构，与实心结构相比，重量较轻，有利于减轻航空发动机风扇10的整体重量。

在前述各实施例中，封严条5的形状不作具体限制，既可以仍采用相关技术中常规的T字型形状，也可以变为L型等其他形状。例如，参见图3，在一些实施例中，封严条5包括第一封严段51和第二封严段52。第一封严段51伸至流道板3与叶片2之间的缝隙7中。第二封严段52与第一封严段51成角度地连接，并沿径向位于流道板3的内侧。当第二封严段52连接于第一封严段51的径向两端之间时，封严条5呈T字型，此时，芯棒8可以设置在第一封严段51的位于流道板3径向内侧的部分中，或者，也可以设置在第二封严段52中，以使芯棒8位于流道板3的径向内侧，方便芯棒8通过卡在缝隙7的径向内侧，来防止封严条5飞出。当第二封严段52连接于第一封严段51的径向内端时，封严条5呈L型，此时，芯棒8可以设置在第二封严段52中，以使芯棒8位于流道板3的径向内侧，方便芯棒8通过卡在缝隙7下方，来防止封严条5飞出。可以理解，成角度地连接，是指第一封严段51和第二封严段52之间具有夹角，例如，二者之间垂直，或者，二者之间连接成锐角结构或钝角结构。

在封严条5包括上述第一封严段51和第二封严段52时，为了进一步降低封严条5的飞出风险，还可以将第二封严段52设置得较厚，例如将第二封严段52的初始厚度(即未被压缩时的厚度)由常规的小于或等于3mm改变为大于或等于10mm，使得第二封严段52被压缩至最大压缩量时，第二封严段52的厚度仍大于流道板3与叶片2之间缝隙7的宽度。可以理解，其中，第二封严段52的厚度是指第二封严段52在径向上的尺寸。

基于上述设置，在封严条5被向外甩时，不仅芯棒8会卡在流道板3的径向内侧，同时第二封严段52也会卡在流道板3的径向内侧，且即使处于极限状态下，封严条5被压缩至极限，第二封严段52也仍然可以卡在流道板3的径向内侧，阻止封严条5飞出，因此，可以更可靠地防止封严条5飞出。

并且，将第二封严段52设置得较厚，也有利于增强封严条5的整体刚性，使得封严条5可以紧贴于叶片2上，提升密封性，改善密封效果。

在前述各实施例中，封严条5可以仍通过与流道板3胶粘连接，来实现在流道板3和叶片2之间的安装固定。由于封严条5中设有芯棒8，和/或，第二封严段52厚度较大，因此，封严条5的设置牢固性不再仅仅依赖于粘接强度，而是还受到芯棒8和/或加厚第二封严段52的约束，所以，相对于相关技术中未设置芯棒8或加厚第二封严段52，封严条5的设置牢固性仅依靠粘接强度的情况，可有效降低封严条5的飞出风险。同时，从另一个角度来说，由于芯棒8和/或加厚第二封严段52的设置使得封严条5的设置牢固性不再仅仅依赖于粘接强度，因此，还有利于降低封严条5对胶的选用和胶结工艺性的要求，从而节约成本，提升工艺性。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空发动机风扇(10)，其特征在于，包括：

叶片(2)；

流道板(3)，设置于相邻的两个所述叶片(2)之间；

封严条(5)，设置于所述流道板(3)与所述叶片(2)之间进行密封；和

芯棒(8)，设置于所述封严条(5)内部，并沿径向位于所述流道板(3)的内侧，所述芯棒(8)的直径大于所述流道板(3)与所述叶片(2)之间的缝隙(7)的宽度。

2.根据权利要求1所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述封严条(5)包括第一封严段(51)和第二封严段(52)，所述第一封严段(51)伸至所述缝隙(7)中，所述第二封严段(52)与所述第一封严段(51)成角度地连接，并沿径向位于所述流道板(3)的内侧。

3.根据权利要求2所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述芯棒(8)设置于所述第二封严段(52)中。

4.根据权利要求2所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述第二封严段(52)被构造为，在被压缩至最大压缩量时，厚度大于所述缝隙(7)的宽度。

5.根据权利要求1所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述封严条(5)呈L型。

6.根据权利要求1所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述封严条(5)与所述流道板(3)胶粘连接。

7.根据权利要求1所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述芯棒(8)中空。

8.根据权利要求1-7任一所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述芯棒(8)的硬度大于所述封严条(5)的硬度。

9.根据权利要求8所述的航空发动机风扇(10)，其特征在于，所述芯棒(8)由钛合金、复合材料或橡胶材料制成。

10.一种航空发动机(100)，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的航空发动机风扇(10)。

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