CN116104586A - 一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构 - Google Patents

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CN116104586A CN202310380377.3A CN202310380377A CN116104586A CN 116104586 A CN116104586 A CN 116104586A CN 202310380377 A CN202310380377 A CN 202310380377A CN 116104586 A CN116104586 A CN 116104586A
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杨稀
王浩然
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Abstract

本申请提供了一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，包括：涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片具有榫头，在所述榫头的根部沿着涡轮转子叶片的径向方向设有通气槽；涡轮盘，所述涡轮盘具有适配于所述榫头的榫槽，在所述榫槽的底部设有适配于通气柱形状的安装槽，在所述涡轮盘的辐板部位设有连通所述安装槽的通气孔；以及设置在涡轮转子叶片与涡轮盘之间的锁紧片，所述锁紧片具有承载并锁紧所述涡轮转子叶片的锁紧片本体和插入所述安装槽内的通气柱，所述通气柱具有连通通气槽及通气孔的通孔，用于为涡轮转子叶片冷却的气体沿着通气孔、通孔及通气槽流入涡轮转子叶片。本申请的技术方法相比于现有技术中的挡板式固定结构，减重效果明显。

Description

一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构
技术领域
本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构。
背景技术
涡轮转子叶片是航空发动机中受力最严重的零件之一，其根部通过榫头与涡轮盘连接。为了防止涡轮转子叶片在工作中受气动力和离心力的影响或由于振动而松脱，涡轮转子叶片安装在涡轮盘的榫槽中时，必须采用锁紧装置将涡轮转子叶片牢牢固定。否则一旦涡轮转子叶片在榫槽中松脱，将造成严重后果。
如图1所示为典型的涡轮转子叶片与涡轮盘的连接结构10，涡轮转子叶片11的根部通过榫头/榫槽结构与涡轮盘12连接，在涡轮转子叶片11的前侧和后侧分别设置前挡板13和后挡板14，从而将涡轮转子叶片11与涡轮盘12锁紧固定，实现涡轮转子叶片在涡轮盘榫槽中的固定，限制涡轮转子叶片的轴向移动同时利用其形成流道封严结构。
然而，涡轮转子叶片也是航空发动机中受热最严重的零件之一，其通常需要冷气进行降温冷却。虽然采用挡板结构可以实现涡轮转子叶片在涡轮盘榫槽中的固定，但是挡板结构较复杂、质量大、离心载荷也较大，装配较复杂，且无法直接为涡轮转子叶片提供冷却气。
发明内容
本申请的目的是提供了一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，包括：
涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片具有榫头，在所述榫头的根部沿着涡轮转子叶片的径向方向设有通气槽；
涡轮盘，所述涡轮盘具有适配于所述榫头的榫槽，在所述榫槽的底部设有适配于通气柱形状的安装槽，在所述涡轮盘的辐板部位设有连通所述安装槽的通气孔；
设置在涡轮转子叶片与涡轮盘之间的锁紧片，所述锁紧片具有承载并锁紧所述涡轮转子叶片的锁紧片本体和插入所述安装槽内的通气柱，所述通气柱具有连通通气槽及通气孔的通孔，用于为涡轮转子叶片冷却的气体沿着通气孔、通孔及通气槽流入涡轮转子叶片。
进一步的，所述通气槽为矩形或跑道圆结构。
进一步的，所述通气孔位于所述涡轮盘的前侧辐板。
进一步的，所述涡轮转子叶片的锁紧片本体一侧为止口结构，另一侧为可弯折的弯折边，在所述涡轮转子叶片安装在所述锁紧片上后，透过弯折所述弯折边实现所述涡轮转子叶片在锁紧片上的安装。
进一步的，所述弯折边与所述通气孔位于涡轮转子叶片的同一侧。
进一步的，所述涡轮盘榫槽底部的安装槽和辐板上的通气孔的数量与所述涡轮转子叶片的数量保持一致，使得涡轮盘榫槽底部的安装槽与辐板上的通气孔与涡轮转子叶片一一连通。
进一步的，所述涡轮盘辐板上的通气孔轴线在榫槽对称平面内与榫槽轴线之间具有预定角度。
进一步的，所述锁紧片的通气柱的外径包括不同的尺寸组别，当所述涡轮盘榫槽底部的安装槽内径与锁紧片的通气柱尺寸不匹配时，扩大涡轮盘榫槽底部的安装槽内径，使涡轮盘榫槽底部的安装槽与锁紧片的通气柱相匹配，或选用与涡轮盘榫槽底部的安装槽相适配的锁紧片的通气柱。
进一步的，所述锁紧片上侧面的蓄气槽的截面面积不低于所述涡轮转子叶片榫头底部的通气槽截面面积的两倍。
本申请提供的涡轮转子叶片固定结构通过在涡轮盘的榫槽底部和辐板上设置通气孔、中间的锁紧片设置通气柱和蓄气槽、涡轮转子叶片的榫头设置通气槽，可以实现为涡轮转子叶片提供冷气，从而降低涡轮转子叶片的温度，确保涡轮转子叶片的可靠使用，进而延长发动机的寿命，提高发动机的性能，同时于现有技术中的挡板式固定结构可减重约70%，减小了涡轮转子叶片固定所带来的离心载荷，且结构简单，便于装配，降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为典型的涡轮转子叶片与涡轮盘的连接结构示意图。
图2为本申请的涡轮转子叶片固定结构示意图。
图3为本申请的涡轮转子叶片根部示意图。
图4为本申请的锁紧结构（未折叠）示意图。
图5为本申请的锁紧结构（折叠后）示意图。
附图标记：
10-典型的涡轮转子叶片与涡轮盘的连接结构
11-涡轮转子叶片
12-涡轮盘
13-前挡板
14-后挡板
20-涡轮转子叶片锁紧固定结构
21-涡轮转子叶片
211-榫头
212-通气槽
22-涡轮盘
221-通气孔
222-安装槽
23-锁紧片
231-锁紧片本体
232-通气柱
233-通孔
234-蓄气槽
235-止口结构
236-弯折边
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了简化涡轮转子叶片与涡轮盘之间的锁紧结构，减小质量、减小载荷、简化装配工艺、降低成本，将涡轮转子叶片固定在涡轮盘榫槽中的同时可以为涡轮转子叶片提供冷却气，本申请提供了一种涡轮转子叶片与涡轮盘的连接固定结构。
如图2至图5所示，本申请提供的涡轮转子叶片锁紧固定结构20包括：涡轮转子叶片21、涡轮盘22及锁紧片23。
涡轮转子叶片21的根部具有榫头211，沿着涡轮转子叶片21的径向方向设有通气槽212，通气槽212沿着发动机轴线方向延伸一定的长度。在本申请一些实施例中，通气槽212可为矩形或跑道圆结构。
涡轮盘22具有适配于涡轮转子叶片21的榫头211的榫槽（未示出），涡轮转子叶片21的榫头211置于涡轮盘22的榫槽内，两者通过榫头榫槽结构实现径向限位。
涡轮盘22榫槽底部向下延伸设有安装槽222，该安装槽222的形状适配于锁紧片23的通气柱232形状。在涡轮盘22的辐板部位设有连通安装槽222的通气孔221，安装槽222位于涡轮转子叶片21的通气槽212的正下方，涡轮盘辐板前侧的气体可通过通气孔221进入安装槽222。在本申请优选实施例中，涡轮盘22辐板部位的通气孔221位于涡轮盘22的前侧——即沿着发动机航向的前侧。
锁紧片23设置在涡轮盘22与涡轮转子叶片21之间，用于实现涡轮盘22与涡轮转子叶片21之间的连接固定。
锁紧片23包括锁紧片本体231及自锁紧片本体231向涡轮盘22方向延伸的通气柱232。通气柱232可以为圆形、矩形或其它形状，在本申请该实施例中，通气柱232为圆形结构。通气柱232内部具有通孔233，该通孔233连通涡轮盘22上的通气孔221。
锁紧片本体231的上侧面A为承载面，涡轮转子叶片21的榫头底部承载在上侧面A上。锁紧片本体231的一侧为止口结构235，另一侧为可弯折的弯折边236，通过使弯折边236弯折，实现涡轮转子叶片21的榫头在锁紧片本体231上的安装。在本申请优选实施例中，弯折边236与通气孔221位于同一侧。
进一步的，在锁紧片本体231的上侧面A设有适配于涡轮转子叶片21通气槽212的蓄气槽234，通过通气柱232上通孔233的气体可在蓄气槽234内扩散后通向涡轮转子叶片21的通气槽212。
使用时，首先将锁紧片23通过通气柱232装配至涡轮盘22的榫槽底部安装槽222内，之后将涡轮转子叶片21装配至涡轮盘22的榫槽内，使涡轮转子叶片21紧靠并紧贴锁紧片23的上侧面A，最后将锁紧片23的弯折边236向上弯折，实现涡轮转子叶片21在涡轮盘22的榫槽中的轴向固定锁紧。
需要说明的是，为保证涡轮转子叶片21的冷却效果，涡轮盘22榫槽底部的安装槽222和辐板上的通气孔221的数量与涡轮转子叶片21的数量保持一致，使得每个涡轮盘榫槽底部都设有安装槽222，且与辐板上的通气孔221连通。
在本申请中，涡轮盘22辐板上的通气孔221的轴线在榫槽的对称平面内与榫槽轴线之间具有一定的角度，例如在本申请该实施例中，该角度约25度，从而使得通气孔221中的气体可以较为顺畅的流入锁紧片23的通孔233中。
更进一步的，锁紧片23上侧面的蓄气槽234的截面面积约为涡轮转子叶片21榫头底部的通气槽212截面面积的2倍，或者前者为后者的2倍以上。
另外，锁紧片23的通气柱232的外径可以设计成不同的尺寸组别。当涡轮盘22榫槽底部的安装槽222内径出现差异时，允许扩大涡轮盘榫槽底部的安装槽222内径，通常情况下，安装槽222内径扩大量不超过0.4mm，同时选配合适通气柱232尺寸组别的锁紧片23，保证锁紧片23与涡轮盘22之间的装配，从而可以减小因涡轮盘榫槽底部安装槽内径加工差异或试车后变形导致的涡轮盘报废的概率，降低成本。
本申请提供的涡轮转子叶片固定结构相比于现有技术中的挡板式固定结构可减重约70%，减小了涡轮转子叶片固定所带来的离心载荷，且结构简单，便于装配，降低了成本。
此外，本申请提供的涡轮转子叶片固定结构通过在涡轮盘22的榫槽底部和辐板上设置通气孔221、中间的锁紧片23设置通气柱232和蓄气槽234、涡轮转子叶片21的榫头设置通气槽212，可以实现为涡轮转子叶片21提供冷气，从而降低涡轮转子叶片21的温度，确保涡轮转子叶片21的可靠使用，进而延长发动机的寿命，提高发动机的性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，包括：
涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片具有榫头，在所述榫头的根部沿着涡轮转子叶片的径向方向设有通气槽；
涡轮盘，所述涡轮盘具有适配于所述榫头的榫槽，在所述榫槽的底部设有适配于通气柱形状的安装槽，在所述涡轮盘的辐板部位设有连通所述安装槽的通气孔；以及
设置在涡轮转子叶片与涡轮盘之间的锁紧片，所述锁紧片具有承载并锁紧所述涡轮转子叶片的锁紧片本体和插入所述安装槽内的通气柱，所述通气柱具有连通通气槽及通气孔的通孔，用于为涡轮转子叶片冷却的气体沿着通气孔、通孔及通气槽流入涡轮转子叶片。
2.如权利要求1所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述通气槽为矩形或跑道圆结构。
3.如权利要求1所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述通气孔位于所述涡轮盘的前侧辐板。
4.如权利要求1或3所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述涡轮转子叶片的锁紧片本体一侧为止口结构，另一侧为可弯折的弯折边，在所述涡轮转子叶片安装在所述锁紧片上后，透过弯折所述弯折边实现所述涡轮转子叶片在锁紧片上的安装。
5.如权利要求4所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述弯折边与所述通气孔位于涡轮转子叶片的同一侧。
6.如权利要求1所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述涡轮盘榫槽底部的安装槽和辐板上的通气孔的数量与所述涡轮转子叶片的数量保持一致，使得涡轮盘榫槽底部的安装槽与辐板上的通气孔与涡轮转子叶片一一连通。
7.如权利要求6所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述涡轮盘辐板上的通气孔轴线在榫槽对称平面内与榫槽轴线之间具有预定角度。
8.如权利要求1所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述锁紧片的通气柱的外径包括不同的尺寸组别，当所述涡轮盘榫槽底部的安装槽内径与锁紧片的通气柱尺寸不匹配时，扩大涡轮盘榫槽底部的安装槽内径，使涡轮盘榫槽底部的安装槽与锁紧片的通气柱相匹配，或选用与涡轮盘榫槽底部的安装槽相适配的锁紧片的通气柱。
9.如权利要求1所述的涡轮转子叶片与涡轮盘的锁紧固定结构，其特征在于，所述锁紧片上侧面的蓄气槽的截面面积不低于所述涡轮转子叶片榫头底部的通气槽截面面积的两倍。
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