CN117366018A - 转子叶片锁紧组件及压气机转子组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子叶片锁紧组件，包括锁紧块和锁紧螺钉，锁紧块设置有限定周向的螺纹孔，转子叶片锁紧组件还包括螺纹环，螺纹环周向止转地设置于锁紧块，螺纹环具有自锁螺孔，自锁螺孔的内螺纹为自锁螺纹，锁紧螺钉与自锁螺孔螺纹连接之后与螺纹孔螺纹连接。本发明还提供一种包括上述转子叶片锁紧组件的压气机转子组件。上述转子叶片锁紧组件可以具备自锁功能。

Description

转子叶片锁紧组件及压气机转子组件

技术领域

本发明涉及一种用于航空发动机的压气机转子组件，特别地，涉及一种转子叶片锁紧组件。

背景技术

航空发动机压气机中，转子组件中常见的转子叶片安装结构之一为周向榫槽与燕尾型榫头配合的安装形式，若干片带有燕尾型榫头的转子叶片将榫头通过装配窗口装入位于轮盘或者鼓筒的整环形态的周向榫槽中，并以若干个锁紧块固定其沿榫槽方向的位置，其中，轮盘或者鼓筒下文均称之为转子盘。锁紧块有类似燕尾榫头的剖面形状，并带有额外的定位凸缘与榫槽边的定位槽相配合。在装配过程中，锁紧块可以与转子叶片榫头一样沿榫槽滑动，当到达预定装配位置时，通过拧紧锁紧块与转子叶片缘板同高的安装面上的锁紧螺钉，使得螺钉从锁紧块底面伸出并顶住转子盘榫槽底部的安装位置，从而将锁紧块向外顶起，使得锁紧块的定位凸缘嵌入定位槽中，获得稳固定位。

对于转子叶片安装结构，当锁紧螺钉发生松脱时，转子叶片的固定结构将有发生定位失效的风险。因此，需要对转子叶片安装结构进行改进，使之可以具有自锁功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种转子叶片锁紧组件，可以具备自锁功能。

本发明提供一种转子叶片锁紧组件，包括锁紧块和锁紧螺钉，所述锁紧块设置有限定周向的螺纹孔，所述转子叶片锁紧组件还包括螺纹环，所述螺纹环周向止转地设置于所述锁紧块，所述螺纹环具有自锁螺孔，所述自锁螺孔的内螺纹为自锁螺纹，所述锁紧螺钉与所述自锁螺孔螺纹连接之后与所述螺纹孔螺纹连接。

在一个实施方式中，所述转子叶片锁紧组件限定靠近榫槽槽底的底侧以及远离所述榫槽槽底的顶侧，所述螺纹环设置于所述锁紧块的底侧。

在一个实施方式中，所述锁紧块的底表面设置有凹部，所述凹部包括沉孔和从所述沉孔侧向向外延伸的沉槽，并且，所述螺纹环具有提供所述自锁螺孔的环体和从所述环体侧向向外凸伸的凸起，所述螺纹环的所述环体容置于所述沉孔，所述凸起容置于所述沉槽，借此，所述螺纹环相对于所述锁紧块周向止转。

在一个实施方式中，所述锁紧块具有定位凸缘，所述沉槽的延伸方向与所述定位凸缘的凸伸方向一致。

在一个实施方式中，所述螺纹孔限定中心轴线，所述螺纹环设置成可在内置于所述锁紧块的状态下沿着所述中心轴线活动预定距离。

在一个实施方式中，所述凸起在顶侧具有从所述环体侧向向外朝向底侧倾斜的斜面。

在一个实施方式中，所述自锁螺纹通过加工与所述螺纹孔的内螺纹相同的内螺纹后预制变形来形成。

在一个实施方式中，所述锁紧螺钉具有从所述自锁螺孔凸伸的底端和从所述螺纹孔凸伸的顶端，所述锁紧螺钉的所述底端设置成阻止所述底端通过所述自锁螺孔。

在一个实施方式中，所述锁紧螺钉具有从所述自锁螺孔凸伸的底端和从所述螺纹孔凸伸的顶端，所述锁紧螺钉的所述顶端设置有工具接口，扳拧工具对接所述工具接口而向所述锁紧螺钉施力。

本发明还提供一种压气机转子组件，用于航空发动机，所述压气机转子组件包括转子盘，所述转子盘设置有周向榫槽，所述周向榫槽中设置有前述的转子叶片锁紧组件。

上述转子叶片锁紧组件及压气机转子组件中，螺纹环周向止转地设置于锁紧块，因而相对于锁紧块拧紧锁紧螺钉时，螺纹环随与锁紧块一起上移，因而可以实现锁紧组件的锁紧功能，而且，其中，通过螺纹环的自锁螺纹可以实现锁紧螺钉的自锁功能，保证锁紧螺钉固定可靠，而且，上述螺纹环的设置不会增加锁紧块的横向尺寸，可以使得整个转子叶片锁紧组件的尺寸较小。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是示例性转子叶片锁紧组件的截面图。

图2是示例性螺纹环的立体图。

图3是示例性锁紧块的立体图。

图4是示出锁紧块底部的示意图。

图5是示例性锁紧螺钉的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要理解，文中使用“第一”、“第二”等词语来限定特征，仅仅是为了便于对相应特征进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。

用于航空发动机的压气机转子组件的转子盘可以设置有周向榫槽，在周向榫槽的转子叶片安装结构中，最后完成定位的操作为相对于转子叶片锁紧组件的锁紧块拧紧锁紧螺钉。当锁紧螺钉发生松脱时，转子叶片的固定结构将有发生定位失效的风险。因而，需要改进锁紧螺钉的安装结构，也即，改进转子叶片锁紧组件，使得该安装结构具有自锁功能。

当前常用的使得安装结构具有自锁功能的方式有，在锁紧块的螺纹孔中装配自锁丝套并使用该自锁丝套连接锁紧螺钉。自锁丝套通常是有预制变形的螺纹结构，或者含有对装配对象螺纹形成挤压的尼龙、橡胶等定位体，因而与锁紧螺钉之间的连接副具有额外的摩擦力，以此获得保持锁紧螺钉位置的自锁力矩。

上述结构形式可以满足对锁紧螺钉的定位功能。然而，锁紧螺钉的拧紧结构在装配完毕时不得突出流道面，故必须使用内六角、内梅花结构等形式来实现锁紧螺钉拧紧。当锁紧螺钉直径过小时，内六角、内梅花等内部扳拧结构尺寸过小，将无法承载拧紧力矩的载荷。而采用自锁丝套实现锁紧螺钉自锁时，锁紧块需要包容自锁丝套的外螺纹结构，而自锁丝套的规格必须满足锁紧螺钉的直径需要。由此导致锁紧块的最小厚度不得小于自锁丝套的外螺纹直径加锁紧块螺纹孔边材料厚度。由于锁紧螺钉的螺纹直径必须满足扳拧结构的强度需要，故锁紧丝套的规格不能太小。而当锁紧丝套的规格满足合理的锁紧螺钉的螺纹尺寸时，如转子叶片的叶片稠度较大导致相邻叶片榫头间隔距离过小，将发生榫头间隔小于锁紧块厚度的结构设计问题，导致无法应用。

因此，本发明提供一种转子叶片锁紧组件，可以具备自锁功能。而且，可以不会增加锁紧块的尺寸。

图1示出了本发明提供的示例性转子叶片锁紧组件10的截面图。转子叶片锁紧组件10包括锁紧块2和锁紧螺钉1。锁紧块2设置有限定周向C0的螺纹孔21。需要理解，附图均仅作为示例，并非按照等比例的条件绘制，不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

本发明提供的转子叶片锁紧组件10还包括螺纹环3。螺纹环3周向止转地设置于锁紧块2。螺纹环3具有自锁螺孔34，也即，螺纹环3为具有内螺纹的环状结构。自锁螺孔34的内螺纹为自锁螺纹。

锁紧螺钉1可以与自锁螺孔34螺纹连接之后与螺纹孔21螺纹连接。也即，锁紧螺钉1的设置外螺纹的螺杆段11的一部分与螺纹环3的自锁螺孔34螺纹连接，还有一部分与锁紧块2的螺纹孔21螺纹连接。换言之，锁紧块2的螺纹孔21的内螺纹的螺纹规格与锁紧螺钉1的外螺纹相配合，可以均为标准螺纹，而螺纹环3的自锁螺孔34的内螺纹的螺纹规格也与锁紧螺钉1的外螺纹相配合，但为自锁螺纹。

上述转子叶片锁紧组件10中，由于螺纹环3相对于锁紧块2周向C0上止转，因而最后为了完成定位相对于锁紧块2拧紧锁紧螺钉1时，螺纹环3不会相对于锁紧块2转动，因而可以与锁紧块2一起相对于榫槽槽底上移，因此，可以实现最后的定位操作，而且，其中，通过螺纹环3的自锁螺纹可以实现锁紧螺钉1的自锁，保证锁紧螺钉1固定可靠。

相比于采用锁紧块包容自锁丝套的自锁结构，采用独立的自锁螺纹环3配合锁紧螺钉1的外螺纹形成自锁力矩，可以保持锁紧螺钉1相对锁紧块2的旋紧位置，而且，上述转子叶片锁紧组件10中的螺纹环3不需要设置于锁紧块2的螺纹孔21内，因而不会需要增加锁紧块2的横向尺寸。

转子叶片锁紧组件10可以限定靠近榫槽槽底的底侧(也即，图1中，下侧)以及远离榫槽槽底的顶侧(也即，图1中，上侧)。可以理解，文中使用诸如“上”、“下”等等的空间关系词语来描述附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系，是参考图1的方向以方便描述，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的元件或组件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的组件，则被描述为在其他元件或特征“上”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征“下”，因此，应相应地解释文中使用的空间关系描述词。

图1示出的实施方式中，螺纹环3可以设置于锁紧块2的底侧。进一步，锁紧块2的底表面23设置有凹部25。参见图4，凹部25可以包括沉孔25a和从沉孔25a侧向向外延伸的沉槽25b。参见图2，螺纹环3具有提供前述自锁螺孔34的环体30和从环体30侧向向外凸伸的凸起31。螺纹环3的环体30可以容置于沉孔25a，凸起31可以容置于沉槽25b，借此，螺纹环3可以相对于锁紧块2周向止转。也即，凸起31与锁紧块2对应位置的沉槽25b相配合，从而可以作为防转特征防止螺纹环3相对于锁紧块2转动，凹部25整体上可以对螺纹环3起到固定防转作用。上述布置可以充分利用锁紧块2底部的空间来布置螺纹环3。

图示实施方式中，凸起31在顶侧可以具有从环体30侧向向外朝向底侧倾斜的斜面300a。图示实施方式中，螺纹环3可以具有若干凸起31，例如，在图中，具有从环体30沿相反方向侧向凸伸的两个凸起31，大体呈蝶形，因而可以称之为蝶形自锁螺纹环。

在另一实施方式中，锁紧块2的底表面23设置的凹部25可以是多边形凹孔，而螺纹环3可以与该多边形凹孔适配而形成为横截面的外轮廓也为多边形，这样，螺纹环3也可以相对于锁紧块2周向止转。

如图3所示，锁紧块2具有定位凸缘27，图中，两个定位凸缘27。设置于外侧的定位凸缘27作为防转特征，也可称之为防转凸缘。安装时，锁紧块2通过定位凸缘27而卡设在周向榫槽中，也即，定位凸缘27可以使得锁紧块2在装配进入转子结构中防止其转动。沉槽25b的延伸方向可以与定位凸缘27的凸伸方向D1一致。这样，可以充分利用锁紧块2在定位凸缘27的凸伸方向D1上的较大尺寸来提供凹部25，借此放置锁紧块2。可以理解，定位凸缘27一般沿着转子组件的轴向凸伸。

需要理解，文中提及的两个方向“一致”、“平行”等并不需要满足数学意义上严格的角度要求，而是容许一定的容差范围，例如，相比于数学意义上要求的角度相差20°以内，而“沿着”某一方向意指与该方向的夹角在20°以内。

如图1所示，螺纹孔21限定中心轴线O1。螺纹环3设置成可在内置于锁紧块2的状态下沿着中心轴线O1活动预定距离。可以理解，“内置于锁紧块2”意指螺纹环3的底表面33不突出于锁紧块2的底表面23，而始终设置于锁紧块2的凹部25内。也即，螺纹环3在不突出于锁紧块2的底表面23的状态下还可以沿着中心轴线O1活动调节。这种活动量可以保证在螺纹环3的内螺纹(也即，自锁螺纹)与锁紧块2的内螺纹角向相位不同时，可以通过这种沿着中心轴线O1的轴向活动来协调，使得锁紧螺钉1可以同时旋入螺纹环3和锁紧块2。

在一个实施方式中，螺纹环3的自锁螺纹可以通过加工与螺纹孔3的内螺纹相同的内螺纹后预制变形来形成。这种情况下，螺纹环3通过预制变形产生对锁紧螺钉1的外螺纹的压紧力，进而获得螺纹副连接的摩擦力，通过螺纹副摩擦力获得自锁力矩。在另一实施方式中，螺纹环3的自锁螺纹可以通过在环体30内预置由可变形材料如尼龙、橡胶等制成的内螺套来形成，该内螺套可以设置有与螺纹孔3的内螺纹相同的内螺纹，也即，设置标准螺纹。

可以理解，文中使用特定词语来描述本发明的实施方式，如“一个实施方式”、“另一实施方式”和/或“一些实施方式”意指与本发明至少一个实施方式相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一个实施方式”或“另一实施方式”并不一定是指同一实施方式。此外，本发明的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

参见图1和图5，锁紧螺钉1可以具有从自锁螺孔34凸伸的底端13和从螺纹孔21凸伸的顶端15。锁紧螺钉1的底端13可以设置成阻止底端13通过自锁螺孔34。例如，图中，锁紧螺钉1的底端13的螺钉头的尺寸可以大于自锁螺孔34的直径，因而不允许底端13通过自锁螺孔34，这样可以防止过深拧入导致螺纹环3失去螺纹固定，而脱离装配位置。

锁紧螺钉1的顶端15可以设置有工具接口151。扳拧工具可以对接工具接口151而向锁紧螺钉1施力。工具接口151可以是内六角或者内梅花等这种扳拧结构，从而方便使用例如扳手来使得锁紧螺钉1绕着中心轴线O1相对于锁紧块2以及螺纹环3转动。

装配时，可以顺着锁紧螺钉1的装配方向，使得螺纹环3插到锁紧块2底部的凹部25所形成的沉台安装结构中，螺纹环3的凸起31与锁紧块2对应的沉槽25b相配合，因而可以沿插入方向(也即，中心轴线O1延伸的方向)滑动少许而不损失防转配合关系。这样，可以通过少许滑动来协调螺纹环3的内螺纹相对于锁紧块2的内螺纹的角向相位，使得锁紧螺钉1可以同时旋入螺纹环3和锁紧块2。锁紧螺钉1可以自螺纹环3一侧旋入，并使得锁紧螺钉1的的顶端15穿过锁紧块1的顶端而伸出。

上述转子叶片锁紧组件10可以保证定位结构的精确性，可以使得锁紧螺钉1固定可靠，其中，分体的螺纹环3可以方便更换，可以保证多次拆装仍有效保持锁紧螺钉1可靠且有效自锁，而且可以降低维护时的零件更换成本。

本发明还提供一种压气机转子组件，用于航空发动机，例如，轴流航空发动机。该压气机转子组件包括转子盘。转子盘设置有周向榫槽。周向榫槽中设置有转子叶片锁紧组件10。

上述转子叶片锁紧组件采用与锁紧块分体的、独立的自锁螺纹环配合锁紧螺钉的外螺纹形成自锁力矩，既可以保证锁紧块定位结构的精确性和锁紧螺钉的固定可靠，也方便更换自锁螺纹环，从而可以保证多次拆装时仍能有效保持锁紧螺钉可靠有效的自锁。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子叶片锁紧组件，包括锁紧块和锁紧螺钉，所述锁紧块设置有限定周向的螺纹孔，其特征在于，

所述转子叶片锁紧组件还包括螺纹环，所述螺纹环周向止转地设置于所述锁紧块，所述螺纹环具有自锁螺孔，所述自锁螺孔的内螺纹为自锁螺纹，所述锁紧螺钉与所述自锁螺孔螺纹连接之后与所述螺纹孔螺纹连接。

2.如权利要求1所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，所述转子叶片锁紧组件限定靠近榫槽槽底的底侧以及远离所述榫槽槽底的顶侧；

所述螺纹环设置于所述锁紧块的底侧。

3.如权利要求2所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，所述锁紧块的底表面设置有凹部，所述凹部包括沉孔和从所述沉孔侧向向外延伸的沉槽；并且

所述螺纹环具有提供所述自锁螺孔的环体和从所述环体侧向向外凸伸的凸起，所述螺纹环的所述环体容置于所述沉孔，所述凸起容置于所述沉槽，借此，所述螺纹环相对于所述锁紧块周向止转。

4.如权利要求3所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，所述锁紧块具有定位凸缘，所述沉槽的延伸方向与所述定位凸缘的凸伸方向一致。

5.如权利要求3所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，所述螺纹孔限定中心轴线；

所述螺纹环设置成可在内置于所述锁紧块的状态下沿着所述中心轴线活动预定距离。

6.如权利要求3所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，

所述凸起在顶侧具有从所述环体侧向向外朝向底侧倾斜的斜面。

7.如权利要求1所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，

所述自锁螺纹通过加工与所述螺纹孔的内螺纹相同的内螺纹后预制变形来形成。

8.如权利要求1所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，

所述锁紧螺钉具有从所述自锁螺孔凸伸的底端和从所述螺纹孔凸伸的顶端；

所述锁紧螺钉的所述底端设置成阻止所述底端通过所述自锁螺孔。

9.如权利要求1所述的转子叶片锁紧组件，其特征在于，

所述锁紧螺钉具有从所述自锁螺孔凸伸的底端和从所述螺纹孔凸伸的顶端；

所述锁紧螺钉的所述顶端设置有工具接口，扳拧工具对接所述工具接口而向所述锁紧螺钉施力。

10.一种压气机转子组件，用于航空发动机，所述压气机转子组件包括转子盘，所述转子盘设置有周向榫槽，其特征在于，所述周向榫槽中设置有如权利要求1至9中任一项所述的转子叶片锁紧组件。