CN117449917A - 一种涡轮叶片的锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种涡轮叶片的锁紧装置，属于涡轮的技术领域，具体包括若干个定位片，若干个定位片绕涡轮的轴心周向分布形成连续环形结构的定位环，涡轮盘上设有供定位片内环一侧插入的凹槽，定位环朝向榫头的端面上设有凸台，榫头靠近凹槽的端面上设有供凸台插入的定位槽，在涡轮径向方向上定位槽的长度大于凸台的长度，凸台进入定位槽中且凸台远离涡轮轴心的一侧与定位槽远离涡轮轴心的一侧接触时，定位片位于凹槽外且定位片与凹槽对齐，凸台位于定位槽靠近涡轮轴心的一侧时，凸台与定位槽卡紧且定位片内环一侧插入凹槽。通过本申请的处理方案，提高对涡轮叶片的轴向定位，同时方便安装锁紧装置。

Description

一种涡轮叶片的锁紧装置

技术领域

本申请涉及涡轮的领域，尤其是涉及一种涡轮叶片的锁紧装置。

背景技术

航空发动机的涡轮转子是发动机的关键结构件，涡轮转子的寿命决定了整个发动机的整体寿命。发动机涡轮转子长期工作在高温，高压，高转速条件下，要承受高温高速燃气的腐蚀，承受巨大的离心力，气动力以及热应力。涡轮转子失效对于发动机来说是致命的。涡轮转子通常由涡轮盘和转子叶片构成。转子叶片包括榫头，叶身以及叶冠。转子涡轮盘外缘处有榫槽结构。涡轮转子叶片利用其下部的榫头插入涡轮盘的榫槽中来实现涡轮盘以及涡轮转子叶片的连接。但是涡轮盘与转子叶片之间的轴向定位还需要通过其他部件实现。目前的涡轮采用的锁片弯曲变形定位，但是在离心力和热应力的作用下，锁片会变形，使得锁片失去轴向定位的功能。当锁片失去轴向定位功能后，转子叶片会在榫槽内轴向移动。这种移动对于涡轮转子的损伤是很大的，会使得叶片振动加大，叶片与机匣产生剐蹭，从而使得叶片以及整个涡轮转子的寿命大大降低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种涡轮叶片的锁紧装置，解决了现有技术中的问题，提高对涡轮叶片的轴向定位，同时方便安装锁紧装置。

本申请提供的一种涡轮叶片的锁紧装置采用如下的技术方案：

一种涡轮叶片的锁紧装置，涡轮叶片包括叶身和榫头，所述榫头安装在涡轮盘上，锁紧装置包括若干个定位片，若干个所述定位片绕涡轮的轴心周向分布形成连续环形结构的定位环，所述涡轮盘上设有供所述定位片内环一侧插入的凹槽，所述定位环朝向所述榫头的端面上设有凸台，所述榫头靠近所述凹槽的端面上设有供所述凸台插入的定位槽，在涡轮径向方向上所述定位槽的长度大于所述凸台的长度，所述凸台进入所述定位槽中且所述凸台远离涡轮轴心的一侧与所述定位槽远离涡轮轴心的一侧接触时，所述定位片位于所述凹槽外且所述定位片与所述凹槽对齐，所述凸台位于定位槽靠近涡轮轴心的一侧时，所述凸台与定位槽卡紧且所述定位片内环一侧插入所述凹槽。

可选的，在涡轮径向方向上所述凸台从涡轮的内侧至外侧逐渐增大，在涡轮径向方向上所述定位槽从所述涡轮外侧至内侧逐渐缩小，在涡轮径向方向上所述凸台的大端小于所述定位槽的大端，所述凸台进入所述定位槽中且所述凸台远离涡轮轴心的一侧与所述定位槽远离涡轮轴心的一侧接触时，所述凸台的小端与所述定位槽之间存在间隙，在涡轮径向方向上所述凸台的小端与所述定位槽的小端配合时，所述凸台和定位槽过盈配合。

可选的，在涡轮周向方向上所述定位片的两端均设有凸块，相邻两个所述定位片对接时，两个所述定位片对接位置的两个所述凸块组合形成一个所述凸台。

可选的，所述凸块和所述定位片一体设置。

可选的，所述涡轮盘朝向涡轮进气侧或排气侧的侧面上设有挂耳，所述挂耳的开口背对涡轮的轴心，所述挂耳和涡轮盘的间隙形成所述凹槽。

可选的，在涡轮轴向方向上所述凸台从靠近定位片的一侧至远离定位片的一侧逐渐增大，所述定位槽从槽口至槽底逐渐增大。

可选的，所述凸台与定位片的连接位置设置向凸台内侧凹陷的圆角。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

本申请中定位片和涡轮盘上凹槽的配合实现了对定位片轴向方向位移的限制，凸台和定位槽的卡紧限制了定位片和榫头之间的位移，涡轮盘通过对定位片和榫头的轴向位移的限制形成对涡轮叶片的轴向位移的限制。

本申请的定位片安装方便：安装涡轮叶片时，将榫头和榫槽配合，然后将凸台插入定位槽中，此时，凸台位于所述定位槽中远离涡轮轴心的一侧，凸台和定位槽处于未卡紧的状态，定位片位于所述凹槽外且所述定位片与所述凹槽对齐。将定位片沿径向方向向涡轮的轴心侧移动，直至定位片插入凹槽22且凸台和定位槽卡紧。将多个定位片依次安装，形成连续的、环形结构的定位环。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请涡轮叶片安装在涡轮盘上的结构示意图；

图2为本申请凸台和定位槽配合的结构示意图；

图3为本申请涡轮叶片的结构示意图；

图4为本申请涡轮盘的结构示意图；

图5为本申请定位环的结构示意图；

图6为图5中A部分的放大结构示意图；

图7为本申请定位片的结构示意图；

图8为本申请凸台从靠近定位面的一侧至远离定位片的一侧逐渐增大的结构示意图；

图9为本申请从槽口至槽底逐渐增大的定位槽的结构示意图。

附图标记说明：1、涡轮叶片；11、叶身；12、榫头；13、定位槽；2、涡轮盘；21、挂耳；22、凹槽；3、定位片；4、定位环；41、凸台；42、凸块；43、圆角。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

本申请实施例提供一种涡轮叶片的锁紧装置。

如图1-图5所示，一种涡轮叶片的锁紧装置，涡轮叶片1包括叶身11、叶冠和榫头12，所述榫头12安装在涡轮盘2上，涡轮盘2上设有与榫头12配合的榫槽，榫头12和榫槽的配合实现涡轮叶片1和涡轮盘2的安装连接。锁紧装置包括若干个定位片3，若干个所述定位片3绕涡轮的轴心周向分布形成连续环形结构的定位环4，所述涡轮盘2上设有供所述定位片3内环一侧插入的凹槽22，所述定位环4朝向所述榫头12的端面上设有凸台41，所述榫头12靠近所述凹槽22的端面上设有供所述凸台41插入的定位槽13，在涡轮径向方向上所述定位槽13的长度大于所述凸台41的长度，所述凸台41进入所述定位槽13中且所述凸台41远离涡轮轴心的一侧与所述定位槽13远离涡轮轴心的一侧接触时，所述定位片3位于所述凹槽22外且所述定位片3与所述凹槽22对齐，所述定位片3沿径向方向向涡轮的轴心侧移动，所述凸台41位于定位槽13靠近涡轮轴心的一侧时，所述凸台41与定位槽13卡紧且所述定位片3内环一侧插入所述凹槽22。

安装涡轮叶片1时，将榫头12和榫槽配合，然后将凸台41插入定位槽13中，此时，凸台41位于所述定位槽13中远离涡轮轴心的一侧，凸台41和定位槽13处于未卡紧的状态，定位片3位于所述凹槽22外且所述定位片3与所述凹槽22对齐。将定位片3沿径向方向向涡轮的轴心侧移动，直至定位片3插入凹槽22且凸台41和定位槽13卡紧。将多个定位片3依次安装，形成连续的、环形结构的定位环4。本申请的定位片3安装方便。在一个实施例中定位槽13包括大空间部和卡紧部，大空间部用于凸台41进入定位槽13，大空间部整体大于凸台41，卡紧部和凸台41可形成过盈配合。

本申请中定位片3和涡轮盘2上凹槽22的配合实现了对定位片3轴向方向位移的限制，凸台41和定位槽13的卡紧限制了定位片3和榫头12之间的位移，涡轮盘2通过对定位片3和榫头12的轴向位移的限制形成对涡轮叶片1的轴向位移的限制。和涡轮盘2上的凹槽22配合的定位片3抵接榫头12的一个端面，进一步限制涡轮叶片1向定位片3一侧的位移。

如图2、图3和图6所示，在涡轮径向方向上所述凸台41从涡轮的内侧至外侧逐渐增大，在涡轮径向方向上所述定位槽13从所述涡轮外侧至内侧逐渐缩小，在涡轮径向方向上所述凸台41的大端小于所述定位槽13的大端，所述凸台41进入所述定位槽13中且所述凸台41远离涡轮轴心的一侧与所述定位槽13远离涡轮轴心的一侧接触时，所述凸台41的小端与所述定位槽13之间存在间隙，凸台41可在定位槽13中活动；在涡轮径向方向上所述凸台41的小端与所述定位槽13的小端配合时，所述凸台41和定位槽13过盈配合。本申请缩小大空间部的长度，将大空间部的部分区域和卡紧部的部分区域融合，缩小定位槽13的大小，减小定位槽13对榫头12本身的强度影响，当凸台41位于定位槽13远离涡轮轴心的一侧时，凸台41的小端已经位于卡紧部内，而锥形的设计使得此时所述凸台41的小端与所述定位槽13之间存在间隙，只有凸台41轴心侧移动后凸台41逐渐与卡紧部的间隙变小直至形成过盈配合。同时，这样的设计在同样大小的定位槽13的情况下可以设置更大的凸台41，提高凸台41和榫头12的连接强度，提高对涡轮叶片1轴向定位的效果。

如图7所示，在一个实施例中，在涡轮周向方向上所述定位片3的两端均设有凸块42，相邻两个所述定位片3对接时，两个所述定位片3对接位置的两个所述凸块42组合形成一个所述凸台41。两个定位片3连接同一个榫头12，两个相邻的榫头12也共用一个定位片3。举例说明，沿周向依次命名三个定位片和四个榫头，第一定位片、第二定位片、第三定位片、第一榫头、第二榫头、第三榫头和第四榫头，第一定位片的一个凸块42连接第一榫头、另一个凸块42连接第二榫头，第二定位片的一个凸块42连接第二榫头、另一个凸块42连接第三榫头，第三定位片的一个凸块42连接第三榫头、另一个凸块42连接第四榫头；当第二定位片脱落时，第二榫头与第一定位片的一个凸块42保持连接，第三榫头与第三定位片的一个凸块42保持连接，此时，第一定位片的另一凸块42仍然与第一榫头正常稳定的配合，第三定位片的另一凸块42仍然与第四榫头正常稳定的配合，即，第一定位片3和第三定位不会掉落且能保持稳定状态，第一定位片与第二榫头配合的凸块42仍然可以对第二榫头施加作用力，为第二榫头提供一定的轴向定位作用，第三定位片与第三榫头配合的凸块42仍然可以对第三榫头施加作用力，为第三榫头提供一定的轴向定位作用；如果凸台41位于定位片3的中部，一个定位片3对应一个榫头12，当定位片3掉落时，榫头12则失去了原本定位片3提供的轴向定位作用。本申请通过两个定位片3连接同一个榫头12、两个相邻的榫头12也共用一个定位片3的方式，提高锁紧装置的容错率，即使掉落个别定位片3，仍保证对涡轮叶片1提供一定的轴向定位作用。

其中，所述凸块42和所述定位片3一体设置。

如图8和图9所示，在一个实施例中，在涡轮轴向方向上所述凸台41从靠近定位面的一侧至远离定位片3的一侧逐渐增大，所述定位槽13从槽口至槽底逐渐增大。凸台41与定位槽13的卡紧部配合后，形成内大外小的卡紧结构，进一步提高凸台41和定位槽13的卡紧强度，避免凸台41和定位槽13过硬配合失效，进一步避免凸台41从定位槽13中脱出，提高对涡轮叶片1轴向定位的效果。需要注意的是，凸台41和定位槽13在涡轮轴向方向的倾斜程度要保证凸台41能顺利进入定位槽13远离涡轮轴心的一侧。

所述凸台41与定位片3的连接位置设置向凸台41内侧凹陷的圆角43。通过圆角43的设计避免在凸台41和定位片3的连接位置出现应力集中的情况，提高凸台41和定位片3的整体强度，避免凸台41和定位片3强度不足分离后造成定位片3与榫头12失去连接，避免涡轮盘2失去对涡轮叶片1轴向位移的限制的情况发生。

如图4所示，所述涡轮盘2朝向涡轮进气侧或排气侧的侧面上设有挂耳21，具体挂耳21在涡轮盘2上的排气侧还是进气侧根据锁紧装置的安装位置决定，挂耳21涡轮盘2上的设置方位与锁紧装置在涡轮盘2上的安装方位一致，所述挂耳21的开口背对涡轮的轴心，所述挂耳21和涡轮盘2的间隙形成所述凹槽22。挂耳21可以和涡轮盘2一体设置。

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权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种涡轮叶片的锁紧装置，涡轮叶片(1)包括叶身(11)和榫头(12)，所述榫头(12)安装在涡轮盘(2)上，其特征在于，锁紧装置包括若干个定位片(3)，若干个所述定位片(3)绕涡轮的轴心周向分布形成连续环形结构的定位环(4)，所述涡轮盘(2)上设有供所述定位片(3)内环一侧插入的凹槽(22)，所述定位环(4)朝向所述榫头(12)的端面上设有凸台(41)，所述榫头(12)靠近所述凹槽(22)的端面上设有供所述凸台(41)插入的定位槽(13)，在涡轮径向方向上所述定位槽(13)的长度大于所述凸台(41)的长度，所述凸台(41)进入所述定位槽(13)中且所述凸台(41)远离涡轮轴心的一侧与所述定位槽(13)远离涡轮轴心的一侧接触时，所述定位片(3)位于所述凹槽(22)外且所述定位片(3)与所述凹槽(22)对齐，所述凸台(41)位于定位槽(13)靠近涡轮轴心的一侧时，所述凸台(41)与定位槽(13)卡紧且所述定位片(3)内环一侧插入所述凹槽(22)。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片的锁紧装置，其特征在于，在涡轮径向方向上所述凸台(41)从涡轮的内侧至外侧逐渐增大，在涡轮径向方向上所述定位槽(13)从所述涡轮外侧至内侧逐渐缩小，在涡轮径向方向上所述凸台(41)的大端小于所述定位槽(13)的大端，所述凸台(41)进入所述定位槽(13)中且所述凸台(41)远离涡轮轴心的一侧与所述定位槽(13)远离涡轮轴心的一侧接触时，所述凸台(41)的小端与所述定位槽(13)之间存在间隙，在涡轮径向方向上所述凸台(41)的小端与所述定位槽(13)的小端配合时，所述凸台(41)和定位槽(13)过盈配合。

3.根据权利要求1所述的涡轮叶片的锁紧装置，其特征在于，在涡轮周向方向上所述定位片(3)的两端均设有凸块(42)，相邻两个所述定位片(3)对接时，两个所述定位片(3)对接位置的两个所述凸块(42)组合形成一个所述凸台(41)。

4.根据权利要求3所述的涡轮叶片的锁紧装置，其特征在于，所述凸块(42)和所述定位片(3)一体设置。

5.根据权利要求1所述的涡轮叶片的锁紧装置，其特征在于，所述涡轮盘(2)朝向涡轮进气侧或排气侧的侧面上设有挂耳(21)，所述挂耳(21)的开口背对涡轮的轴心，所述挂耳(21)和涡轮盘(2)的间隙形成所述凹槽(22)。

6.根据权利要求1所述的涡轮叶片的锁紧装置，其特征在于，在涡轮轴向方向上所述凸台(41)从靠近定位片(3)的一侧至远离定位片(3)的一侧逐渐增大，所述定位槽(13)从槽口至槽底逐渐增大。

7.根据权利要求1或6所述的涡轮叶片的锁紧装置，其特征在于，所述凸台(41)与定位片(3)的连接位置设置向凸台(41)内侧凹陷的圆角(43)。