CN205001254U - 一种转子叶片盘、压气机及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转子叶片盘、压气机及航空发动机，转子叶片盘包括：转子盘(1)和转子叶片(2)，转子盘(1)和沿转子盘(1)的周向布置的转子叶片(2)构成一体成型的叶片盘，多级叶片盘沿着自身的轴向依次排布，每个转子盘(1)在转子叶片(2)根部的两侧均延伸设有第一缘板(3)和第二缘板(4)，相邻的两个转子盘(1)之间通过第一缘板(3)和第二缘板(4)实现平滑对接。此种转子叶片盘与不带内环的静子叶片配合使用，能够消除转子叶片与静子叶片之间的容腔，从而减少气流漩涡和气流泄漏，用在压气机中可减小容腔引起的气动损失以提高气动压比，进而提发动机整体的效率和推力。

Description

一种转子叶片盘、压气机及航空发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种转子叶片盘、压气机及航空发动机。

背景技术

航空发动机中设有压气机，压气机的作用是提高流过它的空气压力，以供给发动机工作时所需要的压缩空气。压气机的主要部件包括：进气机匣、转子、静子和防冰装置等，其中转子的作用是把从涡轮传来的扭矩传给转子叶片，并带动转子叶片在高转速下高效率地工作。

现有技术中的压气机转子一般采用如图1所示的结构，沿着转子的轴向设有若干个转子盘1a，每一个转子盘1a的外圆周上都均匀地安装有转子叶片2a，转子叶片2a通过榫头8a固定在转子盘1a上，且转子叶片2a的尺寸沿着气流方向逐渐减小，以实现对空气的压缩比逐渐增大。各级转子盘1a通过鼓筒4a相连接，相邻的两个鼓筒4a与位于中间的转子盘1a通过将螺栓5a和螺母7a安装在法兰6a上实现固定。再结合图2，每一个转子盘1a的两侧均设有缘板3a，相邻的两个缘板3a之间安装有静子叶片9a，静子叶片9a上设有内环与鼓筒4a实现气流密封。

由于功能的需要以及结构上的限制，航空发动机压气机转子叶片2a与静子叶片8a之间在内流道处会形成容腔，该容腔将导致主流道气流在沿着图2中示意的箭头A流动时，会在容腔该处产生漩涡，并使经增压后的气体向主流前方泄漏，从而引起压气机效率下降，压比降低，进而使发动机效率下降，推力降低。

为了避免容腔的负面影响，在某些压气机设计中通过优化流道、静子和转子结构来减小容腔的体积，并通过严格计算转静子级间封严间隙来保证气流泄漏最小，从而使容腔的负面影响最小化。但这种传统设计结构复杂，可靠性较差，重量大，设计成本和加工成本高，而且不能彻底消除容腔的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种转子叶片盘、压气机及航空发动机，能够消除转子叶片与静子叶片之间在内流道处形成的容腔，从而减少气体泄漏量。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种转子叶片盘，包括：转子盘和转子叶片，所述转子盘和沿所述转子盘的周向布置的所述转子叶片构成一体成型的叶片盘，多级所述叶片盘沿着自身的轴向依次排布，每个所述转子盘在所述转子叶片根部的两侧均延伸设有第一缘板和第二缘板，相邻的两个所述转子盘之间通过所述第一缘板和所述第二缘板实现平滑对接。

进一步地，各个所述叶片盘相互连接形成全部或部分整体式的所述转子叶片盘。

进一步地，所述第一缘板的长度大于所述第二缘板的长度。

进一步地，所述第一缘板和所述第二缘板的端头通过焊接实现平滑对接。

为实现上述目的，本实用新型第二方面提供了一种压气机，包括上述实施例的转子叶片盘。

进一步地，还包括静子叶片，所述静子叶片设置在相邻的所述转子叶片之间，且所述静子叶片的端面抵靠在所述转子盘的外表面上并形成气密封结构。

进一步地，所述静子叶片抵靠在所述第一缘板上，并与所述第一缘板的外表面形成气密封结构。

为实现上述目的，本实用新型第三方面提供了一种航空发动机，包括上述实施例的压气机。

基于上述技术方案，本实用新型实施例的转子叶片盘，在每个转子盘位于转子叶片根部的两侧均延伸设有第一缘板和第二缘板，相邻的两个转子盘之间通过第一缘板和第二缘板实现平滑对接，这样缘板的外表面就形成空气流道，此种转子叶片盘与不带内环的静子叶片配合使用，能够消除转子叶片与静子叶片之间的容腔，从而减少气流漩涡和气流泄漏，用在压气机中可减小容腔引起的气动损失以提高气动压比，进而提发动机的整体效率和推力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中航空发动机的转子叶片盘的结构示意图；

图2为现有技术中航空发动机的转子叶片盘的气流方向示意图；

图3为本实用新型转子叶片盘的一个实施例的结构示意图；

图4为图3所示转子叶片盘的气流方向示意图。

附图标记说明

1a－转子盘；2a－转子叶片；3a－缘板；4a－鼓筒；5a－螺栓；6a－法兰；7a－螺母；8a－榫头；9a－静子叶片；

1－转子盘；2－转子叶片；3－第一缘板；4－第二缘板；5－焊缝；6－静子叶片。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“竖直”和“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

为了解决现有技术的航空发动机在转子叶片和静子叶片之间存在容腔会造成气体泄露的问题，本实用新型改变了通过减小容腔体积对压气机进行优化设计的思路，提出一种新的转子叶片盘，如图3所示的一个实施例的结构示意图和图4所示的气体流动示意图，包括：转子盘1和转子叶片2，转子盘1和沿转子盘1的周向布置的转子叶片2构成一体成型的叶片盘，即转子盘1与转子叶片2之间不通过榫头进行连接，这种整体式的叶片盘具有更高的强度和可靠性，且结构简单，重量更轻。多级叶片盘沿着自身的轴向依次排布，可使每一级转子叶片2的尺寸逐渐减小，以实现逐渐增大的压缩比。而且每个转子盘1在转子叶片2根部的两侧均延伸设有第一缘板3和第二缘板4，相邻的两个转子盘1之间通过第一缘板3和第二缘板4实现平滑对接。

优选地，第一缘板3和第二缘板4的端头通过焊接实现平滑对接，并形成图3中所示的焊缝5，焊接一种使多种物理结构连接在一起的工艺，实现简单可靠。其中，第一缘板3和第二缘板4平滑对接主要有两方面的考虑，其一是使气流在沿着转子的内流道即缘板的外表面流动时，尽量减小气流损失；其二是使静子叶片6与缘板的外表面之间容易实现气密封。

在这种实施例中，如图4所示的空气流动示意图，相连接的第一缘板3和第二缘板4的外表面形成空气流道，此种转子叶片盘与不带内环的静子叶片6配合使用，可使高压气体直接沿着箭头B所示的方向贴着缘板的外表面平滑流动，能够消除转子叶片2与静子叶片6之间的容腔，从而减少气流漩涡和气流泄漏，用在压气机中可减小容腔引起的气动损失以提高气动压比，进而提发动机整体的效率和推力。

而且本实用新型的转子叶片盘无需像现有技术一样，在各级叶片盘上设置鼓筒和连接法兰、螺栓和螺母等，只需在相邻缘板处对接，即可使各个叶片盘相连接以形成刚性转子，因而能够减少零件数目，使得整体结构较为简单，并减小转子叶片盘的整体重量；而且一体式的转子结构还能增强连接刚性，从而提高转子结构的可靠性。

对于整个的转子结构，设计人员可以将部分相邻的叶片盘相互连接形成部分整体式的转子结构，尤其是在压缩比较高的区域。更加优选地，也可以将转子中所有的叶片盘相互连接形成全部整体式的转子结构，这样可以极大程度地简化转子的结构，减小重量，并提高转子的整体刚度，从而实现更高的结构可靠性。

在另外一个实施例中，如图4所示，静子叶片6设置在相邻的转子叶片2之间，且静子叶片6的端面需要抵靠在转子盘1的外表面上，即抵靠在缘板的外表面上，这种连接既要保证转子相对于静子能够灵活转动，还要使静子叶片6与缘板的外表面形成气密封结构。为了达到较好的密封效果，以图4为基准，对于一个特定的叶片盘，可使位于转子叶片2左侧的第一缘板3的长度大于位于右侧的第二缘板4的长度，这样就可以使静子叶片6的端面完全与第一缘板3相接触，而不会横跨在第一缘板3和第二缘板4之间的焊缝5上从而影响密封效果。

其次，本实用新型还提供了一种压气机，该压气机中包含上述各实施例所述的转子叶片盘，由于本实用新型的转子叶片盘能够消除转子叶片2与静子叶片6之间的容腔，从而减少高压气体的泄漏量及气流漩涡，因而安装了此种转子叶片盘的压气机在工作时能够在很大程度上降低气动损失，以提高气动压比，使压气机的综合性能得到较大的提升。

进一步地，本实用新型的压气机还包括静子叶片6，静子叶片6设置在相邻的转子叶片2之间，且静子叶片6的端面抵靠在转子盘1的外表面上并形成气密封结构。本实施例的压气机将本实用新型的转子叶片盘与不带内环的静子叶片6等结构配合使用，可以消除容腔。

在一个优选的实施例中，第一缘板3的长度大于第二缘板4且能容纳静子叶片6的宽度，静子叶片6抵靠在第一缘板3上，并与第一缘板3的外表面形成气密封结构，这一实施例可以达到较好的气密封效果，尽量减少气体的泄漏，以提高压气机的工作效率。

最后，本实用新型还提供了一种航空发动机，例如涡扇发动机，包括上述各实施例所示压气机，由于这种消除容腔的压气机能够实现较高的气动压比，因而可以相应地提高航空发动机的推力和效率。

以上对本实用新型所提供的一种转子叶片盘、压气机及航空发动机进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种转子叶片盘，其特征在于，包括：转子盘(1)和转子叶片(2)，所述转子盘(1)和沿所述转子盘(1)的周向布置的所述转子叶片(2)构成一体成型的叶片盘，多级所述叶片盘沿着自身的轴向依次排布，每个所述转子盘(1)在所述转子叶片(2)根部的两侧均延伸设有第一缘板(3)和第二缘板(4)，相邻的两个所述转子盘(1)之间通过所述第一缘板(3)和所述第二缘板(4)实现平滑对接。

2.根据权利要求1所述的转子叶片盘，其特征在于，各个所述叶片盘相互连接形成全部或者部分整体式的所述转子叶片盘。

3.根据权利要求1所述的转子叶片盘，其特征在于，所述第一缘板(3)的长度大于所述第二缘板(4)的长度。

4.根据权利要求1所述的转子叶片盘，其特征在于，所述第一缘板(3)和所述第二缘板(4)的端头通过焊接实现平滑对接。

5.一种压气机，其特征在于，包括权利要求1～4任一所述的转子叶片盘。

6.根据权利要求5所述的压气机，其特征在于，还包括静子叶片(6)，所述静子叶片(6)设置在相邻的所述转子叶片(2)之间，且所述静子叶片(6)的端面抵靠在所述转子盘(1)的外表面上并形成气密封结构。

7.根据权利要求6所述的压气机，其特征在于，所述静子叶片(6)抵靠在所述第一缘板(3)上，并与所述第一缘板(3)的外表面形成气密封结构。

8.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求5～7任一所述的压气机。