CN209761501U - 航空发动机涡轮工作叶片叶冠及涡轮工作叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种航空发动机涡轮工作叶片叶冠及涡轮工作叶片,能在保证叶冠缘板厚度及其性能的条件下大大减轻了其质量，从而减小了叶片工作状态下的离心载荷。其中，航空发动机涡轮工作叶片叶冠的叶冠内部设置有空腔；空腔内填充有支承结构。涡轮工作叶片，设置有如前的航空发动机涡轮工作叶片叶冠。本实用新型摒弃现有涡轮转子叶片的制作方式，采用增材制造，克服传统制造工艺仅能制成实心铸造叶片的缺陷，提供一种航空发动机涡轮工作叶片叶冠，在保证叶冠缘板厚度及其性能的条件下大大减轻了其质量，从而减小了叶片工作状态下的离心载荷。具有空腔且空腔内部设置支承结构的涡轮叶片叶冠为在涡轮工作叶片上方便的设置叶冠提供了极大的便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及涡轮机工作叶片技术领域，特别是一种航空发动机涡轮工作叶片叶冠及涡轮工作叶片。
背景技术
在航空工业中，现有的航空发动机低压涡轮工作叶片为铸造叶片，对于材料使用率很低。如图1所示由叶冠1、叶身2、缘板3、伸根4和榫头5组成。该叶片通过榫头5安装在涡轮盘上。其叶冠1为实心叶身结构，如图2所示。满足性能与强度等要求后，航空发动机零部件的重量应越轻越好。低压涡轮叶片的叶高相对较大，且级数较多，在发动机重量中占比较大，所以需要减重。进一步地，叶冠的设置虽可以提高低压涡轮叶片的刚性，可以有效抑制振动，减小叶间气动泄漏损失，但实心结构质量加到在叶片高速转动的状态下会产生离心力从而加大叶片根部的载荷，如果减小叶冠缘板厚度，又会使相邻叶片叶冠产生失配的现象。由于实心叶冠产生的离心载荷会降低涡轮部件的使用寿命，因此大多数高压涡轮叶片没有叶冠结构。
因此研发一款航空发动机涡轮工作叶片叶冠及涡轮工作叶片以克服上述技术缺陷中的至少一种，成为一种必需。
实用新型内容
本实用新型的针对现有航空发动机涡轮部分重量过重的问题，提供一种新型的航空发动机涡轮工作叶片叶冠及涡轮工作叶片,能在保证叶冠缘板厚度及其性能的条件下大大减轻了其质量，从而减小了叶片工作状态下的离心载荷。
具体地，本实用新型通过下述方式实现所述目的。
一方面，本实用新型的航空发动机涡轮工作叶片叶冠的叶冠内部设置有空腔；所述空腔内填充有支承结构。
优选地，所述支承结构为用于支承的晶格结构。
优选地，所述叶冠两个封严篦齿间的壁面设置有与所述空腔连通的孔洞。
另一方面，本实用新型还提供一种涡轮工作叶片，设置有如前所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠。
本实用新型摒弃现有传统铸造工艺制作低压涡轮转子叶片的制作方式，采用增材制造，克服传统制造工艺仅能制成实心铸造叶片的缺陷，提供一种航空发动机涡轮工作叶片叶冠，在保证叶冠缘板厚度及其性能的条件下大大减轻了其质量，从而减小了叶片工作状态下的离心载荷。具有空腔且空腔内部设置支承结构的涡轮叶片叶冠为在涡轮工作叶片上方便的设置叶冠提供了极大的便利。本申请中的支承结构与传统的固体材料相比，优选采用金属晶体结构，作为一种周期性多孔结构，其密度大大降低。具有该结构叶冠的低压涡轮叶片，其叶冠部位质量降低，从而减小了由于转动产生的离心载荷。采用本申请上述结构后，涡轮部件在航空涡轮发动机中起到将高温燃气的内能转化为机械能的功能。涡轮转子部件在工作状态下承载了巨大的离心载荷。所以减轻涡轮转子叶片重量对其工作性能及寿命有着重要意义。
进一步地，晶格结构大大降低了叶片叶冠的质量，从而降低了转子叶片工作状态下的离心载荷以达到延长涡轮叶片使用寿命的目的。与此同时，由于叶冠工作状态下，受力较小，所以晶格结构的叶冠性能与传统实心结构相当。
进一步地，采用统一晶格结构有序排列后形成叶冠的内部晶格结构，叶冠结构壁面与其内部晶格结构相连形成最终的叶冠结构，能够降低叶冠重量的同时，不失叶冠的结构强度。
进一步地，本申请上述叶冠结构两个封严篦齿间的壁面有孔洞与其内部晶格结构联通。这些孔洞可用于清除增材制造后晶格结构内部残余的打印粉末。
本实用新型提供的涡轮工作叶片通过具有根据前述实施方式之一所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠，具有前述改进所能达到的优异的使用效果。
附图说明
根据下文的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的其他目的、优点和特征。
图1示出了现有技术中航空发动机涡轮工作叶片叶冠的结构示意图。
图2为图1中A向或B向位置截面示意图。
图3为本申请其中一个实施例中航空发动机涡轮工作叶片叶冠的结构示意图。
图4为图3中支承结构的结构示意图。
图5为晶格结构中单个晶格单元的结构示意图。
图6为图3所示的叶冠部位孔洞设置结构示意图。
具体实施例
图3所示，本实施例提供的航空发动机涡轮工作叶片叶冠中，叶冠G内部设置有空腔100；所述空腔100内填充有支承结构200。
优选地，如图4，在本实施例的其中一个实施方式中，所述支承结构200为用于支承的晶格结构。晶格结构的设置大大降低了叶片叶冠的质量，从而降低了转子叶片工作状态下的离心载荷以达到延长涡轮叶片使用寿命的目的。与此同时，由于叶冠工作状态下，受力较小，所以晶格结构的叶冠性能与传统实心结构相当。
优选地，如图5所示，在本实施例的其中一个实施方式中，所述晶格结构的中任意晶格单元单个晶格结构为八峰结构。采用图示中的单个晶格有序排列后形成叶冠的内部晶格结构，叶冠结构壁面与其内部晶格结构相连形成最终的叶冠结构，能够降低叶冠重量的同时，不失叶冠的结构强度。
优选地，在本实施例的其中一个实施方式中，所述叶冠两个封严篦齿300间的壁面设置有与所述空腔连通的孔洞400。本申请上述叶冠结构两个封严篦齿间的壁面有孔洞与其内部晶格结构联通。这些孔洞可用于清除增材制造后晶格结构内部残余的打印粉末。
本申请上述航空发动机涡轮工作叶片叶冠的制造可通过增材制造、即3D打印来实现。改进后的航空发动机涡轮工作叶片叶冠，摒弃现有传统铸造工艺制作低压涡轮转子叶片的制作方式，采用增材制造，克服传统制造工艺仅能制成实心铸造叶片的缺陷，提供一种航空发动机涡轮工作叶片叶冠，在保证叶冠缘板厚度及其性能的条件下大大减轻了其质量，从而减小了叶片工作状态下的离心载荷。具有空腔且空腔内部设置支承结构的涡轮叶片叶冠为在涡轮工作叶片上方便的设置叶冠提供了极大的便利。本申请中的支承结构与传统的固体材料相比，可优选采用金属晶体结构，作为一种周期性多孔结构，其密度大大降低。具有该结构叶冠的低压涡轮叶片，其叶冠部位质量降低，从而减小了由于转动产生的离心载荷。采用本申请上述结构后，涡轮部件在航空涡轮发动机中起到将高温燃气的内能转化为机械能的功能。涡轮转子部件在工作状态下承载了巨大的离心载荷。所以减轻涡轮转子叶片重量对其工作性能及寿命有着重要意义。
可以理解的是，本实用新型提供的涡轮工作叶片通过具有根据前述实施方式之一所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠，具有前述改进所能达到的优异的使用效果。因此具有上述航空发动机涡轮工作叶片叶冠的涡轮工作叶片也是本申请所要着重保护的。
虽然本文示出和描述了示例性的优选实施例，但本领域技术人员可以据此推导出符合本实用新型原理的其他实施例，这些实施例也应被认为落入本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种航空发动机涡轮工作叶片叶冠，其特征在于，所述叶冠内部设置有空腔；所述空腔内填充有支承结构。
2.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠，其特征在于，所述支承结构为用于支承的晶格结构。
3.根据权利要求2所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠，其特征在于，所述晶格结构的中任意晶格单元单个晶格结构为八峰结构。
4.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠，其特征在于，所述叶冠两个封严篦齿间的壁面设置有与所述空腔连通的孔洞。
5.一种涡轮工作叶片，所述涡轮机设置有根据前述权利要求1-4中任一项所述的航空发动机涡轮工作叶片叶冠。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920101899.4U CN209761501U (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 航空发动机涡轮工作叶片叶冠及涡轮工作叶片 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN209761501U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11952913B2 (en) | 2022-04-27 | 2024-04-09 | Shanghai Jiaotong University | Turbine blade with improved swirl cooling performance at leading edge and engine |
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2019
- 2019-01-22 CN CN201920101899.4U patent/CN209761501U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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