CN210105931U

CN210105931U - 一种带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片

Info

Publication number: CN210105931U
Application number: CN201920108081.5U
Authority: CN
Inventors: 高爱琼; 段入柯; 徐文奇
Original assignee: Beijing Nanfang Snecma Turbine Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Nanfang Snecma Turbine Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2029-09-10

Abstract

本实用新型涉及一种带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，包括叶身(2)，所述叶身(2)在内部包含支承结构。由于晶格结构具有良好的刚度比以及低体积容量，改进后的导向叶片与具有实心叶身结构的叶片相比，在同样强度条件下减少了20％的重量。

Description

一种带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片

技术领域

本实用新型涉及一种带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，特别是用于航空发动机的低压级涡轮机导向叶片。

背景技术

在航空工业中，现有的航空发动机低压涡轮导向叶片为铸造的挂钩式导向叶片，由在附图1中所示的外缘板1、叶身2和内缘板3组成。其中，外缘板1通过挂钩支承在涡轮机匣上，叶身2与内缘板3为悬臂结构。叶身部分为实心，导向叶片通过精密铸造成型。

然而，在满足性能与刚度等要求后，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。

因此，在现有技术中通常使用导向叶片，即在叶片中加入空腔，空心叶身结构的叶片与实心叶身结构的叶片相比，降低了30％的重量。然而，这种导向叶片由于空腔而刚度不足，容易在使用过程中弯曲、甚至断裂。

实用新型内容

因此本实用新型的目的在于，提供了一种具有带晶格结构的叶身的涡轮导向叶片。

一种带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片,包括叶身，所述叶身在内部包含支承结构。

最好，所述支承结构为用于支承的晶格结构。

优选地，所述叶身具有至少一个装有所述支承结构的空腔，在所述空腔上垂直于导向叶片进风方向沿外力方向设置排除装置，其被设置用于借助外力将内部材料从所述至少一个空腔排出。

优选地，所述排除装置为至少一个开口。

优选地，还包括内缘板，在所述叶身的靠近内缘板一侧设置与所述至少一个空腔连通的并且与该第一开口对置的第二开口。

最好，在所述第一开口和所述第二开口处设置可拆卸覆盖部。

本实用新型还涉及一种涡轮机，所述涡轮机具有上述的导向叶片。

由于晶格结构具有良好的刚度比以及低体积容量，改进后的导向叶片具有下述优点，与具有实心叶身结构的叶片相比，在同样强度条件下减少了20％的重量。这种改进结构，同样适用于其它涡轮导向叶片的轻量化设计。

本实用新型的对象还包括一种具有根据前述实施方式之一所述的导向叶片的涡轮机。

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示出了导向叶片主视图。

图2示出了实心导向叶片沿线A-A剖视图。

图3示出了晶格结构的示意图。

图4示出了导向叶片的具有晶格结构的叶身的示意图。

图5示出了具有开口的导向叶片的俯视图。

图6示出了具有晶格结构和开口的导向叶片沿B-B线的旋转剖视图。

附图标记列表

1 外缘板，

2 叶身，

3 内缘板，

4 晶格结构，

5 第一开口，

6 覆盖部。

具体实施方式

具体实施例

图1以主视图示出了现有技术中的涡轮机导向叶片。该导向叶片为实心导向叶片，并且包括外缘板1、叶身2和内缘板3。其中，外缘板1通过挂钩支承在涡轮机匣(未示出)上，叶身2与内缘板3为悬臂结构。图2 示出了实心导向叶片沿线A-A剖视图。在此可以看出导向叶片为实心。

在满足性能和强度等要求之后，应尽可能减轻导向叶片的重量。因此，针对现有航空发动机低压涡轮导向叶片的上述问题，设计了一种采用空心叶身结构的涡轮导向叶片。改进后的涡轮导向叶片，相较于实心叶身结构的叶片，减少了30％的重量。现有技术中通常使用增材制造、即3D打印来生产这种导向叶片。通过这种方式粘结单一粒状材料或多种粒状材料，以构成具有空腔的叶片。在制造过程中，这种叶片利用镍基合金金属粉末通过激光选区熔化(SLM)的方式成型。该改进结构，同样适用于其它非冷却涡轮导向叶片的减重设计。然而这种导向叶片由于空腔而刚度不足，容易在使用过程中弯曲、甚至断裂。于是在叶身2内构成支承结构、尤其是晶格结构4。图3示出了晶格结构的示意图。图4示出了导向叶片的具有晶格结构的叶身的示意图。通过这种晶格结构使得导向叶片具有更高的刚性。

另外不利的是，在增材制造过程中大量的金属粉末会留存在空腔中，这些金属粉末会大大增加叶片的重量，因此需要在制造过程后更方便地取出这些金属粉末，以便能进一步降低叶片的重量。

因此设置至少一个开口，以便取出这些粉末。图5示出了具有开口的导向叶片的俯视图。图6示出了具有晶格结构和开口的导向叶片沿B-B线的旋转剖视图。可以看出，在该空腔靠近外缘板一侧设置第一开口5，以便与外部连通。开口为贯通孔，将叶身内部空腔的叶身实体部分与外缘板贯穿。导向叶片成形后，若将其倒置，其叶身空腔内的金属粉末可利用自重从第一开口5倒出。

然而导向叶片相对较大且较重，不易搬动，且不容易倒干净。所以还可以在该叶身的靠近内缘板3的端面上设置第二开口(未示出)，该第二开口同样与该至少一个空腔连通。以这种方式，可以利用吹风的方式、例如利用鼓风机向第二开口吹风，以便将金属粉末从第二开口吹出，这样能更为干净地清除金属粉末。

待清除金属粉末后，利用覆盖部6将开口5覆盖，以便防止异物进入。在该开口5处设置覆盖部6，该覆盖部6可与导向叶片连接，在清除金属粉末之后覆盖开口。该覆盖部6为盖或填充块。其材料可与导向叶片的材料相同。

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

1.一种带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片,包括叶身(2)，其特征在于，所述叶身(2)在内部包含支承结构。

2.根据权利要求1所述的带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，其特征在于，所述支承结构为用于支承的晶格结构(4)。

3.根据权利要求2所述的带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，其特征在于，所述叶身(2)具有至少一个装有所述支承结构的空腔，在所述空腔上垂直于导向叶片进风方向沿外力方向设置排除装置，其被设置用于借助外力将内部材料从所述至少一个空腔排出。

4.根据权利要求3所述的带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，其特征在于，所述排除装置为至少一个开口。

5.根据权利要求4所述的带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，其特征在于，还包括内缘板(3)，在所述叶身的靠近内缘板(3)一侧设置与所述至少一个空腔连通的并且与第一开口(5)对置的第二开口。

6.根据权利要求5所述的带有晶格结构叶身的涡轮导向叶片，其特征在于，在所述第一开口和所述第二开口处设置可拆卸覆盖部(6)。