CN213598026U - 叶轮机械及航空发动机 - Google Patents

Abstract

一种叶轮机械包括轮盘、多个转子叶片和平衡块，转子叶片包括缘板，轮盘提供周向榫槽，多个转子叶片固定安装在周向榫槽中，平衡块包括翼板和配重体，配重体固定于翼板内侧，至少一对相邻缘板在相邻侧分别提供有安装翼板的空间，翼板的周向两端分别固定在空间中，当相邻的所述转子叶片在周向上滑动分开时，所述翼板与所述缘板之间设置成可相对滑动。因此可以实现平衡块的简单装卸，降低转子叶片拆装的工作量，提高工作效率。还公开了包括上述叶轮机械的航空发动机。

Description

叶轮机械及航空发动机

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械。

背景技术

目前国内外的叶轮机械，在转子分布平衡过程中通常在转子叶片榫头下安置平衡块用于降低转子自身不平衡量。如图1至图3所示的典型的叶轮机械结构，轮盘2提供周向榫槽21，转子叶片3的榫头32插入周向榫槽 21中，最后使用安装锁紧块将所有转子叶片3锁定在周向榫槽21上。平衡块1安装在轮盘2和榫头32之间，部分转子叶片3间存在限位块4，用以约束转子叶片3的位移，转子叶片3及轮盘2之间存在封严钢丝5用以封严。

但将平衡块1安装在轮盘2和榫头32之间的方式存在以下问题：一是平衡块1的安装与拆除均需要拆除沿周向榫槽21安装路径上的所有转子叶片3才可实现，因此操作过程较为繁琐，工作量大，转子叶片3的多次重复装拆过程容易造成周向榫槽21上的涂层脱落甚至基体受损；二是平衡块 1安装于叶片榫头32与轮盘周向榫槽21之间，沿径向方向上的活动间隙大，径向上处于自由状态，常发生动平衡结果重复性差，影响转子平衡质量的判断，同时在叶轮机械的启动及停止过程中，平衡块1对转子叶片3及轮盘2将产生冲击，进而造成零件损伤，影响叶轮机械的安全及寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种叶轮机械，能够实现平衡块的简便装拆，避免零件损伤，提高叶轮机械的动平衡效果。

为实现上述目的的叶轮机械，包括轮盘、多个转子叶片和平衡块，转子叶片包括缘板，轮盘提供周向榫槽，多个转子叶片固定安装在周向榫槽中。平衡块包括翼板和配重体，配重体固定于翼板内侧。当相邻的所述转子叶片在周向上滑动分开时，所述翼板与所述缘板之间设置成可相对滑动。

至少一对相邻缘板在相邻侧分别提供有安装翼板的空间，翼板周向两端分别固定在所述空间中。

一种可选的实施方式为，安装有平衡块的相邻的缘板在所述相邻侧的内侧各自开有凹槽，凹槽提供所述空间，翼板的周向两端分别进入凹槽内，凹槽沿轴向方向的两侧各自超出轮盘上的周向榫槽的宽度范围，翼板的周向各端的轴向两侧分别被夹在轮盘的外周面和凹槽的底壁之间。凹槽沿径向方向的厚度不大于缘板厚度。

另一种可选的实施方式为，安装有平衡块的相邻的缘板在所述相邻侧的内侧各自开有凹槽，凹槽提供所述空间，相邻侧的凹槽整体构造成燕尾槽，翼板构造成燕尾榫，燕尾榫和燕尾槽配合，以使翼板的周向两端分别固定在所述空间中。

优选的，所述空间沿轴向方向的两端不超过缘板和轮盘之间的封严钢丝。

优选的，所述空间以转子叶片的中心轴为中心在缘板上对称分布。

优选的，翼板和配重体采用焊接或整体加工的方式连接。

优选的，平衡块的材料为高温合金。

优选的，高温合金为钛合金。

本实用新型的另一目的是提供一种航空发动机，所述航空发动机包括上述叶轮机械。

通过在缘板上开设一定空间并与平衡块的翼板相配合的方式实现平衡块的安装，可以使得平衡块装拆时仅取出一片转子叶片，通过周向滑动平衡块安装位置处两侧的转子叶片即可完成平衡块的安装，大大提高了平衡块的拆装效率；同时可以减少平衡块与轮盘及叶片之间的间隙，提高平衡块的安装稳定性和发动机转子运转的安全性与可靠性；此外，缘板上的空间可以够优化转子叶片缘板结构，减少转子叶片重量，优化叶片应力分布，实现较佳的动平衡效果。

附图说明

本实用新型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是平衡块的一种典型安装位置示意图。

图2是图1中A处的放大图。

图3是沿图1中B-B线的剖面图。

图4是平衡块的安装位置示意图。

图5是沿图4中C-C线的剖面图。

图6是转子叶片沿周向方向的右视图。

图7是图6的仰视图。

图8是平衡块的一种实施方式的示意图。

图9是凹槽为燕尾槽的示意图。

图10为翼板的周向两端为燕尾榫的示意图。

符号说明

1平衡块

2轮盘

3转子叶片

4限位块

5封严钢丝

8凹槽

10空间

11翼板

12配重体

13周向两端

21周向榫槽

22外周面

31叶身

32榫头

33缘板

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型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实用新型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例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。下述实施例中所使用的“内侧”表示沿径向方向朝向轮盘的一侧，“外侧”表示沿径向方向远离轮盘的一侧。

一种叶轮机械如图4至图6所示，叶轮机械包括轮盘2、多个转子叶片3 和平衡块1。轮盘2提供周向榫槽21，转子叶片3包括缘板33、叶身31和榫头32，转子叶片3的榫头32装入周向榫槽21，以实现转子叶片3在轮盘2上的固定。

平衡块1如图8所示，包括翼板11和配重体12，配重体12固定于翼板 11内侧，即位于翼板11沿径向方向朝向轮盘2的一侧。配重体12采用修磨方式完成平衡块1整体的质量调整，实现对叶轮机械动平衡的精确调整。翼板11 和配重体12两者采用焊接方式连接，也可以采用整体加工的方式一体成型。如采用焊接方式，平衡块1可优选可焊性较好的金属材料。此外，由于叶轮机械或在极恶劣的环境下工作，特别是对于航空发动机的压气机或涡轮，平衡块 1的材料优选采用高温合金，可以提高温度承受极限，延长叶轮机械的整体使用寿命。优选的，以钛合金为佳，可使平衡块1具有较高的耐热、耐腐蚀能力，可加工性好，具有较佳的综合性能。

在上述叶轮机械中，至少一对相邻缘板33在相邻侧分别提供有安装平衡块1的翼板11的空间10，翼板11的轴向两端分别固定在缘板33的空间10 中。通过在缘板33开通空间10，可减轻转子叶片3的质量，降低轮盘2的载荷，改善转子叶片3的应力分布。

此时，平衡块1不再位于转子叶片3的榫头32底部，而是沿轮盘2的周向分布，平衡块1的安装及拆卸过程中仅需要取出一片转子叶片3，由于当相邻的所述转子叶片在周向上滑动分开时，翼板11与缘板33之间设置成可相对滑动，因此通过周向滑动平衡块1安装位置处两侧的转子叶片3即可完成平衡块1的安装，不需要再对每个转子叶片3进行拆卸，极大提高了平衡块1的拆装效率，减小了工作量。

结合图5至图7，一种可选的实施方式为安装有平衡块1的相邻缘板33 在相邻侧的内侧各自开有凹槽8，凹槽8提供容纳翼板11的空间10，翼板11 的周向两端13分别进入凹槽8内。凹槽8沿轴向方向的两侧各自超出轮盘2 上的周向榫槽21的沿轴向方向的宽度范围，使翼板11的周向各端的轴向两侧分别被夹紧在轮盘2的外周面22和凹槽8的底壁之间，此时翼板11的轴向两侧的内侧与周向榫槽21轴向两侧的外周面22接触，外周面22实现对翼板11的支撑。优选的，凹槽8所构成的空间10沿径向方向的厚度不大于缘板33厚度，以实现对平衡块1的固定。

结合图5、图9和图10，另一种可选的实施方式为安装有平衡块1的相邻的缘板33在相邻侧的内侧各自开有凹槽8，凹槽8提供空间10，相邻侧的凹槽8整体构造成燕尾槽，翼板11的周向两端13构造成燕尾榫，周向两端13 的燕尾榫和凹槽8的燕尾槽配合，以使翼板11的周向两端分别固定在缘板33 的空间10中。通过燕尾榫和燕尾槽的配合，平衡块1可以固定在一对相邻转子叶片3的缘板33中。

凹槽8与翼板11的配合不限于上述实施方式，还可以有其他的构造，只要可以实现平衡块1在缘板33上的固定即可。

通过上述平衡块1与缘板33的小间隙配合，可减少平衡块1的活动间隙，降低叶轮机械转子启动及停车过程中平衡块1对转子叶片3及轮盘2的冲击，提高了叶轮机械转子结构的安全性与可靠性。

在上述实施方式的基础上，缘板33上的空间10沿轴向方向的两端不应超过缘板33和轮盘2之间的封严钢丝5所在区域，以保证空间10不影响转子叶片3的轴向封严。

可选的，缘板33上的空间10以转子叶片3的中心轴为中心在缘板33上对称分布，以实现平衡块1和转子叶片3的稳定配合，优化叶片的应力分布。

若平衡块1的安置位置在限位块4处，还应根据限位块4的形状设置一定的周向间隙。即相邻的两转子叶片3之间如果存在限位块4，该相邻的两转子叶片3与在两转子叶片3之间的限位块4形成一定大小的周向间隙，以容许缘板33上的空间10限制住平衡块1。

一种航空发动机，包括上述叶轮机械，可以以较简洁的方式实现平衡块的安装与拆卸，降低转子叶片拆装的工作量，提高工作效率；同时可优化转子叶片的缘板结构，减少转子叶片重量，优化叶片的应力分布；还可以减少平衡块与轮盘及叶片之间的间隙，提高叶轮机械的安装稳定性和航空发动机运转的安全性与可靠性。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶轮机械，包括轮盘(2)、多个转子叶片(3)和平衡块(1)，所述转子叶片(3)包括缘板(33)，所述轮盘(2)包括周向榫槽(21)，所述多个转子叶片(3)固定安装在所述周向榫槽(21)中，其特征在于，

所述平衡块(1)包括翼板(11)和配重体(12)，所述配重体(12)固定于所述翼板(11)内侧；

至少一对相邻所述缘板(33)在相邻侧分别提供有安装所述翼板(11)的空间(10)，所述翼板(11)的周向两端分别固定在所述空间(10)中；

当相邻的所述转子叶片(3)在周向上滑动分开时，所述翼板(11)与所述缘板(33)之间设置成可相对滑动。

2.如权利要求1所述的叶轮机械，其特征在于，安装有所述平衡块(1)的相邻的所述缘板(33)在所述相邻侧的内侧各自开有凹槽(8)，所述凹槽(8)提供所述空间(10)，所述翼板(11)的周向两端分别进入所述凹槽(8)内，所述凹槽(8)沿轴向方向的两侧各自超出所述轮盘(2)上的所述周向榫槽(21)的宽度范围，所述翼板(11)的周向各端的轴向两侧分别被夹在所述轮盘(2)的外周面(22)和所述凹槽(8)的底壁之间。

3.如权利要求1所述的叶轮机械，其特征在于，安装有所述平衡块(1)的相邻的所述缘板(33)在所述相邻侧的内侧各自开有凹槽(8)，所述凹槽(8)提供所述空间(10)，所述相邻侧的凹槽(8)整体构造成燕尾槽，所述翼板(11)构造成燕尾榫，所述燕尾榫和所述燕尾槽配合，以使所述翼板(11)的周向两端分别固定在所述空间(10)中。

4.如权利要求1所述的叶轮机械，其特征在于，所述空间(10)沿轴向方向的两端不超过所述缘板(33)和所述轮盘(2)之间的封严钢丝(5)。

5.如权利要求2所述的叶轮机械，其特征在于，所述凹槽(8)沿径向方向的厚度不大于缘板(33)厚度。

6.如权利要求1所述的叶轮机械，其特征在于，所述空间(10)以所述转子叶片(3)的中心轴为中心在缘板(33)上对称分布。

7.如权利要求1所述的叶轮机械，其特征在于，所述翼板(11)和所述配重体(12)采用焊接或整体加工的方式连接。

8.如权利要求1所述的叶轮机械，其特征在于，所述平衡块(1)的材料为高温合金。

9.如权利要求8所述的叶轮机械，其特征在于，所述高温合金为钛合金。

10.一种航空发动机，包括权利要求1至9任一项所述的叶轮机械。

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