专利名称：低压涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于涡轮机组的低压涡轮机，所述涡轮机具有通过传动锥体与涡轮轴相连接的装有叶片的圆盘，该传动椎体用于轴向定位涡轮圆盘、传递传动扭矩以及支撑多种密封元件。
背景技术：
所述涡轮圆盘通过齿样环形凸缘紧固在所述传动锥体上，所述齿样环形凸缘分别位于所述涡轮圆盘的内周缘以及所述传动锥体的外周缘上，并且所述齿样环形凸缘包括交替的凹陷部分和实心部分，所述凹陷部分用于减轻重量，而所述实心部分具有用于穿过紧固元件(诸如螺栓)的小孔。通常地，所述齿样凸缘的实心部分通过凸形连接片加以限定，该凸形连接片通过凹形连接片分别与涡轮圆盘的内周缘或传动锥体的外周缘相连接。在所述涡轮机组运转过程中，传动转矩通过传动锥体从所述涡轮圆盘传递到所述涡轮轴，这使得应力被集中在所述齿样凸缘的实心部分的底部，从而导致这些实心部分被折断的风险，所述齿样凸缘的每一个实心部分一侧的应力为牵引应力，而另外一侧的应力为压缩应力。
发明内容
本发明的一个特别目的是为了避免现有技术中的缺陷。为此目的，本发明提出一种用于涡轮机组的低压涡轮机，所述涡轮机包括通过传动锥体与涡轮轴相连接的装有叶片的圆盘，所述装有叶片的圆盘以及传动锥体分别在其内周缘和外周缘处包括有齿样环形凸缘，每个齿样环形凸缘通过交替的实心部分和凹陷部分得以形成，所述实心部分包括用于穿过紧固元件的小孔，所述涡轮机的特征在于如上所述的凸缘每一个实心部分通过两个不对称的凹形连接片分别连接所述圆盘或传动锥体的周缘。所述凸缘实心部分连接的不对称性能够使得运转过程中承受应力最大的那些凸缘区域得以被加强，从而使得凸缘的每一个实心部分任一侧上的应力得以平衡，由此限制其发生形变并延长使用寿命。在本发明的一个有益的实施方式中，用于将凸缘实心部分连接到圆盘或传动锥体的周缘上的两个凹形连接片的曲率半径不相同，对于传动锥体而言，相对于旋转方向设置于前方的凹形连接片的曲率半径小于另外一个连接片的曲率半径，对于涡轮圆盘而言，这种布置被倒转过来。在一个实施方式中，所述相对于旋转方向设置于前方的凹形连接片的曲率半径比齿样凸缘实心部分的另外一个凹形连接片的曲率半径小2到2. 8倍。本发明还提供一种用于涡轮机组的低压涡轮机圆盘，如上所述，所述圆盘特征在于其包括齿样环形凸缘，其实心部分通过两个不对称且具有不同曲率半径的凹形连接片
3连接到所述圆盘的周缘。本发明还提供一种涡轮机组传动锥体，如上所述，所述传动锥体包括具有实心部分的齿样环形凸缘，所述实心部分通过不对称且具有不同曲率半径的凹形连接片连接到所述传动锥体的周缘。本发明也提供了一种涡轮机组，其特征在于所述涡轮机组包括如上文中所描述的低压涡轮机。通过阅读下文中的描述，可以更清楚地理解本发明，而本发明的其它特征、细节以及优点也呈现得更加清晰，所述描述是通过比照参考说明书附图的实施例进行的，其中
图1示出了本发明所述低压涡轮机的轴向截面的一半示意图；图2示出了用于将涡轮圆盘和传动锥体紧固在一起的凸缘的局部立体剖视图；以及图3示出了所述传动锥体的齿样凸缘的实心部分的大比例局部示意图。
具体实施例方式首先参考图1，该图为涡轮机组(诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气机)中本发明的低压涡轮机的示意图。在已知的技术方案中，所述低压涡轮机具有多个在外壳10内部串联排列的涡轮叶轮，每一个涡轮叶轮位于定子喷嘴12的下游且包括带有叶片16的圆盘14，所述叶片16 设置于圆盘14的外周缘。如所述实例所示，所述低压涡轮机具有四个装有叶片的圆盘14，所述叶片的长度相对于排出涡轮机组燃烧室的气体流动方向从上游到下游地逐渐增长。最远的上游圆盘14在其下游侧具有环形凸缘18，因此其紧固于所述涡轮机随后一个圆盘的上游环形凸缘上。最远的下游圆盘14具有上游环形凸缘18，因此其紧固于所述涡轮机中前面的圆盘14的下游环形凸缘上。两个中间圆盘14中的每一个圆盘14具有用来紧固到传动锥体22的环形凸缘20 上的环形凸缘18，所述传动锥体22径向地设置在涡轮盘14内，并且在其径向内端包括环形凸缘M，用于紧固到涡轮轴的环形凸缘沈上。从图2中可以更好的看出，所述圆盘14的环形凸缘18与所述传动锥体22的环形凸缘22为齿样，也就是它们是由交替的实心部分和凹陷部分组成，所述实心部分具有圆形凸起且包括用于穿过紧固元件(诸如螺栓)的小孔观。涡轮圆盘14或传动锥体22的齿样环形凸缘的每一个实心部分30分别地通过两个凹形连接片32、34与所述圆盘14或所述传动锥体的周缘相连(图3)。根据本发明，这两个凹形连接片32、34不对称，其不对称的目的在于使得所述实心部分底部36处的应力更均勻，这些应力是由于在所述涡轮机组运转过程中将传动转矩从涡轮圆盘传递到涡轮轴而产生的。所述涡轮机的旋转方向由图3中的箭头F表示，集中在所述凹形连接片34周围区域的应力为压缩应力，所述凹形连接片34相对于旋转方向被设置在前方；而那些集中在所述凹形连接片32周围区域的应力为牵引应力，所述凹形连接片32被设置于相对于旋转方向的后方。所述凹形连接片32周围区域的牵引应力被增加到由旋转离心力所带来的牵引应力上。在运转了一定长度时间之后，这样的应力集中可以导致所述实体部分30在其底部被折断。为了避免这一缺陷，所述齿样凸缘的实心部分的两个凹形连接片32、34为不对称的，且在一个特别简单的实施方式中，它们具有不同的曲率半径。所述连接片32、34曲率半径上的不同使得所述两个凹形连接片周围的应力在将传动转矩从涡轮圆盘传递到传动锥体的过程中更加均勻。在一个实施方式中，所述传动锥体的前凹形连接片34的曲率半径比设置于相对于旋转方向后方的凹形连接片32的曲率半径小2到2. 8倍，所述传动锥体为驱动部件(其中所述凹形连接片34设置于前方，所述前方与本领域惯常实践中的前方相符合)。在本发明的一个实施方式中，所述传动锥体22的直径为530毫米(mm)，所述传动锥体的齿样环形凸缘的实心部分30的外部半径为520mm，前连接片34的曲率半径为5mm， 而后凹形连接片32的曲率半径为12mm。所述涡轮圆盘的齿样环形凸缘18的实心部分是传动部件，具有相对于图3中所示出的构造被倒置的构造，也就是，将其实心部分连接到所述圆盘周缘的所述凹形连接片为不对称的，所述设置在相对于旋转方向前方的凹形连接片的曲率半径大于设置在所述实心部分另一侧的凹形连接片的曲率半径。当设置在传动锥体齿样凸缘20的实心部分前方的凹形连接片34的曲率半径比设置于后方的凹形连接片的曲率半径小2到2. 8倍时，设置在相对于旋转方向后方的连接齿样凸缘的实心部分和涡轮圆盘的凹形连接片的曲率半径比设置于前方的凹形连接片的曲率半径小2到2. 8倍。这限制了所述实心部分在运转过程中的变形，这些实心部分的任一侧的应力得以平衡，并且所述传动锥体以及所述涡轮圆盘的环形固定凸缘的寿命也得以增长。
权利要求
1.一种用于涡轮机组的低压涡轮机，所述低压涡轮机包括带有叶片的圆盘(14)，所述圆盘(14)通过传动锥体0 连接到涡轮轴，所述带有叶片的圆盘(14)以及传动锥体02) 包括分别位于其内周缘和外周缘上的齿样环形凸缘(18，20)，每一个齿样环形凸缘(18， 20)由交替的实心部分(30)和凹陷部分组成，所述实心部分(30)包括用于穿过紧固元件的小孔( )，所述涡轮机的特征在于每一个实心部分(30)通过两个不对称的凹形连接片 (32，34)分别连接所述圆盘(14)或传动锥体02)的周缘。
2.如权利要求1所述的涡轮机，其特征在于所述两个凹形连接片(32，34)具有不同的曲率半径。
3.如权利要求2所述的涡轮机，其特征在于就传动锥体而言，所述相对于方向F设置于前端的凹形连接片(34)的曲率半径小于另外一个凹形连接片(32)的曲率半径(对于涡轮圆盘而言则是反过来的)。
4.如权利要求2所述的涡轮机，其特征在于就传动锥体而言，所述相对于旋转方向F 设置于前端的凹形连接片(34)的曲率半径比另外一个凹形连接片(32)的曲率半径小2到 2. 8倍(对于涡轮圆盘而言则是反过来的)。
5.一种低压涡轮圆盘，其特征在于所述低压涡轮圆盘包括如权利要求1-4中任一项权利要求所述的齿样环形凸缘。
6.一种用于涡轮机组中低压涡轮机的传动锥体，其特征在于所述传动锥体包括如权利要求1-4中任一项权利要求所述的齿样环形凸缘OO)。
7.一种涡轮机组，诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，其特征在于所述涡轮机组包括如权利要求1-4中任一项权利要求所述的低压涡轮机。
全文摘要
本发明公开了一种用于涡轮机组的低压涡轮机，所述低压涡轮机包括具有齿样环形凸缘的涡轮圆盘，该涡轮圆盘的齿样环形凸缘与传动锥体(22)的齿样环形凸缘紧固，所述传动锥体将涡轮圆盘连接到涡轮轴上，涡轮圆盘以及传动锥体(22)的齿样环形凸缘的实心部分(30)分别能过不对称的凹形连接片(32，34)连接到所述涡轮圆盘以及传动锥体(22)的周缘。
文档编号F01D5/02GK102449266SQ201080023186
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月28日
发明者奥利维耶·贝尔蒙蒂, 格雷戈里·尼古拉斯·杰拉德·吉兰特 申请人:斯奈克玛