专利名称：涡轮叶片结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃气涡轮发动机领域，特别地，涉及一种燃气涡轮发动机的涡轮叶片结构。
背景技术：
在涡轮盘中必须实现涡轮叶片轴向定位锁紧以确保在燃气涡轮发动机运行期间涡轮叶片不会松动。现有的涡轮叶片沿轴向的第一端面采用涡轮盘第一挡板紧抵定位，涡轮叶片沿轴向的第二端面采用封严锁片结构或增设涡轮盘第二挡板来实现涡轮叶片在涡轮盘轴向的完全定位和密封，防止涡轮叶片因受轴向气动力而沿轴向滑移。 如果采用封严锁片结构则需要在涡轮盘上开设用于安装封严锁片的环形槽，此环形槽有可能会引起涡轮盘的应力集中，也会带来装配不便，且沿周向安装的封严锁片之间还存在有不可避免的间隙，影响密封效果。如果采用涡轮盘第二挡板实现叶片盘的轴向定位则需要增设的涡轮盘第二挡板及其相应的紧固零件，不仅增加了生产成本，增加了涡轮盘的负荷，而且涡轮盘第二挡板安装工艺较为复杂，在装配过程中，甚至有可能需要在涡轮盘上开设螺栓孔。从而，传统的涡轮叶片结构在涡轮发动机运行期间无法保证更高的可靠性。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种改进的涡轮叶片结构，以解决现有的涡轮叶片结构中涡轮叶片的第二端面重量增加、定位不可靠及密封效果不佳的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提供了一种涡轮叶片结构，包括涡轮盘和固定在涡轮盘上的若干涡轮叶片，其特征在于，每一个涡轮叶片上设有第二定位凸台，涡轮盘上设有若干盘缘第二凸块，每一个的第二定位凸台止挡在对应的盘缘第二凸块的内侧面上。进一步地，每一个涡轮叶片包括支板和设置在支板上的叶根，第二定位凸台设置在支板和叶根的结合处。进一步地，每一涡轮叶片在支板和叶根的结合处还设有第一定位凸台；第一定位凸台与第二定位凸台相对布置；涡轮盘上还设有盘缘第一凸块，第一定位凸台支撑在盘缘第一凸块的上表面上。进一步地，涡轮盘上还设有若干个分别固定叶根的凹槽；每一叶根的末端延伸有凸起，凸起、叶根的底面和凹槽的槽底共同形成通道。进一步地，凸起底部与凹槽之间的间隙不大于O. 05mm。进一步地，每一叶根内设有与通道贯通的通孔；在每一支板和对应的叶根之间还设有与通孔贯穿的空腔。进一步地，每一涡轮叶片还包括设置在支板上的叶片体，每一空腔与对应的叶片体内部相通。进一步地，还包括一个涡轮盘挡圈，涡轮盘挡圈的一个端面顶抵在盘缘第一凸块和第一定位凸台的结合处。进一步地，涡轮盘设有外伸轴段，外伸轴段上设有凸环，且外伸轴段上套设有一个压紧螺母；涡轮盘挡圈固定在涡轮盘上，且涡轮盘挡圈的内壁与凸环的外壁配合，且涡轮盘挡圈的一个端面抵顶在压紧螺母的端面上。进一步地，涡轮盘挡圈上设有进气口，涡轮盘挡圈与涡轮盘之间形成一个空腔，空腔与通道相通。本实用新型具有以下有益效果此涡轮叶片结构中涡轮叶片的第二侧面上设有第二定位凸台，涡轮盘上的第二端面上设有盘缘第二凸块，第二定位凸台止挡在盘缘第二凸块的内侧面上，不仅防止了叶根因受到高温燃气流的轴向气动力而产生轴向的滑移错位而从凹槽的第二端面一侧滑出。此外，第二定位凸台与盘缘第二凸块的内侧面的相互止挡，并通过控制凸起底部与凹槽的槽底配合处之间的间隙来很好的实现了冷却气体的封严，结构简单，重量较轻，易于装配。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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I是本实用新型优选实施例的涡轮叶片的示意图；图2是本实用新型优选实施例的涡轮叶片与涡轮盘配合处的局部前视示意图；图3是本实用新型优选实施例的涡轮叶片与涡轮盘配合处的局部后视示意图；图4是本实用新型优选实施例的涡轮叶片与涡轮盘配合的示意图；图5是本实用新型优选实施例的冷却气体循环路线的示意图；以及图6是本实用新型优选实施例的图5的A-A剖视图的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1，燃气涡轮发动机的涡轮叶片I长期工作在高温燃气流的恶劣环境中，为保证运行期间涡轮叶片I结构的机械性能，需要对涡轮叶片I采取冷却措施。基于工艺制造及设备维护的更换考虑，在实际生产中，涡轮叶片I和涡轮盘2 (见图2)通常单独加工制备，然后再组装在一起。本实用新型的每一个涡轮叶片I包括叶片体10、支板11和叶根12。叶片体10安装在支板11的第一端面上。叶根12连接于支板11的第二端面上。叶根12包括第一侧面121和与第一侧面121平行的第二侧面122，在第一侧面121与支板11的结合处，延伸出两个第一定位凸台111，在第二侧面122与支板11的结合处，延伸出两个第二定位凸台112。在叶根12的末端，从第二侧面122向远离叶片体10的方向延伸一凸起120。支板11与叶根12之间有一沿平行第一侧面121的方向贯通该叶根12的空腔14，叶根12内部设有一通孔13，空腔14与通孔13贯穿。结合参见图2至图5，为固定涡轮叶片1，在涡轮盘2上沿平行于燃气涡轮机旋转轴的方向设有多个截面为异形的凹槽21，这些凹槽21沿涡轮盘2径向的走向与燃气涡轮机旋转轴的半径平行。涡轮盘2包括第一端面23和平行于第一端面23的第二端面24，此凹槽21贯穿涡轮盘2的第一端面23和第二端面24。每一个涡轮叶片I的叶根12安插在对应的凹槽21内，以将该涡轮叶片I固定在涡轮盘2上。凸起120、叶根12的底面和凹槽21的槽底共同形成通道6，且通道6与通孔13连通。优选的，叶根12沿平行第一侧面121的方向的横截面与凹槽21的横截面相啮合且沿轴向方向两者长度一致，从而保证了涡轮叶片I在径向方向上与涡轮盘2的定位紧锁。更优选地，为了更好的保证涡轮叶片I和涡轮盘2在径向的定位，将凹槽21和叶根12的横截面均设置为揪树形的形状。详见图2和图3，每相邻两个凹槽21之间形成有一个槽间凸起22，且每一个槽间凸起22的形状类似于倒立的叶根12的形状。每一个槽间凸起22的上 端缘与涡轮盘2的第一端面23的结合处设有盘缘第一凸块221 ;每一个槽间凸起22的上端缘与涡轮盘2的第二端面24结合处设有盘缘第二凸块222，此盘缘第二凸块222在沿轴向远离第一端面向夕卜，且远离旋转轴向上的方向上延伸。当叶根12与凹槽21相互啮合后，第一定位凸台111轴向支撑在盘缘第一凸块221上表面上，第二定位凸台112止挡在盘缘第二凸块222的内侧面上，来轴向定位防止叶根12沿第二侧面24滑出凹槽21。此外，第二定位凸台112的下端面与对应凹槽21之间留有间隙。此时，涡轮盘2的第一端面23与涡轮叶片I的叶根12和盘缘第一凸块221的端面均平齐。为了保证涡轮叶片I在涡轮盘2上的轴向完全定位，在涡轮盘2的第一端面23还设有涡轮盘挡圈3轴向紧抵。优选地，涡轮盘挡圈3包括涡轮盘挡圈第一端面31和涡轮盘挡圈第二端面32。涡轮盘挡圈3的第一端面31顶抵在盘缘第一凸块221和第一定位凸台111的结合处。涡轮盘2上设有外伸轴段5，外伸轴段5上套设有一个压紧螺母4，涡轮盘挡圈第二端面32轴向过盈抵顶在压紧螺母4的端面上，从而，保证了涡轮盘挡圈3沿轴向锁紧在涡轮盘2上，同时涡轮盘挡圈3与涡轮盘2之间形成有便于冷却气体通过的一个空腔。外伸轴段5的侧表面延伸有一凸环51，凸环51的外壁与涡轮盘挡圈3接触处的内壁相互配合，保证涡轮盘挡圈3径向的锁紧定位。更优选地，凸环51为圆柱形的外壁，与此外壁接触处的涡轮盘挡圈3的内壁也为圆柱形。圆柱形的表面易于加工，且两圆柱形的表面配合时易于安装。参见图5和图6，在使用燃气涡轮发动机时，需要对涡轮叶片I采取冷却措施。具体的冷却循环过程如下冷却气体首先通过涡轮盘挡圈3上的进气口 33进入，经涡轮盘挡圈3与涡轮盘2形成的空腔流动至通道6，流经通道6的冷却气体再沿通孔13至空腔14内，最后通过空腔14将冷却气体送达到叶片体10内以对叶片体10进行冷却，完成冷却后的气体沿叶片体10的侧边缘排出。优选地，为了保证冷气的封严，凸起120的底部与凹槽21的槽底配合处的间隙不大于O. 05_。相邻两个涡轮叶片I的支板11之间留有允许范围大小的间隙，此间隙可防止涡轮叶片I因为材料热胀冷缩而变形，同时，允许少量冷却气体经间隙渗出，达到气体密封的目的，又防止了绝大部分的冷却空气经空腔14沿周向的外泄损耗。在燃气涡轮发动机运行期间，第二定位凸台112止挡在盘缘第二凸块222的内侧面上，不仅防止了叶根12因受到高温燃气流的轴向气动力而产生轴向的滑移错位而从凹槽21的第二端面24—侧滑出。此外，第二定位凸台112与盘缘第二凸块222的内侧面的相互止挡，并通过控制凸起120底部与凹槽21的槽底配合处之间的间隙来很好的实现了冷却气体的封严，结构简单，易于装配。[0032]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种涡轮叶片结构，包括涡轮盘(2)和固定在所述涡轮盘(2)上的若干涡轮叶片(I)，其特征在于，每一个所述涡轮叶片(I)上设有第二定位凸台(112)，所述涡轮盘(2)上设有若干盘缘第二凸块(222)，每一个所述的第二定位凸台(112)止挡在所述对应的盘缘第二凸块(222)的内侧面上。
2.根据权利要求I所述的涡轮叶片结构，其特征在于，每一个所述涡轮叶片(I)包括支板(11)和设置在所述支板(11)上的叶根(12)，所述第二定位凸台(112)设置在所述支板(II)和所述叶根(12)的结合处。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片结构，其特征在于，每一所述涡轮叶片(I)在所述支板(11)和所述叶根(12)的结合处还设有第一定位凸台(111);所述第一定位凸台(111)与所述第二定位凸台(112)相对布置；所述涡轮盘(2)上还设有盘缘第一凸块(221)，所述第一定位凸台(111)支撑在所述盘缘第一凸块(221)的上表面上。
4.根据权利要求3所述的涡轮叶片结构，其特征在于，所述涡轮盘(2)上还设有若干个分别固定所述叶根(12)的凹槽(21);每一所述叶根(12)的末端延伸有凸起(120)，所述凸起(120)、所述叶根(12)的底面和所述凹槽(21)的槽底共同形成通道(6)。
5.根据权利要求4所述的涡轮叶片结构，其特征在于，所述凸起(120)底部与所述凹槽(21)之间的间隙不大于O. 05mm。
6.根据权利要求4所述的涡轮叶片结构，其特征在于，每一所述叶根(12)内设有与所述通道(6)贯通的通孔(13);在每一所述支板(11)和对应的所述叶根(12)之间还设有与所述通孔(13)贯穿的空腔(14)。
7.根据权利要求6所述的涡轮叶片结构，其特征在于，每一所述涡轮叶片(I)还包括设置在所述支板(11)上的叶片体(10)，每一所述空腔(14)与对应的所述叶片体(10)内部相通。
8.根据权利要求4所述的涡轮叶片结构，其特征在于，还包括一个涡轮盘挡圈(3)，所述涡轮盘挡圈(3)的一个端面顶抵在所述盘缘第一凸块(221)和所述第一定位凸台(111)的结合处。
9.根据权利要求8所述的涡轮叶片结构，其特征在于，所述涡轮盘(2)设有外伸轴段(5)，所述外伸轴段(5)上设有凸环(51)，且所述外伸轴段(5)上套设有一个压紧螺母(4)；所述涡轮盘挡圈(3)固定在所述涡轮盘(2)上，且所述涡轮盘挡圈(3)的内壁与所述凸环(51)的外壁配合，且所述涡轮盘挡圈(3)的一个端面抵顶在所述压紧螺母(4)的端面上。
10.根据权利要求9所述的涡轮叶片结构，其特征在于，所述涡轮盘挡圈(3)上设有进气口(33)，所述涡轮盘挡圈(3)与所述涡轮盘(2)之间形成一个空腔，所述空腔与所述通道(6)相通。
专利摘要本实用新型涉及了一种涡轮叶片结构，包括涡轮盘和固定在涡轮盘上的若干涡轮叶片，其特征在于，每一个涡轮叶片上设有第二定位凸台，涡轮盘上设有若干盘缘第二凸块，每一个的第二定位凸台止挡在对应的盘缘第二凸块的内侧面上。而每一个涡轮叶片包括支板和设置在支板上的叶根，第二定位凸台设置在支板和叶根的结合处。涡轮盘上还设有若干个分别固定叶根的凹槽，每一叶根的末端延伸有凸起，通过控制凸起底部与凹槽的槽底配合处之间的间隙来很好的实现了冷却气体的封严，结构简单，重量较轻，易于装配。
文档编号F01D5/18GK202370590SQ201120479249
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者付晟, 徐鲁兵, 陈竞炜 申请人:中国航空动力机械研究所