导叶连接结构、涡轮和涡轮发动机的制作方法

本发明涉及航空发动机封严，具体涉及一种导叶连接结构、涡轮和涡轮发动机。

背景技术：

1、在航空发动机领域中，保证主流道气体及二次流冷气按照预定设计发挥作用是确保发动机安全稳定工作的关键，各部件的温度及强度需在安全范围内，在整个环节中无论哪里出现非设计泄漏都有可能导致严重的安全问题，因此需要对可能存在泄漏的位置特别关注。航空发动机中的导叶作为对主流道气体起到重要整流作用的部件，从结构角度出发，既要满足承力连接作用，又应保证避免主流道气体及二次流冷气的泄漏。

2、在现有的航空发动机的涡轮中，导叶通过导叶挂钩与机匣挂钩搭接的形式固定于机匣上，该连接方式较为简单，但发明人在完成本发明的过程中发现，在导叶与机匣连接处易出现泄漏现象，导致影响冷却效果及主燃气做功能力，进一步影响到连接处或机匣的金属壁面温度，当温度梯度较大时可能出现应力集中等问题，影响到发动机的局部强度，进而对发动机的运行稳定性、安全性产生影响。此外，由于试验中无法准确测量泄漏量，因此在流路设计及仿真计算校核环节中也无法还原，进一步增加发动机出现安全故障的风险。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种导叶连接结构，能够提高导叶与机匣连接处的封严效果。

2、为实现所述目的的导叶连接结构，用于将涡轮发动机的导叶连接至机匣，所述导叶连接结构包括导叶挂钩、机匣挂钩、挡环和封严环，所述导叶挂钩连接在所述导叶的缘板，并包括第一轴向段，所述机匣挂钩连接在所述机匣，并包括第二轴向段；所述挡环设置于所述第一轴向段和所述第二轴向段的其中一个，所述挡环的自由端与所述第一轴向段和所述第二轴向段的其中另一个相贴合，所述挡环、所述导叶挂钩与所述机匣挂钩围合形成封闭的腔室；所述封严环设置于所述腔室内，所述封严环的径向内端和径向外端分别与所述第二轴向段和所述第一轴向段相贴合，所述封严环的热膨胀速度大于所述机匣挂钩的热膨胀速度。

3、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述径向内端包括至少一个内轴向壁，所述径向外端包括至少一个外轴向壁，所述内轴向壁与所述第二轴向段相贴合，所述外轴向壁与所述第一轴向段相贴合，所述内轴向壁和所述外轴向壁在所述封严环的轴向上交错设置。

4、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述封严环的至少一侧端面与所述腔室的侧壁相贴合。

5、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述封严环的横截面包括以下结构中的一个或多个：c形结构、s形结构、u形结构、v形结构、z形结构、w形结构、m形结构、几字形结构。

6、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述封严环采用金属材料制成，所述封严环的壁厚小于所述导叶挂钩的厚度，且小于所述机匣挂钩的厚度。

7、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述封严环为分体结构，包括多个环段，所述多个环段沿周向分布并组成整环。

8、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述导叶挂钩还包括第一连接段，所述第一轴向段通过所述第一连接段连接在所述缘板，所述机匣挂钩还包括第二连接段，所述第二轴向段通过所述第二连接段连接在所述机匣，至少两个所述挡环轴向间隔设置于所述第二轴向段，其中一个所述挡环的端面与所述第一连接段相贴合；或者至少两个所述挡环轴向间隔设置于所述第一轴向段，其中一个所述挡环的端面与所述第二连接段相贴合。

9、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述涡轮发动机包括多级所述导叶以及与所述导叶轴向间隔设置的动叶，所述动叶与所述机匣之间设置有动叶外环，所述动叶外环的轴向一端与所述导叶挂钩的径向外侧相抵，所述动叶外环的轴向另一端与所述机匣挂钩和所述缘板分别相抵。

10、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述导叶挂钩的周向一侧设置有凹槽，周向另一侧设置有凸起部，所述凸起部用于插入相邻的所述导叶挂钩的所述凹槽，以阻止气体从相邻的两个所述导叶挂钩之间的连接处泄漏。

11、在所述的导叶连接结构的一个或多个实施方式中，所述导叶挂钩的周向两侧分别设置有凹槽，所述导叶连接结构还包括挡片，所述挡片的两端分别插入相邻的两个所述导叶挂钩的所述凹槽，以阻止气体从相邻的两个所述导叶挂钩之间的连接处泄漏。

12、该导叶连接结构通过在导叶挂钩和机匣挂钩之间设置挡环以形成封闭的腔室，并在腔室内设置封严环以形成曲折的流体通道，当导叶挂钩受热膨胀时，封严环通过吸收导叶挂钩的热量可以迅速膨胀，以使封严环与导叶挂钩和机匣挂钩保持贴合，减少膨胀导致的间隙，以避免或减少气体的泄漏，即便有少量的气体泄漏入腔室，由于封严环与腔室形成曲折的流体通道，可以增加泄漏气体的流动途径、流动阻力和沿程损失，以进一步避免或减少气体的泄漏，此外，通过封严环、挡环以及腔室内的气体可以将热量快速传导至机匣挂钩，以加快机匣挂钩的热响应速度，提高机匣挂钩与导叶挂钩的膨胀一致性，进一步减少膨胀导致的间隙，避免或减少气体的泄漏，从而可以极大地提高导叶连接结构的封严效果。该导叶连接结构的结构简单、紧凑，易于制造和装配。

13、本发明的另一个目的是提供一种涡轮，能够提高导叶与机匣连接处的封严效果。

14、为实现所述目的的涡轮，用于涡轮发动机，包括前述的导叶连接结构。

15、本发明的再一个目的是提供一种涡轮发动机，能够提高导叶与机匣连接处的封严效果。

16、为实现所述目的的涡轮发动机，包括前述的涡轮。

17、该涡轮发动机和该涡轮通过采用该导叶连接结构，可以极大地提高导叶与机匣连接处的封严效果，避免或减少气体的泄漏，保证冷却效果及主燃气做功能力，保证各部件在安全温度范围内工作，减少各部件的温度梯度，避免产生应力集中或其他强度问题，提高发动机运行的安全性和稳定性。

技术特征：

1.导叶连接结构，用于将涡轮发动机的导叶连接至机匣，所述导叶连接结构包括导叶挂钩和机匣挂钩，所述导叶挂钩连接在所述导叶的缘板，并包括第一轴向段，所述机匣挂钩连接在所述机匣，并包括第二轴向段，其特征在于，所述导叶连接结构还包括：

2.如权利要求1所述的导叶连接结构，其特征在于，所述径向内端包括至少一个内轴向壁，所述径向外端包括至少一个外轴向壁，所述内轴向壁与所述第二轴向段相贴合，所述外轴向壁与所述第一轴向段相贴合，所述内轴向壁和所述外轴向壁在所述封严环的轴向上交错设置。

3.如权利要求1所述的导叶连接结构，其特征在于，所述封严环的至少一侧端面与所述腔室的侧壁相贴合。

4.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述封严环的横截面包括以下结构中的一个或多个：c形结构、s形结构、u形结构、v形结构、z形结构、w形结构、m形结构、几字形结构。

5.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述封严环采用金属材料制成，所述封严环的壁厚小于所述导叶挂钩的厚度，且小于所述机匣挂钩的厚度。

6.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述封严环为分体结构，包括多个环段，所述多个环段沿周向分布并组成整环。

7.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述导叶挂钩还包括第一连接段，所述第一轴向段通过所述第一连接段连接在所述缘板，所述机匣挂钩还包括第二连接段，所述第二轴向段通过所述第二连接段连接在所述机匣，至少两个所述挡环轴向间隔设置于所述第二轴向段，其中一个所述挡环的端面与所述第一连接段相贴合；或者至少两个所述挡环轴向间隔设置于所述第一轴向段，其中一个所述挡环的端面与所述第二连接段相贴合。

8.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述涡轮发动机包括多级所述导叶以及与所述导叶轴向间隔设置的动叶，所述动叶与所述机匣之间设置有动叶外环，所述动叶外环的轴向一端与所述导叶挂钩的径向外侧相抵，所述动叶外环的轴向另一端与所述机匣挂钩和所述缘板分别相抵。

9.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述导叶挂钩的周向一侧设置有凹槽，周向另一侧设置有凸起部，所述凸起部用于插入相邻的所述导叶挂钩的所述凹槽，以阻止气体从相邻的两个所述导叶挂钩之间的连接处泄漏。

10.如权利要求1至3中任一项所述的导叶连接结构，其特征在于，所述导叶挂钩的周向两侧分别设置有凹槽，所述导叶连接结构还包括挡片，所述挡片的两端分别插入相邻的两个所述导叶挂钩的所述凹槽，以阻止气体从相邻的两个所述导叶挂钩之间的连接处泄漏。

11.涡轮，用于涡轮发动机，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的导叶连接结构。

12.涡轮发动机，其特征在于，包括如权利要求11所述的涡轮。

技术总结
本发明提供一种导叶连接结构、涡轮和涡轮发动机，能够提高导叶与机匣连接处的封严效果。该涡轮发动机包括该涡轮，该涡轮包括该导叶连接结构，该导叶连接结构用于将涡轮发动机的导叶连接至机匣，该导叶连接结构包括导叶挂钩、机匣挂钩、挡环和封严环，导叶挂钩连接在导叶的缘板，并包括第一轴向段，机匣挂钩连接在机匣，并包括第二轴向段；挡环设置于第一轴向段和第二轴向段的其中一个，挡环的自由端与第一轴向段和第二轴向段的其中另一个相贴合，挡环、导叶挂钩与机匣挂钩围合形成封闭的腔室；封严环设置于腔室内，封严环的径向内端和径向外端分别与第二轴向段和第一轴向段相贴合，封严环的热膨胀速度大于机匣挂钩的热膨胀速度。

技术研发人员：高妍,葛宣鸣,梁俐俐
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15