[發明專利]一種新型徑向擴壓器組件及其制造方法

在審

• 申請號: 201610267821.0
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN107313982A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 關婷婷;金洪江;李偉超
• 申請（專利權）人: 中國航發常州蘭翔機械有限責任公司
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44;F04D29/66;B23P15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及航空發動機技術領域，具體是一種新型徑向擴壓器及其制造方法。

背景技術

徑向擴壓器作為燃氣渦輪發動機的關鍵部件，其質量直接影響其發動機性能和機械效率，因此它的加工技術一直是制造行業的一個重要課題。一般要求擴壓器在設計點獲得最佳性能，能最大的將葉輪出口氣體的動能轉化為靜壓能，不會發生造氣流分離。但是當離心壓氣機流量與設計值偏差達到一定植時，擴壓器葉片的吸力面附面層會發生分離，引起擴壓器總壓損失迅速增大，造成失速甚至喘振，壓氣機喘振現象會導致發動機的強烈機械振動和熱端超溫，并在極短時間內造成發動機的嚴重損壞，在任何工作狀態下都不允許壓氣機進入喘振區工作。

目前在我國此類零件的主要成形方法是通過鑄造毛坯成型，然后進行機加工完成成品，這種方法的主要問題在于，由于葉片部分無法進行機械加工，因此葉片形狀及流道無法達到較高的精度，整體質量無法滿足燃氣渦輪發動機的使用要求。由于原徑向擴壓器葉片根部圓角較小，葉片葉背的氣流易產生分離，形成分離區后，氣流受限于發動機喉道面積，進氣流量變小、壓氣機葉片攻角增大、壓氣機葉柵失去擴壓能力、氣流倒流，從而形成喘振現象。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種避免喘振、高效率的新型徑向擴壓器及其制造方法。

為了解決上述問題，本發明提供了一種新型徑向擴壓器，所述新型徑向擴壓器包括一體成型的擴壓器輪盤、多個沿周向均布在擴壓器輪盤上的擴壓器葉片，所述擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，所述葉片根部的圓角半徑R為4mm，所述葉片葉盆、葉背與葉片前后緣圓滑過渡，所述葉片前后緣半徑R為葉片根部圓角半徑的十分之一，以使葉根圓角與轉角圓角之間平滑過渡，以避免氣流在葉片后緣產生分離區，有效提高喘振裕度，防止發動機喘振故障的出現。

進一步，所述徑向擴壓器采用精銑成型工藝制造，得到的葉片根部、葉片轉角精度更高，使得所述葉根圓角與轉角圓角之間平滑過度。

一種上述新型徑向擴壓器的加工方法， 包括如下步驟：

A、選取合適的板材進行切割下料，粗車得到具有葉片輪廓的半成品。

B、采用五軸加工中心粗加工葉片，并進行去應力時效處理。

C、精車，采用五軸加工中心精加工葉片，在擴壓器輪盤上加工出高精度擴壓器葉片。

D、對于擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用五軸數控加工中心精銑，獲得高精度的葉根圓角。

發明的技術效果：（1）本發明的新型徑向擴壓器，相對于現有技術，擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，葉片根部的圓角半徑R為4mm，葉片前緣與葉片后緣交界處的葉片轉角圓滑過渡，葉片前后緣半徑R為葉片根部圓角半徑的十分之一，以使葉根圓角與轉角圓角之間平滑過渡，以避免氣流在葉片后緣產生分離區，有效提高喘振裕度；（2）采用精銑加工工藝獲得葉片根部的圓角半徑R為4mm、葉片前后緣半徑R為葉片根部圓角半徑的十分之一的加工精度，確保葉根圓角與前后緣之間平滑過渡。

附圖說明

下面結合說明書附圖對本發明作進一步詳細說明：

圖1是本發明的新型徑向擴壓器的立體結構示意圖；

圖2是是圖的俯視圖；

圖3是現有技術的擴壓器葉片的俯視圖；

圖4是本發明的擴壓器葉片的俯視圖。

圖中：擴壓器輪盤1，擴壓器葉片2，葉片根部3，葉片葉背21，葉片葉盆22，葉片前后緣23。

具體實施方式

實施例1如圖3所示，現有技術的徑向擴壓器，擴壓器葉片葉背1與葉片葉盆2的分布采用連續型圓弧曲線表示，例如葉片葉背采用的圓弧為半徑為430mm，葉片葉盆采用的圓弧為半徑為272mm，葉片前后緣處采用半徑為0.4mm的圓弧進行平滑過渡，葉根圓角半徑為1.2mm；本實施例的徑向擴壓器，如圖1-圖2所示，包括一體精銑加工成型制造的擴壓器輪盤，輪盤上沿周向均布多個擴壓器葉片，如圖4所示，葉片葉背采用的圓弧為半徑為501mm，葉片葉盆采用的圓弧為半徑為305mm，葉片最大厚度為2.5mm，擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，葉片根部的圓角半徑R為4mm，葉片前后緣半徑R為葉片根部圓角半徑的十分之一。該徑向擴壓器采用了更符合流體運動特性的葉片型面，且對容易產生氣流分離的區域加大了葉根圓角，綜合兩項改進，該徑向擴壓器既能滿足流量要求又可抑制氣流分離，有效提高喘振裕度，防止發動機喘振故障出現。

上述新型徑向擴壓器的制作方法，包括如下步驟：