[發明專利]一種渦輪導向器的浮動定位及傳扭結構

有效

• 申請號: 201811646315.8
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109404051B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 杜強;劉軍;柳光;王沛;劉紅蕊;廉曾妍;蔣文婷;高金海;馮引利;徐慶宗;肖向濤;王若楠;張帆
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D9/04;F01D11/00;F01D25/24
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種渦輪導向器的浮動定位及傳扭結構，可在地面燃氣輪機、航空發動機等領域應用，在渦輪盤前腔增加一可實現渦輪轉子葉片輪緣封嚴的擋氣板結構，該擋氣板結構上設有定位凸肋結構與渦輪導向器上配合設有浮動定位凸塊，通過定位凸肋與浮動定位凸塊結構實現渦輪導向器的浮動定位及傳扭，最大限度的減少熱態工作環境下渦輪導向器的膨脹變形約束，減少導向器的熱應力。該結構對地面燃氣輪機或者航空發動機高壓渦輪導向器壽命的提升具有重要的工程應用意義。與傳統的高壓渦輪導向器結構及渦輪盤前腔擋板結構相比，通過巧妙的結構設計，本發明的結構可以實現高壓渦輪導向器的定心傳扭以及高壓渦輪轉靜子端區的高效率輪緣封嚴。

技術領域

本發明屬于地面燃氣輪機、航空發動機等技術領域，涉及一種高壓渦輪導向器浮動定位及傳扭結構，利用該結構的渦輪盤前擋氣板、導向器浮動定位凸塊的組合結構，最終實現渦輪導向器在熱膨脹狀態下的自由浮動、定位傳扭以及渦輪盤前腔輪緣封嚴的功能。

背景技術

高溫環境下渦輪導向器受熱膨脹后的熱應力釋放問題，以及渦輪導向器、轉子輪緣的封嚴問題是在燃氣輪機、航空發動機領域有重要實際意義的工程性問題。在以往的燃氣輪機、航空發動機結構設計中，針對渦輪導向器熱膨脹狀態下的應力釋放的結構設計得到了廣泛的關注，并提出了多種復雜的結構設計方案，然而，隨著燃燒室出口溫度的升高，不僅渦輪導向器葉片承受著巨大的熱負荷，渦輪導向器內外環端壁也會面臨高溫環境的挑戰，而巨大的熱負荷不僅會導致整環導向器端壁位置處巨大的熱應力，也會極大地影響高性能燃氣輪機、航空發動機性能進一步提升的要求，因此迫切需要提出一種更優的渦輪導向器熱膨脹應力釋放的結構設計方案。

此外，在燃氣輪機、航空發動機設計時，針對渦輪轉靜子輪緣封嚴的要求，轉靜子輪緣需要設計相應的封嚴結構。但以往提出的輪緣封嚴結構往往會增加結構的復雜性。因此，如何在簡化結構的前提下保證渦輪轉靜子輪緣封嚴有效性的問題也是進一步提升燃氣輪機、航空發動機可靠性的現實要求。

發明內容

針對現有技術的缺點和不足，本發明旨在提供一種渦輪導向器的浮動定位及傳扭結構，通過在渦輪導向器內環、渦輪轉子前腔位置應用浮動式渦輪導向器和渦輪輪盤前擋板的組合結構，最終實現渦輪導向器在熱膨脹狀態下的自由浮動、定位傳扭以及渦輪盤前腔輪緣封嚴的功能。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為：

一種渦輪導向器的浮動定位及傳扭結構，包括渦輪導向器、渦輪轉子、渦輪盤前擋氣板，所述渦輪轉子包括渦輪盤以及設置在所述渦輪盤周向邊緣的渦輪轉子葉片，所述渦輪導向器在軸向上設置在所述渦輪轉子葉片的上游，所述渦輪盤前擋氣板在軸向上設置在所述渦輪盤的上游，所述渦輪導向器包括內環、外環以及設置在所述內環的外壁面與外環的內壁面之間的渦輪導向器葉片，其特征在于：

所述渦輪導向器的內環的臨近所述渦輪盤側的內壁面上設有一周向凸緣，所述周向凸緣的外緣上沿周向均勻設置有若干浮動定位凸塊，

所述渦輪盤前擋氣板的與所述渦輪導向器相對的一側端面上靠近其外沿處沿周向均勻設置有若干定位凸肋，相鄰兩定位凸肋之間形成有與所述浮動定位凸塊相適配的定位槽，所述渦輪盤前擋氣板上的各所述定位槽與所述渦輪導向器上的各所述浮動定位凸塊一一對應，

裝配時所述渦輪導向器內環上的周向凸緣夾持在所述渦輪盤前擋氣板的外緣與發動機傳力機匣之間，且所述周向凸緣上的各所述浮動定位凸塊一一以間隙配合的方式夾設在所述渦輪盤前擋氣板上的各所述定位槽中，所述渦輪導向器在熱膨脹狀態下通過各所述述浮動定位凸塊和定位槽的配合實現自由浮動和定位傳扭。

較優地，所述渦輪盤前擋氣板通過與所述發動機傳力機匣上的止口實現定位，并通過各所述浮動定位凸塊與各所述定位槽的配合工作面的形位公差精度和尺寸配合精度實現零件之間的相互定位。優選的，所述渦輪盤前擋氣板上設有止口定位結構，從而與對象件定位，最終通過所述凸肋和凸塊的定位面實現零件之間定位的傳遞。