[發(fā)明專利]葉片緣板、葉片環(huán)、葉輪盤以及燃氣渦輪發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011292543.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112096653B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 吳志青;陸曉鋒;嚴冬青;江奔;李繼保;尹澤勇;劉豪
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機制造有限責任公司;中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: F04D29/26
• 分類號: F04D29/26;F04D29/60;F01D5/30;F01D5/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 曾浩;喻學兵

本發(fā)明涉及一種葉片緣板、葉片環(huán)、葉輪盤以及燃氣渦輪發(fā)動機。其中，所述葉片緣板包括一對側邊以及一對底邊，所述側邊在其延伸方向包括直線段以及弧線段，所述直線段包括第一直線段，第二直線段，所述弧線段包括第一弧段、第二弧段；其中，所述第一直線段、第二直線段分別連接所述弧線段的兩端，并于所述弧線段相切，所述弧線段的所述第一弧段與所述第二弧段的斜率同向，并且所述第一弧段與所述第二弧段外切連接。所述葉片緣板的有益效果在于避免了采用現(xiàn)有技術方案將導致的工作狀態(tài)下緣板間擠壓咬死，或者葉片周向間隙檢測及動平衡試驗的試驗結構精度不足等問題。

技術領域

本發(fā)明涉及葉輪機械領域，尤其涉及一種葉片緣板、葉片環(huán)、葉輪盤以及燃氣渦輪發(fā)動機。

背景技術

葉輪機械，以燃氣渦輪發(fā)動機的高壓壓氣機為例，如圖1以及圖5所示的，葉片環(huán)10的葉片可以通過周向榫頭安裝于壓氣機盤2的榫槽中，榫頭與榫槽的定位基準如圖5所示的基準線T，榫頭與榫槽之間具有接觸區(qū)M，形成葉輪盤。葉片帶有緣板以適應流道，發(fā)動機工作中葉片的緣板需有一定的周向間隙，以保證在離心力的作用下葉片的榫頭貼合在輪盤榫槽工作面上傳遞載荷。葉片環(huán)10中的多個葉片會累積周向間隙，例如圖1所示的，葉片環(huán)10的周向兩端的首端葉片緣板1、末端葉片緣板5累積有設計周向間隙W。

由于燃氣渦輪發(fā)動機對于高效率高裕度高壓壓氣機的要求，需要設置更多的葉片，即葉片的稠度需要提高，以及加大扭角加強轉子葉片做功能力，對于高稠度、大安裝角、周向燕尾榫頭葉片緣板通常需要成斜緣板結構，即例如圖1、圖2所示的平行四邊形的結構，即圖2所示的，緣板角度α無法設為90°的直角緣板結構，如此才能放置足夠多的葉片以及實現(xiàn)大安裝角。

但是，由于設置斜緣板，如圖2至圖4所示的，發(fā)明人在完成本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，在外力作用下，例如進行轉子不平衡試驗時，葉片發(fā)生扭轉角度為B的扭轉，相鄰葉片相互擠壓并相對榫頭中心P產生力偶N（N=H*cosα*F，其中，H為緣板寬度，α為緣板角度，F(xiàn)為相鄰葉片緣板之間的擠壓力）使葉片繞榫頭中心P轉動，相鄰葉片的緣板間產生縫隙C，由于緣板呈直線斜率k(k=tanα=constant)為一常量，扭轉后葉片緣板相互間不發(fā)生干涉，可沿同一方向S移動，使得首端葉片緣板1、末端葉片緣板5的周向間隙增大至實際周向間隙W’=W+n*C（n為葉片數(shù)）。

由于實際周向間隙W’與設計周向間隙W不一致，影響緣板周向間隙檢測及動平衡精度，例如進行轉子動平衡試驗無法真實反映轉子剩余動不平衡量，對發(fā)動機運轉帶來較大的安全隱患。

因此，為了得到真實反映轉子動不平衡量的試驗結構，現(xiàn)有技術的試驗方法之一是通過修配或換裝不同緣板寬度的葉片，消除縫隙C帶來的影響，從而使得即使發(fā)生扭轉也保證實際周向間隙W’與設計周向間隙W相等。但是，發(fā)明人在完成本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，這會導致葉片環(huán)10在實際工作中周向間隙W不足，導致相鄰的葉片緣板相互擠壓，工作中葉片榫頭不能完全貼合在輪盤榫槽工作面上，在離心力及氣動力共同作用下緣板發(fā)生角向扭轉，首先葉片榫頭與榫槽由面接觸變成點、線接觸惡化了輪盤榫槽受力狀態(tài)；同時改變了葉片安裝角，導致通流面積發(fā)生變化影響氣動性能；隨著轉速提高，在高溫高壓工作環(huán)境下葉片緣板相互貼合擠壓進而咬死，分解中常常出現(xiàn)葉片緣板卡死現(xiàn)象，需用較大外力敲擊使其松動后才能進行分解。

現(xiàn)有技術中的方案還包括，如圖5至圖7所示的，在壓氣機盤與葉片緣板連接區(qū)域，即葉片緣板的邊緣部以及壓氣機盤的邊緣部的一側或者兩側設置凸臺限位結構，例如圖6所示的在壓氣機盤的榫槽的邊緣部21一側設置第一榫槽凸臺31，葉片緣板的邊緣部11設置第一緣板凸臺32，兩者構成第一凸臺限位結構3，又例如圖7所示的，在兩側分別設置第一凸臺限位結構3、第二凸臺限位結構4，并盡量減小葉片緣板與凸臺的間隙G，以限制葉片角向扭轉的角度，但由于間隙G的存在，同樣會存在實際周向間隙W’與設計周向間隙W不一致的問題。

現(xiàn)有技術的方案還包括，在相鄰的葉片緣板之間采用中間鎖定件以及所述結構進行緊固連接。但如此使得葉片環(huán)的結構更為復雜，并且中間鎖定件的強度要求也較高，才能保證緊固連接的可靠性。