一種低慣量渦輪盤結構的製作方法
2023-10-11 13:57:04 1
航空發動機、燃氣輪機的渦輪盤結構領域。
背景技術：
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渦輪轉子作為典型高溫熱端部件，其流場、溫度場、應力場的複雜，結構設計、材料和工藝的難度高，製造成本和試驗費用高。推重比是衡量發動機水平的綜合性指標，提高推重比的一條有益的途徑就是降低轉子的重量，隨著渦輪進口燃氣溫度和渦輪負荷不斷提高，先進的渦輪轉子結構創新設計對發動機具有重大影響，本技術旨在於提供能承受超過現有水平AN2值的最小重量的渦輪轉子系統，設計出具有更高承載能力、更小重量的航空發動機轉子。要降低渦輪轉子慣量，首先要減輕轉子重量，其次要實現高效冷卻。渦輪轉子的重量主要集中在渦輪盤上，傳統形式渦輪盤輪轂的熱匯導致轉子熱慣量大。雙輻板渦輪盤概念的出現，有望在大幅提高渦輪轉子承載能力的同時減小其機械慣量和熱慣量，雙輻板渦輪盤設計技術是低慣量渦輪轉子的關鍵，是標誌性技術。
技術實現要素：
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本發明最顯著的特點是低慣量渦輪盤，帶前後擋板，可安裝渦輪葉片，且渦輪葉片與盤為碟片分離式結構。通過前後擋板對葉片進行周向定位，通過圓弧端齒和螺栓連接對渦輪盤進行定心定位，該結構較常規渦輪轉子部件具有能有效降低渦輪轉子的熱慣量和機械慣量的優點，且結構簡單、裝拆方便，互換性及經濟性較好。
技術方案：
提供一種低慣量渦輪盤結構，如圖1所示，該雙層盤結構包括下層盤(1)、上層盤(2)、第一安裝邊(3)、第二安裝邊(4)、榫槽(5)、第一凸臺(6)、第二凸臺(7)；下層盤(1)和上層盤(2)為上下對稱的雙層盤結構；
下層盤(1)和上層盤(2)均具有環形焊接面，且下層盤和上層盤在環形焊接面通過焊接固定連接在一起，且環形焊接面位於下層盤(1)和上層盤(2)的盤緣部；
盤緣部開有榫槽(5)，榫槽(5)與渦輪工作葉片(8)安裝部相適配；
從所述的下層盤的盤面軸向突出形成環形的第一安裝邊(3)；從所述的上層盤的盤面軸向突出形成環形的第二安裝邊(4)；第一安裝邊(3)和第二安裝邊(4)均開有連接孔；
從所述的下層盤的盤緣部軸向突出形成環形的第一凸臺(6)；從所述的上層盤的盤緣部軸向突出形成環形的第二凸臺(7)；第一凸臺(6)和第二凸臺(7)均開有連接孔；
下層盤(1)和上層盤(2)相對的盤面上均形成有內凹部，下層盤(1)和上層盤(2)的內凹部形成中空腔。
技術效果：
結構新穎、連接可靠、易實現；結構減重效果明顯，能有效提高渦輪轉子的承載能力，從而提高發動機推重比。
附圖說明：
圖1低慣量渦輪盤結構示意圖；
圖2低慣量渦輪轉子結構示意圖；
其中：1-下層盤；2-上層盤；3-第一安裝邊；4-第二安裝邊；5-榫槽；6-第一凸臺；7-第二凸臺；8-渦輪工作葉片。
具體實施方式：
提供一種低慣量渦輪盤結構，如圖1所示，該雙層盤結構包括下層盤(1)、上層盤(2)、第一安裝邊(3)、第二安裝邊(4)、榫槽(5)、第一凸臺(6)、第二凸臺(7)；下層盤(1)和上層盤(2)為上下對稱的雙層盤結構；
下層盤(1)和上層盤(2)均具有環形焊接面，且下層盤和上層盤在環形焊接面通過焊接固定連接在一起，且環形焊接面位於下層盤(1)和上層盤(2)的盤緣部；
盤緣部開有榫槽(5)，榫槽(5)與渦輪工作葉片(8)安裝部相適配；
從所述的下層盤的盤面軸向突出形成環形的第一安裝邊(3)；從所述的上層盤的盤面軸向突出形成環形的第二安裝邊(4)；第一安裝邊(3)和第二安裝邊(4)均開有連接孔；
從所述的下層盤的盤緣部軸向突出形成環形的第一凸臺(6)；從所述的上層盤的盤緣部軸向突出形成環形的第二凸臺(7)；第一凸臺(6)和第二凸臺(7)均開有連接孔；
下層盤(1)和上層盤(2)相對的盤面上均形成有內凹部，下層盤(1)和上層盤(2)的內凹部形成中空腔。
工作原理
本發明的渦輪盤結構採用了低慣量渦輪盤結構，在盤心位置形成一個空腔，冷卻氣可以順利進入盤內部，加強了冷氣與輻板的換熱效果，可以有效降低渦輪盤上的熱應力，減小轉子的熱慣量。與常規渦輪盤相比，低慣量渦輪盤能有效減輕整個轉子的重量，提高渦輪轉子的承載能力，具有較低的機械慣量，適用於更高推重比的發動機。