CN114109511B - 一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机涡轮盘领域，特别涉及一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘。包括：前盘片(1)以及后盘片(2)。所述前盘片(1)的盘心处沿周向均匀设置有凸台结构；所述后盘片(2)与所述前盘片(1)在盘缘处采用扩散焊焊接，在盘心处通过若干周向不连续的挡块(3)连接，所述挡块(3)设置在相邻两个凸台结构之间。本申请的新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘，在保证了原通气孔功能的基础上，明显提高双辐板涡轮盘的可靠性和使用寿命，由于挡块周向不连续，挡块之间的空间为冷却气进入盘腔提供通道，同时切断了挡块周向传力的路径，从而降低了挡块发生结构破坏的风险。

Description

一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘

技术领域

本申请属于航空发动机涡轮盘领域，特别涉及一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘。

背景技术

目前，我国正在开展高推重比发动机的关键技术预研，这对新一代的航空发动机提出了更高的要求：更大推力、更低的喷气温度、更低的耗油率和更高的推重比。以上设计要求，提高了现有发动机的负荷水平，恶化了发动机的工作环境。涡轮部件作为航空发动机的热端部件，长期处在高温、高负荷、高转速、大功率的工作环境下，工作条件十分苛刻，其中，涡轮盘是涡轮部件中最重要的转子关键件。新一代的航空发动机要求涡轮部件能够承受更高的温度，具有更高的切线速度，这使得作为承力构件的涡轮盘的负荷成倍增加。在高离心力、高温度环境的作用下，涡轮转子结构重量与涡轮转子强度储备之间的矛盾激化。急需开展轻重量、低惯性涡轮转子结构设计关键技术研究，以缓解高温、高转速与有限的材料承载能力之间的矛盾。

常规涡轮盘是目前已经非常成熟的技术手段，但限于本身的应用潜力，想实现进一步突破必须进行技术革新。为适应新一代航空发动机高推重比的设计需求，双辐板涡轮盘应运而生，其在结构传力路线、提高AN2值和降低疲劳失效方面比常规涡轮盘有明显的优势，同时兼顾了力学性能和结构减重，能够进一步提高发动机的推重比和转子的临界转速值。盘心连接结构是双辐板涡轮盘结构设计的一个重要特征。在结构功能方面，盘心连接结构既要实现引气的功能，将冷却气引入双辐板盘腔，起到冷却辐板的作用；又要对两个辐板起到轴向支撑的作用，增加辐板的轴向刚性，从而降低辐板局部的应力水平。

现有双辐板涡轮盘盘心多数采用“盘心焊接+通气孔”结构，这种结构存在通气孔易破坏的问题。在发动机工作过程中，随着转速的不断升高，两侧辐板有向中间靠拢的趋势，给通气孔带来较大的轴向压紧力；此外，由于盘心是焊接结构，在工作过程中通气孔会随着涡轮盘盘心一起产生较大的径向变形，这给通气孔带来了较大的拉伸应力。综合以上两个方面，“盘心焊接+通气孔”结构成为双辐板涡轮盘的薄弱之处。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

本申请的第一个方面提供了一种新型盘心连接结构，包括：

前盘片，所述前盘片的盘心处沿周向均匀设置有凸台结构；

后盘片，所述后盘片与所述前盘片在盘缘处采用扩散焊焊接，在盘心处通过若干周向不连续的挡块连接，所述挡块设置在相邻两个凸台结构之间。

在本申请的至少一个实施例中，所述挡块的径向外侧设置有第一挂钩，径向内侧设置有第二挂钩，所述挡块通过所述第一挂钩以及所述第二挂钩挂接在所述前盘片上。

在本申请的至少一个实施例中，所述凸台结构以及所述挡块均沿周向均匀设置20个。

本申请的第二个方面提供了一种双辐板涡轮盘，包括如上所述的新型盘心连接结构。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的新型盘心连接结构，能够明显提高双辐板涡轮盘的可靠性和使用寿命，通过挡块的周向不连续结构，切断了挡块周向传力的路径，从而降低了挡块发生结构破坏的风险。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的新型盘心连接结构示意图；

图2是本申请一个实施方式的前盘片盘心处凸台结构示意图；

图3是图2的K向视图；

图4是本申请一个实施方式的挡块结构示意图；

图5是本申请一个实施方式的双辐板涡轮盘分解示意图。

其中：

1-前盘片；2-后盘片；3-挡块。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。

本申请的第一个方面提供了一种新型盘心连接结构，包括：前盘片1以及后盘片2。

具体的，如图1所示，前盘片1的盘心处沿周向均匀设置有凸台结构；后盘片2与前盘片1在盘缘处采用扩散焊焊接，在盘心处通过若干周向不连续的挡块3连接，挡块3设置在相邻两个凸台结构之间。

本申请的新型盘心连接结构，前盘片1与后盘片2仅在盘缘处采用扩散焊焊接在一起，在盘心处通过装配若干周向不连续的挡块3为辐板及盘心提供轴向支撑。

本申请的新型盘心连接结构，在停车状态下，挡块3与前盘片1、后盘片2之间预留小间隙；工作时，随着转速越来越高，两个辐板逐渐压紧挡块3。此外，前盘片1在装配处有凸台结构，起到给挡块3周向限位的作用。本实施例中，如图4所示，挡块3的径向外侧设置有第一挂钩，径向内侧设置有第二挂钩，挡块3通过第一挂钩以及第二挂钩挂接在前盘片1上，以防止发动机在停车和低速旋转状态下挡块3脱出。

在本申请的一个实施方式中，凸台结构以及挡块3均沿周向均匀设置20个。

本申请的第二个方面提供了一种双辐板涡轮盘，其具有如上所述的新型盘心连接结构，具体结构如图5所示。

本申请的新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘，其盘心采用了“盘心不焊接+周向不连续挡块”的结构。能够解决现有技术中双辐板盘盘心通气孔易破坏进而造成双辐板盘寿命不足的问题。本申请在保证了原通气孔功能的基础上，明显提高双辐板涡轮盘的可靠性和使用寿命。由于挡块周向不连续，挡块之间的空间为冷却气进入盘腔提供通道，同时切断了挡块周向传力的路径，从而降低了挡块发生结构破坏的风险。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种盘心连接结构，其特征在于，包括：

前盘片（1），所述前盘片（1）的盘心处沿周向均匀设置有凸台结构；

后盘片（2），所述后盘片（2）与所述前盘片（1）在盘缘处采用扩散焊焊接，在前盘片（1）盘心处通过若干周向不连续的挡块（3）连接，所述挡块（3）设置在相邻两个凸台结构之间；

所述挡块（3）的径向外侧设置有第一挂钩，径向内侧设置有第二挂钩，所述挡块（3）通过所述第一挂钩以及所述第二挂钩挂接在所述前盘片（1）上。

2.根据权利要求1所述的盘心连接结构，其特征在于，所述凸台结构以及所述挡块（3）均沿周向均匀设置20个。

3.一种双辐板涡轮盘，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求2任意一项所述的盘心连接结构。