[发明专利]一种带有冷却压紧结构的涡轮转子装置

说明书

本发明涉及一种带有冷却压紧结构的涡轮转子装置，包括通过枞树型榫头和榫槽匹配连接的叶片和轮盘，还包括过盈安装在所述榫头端面和所述榫槽底部间隙的冷却压紧装置，所述冷却压紧装置内设有截面积渐变的主冷气通道，及两侧对称设有与所述主冷气通道相连通的多个次冷气通道，增加了冷风通道空间及有效对流面积，降低了轮缘部分以及叶片榫头与轮盘榫槽连接部位的温度，减小了叶片榫头的热应力，提高了叶片榫头和轮盘榫槽结构以及轮盘轮缘的蠕变寿命。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种带有冷却压紧结构的涡轮转子装置。

背景技术

航空发动机涡轮转子通常采用枞树型榫头和榫槽连接结构实现涡轮盘和叶片的装配，此结构是航空发动机结构的重要环节，其结构设计的合理性直接关系到转子部件的强度、寿命和可靠性，并极大地影响发动机的推质比，目前，航空发动机涡轮转子采用的枞树型榫头和榫槽连接结构，高速转动的叶片产生的离心力使得叶片榫头、轮盘榫槽连接部位产生的温度达到甚至超过900K，并产生较高的热应力，同时叶片榫头、轮盘榫槽连接部位间的微动摩擦也会大大降低涡轮转子的使用寿命。随着航空发动机对性能要求的不断提高，涡轮部件的工作环境越发苛刻，传统的枞树型盘榫连接结构中寿命低、可靠性低的缺点越发明显，已无法满足高质量的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种带有冷却压紧结构的涡轮转子装置，该装置使得通过枞树型榫头和榫槽配合连接的叶片与轮盘在非工作状态及工作状态下相对位置稳定，同时增加了连接部位的冷风通道空间，增加了有效对流面积，降低了轮缘部分以及叶片榫头与轮盘榫槽连接部位的温度，减小了叶片榫头的热应力，提高了叶片榫头和轮盘榫槽结构以及轮盘轮缘的蠕变寿命。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种带有冷却压紧结构的涡轮转子装置，包括通过枞树型榫头和榫槽匹配连接的叶片和轮盘，还包括过盈安装在榫头端面和所述榫槽的底部间隙的冷却压紧装置，所述冷却压紧装置内设有截面积渐变的主冷气通道及两侧对称设置的次冷气通道，所述主冷气通道与所述次冷气通道相连通，使得所述榫头与所述榫槽相对位置固定，且冷气有效对流面积增大。

优选地，所述冷却压紧装置设有相互平行的上平面与下平面、及对称设置在两侧的左下斜面与右下斜面，所述上平面与榫头端面相贴合，所述下平面与所述榫槽的底平面相贴合。

优选地，所述主冷气通道开口于所述下平面，且垂直于榫头平面，所述主冷气通道由进气口至出气口的截面面积逐渐变大。

优选地，所述进气口的截面面积约为出气口的截面面积的1/3。

优选地，所述左下斜面及右下斜面对称设置有多个均布的次冷气通道，所述次冷气通道开口于所述主冷气通道及所述左下斜面及所述右下斜面。

优选地，所述主冷气通道及所述次冷气通道的截面形状为长方形或正方形。

优选地，所述次冷气通道相互平行且相对于所述主冷气通道倾斜设置，沿进气方向所述次冷气通道的中心线与所述主冷气通道中心线的夹角为锐角。

优选地，所述榫头设有第一榫齿和第二榫齿，所述榫槽对应设置呈包围状的第一榫槽和第二榫槽，所述第一榫齿的上侧肩与所述第一榫槽的上侧壁相贴合，所述第二榫齿的上侧肩与所述第二榫槽的上侧壁相贴合。

优选地，所述冷却压紧装置的侧壁与所述第一榫槽的侧壁相连接。

优选地，所述冷却压紧装置的所述左下斜面及所述右下斜面分别与所述第一榫槽的侧壁形成左空间及右空间。