本發(fā)明涉及一種渦輪葉片盤，具體為一種結(jié)構(gòu)效率高、可靠性高的渦輪葉片盤。

背景技術(shù)：

用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)或其他燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)子要求重量輕、壽命長、可靠性高?，F(xiàn)有的渦輪葉片盤的結(jié)構(gòu)如圖1至3所示，包括：葉片1、輪盤2、導(dǎo)流盤3、冷氣進(jìn)孔4、冷氣通道5。其中，葉片1和輪盤2采用榫接方式連接。導(dǎo)流盤3設(shè)置于輪盤2的側(cè)面，在導(dǎo)流盤3和輪盤2之間形成冷氣通道5。在導(dǎo)流盤3上設(shè)置有與冷氣通道5相連通的冷氣進(jìn)孔4，冷卻氣體通過冷氣進(jìn)孔4進(jìn)入冷氣通道5，并沿冷氣通道5向上進(jìn)入葉片1，對(duì)葉片1進(jìn)行冷卻。

上述現(xiàn)有輪盤內(nèi)部為實(shí)心體，在工作中并不是所有部位應(yīng)力度都很高，內(nèi)部有些部位的應(yīng)力相對(duì)較小，使得材料的利用率不高，結(jié)構(gòu)效率較低，導(dǎo)致在很多情況下輪盤應(yīng)力較高或重量偏重。

另外，葉片和輪盤是分開的且葉片數(shù)目較多，因此零件數(shù)目多。且渦輪轉(zhuǎn)子需配上導(dǎo)流盤，使得零件數(shù)目進(jìn)一步增加，導(dǎo)致可靠性降低。葉片和輪盤通過榫結(jié)構(gòu)連接，工藝環(huán)節(jié)多，精度要求高，加工周期較長、成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)主要目的在提供一種渦輪葉片盤，包括多個(gè)葉片和輪盤，在所述葉片內(nèi)開設(shè)有空腔，所述多個(gè)葉片與所述輪盤通過焊接工藝一體成型。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，在所述輪盤內(nèi)開設(shè)有多條自所述輪盤的中心向四周延伸的冷氣通道，每條冷氣通道對(duì)應(yīng)于一葉片，并與所述葉片內(nèi)的空腔相連通。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，所述冷氣通道與所述渦輪葉片盤旋轉(zhuǎn)軸的夾角為45～90°。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，在所述輪盤內(nèi)開設(shè)有一環(huán)形空腔、多條第一通氣孔及多條第二通氣孔；所述環(huán)形空腔環(huán)繞所述輪盤中心設(shè)置，所述第一通氣孔連通所述環(huán)形空腔與所述輪盤中心，所述第二通氣孔連通所述環(huán)形空腔與所述葉片空腔；所述冷氣通道由所述第一通氣孔、所述環(huán)形空腔和所述第二通氣孔組成。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，所述第一通氣孔和/或所述第二通氣孔的截面形狀為圓形、橢圓或帶倒角的矩形。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，第一通氣孔的數(shù)目為四條，所述第二通氣孔的數(shù)目與所述葉片的數(shù)目相同。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，所述焊接工藝為擴(kuò)散焊。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，所述葉片采用耐單晶材料制得，所述輪盤采用粉末金屬制得。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，所述葉片包括依次相連的葉片本體、葉片緣板和葉片伸根，所述葉片通過所述葉片伸根焊接于所述輪盤。

本發(fā)明一實(shí)施方式的渦輪葉片盤，相較于現(xiàn)有的渦輪葉片盤減少了零件數(shù)，提高了可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的渦輪葉片盤的葉片和輪盤的截面示意圖；

圖2為圖1的葉片和輪盤的榫連接局部示意圖；

圖3為現(xiàn)有的渦輪葉片盤的冷氣流通示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式的渦輪葉片盤的截面示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式的渦輪葉片盤內(nèi)的冷氣流通示意圖。

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施方式將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明所涉及的“上”“下”“左”“右”等方位用語，均是結(jié)合附圖中裝置的方位進(jìn)行的描述，并非對(duì)本發(fā)明的限定。

如圖4、5所示，本發(fā)明一實(shí)施方式的渦輪葉片盤，包括多個(gè)葉片10和輪盤20，葉片10與輪盤20通過焊接一體成型，該焊接工藝?yán)缈梢允菙U(kuò)散焊。輪盤20為一圓形體，多個(gè)葉片10可均勻地分布于輪盤的圓周邊上。

葉片10可包括依次相連的葉片本體11、葉片緣板12和葉片伸根13，在葉片本體11內(nèi)開設(shè)有空腔111，在空腔111內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)筋112、113，在葉片本體11上還開設(shè)有連通外部的多個(gè)出氣孔114及多個(gè)尾緣出氣孔115。

加強(qiáng)筋112、113均可為條形體，具體的尺寸可根據(jù)其所處的位置與空腔111相匹配，其截面的具體形狀也可根據(jù)需要進(jìn)行選定。加強(qiáng)筋112呈直條形，設(shè)置于空腔111的中部，將空腔111阻隔成相連通的兩部分。加強(qiáng)筋112的上部連接于葉片本體11的頂部，兩個(gè)側(cè)面分別固定于葉片本體11的前側(cè)面和后側(cè)面(圖4中前側(cè)面和后側(cè)面重疊)。加強(qiáng)筋113為具有一拐點(diǎn)的條形體，設(shè)置于空腔111被加強(qiáng)筋112阻隔的左側(cè)空腔內(nèi)，并進(jìn)一步將左側(cè)空腔分隔成相連通的兩部分。加強(qiáng)筋113通過兩個(gè)側(cè)面分別固定于葉片本體11的前側(cè)面和后側(cè)面。加強(qiáng)筋112、113的設(shè)置不僅可以增強(qiáng)空心的葉片10的強(qiáng)度，還可對(duì)冷卻氣體起到分流的作用。

在葉片本體11的頂部開設(shè)有多個(gè)出氣孔114，在葉片本體11的右側(cè)設(shè)置有多個(gè)尾緣出氣孔115，出氣孔114以及尾緣出氣孔115的開設(shè)使得空腔111與外界保持流通。

葉片10可通過葉片伸根13焊接于輪盤20，使得葉片10與輪盤20一體成型，其中圖4中葉片伸根13下部的虛線表示焊接線。如此使得零部件的數(shù)目減少，可靠性得到了提高。葉片10與輪盤20的材質(zhì)都可以是金屬，它們可以是相同的金屬，也可以是不同的金屬，優(yōu)選為不同的金屬。葉片10可采用耐高溫材料，例如單晶或等軸晶材料，如dd3、dd6、dz125等。輪盤20可采用高強(qiáng)度、抗疲勞材料，可以是粉末金屬，例如fgh95、fgh96等。

在輪盤20內(nèi)開設(shè)有多條自輪盤20的中心分別向四周延伸并貫穿輪盤20的冷氣通道，每一葉片10具有一對(duì)應(yīng)的冷氣通道。冷氣通道與渦輪葉片盤旋轉(zhuǎn)軸oo′的夾角可以為45～90°，優(yōu)選為90°，即冷氣通道優(yōu)選為與渦輪葉片盤的旋轉(zhuǎn)軸oo′相垂直。每一冷氣通道可由三部分組成：通氣孔21、空腔22和通氣孔23。輪盤20為一圓環(huán)形體，旋轉(zhuǎn)軸oo′可位于輪盤20的中心，在輪盤20上可開設(shè)多條自中心處向圓周邊延伸的通氣孔21，每條通氣孔21均與空腔22相連通。通氣孔21的數(shù)目可以為2個(gè)、4個(gè)或者是與葉片10的數(shù)目相同。通氣孔21與旋轉(zhuǎn)軸oo′的夾角可以為45～90°，優(yōu)選為通氣孔21垂直于旋轉(zhuǎn)軸oo′。進(jìn)一步地，通氣孔21所處的位置優(yōu)選為將輪盤20沿旋轉(zhuǎn)軸oo′方向的長度分成相等的兩份，即圖4中位于通氣孔21左側(cè)的輪盤的厚度與位于通氣孔21右側(cè)的輪盤的厚度相等。通氣孔21的截面形狀可以是圓形、橢圓或帶倒角的矩形，總面積可根據(jù)葉片10需要的冷氣流量確定。

空腔22為一環(huán)形空腔，以輪盤20的中心為中心?？涨?2設(shè)置于通氣孔21和通氣孔23之間，所處的位置優(yōu)選為將輪盤20沿旋轉(zhuǎn)軸oo′方向的長度分成相等的兩份，即位于空腔22兩側(cè)(沿oo′方向)的輪盤20的厚度相等。另外，空腔22的具體形狀和體積可依據(jù)實(shí)際需要而定?？涨?2的設(shè)置相當(dāng)于輪盤20內(nèi)部應(yīng)力較小的區(qū)域被去除，可有效減輕渦輪葉片盤的整體重量，降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力，提高了結(jié)構(gòu)效率，延長輪盤壽命，縮短加工周期、提高經(jīng)濟(jì)性。

多條通氣孔23開設(shè)于輪盤20的邊緣部分，通氣孔23的數(shù)量與葉片10的數(shù)量相同，每條通氣孔23均分別連通于空腔22和空腔111。通氣孔23的方向、截面形狀等可與通氣孔21相同。優(yōu)選地，通氣孔23與對(duì)應(yīng)的通氣孔21處于同一直線上。

如圖5所示，作業(yè)時(shí)，冷卻氣體通過通氣孔21進(jìn)入空腔22，并進(jìn)一步通過通氣孔23進(jìn)入葉片10。在加強(qiáng)筋112、113的作用下，進(jìn)入空腔111的冷卻氣體被分流，部分冷卻氣體通過位于葉片本體11頂部的出氣孔114流出，另一部分氣體通過尾緣出氣孔115流出，其中圖5中箭頭的指向?yàn)槔錃獾牧飨颉?/p>

將本發(fā)明一實(shí)施方式的渦輪葉片盤與圖1至圖3的現(xiàn)有的渦輪葉片盤相比較，在滿足強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，重量減輕>8％，應(yīng)力降低>10％，綜合效果非常明顯。

除非特別限定，本發(fā)明所用術(shù)語均為本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義。

本發(fā)明所描述的實(shí)施方式僅出于示例性目的，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和改進(jìn)，因而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求限定。