包括叶片‑轴连接装置的涡轮发动机转子和用于所述转子的叶片制造方法及图纸

本发明专利技术涉及包括叶片‑轴连接装置的涡轮发动机转子和用于所述转子的叶片。在涡轮发动机中，转子包括轴、叶片、和轴‑叶片连接装置。轴叶片连接装置尤其被设置为枞树形连接，其包括枞树形叶片根部和接收叶片根部的枞树形轴槽。叶片根部包括凸瓣(260)，同时槽包括接收凸瓣的底切凹部。相应地设置在轴柱(150)上或者凸瓣(260)上的倾斜配合支承面(161、261)在周向方向(U)上关于彼此偏置同时部分地叠置。每个支承面都通过安置面(162、262)的凸出的弯曲端部相切地邻接。

Including the turbine engine rotor blade shaft connecting device and blade for the rotor

The invention relates to a turbine engine rotor blade shaft connecting device and blade for the rotor. In a turbine engine, the rotor comprises a shaft, blades, and blade shaft connecting device. The blade shaft connecting device especially is set to the fir tree connection, comprising a fir tree blade root and blade root tree shaped shaft receiving groove. The root of the blade comprises a convex flap (260), and at the same time, the groove comprises a concave bottom part which receives the convex valve. The inclined fit bearing surfaces (161, 261) corresponding to the shaft column (150) or the convex flap (260) are superimposed on each other in the circumferential direction (U) on the other side. Each of the supporting surfaces is tangentially connected by a convex curved end portion of the mounting surface (162, 262).

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种根据权利要求1所述的包括叶片-轴连接装置的涡轮发动机转子，以及用于该涡轮发动机转子的叶片。专利技术背景在涡轮发动机中，转子轴和叶片之间的连接被重度加载。在所谓的枞树形连接中，包括底切凹部的槽被布置在转子轴中。每个槽均径向延伸到轴中且例如轴向地延伸，或在还包括轴向范围的情况下倾斜地延伸，并且若干底切凹部沿着所述槽延伸并周向地延伸到轴柱中，所述轴柱被形成在槽之间。底切凹部通常是渐缩的，其顶点指向轴柱的中心。叶片包括被设置在叶片根部上并从叶片根部周向延伸的对应数量的凸瓣。叶片根部被接收在槽内，其中，凸瓣被接收在底切凹部内。在离心加载时，凸瓣的径向向外指向的壁因此支承在底切凹部的径向向内指向的壁上。应当理解的是，术语径向、轴向、和周向是指涡轮发动机转子的空间定向。所述配合的壁关于径向以及关于转子的周向方向倾斜。很多建议已经被提出以改善所述枞树形连接。例如，GB2011552公开了一种在叶片和轴之间的枞树形连接，其中，在槽的顶点处和在两个根部凸瓣之间的的过渡处，两个半径被布置，其中，邻近承载壁设置的第一半径大于邻近非承载壁设置的半径。所述意在改善部件的低周疲劳性能。但是，当叶片根部和轴上的配合面被加载时，它们发生弹性变形。在承载面和非承载面之间的过渡区域中，产生复杂的三维材料变形和相关的局部峰值应力。这可能导致叶片根部-轴界面的早期疲劳。
技术实现思路
本公开的目标是提供一种避免局部峰值负载和相关早期疲劳的叶片根部-轴界面。本公开的进一步目标是在所述界面处避免与变形相关的应力的突变。本公开的又更加具体的目标是在叶片根部和轴之间提供界面，使得在与材料变形相关的应力方面实现平滑过渡，且由此避免复杂的局部三维应力模式。这通过权利要求1中所描述的主题被实现。现在所公开的主题的更具体的实施例和方面在从属权利要求中并结合从属权利要求被陈述。本公开的主题的其他效果和优点，无论是否被明确提及，鉴于下面给出的本公开都将变得明显。因此，所公开的是一种包括轴-叶片连接装置的涡轮发动机转子，转子具有周向方向、径向方向、和由转子轴线所限定的轴向方向。转子包括转子轴和至少一个叶片。轴包括在径向方向上从轴的外壁朝着轴的中心延伸且在轴向方向上延伸的至少一个槽。所述的不排除槽相对于转子轴线倾斜的定向。叶片包括在轴向且在径向方向上延伸的根部，其中，根部被布置在槽中，且因此还可以相对于转子轴线被倾斜地布置。叶片根部以及配对轴槽可以沿纵长范围被弯曲，但在特定实施例中可能是笔直的。至少一个底切凹部被设置在槽处，且尤其在轴柱中，所述轴柱在一个周向侧上限定槽。底切凹部在周向方向上延伸，且在径向外侧处通过轴承载壁被限定。叶片根部包括至少一个凸瓣，所述凸瓣尤其被设置在根部主体上，并且所述凸瓣被布置在底切凹部中，并且所述凸瓣在径向外侧上通过凸瓣承载壁被限定。在典型但非限定性实施例中，若干槽将在周向方向上围绕轴被布置，并且等数量的叶片将被设置在叶片的一个环中，叶片的每个根部均被布置在槽中。轴柱存在于相邻的槽之间且周向地限定相邻的槽。底切凹部被设置在转子轴柱的两个周向侧上。在所述实施例中，槽可以被设置为枞树形槽，并且叶片根部可以被布置为配合的枞树形根部。根据本公开，轴承载壁包括平坦表面区域，当沿轴向方向观察时所述平坦表面区域相对于径向方向以第一角度倾斜且形成轴承载面。同样，凸瓣承载壁包括平坦表面区域，该平坦表面区域在沿轴向方向观察时相对于径向方向以至少基本相同的角度(即，至少基本上以第一角度)倾斜且形成凸瓣承载面。凸瓣承载面和轴承载面被设置为配合的配对面，并在周向方向上相对于彼此偏置，并且此外沿共同的周向范围叠置。如本领域技术人员将容易理解的，所述周向方向在这方面还可以是指切向方向。设置在凸瓣上的承载面和设置在其中布置有凸瓣的相应底切凹部的承载壁上的承载面是配合面意味着所述配合承载面是平行的，或者换句话说，当在轴向方向上观察时二者均至少基本上以相同的角度相对于径向方向倾斜。进一步将容易理解的是，槽和叶片根部沿着相应纵长定向延伸。当根部被插入槽时，设置在轴中的槽的纵长定向和配合根部的纵长定向将重合。另外，底切凹部尤其可以包括纵向范围，底切凹部的所述纵向范围沿着相应槽的纵长定向延伸。布置在叶片根部上的凸瓣尤其可以包括纵向范围，其中，所述纵向范围沿相应槽的纵长定向延伸。根据本公开的另一个方面，公开了一种用于如上所述的转子的叶片，该叶片包括在叶片的径向外侧上的翼型件和根部，其中，根部适于且被构造成被接收在所述转子的轴的槽内。该槽包括至少一个底切凹部，该底切凹部包括设置在所述底切凹部的径向外壁上的至少一个平坦轴支承面，该支承面指向径向向内且具有周向范围。叶片的根部包括适于且被构造成被接收在所述底切凹部内的至少一个凸瓣。在一个方面中，凸瓣与底切凹部至少基本互补。叶片根部的凸瓣包括指向叶片的径向外侧的承载壁。平坦的凸瓣支承面被布置在凸瓣承载壁上，并意欲作为被设置在相应底切凹部中的轴支承面的配合面。凸瓣支承面被布置且被构造成与轴支承面配合。凸瓣支承面相应地被布置在叶片的根部上，或在凸瓣承载壁上，以便从轴支承面被周向偏置且与轴支承面部分地叠置。在根据本公开的转子的另一方面中，凸瓣承载面相对于配合的轴承载面朝着叶片根部的在其上设置有凸瓣的主体被周向偏置。这导致支承面被布置在凸瓣的位置处，且继而负载作用在凸瓣的位置处，在此处，存在相对更多的材料并因此机械强度相对更高。因此，所公开的还有一种如前所述的叶片，其中，支承面的所述偏置朝着根部的主体被设置。在如上所提及的转子的又另一个方面中，安置面的凸出的弯曲端部被设置在凸瓣上，该凸瓣相切地邻接凸瓣承载面且朝着凸瓣的顶点延伸。因此，用于与转子的该实施例一起使用的叶片的特征还在于安置面的凸出的弯曲端部在朝着凸瓣末端或顶点的方向上相切地邻接凸瓣支承面。安置面的所述端部被布置成与轴的配对支承面的一部分周向叠置。为此目的，如果凸瓣和/或轴支承面在涡轮发动机运行时由于作用在连接装置中的起作用的离心力或向心力相应地发生弹性变形，则安置面的所述弯曲端部逐渐接触设置在轴承载壁上的配对的支承面。因此，材料中的变形且因此应力仅在安置面的端部的范围内逐渐变化，从而避免了变形和材料应力的陡峭梯度，继而避免引起复杂的三维峰值应力，并且还进而导致更少的发生早期低周疲劳的弱点。安置面的端部尤其可以被设置为圆柱形表面部分，其中，相应圆柱轴线平行于相应凸瓣或底切凹部的纵向范围。该圆柱形表面的半径可以被选择成相当大，以便实现上文所提及的平滑过渡变形区域。例如，在圆柱或安置的端部半径是50mm的情况下，对于在凸瓣上的1mm的安置面的端部的范围而言，相应表面将向后倾斜大约1/100mm并远离配对支承面。将安置的端部半径选择成大于或等于50mm，且将其选择成小于或等于200mm，并且在具体实施例中小于或等于100mm，可以证实是恰当的选择。在根据本公开的转子和叶片的其他实施例中，另外的凸瓣径向向外地邻接凸瓣。另外的凸瓣的非承载壁在公同的凸瓣基部处邻接第一凸瓣的承载壁。在某些实施例中，凹入曲率半径逐渐减小的区域被设置成从径向内凸瓣的承载面延伸到径向向外布置的凸瓣的径向外壁的非承载面。因此，在第一凸瓣的承载壁附近，通常通过提供相对更大的半径实现缺口效应的减少，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括轴‑叶片连接装置的涡轮发动机转子(1)，所述转子具有周向方向(U)、径向方向(R)、和轴向方向，所述转子包括转子轴(100)和至少一个叶片(200)，所述轴包括至少在所述径向方向和所述轴向方向上延伸的至少一个槽，所述叶片包括至少在所述轴向方向和所述径向方向上延伸的根部(250)，所述根部被布置在所述槽中，至少一个底切凹部(160)，所述底切凹部被设置在所述槽处及在轴柱(150)中，并且至少在所述周向方向上延伸，所述底切凹部在径向外侧处通过轴承载壁(170)限定，所述叶片根部包括至少一个凸瓣(260)，所述凸瓣被布置在所述底切凹部中，并且所述凸瓣在径向外侧上通过凸瓣承载壁(270)限定，其中，所述轴承载壁包括当沿所述轴向方向观察时，相对于所述径向方向以第一角度(a)倾斜并形成轴支承面(161)的平坦表面区域，所述凸瓣承载壁包括当沿所述轴向方向观察时，相对于所述径向方向以所述第一角度(a)倾斜并形成凸瓣支承面(261)的平坦表面区域，其特征在于，所述凸瓣支承面和所述轴支承面在所述周向方向上相对于彼此偏置并沿共同的周向范围叠置。

【技术特征摘要】
2015.05.12 EP 15167350.61.一种包括轴-叶片连接装置的涡轮发动机转子(1)，所述转子具有周向方向(U)、径向方向(R)、和轴向方向，所述转子包括转子轴(100)和至少一个叶片(200)，所述轴包括至少在所述径向方向和所述轴向方向上延伸的至少一个槽，所述叶片包括至少在所述轴向方向和所述径向方向上延伸的根部(250)，所述根部被布置在所述槽中，至少一个底切凹部(160)，所述底切凹部被设置在所述槽处及在轴柱(150)中，并且至少在所述周向方向上延伸，所述底切凹部在径向外侧处通过轴承载壁(170)限定，所述叶片根部包括至少一个凸瓣(260)，所述凸瓣被布置在所述底切凹部中，并且所述凸瓣在径向外侧上通过凸瓣承载壁(270)限定，其中，所述轴承载壁包括当沿所述轴向方向观察时，相对于所述径向方向以第一角度(a)倾斜并形成轴支承面(161)的平坦表面区域，所述凸瓣承载壁包括当沿所述轴向方向观察时，相对于所述径向方向以所述第一角度(a)倾斜并形成凸瓣支承面(261)的平坦表面区域，其特征在于，所述凸瓣支承面和所述轴支承面在所述周向方向上相对于彼此偏置并沿共同的周向范围叠置。2.根据前述权利要求所述的转子，其特征在于，所述凸瓣支承面(261)相对于配合的轴支承面(161)朝着所述叶片根部的主体(252)被周向偏置。3.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，安置面(262)的凸出的弯曲端部被设置在所述凸瓣(260)上，从而相切地邻接所述凸瓣支承面(261)且朝着所述凸瓣的顶点(269)延伸。4.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其中，凹入的弯曲表面部分(268)被设置在所述叶片根部(250)上，并从凸瓣(260a)承载壁(270a)延伸到凸瓣(260)的非承载壁(275)，其特征在于，凹入曲率半径(Ra2、Rb2、…Ry2)逐渐减小的区域被设置在所述凹入的弯曲表面部分上，所述凹入的弯曲表面部分从一个凸瓣承载壁延伸到另一个凸瓣非承载壁，且半径从所述承载壁到所述非承载壁逐渐减小。5.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，安置面(162)的凸出的弯曲端部被设置在所述轴承载壁(170)上，安置面的所述端部相切地邻接所述轴支承面(161)，并从轴柱向外侧地被设置。6.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，所述槽被设置为阴型枞树形连接特征，并且所述叶片根部被设置为阳型枞树形连接特征。7.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，至少一对凸瓣(260、2260)被设置在所述叶片根部(250)的主体(252)的周向相对侧上，并且至少一对底切凹部被设置在所述槽的周向相对侧上，其中，所述凸瓣被布置在所述底切凹部中。8.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，在所述凸瓣的末端(269)和所述凸瓣的径向外基部(266)之间沿径向方向所测量的凸瓣的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·霍扎尤塞，S·艾夫科维，I·特斯普凯金，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH