一种涡轮叶片盘制造技术

本发明专利技术提供了一种涡轮叶片盘，包括多个叶片和轮盘，在所述叶片内开设有空腔，所述多个叶片与所述轮盘通过焊接工艺一体成型。本发明专利技术一实施方式的涡轮叶片盘，相较于现有的涡轮叶片盘减少了零件数，提高了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片盘
本专利技术涉及一种涡轮叶片盘，具体为一种结构效率高、可靠性高的涡轮叶片盘。
技术介绍
用于航空发动机或其他燃气涡轮发动机中的涡轮转子要求重量轻、寿命长、可靠性高。现有的涡轮叶片盘的结构如图1至3所示，包括：叶片1、轮盘2、导流盘3、冷气进孔4、冷气通道5。其中，叶片1和轮盘2采用榫接方式连接。导流盘3设置于轮盘2的侧面，在导流盘3和轮盘2之间形成冷气通道5。在导流盘3上设置有与冷气通道5相连通的冷气进孔4，冷却气体通过冷气进孔4进入冷气通道5，并沿冷气通道5向上进入叶片1，对叶片1进行冷却。上述现有轮盘内部为实心体，在工作中并不是所有部位应力度都很高，内部有些部位的应力相对较小，使得材料的利用率不高，结构效率较低，导致在很多情况下轮盘应力较高或重量偏重。另外，叶片和轮盘是分开的且叶片数目较多，因此零件数目多。且涡轮转子需配上导流盘，使得零件数目进一步增加，导致可靠性降低。叶片和轮盘通过榫结构连接，工艺环节多，精度要求高，加工周期较长、成本较高。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在提供一种涡轮叶片盘，包括多个叶片和轮盘，在所述叶片内开设有空腔，所述多个叶片与所述轮盘通过焊接工艺一体成型。根据本专利技术一实施方式，在所述轮盘内开设有多条自所述轮盘的中心向四周延伸的冷气通道，每条冷气通道对应于一叶片，并与所述叶片内的空腔相连通。根据本专利技术一实施方式，所述冷气通道与所述涡轮叶片盘旋转轴的夹角为45～90°。根据本专利技术一实施方式，在所述轮盘内开设有一环形空腔、多条第一通气孔及多条第二通气孔；所述环形空腔环绕所述轮盘中心设置，所述第一通气孔连通所述环形空腔与所述轮盘中心，所述第二通气孔连通所述环形空腔与所述叶片空腔；所述冷气通道由所述第一通气孔、所述环形空腔和所述第二通气孔组成。根据本专利技术一实施方式，所述第一通气孔和/或所述第二通气孔的截面形状为圆形、椭圆或带倒角的矩形。根据本专利技术一实施方式，第一通气孔的数目为四条，所述第二通气孔的数目与所述叶片的数目相同。根据本专利技术一实施方式，所述焊接工艺为扩散焊。根据本专利技术一实施方式，所述叶片采用耐单晶材料制得，所述轮盘采用粉末金属制得。根据本专利技术一实施方式，所述叶片包括依次相连的叶片本体、叶片缘板和叶片伸根，所述叶片通过所述叶片伸根焊接于所述轮盘。本专利技术一实施方式的涡轮叶片盘，相较于现有的涡轮叶片盘减少了零件数，提高了可靠性。附图说明图1为现有的涡轮叶片盘的叶片和轮盘的截面示意图；图2为图1的叶片和轮盘的榫连接局部示意图；图3为现有的涡轮叶片盘的冷气流通示意图；图4为本专利技术一实施方式的涡轮叶片盘的截面示意图；图5为本专利技术一实施方式的涡轮叶片盘内的冷气流通示意图。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。本专利技术所涉及的“上”“下”“左”“右”等方位用语，均是结合附图中装置的方位进行的描述，并非对本专利技术的限定。如图4、5所示，本专利技术一实施方式的涡轮叶片盘，包括多个叶片10和轮盘20，叶片10与轮盘20通过焊接一体成型，该焊接工艺例如可以是扩散焊。轮盘20为一圆形体，多个叶片10可均匀地分布于轮盘的圆周边上。叶片10可包括依次相连的叶片本体11、叶片缘板12和叶片伸根13，在叶片本体11内开设有空腔111，在空腔111内设置有加强筋112、113，在叶片本体11上还开设有连通外部的多个出气孔114及多个尾缘出气孔115。加强筋112、113均可为条形体，具体的尺寸可根据其所处的位置与空腔111相匹配，其截面的具体形状也可根据需要进行选定。加强筋112呈直条形，设置于空腔111的中部，将空腔111阻隔成相连通的两部分。加强筋112的上部连接于叶片本体11的顶部，两个侧面分别固定于叶片本体11的前侧面和后侧面(图4中前侧面和后侧面重叠)。加强筋113为具有一拐点的条形体，设置于空腔111被加强筋112阻隔的左侧空腔内，并进一步将左侧空腔分隔成相连通的两部分。加强筋113通过两个侧面分别固定于叶片本体11的前侧面和后侧面。加强筋112、113的设置不仅可以增强空心的叶片10的强度，还可对冷却气体起到分流的作用。在叶片本体11的顶部开设有多个出气孔114，在叶片本体11的右侧设置有多个尾缘出气孔115，出气孔114以及尾缘出气孔115的开设使得空腔111与外界保持流通。叶片10可通过叶片伸根13焊接于轮盘20，使得叶片10与轮盘20一体成型，其中图4中叶片伸根13下部的虚线表示焊接线。如此使得零部件的数目减少，可靠性得到了提高。叶片10与轮盘20的材质都可以是金属，它们可以是相同的金属，也可以是不同的金属，优选为不同的金属。叶片10可采用耐高温材料，例如单晶或等轴晶材料，如DD3、DD6、DZ125等。轮盘20可采用高强度、抗疲劳材料，可以是粉末金属，例如FGH95、FGH96等。在轮盘20内开设有多条自轮盘20的中心分别向四周延伸并贯穿轮盘20的冷气通道，每一叶片10具有一对应的冷气通道。冷气通道与涡轮叶片盘旋转轴OO′的夹角可以为45～90°，优选为90°，即冷气通道优选为与涡轮叶片盘的旋转轴OO′相垂直。每一冷气通道可由三部分组成：通气孔21、空腔22和通气孔23。轮盘20为一圆环形体，旋转轴OO′可位于轮盘20的中心，在轮盘20上可开设多条自中心处向圆周边延伸的通气孔21，每条通气孔21均与空腔22相连通。通气孔21的数目可以为2个、4个或者是与叶片10的数目相同。通气孔21与旋转轴OO′的夹角可以为45～90°，优选为通气孔21垂直于旋转轴OO′。进一步地，通气孔21所处的位置优选为将轮盘20沿旋转轴OO′方向的长度分成相等的两份，即图4中位于通气孔21左侧的轮盘的厚度与位于通气孔21右侧的轮盘的厚度相等。通气孔21的截面形状可以是圆形、椭圆或带倒角的矩形，总面积可根据叶片10需要的冷气流量确定。空腔22为一环形空腔，以轮盘20的中心为中心。空腔22设置于通气孔21和通气孔23之间，所处的位置优选为将轮盘20沿旋转轴OO′方向的长度分成相等的两份，即位于空腔22两侧(沿OO′方向)的轮盘20的厚度相等。另外，空腔22的具体形状和体积可依据实际需要而定。空腔22的设置相当于轮盘20内部应力较小的区域被去除，可有效减轻涡轮叶片盘的整体重量，降低结构应力，提高了结构效率，延长轮盘寿命，缩短加工周期、提高经济性。多条通气孔23开设于轮盘20的边缘部分，通气孔23的数量与叶片10的数量相同，每条通气孔23均分别连通于空腔22和空腔111。通气孔23的方向、截面形状等可与通气孔21相同。优选地，通气孔23与对应的通气孔21处于同一直线上。如图5所示，作业时，冷却气体通过通气孔21进入空腔22，并进一步通过通气孔23进入叶片10。在加强筋112、113的作用下，进入空腔111的冷却气体被分流，部分冷却气体通过位于叶片本体11顶部的出气孔114流出，另一部分气体通过尾缘出气孔115流出，其中图5中箭头的指向为冷气的流向。将本专利技术一实施方式的涡轮叶片盘与图1至图3的现有的涡轮叶片盘相比较，在满足强度要求的基础本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮叶片盘，包括多个叶片和轮盘，在所述叶片内开设有空腔，所述多个叶片与所述轮盘通过焊接工艺一体成型。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片盘，包括多个叶片和轮盘，在所述叶片内开设有空腔，所述多个叶片与所述轮盘通过焊接工艺一体成型。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片盘，其中在所述轮盘内开设有多条自所述轮盘的中心向四周延伸的冷气通道，每条冷气通道对应于一叶片，并与所述叶片内的空腔相连通。3.根据权利要求2所述的涡轮叶片盘，其中所述冷气通道与所述涡轮叶片盘旋转轴的夹角为45～90°。4.根据权利要求2所述的涡轮叶片盘，其中在所述轮盘内开设有一环形空腔、多条第一通气孔及多条第二通气孔；所述环形空腔环绕所述轮盘中心设置，所述第一通气孔连通所述环形空腔与所述轮盘中心，所述第二通气孔连通所述环形空腔与所述叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡显新，齐思鑫，唐俊鹏，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43