專利名稱：低壓渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于渦輪機(jī)組的低壓渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)具有通過傳動錐體與渦輪軸相連接的裝有葉片的圓盤，該傳動椎體用于軸向定位渦輪圓盤、傳遞傳動扭矩以及支撐多種密封元件。
背景技術(shù)：
所述渦輪圓盤通過齒樣環(huán)形凸緣緊固在所述傳動錐體上，所述齒樣環(huán)形凸緣分別位于所述渦輪圓盤的內(nèi)周緣以及所述傳動錐體的外周緣上，并且所述齒樣環(huán)形凸緣包括交替的凹陷部分和實(shí)心部分，所述凹陷部分用于減輕重量，而所述實(shí)心部分具有用于穿過緊固元件(諸如螺栓)的小孔。通常地，所述齒樣凸緣的實(shí)心部分通過凸形連接片加以限定，該凸形連接片通過凹形連接片分別與渦輪圓盤的內(nèi)周緣或傳動錐體的外周緣相連接。在所述渦輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，傳動轉(zhuǎn)矩通過傳動錐體從所述渦輪圓盤傳遞到所述渦輪軸，這使得應(yīng)力被集中在所述齒樣凸緣的實(shí)心部分的底部，從而導(dǎo)致這些實(shí)心部分被折斷的風(fēng)險，所述齒樣凸緣的每一個實(shí)心部分一側(cè)的應(yīng)力為牽引應(yīng)力，而另外一側(cè)的應(yīng)力為壓縮應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個特別目的是為了避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。為此目的，本發(fā)明提出一種用于渦輪機(jī)組的低壓渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)包括通過傳動錐體與渦輪軸相連接的裝有葉片的圓盤，所述裝有葉片的圓盤以及傳動錐體分別在其內(nèi)周緣和外周緣處包括有齒樣環(huán)形凸緣，每個齒樣環(huán)形凸緣通過交替的實(shí)心部分和凹陷部分得以形成，所述實(shí)心部分包括用于穿過緊固元件的小孔，所述渦輪機(jī)的特征在于如上所述的凸緣每一個實(shí)心部分通過兩個不對稱的凹形連接片分別連接所述圓盤或傳動錐體的周緣。所述凸緣實(shí)心部分連接的不對稱性能夠使得運(yùn)轉(zhuǎn)過程中承受應(yīng)力最大的那些凸緣區(qū)域得以被加強(qiáng)，從而使得凸緣的每一個實(shí)心部分任一側(cè)上的應(yīng)力得以平衡，由此限制其發(fā)生形變并延長使用壽命。在本發(fā)明的一個有益的實(shí)施方式中，用于將凸緣實(shí)心部分連接到圓盤或傳動錐體的周緣上的兩個凹形連接片的曲率半徑不相同，對于傳動錐體而言，相對于旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置于前方的凹形連接片的曲率半徑小于另外一個連接片的曲率半徑，對于渦輪圓盤而言，這種布置被倒轉(zhuǎn)過來。在一個實(shí)施方式中，所述相對于旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置于前方的凹形連接片的曲率半徑比齒樣凸緣實(shí)心部分的另外一個凹形連接片的曲率半徑小2到2. 8倍。本發(fā)明還提供一種用于渦輪機(jī)組的低壓渦輪機(jī)圓盤，如上所述，所述圓盤特征在于其包括齒樣環(huán)形凸緣，其實(shí)心部分通過兩個不對稱且具有不同曲率半徑的凹形連接片
3連接到所述圓盤的周緣。本發(fā)明還提供一種渦輪機(jī)組傳動錐體，如上所述，所述傳動錐體包括具有實(shí)心部分的齒樣環(huán)形凸緣，所述實(shí)心部分通過不對稱且具有不同曲率半徑的凹形連接片連接到所述傳動錐體的周緣。本發(fā)明也提供了一種渦輪機(jī)組，其特征在于所述渦輪機(jī)組包括如上文中所描述的低壓渦輪機(jī)。通過閱讀下文中的描述，可以更清楚地理解本發(fā)明，而本發(fā)明的其它特征、細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)也呈現(xiàn)得更加清晰，所述描述是通過比照參考說明書附圖的實(shí)施例進(jìn)行的，其中


圖1示出了本發(fā)明所述低壓渦輪機(jī)的軸向截面的一半示意圖；圖2示出了用于將渦輪圓盤和傳動錐體緊固在一起的凸緣的局部立體剖視圖；以及圖3示出了所述傳動錐體的齒樣凸緣的實(shí)心部分的大比例局部示意圖。
具體實(shí)施例方式首先參考圖1，該圖為渦輪機(jī)組(諸如飛機(jī)渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)或渦輪噴氣機(jī))中本發(fā)明的低壓渦輪機(jī)的示意圖。在已知的技術(shù)方案中，所述低壓渦輪機(jī)具有多個在外殼10內(nèi)部串聯(lián)排列的渦輪葉輪，每一個渦輪葉輪位于定子噴嘴12的下游且包括帶有葉片16的圓盤14，所述葉片16 設(shè)置于圓盤14的外周緣。如所述實(shí)例所示，所述低壓渦輪機(jī)具有四個裝有葉片的圓盤14，所述葉片的長度相對于排出渦輪機(jī)組燃燒室的氣體流動方向從上游到下游地逐漸增長。最遠(yuǎn)的上游圓盤14在其下游側(cè)具有環(huán)形凸緣18，因此其緊固于所述渦輪機(jī)隨后一個圓盤的上游環(huán)形凸緣上。最遠(yuǎn)的下游圓盤14具有上游環(huán)形凸緣18，因此其緊固于所述渦輪機(jī)中前面的圓盤14的下游環(huán)形凸緣上。兩個中間圓盤14中的每一個圓盤14具有用來緊固到傳動錐體22的環(huán)形凸緣20 上的環(huán)形凸緣18，所述傳動錐體22徑向地設(shè)置在渦輪盤14內(nèi)，并且在其徑向內(nèi)端包括環(huán)形凸緣M，用于緊固到渦輪軸的環(huán)形凸緣沈上。從圖2中可以更好的看出，所述圓盤14的環(huán)形凸緣18與所述傳動錐體22的環(huán)形凸緣22為齒樣，也就是它們是由交替的實(shí)心部分和凹陷部分組成，所述實(shí)心部分具有圓形凸起且包括用于穿過緊固元件(諸如螺栓)的小孔觀。渦輪圓盤14或傳動錐體22的齒樣環(huán)形凸緣的每一個實(shí)心部分30分別地通過兩個凹形連接片32、34與所述圓盤14或所述傳動錐體的周緣相連(圖3)。根據(jù)本發(fā)明，這兩個凹形連接片32、34不對稱，其不對稱的目的在于使得所述實(shí)心部分底部36處的應(yīng)力更均勻，這些應(yīng)力是由于在所述渦輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將傳動轉(zhuǎn)矩從渦輪圓盤傳遞到渦輪軸而產(chǎn)生的。所述渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向由圖3中的箭頭F表示，集中在所述凹形連接片34周圍區(qū)域的應(yīng)力為壓縮應(yīng)力，所述凹形連接片34相對于旋轉(zhuǎn)方向被設(shè)置在前方；而那些集中在所述凹形連接片32周圍區(qū)域的應(yīng)力為牽引應(yīng)力，所述凹形連接片32被設(shè)置于相對于旋轉(zhuǎn)方向的后方。所述凹形連接片32周圍區(qū)域的牽引應(yīng)力被增加到由旋轉(zhuǎn)離心力所帶來的牽引應(yīng)力上。在運(yùn)轉(zhuǎn)了一定長度時間之后，這樣的應(yīng)力集中可以導(dǎo)致所述實(shí)體部分30在其底部被折斷。為了避免這一缺陷，所述齒樣凸緣的實(shí)心部分的兩個凹形連接片32、34為不對稱的，且在一個特別簡單的實(shí)施方式中，它們具有不同的曲率半徑。所述連接片32、34曲率半徑上的不同使得所述兩個凹形連接片周圍的應(yīng)力在將傳動轉(zhuǎn)矩從渦輪圓盤傳遞到傳動錐體的過程中更加均勻。在一個實(shí)施方式中，所述傳動錐體的前凹形連接片34的曲率半徑比設(shè)置于相對于旋轉(zhuǎn)方向后方的凹形連接片32的曲率半徑小2到2. 8倍，所述傳動錐體為驅(qū)動部件(其中所述凹形連接片34設(shè)置于前方，所述前方與本領(lǐng)域慣常實(shí)踐中的前方相符合)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述傳動錐體22的直徑為530毫米(mm)，所述傳動錐體的齒樣環(huán)形凸緣的實(shí)心部分30的外部半徑為520mm，前連接片34的曲率半徑為5mm， 而后凹形連接片32的曲率半徑為12mm。所述渦輪圓盤的齒樣環(huán)形凸緣18的實(shí)心部分是傳動部件，具有相對于圖3中所示出的構(gòu)造被倒置的構(gòu)造，也就是，將其實(shí)心部分連接到所述圓盤周緣的所述凹形連接片為不對稱的，所述設(shè)置在相對于旋轉(zhuǎn)方向前方的凹形連接片的曲率半徑大于設(shè)置在所述實(shí)心部分另一側(cè)的凹形連接片的曲率半徑。當(dāng)設(shè)置在傳動錐體齒樣凸緣20的實(shí)心部分前方的凹形連接片34的曲率半徑比設(shè)置于后方的凹形連接片的曲率半徑小2到2. 8倍時，設(shè)置在相對于旋轉(zhuǎn)方向后方的連接齒樣凸緣的實(shí)心部分和渦輪圓盤的凹形連接片的曲率半徑比設(shè)置于前方的凹形連接片的曲率半徑小2到2. 8倍。這限制了所述實(shí)心部分在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的變形，這些實(shí)心部分的任一側(cè)的應(yīng)力得以平衡，并且所述傳動錐體以及所述渦輪圓盤的環(huán)形固定凸緣的壽命也得以增長。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)組的低壓渦輪機(jī)，所述低壓渦輪機(jī)包括帶有葉片的圓盤(14)，所述圓盤(14)通過傳動錐體0 連接到渦輪軸，所述帶有葉片的圓盤(14)以及傳動錐體02) 包括分別位于其內(nèi)周緣和外周緣上的齒樣環(huán)形凸緣(18，20)，每一個齒樣環(huán)形凸緣(18， 20)由交替的實(shí)心部分(30)和凹陷部分組成，所述實(shí)心部分(30)包括用于穿過緊固元件的小孔( )，所述渦輪機(jī)的特征在于每一個實(shí)心部分(30)通過兩個不對稱的凹形連接片 (32，34)分別連接所述圓盤(14)或傳動錐體02)的周緣。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)，其特征在于所述兩個凹形連接片(32，34)具有不同的曲率半徑。
3.如權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)，其特征在于就傳動錐體而言，所述相對于方向F設(shè)置于前端的凹形連接片(34)的曲率半徑小于另外一個凹形連接片(32)的曲率半徑(對于渦輪圓盤而言則是反過來的)。
4.如權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)，其特征在于就傳動錐體而言，所述相對于旋轉(zhuǎn)方向F 設(shè)置于前端的凹形連接片(34)的曲率半徑比另外一個凹形連接片(32)的曲率半徑小2到 2. 8倍(對于渦輪圓盤而言則是反過來的)。
5.一種低壓渦輪圓盤，其特征在于所述低壓渦輪圓盤包括如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的齒樣環(huán)形凸緣。
6.一種用于渦輪機(jī)組中低壓渦輪機(jī)的傳動錐體，其特征在于所述傳動錐體包括如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的齒樣環(huán)形凸緣OO)。
7.一種渦輪機(jī)組，諸如飛機(jī)渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，其特征在于所述渦輪機(jī)組包括如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的低壓渦輪機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于渦輪機(jī)組的低壓渦輪機(jī)，所述低壓渦輪機(jī)包括具有齒樣環(huán)形凸緣的渦輪圓盤，該渦輪圓盤的齒樣環(huán)形凸緣與傳動錐體(22)的齒樣環(huán)形凸緣緊固，所述傳動錐體將渦輪圓盤連接到渦輪軸上，渦輪圓盤以及傳動錐體(22)的齒樣環(huán)形凸緣的實(shí)心部分(30)分別能過不對稱的凹形連接片(32，34)連接到所述渦輪圓盤以及傳動錐體(22)的周緣。
文檔編號F01D5/02GK102449266SQ201080023186
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者奧利維耶·貝爾蒙蒂, 格雷戈里·尼古拉斯·杰拉德·吉蘭特 申請人:斯奈克瑪