[发明专利]航空发动机的压气机离心叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种航空发动机的压气机离心叶轮。

背景技术

航空发动机或其他燃气涡轮发动机中主要依靠压气机向燃烧室输送高压气流来实现燃烧室的喷油点火并产生高温高压燃气的功能，而压气机离心叶轮是压气机的主要部件，通过叶轮叶片的转动对气流做功，使气流的压力和温度升高。

现有的叶轮的轮盘大多为一个整体结构，即所谓的单轮盘结构。随着轮盘转速的提高或叶轮半径的增大，叶轮承受的离心载荷增大，此时轮盘需要增加更多材料来承担载荷，由此增加了叶轮的重量，有时甚至无论怎样增大轮盘也无法满足强度要求，造成轮盘使用寿命低，成本增加。

发明内容

本发明目的在于提供一种航空发动机的压气机离心叶轮，以解决现有叶轮轮盘完全依靠叶轮的结构厚度的增加来提高叶轮轮盘承载能力，造成叶轮自重增加同时也仍然无法满足强度要求，造成轮盘使用寿命短的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种航空发动机的压气机离心叶轮，包括第一盘和第二盘，第一盘与第二盘叠合形成整体叶轮；第一盘包括第一外环边、第一环体和第一内环边，第一外环边设于第一环体的外边缘，第一内环边设于第一环体的内边缘；第二盘包括第二外环边、第二环体和第二内环边，第二外环边设于第二环体的外边缘，第二内环边设于第二环体的内边缘；第一外环边、第一环体、第一内环边、第二外环边、第二环体和第二内环边围合形成用以减轻结构自重的内空腔；第一内环边与第二内环边之间设有用以保持第一内环边与第二内环边之间相对间隔距离的限位构造。

进一步地，限位构造为设于第一外环边与第二外环边之间的隔环、隔槽、隔块、隔板、局部凸起构造中的至少一种。

进一步地，第一内环边、隔环和第二内环边三者构成压气机离心叶轮的轮心，轮心内形成轮心通孔。

进一步地，隔环上开设有用以连通内空腔与轮心通孔的通气孔。

进一步地，隔环的断面形状为上小下大的变截面形状，变截面形状的小尺寸端朝向内空腔，变截面形状的大尺寸端朝向轮心通孔。

进一步地，隔环的断面形状为梯形，梯形的上底朝向内空腔，梯形的下底朝向轮心通孔。

进一步地，第一内环边和/或第二外环边的表面形状与隔环的表面形状相匹配。

进一步地，第一外环边与第二外环边为整体铸造或3D打印成型的一体结构或者第一外环边与第二外环边为焊接连接成整体结构。

进一步地，第一盘和/或第二盘由至少两块弧型板状壳体焊接而成；或者第一盘和/或第二盘由至少两块环状壳体焊接而成；或者第一盘和/或第二盘由至少一块弧型板状壳体和至少一块环状壳体焊接而成。

进一步地，第一盘与第二盘结合部位的外表面构造对应布置。

本发明具有以下有益效果：

本航空发动机的压气机离心叶轮，通过第一盘和第二盘的叠合构成双盘叶轮，形成双路承力结构，使承载力路线分散成两路，使得叶轮的承载能力大幅提高；通过第一盘与第二盘之间围合形成的内空腔减轻低应力区的材料用量，从而降低叶轮的整体自重，提高材料的利用率；由于第一内环边与第二内环边相对布置，通过限位构造保持第一内环边与第二内环边之间的相对距离，能够缓冲由第一外环边和第一环体传递到第一内环边上的荷载以及由第二外环边和第二环体传递到第二内环边上的荷载，通过相对布置的第一内环边和第二内环边能够进行变形应力的汇集并进行应力的相互抵消，通过限位构造可以避免第一内环边与第二内环边直接接触并产生相互作用力，限位构造能够减缓高应力、集中应力对于第一内环边与第二内环边之间结构的影响和破坏，从而降低应力对结构的影响，提高整体叶轮结构的稳定性。可有效减轻叶轮轮盘的重量，降低轮盘应力，延长轮盘寿命。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的航空发动机的压气机离心叶轮的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的压气机离心叶轮的剖面结构示意图；

图3是本发明优选实施例的压气机离心叶轮的焊接结构示意图；

图4是本发明优选实施例的隔环的拼装结构示意图；

图5是本发明优选实施例的航空发动机的压气机离心叶轮的应力分布情况示意图。