[发明专利]一种涡轮导向器的浮动定位及传扭结构

说明书

本发明涉及一种涡轮导向器的浮动定位及传扭结构，可在地面燃气轮机、航空发动机等领域应用，在涡轮盘前腔增加一可实现涡轮转子叶片轮缘封严的挡气板结构，该挡气板结构上设有定位凸肋结构与涡轮导向器上配合设有浮动定位凸块，通过定位凸肋与浮动定位凸块结构实现涡轮导向器的浮动定位及传扭，最大限度的减少热态工作环境下涡轮导向器的膨胀变形约束，减少导向器的热应力。该结构对地面燃气轮机或者航空发动机高压涡轮导向器寿命的提升具有重要的工程应用意义。与传统的高压涡轮导向器结构及涡轮盘前腔挡板结构相比，通过巧妙的结构设计，本发明的结构可以实现高压涡轮导向器的定心传扭以及高压涡轮转静子端区的高效率轮缘封严。

技术领域

本发明属于地面燃气轮机、航空发动机等技术领域，涉及一种高压涡轮导向器浮动定位及传扭结构，利用该结构的涡轮盘前挡气板、导向器浮动定位凸块的组合结构，最终实现涡轮导向器在热膨胀状态下的自由浮动、定位传扭以及涡轮盘前腔轮缘封严的功能。

背景技术

高温环境下涡轮导向器受热膨胀后的热应力释放问题，以及涡轮导向器、转子轮缘的封严问题是在燃气轮机、航空发动机领域有重要实际意义的工程性问题。在以往的燃气轮机、航空发动机结构设计中，针对涡轮导向器热膨胀状态下的应力释放的结构设计得到了广泛的关注，并提出了多种复杂的结构设计方案，然而，随着燃烧室出口温度的升高，不仅涡轮导向器叶片承受着巨大的热负荷，涡轮导向器内外环端壁也会面临高温环境的挑战，而巨大的热负荷不仅会导致整环导向器端壁位置处巨大的热应力，也会极大地影响高性能燃气轮机、航空发动机性能进一步提升的要求，因此迫切需要提出一种更优的涡轮导向器热膨胀应力释放的结构设计方案。

此外，在燃气轮机、航空发动机设计时，针对涡轮转静子轮缘封严的要求，转静子轮缘需要设计相应的封严结构。但以往提出的轮缘封严结构往往会增加结构的复杂性。因此，如何在简化结构的前提下保证涡轮转静子轮缘封严有效性的问题也是进一步提升燃气轮机、航空发动机可靠性的现实要求。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种涡轮导向器的浮动定位及传扭结构，通过在涡轮导向器内环、涡轮转子前腔位置应用浮动式涡轮导向器和涡轮轮盘前挡板的组合结构，最终实现涡轮导向器在热膨胀状态下的自由浮动、定位传扭以及涡轮盘前腔轮缘封严的功能。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种涡轮导向器的浮动定位及传扭结构，包括涡轮导向器、涡轮转子、涡轮盘前挡气板，所述涡轮转子包括涡轮盘以及设置在所述涡轮盘周向边缘的涡轮转子叶片，所述涡轮导向器在轴向上设置在所述涡轮转子叶片的上游，所述涡轮盘前挡气板在轴向上设置在所述涡轮盘的上游，所述涡轮导向器包括内环、外环以及设置在所述内环的外壁面与外环的内壁面之间的涡轮导向器叶片，其特征在于：

所述涡轮导向器的内环的临近所述涡轮盘侧的内壁面上设有一周向凸缘，所述周向凸缘的外缘上沿周向均匀设置有若干浮动定位凸块，

所述涡轮盘前挡气板的与所述涡轮导向器相对的一侧端面上靠近其外沿处沿周向均匀设置有若干定位凸肋，相邻两定位凸肋之间形成有与所述浮动定位凸块相适配的定位槽，所述涡轮盘前挡气板上的各所述定位槽与所述涡轮导向器上的各所述浮动定位凸块一一对应，

装配时所述涡轮导向器内环上的周向凸缘夹持在所述涡轮盘前挡气板的外缘与发动机传力机匣之间，且所述周向凸缘上的各所述浮动定位凸块一一以间隙配合的方式夹设在所述涡轮盘前挡气板上的各所述定位槽中，所述涡轮导向器在热膨胀状态下通过各所述述浮动定位凸块和定位槽的配合实现自由浮动和定位传扭。

较优地，所述涡轮盘前挡气板通过与所述发动机传力机匣上的止口实现定位，并通过各所述浮动定位凸块与各所述定位槽的配合工作面的形位公差精度和尺寸配合精度实现零件之间的相互定位。优选的，所述涡轮盘前挡气板上设有止口定位结构，从而与对象件定位，最终通过所述凸肋和凸块的定位面实现零件之间定位的传递。