[发明专利]一种发动机涡轮叶片装置

说明书

本发明涉及一种发动机涡轮叶片装置，包括依次连接的榫头、叶身、叶冠，还包括：第一腔室，靠近叶片前缘，贯穿于所述榫头、所述叶身、所述叶冠；第二腔室，靠近叶片尾缘，设置于所述叶身内且与所述第一腔室方向大致一致；通道，联通所述第一腔室与所述第二腔室；采用本发动机涡轮叶片装置，该叶片内部设有多个相互连通的空腔结构，该空腔的几何形状使得叶根部位强度增强，在不改变叶片翼型及不改变叶片根部强度的情况下减少了叶片的质量，减小叶根部分的负荷，该内腔设计使得叶片重量减少了10％左右，叶根处最大应力减小了20％左右。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种发动机涡轮叶片装置。

背景技术

涡轮部件在航空涡轮发动机中起到将高温燃气的内能转化为机械能的功能，动力涡轮叶片长期工作在高温、高压、高转速条件下，由于高转速及气动力的作用，叶片根部会产生较大的应力，这种应力集中的现象会极大影响叶片的性能及使用寿命。目前国内外大多数动力涡轮叶片为实心叶片，由于考虑到气动性能，很难对叶形从机械性能方面进行优化改进，涡轮转子部件在工作状态下承载了巨大的离心载荷，叶片根部产生很大的应力，严重影响了叶片的使用寿命。随着航空发动机对性能要求的不断提高，涡轮部件的工作环境越发苛刻，传统的实心叶片寿命低、可靠性低的缺点越发明显，已无法满足高质量的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种发动机涡轮叶片装置，该叶片内部设有多个空腔结构，该空腔的几何形状使得叶根部位强度增强，降低叶片重量，降低了叶片叶根部位的应力等级；该空腔结构减小了叶片的总重量的10％，调整了原始叶片的质量分布，从而减小了叶片根部的应力等级。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种发动机涡轮叶片装置，包括依次连接的榫头、叶身、叶冠，还包括：

第一腔室，靠近叶片前缘，贯穿于所述榫头、所述叶身、所述叶冠；

第二腔室，靠近叶片尾缘，设置于所述叶身内且与所述第一腔室方向大致一致；

通道，连通所述第一腔室与所述第二腔室；

使得所述叶片装置的质量减小，重心调整，以减小叶片根部的应力。

需要说明的是，该叶片装置通过贯穿于所述榫头、所述叶身、所述叶冠的第一腔室、密封于所述叶身内的所述第二腔室，以及连接所述第一腔室和所述第二腔室的通道的设置，在不改变叶片翼型及不改变叶片根部强度的情况下减少了叶片的质量，改变叶型质心，通过质心的偏移使之产生一定的反向离心弯矩以抵消气动弯矩，减小叶根部分的负荷。该内腔设计使得叶片重量减少了10％左右，叶根处最大应力减小了20％左右。

降低了叶片叶根部位的应力等级。

优选地，所述第一腔室在所述榫头端部开口的几何中心与所述榫头端部截面的几何中心重合；所述第一腔室在所述叶冠两篦间开口的几何中心与所述叶冠端部截面的几何中心重合。

需要说明的是，使得榫头上的应力可以更均匀的分布；使得叶冠部分的应力可以更平均的分布。

优选地，所述第一腔室由所述叶冠至所述叶身根部截面积逐渐增大。

优选地，所述第一腔室在靠近叶根部位的叶盆方向呈内缩，使得所述叶根部位强度增加。

需要说明的是，在靠近叶根部位所述第一腔室在叶盆方向内缩，这使得在所述叶盆方向的壁厚增加，所述叶根部位强度增加，满足了叶片根部抵抗应力的能力。

需要说明的是，所述第一腔室在所述榫头端部的开口及在所述叶冠两篦间的开口边缘均由圆弧连接，减小了应力集中。

优选地，所述第二腔室呈纺锤形结构，其两端至所述叶身的两端距离均为d，所述叶身总长为L，且d＝20％L。