[发明专利]一种涡轮外环轴向限位结构

说明书

本发明公开了一种涡轮外环轴向限位结构，涉及涡轮发动机技术领域，用于解决，用于限制涡轮外环在涡轮机匣内的轴向位移，该涡轮外环轴向限位结构包括：螺纹通孔，所述螺纹通孔设有若干个，且其均匀设于所述涡轮机匣上；限位螺栓，与所述螺纹通孔配合，其贯穿涡轮机匣且与涡轮外环贴合；螺栓防松结构，与所述限位螺栓配合，用于防止限位螺栓松动。本发明中，限位螺栓代替螺旋挡圈解决了高温冷却后的变形失效问题；同时，通过设置的螺栓防松结构，提高限位螺栓的抗振动能力。

技术领域

本发明属于涡轮发动机技术领域，具体是一种涡轮外环轴向限位结构。

背景技术

燃气涡轮发动机工作时转速高、温度高，其中涡轮部件因振动和热变形导致失效的问题非常突出，影响发动机安全稳定可靠地运行。在较长工作时间之后，振动及热变形容易导致涡轮外环轴向限位失效，使涡轮外环轴向串动量过大进而与转子叶片刮磨。

在现有技术中，对于涡轮外环轴向限位方案，通常在涡轮机匣内壁开槽，孔用螺旋挡圈装配在槽内起到对涡轮外环轴向限位的作用。螺旋挡圈作为一种经典的轴向限位结构，应用较为广泛，但在高温情况下螺旋挡圈容易变形，涨圈容易塑性变形弹力下降；易造成螺旋挡圈或涨圈脱离涡轮机匣，从而失去对涡轮外环的轴向限位，使涡轮外环脱离涡轮机匣，且螺旋挡圈无法在冷态时完全回弹至初始状态。同时，由于机匣、涡轮外环和螺旋挡圈等热变形不协调，会导致螺旋挡圈承受外环的剪切和挤压应力，多次工作后其变形逐步累积并最终失效，影响整个发动机的安全运行。对于大外径尺寸的螺旋挡圈而言，大尺寸的螺旋挡圈与涨圈造价高昂，且变形问题更为突出。因此，通常在尺寸不大的结构中使用螺旋挡圈进行轴向限位，这就使得螺旋挡圈轴向限位应用受到限制。

在现有技术中，还有一种涡轮外环轴向限位方案，是采用与涡轮外环相邻的零件对涡轮外环进行轴向限位。但是在采用涡轮外环相邻零件对涡轮外环进行轴向限位时，由于加工误差以及热变形不匹配的影响，限位零件与涡轮外环之间的间隙很难满足使用要求，当间隙偏小时，在热态下零件受热膨胀可能使间隙缩小至零，进而损坏零件；当间隙偏大时，在热态下可能使涡轮外环脱离涡轮机匣，影响发动机安全。

因此，本领域技术人员提供了一种涡轮外环轴向限位结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡轮外环轴向限位结构，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，提供一种涡轮外环轴向限位结构，包括：螺纹通孔，所述螺纹通孔设有若干个，且其均匀设于所述涡轮机匣上；限位螺栓，与所述螺纹通孔配合，其贯穿涡轮机匣且与涡轮外环贴合；螺栓防松结构，与所述限位螺栓配合，用于防止限位螺栓松动。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述螺纹孔的个数、尺寸及位置，根据涡轮机匣直径尺寸、涡轮外环尺寸和个数确定，可以是12个，也可能是其他个数。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述涡轮机匣还包括：第一限位凹槽，设于所述涡轮机匣内侧一端；第二限位凹槽，设于所述涡轮机匣内侧另一端；机匣冲击孔，所述机匣冲击孔设有若干个，且其均匀设于所述涡轮机匣上，机匣冲击孔可以引导涡轮机匣外部气流对涡轮外环和限位螺栓进行冷却。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述涡轮外环包括：第一限位凸台，设于所述涡轮外环外侧一端，且其与涡轮机匣第一限位凹槽相配合使用；第二限位凸台，设于所述涡轮外环外侧另一端，且其与涡轮机匣第二限位凹槽相配合使用。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一限位凸台和第二限位凸台与第一限位凹槽和第二限位凹槽为间隙配合，以保证涡轮外环在受热膨胀时有一定的缓冲空间，不会使涡轮机匣和涡轮外环在膨胀时受到损伤和挤压变形。