一种排气面积可调的导向叶片锁紧结构

技术领域

本申请属于航空发动机叶片设计技术领域，特别涉及一种排气面积可调的导向叶片锁紧结构。

背景技术

涡轮导向叶片是航空发动机或燃气轮机的重要零件之一，用于改变主燃气的气流角度和速度，使燃气热能转变为动能的作用。如图1所示，为了改善涡轮导向叶片的安装工艺，防止涡轮导向叶片的叶冠出现错位、磨损等问题，涡轮导向叶片采用左、右两件叶片对焊的形式连接成双联叶片，双联叶片之间的燃气通道最小截面积称为涡轮导向叶片的排气面积，该参数对航空发动机整机性能有显著的影响。

然而在发动机研制和改进过程中，通常需要调整涡轮导向器的排气面积值，而涡轮导向叶片本身为整铸或焊接结构，对焊连接形式使叶片空间方位相对固定且无法调节，导向器在铸造完成后，其排气面积为一定值。因此，需要铸造不同排气面积的导向叶片，并在装配过程中，根据每个叶片的排气面积值进行选配，方可满足整机排气面积需求。为此往往需要制造多套叶片模具，极大的增加了生产成本，外叶片技术状态不一致也增大了叶片设计、制造、装配和管理的难度，降低了航空发动机研制效率。

发明内容

本申请的目的是提供了一种排气面积可调的导向叶片锁紧结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种排气面积可调的导向叶片锁紧结构，包括：左叶片、右叶片和垫片；

其中，所述左叶片包括左叶片叶身和位于左叶片叶身上下两端的左叶片上缘板、左叶片下缘板，所述左叶片上缘板和左叶片下缘板上分别设置有上缘板凸台和下缘板凸台；

所述右叶片包括右叶片叶身和位于右叶片叶身上下两端的右叶片上缘板、右叶片下缘板，右叶片上缘板和右叶片下缘板上分别设置有匹配上缘板凸台和下缘板凸台的上缘板挂钩和下缘板挂钩；

所述左叶片与右叶片通过所述上缘板挂钩、下缘板挂钩与所述上缘板凸台、下缘板凸台连接，在所述上缘板挂钩与上缘板凸台和/或下缘板挂钩与下缘板凸台之间安装有不同厚度的垫片，从而改变左叶片与右叶片的相对位置，进而调节左叶片与右叶片之间的窗口排气面积。

在本申请优选实施方式中，所述上缘板凸台、下缘板凸台、上缘板挂钩和下缘板挂钩均设置为两个。

在本申请优选实施方式中，所述上缘板凸台和下缘板凸台分别沿着左叶片上缘板和左叶片下缘板的叶冠边缘设置。

在本申请优选实施方式中，所述上缘板凸台与下缘板凸台的截面形状相同。

在本申请优选实施方式中，所述上缘板凸台与下缘板凸台的截面形状为矩形或菱形。

在本申请优选实施方式中，所述上缘板凸台、下缘板凸台和上缘板挂钩、下缘板挂钩通过焊接的方式分别固定到左叶片与右叶片对应的上缘板、下缘板上。

在本申请优选实施方式中，所述垫片的厚度T≤1mm，两挂钩的距离L不小于所在缘板边长的2/3。

与现有技术中的对焊固定方式相比，本申请提供的导向叶片锁紧结构可以在叶片组合加工过程中根据使用需求，设定特定排气面积值的叶片组件，避免了传统方案采用多套模具的方法，显著降低了生产成本，缩短了研制周期。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为现有技术中采用焊接的双联叶片示意图。

图2为本申请中的左叶片示意图。

图3为本申请中的右叶片示意图。

图4为本申请中的左叶片与右叶片锁紧状态示意图。

图5为本申请一实施例中的左右叶片上缘板的挂钩与凸台尺寸示意图。

图6为本申请中的左右叶片排气面积变化示意图。

附图标记：

10-左叶片

11-左叶片叶身

12-左叶片上缘板

13-左叶片下缘板

14-上缘板凸台

15-下缘板凸台

20-右叶片

11-右叶片叶身

12-右叶片上缘板

13-右叶片下缘板

14-上缘板挂钩

15-下缘板挂钩

30-垫片

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了解决现有技术中的涡轮导向叶片(或称导叶)连接结构难以调节涡轮导向器排气面积的问题，本申请提出了一种排气面积可调的导向叶片锁紧结构，该结构可以在一定范围内调节涡轮导向叶片的方位，从而调节涡轮导向器的排气面积，同时，该结构可以实现涡轮导向叶片之间的可靠连接。

如图2至图4所示，申请提供的排气面积可调的导向叶片锁紧结构包括左叶片10、右叶片20及垫片30。

左叶片10包括左叶片叶身11和位于左叶片叶身11上下两端的左叶片上缘板12、左叶片下缘板13，左叶片上缘板12和左叶片下缘板13上分别设置有上缘板凸台14和下缘板凸台15。

右叶片20包括右叶片叶身21和位于右叶片叶身21上下两端的右叶片上缘板22、右叶片下缘板23，右叶片上缘板12和右叶片下缘板13上分别设置有匹配上缘板凸台14和下缘板凸台15的上缘板挂钩24和下缘板挂钩25。

左、右叶片通过挂钩和凸台连接，挂钩和凸台之间安装有不同厚度的垫片30，从而改变左右叶片的相对位置，进而调节左右叶片之间的窗口面积。

在本申请一些实施例中，上缘板凸台14、下缘板凸台15、上缘板挂钩24和下缘板挂钩25可设置为两个或多个，优选的设置为两个即可。上缘板凸台14、下缘板凸台15沿着左叶片上下缘板的边缘设置。其中，上缘板凸台14、下缘板凸台15的截面形状可以相同，也可以不同，优选的为相同结构。例如在本申请一些实施例中，凸台的形状为矩形或菱形。当上缘板凸台14、下缘板凸台15截面形状不同时，上缘板挂钩24和下缘板挂钩25进行适应性改造即可。

在本申请中，上缘板凸台14、下缘板凸台15和上缘板挂钩24、下缘板挂钩25可通过焊接的方式分别固定到左叶片或右叶片的上下缘板上。

如图5所示，同一缘板上的两挂钩距离为L。当一处挂钩A不安装垫片，另一处挂钩B安装厚度为T的垫片时，左叶片相对右叶片具有转角α：

α＝arctan(T/L)。

叶片转角的变化将使双联叶片排气面积发生相应的变化，如图6所示，虚线表示叶片旋转后叶身的变化情况，可见在增加垫片30后，双联叶片之间的燃气通道宽度有所增加，进而使得双联叶片的排气面积增加。

需要说明的是，双联叶片的排气面积增加量取决于叶片的转角和叶型。为了平衡转角角度与结构强度，在本申请中限定垫片的厚度T≤1mm，两挂钩的距离L不小于所在缘板边长的2/3。

与现有技术中的对焊固定方式相比，本申请提供的导向叶片锁紧结构可以在叶片组合加工过程中根据使用需求，设定特定排气面积值的叶片组件，避免了传统方案采用多套模具的方法，显著降低了生产成本，缩短了研制周期。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。