本發(fā)明涉及渦輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其涉及一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)在外場(chǎng)使用中轉(zhuǎn)子部件因熱應(yīng)力、離心應(yīng)力影響，導(dǎo)致機(jī)匣與渦輪葉片葉尖接觸磨損，導(dǎo)致葉尖間隙變化，當(dāng)渦輪在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下工作時(shí)，渦輪的進(jìn)口總溫和耗油率會(huì)隨著渦輪葉尖間隙尺寸的變大而增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)葉尖間隙增大1％時(shí)，渦輪效率約下降3.5％。發(fā)動(dòng)機(jī)出廠時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)標(biāo)，隨外場(chǎng)使用時(shí)間加長(zhǎng)，葉尖間隙變大，渦輪效率降低。

2、當(dāng)渦輪效率降低時(shí)，最常用的方法就是發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器會(huì)用升高渦輪前溫度來(lái)提高渦輪功，但這會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率上升，就是說(shuō)渦輪工作效率的下降會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)工作效率下降,發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性惡化,耗油率增加。這種通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律的方法在渦輪做功能力下降一定的情況下可行，但當(dāng)葉尖間隙增大到渦輪效率極度下降導(dǎo)致通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律也無(wú)法保證性能的情況，如何恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能并無(wú)特別好的方法，一般就是采取更換新葉片或通過(guò)3d打印技術(shù)增長(zhǎng)葉片高度的方法進(jìn)行。但是更換葉片的成本較高，3d打印技術(shù)增長(zhǎng)葉片高度操作繁瑣，且3d打印技術(shù)增長(zhǎng)葉片無(wú)法保證葉片的強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)及方法，旨在解決上述技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提出一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，包括低壓渦輪導(dǎo)向器的外機(jī)匣，在所述外機(jī)匣的內(nèi)圈中安裝有多個(gè)替換塊；多個(gè)替換塊相互拼接形成完整的拼接環(huán)；所述拼接環(huán)的內(nèi)周面為軸向截面呈鋸齒狀的鋸齒面。

3、優(yōu)選的，調(diào)整結(jié)構(gòu)還包括卡環(huán)，并在卡環(huán)的端面上設(shè)置有弧形槽，弧形槽的外側(cè)形成外環(huán)部，內(nèi)側(cè)形成內(nèi)環(huán)部；在所述外機(jī)匣的內(nèi)圈上設(shè)置有第一環(huán)槽和第二環(huán)槽，第一環(huán)槽的內(nèi)側(cè)形成第一環(huán)體，第二環(huán)槽的內(nèi)側(cè)形成第二環(huán)體；在所述替換塊包括弧形板、以及一體成型在弧形板外周面上的第一弧形卡條和第二弧形卡條；第一弧形卡條與弧形板的外周面之間形成第一卡槽；第二弧形卡條與弧形板的外周面之間形成第二卡槽；所述替換塊上的第二弧形卡條插在所述外機(jī)匣的第二環(huán)槽內(nèi)，且所述外機(jī)匣的第二環(huán)體插在替換塊的第二卡槽內(nèi)；第一環(huán)體和第一弧形卡條共同插在卡環(huán)的弧形槽內(nèi)，且卡環(huán)的外環(huán)部插在外機(jī)匣的第一環(huán)槽內(nèi)，卡環(huán)的內(nèi)環(huán)部插在替換塊的第一卡槽內(nèi)。

4、優(yōu)選的，所述第一弧形卡條、第二弧形卡條分別開(kāi)設(shè)有多條止裂縫，在每條止裂縫的根部設(shè)置有止裂孔。

5、優(yōu)選的，在所述第一弧形卡條、第二弧形卡條的相對(duì)的兩個(gè)止裂孔內(nèi)插設(shè)有一根鋼絲。

6、優(yōu)選的，調(diào)整結(jié)構(gòu)還包括蓋板；蓋板的一側(cè)夾在所述第一弧形卡條與所述第一環(huán)體的之間；蓋板的另一側(cè)夾在第二弧形卡條與第二環(huán)槽的槽壁之間；所述第一弧形卡條與第二弧形卡條之間形成凹槽；蓋板與凹槽共同形成冷卻腔體；在蓋板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)通氣孔。

7、優(yōu)選的，在所述在凹槽的兩端分別焊接有支撐塊用于支撐所述蓋板。

8、優(yōu)選的，所述蓋板與所述替換塊在周向上錯(cuò)位設(shè)置，使得所述蓋板一端形成懸臂端，用于搭接在相鄰的替換塊上。

9、優(yōu)選的，在所述蓋板上設(shè)置有第一u型缺口；在所述第二弧形卡條上開(kāi)設(shè)有第二u型缺口；第一u型缺口與第二u型缺口的位置相對(duì)應(yīng)共同形成軸向限位缺口；在所述外機(jī)匣上設(shè)置有定位銷，且定位銷插入至第一u型缺口、第二u型缺口共同形成的周向限位缺口內(nèi)。

10、優(yōu)選的，在所述卡環(huán)上設(shè)置有劈縫。

11、另一方面，本發(fā)明還提出一種葉尖間隙的調(diào)整方法，采用前述的調(diào)整結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

12、s1、制備新的替換塊，且新的替換塊的下表面初始狀態(tài)為平面并留有余量；

13、s2、當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)子上的葉片的葉尖與多個(gè)替換塊所拼接得到的拼接環(huán)的鋸齒面間隙過(guò)大時(shí)，將外機(jī)匣上的所有替換塊拆除，并更換上步驟s1中所制備得到的新的替換塊；當(dāng)所有的新的替換塊相互拼接形成完整的拼接環(huán)之后，依據(jù)渦輪轉(zhuǎn)子的大外徑進(jìn)行加工拼接環(huán)的內(nèi)表面形成鋸齒面，并保證鋸齒面與葉尖的間隙。

14、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下：

15、(1)在本發(fā)明中，通過(guò)采用替換塊的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整葉尖的間隙，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)子上的葉片的葉尖與多個(gè)替換塊所拼接得到的拼接環(huán)的鋸齒面間隙過(guò)大時(shí)，通過(guò)更換新的替換塊，并依據(jù)渦輪轉(zhuǎn)子的大外徑進(jìn)行加工新的替換塊形成的拼接環(huán)的內(nèi)表面使之形成鋸齒面，并保證鋸齒面與葉尖的間隙。因此，采用替換塊的方式來(lái)調(diào)整葉尖間隙，無(wú)需更換新的葉片，降低了成本。

16、(2)在本發(fā)明中，由于所有替換塊相互拼接形成完整的拼接環(huán)的內(nèi)周面為鋸齒面，可以防止與葉尖接觸面積過(guò)大，導(dǎo)致葉尖磨損過(guò)快產(chǎn)生裂紋以及磨損量過(guò)快的問(wèn)題。

17、(3)在本發(fā)明中，通過(guò)利用蓋板與替換塊的凹槽共同形成冷卻腔體，在蓋板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)通氣孔用于把渦輪引入的冷氣引入至冷卻腔體中，起到冷卻替換塊的作用，帶走工作時(shí)葉尖與替換塊接觸摩擦產(chǎn)生的部分熱量，控制葉尖溫度，使葉片不發(fā)生過(guò)燒等情況，起到保護(hù)葉片的作用。

18、(4)采用本發(fā)明所提供的葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)及方法，大大降低了恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪效率的成本和時(shí)間，只需在原有結(jié)構(gòu)上增加替換塊，通過(guò)更換替換塊的形式來(lái)葉尖間隙，從而恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪效率。

技術(shù)特征：

1.一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括低壓渦輪導(dǎo)向器的外機(jī)匣(1)，在所述外機(jī)匣(1)的內(nèi)圈中安裝有多個(gè)替換塊(2)；多個(gè)替換塊(2)相互拼接形成完整的拼接環(huán)；所述拼接環(huán)的內(nèi)周面為軸向截面呈鋸齒狀的鋸齒面。

2.如權(quán)利要求1所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括卡環(huán)(3)，并在卡環(huán)(3)的端面上設(shè)置有弧形槽(3a)，弧形槽(3a)的外側(cè)形成外環(huán)部(3b)，內(nèi)側(cè)形成內(nèi)環(huán)部(3c)；在所述外機(jī)匣(1)的內(nèi)圈上設(shè)置有第一環(huán)槽(1a)和第二環(huán)槽(1b)，第一環(huán)槽(1a)的內(nèi)側(cè)形成第一環(huán)體(1c)，第二環(huán)槽(1b)的內(nèi)側(cè)形成第二環(huán)體(1d)；

3.如權(quán)利要求2所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一弧形卡條(2a)、第二弧形卡條(2b)分別開(kāi)設(shè)有多條止裂縫(2f)，在每條止裂縫(2f)的根部設(shè)置有止裂孔(2g)。

4.如權(quán)利要求3所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述第一弧形卡條(2a)、第二弧形卡條(2b)的相對(duì)的兩個(gè)止裂孔(2g)內(nèi)插設(shè)有一根鋼絲(4)。

5.如權(quán)利要求2所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括蓋板(5)；蓋板(5)的一側(cè)夾在所述第一弧形卡條(2a)與所述第一環(huán)體(1c)的之間；蓋板(5)的另一側(cè)夾在第二弧形卡條(2b)與第二環(huán)槽(1b)的槽壁之間；所述第一弧形卡條(2a)與第二弧形卡條(2b)之間形成凹槽(2e)；蓋板(5)與凹槽(2e)共同形成冷卻腔體；在蓋板(5)上開(kāi)設(shè)有多個(gè)通氣孔(5a)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述在凹槽(2e)的兩端分別焊接有支撐塊(6)用于支撐所述蓋板(5)。

7.如權(quán)利要求5所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蓋板(5)與所述替換塊(2)在周向上錯(cuò)位設(shè)置，使得所述蓋板(5)一端形成懸臂端(5b)，用于搭接在相鄰的替換塊(2)上。

8.如權(quán)利要求5所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述蓋板(5)上設(shè)置有第一u型缺口(5b)；在所述第二弧形卡條(2b)上開(kāi)設(shè)有第二u型缺口(2j)；第一u型缺口(5b)與第二u型缺口(2j)的位置相對(duì)應(yīng)共同形成軸向限位缺口；在所述外機(jī)匣(1)上設(shè)置有定位銷，且定位銷插入至第一u型缺口(5b)、第二u型缺口(2j)共同形成的周向限位缺口內(nèi)。

9.如權(quán)利要求2所述的一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述卡環(huán)(3)上設(shè)置有劈縫(3d)。

10.一種葉尖間隙的調(diào)整方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的調(diào)整結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及渦輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種葉尖間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)及方法。調(diào)整結(jié)構(gòu)包括低壓渦輪導(dǎo)向器的外機(jī)匣，在所述外機(jī)匣的內(nèi)圈中安裝有多個(gè)替換塊；多個(gè)替換塊相互拼接形成完整的拼接環(huán)；所述拼接環(huán)的內(nèi)周面為軸向截面呈鋸齒狀的鋸齒面。調(diào)整方法包括以下步驟：S1、制備新的替換塊，且新的替換塊的下表面初始狀態(tài)為平面并留有余量；S2、當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)子上的葉片的葉尖與多個(gè)替換塊所拼接得到的拼接環(huán)的鋸齒面間隙過(guò)大時(shí)，將外機(jī)匣上的所有替換塊拆除，并更換上步驟S1中所制備得到的新的替換塊；當(dāng)所有的新的替換塊相互拼接形成完整的拼接環(huán)之后，依據(jù)渦輪轉(zhuǎn)子的大外徑進(jìn)行加工拼接環(huán)的內(nèi)表面形成鋸齒面，并保證鋸齒面與葉尖的間隙。

技術(shù)研發(fā)人員：靳福來(lái),楊銳,婁春娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)貴陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14