连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接结构及方法与流程

本发明涉及航空发动机涡轮转子的安装结构及方法，尤其涉及连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接结构及方法。

背景技术：

在低压涡轮转子装配过程中，一般采用垂直装配，即后级涡轮盘安装在前级涡轮盘上。在装配低压转子支撑锥臂过程中，连接低压转子支撑锥臂与前涡轮盘的螺栓头朝下(即平行于发动机轴线向后)，而在装配过程中由于螺栓头所处空间相对封闭，无法提供外部支撑，螺栓头朝下又会导致在装配过程中螺栓掉落。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接结构。

本发明的另一目的在于提供一种连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的方法。

一种连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接结构，用于连接第一涡轮盘的安装边、第二涡轮盘的安装边、封严环的安装边以及转子支撑锥臂的安装边，包括连接螺栓，所述连接螺栓穿过第一涡轮盘的安装边的孔、第二涡轮盘的安装边的孔、封严环的安装边的孔以及转子支撑锥臂的安装边的孔，并由螺母紧固，其中，所述第一涡轮盘的所述安装边的供所述连接螺栓穿过的所述孔为第一孔，所述第一孔具有第一长度以及第一宽度，所述连接螺栓的杆部具有凸起平台，所述凸起平台具有第二长度以及第二宽度，所述第二长度大于所述第一宽度并不大于所述第一长度，以容许所述凸起平台能穿过所述第一孔。

优选的实施例中，所述封严环的所述安装边的供所述连接螺栓穿过的所述孔为第二孔，所述第二孔容许所述凸起平台穿入且能卡住所述凸起平台，以防止所述连接螺栓转动。

优选的实施例中，从轴向正投影视图来看，所述第一孔、所述第二孔和/或所 述凸起平台的周边形状是由两长边以及位于长边两端的圆弧边构成的跑道形状。

一种连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接方法，其包括以下步骤，

提供连接螺栓，所述连接螺栓的杆部具有凸起平台；

提供第一涡轮盘的安装边，所述安装边具有供所述连接螺栓穿过的第一孔，所述第一孔具有第一长度以及第一宽度，所述凸起平台具有第二长度以及第二宽度，所述第二长度大于所述第一宽度并不大于所述第一长度；

将所述连接螺栓向上穿过所述第一涡轮盘的所述安装边，并转动一角度，以使所述凸起平台卡于所述第一涡轮盘的所述安装边；

将封严环的安装边的孔、转子支撑锥臂的孔、第二涡轮盘的安装边的孔依次套于所述连接螺栓的杆部，再由螺母紧固所述连接螺栓，从而连接所述第一涡轮盘的所述安装边、所述第二涡轮盘的所述安装边、所述封严环的所述安装边以及所述转子支撑锥臂的所述安装边。

优选的实施例中，所述封严环的所述安装边的供所述连接螺栓穿过的所述孔为第二孔，将所述第二孔设置成容许所述凸起平台能穿入且能卡住所述凸起平台，这样防止在用所述螺母紧固所述连接螺栓的过程中所述连接螺栓转动。

优选的实施例中，轴向正投影视图来看，将所述第一孔、所述第二孔和/或所述凸起平台的周边形状设置成由两长边以及位于长边两端的圆弧边构成的跑道形状。

所述第一孔具有第一长度以及第一宽度，所述凸起平台具有第二长度以及第二宽度，所述第二长度大于所述第一宽度并不大于所述第一长度，以容许所述凸起平台能穿过所述第一孔，并且凸起平台转动一个角度后，第二长度对其于第一宽度时，凸起平台就由第一涡轮盘安装边卡住，因此本发明解决了低压涡轮盘与转子支撑锥臂在垂直装配时的连接螺栓因为螺栓头朝下而掉落的问题，还进一步解决了连接螺栓拧紧过程中自转的问题。无须额外的零件，结构相对较简单。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为一比较例中涡轮转子的安装示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为图2中连接螺栓的立体图；

图4为根据本发明的一实施例中第一涡轮盘的立体图；

图5为根据本发明的一实施例中封严环的立体图；

图6为图4、图5所示的第一涡轮盘、封严环向配合的示意图；

图7为根据本发明的一实施例中连接螺栓的立体图；

图8为突出显示图7中连接螺栓的凸起平台的形状的示意图；

图9为将图7所示的连接螺栓安装于图4所示的第一涡轮盘的示意图；

图10为将图5所示的封严环安装于图9所示的组件的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。对于一个形状，其长度要大于其宽度，这在后继实施例中就不再说明。

图4、图5、图7分别示出了本发明的一实施例中第一涡轮盘、封严环以及连接螺栓的结构。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。在描述本发明的实施例之前，先对一比较例进行说明，以便于更容易理解本发明的实施例的各种好处或优点。

如图1所示，五级涡轮盘11、12、13、14、15按照后级涡轮盘安装在前级涡轮盘的原则连接在一起，所有的涡轮盘叶由转子支撑锥臂2支撑在轴或者轴承上，图1中轴线X是航空发动机的中心轴线。

如图2所示，第三级涡轮盘13的安装边1与转子支撑锥臂2之间的间隙d很小，在装配第三级涡轮盘13、支撑锥臂2、封严环4、第四级涡轮盘14时，难以通过辅助工具通过间隙d进入到第三级涡轮盘13与支撑锥臂2之间的空间中，以固定或夹持着连接螺栓3的头部。如图1至图3所示的比较例中，连接螺栓3的头部具有两周向间隔开的径向凸部31，第三级涡轮盘13的安装边提供有卡槽101， 在安装时，先是将第一级涡轮盘11水平放置，然后安装第二级涡轮盘12、第三级涡轮盘13，然后先将连接螺栓3装到第三涡轮盘13上，然后连接螺栓3上的套筒5将连接螺栓3的头部顶起，从而使连接螺栓3头部的径向凸起31被卡槽101挡住，使得连接螺栓3不会掉落。同时，由于螺栓头部与第三级涡轮盘13的安装边1卡紧，这样可以保证在螺帽7的旋紧过程中，连接螺栓3不会转动，从而解决了转子支撑锥臂2与安装边1之间连接螺栓3的安装问题。为避免连接螺栓3在安装的过程中晃动，导致连接螺栓3从第三级涡轮盘安装边滑落，套筒5与连接螺栓3和以及第三级涡轮盘13的螺栓孔均采用紧配合，装配时需采用专用工装，导致装配较为麻烦，且在连接螺栓3的结构外增加了套筒结构，增加了结构复杂性。

在本发明的后述实施例中，第一涡轮盘在涡轮转子中的位置与图1所示的第三级涡轮盘一样，第二涡轮盘在涡轮转子中的位置与图1所示的第四级涡轮盘一样。在本发明的其它实施例中，第一涡轮盘、第二涡轮盘可以不限于这些位置，只要二者连接在转子支撑锥臂上即可。如图10所示，连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接结构用于连接第一涡轮盘23的安装边231、第二涡轮盘的安装边、封严环24的安装边241以及转子支撑锥臂的安装边，第二涡轮盘的安装边、转子支撑锥臂的安装边可以借助于图1、2中的第四涡轮盘14的安装边6、转子支撑锥臂2的安装边20来理解，依据本发明的实施例相对于图1、2所示的比较例其不同之处主要是连接螺栓的结构不同以及与连接螺栓配合的孔的形状不同。

如图4所示，在本发明的实施例中，第一涡轮盘23的安装边231的供连接螺栓8穿过的孔102为第一孔，第一孔102具有第一长度L1以及第一宽度W1。如图7所示，连接螺栓8的杆部83具有凸起平台82，凸起平台82具有第二长度L2以及第二宽度W2，第二长度L2大于第一宽度W1并不大于第一长度L1，以容许凸起平台82能穿过第一孔102。图4仅示出了第一涡轮盘23的局部，其在安装边231的整个内周侧设置有一圈第一孔102。在安装时，将连接螺栓8从下往上预先装入第一孔102，一旦凸起平台82穿过第一孔102后，转过一个角度，以使第二长度L2所在的方向对齐于第一宽度W1所在的方向，这样安装边231卡住凸起平台82，使得连接螺栓8不会因重力下落。

凸起平台82、第一孔102在如图所示的实施例中其外形从其轴向的正投影视 图来看为具有两长边以及在长边两端的圆弧形的跑道形状。在本发明的其它实施例中，凸起平台82、第一孔102也可以是其它形状，可以是规则形状或者不规则形状，只要容许凸起平台82能穿过第一孔102，同时凸起平台82在转过一定角度后由安装边231卡住，放置连接螺栓8下落即可。

通过连接螺栓8形成凸起平台82就能解决防止连接螺栓8下落的问题，其加工方法简单，同时第一孔102的加工也不会增加难度。

如图5所示，封严环24的安装边241提供的第二孔402设置成容许凸起平台82穿入且能卡住凸起平台82，以防止其转动。第二孔402的形状在如图所示的实施例中与凸起平台82的外形互补，凸起平台82几乎替换了第二孔402的空间。在本发明的其它实施例中，第二孔402的形状不一定要如此。第二孔402的形状可以是规则形状或者不规则形状，优选为可以卡住凸起平台82，防止其转动的形状。如图10所示，待所有的连接螺栓8安装在各个第一孔102之后，再将封严环24叠加在第一涡轮盘23上，所有第二孔102分别对准其对应的连接螺栓8。

结合图4至图10，连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接方法包括如下步骤：

提供连接螺栓8，连接螺栓8的杆部23具有凸起平台82；

提供第一涡轮盘23的安装边231，安装边231具有供连接螺栓8穿过的第一孔102，第一孔102具有第一长度L1以及第一宽度W1，凸起平台82具有第二长度L2以及第二宽度W2，第二长度L2大于第一宽度W1并不大于第一长度L1；

将连接螺栓8向上穿过第一涡轮盘23的安装边231的第一孔102，并转动一角度，以使凸起平台82卡于第一涡轮盘23的安装边231；

将封严环24的安装边241的第二孔402、转子支撑锥臂的孔、第二涡轮盘的安装边的孔依次套于连接螺栓8的杆部83，再由螺母紧固连接螺8栓，从而连接第一涡轮盘23的安装边、第二涡轮盘的安装边、封严环24的安装边以及转子支撑锥臂的安装边。

在如图所示的实施例中封严环24的安装边241的第二孔402的长度方向垂直于第一孔102的长度方向，转动凸起平台82的角度为90度。如图7所示，连接螺栓8的头部81在安装过程中朝下，其面831与安装边231的下侧面配合，凸起平台82的面830与安装边231的上侧面配合，凸起平台82的面833用于支撑锥 臂的安装边20下侧面配合。

在前述实施例中，无须额外的零件(如套筒等)，结构相对较简单，无须在前涡轮盘安装边上设置专门的凸起用于支撑螺栓头防止螺栓掉落，无须将螺栓头加工出复杂形状。

出于说明和描述的目的已经给出了本发明的实施例的上述描述。不打算穷举或将本本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。