一种燃气涡轮发动机的转子

摘要

一种燃气涡轮发动机的转子，包括支座，在支座上设有若干叶片，所述支座内设有空腔，在空腔内设有转轴；所述支座包括上支座和下支座，所述下支座呈圆柱形状设置，所述上支座成圆台状设置，所述上支座沿远离下支座的方向的截面积逐步减小，在上支座远离下支座的一侧设有防护部，所述防护部包括盖体，盖体朝向下支座的一侧设有一环形卡接部并通过环形卡接部与下支座密封相连，在盖体上固连一螺杆，所述盖体与转轴通过螺杆固连设置。本申请采用下支座、上支座以及防护部设置，使得可以尽可能的保护内部腔体，尽可能的避免或者延迟造成空腔的污染。

权利要求

1.一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：包括支座，在支座上设有若干叶片，所述支座内设有空腔，在空腔内设有转轴；所述支座包括上支座和下支座，所述下支座呈圆柱形状设置，所述上支座成圆台状设置，所述上支座沿远离下支座的方向的截面积逐步减小，在上支座远离下支座的一侧设有防护部，所述防护部包括盖体，盖体朝向下支座的一侧设有一环形卡接部并通过环形卡接部与下支座密封相连，在盖体上固连一螺杆，所述盖体与转轴通过螺杆固连设置；

所述叶片上设置有保护涂层，所述保护涂层包括用于与叶片进行连接的过渡层，所述过渡层远离叶片的一侧设有功能层，所述功能层的外侧设有清洁层，所述清洁层包括一基本平滑的平面，在平面上均布有若干清洁凸起；

所述功能层的制备原料包括陶瓷粉末，使得功能层形成之后，在功能层的表面有陶瓷粉末形成的陶瓷凸起，所述清洁层均匀附着在功能层上，使得依托陶瓷凸起形成清洁凸起；

所述过渡层由以下质量份数的原料制备而成：Co：40‑60份；Cr：15‑25份；Al：15‑25份；

Zr：5‑15份；所述过渡层按照如下方式制备而成：将200‑500目的Co、Cr、Al、Zr在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的厚度为50‑100μm；所述功能层由以下质量份数的原料制备而成：SiC：8‑15份；Ti：30‑50份；Cr：20‑30份；Co：20‑30份；所述陶瓷粉末为SiC，所述过渡层按照如下方式制备而成：将200‑500目的Co、Cr、Ti在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入200‑500目的SiC，再放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的厚度为900‑1000μm；所述清洁层由以下质量份数的原料制备而成：Co：20‑30份；Cr：10‑20份；Ti：50‑70份；Al：10‑20份；所述清洁层厚度为

50‑200μm；所述清洁层按照如下方式制备而成：将200‑500目的Co、Cr、Ti、Al在惰性气体的保护下球磨不少于3h，再放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的喷涂在功能层喷涂完毕之后立即进行喷涂。

2.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：所述环形卡接部上设有密封槽，在密封槽内设有密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：在盖体朝向空腔的一侧设有凸台，所述螺杆与凸台固连设置，在凸台和环形卡接部之间设有连接腔，所述连接腔与外界通过一平衡孔连通设置。

4.根据权利要求3所述的一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：临近连接腔的叶片为第一叶片，所述第一叶片倾斜设置，倾斜方向为沿远离上支座的方向倾斜向下设置。

5.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：所述盖体为弧形设置，所述盖体凸向远离上支座的方向设置。

6.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：所述叶片的外端面平齐设置。

7.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的转子，其特征在于：所述叶片与上支座一体化设置。

说明书

一种燃气涡轮发动机的转子

技术领域

[0001] 本申请涉及一种燃气涡轮发动机的转子。

背景技术

[0002] 在燃气涡轮发动机中，主要的运动部件为涡轮，而涡轮本身主要是通过叶片进行相应能量的传导，且与外界的静部件进行密切接触。因此涡轮本身的性质几乎就决定了燃
气涡轮发动机的质量，为了增强涡轮的性能，业界有非常多的方法，大体可以分为本身结
构、材料的优化和涂覆涂层；而在燃气涡轮的动作过程中，在燃气不充分燃烧的情况下，可
能导致在燃气涡轮转子的工作区域导致碳颗粒堆积，若进入到排出口等区域，容易导致空
腔内导致污染。

发明内容

[0003] 为了解决上述问题，本申请提出了一种燃气涡轮发动机的转子，包括支座，在支座上设有若干叶片，所述支座内设有空腔，在空腔内设有转轴；所述支座包括上支座和下支
座，所述下支座呈圆柱形状设置，所述上支座成圆台状设置，所述上支座沿远离下支座的方
向的截面积逐步减小，在上支座远离下支座的一侧设有防护部，所述防护部包括盖体，盖体
朝向下支座的一侧设有一环形卡接部并通过环形卡接部与下支座密封相连，在盖体上固连
一螺杆，所述盖体与转轴通过螺杆固连设置。本申请采用下支座、上支座以及防护部设置，
使得可以尽可能的保护内部腔体，尽可能的避免或者延迟造成空腔的污染。

[0004] 优选的，所述环形卡接部上设有密封槽，在密封槽内设有密封圈。

[0005] 优选的，在盖体朝向空腔的一侧设有凸台，所述螺杆与凸台固连设置，在凸台和环形卡接部之间设有连接腔，所述连接腔与外界通过一平衡孔连通设置。

[0006] 优选的，临近连接腔的叶片为第一叶片，所述第一叶片倾斜设置，倾斜方向为沿远离上支座的方向倾斜向下设置。本申请通过设置倾斜设置的第一叶片，使得进入的高温燃
气在通过盖体之后，可以较为顺利的移转到第一叶片上，避免固体颗粒的积存，这就使得平
衡孔的存在不至于导致外界的颗粒进入到空腔内，而平衡孔的存在能够便于盖体可在不借
助外部工具的情况下安装到空腔之上。

[0007] 优选的，所述盖体为弧形设置，所述盖体凸向远离上支座的方向设置。

[0008] 优选的，所述叶片的外端面平齐设置。

[0009] 优选的，所述叶片与上支座一体化设置。

[0010] 优选的，所述叶片上设置有保护涂层，所述保护涂层包括用于与叶片进行连接的过渡层，所述过渡层远离叶片的一侧设有功能层，所述功能层的外侧设有清洁层，所述清洁
层包括一基本平滑的平面，在平面上均布有若干清洁凸起。

[0011] 优选的，所述功能层的制备原料包括陶瓷粉末，使得功能层形成之后，在功能层的表面有陶瓷粉末形成的陶瓷凸起，所述清洁层均匀附着在功能层上，使得依托陶瓷凸起形
成清洁凸起。本申请采用多层结构以使得不同层可以实现不同的结构，以得到不同的功能，
继而提高涂层整体功能性的同时，也提高它的可靠性。具体来说，过渡层主要是起到与叶片
原来材料的连接功能，并且可以屏蔽掉原本材料对于功能层的影响，功能层作为夹层存在，
主要是起到两个作用，一个是设置陶瓷凸起，第二个是当最外层的清洁层磨损后，依然可以
起到实质性的摩擦作用，从而在保证效果的前提之下延长整个涂层的使用时间。

[0012] 优选的，所述过渡层由以下质量份数的原料制备而成：Co：40‑60份；Cr：15‑25份；Al：15‑25份；Zr：5‑15份；所述过渡层按照如下方式制备而成：将200‑500目的Co、Cr、Al、Zr
在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护
下进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的厚度为50‑100μm；所述功能层由以下质量份数
的原料制备而成：SiC：8‑15份；Ti：30‑50份；Cr：20‑30份；Co：20‑30份；所述陶瓷粉末为SiC，
所述过渡层按照如下方式制备而成：将200‑500目的Co、Cr、Ti在惰性气体的保护下球磨不
少于3h，然后放入200‑500目的SiC，再放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下，
在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的厚度为900‑1000μm；所述清洁层由以
下质量份数的原料制备而成：Co：20‑30份；Cr：10‑20份；Ti：50‑70份；Al：10‑20份；所述清洁
层厚度为50‑200μm；所述清洁层按照如下方式制备而成：将200‑500目的Co、Cr、Ti、Al在惰
性气体的保护下球磨不少于3h，再放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下，在
过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的喷涂在功能层喷涂完毕之后立即进行
喷涂。本申请的清洁层本身之所以采用平整设置，主要是为如下两个目的，能够在初期降低
陶瓷表面的尖锐之处的影响，减少对于其他部件的损坏，另外一个目的是，清洁层本体可以
填充一部分功能层上陶瓷凸起与其自身之间的间隙，从而即使在清洁层完全磨损之后，也
能一定程度上避免陶瓷凸起发生脱落；本申请采用体积相对大一些的SiC作为可以产生凸
起底部，将SiC附着到Co、Cr、Ti形成的涂层当中，为形成清洁凸起提供物质基础。

[0013] 本申请能够带来如下有益效果：

[0014] 1、本申请采用下支座、上支座以及防护部设置，使得可以尽可能的保护内部腔体，尽可能的避免或者延迟造成空腔的污染；

[0015] 2、本申请通过设置倾斜设置的第一叶片，使得进入的高温燃气在通过盖体之后，可以较为顺利的移转到第一叶片上，避免固体颗粒的积存，这就使得平衡孔的存在不至于
导致外界的颗粒进入到空腔内，而平衡孔的存在能够便于盖体可在不借助外部工具的情况
下安装到空腔之上；

[0016] 3、本申请采用多层结构以使得不同层可以实现不同的结构，以得到不同的功能，继而提高涂层整体功能性的同时，也提高它的可靠性。

附图说明

[0017] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0018] 图1为本申请的结构示意图；

[0019] 图2为防护部的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本申请进行详细阐述。

[0021] 如图中所示，为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

[0022] 另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位
或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而
不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本申请的限制。

[0023] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

[0024] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0025] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可
以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0026] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描
述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述
意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个
实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例
或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中
以合适的方式结合。

[0027] 在第一个实施例中，如图1‑2所示，一种燃气涡轮发动机的转子，包括支座，在支座上设有若干叶片1，所述支座内设有空腔2，在空腔2内设有转轴3；所述支座包括上支座4和
下支座5，所述下支座5呈圆柱形状设置，所述上支座4成圆台状设置，所述上支座4沿远离下
支座5的方向的截面积逐步减小，在上支座4远离下支座5的一侧设有防护部6，所述防护部6
包括盖体7，盖体7朝向下支座5的一侧设有一环形卡接部8并通过环形卡接部8与下支座5密
封相连，在盖体7上固连一螺杆9，所述盖体7与转轴3通过螺杆9固连设置。本申请采用下支
座5、上支座4以及防护部6设置，使得可以尽可能的保护内部腔体，尽可能的避免或者延迟
造成空腔2的污染。所述环形卡接部8上设有密封槽，在密封槽内设有密封圈10。在盖体7朝
向空腔2的一侧设有凸台11，所述螺杆9与凸台11固连设置，在凸台11和环形卡接部8之间设
有连接腔12，所述连接腔12与外界通过一平衡孔13连通设置。临近连接腔12的叶片1为第一
叶片14，所述第一叶片14倾斜设置，倾斜方向为沿远离上支座4的方向倾斜向下设置。本申
请通过设置倾斜设置的第一叶片14，使得进入的高温燃气在通过盖体7之后，可以较为顺利
的移转到第一叶片14上，避免固体颗粒的积存，这就使得平衡孔13的存在不至于导致外界
的颗粒进入到空腔2内，而平衡孔13的存在能够便于盖体7可在不借助外部工具的情况下安
装到空腔2之上。所述盖体7为弧形设置，所述盖体7凸向远离上支座4的方向设置。所述叶片
1的外端面平齐设置。所述叶片1与上支座4一体化设置。

[0028] 装配时，首先将转轴3放入到空腔2内，然后再放入防护部6，防护部6的环形卡接部8与空腔2密封抵接设置，密封抵接通过密封槽内的密封圈10实现，由于有平衡孔13的存在，
可以较为方便的进行防护部6的连接，并通过螺杆9与转轴3固连，即完成转子的装配，然后
装入燃气涡轮发动机进行使用。

[0029] 在第二个实施例中，准备和叶片相同的板材，然后配置过渡层、功能层和清洁层的原料：

[0030] S1.首先将板材进行表面摩擦处理；

[0031] S2.将200‑500目的Co、Cr、Al、Zr在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下进行喷涂，电离气体为氢气；

[0032] S3.将200‑500目的Co、Cr、Ti在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入200‑500目的SiC，再放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，
电离气体为氢气；

[0033] S4.过渡层的喷涂在功能层喷涂完毕之后立即进行，立即进行喷涂将200‑500目的Co、Cr、Ti、Al在惰性气体的保护下球磨不少于3h，再放入到等离子喷涂装置中对叶片在惰
性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气，各种组份的组成见表1；

[0034] 表1：

[0035]

[0036] 表1续表：

[0037]

[0038] S5.利用显微硬度仪进行硬度测试，然后用Taber磨耗试验机进行测试，直至摩擦露出叶片材料，记录摩擦次数，如表2所示。

[0039] 表2：

[0040]序号 显微维氏硬度(HV) 摩擦数量(次)
1 870 17500
2 890 18200
3 850 17800
4 840 12500
5 850 10200
6 810 13050
7 830 11200
8 790 14400
9 910 9400
10 830 7810
11 850 5200

[0041] 由此可见，采用三层复合设置的过渡层、功能层和清洁层，可以使得在具有较高硬度的前提之下，还可以有较好的耐磨性能；在不具有过渡层时，耐摩擦的数目明显变少，同
样，若没有清洁层，耐磨能力也会大大降低且维氏硬度也会降低，在没有功能层时，耐磨能
力也降低明显。

[0042] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实
施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例
的部分说明即可。

[0043] 以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、
改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。