涡轮导向器
技术领域
本公开涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮导向器。
背景技术
现有的燃气涡轮发动机以及地面燃机中，燃气涡轮导向器是重要的静子件及流道件之一，位于涡轮部件的最前端，主要作用是改变气流方向，膨胀加速燃气，将高温燃气的势能转换为动能。涡轮机匣及涡轮外环主要起支撑包容和控制叶尖间隙的作用。
现有的燃气涡轮导向器一般由导向叶片扇形件组合而成，扇形件通过导向器支架固定；涡轮外环通常采用分段设计，设计成带挂钩的扇形段，通过挂钩与涡轮机匣连接。由于燃气涡轮导向器、涡轮外环都由扇形件组合而成，加上导向器安装支架导致零件数量多、配合精密结构尺寸多、安装复杂，加工成本高、可靠性差，且零件数量多会导致发动机重量上升。
发明内容
本公开提供一种涡轮导向器，以解决现有技术中的涡轮导向器结构较为复杂的问题。
本发明提供了一种涡轮导向器，包括：
涡轮机匣；
孔板环，孔板环连接于涡轮机匣的外侧；
导向叶片，导向叶片连接于涡轮机匣的内侧；
其中，涡轮机匣、孔板环以及导向叶片为整体件结构。
在本发明的一个实施例中，孔板环与涡轮机匣焊接。
在本发明的一个实施例中，导向叶片与涡轮机匣焊接。
在本发明的一个实施例中，导向叶片为铸造叶片。
在本发明的一个实施例中，导向叶片包括多个叶片段，多个叶片段沿涡轮机匣的周向方向依次设置；
其中，多个叶片段均独立成型。
在本发明的一个实施例中，叶片段包括焊接端和自由端，焊接端与涡轮机匣焊接，相邻两个自由端之间具有预留缝隙，涡轮导向器还包括：
封严片，封严片设置在相邻两个自由端之间，以封闭预留缝隙。
在本发明的一个实施例中，涡轮机匣上设置有多个焊接槽，多个焊接槽与多个叶片段一一相对应地设置；
其中，叶片段的焊接端设置在焊接槽内，焊接端与焊接槽相适配。
在本发明的一个实施例中，孔板环与涡轮机匣之间具有冷却流道，孔板环上设置有与冷却流道相连通的通孔。
在本发明的一个实施例中，导向叶片具有与冷却流道相连通的内腔，内腔与涡轮机匣的内侧相连通。
在本发明的一个实施例中，涡轮机匣的内表面设置有热障涂层。
本发明的涡轮导向器通过将涡轮机匣、孔板环以及导向叶片设置为整体件结构，可以有效降低涡轮导向器的零件数量，结构简单，可靠性高，从而解决了现有技术中的涡轮导向器结构较为复杂的问题。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施方式示出的一种涡轮导向器的剖面结构示意图；
图2是根据一示例性实施方式示出的一种涡轮导向器的部分结构示意图。
附图标记说明如下：
10、涡轮机匣；11、冷却流道；12、焊接槽；20、孔板环；21、通孔；30、导向叶片；31、叶片段；311、焊接端；312、自由端；32、预留缝隙；40、封严片；50、热障涂层；60、一级工作叶片；70、二级工作叶片。
具体实施方式
体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。
在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。
本发明的一个实施例提供了一种涡轮导向器，请参考图1和图2，涡轮导向器包括：涡轮机匣10；孔板环20，孔板环20连接于涡轮机匣10的外侧；导向叶片30，导向叶片30连接于涡轮机匣10的内侧；其中，涡轮机匣10、孔板环20以及导向叶片30为整体件结构。
本发明一个实施例的涡轮导向器通过将涡轮机匣10、孔板环20以及导向叶片30设置为整体件结构，可以有效降低涡轮导向器的零件数量，结构简单，可靠性高，从而解决了现有技术中的涡轮导向器结构较为复杂的问题。
在一个实施例中，孔板环20与涡轮机匣10焊接。孔板环20与涡轮机匣10可以先独立成型，然后将二者焊接为整体件结构，此方式不仅保证加工方便，也可以保证孔板环20与涡轮机匣10之间的连接不用增加其他部件，以此减少涡轮导向器的零件数量，且焊接可以提高孔板环20与涡轮机匣10的连接稳定性。
在一个实施例中，导向叶片30与涡轮机匣10焊接。导向叶片30与涡轮机匣10可以先独立成型，然后将二者焊接为整体件结构，此方式不仅保证加工方便，也可以保证导向叶片30与涡轮机匣10之间的连接不用增加其他部件，以此减少涡轮导向器的零件数量，且焊接可以提高导向叶片30与涡轮机匣10的连接稳定性。
在一个实施例中，导向叶片30为铸造叶片，以此提高导向叶片30的制造效率和结构稳定性。
在一个实施例中，如图1和图2所述，导向叶片30包括多个叶片段31，多个叶片段31沿涡轮机匣10的周向方向依次设置；其中，多个叶片段31均独立成型。导向叶片30是由多个叶片段31组合而成，在各个叶片段31均独立成型后，将其依次焊接在涡轮机匣10上，由于各个叶片段31均可以独立焊接，故整体焊接难度降低。
在一个实施例中，如图1和图2所示，叶片段31包括焊接端311和自由端312，焊接端311与涡轮机匣10焊接，相邻两个自由端312之间具有预留缝隙32，涡轮导向器还包括：封严片40，封严片40设置在相邻两个自由端312之间，以封闭预留缝隙32。考虑到叶片段31在使用过程中会出现变形等问题，故在相邻两个自由端312之间具有预留缝隙32，而预留缝隙32会出现气体泄漏的问题，故通过封严片40进行密封，在保证预留缝隙32存在的基础上，也可以有效防止气体泄漏。
在一个实施例中，如图1和图2所示，涡轮机匣10上设置有多个焊接槽12，多个焊接槽12与多个叶片段31一一相对应地设置；其中，叶片段31的焊接端311设置在焊接槽12内，焊接端311与焊接槽12相适配。焊接槽12为叶形槽，即与叶片段31的焊接端311外形匹配，在将焊接端311插入到焊接槽12内后，通过焊接将其固定在涡轮机匣10上。
在一个实施例中，如图1所示，孔板环20与涡轮机匣10之间具有冷却流道11，孔板环20上设置有与冷却流道11相连通的通孔21。冷却流道11为小间隙流道，冷气通过通孔21进入到冷却流道11内，以此对涡轮机匣10进行冷却。
在一个实施例中，导向叶片30具有与冷却流道11相连通的内腔，内腔与涡轮机匣10的内侧相连通。导向叶片30的内腔用于供冷气流通，从而实现对导向叶片30的冷却，冷气通过通孔21进入到冷却流道11内，以此对涡轮机匣10进行冷却，然后冷气进入到导向叶片30的内腔，并通过导向叶片30上的气孔排出，以此在导向叶片30的外表面形成冷却膜，且部分冷气经过一级工作叶片60和二级工作叶片70。
在一个实施例中，涡轮机匣10的内表面设置有热障涂层50。热障涂层50用于隔绝燃气热量降低涡轮机匣10的温度。
在一个实施例中，涡轮导向器是一体集成结构，由导向叶片30、孔板环20与涡轮机匣10焊接而成，为整体件结构。导向叶片30单独加工，通过焊接的方式焊接在涡轮机匣的叶型孔(焊接槽12)中。导向叶片30为带内腔的冷却叶片，导向叶片30的下缘板(自由端312)间采取封严片40进行封严，减少燃气泄漏。孔板环20焊接在涡轮机匣10外，通过冲击孔(通孔21)冲击冷却，孔板环20与涡轮机匣10之间形成一狭小的通道(冷却流道11)，使冷气冲击后在孔板环20与涡轮机匣10之间狭小通道内提高冷气流速，降低涡轮机匣10的温度。冷气通过孔板环20冷却涡轮机匣10后继续进入导向叶片30，用来冷却导向叶片30，提高了冷气利用率。涡轮机匣10内表面喷涂热障涂层50，通过隔绝燃气热量降低涡轮机匣10温度，控制叶尖间隙的同时保障涡轮机匣10在可承受温度范围内工作，涡轮机匣10的内表面与涡轮转子配合充当涡轮外环。导向叶片30为铸造冷却叶片，涡轮机匣10采用低膨胀合金，如铸件K423A，降低热态下机匣膨胀量，控制叶尖间隙；涡轮机匣内流道面喷涂热障涂层。
本发明的涡轮导向器由导向叶片、孔板环和涡轮机匣焊接而成，且集成了涡轮外环的功能，可有效降低涡轮的零件数量，结构简单，可靠性高；一体化集成结构可以最大化降低装配难度，装配性能好；导向叶片内腔复杂，铸造难度大，单独加工可以有效地保证零件的合格率；涡轮机匣外焊有孔板环，孔板环上打有小孔，冷气通过小孔冲击冷却涡轮机匣表面，同时机匣采用低膨胀合金，降低热态涡轮机匣膨胀量以控制热态叶尖间隙；冷气通过孔板环后，进入导向叶片继续对导向叶片进行降温，有效的提高了冷气利用率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
