CN209398634U - 导流叶片和包含其的发动机风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种导流叶片和包含其的发动机风扇，导流叶片包括叶身、外缘板和内缘板，外缘板与叶身的外缘相连接，内缘板与叶身的内缘相连接，叶身、外缘板和内缘板呈一体化，外缘板位于叶身的叶盆侧、叶背侧中的其中一侧，内缘板位于叶身的叶盆侧、叶背侧中的其中一侧。上述导流叶片和包含其的发动机风扇，在导流叶片的模压成型中可以避免使用分体式组合模具，有效简化了模具设计和加工，模压成型后的导流叶片没有分模面，减少了额外的打磨或者机械加工工序，降低了成本；过渡区域不会形成空腔，不需要额外加入填料，避免人为引入内部缺陷，使得导流叶片模压成型的质量控制相对简化，制造缺陷减少，有效提高了导流叶片的抗振动能力。

Description

导流叶片和包含其的发动机风扇

技术领域

本实用新型涉及一种导流叶片。

本实用新型还涉及一种包含上述导流叶片的发动机风扇。

背景技术

用于飞行器的涡扇航空发动机具有风扇导流叶片(OGV，outlet guide vane)。如图1至图2所示，若干个导流叶片100安装在机匣200内，若干个导流叶片100绕发动机轴线300均匀设置。通常而言，作为静子叶片，风扇导流叶片所承受静载荷不大，适合进行减重设计，降低航空发动机的重量。其中，一种风扇导流叶片减重设计方案，就是采用复合材料结合铺层模压工艺制造风扇导流叶片。

如图3所示，现有的复合材料制成的导流叶片100中，通常呈倒“工”字形(沿图2所示的发动机轴线300的方向看)，主要包括叶身101、外缘板102、内缘板103和金属加强边104等部件。除金属加强边104外，外缘板102、内缘板103和叶身101采用一体化模压成型。

为了实现复合材料导流叶片的模压成型，现有技术方案需要采用结构复杂的成型模具(例如多模块分体式组合模具)和成型工艺，这样导致了模具加工的难度大，加工成本高。

同时，由于成型模具的结构复杂，也使成型工艺实施的复杂程度提高，制造效率低，制造成本较高。此外，复杂成型模具的使用，会导致叶身部分产生分模面，为了保证气动外形，需要在成型后另行打磨或者机械加工。

另一方面，如图4至图5所示，由于外缘板102、内缘板103和叶身101采用一体化模压成型，外缘板102、内缘板103与叶身101的过渡区域为圆角。为了避免在外缘板102、内缘板103与叶身101的圆角过渡区域形成空腔105，在复合材料导流叶片铺层过程中必须加入填料。但是填料的加入会导致该区域的内部缺陷增多。在发动机运行过程中，导流叶片不可避免地会发生振动。在这种振动的持续作用下，较多的内部缺陷会降低复合材料导流叶片的抗振动能力，使得圆角过渡区域更容易形成分层，进而缩短复合材料导流叶片的使用寿命。

因此，现有的导流叶片的结构在模压成型的过程中，模具加工的难度大，成型工艺复杂，还会产生分模面和内部缺陷，成型后的产品质量差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种导流叶片和包含其的发动机风扇，以解决现有的导流叶片加工难度大、成型工艺复杂、成型后的产品质量差的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供一种导流叶片，包括叶身、外缘板和内缘板，所述外缘板与所述叶身的外缘相连接，所述内缘板与所述叶身的内缘相连接，所述叶身、外缘板和内缘板呈一体化，所述外缘板位于所述叶身的叶盆侧、叶背侧中的其中一侧，所述内缘板位于所述叶身的叶盆侧、叶背侧中的其中一侧。

在本技术方案中，由于外缘板、内缘板均位于叶身的其中一侧，可以采用整体式模具，在制造加工过程中实现一次模压成型，模具设计得以简化，模压成型后的导流叶片没有分模面，在成型后不需要再进行打磨或者机械加工有效地减少了加工过程中的加工工序，简化了制造加工工艺。同时，外缘板与叶身的第一过渡区域、内缘板与叶身的第二过渡区域，成弧形倒角，使导流叶片在模压成型时，第一过渡区域、第二过渡区域不会形成空腔，不需要额外加入填料，有效减少了制造加工过程中产生的缺陷，提高了导流叶片的内部质量。

较佳地，所述外缘板、内缘板同时位于所述叶身的叶盆侧或叶背侧。

在本技术方案中，外缘板、内缘板位于叶身的同一侧，呈C型，方便了模具设计和加工制造。

较佳地，所述外缘板、内缘板分别位于所述叶身的叶盆侧和叶背侧。

在本技术方案中，外缘板、内缘板位于叶身的同一侧，呈Z型，方便了模具设计和加工制造。

较佳地，所述外缘板与所述叶身形成的夹角等于或大于90度。

在本技术方案中，外缘板与叶身基本垂直，使外缘板能较好地与外环2相连接。

较佳地，所述内缘板与所述叶身形成的夹角等于或大于90度。

在本技术方案中，内缘板与叶身基本垂直，使内缘板能较好地与机闸的内环相连接。

较佳地，所述外缘板沿所述叶身的长度的方向的厚度，从远离所述叶身的一端向靠近所述叶身的一端逐渐增大。

在本技术方案中，使得该导流叶片模压成型后便于脱模，能够尽量避免脱模过程中在该导流叶片的内部产生分层；同时，外缘板靠近叶身的一端的厚度较厚，提升了该导流叶片的抗振动能力。

较佳地，所述外缘板上设有至少一个第一螺栓孔，所述第一螺栓孔至所述外缘板远离所述叶身的一端的距离大于所述第一螺栓孔至所述外缘板靠近所述叶身的一端的距离。

在本技术方案中，由于第一螺栓孔靠近外缘板厚度较厚的一端，提高了第一螺栓孔的长度，进而提高了外缘板的连接强度，提高了导流叶片的承载能力。

较佳地，所述内缘板沿所述叶身的长度的方向的厚度，从远离所述叶身的一端向靠近所述叶身的一端逐渐增大。

在本技术方案中，使得该导流叶片模压成型后便于脱模，能够尽量避免脱模过程中在该导流叶片的内部产生分层；同时，内缘板靠近叶身的一端的厚度较厚，提升了该导流叶片的抗振动能力。

较佳地，所述内缘板上设有至少一个第二螺栓孔，所述第二螺栓孔至所述内缘板远离所述叶身的一端的距离大于所述第二螺栓孔至所述内缘板靠近所述叶身的一端的距离。

在本技术方案中，由于第二螺栓孔靠近内缘板厚度较厚的一端，提高了第二螺栓孔的长度，进而提高了内缘板的连接强度，提高了导流叶片的承载能力。

本实用新型还提供一种发动机风扇，包括上述导流叶片。

在本技术方案中，可将上述导流叶片应用于发动机风扇。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

上述导流叶片和包含其的发动机风扇，内缘板、外缘板、叶身采用一体化设计，外缘板、内缘板不同时跨越叶盆侧、叶背侧，使在导流叶片的模压成型中可以避免使用分体式组合模具，有效简化了模具设计和加工，模压成型后的导流叶片没有分模面，减少了额外的打磨或者机械加工工序，降低了成本；过渡区域不会形成空腔，不需要额外加入填料，避免人为引入内部缺陷，使得导流叶片模压成型的质量控制相对简化，制造缺陷减少，有效提高了导流叶片的抗振动能力。

附图说明

图1为现有技术的典型发动机子午投影面的示意图。

图2为现有技术的发动机风扇的结构示意图。

图3为现有技术的导流叶片的结构示意图。

图4为图3所示的导流叶片的A-A向局部剖视图。

图5为图4所示的导流叶片的局部放大图。

图6为本实用新型导流叶片的实施例一的结构示意图。

图7为本实用新型导流叶片的实施例二的结构示意图。

附图标记说明

导流叶片100；

叶身101，外缘板102，内缘板103，金属加强边104，空腔105，外缘106，内缘107，叶盆侧108，叶背侧109，前缘110，后缘111，第一过渡区域112，第二过渡区域113，第一端114，第二端115，第一螺栓孔116，第三端117，第四端118，第二螺栓孔119；

机闸200；外环201，内环202；

发动机轴线300。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。

实施例一

如图6所示，导流叶片100包括叶身101、外缘板102和内缘板103。其中，外缘板103与叶身101的外缘106相连接，内缘板103与叶身101的内缘107相连接。如图2所示，外缘板102用于与机闸200的外环201相连接，内缘板103用于与机闸200的内环202相连接。

而叶身101还设有叶盆侧108、叶背侧109，叶身101向内凹的表面为叶盆，叶盆侧108为叶身101设有叶盆的一侧，叶身101向外凸的表面为叶背，叶背侧109为叶身101设有叶背的一侧。叶身101还设有前缘110、后缘111，前缘110为叶身101的进气边连接叶盆、叶背的部分，后缘111为叶身101的排气边连接叶盆、叶背的部分，在叶身101的前缘110贴附有金属加强边104。

如图6所示，导流叶片100的叶身101、外缘板102和内缘板103呈一体化，外缘板102位于叶身101的叶背侧109，内缘板103位于叶身101的叶盆侧108。

外缘板102不允许向叶身101的叶盆侧108延展，使外缘板102不会同时跨越叶盆侧108、叶背侧109。内缘板103不允许向叶身101的叶背侧109延展，使内缘板103不会同时跨越叶盆侧108、叶背侧109。

由于外缘板102、内缘板103均位于叶身101的其中一侧，使导流叶片100在模压成型时，可以采用整体式模具，在制造加工过程中实现一次模压成型，模具设计得以简化，模压成型后的导流叶片100没有分模面，在成型后不需要再进行打磨或者机械加工，有效地减少了加工过程中的加工工序，简化了制造加工工艺。

同时，外缘板102与叶身101之间的第一过渡区域112、内缘板103与叶身101之间的第二过渡区域113，成弧形倒角，而不是T型结构，使导流叶片100在模压成型时，第一过渡区域112、第二过渡区域113不会形成空腔，不需要额外加入填料，有效减少了制造加工过程中产生的缺陷，提高了导流叶片100的内部质量。

外缘板102与叶身101形成的夹角等于或大于90度。上述外缘板102与叶身101基本垂直，使外缘板102能较好地与机闸200的外环201相连接。

其中，外缘板102具有远离叶身101的第一端114和靠近叶身101的第二端115。外缘板102沿叶身101的长度的方向的厚度，从第一端114向第二端115逐渐增大。变厚度设计可以使得外缘板102的流道表面与叶身101的叶背侧109的夹角略大于90°，可以使得该导流叶片100模压成型后便于脱模，可以简化脱模工艺，降低工艺复杂程度，同时，能够尽量避免脱模过程中在该导流叶片100的内部产生分层，提高该导流叶片100的内部质量。而，外缘板102靠近叶身101的一端的厚度较厚，提升了该导流叶片100的抗振动能力。

外缘板102上设有两个第一螺栓孔116，第一螺栓孔116至第一端114的距离大于第一螺栓孔116至第二端115的距离。第一螺栓孔116中可安装螺栓，用于将外缘板102与机闸200的外环201相连接(如图2所示)。通过这种方式，可以有效提高第一螺栓孔116的长度，进而提高外缘板102的连接强度，提高导流叶片100的承载能力。

内缘板103与叶身101形成的夹角等于或大于90度。上述内缘板103与叶身101基本垂直，使内缘板103能较好地与机闸200的内环202相连接。

其中，内缘板103具有远离叶身101的第三端117和靠近叶身101的第四端118。内缘板103沿叶身101的长度的方向的厚度，从第三端117向第四端118逐渐增大。变厚度设计，可以使得内缘板103的流道表面与叶身101的叶盆侧108的夹角略大于90°，可以使得该导流叶片100模压成型后便于脱模，可以简化脱模工艺，降低工艺复杂程度，同时，能够尽量避免脱模过程中在该导流叶片100的内部产生分层，提高该导流叶片100的内部质量。而，内缘板103靠近叶身101的一端的厚度较厚，提升了该导流叶片100的抗振动能力。

内缘板103上设有两个第二螺栓孔119，第二螺栓孔119至第三端117的距离大于第二螺栓孔119至第四端118的距离。第二螺栓孔119中可安装螺栓，用于将内缘板103与机闸200的内环202相连接(如图2所示)。通过这种方式，可以有效提高第二螺栓孔119的长度，进而提高内缘板103的连接强度，提高导流叶片100的承载能力。

上述导流叶片100通过复合材料制成，复合材料是指由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组合而成的材料，比如纤维增强树脂基复合材料。

上述导流叶片100的外缘板102、内缘板103还可以反过来设置，即内缘板103位于叶身101的叶背侧109，外缘板102位于叶身101的叶盆侧108。这种结构也可以采用整体式模具，在制造加工过程中实现一次模压成型。

实施例二

如图7所示为本实用新型导流叶片100的实施例二的结构示意图。

该实施例的导流叶片100，除了外缘板102、内缘板103的设置位置不同，其他结构与实施例一相同。外缘板102、内缘板103不是分别位于叶身101的两侧，而是位于叶身101的同一侧。

如图7所示，外缘板102、内缘板103均位于叶身101的叶背侧109。外缘板102、内缘板103不允许向叶身101的叶盆侧108延展，使外缘板102、内缘板103不会同时跨越叶盆侧108、叶背侧109的两侧。

实际上，外缘板102、内缘板103也可以同时位于叶身101的叶盆侧108。

由于外缘板102、内缘板103均位于叶身101的其中一侧，可以采用整体式模具，在制造加工过程中实现一次模压成型，模具设计得以简化，模压成型后的导流叶片100没有分模面，在成型后不需要再进行打磨或者机械加工有效地减少了加工过程中的加工工序，简化了制造加工工艺。

同时，外缘板102与叶身101的第一过渡区域112、内缘板103与叶身101的第二过渡区域113，成弧形倒角，而不是T型结构，使导流叶片100在模压成型时，第一过渡区域112、第二过渡区域113不会形成空腔，不需要额外加入填料，有效减少了制造加工过程中产生的缺陷，提高了导流叶片100的内部质量。

如图2所示，将若干个上述导流叶片100安装在机闸200上，可组成发动机风扇。其中，外缘板102与机闸200的外环201相连接，内缘板103与机闸200的内环202相连接。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导流叶片，包括叶身、外缘板和内缘板，所述外缘板与所述叶身的外缘相连接，所述内缘板与所述叶身的内缘相连接，其特征在于：

所述叶身、外缘板和内缘板呈一体化，所述外缘板位于所述叶身的叶盆侧、叶背侧中的其中一侧，所述内缘板位于所述叶身的叶盆侧、叶背侧中的其中一侧。

2.根据权利要求1所述的导流叶片，其特征在于：所述外缘板、内缘板同时位于所述叶身的叶盆侧或叶背侧。

3.根据权利要求1所述的导流叶片，其特征在于：所述外缘板、内缘板分别位于所述叶身的叶盆侧和叶背侧。

4.根据权利要求1所述的导流叶片，其特征在于：所述外缘板与所述叶身形成的夹角等于或大于90度。

5.根据权利要求1所述的导流叶片，其特征在于：所述内缘板与所述叶身形成的夹角等于或大于90度。

6.根据权利要求1所述的导流叶片，其特征在于：所述外缘板沿所述叶身的长度的方向的厚度，从远离所述叶身的一端向靠近所述叶身的一端逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的导流叶片，其特征在于：所述外缘板上设有至少一个第一螺栓孔，所述第一螺栓孔至所述外缘板远离所述叶身的一端的距离大于所述第一螺栓孔至所述外缘板靠近所述叶身的一端的距离。

8.根据权利要求1所述的导流叶片，其特征在于：所述内缘板沿所述叶身的长度的方向的厚度，从远离所述叶身的一端向靠近所述叶身的一端逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的导流叶片，其特征在于：所述内缘板上设有至少一个第二螺栓孔，所述第二螺栓孔至所述内缘板远离所述叶身的一端的距离大于所述第二螺栓孔至所述内缘板靠近所述叶身的一端的距离。

10.一种发动机风扇，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的导流叶片。