具有解耦裝置的雙流渦輪發動的製造方法

2023-07-11 09:24:46 3

具有解耦裝置的雙流渦輪發動的製造方法
【專利摘要】本發明涉及雙流渦輪發動機，包括旋轉地安裝在風扇軸（1）的風扇和固定結構元件（2），所述風扇軸（1）和所述結構元件（2）在上遊軸承（5）和下遊軸承（6）處分別通過上遊軸承支撐（4）和下遊軸承支撐（6）彼此連接，以及圍繞所述風扇軸（1）的解耦裝置（3），並且解耦裝置（3）包括一組將下遊軸承支撐（6）連接到所述結構元件（2）的連接螺釘，以及一組將上遊軸承支撐（4）連接到所述下遊軸承支撐（6）的易熔螺釘。該裝置的至少一些所述易熔螺釘布置在圍繞風扇軸的單個圓周上的至少一些所述連接螺釘之間。
【專利說明】具有解耦裝置的雙流渦輪發動機[0001 ] 本發明涉及雙流渦輪發動機。
[0002]眾所周知，雙流渦輪發動機包括稱為中間殼體的固定結構元件(定子)，該固定結構元件包括支撐軸的輪轂，該軸支撐不同的轉子(風扇、壓氣機等)，分離主流(熱)和二次流(冷)的外側環形殼體，以及在輪轂和外側環形殼體之間的多個徑向連接臂。
[0003]風扇軸和所述結構元件通過上遊軸承和下遊軸承彼此連接。
[0004]因此，如果風扇的葉片斷裂，在風扇軸上就出現大的失衡，其產生上遊軸承傳遞到結構元件的周期性載荷和振動，具有造成不得不考慮的損害的風險。
[0005]為了在這種葉片損失時限制被傳遞到航空器固定結構的應力，斯奈克瑪(SNECMA)的文獻FR2831624公開了一種雙流渦輪發動機的解耦裝置，其包括可旋轉地安裝在風扇軸的風扇和固定的結構元件，所述風扇軸和所述結構元件在上遊軸承和下遊軸承處分別通過上遊軸承支撐和下遊軸承支撐彼此連接，所述解耦裝置圍繞所述風扇軸，並且包括:
[0006]一一組固定螺釘，其使用固定連接將下遊軸承支撐連接到所述結構元件，以及
[0007]—一組斷裂螺釘，其使用斷裂連接將上遊軸承支撐連接到所述下遊軸承支撐。
[0008]所述所謂的「斷裂」螺釘，其操作已在前述文獻中充分描述，具有帶減小的截面的部分，該減小的截面能夠超出預定機械拉伸應力斷裂和從而能實現上遊軸承和下遊軸承的解耦。
[0009]因此，兩個螺釘環(一個固定螺釘的環和一個處於張力中的斷裂螺釘的環)被形成，在風扇軸周圍被徑向地堆疊。接著，一旦失衡出現(例如，由於一個風扇葉片斷裂的結果)，在風扇軸的有限數量的旋轉後，處於張力中的斷裂螺釘的斷裂致使面對結構元件的上遊軸承支撐的解耦(通過其被固定到的下遊軸承支撐)。
[0010]然而，在所述結構中，當處於張力的斷裂螺釘斷裂時，低壓壓氣機軸系的前端不再連接到該結構並且它開始繞其新的重心軌道運行。這使該低壓渦輪軸彎曲，這使得有可能摩擦與它同軸且以明顯較高速度旋轉的高壓壓氣機軸系，致使對這兩個發動機軸系不得不考慮的損害概率。
[0011]為了緩解所述問題，上述文獻FR2831624提出在下遊支撐和固定結構元件之間布置第二解耦裝置，所述第二裝置包括一組處於剪切的斷裂螺釘。因此，在下遊軸承處的輔助空轉允許在低壓渦輪機軸和高壓壓氣機軸之間的摩擦被限制，一甚至避免。
[0012]然而，在某些類型的渦輪發動機上，渦輪發動機的軸向推力可以很大，這需要安裝大尺寸推力軸承。這樣做所要求的大量空間通常意味著所述推力軸承被安裝在下遊。
[0013]因此，在結構元件和風扇軸之間推力軸承所需的徑向空間，以顯著的方式限制了上面提到的第一解耦裝置的可用空間，這進一步阻止潤滑迴路在所述區域的正常運行以及阻止在所述區域的良好通風所需的開口被安裝在下遊軸承支撐上。
[0014]更重要的是，斷裂螺釘的上述結構需要密封所述螺釘，這意味著特定專用罩的添加,並因此有助於佔用空間的增加。
[0015]因此，本發明的一個目的是減少由文獻FR2831624的可移動解耦裝置所需的空間，這樣，對於渦輪發動機的正確操作所必需的管道和通風裝置的安裝，在結構元件和風扇軸之間可以分配更大的可用空間。
[0016]為此，根據本發明的權利要求，通過以下的事實，該裝置的至少一些所述斷裂螺釘被插入在圍繞風扇軸的相同圓周上的至少一些所述固定螺釘之間，具有如上所定義的解耦裝置的渦輪發動機是顯著的。
[0017]因此，由於本發明，因為螺釘的兩環(處於張力的固定螺釘和斷裂螺釘)以相同的(或接近的)安裝直徑被安裝，螺釘的所述環的徑向堆疊變為軸向堆疊，其允許根據本發明權利要求的解耦裝置所佔據的徑向空間以顯著方式減少，以及允許因此管道和通風設備的可用空間增加。
[0018]此外，由於本發明，因為處於張力的固定螺釘和斷裂螺釘插入相同凸緣上，密封罩和其0形環不再需要密封所述斷裂螺釘，這從而可減少結構元件的凸緣厚度以及因此增加一點管道和通風設備的可用空間。
[0019]此外，需要注意的是，螺釘環的所述新結構無論如何不影響所述解耦裝置的安裝順序。
[0020]此外，當根據本發明權利要求的解耦裝置被安裝在渦輪發動機上時，本發明允許保留風扇軸和固定結構元件之間的斷裂連接的難達到性。
[0021]此外，再次由於本發明，從此可將處於張力的斷裂螺釘布置在風扇軸和結構元件之間的區域的外側，這允許旋轉元件被保護只要在斷裂後沒有殘餘物(特別是斷裂的螺釘的頭部和墊圈)位於所述區域內，此外，斷裂螺釘的螺紋和其餘部分能被限制在結構元件的空腔內。
[0022]以優選的方式，解耦裝置的所有斷裂螺釘被插入固定螺釘之間。
[0023]如在特定實施例中所要求的，為了限制根據本發明權利要求的解耦裝置所佔據的空間達到最大，至少一個斷裂螺釘被插入在兩個固定螺釘之間。
[0024]如在另一特定實施例所要求的，至少一個斷裂螺釘被插入N元組固定螺釘之間。在這種情況下，例如，斷裂螺釘可以插入兩對固定螺釘之間。
[0025]因此，所有固定螺釘和所有斷裂螺釘可以以有利的方式分布在圍繞風扇軸的單個圓周上。
[0026]以優選的方式，同樣在圍繞所述風扇軸的上述圓周上，固定螺釘和斷裂螺釘以促進螺釘環中對稱和平衡的交替方式布置，每個斷裂螺釘插入兩個固定螺釘或兩個N元組固定螺釘之間。
[0027]如在特定實施例中所要求的，下遊軸承為受到渦輪發動機的軸向推力的推力軸承。所述下遊軸承同樣允許在解耦後限制(或避免)低壓和高壓軸之間的摩擦。
[0028]為了考慮主路徑的管道和通風設備所需要的空間，下遊軸承支撐具有適於容納管道和通風設備的尺寸。
[0029]為了允許該裝置的固定螺釘的安裝，上遊軸承支撐在至少一個固定螺釘的區域具有用於所述螺釘的緊固工具通過的孔。
[0030]如在本發明的另一特徵所要求的，至少一個斷裂螺釘可具有螺釘頭部，螺釘頭部的形式適於避免任何外部幹擾以保護所述螺釘的緊固以及因此解耦裝置的校準。
[0031]此外，處於張力的至少一個斷裂螺釘可布置為通過墊圈抵靠在上遊軸承支撐上。此外，至少一個斷裂螺釘的螺紋可通過被容納在空腔內的螺母而緊固，該空腔被布置在結構元件內部。
[0032]相應斷裂螺釘的防旋轉機構可插入下遊軸承支撐的至少一個空腔的內部。
[0033]以有利的方式，沉孔布置在下遊軸承支撐上，這樣固定螺釘的至少部分可嵌入所述沉孔，當失去葉片時，該沉孔在斷裂螺釘的斷裂後允許保護固定螺釘的相應部分。
[0034]附圖將使得容易理解本發明是如何實現的。在所述附圖中，相同的標記指定類似的技術元件。
[0035]圖1為在具有根據本發明權利要求的解耦裝置的雙流渦輪發動機的風扇軸和固定結構元件之間的區域的徑向半截面。
[0036]圖2為在包括固定螺釘的徑向剖面內，根據本發明第一實施例所要求的解耦裝置的視圖。
[0037]圖3為在包括處於張力的斷裂螺釘的徑向剖面內，圖2的可移動耦合裝置的視圖。
[0038]圖4A，圖4B和4C分別為在連續軸向剖面內，形成圖2和圖3的解耦裝置的螺釘環一部分的局部透視圖。
[0039]圖5為從根據本發明第二實施例所要求的解耦裝置上部的視圖。
[0040]如圖1所示雙流渦輪發動機的部分對應於能夠繞發動機的軸線X-X』旋轉的風扇軸I (轉子)的一部分，以及結構元件2 (定子)的一部分，例如中間殼體的輪轂。所述軸I在其上遊部分(從氣流的意義上)支撐設置有葉片(未示出)的風扇，葉片在氣流的內部(或主)路徑和圍繞用於稀釋空氣的該後者的外部(或輔助)路徑的入口前部延伸。
[0041]風扇軸I和結構元件2分別通過上遊軸承支撐4和下遊軸承支撐6在上遊軸承5和下遊軸承7彼此連接，所有都被布置在風扇下遊。
[0042]此外，解耦裝置3被布置以，一方面，與結構元件2耦合，另一方面，與上遊軸承支撐4和下遊軸承支撐6耦合。為此，以同心方式圍繞風扇軸I的解耦裝置3，首先包括使用固定連接將下遊軸承支撐6連接到結構元件2的一組固定螺釘10 (圖2)。以類似方式，解耦裝置3還包括使用斷裂連接將上遊軸承支撐4連接到下遊軸承支撐6的例如，處於張力的一組斷裂螺釘20 (圖3)。
[0043]此外，通過額外的下遊軸承支撐8將下遊軸承7連接到風扇軸I。
[0044]在圖2和圖3中更詳細地示出了解耦裝置3。後者由前述組的固定螺釘10(圖2)和斷裂螺釘20 (圖3)組成，通過圍繞渦輪發動機的縱軸線X-X』的旋轉，所述螺釘分布在圍繞風扇軸I的環(其一部分在圖4A，4B和4C中是可見的)上。
[0045]圖2所示類型的固定螺釘10旨在保持下遊軸承支撐6靠在結構元件2上。為此，每個螺釘10由螺釘頭部11和螺紋12組成。孔13在螺釘10不被固定到其上的上遊軸承支撐4內形成，以允許所述螺釘10的緊固工具的通過。沉孔14同樣被布置在下遊軸承支撐6中，這樣螺釘11的頭部能嵌入所述沉孔14遠到止動件14A，當失去葉片時，該止動件14A在斷裂螺釘20的斷裂後允許保護所述頭部11。此外，錐形腔15被布置在結構元件2內，以擰入那裡的螺紋12。
[0046]如圖3所示類型的斷裂螺釘20旨在保持上遊軸承支撐4抵靠在下遊軸承支撐6上，只要風扇上沒有出現失衡一由風扇葉片損失所引起的。為此，每個螺釘20由螺釘頭部21和螺紋22組成。螺釘20的斷裂性質由帶有被布置在頭部21和螺紋22之間的減小的截面23的光滑部分所示出，以用作張力斷裂的釋放(圖3的斷裂螺釘因此為處於張力的斷裂螺釘)。
[0047]因此，如果一個風扇葉片與風扇分離，被傳遞到風扇軸I和到上遊軸承5的周期性徑向應力轉化為在每個斷裂螺釘20上的周期性軸向應力螺釘20，當所述應力足夠時，螺釘20因此通過在它們的減小的截面部分23處的張力而斷裂。隨著組件的機械阻力將與已經產生的斷裂呈直線一起不斷地減少，被布置在上述圓周周圍的斷裂螺釘20通常在風扇軸I的單個旋轉中會一個接一個地更加容易斷裂。上遊軸承支撐4將與下遊軸承支撐6脫離，並且因此不再傳遞應力到結構元件2。
[0048]需要注意的是，在上遊軸承支撐4斷裂的這種情況下，上遊軸承5不再能夠支撐風扇。風扇軸I因此仍然只由依次開始傳遞周期性應力的下遊軸承7所支撐。為了控制所述應力，處於剪切的斷裂螺釘可被布置在結構元件2和下遊軸承7之間。然而，當所述應力太大時，如圖1所示的以推力軸承(如果可能的話大型)形式的下遊軸承7是優選的，下遊軸承7使得不必要使用處於剪切的斷裂螺釘，甚至在分離風扇軸I和固定結構元件2的區域9 (在圖1中可看出)內的少量可用空間而是有害的。
[0049]形式適於避免任何外界幹擾的螺釘頭部21通過墊圈23抵靠在上遊軸承支撐4上。此外，斷裂螺釘20的螺紋22通過發動機上的難以接近的螺母26被緊固，因為它安裝在被布置在結構元件2內的空腔25的內側。這完成了對螺釘的斷裂應力有直接影響的斷裂螺釘的緊固扭矩的保護。此外，斷裂螺釘20的防旋轉裝置28插入下遊軸承支撐6的凸緣內的間隙孔內側。以有利的方式，所述防旋轉裝置通過使斷裂螺釘20的六角截面30停止旋轉的六角孔28而實現。
[0050]根據本發明的權利要求，固定螺釘10和斷裂螺釘20分布在圍繞風扇軸I的相同的單一圓周Y-Y』(圖4A到圖4C)上。更精確地，所述螺釘10和20以交替方式安裝，一個固定螺釘10 (或一組N元的固定螺釘10)插入兩個斷裂螺釘20之間。使用不同徑向截面的所述布置如圖4A，4B和4C所示。
[0051]在圖4A中，從上遊看，可看出上遊軸承支撐4的凸緣安裝在下遊軸承支撐6和結構元件2上。結構元件2的凸緣一其上定位有根據本發明權利要求的解耦裝置3—設置有固定螺釘10和斷裂螺釘20穿過的多個孔。對應於螺釘10和20的孔以等距和交替方式分布在圓周Y-Y』上。
[0052]此外，在所述相同附圖中，固定螺釘10的孔包括被提供用於所述螺釘的緊固工具通過的孔13，同時破裂螺釘20的孔包括間隙開口 27 (從圖3中可以看出)。
[0053]在圖4B中，從上遊看，可看到下遊軸承支撐6的凸緣安裝在結構元件2的凸緣上。固定螺釘10的孔包括允許所述螺釘10被嵌入的上述沉孔14，同時斷裂螺釘20的孔包括具有六角截面的防止旋轉機構28 (圖3中未示出)。
[0054]從上遊看，圖4C正好示出了結構元件2的凸緣。固定螺釘10的孔包括用於螺紋12的旋入的內螺紋空腔15—或插口，同時面對於破裂螺釘20，空腔25位於結構元件2的凸緣內，為了使緊固在所述螺釘20的螺紋22上的螺母26無法靠近，並且其也有助於密封斷裂螺釘右側。
[0055]因此，在根據本發明權利要求的解耦裝置3內固定螺釘10和斷裂螺釘20的安裝致使佔據最少量的空間，其通過下遊軸承支撐6允許留出足夠大的空餘空間用於容納渦輪發動機正確操作所需的管道和通風設備。[0056]此外，在結構元件2內形成的空腔25還可以確保斷裂螺釘20右側的密封，這避免求助於特別專用於所述密封的罩。所述密封通過分別位於軸承支撐4和6之間以及下遊軸承支撐6和結構元件2之間的兩個0形環31和32而形成。
[0057]儘管如圖1所示的發動機的部分對應於徑向剖面視圖，但是可以理解的是，以上所示的結構在渦輪發動機的整個圓周上形成，這樣上述元件在發動機的軸線X-X周圍圍繞風扇軸I。
[0058]需要注意的是，在某些情況下可需要根據每個螺釘環必須遭受的應力匹配固定螺釘的數量和斷裂螺釘的數量。同樣，對於固定螺釘的數量明智的是不等於斷裂螺釘的數量。在所述情況下，如圖5所示，斷裂螺釘可插入在兩個N元固定螺釘之間，其中斷裂螺釘10插入在兩對固定螺釘20和20』之間並且解耦裝置因此包括與斷裂螺釘10的兩倍一樣多的固定螺釘20和20』。
【權利要求】
1.一種雙流渦輪發動機，包括旋轉地安裝在風扇軸的風扇(I)和固定結構元件(2)，所述風扇軸(I)和所述結構元件(2)在上遊軸承(5)和下遊軸承(7)處分別通過上遊軸承支撐(4)和下遊軸承支撐(6)彼此連接，以及圍繞所述風扇軸(I)的解耦裝置(3)，並且解耦裝置(3)包括: 一一組固定螺釘(10)，其使用固定連接將下遊軸承支撐(6)連接到所述結構元件(2)，以及 一一組斷裂螺釘(20)，其使用斷裂連接將上遊軸承支撐(4)連接到所述下遊軸承支撐(6), 其特徵在於，該裝置的至少一些所述斷裂螺釘(20)插入在圍繞風扇軸的相同圓周上的至少一些所述固定螺釘(10)之間。
2.根據權利要求1所述的渦輪發動機，其中，解耦裝置的斷裂螺釘(20)插入固定螺釘(10)之間。
3.根據權利要求2所述的渦輪發動機，其中，至少一個斷裂螺釘(20)插入兩個固定螺釘(10)之間。
4.根據權利要求2或3所述的渦輪發動機，其中，至少一個斷裂螺釘(20)插入兩個N元的固定螺釘(10)之間。
5.根據任一前述權利要求所述的渦輪發動機，其中，解耦裝置的所有固定螺釘(10)和所有斷裂螺釘(20)分布在圍繞風扇軸(I)的單個圓周(Y-Y』)上。
6.根據任一前述權利要求所述的渦輪發動機，其中，下遊軸承支撐(6)具有適於容納管道和通風設備的尺寸。
7.根據任一前述權利要求所述的渦輪發動機，其中，上遊軸承支撐(4)在至少一個固定螺釘(10)的區域具有用於所述螺釘的緊固工具通過的孔(13)。
8.根據任一前述權利要求所述的渦輪發動機，其中，至少一個斷裂螺釘(20)可具有螺釘頭部(21 )，螺釘頭部的形式適於避免任何外部幹擾。
9.根據任一前述權利要求所述的渦輪發動機，其中，沉孔(14)布置在下遊軸承支撐(6)上，這樣固定螺釘(10)的至少部分可嵌入所述沉孔(14)中。
【文檔編號】F01D25/16GK103608547SQ201280029467
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月19日 優先權日:2011年6月20日
【發明者】裡吉斯·尤金·亨利·賽爾維特 申請人:斯奈克瑪