拆卸涡轮发动机的带有叶片的轮的保持设备及其使用方法与流程

本发明涉及用于拆卸涡轮发动机的带有叶片的轮的保持设备。

本发明的一个应用领域涉及飞行器涡轮发动机。

背景技术：

在这种类型的带有叶片的轮中，叶片通过其上安装有叶片的盘以及通过在叶片根部轴向地阻挡叶片的移动的保持环而被保持就位。

由于保持环在涡轮发动机运行期间的磨损，该保持环需要定期更换。因此，试图提出允许容易地更换涡轮发动机上的保持环的解决方案。

为了拆卸保持环，选择的解决方案是竖直地布置涡轮，因此轮围绕竖直轴线安置并且轮的上游侧向上转向。

该解决方案的问题之一是在移除待更换的保持环期间，然后在安装新的保持环期间，将阻尼元件保持就位。

实际上，在移除旧的保持环之后和在安装新的保持环之前，阻尼元件不再保持就位并且有离开保持环的容置部、甚至掉入涡轮发动机内的大的风险。

技术实现要素：

本发明试图提出用于拆卸带有叶片的轮的保持设备，以及用于拆卸该带有叶片的轮的方法，该方法能够解决在没有保持环的情况下保持阻尼元件的这个问题。

为此，本发明的第一目的是保持设备，该保持设备用于拆卸涡轮发动机的具有叶片的轮，以便在轮围绕竖直轴线布置并且轮的上游侧向上转向时移除轮的下游保持环。

轮的叶片径向延伸并且旨在围绕轮的盘周向地安装，对于每个叶片，轮包括被布置在腔中的阻尼元件，该腔径向向内敞开并且该腔由叶片的平台和叶片的终止于上游凹槽的内部上游壁界定，下游保持环被容置在叶片的平台的下游凹槽中，上游凹槽和下游凹槽径向地延伸，

其中，保持设备旨在以与竖直轴线同轴的方式安装并且包括：

叶片间环扇形段，

多个保持夹，每个保持夹旨在与阻尼元件中的一个阻尼元件配合，保持夹径向地延伸，同时周向地附接到叶片间环扇形段。

由于本发明，该设备允许在移除待更换的保持环期间，然后在安装新的保持环期间，特别是在涡轮发动机竖直安置、上游侧向上的情况下完成这些操作时，将每个轮的阻尼元件保持就位。

根据本发明的实施例，叶片间环扇形段周向延伸并且包括径向延伸的侧翼，叶片间环扇形段被构造成使得该侧翼能够插入到周向相邻的多个上游凹槽中。

根据本发明的实施例，该侧翼具有第一接触区域，该第一接触区域被构造成与多个上游凹槽配合。

根据本发明的实施例，每个保持夹具有第一端部部分，该第一端部部分是自由的并且该第一端部部分被构造成能够各自地插入到每个阻尼元件的侧向凹部中。

根据本发明的实施例，第一端部部分具有与阻尼元件接触的第二区域。

根据本发明的实施例，第一端部部分连接到保持夹的第二端部部分，并且第二端部部分附接到侧翼。

根据本发明的实施例，第一端部部分比第二端部部分厚。

根据本发明的实施例，第二端部部分和侧翼界定槽口，该槽口允许将叶片间环扇形段安装在上游凹槽中。

根据本发明的实施例，保持夹相对于叶片间环扇形段受到向上的预应力。

根据本发明的实施例，多个保持夹分布在大于或等于10°且小于或等于30°的周向角度范围内。

本发明的第二目的是用于拆卸涡轮发动机的具有叶片的轮的方法，该方法包括：

在第一步骤期间，将具有叶片的轮围绕竖直轴线布置并使轮的上游侧向上转向，将轮的叶片围绕轮的盘周向地安装，对于每个叶片，轮包括被布置在腔中的阻尼元件，该腔径向向内敞开并且该腔由叶片的平台和叶片的终止于上游凹槽的内部上游壁界定，下游保持环被容置在叶片的平台的下游凹槽中，上游凹槽和下游凹槽径向地延伸，

在第一步骤之后的第二步骤期间，取出盘，

在第二步骤之后的第三步骤期间，将上述保持设备的侧翼以与竖直轴线同轴的方式安装在周向相邻的多个上游凹槽中，并且将保持设备的多个保持夹安装成抵靠多个阻尼元件，以保持多个阻尼元件，

在第三步骤之后的第四步骤期间，取出下游保持环，

在第四步骤之后的第五步骤期间，将新的下游保持环安装在下游凹槽中，

在第五步骤之后的第六步骤期间，将盘重新放置成在具有叶片的轮中抵靠新的下游保持环。

附图说明

通过阅读仅参考附图以非限制性示例的方式给出的以下描述，将更好地理解本发明，在附图中：

图1示意性地示出了涡轮发动机的示例的轴向截面，

图2示意性地示出了图1的涡轮发动机的低压涡轮的示例的局部轴向截面，

图3示意性地示出了图2的低压涡轮的带有叶片的轮的示例的局部轴向截面，

图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的保持设备的透视图，

图5示意性地示出了图4的根据本发明的实施例的保持设备的透视图，

图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的图4和图5的保持设备的轴向截面，该保持设备被安装在图3的带有叶片的轮中，

图7示出了根据本发明的一个实施例的用于使用图4和图5的保持设备来拆卸图3的带有叶片的轮的方法的流程图。

具体实施方式

众所周知，图1所示的涡轮发动机1旨在被安装在飞行器(未示出)中，以使飞行器在空气中推进。燃气涡轮发动机组件或涡轮发动机1具有从上游到下游定向的纵向轴线ax。从内到外的方向是从纵向轴线ax开始的径向方向。术语“轴向”表示沿着纵向轴线ax的方向。涡轮发动机例如是两主体式的。涡轮发动机1包括风扇组件28和中央燃气涡轮发动机13。中央燃气涡轮发动机13在气体流动方向上从上游到下游包括低压压缩机cbp1、高压压缩机chp1，燃烧室160、高压涡轮thp1和低压涡轮tbp1，上述部件限定主气流fp1。风扇组件28包括从转子25径向向外延伸的一组风扇叶片。涡轮发动机1具有上游进气端部29和下游排气端部31。涡轮发动机1还包括限定主流路的流路间壳体36，穿过高压压缩机chp1、高压涡轮thp1和低压涡轮tbp1的主流fp1在该主流路中流通。流路间壳体36包括中间壳体26，该中间壳体存在于低压压缩机cbp1与高压压缩机chp1之间。高压涡轮thp1刚性地联结到高压压缩机chp1以形成高压主体，而低压涡轮tbp1刚性地联结到低压压缩机cbp1以形成低压主体，使得每个涡轮在源自燃烧室160的气体推力的影响下驱动相关压缩机围绕轴线ax旋转。

在操作中，空气流动通过风扇组件28，并且空气流的第一部分fp1(主流fp1)被引导通过高压压缩机chp1(在该高压压缩机中，空气流被压缩)，并被送到燃烧室160。源自燃烧室的热燃烧产物(在图中未示出)用于驱动涡轮thp1和tbp1，从而产生涡轮发动机1的推力。涡轮发动机10还包括次级流路39，该次级流路用于使从风扇组件28排出的空气流中的次级流fs1围绕流路间壳体36而通过。更精确地，次级流路39在风扇护罩30或机舱30的内壁201与围绕中央燃气涡轮发动机13的流路间壳体36之间延伸。臂34在次级流fs1的次级流路39中将中间壳体26连接到护罩30的内壁201。

此后，一个或多个带有叶片的轮10例如可以是低压涡轮tbp1的那个带有叶片的轮或那些带有叶片的轮。当然，一个或多个带有叶片的轮可属于涡轮发动机1的除了低压涡轮tbp1以外的部分。

在图2和图3中，低压涡轮tbp1的转子从上游到下游包括多(n)个连续级a1、a2、a3、……、an。n个级a1、a2、a3、……、an分别包括n个轮10，这n个轮通过环形凸缘彼此轴向地组装并且各自包括带有单独叶片14的盘12，该单独叶片14周向地围绕盘12布置并且径向地延伸。每个级a1、a2、a3、……、an包括分配器，该分配器由环形排的固定叶片18和具有叶片14的轮10形成，该轮围绕纵向轴线ax旋转安装并且通常位于分配器的下游。这些叶片14各自包括翼形件，翼形件通过平台42连接到根部，其例如被设计成像燕尾或类似物的形状，并且根部被接合在形成于盘12的外周缘中的纵向槽口中。容置叶片根部的槽口一起在其之间限定由叶片平台42围绕的齿。转子通过驱动锥体16连接到涡轮轴。在轮10之间定位有环形排的固定叶片18，该环形排的固定叶片在其径向外端部通过适当的方式安装在低压涡轮tbp1的、附接到流路间壳体36的壳体19上。每排固定叶片18在每排固定叶片的径向内端部通过沿周向端对端安置的环扇形段20彼此结合在一起。在上游和下游的扰流板或周向边缘22形成在环扇形段20上的轴向突起中，并且与叶片14的平台42的在上游和下游的周向边缘24的其他扰流板一起构成挡板(chicanes)，以限制源自涡轮tbp1上游的燃烧室160的燃烧气体从外向内径向地通过。

在每个轮10中，叶片14由于盘12被保持就位(叶片被插入盘12中)，并且沿纵向轴线ax被保持环72阻挡。对于每个叶片14，轮10包括被布置在腔45中的阻尼元件40。在每个叶片14中，在每个叶片的根部，阻尼构件40的主要功能是在涡轮发动机1的操作期间减少叶片14的振动模式。阻尼元件40被安装在叶片14的侧向腔45(也被称为容置部45)中，该阻尼元件面对叶片14的平台42而定位。这些阻尼元件40也可用作密封构件。这些阻尼元件40自身被塑造成与腔45的内部形状几乎没有间隙。每个侧向腔45径向向内敞开，即每个侧向腔45具有指向第一预定方向s1的开口，该第一预定方向是朝向纵向轴线ax的向心方向。每个侧向腔45由平台42、连接到平台42的内部上游壁66以及内部下游壁68界定，该内部下游壁连接到平台42并且与内部上游壁66相距一距离。内部上游壁66沿第一方向s1终止于上游凹槽67，该上游凹槽径向地延伸并且沿第一方向s1敞开。内部下游壁68形成或包括下游凹槽69，该下游凹槽径向地延伸并沿第一方向s1敞开。下游保持环72通过下游保持环的外边缘插入到下游凹槽69中。在操作中，阻尼元件40受到离心力并径向地压靠在平台42上，从而防止热气体从支撑区域处的流路径向通过。

根据本发明的一个实施例，用于拆卸下游保持环72的方法如下。当该下游保持环72磨损时，执行该拆卸以更换涡轮发动机1中的下游保持环72。

为了拆卸下游保持环72并更换该下游保持环，涡轮发动机被布置成将轮10水平放置，即纵向轴线ax竖直向下定向，从而使上游侧朝上而下游侧朝下，然后在图7所示的第一步骤e1期间，将具有叶片14的轮10围绕向上的竖直轴线z布置，该竖直轴线z沿轴线ax的相反方向定向，如图6所示。

然后，在第二步骤期间，通过将盘12相对于涡轮发动机1向上游(即向上)移动而将盘12取出，如图3中的粗箭头f1所示。

轮10、平台42、下游保持环72和盘12的径向宽度从一级到下一级、从上游到下游逐渐增加。因此，根据一个实施例，为了拆卸某一级的盘12，首先要拆卸相对于该某一级位于上游的一个或多个级的盘12。

然后，在第二步骤e2之后的第三步骤e3期间，将根据本发明的保持设备100插入到容置部45中，以将带有叶片14的轮10的阻尼元件40保持在该阻尼元件的初始组装位置。保持设备100以几何形状为钩形(上游凹槽67)的形式安置在可移动叶片14的上游(轴向止动件)，并且该保持设备在叶片间腔45的上游按压阻尼元件40，该叶片间腔用作阻尼元件的容置部。保持设备100可以以可移除工具组的形式被提供。

下面参考图4、图5和图6描述该保持设备100。

保持设备100包括叶片间环扇形段101，该叶片间环扇形段周向地延伸并且具有例如部分周向的跨距，即，该叶片间环扇形段仅在叶片14的圆周的一部分上延伸。该环扇形段101具有径向延伸的侧翼102。侧翼102具有或形成自由外边缘，即该侧翼指向与第一确定方向s1相反的第二方向s2(相对于轴线ax离心)。环扇形段101被构造成使得侧翼102可插入到多个周向相邻的上游凹槽67中，该上游凹槽代表轮10的所有上游凹槽67的一部分。叶片间环扇形段101例如具有轴向横截面(在图6中包含轴向方向ax的截面中)，该轴向横截面是长圆形的，特别是直线形的。环扇形段101例如被成形为圆弧。

在环扇形段101的下方，附接有多个单独的侧向保持夹105，以分别保持多个阻尼元件40。侧翼102轴向地面对保持夹105。侧翼102例如轴向地面对将在下文描述的部分108。侧向夹105形成凸片，该凸片在环扇形段101下方径向向外(即沿第二方向s2)突出。侧向夹105以与相邻叶片14的壁66之间的间隔相同的方式彼此间隔开。每个保持设备的多个侧向夹105分布在大于或等于10°且小于或等于30°、并且特别地大于或等于15°且小于或等于25°的周向角度范围内。因此，足够大数量的阻尼元件40(例如可合计高达到9个或10个)通过单个保持设备100被保持就位，同时仍然确保该保持设备100可组装到轮10上和从轮拆卸。根据一个非限制性示例，每个保持设备的多个侧向夹105分布在约为20°的周向角度范围内。

因此，在第三步骤e3期间，将侧翼102插入到多个周向相邻的上游凹槽67中，并且将多个侧向保持夹105抵靠多个阻尼元件40而插入，以将多个阻尼元件保持在该多个阻尼元件在轮10中的容置部45中的组装位置。保持夹105和环扇形段101由具有足够刚性的材料制成，使得保持夹和环扇形段不会在阻尼元件40的重力下变形。因此，例如将多个保持设备100相继周向地插入，以将所有阻尼元件40保持在轮10中的组装位置。

然后，在第四步骤e4期间，即相对于涡轮发动机1从上游(即通过使下游保持环72向上移动)取出下游保持环72(旧的保持环72)。

然后，在第五步骤e5期间，将新的下游保持环72插入到下游凹槽69中。因此，已磨损的初始下游保持环72被该新的下游保持环72代替。

然后，在第六步骤e6期间，将盘12再次布置成在带有叶片14的轮10中抵靠新的下游保持环72。

因此，根据本发明的方法允许取出下游保持环72而不拆卸涡轮tbp1的其余部分。因此，本发明允许首先取出位于更上游的第一级a1的下游保持环72，而不必拆卸其他级a2、a3、……、an。因此，避免了按从下游到上游(从径向最大到径向最小)的顺序将不同级an、……、a3、a2、a1拆开，这节省了拆卸成本和拆卸时间。当涡轮发动机处于上述竖直位置时并且尽管可用空间受到非常大的约束和限制，根据本发明的保持设备100允许在没有下游保持环72的情况下将阻尼元件40保持就位。因此，保持设备100使得可以防止阻尼元件40掉落并钩在其他叶片14和18上。

当然，可以在上述步骤e1至e6之前、之后或之间提供其他步骤。于是在步骤e6之后，将保持设备100从轮10上移除。

根据本发明的一个实施例，侧翼102具有第一接触区域103，该第一接触区域被构造成与多个上游凹槽67配合。参考图6，第一接触区域103是待与多个叶片14的下部部分或下游部分65接触的第一下部接触区域或第一下游接触区域103，该下部部分65界定多个上游凹槽67。该下部部分65是第一内部下游周缘，该第一内部下游周缘连接到内部下游壁66并且位于第一内部上游周缘65b的下游并面向第一内部上游周缘65b，该第一内部下游周缘65和该第一内部上游周缘65b界定上游凹槽67。因此，确保保持设备牢固地支撑在叶片14上。

根据本发明的一个实施例，每个保持夹105具有第一端部部分106，该第一端部部分是自由的并且被构造成能够分别插入到每个阻尼元件40的侧向凹部41中。每个阻尼元件40具有侧向凹部41，该侧向凹部径向向内敞开，即该侧向凹部指向第一方向s1。该侧向凹部41向上(即在上游)例如由阻尼元件40的一部分44界定。在这种情况下，例如，第一端部部分106具有与阻尼元件40接触的第二区域107。第二接触区域107例如是第二上部接触区域或第二上游接触区域107，该第二上部接触区域或第二上游接触区域与阻尼元件40发生接触，即在阻尼元件40的部分44的下游或下方。因此，保持设备100为阻尼元件40提供举升力。

根据本发明的一个实施例，用相对于环扇形段101向上或向上游的预载荷组装保持夹105。因此，保持设备100提供将环扇形段101保持抵靠在部分65上的力(向下)，该力与沿相反方向(向上)将夹105轴向地保持在阻尼元件40的部分44下方的力结合，这既增强了阻尼元件40在容置部45中抵靠平台66的压力，又增强了保持设备100在轮10上的固定。例如保持夹105和环扇形段101可形成为单个部件。例如，保持夹105和环扇形段101可以由合成材料制成，该合成材料具有一定的弹性以迫使保持夹105相对于环扇形段101向上并且允许将保持设备100组装在轮1上。

根据本发明的一个实施例，第一端部部分106连接到保持夹105的第二端部部分108。该第二端部部分108附接在环扇形段101下方并附接到侧翼102。第二端部部分108相对于第一端部部分106沿第一方向s1定位。例如，第一端部部分106在纵向轴线ax从顶部到底部的方向上比第二端部部分108厚。每个保持夹105沿第二方向s2例如具有长圆形形状，并且例如从第二端部部分108到第一端部部分106变厚。第一端部部分106例如在第二上部接触区域或第二上游接触区域107下方具有恒定的厚度。保持夹105可在保持夹的下表面或下游表面上具有平坦的背部110。

根据本发明的一个实施例，第二端部部分108和环扇形段101界定用于使叶片14的下部部分或下游部分65穿过的槽口109。

当然，上述实施例、特征、可能性和示例可结合在一起或彼此独立地选择。