包括允许抓握锁定件的径向通道的、 将环形部锁定在涡轮 机壳体上的锁定件 技术领域 本发明总体上涉及一种用于将环形部固定在飞行器涡轮机 (turbomachine)( 例 如,涡轮壳体 ) 上的固定装置的锁定件。
本发明还涉及装配有这类锁定件的飞行器涡轮机,该涡轮机能够采用涡轮螺旋 桨发动机或涡轮喷气发动机的形式。
背景技术 在现有技术中已知这样的环形部,它们沿圆周固定在环绕涡轮喷气发动机的涡 轮移动叶片的壳体上并且共同形成界定涡轮中气体路径的外部边界的连续圆柱形包罩。 这些环形部通过一些壳体元件 ( 所谓的壳体中间元件或衬套 ) 安装在涡轮的内壳上,它 们在其前端处被悬挂于壳体中间元件或衬套上并且在其后端处通过 C 形或水平 U 形锁定 件保持于适当位置中。 这些锁定件的后端轴向地 / 纵向地接合在环形部后端的圆周边缘 (circumferential rim) 和壳体中间元件上,从而将它们保持彼此径向接触。
这样将环形部固定到涡轮壳体的中间元件上允许它们可以跟随涡轮壳体的热膨 胀和收缩,其中注入热气体或冷气体以控制其热膨胀和收缩,以便在环形部的内表面与 涡轮移动叶片端之间保持可能最小的径向间隙,且因此提高涡轮的效率。
在已知方式中,这些锁定件共同形成中心在涡轮机轴线上的环形锁定装置,因 此每个锁定件仅形成该装置的一个角形部 (secteurangulaire)。 每个锁定件包括两个纵向 夹紧臂,该夹紧臂沿向后方向轴向地 / 纵向地延伸并在它们的后端处通过连接臂连接, 同时它们的前端用于在它们之间挤压至少一个环形部与至少一个壳体元件接触。 彼此被 迫接触的环形部和壳体元件被设计成容纳在两个纵向臂之间形成的空间中,并沿向前方 向纵向开放。
选择锁定件的两个纵向臂之间的弹性和间隔,以便施加的径向夹持是有效的。 在这样的情形中,例如在涡轮维护操作期间必须拔出这些锁定件极其困难,这是由于纵 向臂对圆周边缘上施加的大的径向夹持力。 因此,为了能够拔出,操作员通常需要使用 不适合形状的工具,该工具可能会破坏锁定件和周围的元件。 例如,在操作员试图在锁 定件的一个纵向臂与接触该臂的圆周边缘之间滑动螺丝刀时发生这种情形。 然后将螺丝 刀用作杠杆臂,这可能会破坏相关的纵向臂和圆周边缘,或者甚至伤害操作员。
结果,现有锁定件的设计不能快速和轻易拔出,并在拔出期间产生破坏夹持臂 的严重风险。
发明内容
因此,本发明的目的是至少部分地克服上面提到的根据现有技术的实施例的缺 点。
为此,本发明的第一目的是提供一种用于将环形部固定至飞行器涡轮机壳体上的固定装置的锁定件,所述锁定件沿圆周方向在第一圆周端和第二圆周端之间延伸,所 述锁定件的位于与所述圆周方向正交的平面中的横截面包含两个夹持臂,这两个夹持臂 在它们的后端由一连接臂彼此连接,该连接臂大致平行于两个夹持臂之间的总体间隔方 向延伸,两个夹持臂的前端被设计成在它们之间将至少一个环形部挤压接触于至少一个 壳体元件上。
根据本发明,所述锁定件在与所述圆周方向正交的虚拟正中面的两侧上设置有 通道,该通道允许所述锁定件的抓握,每个通道形成在所述连接臂中并沿大致平行于间 隔方向的的方向线延伸。
因此,根据本发明的锁定件创新地提供了允许其抓握的装置,从而例如通过使 用合适的工具在将其安置在环形部上后易于拔出。
通道在连接臂上的特殊位置,即与挤压环形部的夹持臂的前端相距一定距离, 意味着通道可易于与拔出工具配合,而没有损坏锁定件功能的风险,特别是因为工具与 上述前端之间不存在直接接触。 换句话说,用工具抓握这些通道的事实不会对夹持臂的 前端产生任何直接的机械力,夹持臂将因此不会被工具施加的压力破坏,因为施加的负 载基本集中在连接臂上,该连接臂从敏感区域在向后的方向上偏移。
优选地,每个方向线是直线,例如大致沿径向方向延伸且因此与所述圆周方向 正交,锁定件沿该圆周方向延伸。 换句话说,每个直线优选地经过涡轮的轴线,涡轮上 装配有多个这些锁定件以迫使环形部与壳体元件接触。 显然,通道的方向线的定向可与 径向方向不同,例如,其可固定成两个方向线彼此大致平行。
优选地,两个通道分别布置在所述第一圆周端和所述第二圆周端上或布置在所 述第一圆周端和所述第二圆周端附近。 这些端部对应于当锁定件处于环形部夹持条件下 时锁定件中的最小应力部分,以便在这些位置存在的通道对锁定件的弱化作用可忽略, 而无需对周围区域的尺寸放大。
优选地,每个通道是具有对应于所述方向线的轴线的大致圆柱形,从而便于 制造和与拔出工具的配合。 结果,每个通道可一般地形成为贯穿通道或盲道 (passage borgne)。 对于贯穿通道,工具可沿方向线经过该锁定件,对于盲道,仅允许从盲道敞开 侧进入。
根据一个优选实施例,每个通道采用沿方向线延伸的凹槽的形式,即该凹槽的 底部大致平行于间隔方向延伸。 优选地,每个凹槽可形成为在所述圆周方向上开放。 可 替换地,在不超出本发明的范围的情况下,每个凹槽可形成为沿纵向方向向后开放,两 个夹持臂中的每个都沿该纵向方向延伸。
优选地,尤其在凹槽在圆周方向上开放的情形中,当从锁定件外面并沿所述方 向线看时,每个凹槽大致为半圆形。
无论考虑什么样的情形,每个凹槽在所述连接臂上形成至少一个止挡表面,所 述止挡表面大致朝着锁定件的在所述夹持臂之间限定的臂内空间定向。 因此,该止挡表 面可用作拔出工具的支承表面,于是可向该拔出工具在纵向方向上朝后施力,以便引起 所需的拔出。 自然,止挡表面可以是不同形式,例如在上述优选情形的半圆凹槽形状中 弯曲,然而该目的总是与此表面配合,从而在工具插入关联的通道中后在纵向方向上对 工具施力时形成在纵向方向向后的止挡。根据本发明另一个优选实施例,从锁定件的外侧并沿着所述方向线看时,每个 通道具有闭合的限定线。 此限定线通常为钻孔类型的椭圆形或圆形线。
优选地,锁定件形成环形锁定装置的角形部,被设计成定中心于装配有这种装 置的涡轮的轴线上。
本发明另一个目的是提供一种用于将环形部固定在飞行器涡轮机壳体上的固定 装置,其包括形成有第一后圆周边缘的壳体元件,环形部的第二后圆周边缘应用于第一 后圆周边缘上,固定装置还包括多个如上所述的锁定件,其在所述第一和第二圆周边缘 上接合以将它们保持彼此接触。 因此在该情形中,第一和第二圆周边缘在纵向方向上向 后延伸,穿过限定在夹持臂之间的锁定件前开口,以便保持彼此径向接触。
本发明另一个目的是提供一种飞行器涡轮机的涡轮,其包括如上所述的环形部 的固定装置,和 / 或至少一个如上所述的锁定件。 可替换地,其可以是涡轮机的压缩 机,而不超出本发明范畴。
最后,本发明的另一个目的是提供一种飞行器涡轮机,其包括如上所述的涡 轮,和 / 或如上所述的环形部的固定装置,和 / 或至少一个如上所述的锁定件,此涡轮机 一般是涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。
在阅读下面给出的详细非限制性描述之后,本发明的其他优点和特征将变得清楚。 附图说明 将参照附图进行此描述,在附图中 :
图 1 示出了根据本发明的一个优选实施例的固定装置的局部纵向截面图,该固 定装置用于将环形部固定在飞行器涡轮机的涡轮壳体上,此视图也对应于沿图 3 的平面 P1 剖开的截面图,该平面 P1 与圆周方向正交并穿过一个通道,该通道允许锁定件的抓 握;
图 2 示出了类似于图 1 所示的局部放大视图,此视图还对应于沿图 3 中平面 P2 剖开的截面图,该平面 P2 形成与轴向方向正交的虚拟正中面 ;
图 3 示出了锁定件的透视图,该锁定件形成图 1 和图 2 中所示的环形部的固定装 置的一部分 ;
图 4 示出了图 1 中所示的锁定件的放大视图 ;
图 5 表示图 3 和图 4 中所示的锁定件,左部分对应于沿设置在锁定件的此部分中 的通道的方向线截取的视图,右部分对应于沿设置在锁定件的此部分中的另一通道的方 向线截取的视图 ;
图 6a 到图 6c 示意性示出了拔出图 1 到图 5 中所示的锁定件的方法 ;
图 7 示意性示出了另一方法,其被设计为同时拔出图 1 到图 5 所示类型的两个锁 定件 ;以及
图 8 和图 9 示出了类似于图 3 所示视图的视图,这两个图中锁定件为两个可替换 实施例的形式。
具体实施方式
图 1 和图 2 示出了根据本发明一个优选实施例的将环形部固定至飞行器涡轮机的 涡轮壳体上的固定装置的示意图。
在图中,方向 A 对应于平行于涡轮和涡轮机的纵向轴线 2 的纵向或轴向方向。 方向 B 对应于涡轮的径向方向,而方向 C 对应于圆周方向。 箭头 4 也示意性地示出了 涡轮机内的主气流方向,其平行于方向 A,以下描述中使用的术语 “前”、 “上游”、 “后”、“下游”是相对于在涡轮机推力作用下飞行器前进方向,该前进方向与箭头 4 的 方向相反。
图 1 中的参考标号 10 表示涡轮喷气发动机的高压涡轮级 (étage) 的移动叶片, 其在涡轮壳体 12 内旋转,被称作衬套或壳体中间元件的壳体元件 14 固定在涡轮壳体内。 这些元件 14 支撑沿方向 C 环绕涡轮的旋转轴线 2 圆周设置的环形部 16,这些环形部的内 表面形成连续圆柱形表面,该表面限定经过涡轮内的气流路径的外侧。
这些环形部 16 环绕涡轮轴线沿方向 C 延伸约 10 到 20°的角度,且它们可以例 如有约 30 个。
每个环形部 16 的上游端或前端包括一个圆柱形的圆周边缘 18,通过该圆周边缘 将环形部附接或固定至衬套 14,并且每个环形部 16 的下游端或后端还包括圆柱形的圆周 边缘 20,该圆周边缘 20 应用于对应衬套 14 的圆周边缘 22 的圆柱形部分。 在下面,圆周 边缘 22 被称为第一圆周边缘,而圆周边缘 20 被称为第二圆周边缘。 沿方向 A 延伸的两个圆周边缘 20 和 22 沿方向 B 彼此保持接触,其中它们通过 C 形或水平 U 形锁定件而重叠,该锁定件通过后部接合到圆周边缘 20 和 22 上,将它们保 持彼此径向夹持。
这些锁定件 24 共同地形成定中心于轴线 2 上的环形锁定装置,环形锁定装置形 成环形部的固定装置的组成部件。 因此,每个锁定件 24 采用环形锁定装置的角形部的形 式,例如沿方向 C 延伸约 10 到 20°。 为了形成完整且优选连续的环,它们被制成沿方 向 C 彼此相邻,例如它们约三十个且可定中心于轴线 2 上。
为此,应当注意,如果这些锁定件 24 环绕涡轮轴线 2 的角度范围可与这些环形 部 16 的角度范围具有相同的量级,该范围也可更大,而不超出本发明的范围。 因此,根 据该情形,可以为每个环形部 16 或者为多个环形部 16 提供一个锁定件 24。
环形部 16、衬套 14 和锁定件 24 是金属的,或者由金属基复合材料 (MMC) 或其 他材料形成,且锁定件 24 以夹紧的方式弹性地安装在圆周边缘 20 和 22 上,从而以一定 预应力沿径向 B 挤压它们,如下面所述。
如图 2 中示意性示出的,环形部 16 的第二圆周边缘 20 的后端终止于向外定向的 径向齿 26,并且该径向齿接合在衬套 14 的第一圆周边缘 22 中的对应凹口中,以便将每个 环形部 16 绕涡轮的轴线 2 旋转固定在衬套 14 上。
通常,如图 2 所示,如在与方向 C 正交的平面中的截面所看到的,每个锁定件 24 包括两个夹持臂 28 和 30,分别称为径向外纵臂和径向内纵臂,它们在其后端通过一个 连接臂 32 彼此刚性连接,且其前端应用于衬套 14 的第一圆周边缘 22 的外圆柱面上和环 形部 16 的第二圆周边缘 20 的内圆柱面上。 总的看,圆周臂 28、30 沿方向 A 纵向延伸, 沿总体的间隔方向彼此隔开,这里间隔方向优选对应于径向方向 B。 圆周臂 32 大致沿此
间隔方向延伸,即沿径向方向 B 延伸,从而连接两个臂 28、30 的后端。 因此,这两个臂 共同地形成臂间空间 40,该空间沿方向 A 朝前开放 ( 边缘 20、22 可经过其中 ),并沿此 方向 A 在其后端由连接臂 32 封闭。
虽然图 2 示出了在与方向 C 正交的截面中,锁定件 24 为 C 形或水平 U 形,但必 须理解,该锁定件在第一圆周端 24a 和第二圆周端 24b 之间以该形状沿方向 C 在给定的角 形部上延伸,如图 3 所示。
更具体地,参照此图,本发明的一个特定特性在于存在优选地位于或靠近圆周 端 24a、24b 的装置,该装置允许锁定件 24 的抓握,整体上朝向锁定件后端布置,尤其设 置在连接臂 32 上。
这些装置采用两个通道的形式,每个都为凹槽形式,位于形成与方向 C 正交的虚 拟正中面的平面 P2 两侧上。 更确切地且如上所述,两个凹槽 42 分别布置在端部 24a、24b 处,并且每个都沿直的方向线 44 延伸,优选地沿平行于臂 32 的径向方向。 作为说明,因 为两个径向直线 44 彼此圆周地隔开,它们实际上彼此不平行,但这样的构型也可考虑到。
图 3 至图 5 示出了每个凹槽 42 沿其直的方向线 44 以圆柱状延伸,至少部分地在 连接臂 32 上形成,优选地凹槽沿着方向 B 完全穿过连接臂中。 在所示的优选实施例中, 每个凹槽 42 不仅在臂 32 上形成,而且穿过两个夹持臂 28、30 中的每个的后部,同时距 夹持臂的前挤压端保持一定距离。 然而,每个凹槽 42 可仅在臂 32 上形成,而不超出本 发明的范围。 每个凹槽 42 沿圆周方向 C 开放,即其底部 46 沿此方向朝锁定件的外部定向。 优选地,从锁定件外部并沿方向线 44 看,如图 5 所示,凹槽 42 大致为半圆形,其直径对 应于凹槽的开口,且与直径相对的弯曲部分对应于凹槽的底部 46。 邻近该直径并在臂 32 一侧的参考标号为 51 的弯曲部分形成此连接臂上的止挡表面,因此止挡表面 51 大致平 行于径向方向 B,且大致朝着臂间空间 40 定向。 于是该止挡表面 51 可用作将锁定件 24 拔出的工具的支承表面,于是可沿纵向方向朝后施力引起所需的拔出。 实际上,允许锁 定件 24 的抓握的凹槽 42 将便于锁定件在安置在环形部 16 上以后拔出。 这些装置在锁定 件 32 上向后偏移的特别位置使得其易于与拔出工具配合,而不会有任何风险不利地影响 锁定件 24 执行的功能,因此特别是由于没有工具与臂 28、30 前端之间的直接接触。 因 此,如下面将描述的,这些凹槽 42 由穿过至其中且支撑在止挡表面 51 上的工具抓握的事 实不会对纵向夹持臂 28、30 上产生任何直接机械载荷,且因此它们没有被工具压力破坏 的风险。
图 6a 和图 6c 示意性示出了旨在拔出初始位于夹持环形部 16 的位置中的锁定件 24 的方法,在前面的图中已示出。 为此,使用合适形状的工具,总体上,该工具具有叉 形头部,该叉形头部包括设置有两个端部 52 的两个臂,例如与它们将穿过至其中的凹槽 42 的形状互补的圆柱形销的形式,如在图 6b 中沿径向方向 B 更好地看到的那样。
两个端部 52 分别插入两个凹槽 42 中,例如,通过在径向方向上移动工具,每个 销的轴线大致和与其关联的凹槽的方向线一致。 因此,为了实现该目的,工具 50 需要在 锁定件 24 上面或下面沿方向 B 移动,这是由于贯穿凹槽的性质决定的。
然后工具沿纵向方向 A 手动或自动向后移动,如图 6c 所示,在销 52 与其对应的 止挡表面 51 尚未接触时,这有使它们接触的效果。 在图 6c 中由箭头 54 示意性示出的工
具 50 持续该动作的结果是,通过在边缘 20、22 上向后滑动臂 28、30 而沿方向 A 逐渐移 动锁定件 24,直到锁定件 24 被完全拔出,因此释放相关的环形部 16。
图 7 示出了旨在使用单个工具 50 同时拔出沿方向 C 直接连续的两个锁定件 24 的 另一拔出方法。 在图 7 中示意性示出的,这是通过使工具 50 具有带两个臂的叉形头来实 现的,每个臂都提供有两个端部 52,例如圆柱形销的形式,与它们旨在穿过的凹槽 42 的 形状互补,即优选地半圆形。 而且,在两个臂的接合处,工具包括第三销 58,在俯视图 中,第三销与其他两个销 52 成一直线并具有与由两个面对的凹槽 42 形成的空间互补的形 状,第三销被设计成穿过至其中。 于是此第三销优选为圆形。
因此,中间销 58 同时穿过分别属于两个锁定件 24 的两个面对的凹槽 42 中,这 两个面对的凹槽共同形成具有大致圆形截面的空间,其形状与销 58 的形状互补。 同时, 例如总是通过在径向方向上移动工具,而将两个端销 52 分别插入到两个锁定件 24 的对应 凹槽 42 中,即在所考虑的一对锁定件的圆周端处的凹槽。 因此为实现该目的,工具 50 将沿方向 B 在两个锁定件 24 上面出现,或沿此方向在锁定件下面出现。
然后沿纵向方向 A 向后对工具 50 施力从而拔出两个锁定件,如图 7 中箭头所 示。
其他设计也可用于根据本发明的锁定件,如图 8 和 9 中所示的那些,其中形成抓 握装置的通道朝向中心移动,即远离圆周端 24a、24b 移动,但是它们的位置仍保持在虚 拟正中面 P2 的两侧。
在图 8 中,两个通道中的每个也都是沿直的大致径向方向线 44 延伸的凹槽 42 的 形式,但径向向后开放,而不再像前面实施例中的那样沿圆周开放。 优选地,在从锁定 件外部并沿方向线 44 的视图 ( 未示出 ) 中,每个凹槽 42 的形状是大致未封闭圆形的,但 在大于 180°的角形部上延伸,以便在凹槽开口的每侧上形成一止挡表面 51。 因此,两 个弯曲止挡表面 51 的每个都大致平行于径向方向 B 并大致面对臂间空间 40。 再次,这 些止挡表面 51 可用作锁定件 24 的拔出工具的支承表面,然后可沿纵向方向向后对锁定件 施力而引起所需的拔出。
在该实施例中,沿纵向方向 A 朝后面定向的凹槽 46 的底部可在方向 B 上沿连接 臂的整个长度设置在连接臂 32 上,或设置在夹持臂 28、30 的后部上,如图 8 所示。
图 9 所示的实施例与前面两个实施例的不同之处在于,用于抓握的两个通道不 再是凹槽的形式,而是钻孔的形式。 在从锁定件外部并沿方向线 44 的视图 ( 未示出 ) 中,每个通道具有闭合的限定线 60,例如为圆形或椭圆形。 于是所形成的通道也仅在连 接臂 32 上形成或在该臂 32 和两个夹持臂 28、30 上形成,如图 9 所示。
优选地在方向 B 上沿连接臂延伸的每个通道 42 的后部也形成止挡表面 51,该止 挡表面大致平行于径向方向 B 并大致朝着臂间空间 40 定向。 再次,于是这些止挡表面 51 可用作锁定件 24 的拔出工具的支承表面,于是可沿纵向方向向后对其施力而引起所需 的拔出。
显然,本领域的技术人员可对仅通过非限制性实例所描述的本发明进行不同修 改。