CN109072706A - 用于包括分配器、涡轮机的结构元件和连接装置的涡轮机的组件 - Google Patents

Abstract

一种组件(2)，所述组件包括用于涡轮机械(1)的环形涡轮分配器、涡轮机械(1)的与分配器(3)同轴的环形结构元件(4)和用于将环形分配器(3)与环形结构元件(4)连接的至少一个装置(5)，环形分配器(3)被至少两个轴向通道穿过，所述或每个连接装置(5)包括：至少两个销(15)，该销(15)刚性地连接到环形结构元件(4)，并穿过分配器(3)的所述通道中的一个；第一横向止动件(16)，该第一横向止动件(16)用于沿着轴向止动分配器(3)，并穿过两个连续的销(15)的通孔；和两个第二止动件(17)，该第二止动件(17)刚性地连接到结构元件(4)，以将用于沿着径向止动分配器(3)的第一横向止动件(16)保持在销(15)的通孔中。

Description

用于包括分配器、涡轮机的结构元件和连接装置的涡轮机的 组件

技术领域

本发明涉及分配器在涡轮机械上的连接。

背景技术

无论是涡轮螺旋桨发动机还是涡轮喷气发动机类型的涡轮机均包括沿着涡轮机械的轴线安装的环形分配器，涡轮机械的可移动元件围绕该环形分配器旋转。这种分配器使得可沿着下游方向引导和/或清理通过涡轮机械的气流。

在下面的说明中，应该理解，术语“上游”和“下游”是相对于流体，例如空气，通过涡轮机械的流动或循环方向定义的，上游限定到达例如分配器的构件的流体所沿着的方向，下游限定流体越过构件所沿着的方向。

类似地，术语“轴向”涉及空气沿下游方向流动所沿着的轴线，该轴线是涡轮机械的旋转轴线。术语“径向”又指大体垂直于轴线方向的方向。

分配器可以包括单件，其包括形成外罩的第一部分、形成内罩的第二部分和形成连接内罩和外罩的叶片的第三部分，或者称为扇形的若干零件的组件，每个零件均包括叶片、外罩部分和内罩部分。

分配器安装并连接在涡轮机械的结构元件，例如涡轮机械的固定壳体上。

在申请人名下的法国专利FR 2,908,153中描述的用于连接分配器，尤其是分配器扇形区的已知原理在于使用螺栓(螺钉/螺母组)和用于保持其的零件将扇形区安装到壳体上，其与扇形区的内护罩部分和外壳接合。

尽管这个原理确保了扇形区在壳体上的正确连接，但它有一些缺点。

事实上，这种连接原理要求使用工具来处理螺栓并且安装操作者具有很大的力度。

此外，对内护罩的可接近性降低和连接的复杂性使得该原理的实施成为长期问题。

本发明更具体地旨在通过提供简单、快速且持久的设备用于将分配器安装到固定结构元件，例如涡轮机械的壳体上来弥补这些缺点。

发明内容

为此，本发明首先提供一种组件，所述组件包括涡轮机械的环形涡轮分配器、涡轮机械的与分配器同轴的环形结构元件和至少一个用于将环形分配器与环形结构元件连接的装置，其特征在于：

-环形分配器穿过至少两个轴向通道，和

-该连接装置或每个连接装置均包括：

o至少两个销，所述销固定到环形结构元件，并穿过分配器的所述通道之一，每个销进一步穿过通孔，

o第一横向止动件，所述第一横向止动件用于轴向地止动分配器，并穿过两个销或两个连续销的通孔，和

o两个第二止动件，所述止动件用于保持用于轴向地止动分配器的第一横向止动件，被连接到结构元件，以将第一横向止动件保持在销的通孔中。

为了获得简单且低成本的产品，可以提供：

-环形结构元件至少具有第一孔和第二孔；

-销可相对于结构元件可移动，并且每个销均穿过第一孔；

-沿周向保持用于轴向地止动分配器的第一横向止动件的每个第二止动件均容纳在第二孔中；和/或

-每个第二保持止动件相对于结构元件可移动，并容纳在环形分配器的一空间中。

因此，这种特性使得该组的各种组成零件可以具有简单设计并且彼此独立地制造，特别是以便有利于维护，如果需要，替换仅仅其中一个零件。

该环形结构元件有利地在径向外边缘上具有至少两个沿着周向相互远离地定位的凸耳，每个凸耳具有至少一个第一孔和一个第二孔，环形分配器包括至少两个个两个沿周向相互远离定位的凸片，每个凸片均一通道，所述通道适于与环形结构元件的凸耳的第一孔相对。

凸耳和凸片使得可以分别减小结构和分配器的整体尺寸，特别是为了减小组件的质量，并因此减小涡轮机械的质量。

特别是为了便于维护和减少涡轮机械的停机时间，分配器包括多个沿着周向相邻的分配器扇形区，每个分配器包括至少两个通道和至少一部分空间。

为了有利于操作者在将分配器安装到固定结构上时的工作，分配器或每个扇形区的至少一个通道的直径均大于销的直径。

销有利地是止动件，所述止动件用于沿着周向地止动分配器，用于特别是在组装和维护操作过程中限制分配器的运动。

本发明第二方面涉及一种如前所述的用于组装组件的方法，该组件至少包括第一连接装置和第二相邻连接装置，并且共用第二止动件中的一个，该方法包括以下步骤：

-将第一连接装置的两个销定位在环形结构元件上；

-将第一连接装置的两个第二止动件定位在缩回位置；

-将第一连接装置的第一止动件***通过第一连接装置的销的通孔；

-使第一连接装置的第一止动件沿与第二连接装置相对的方向移动；

-将第二连接装置的两个销定位在环形结构元件上；

-将第二连接装置的第一止动件***通过第二连接装置的销的通孔；

-将两个连接装置的第二止动件定位在锁定位置，第二止动件中的一个然后锁定两个连接装置的第一止动件。

有利地，该方法包括将第一连接装置和第二连接装置的两个销定位在环形结构元件上的步骤，该步骤分别在第一连接装置的第一止动件和第二连接装置的定位之前执行。

附图说明

当阅读作为非限制性示例给出的以下描述时，本发明将被更好地理解，以及本发明的其他细节、特征和优点将变得显而易见，同时参考附图，其中：

-图1是详细立体顶视图，示出了包括用于涡轮机械的环形涡轮分配器、涡轮机械涡轮的与分配器同轴的环形结构元件和用于将环形分配器连接到环形结构元件的装置；

-图2是示出环形分配器和环形结构元件的示意图；

-图3是根据第一实施例的连接装置的销的详细视图；

-图4是表示根据第二实施例的销的视图；

-图5是表示根据第三实施例的销的视图；

-图6是示出根据第一替代实施例的止动件和用于连接图1的组件的装置的销的截面详细视图；

-图7是类似于图1的详细视图，示出了根据第二替代实施例的止动件；

-图8示出了用于安装图1的组件的方法的一个步骤。

具体实施方式

图1示出了涡轮机械1的详细视图，该涡轮机械1设置有组件2，该组件2包括用于涡轮机械1的一个环形涡轮分配器3、涡轮机械涡轮机1的相对于轴线A与分配器3同轴的环形结构元件，和至少一个用于将环形分配器3与环形结构元件4连接的装置5，在图1中在其整体中仅有一个连接装置5可见。

环形结构元件4可以例如是高压涡轮机的壳体，所述壳体外部设置有环，所述环用于通过空气的冲击来控制高压涡轮机叶轮的径向外端与一块可磨损材料之间的环形间隙。

图2示意性地示出了分配器3与结构元件4的组装。

环形结构元件4，例如一固定壳体，在径向外边缘6上具有至少一个凸耳7，在此为两个，沿周向相互远离，每个凸耳7均设有至少一个第一孔8和一个第二孔9，孔8,9在图6中可见。在此，每个凸耳7设置有两个沿着周向相互远离的第一孔8和位于最前两个孔8之间的第二孔9。

根据附图，分配器3包括多个扇形区3a，所述扇形区一起形成分配器3。因此，应该理解，必须为每个待固定的扇形区3a使用连接装置5。然而，在分配器3形成为单件的情况下，仅一个连接装置5，或相反，多个连接装置5可以被使用。

每个扇形区3a均包括限定外护罩10的第一部分、形成内护罩的第二部分(图中未示出)，和形成结合内护罩10和外护罩的叶片11的第三部分。

与外护罩10对齐，分配器3的每个扇形区3a均包括两个沿着周向相互远离的凸片12，每个凸片12均设置有一通道13，所述通道13适于与结构元件4的凸耳7的第一孔8相对。优选地，如附图中所示，每个扇形区3a的凸片12从外护罩10向外从分配器3突出，并且位于靠近扇形区3a的每个圆周端的位置。

分配器3还具有空间14，所述空间至少部分在两个相邻扇形区3a的两个凸片12之间形成。下面将解释这些空间14的作用。

在分配器3为单件的情况下，该单件包括多个凸片12，所述凸片12可成对或单独，凸片12或成对的凸片12然后沿外护罩10沿周向规则地分布。在这种情况下，空间14也在两个连续的突片12之间形成。

在图1中整体示出的连接装置5包括两个销15、用于轴向止动的第一横向止动件16和两个第二止动件17。

每个销15均适于通过穿过相互面对的凸耳7的第一孔8和凸片12的通道13而与环形结构元件4接合。每个销15进一步穿过通孔18，在所述通孔18中容纳用于轴向止动的第一横向止动件16，如下所述。

为了便于其***，每个销15的尺寸小于凸片12的通道13的尺寸。换句话说，分配器3的通道13的直径大于销15的直径，这能够精确定位分配器3或每个扇形区3a。另外，其中一个通道13具有椭圆形形状，以利于分配器3或分配器3的每个扇形区3a的定位。

销15还用作止动件，所述止动件用于沿着周向止动分配器3或分配器3的每个扇形区3a。

根据第一实施例，如图3所示，每个销15由杆19和头部20组成，所述杆19适于连续地穿过凸耳7的第一孔8和凸片12的通道13，所述头部20适于抵靠凸耳12，所述凸耳8用于以平行于组件2的旋转轴线A的平移运动锁定销15。当销15安装在组件2上时，通孔18大体垂直于杆19的延伸方向，即大体垂直于组件2的旋转轴线A设置在杆19中。

根据图5所示的第二可选实施例，销15类似于第一实施例，但杆19具有凹槽21，所述凹槽21适于接收一齿22，所述齿22固定在销15穿过的凸耳7的第一孔8或凸片12的通道13中，以便将旋转的杆19锁定。

根据图4所示的第三可选实施例，销15没有头部20，杆19包括螺纹部分23，所述螺纹部分23适于与环形结构元件4的第一孔8的内螺纹24螺旋接合。

用于轴向止动的第一横向止动件16呈直线形实心连杆的形式，并且优选地由例如钢这样的抗磨材料制成。用于轴向止动的第一横向止动件16于是适于容纳在两个连续销15的通孔18中。

沿周向保持用于轴向止动的第一横向止动件16的第二止动件17中的每个均在位于用于轴向止动的第一横向止动件16的任何一侧的第二孔9和分配器的一空间14中，如下所述。

根据第一可选实施例，如图6所示，每个第二止动件17均包括：

-芯25，所述芯25适于穿过一个所述第二孔9和两个板26，每个板在凸耳7的任一侧沿着轴向形成一边缘，和

-返回设备27，所述返回设备27用于从凸耳7中拉出板26中的一个，以沿着周向地锁定用于轴向止动的第一横向止动件16。

返回装置27优选为一螺旋弹簧，但可以是一叶片或任何其他能够弹性变形并在没有任何应力的情况下返回到初始位置的设备。

因此，每个第二止动件17均可以采取锁定位置和缩回位置，在锁定位置，板26中的一个与销15的通孔18相对，并防止用于轴向止动的第一横向止动件16从销15中的通孔18脱离，在缩回位置，返回设备27弹性地变形，所述板26与所述销15的通孔18间隔开，以使用于轴向止动的横向止动件16能够从其所在的销15的通孔18脱离。

也可以设置用于将第二止动件17保持在缩回位置的设备，使得操作者不必将第二止动件17保持在其缩回位置，以能够移除用于轴向止动的第一横向止动件16。

有利地，在该第一可选实施例中，止动件预先安装在环形结构元件4上。

根据图7所示的第二可选实施例，每个第二止动件17包括轴向螺钉28，所述轴向螺钉28与环形结构元件4轴向接合，并与销15的通孔18和用于轴向止动的第一横向止动件16相对地延伸，以将它们锁定。

例如，第二止动件17可包括螺钉28和螺母29或仅仅螺钉28，所述螺钉28接合到凸耳7的第二孔9的螺纹中。

第二止动17的尺寸以及凸耳7的第一和第二孔8,9在结构元件4上的位置这样有利地被选择，使得用于轴向止动的两个相邻的第一横向止动件16可相互独立地***到销15的通孔18中或从销15的通孔18中移除，而不存在相互抵靠的用于轴向止动的所述第一横向止动件16。

为了减少所需部件的数量和组件2的重量，可以使用第二止动件17来锁定两个用于轴向止动的第一横向止动件16，每个第一横向止动件16属于不同的连接装置5，如图1和图6所示。

为了如刚刚描述的那样组装一组2，操作员执行以下操作。

首先，操作者定位分配器3的一第一扇形区3a，然后***销15，使得每个销15穿过凸耳7的第一孔8和凸片12的通道13，并与凸耳7接合，对于根据第一和第二实施例的销15，任何一个都被支撑，或者对于根据第三实施例的销15，与所述第一孔8的内螺纹24螺旋接合。

在一可选方案中，操作者可首先放置销15，并然后定位扇形区3a。

然而，销15可以通过例如收缩而安装在环形结构元件4上或者甚至与元件4形成为一整体零件。

当扇形区3a和销15正确定位时，操作者将用于轴向止动的第一横向止动件16***到与相同的扇形3a接合的两个销15的通孔18中。

在一根据第一可选实施例的包括止动件15的组件2的情况下，操作者将第二止动件17中的一个压靠螺旋弹簧，使得相邻的销15的通孔18可接近，然后***用于轴向止动的第一横向止动件16，直到第一横向止动件16与第二个连续的止动件17接触。当***用于轴向止动的第一横向止动件16时，操作者可以释放施加在第二止动件17上的压力，然后第二止动件17由于来自螺旋弹簧的应力返回到其锁定位置。相反，在根据第二可选实施例的包括第二止动件17的组件的情况下，操作者必须移除螺钉28以能够将用于轴向止动的第一横向止动16***到两个销15的通孔18中。为此，使用者可以使用例如扳手和/或螺丝刀之类的工具，或者，如果螺钉28或螺母29设置有凸耳，则用户可以作用在这样的凸耳上。

当用于轴向止动的第一横向止动件16被正确定位时，对于第一可选实施例中提到的类型的第二止动件17，操作者将该第二止动件17或每个第二止动件17放置回到其锁定位置，或者，对于第二可选实施例中提到的类型的第二止动件17，操作者定位一个或多个第二止动件17。

当组装一包括共用第二止动件17的两个相邻的连接装置5的组件2时，操作者将两个止动件17放置在其缩回位置，第一装置5的第一止动件16容纳在该两个止动件17之间。然后，操作者沿着与第二相邻装置5的第一止动件16相反的方向移动第一装置的第一止动件16，使得第二装置5的第一止动件16可***第二装置5的两个销15的通孔18中。一旦定位了第二装置5的第一止动件16，操作者就正确地重新定位第一装置5的第一止动件16，然后将两个装置5的第二止动件17放置在其锁定位置，第二止动件17中的一个锁定两个连接装置5的第一止动件16。

该操作在图8中示出，其中已经定位的第一止动件16在被移位之前以虚线表示。

为了拆卸组件2，操作者以相反的顺序执行刚刚描述的组装操作。

如刚才所述的那样，组件2具有许多优点。

首先，分配器3或分配器3的一个或多个扇形区3a的组装操作和拆卸操作可以简单并且快速。为此，根据组件2中设置的第二止动件17的可选实施例，使用工具是一种选择。

其次，减少了零件的数量以及它们的重量，这因此限制了组件2的质量，并因此限制了涡轮机械1的质量。

第三，由于第二止动件17、用于轴向止动的第一横向止动件16和销15的通孔18位于涡轮机械1的上游侧，那里空间受限制较少，因此操作者容易接近分配器3(或其扇形区3a)。

最后，由于制成装置5的每个零件的简单设计，连接装置5的成本较低。因此，例如，与现有技术的复杂保持零件的替换不同，装置5的零件的替换可快速且容易。

Claims (13)

1.一种组件(2)，所述组件包括用于涡轮机械(1)的环形涡轮分配器(3)、与所述分配器(3)同轴的所述涡轮机械(1)的环形结构元件(4)和用于将所述环形分配器(3)与所述环形结构元件(4)相连的至少一个装置(5)，其特征在于：

-所环形分配器(3)被至少两个轴向通道(13)穿过，以及

-所述连接装置(5)或每个所述连接装置(5)均包括：

至少两个销(15)，所述销(15)被固定到所述环形结构元件(4)上，并穿过分配器(3)的所述通道(13)中的一个，每个销(15)还被一通孔(18)穿过，

第一横向止动件(16)，所述第一横向止动件(16)用于沿着轴向止动所述分配器(3)，并穿过两个销(15)或两个连续的销(15)的通孔(18)，和

两个第二止动件(17)，所述第二止动件(17)用于保持所述第一横向止动件(16)，并被固定到所述结构元件(4)上，以将所述第一横向止动件(16)保持在所述销(15)的通孔(18)中。

2.根据权利要求1所述的组件(2)，其中所述环形结构元件(4)具有至少一个第一孔(8)和一个第二孔(9)。

3.根据权利要求2所述的组件(2)，其中所述环形分配器(3)包括至少两个沿周向相互远离的凸片(12)，每个凸片(12)均具有一通道(13)，所述通道(13)适于与所述环形结构元件(4)的第一孔(8)相对。

4.根据权利要求2所述的组件(2)，其中所述销(15)可相对于所述结构元件(4)移动，每个所述销均穿过一个所述第一孔(8)。

5.根据权利要求2所述的组件(2)，其中用于沿着周向保持所述第一横向止动件(16)的所述第二止动件(17)中的每个均容纳在一所述第二孔(9)中。

6.根据权利要求2所述的组件(2)，其中所述环形结构元件(4)在一径向外部边缘(6)上具有至少两个凸耳(7)，所述凸耳(7)沿周向相互远离，每个所述凸耳均设有至少第一孔(8)和第二个孔(9)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件(2)，其中每个第二保持止动件(17)均可相对于所述结构元件(4)移动，并且容纳在所述环形分配器(3)的一空间(14)中。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的组件(2)，其中所述分配器(3)包括多个沿着周向相邻的扇形区(3a)，每个分配器(3a)均具有至少两个通道(13)和至少一部分空间(14)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的组件(2)，其中所述分配器(3)的通道(13)中的至少一个的直径大于所述销(15)的直径，以确保所述分配器(3)的准确定位。

10.根据前述权利要求中任一项所述的组件(2)，其中所述销(15)是所述分配器的周向止动件。

11.一种涡轮机械(1)，所述涡轮机械(1)包括根据前述权利要求中任一项所述的组件(2)。

12.一种用于组装根据权利要求1至10中任一项所述的组件(2)的方法，所述组件包括共用第二止动件(17)中的一个的至少第一连接装置(5)和相邻的第二连接装置(5)，所述方法包括以下步骤：

-将所述第一连接装置(5)的两个销(15)定位在环形结构元件(4)上；

-将所述第一连接装置(5)的两个第二止动件(17)定位在缩回位置；

-将所述第一连接装置(5)的第一止动件(16)插过所述第一连接装置(5)的销(15)的通孔(18)；

-沿着与所述第二连接装置(5)相反的方向移动所述第一连接装置(5)的第一止动件(16)；

-将所述第二连接装置(5)的两个销(15)定位在所述环形结构元件(4)上；

-将所述第二连接装置(5)的第一止动件(16)插过所述第二连接装置(5)的销(15)的通孔(18)；

-将两个所述连接装置(5)的第二止动件(17)定位在一锁定位置，所述第二止动件(17)中的一个于是锁定两个所述连接装置(5)的第一止动件(16)。

13.根据前述权利要求所述的方法，其中将所述第一连接装置(5)和所述第二连接装置(5)的两个销(15)定位在所述环形结构元件(4)上的步骤分别在定位所述第一连接装置(5)和所述第二连接装置(5)的第一止动件(16)之前执行。