CN102472295A - 用于具有可变斜度叶片的螺旋桨的毂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有可变斜度叶片的螺旋桨的毂，用于涡轮引擎，特别是用于推进风扇涡轮引擎。螺旋桨毂包括：多边形环(134)，其具有围绕所述环(134)的中心轴线分布以容纳所述叶片的大致径向圆柱形洞眼(136)；转子元件(143)，用于涡轮引擎的涡轮；和支撑法兰，其连接到所述环以将该环连接到所述转子元件(243)上。所述毂进一步包括：多个备用保持构件(144)，它们联接到所述转子元件(143)上，每个所述备用保持构件具有至少一个支承表面(145)，所述支承表面(145)以一径向间隙与所述环(134)的外表面(146)相对。

Description

用于具有可变斜度叶片的螺旋桨的毂
技术领域
本发明涉及用于具有可变斜度叶片的螺旋桨的毂，其用于无管道风扇或敞开式电动机类型的涡轮机。
背景技术
这种类型的涡轮机的风扇典型地包括共轴的外部上游和下游反向旋转的螺旋桨，每个螺旋桨由涡轮机涡轮驱动旋转并大致沿径向延伸到涡轮机的机舱之外。
每个螺旋桨包括毂，毂包括：涡轮转子元件，和固定到所述转子元件并具有大致径向圆柱形洞眼的多边形环，所述洞眼围绕涡轮机纵轴线分布并接纳螺旋桨叶片。
所述叶片可在多边形环的洞眼中转动，并通过适合机构驱动而围绕叶片轴线旋转，以基于涡轮机的操作状况调节叶片的角度斜度而进行优化。
在操作中，螺旋桨叶片承受极高的离心力，高达30 000daN，所述力被传递到多边形环上。在多边形环断裂的情况下，叶片可能会飞出，导致涡轮机周围的极大范围的结构损害。
发明内容
本发明的主要目的在于，针对此问题提供一种简单、有效、经济的解决方案。
本发明的主题是一种前述类型的螺旋桨毂，包含防止多边形环发生故障的安全措施。
对此，提出一种螺旋桨毂，用于具有可变斜度叶片的涡轮机，所述毂包括：
涡轮机涡轮转子元件；
多边形环，其固定到所述转子元件上并具有围绕所述环的中心轴线分布以接纳所述叶片的大致径向的圆柱形洞眼；和
多个备用保持构件，所述备用保持构件连接到所述转子元件上，沿径向经由所述环中的开口穿过所述环，每个所述备用保持构件具有至少一个支承表面，且所述支承表面具有径向间隙地与所述环的外表面相对。
在多边形环断裂或者沿径向向外变形的情况下，环的外表面将接触所述支承表面且备用保持构件将提供径向力，从而确保至少保持所述环，并由此限制可能因这种故障所致的损害。
每个备用保持构件更具体包括：在所述开口每侧上的具有支承表面的放大头。
有利地，每个备用保持构件包括：基底，例如燕尾形基底，其与所述转子元件上的互补槽彻底相互接合。这样，该保持构件以简单有效的方式沿径向被保持。
所述基底还可以包括：容纳螺钉的至少一个孔，所述螺钉用于限制所述基底沿所述槽的方向相对于所述转子元件的运动。在另一实施例中，一环形止动环设置在所述基底与所述转子元件之间，以限制所述基底沿所述槽的方向相对于所述转子构件的运动。
附图说明
在下文中参照附图描述本发明的细节。
图1显示出无管道风扇类型的涡轮机。
图2是用于本发明一个实施例的螺旋桨毂的无管道螺旋桨叶片的多边形保持环的立体图。
图3是具有多个备用保持构件的图2所示多边形环的前视图。
图4是沿图3中的线IV-IV所取的截面图。
具体实施方式
首先参见图1，其中显示出无管道风扇(或敞开式电动机)涡轮机10，其沿涡轮机内气体的流动方向沿从上游到下游的方向包括：压缩机12、环形燃烧室14、高压涡轮16和两个低压涡轮18、20，其中两个低压涡轮18、20反向旋转，即沿围绕涡轮机纵轴线A的相反方向转动。
这些下游涡轮18、20中的每一个均被限制以随沿径向延伸到涡轮机机舱26之外的外螺旋桨22、24旋转。此机舱26大致为圆柱形并沿轴线A围绕压缩机12、燃烧室14和涡轮16、18和20延伸。
进入涡轮机中的空气流28被压缩并之后与燃料混合且在燃烧室14中被燃烧，然后，燃烧气体穿过涡轮以驱动螺旋桨22、24旋转，螺旋桨22、24供应大部分由涡轮机产生的推力。离开涡轮的燃烧气体经由喷嘴32被排出(箭头30)以增大推力。
螺旋桨22、24前后共轴地设置，并包括围绕涡轮机的轴线A均匀分布的多个叶片。这些叶片大致沿径向延伸，并为可变斜度类型的叶片，即它们可围绕它们的轴线转动以基于涡轮机的操作情况而优化它们的角度位置。
每个螺旋桨包括一多边形环，该多边形环围绕轴线A延伸，并包括多个大致圆柱形的径向洞眼，用于螺旋桨叶片的安装机构接合在所述洞眼中。这种类型的多边形环134显示在图2中。多边形环134包括大致径向的圆柱形洞眼136，洞眼136具有圆柱形的壁156和多个开口158，所述开口158围绕所述环的中心轴线C均匀分布，并形成在该环中以减轻重量。每个开口158处于两个连续的径向洞眼136之间。
然而，这种类型的多边形环134形成涡轮机的重要故障部位。在多边形环134或其与涡轮的连接部断裂的情况下，螺旋桨叶片可能脱离并由于离心力被甩出而导致在涡轮机周围的非常严重的损害。因此，必须采取措施防止这种风险。
本发明的第一实施例的螺旋桨毂显示在图3中。在此螺旋桨毂中，环134通过未示出的机构被固定到涡轮转子元件143上。为了在环或这些固定机构断裂的情况下确保保持住环134或其分离区部，围绕环134周边分布的多个备用保持构件144也固定到转子元件143上，并通过开口158沿径向穿过环134，以提供与环134的外表面146以径向间隙d相对的支承表面145。
在图4中可见，备用保持构件144具有沿平行于轴线C的方向放大的头，从而具有这种类型的在开口158的每侧上面对环134的外表面146的支承表面145。
每个备用保持构件144在其基底上包括燕尾形基底147。此燕尾形基底147与转子元件143上的互补槽148完全相互接合，以沿径向保持所述构件144。在所示实施例中，槽148沿平行于轴线C的方向取向。然而，根据涡轮机组装和拆卸所要求的环境和空间限制，也可设想到垂直于所述径向的其他方向。例如，该槽可相对于以轴线C为中心的圆周沿切向取向。
基底147还包括：用于容纳螺钉150的至少一个孔149，螺钉150用于限制或阻止基底147沿槽148的方向相对于转子元件移动。在未示出的另一实施例中，一环形止动环设置在基底147与转子元件143之间，以限制基底147沿所述槽148的方向相对于转子元件143的移动。
在正常工作中，由于支承表面145相对于环134的外表面146具有径向间隙d，因而力不会经由备用保持构件144从环134传递到转子元件143上。所有力通过这些正常固定机构从环134传递到转子元件143上。然而，在环234和/或将其固定到转子元件143上的机构断裂或者沿径向显著变形的情况下，环134的外表面146接触备用保持构件144的支承表面145，这样提供至少一些对环134的至少一部分的径向保持力。以这种方式，备用保持构件144针对本发明的螺旋桨毂的断裂提供额外的安全措施。
尽管本发明已经参照具体实施例进行了描述，但显然在不背离由权利要求书限定的本发明的通用范围的情况下，可以对这些示例进行各种修改和变化。因此，说明书和附图必须以示例性方式而非限制性方式理解。

Claims (8)

1.一种螺旋桨毂，用于具有可变斜度叶片的涡轮机，包括：
涡轮机涡轮转子元件(143)；
多边形环(134)，其固定到所述转子元件上并具有围绕所述环(134)的中心轴线(C)分布以容纳所述叶片的大致径向圆柱形洞眼(136)；
其特征在于，所述毂进一步包括：多个备用保持构件(144)，所述备用保持构件连接到所述转子元件(143)上，沿径向经由所述环(134)中的开口(158)穿过所述环(134)，每个所述备用保持构件具有至少一个支承表面(145)，所述支承表面(145)以径向间隙(d)与所述环(134)的外表面(146)相对。
2.如权利要求1所述的毂，其中，每个备用保持构件(144)包括在所述开口(158)每侧上的具有支承表面(145)的放大头。
3.如前述权利要求中任一项所述的毂，其中，每个备用保持构件(144)包括燕尾形基底(147)，该燕尾形基底与所述转子元件(143)上的互补槽(148)完全相互接合。
4.如权利要求3所述的毂，其中，所述基底还包括容纳螺钉(150)的至少一个孔(149)，所述螺钉(150)用于限制所述基底(147)沿所述槽(148)的方向相对于所述转子元件(143)的运动。
5.如权利要求3所述的毂，其中，一环形止动环设置在所述基底(147)与所述转子元件(143)之间，以限制所述基底(147)沿所述槽(148)的方向相对于所述转子构件(143)的运动。
6.一种螺旋桨(22，24)，包括根据前述权利要求中任一项所述的毂，和容纳在所述圆柱形洞眼(136)中的叶片。
7.一种涡轮机(10)，包括至少一个如权利要求6所述的螺旋桨(22，24)。
8.一种涡轮机(10)，包括两个逆时针旋转的如权利要求6所述的螺旋桨(22，24)。
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