CN102762815B - 涡轮发动机内的卡滞叶片的移除装置 - Google Patents

涡轮发动机内的卡滞叶片的移除装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于取出涡轮发动机中的卡滞叶片的装置。此装置包括：壳体（16）、凸轮构件（20）和冲击构件（22）。壳体能够临时固定在与所要取出的卡滞叶片相邻的叶片盘构件上。凸轮构件与壳体连接，适于接收用于转动该凸轮构件的输入转矩，该凸轮构件能够把输入转矩转换为冲击力，该冲击力包括沿预期方向的分力。冲击构件与壳体连接，能够从凸轮构件接收冲击力并给卡滞叶片（12）的根部区域（12a）施加该冲击力，以从叶片盘构件上取下卡滞叶片。

Description

涡轮发动机内的卡滞叶片的移除装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2010年6月22日提交、序列号为No.61/297393且名称为“用于无损坏地移除被卡住的压缩机叶片的冲击式凸轮驱动工具”的美国专利申请的权益，在此通过参考并入该申请的全部公开内容。
技术领域
本发明涉及无损坏地移除涡轮发动机内的卡滞叶片(stuck blade)，例如压缩机叶片。
背景技术
涡轮发动机包括压缩机部、燃烧部和涡轮部。压缩机部和涡轮部均包括交替的静止叶片排和转动叶片排。压缩机部和涡轮部内的叶片会被与叶片相关联的叶片盘构件卡住(stuck)，此叶片盘构件在结构上支持发动机内的叶片。在需要从发动机上移除此卡滞叶片以便例如进行维修或更换的情况下，要采取办法来移除各卡滞叶片而不损坏相邻叶片或者叶片盘构件。这些办法是危险的且包括例如切除发动机的各卡滞叶片，此技术是耗时的、相当昂贵且困难。
发明内容
依据本发明的一个方面，提供一种用于从涡轮发动机内的叶片盘构件上取下卡滞叶片的方法。给与壳体(housing)连接的转矩接收构件施加输入转矩，壳体被临时固定在与卡滞叶片相邻的叶片盘构件上。把转矩接收构件接收的输入转矩转换为冲击力(impact force)，冲击力包括沿预期方向的分力。把冲击力施加给卡滞叶片的根部区域，以从叶片盘构件上取下卡滞叶片。
施加输入转矩包括给转矩接收构件施加重复性气动输入转矩或者连续性输入转矩。
重复性气动输入转矩可使用冲击枪(impact gun)绕径向轴施加。
输入转矩可在叶片根部区域的径向外侧位置施加给转矩接收构件。
转换输入转矩包括转动转换构件，该转换构件的一部分具有非圆形截面，转换构件的所述一部分的转动把与转换构件的所述一部分接触的冲击构件推向卡滞叶片。
此方法还包括通过从叶片盘构件径向向外提升所取下的叶片来把所取下的叶片移离叶片盘构件。
在施加输入转矩前，径向向内移动壳体到叶片盘构件上以使卡滞叶片收容在形成于壳体内的开口中，从而组装壳体。
组装壳体还包括把壳体临时固定在叶片盘构件上。
卡滞叶片的根部区域可与叶片盘构件接触，以使卡滞叶片与叶片盘构件之间在径向上基本无间隙。
卡滞叶片可相对于发动机的纵轴以锥形角度布置。
依据本发明的第二方面，提供一种用于取出涡轮发动机中的卡滞叶片的装置。此装置包括壳体、转矩接收构件、转换构件和冲击构件。壳体能够临时固定在与所要取出的卡滞叶片相邻的叶片盘构件上。转矩接收构件与壳体相关联(is associated with)，适于接收用于转动转矩接收构件的输入转矩。转换构件与壳体相关联，能够从转矩接收构件接收输入转矩并把输入转矩转换为冲击力，冲击力包括沿预期方向的分力。冲击构件与壳体相关联，能够从转换构件接收冲击力并给卡滞叶片的根部区域施加冲击力，以从叶片盘构件上取下卡滞叶片。
壳体包括供卡滞叶片穿过的开口。壳体还包括用于在相邻叶片之间把壳体临时固定于叶片盘构件上的安装构件。
转矩接收构件位于卡滞叶片的根部区域的径向外侧。
转矩接收构件包括凸轮轴，且转换构件包括凸轮凸角，该凸轮凸角的一部分具有非圆形截面。
所述凸轮凸角的所述一部分的至少一部分包括椭圆形截面。
冲击构件包括升降器(lifter)，所述凸轮凸角的所述一部分的转动使升降器移向卡滞叶片的根部区域。
依据本发明的第三方面，提供一种用于取出涡轮发动机中的卡滞叶片的装置。此装置包括壳体、凸轮构件和冲击构件。壳体能够临时固定在与所要取出的卡滞叶片相邻的叶片盘构件上。凸轮构件与壳体相关联，适于接收用 于转动凸轮构件的输入转矩，凸轮构件能够把输入转矩转换为冲击力，冲击力包括沿轴向的分力。冲击构件与壳体相关联，能够从凸轮构件接收冲击力并给卡滞叶片的根部区域施加冲击力，以从叶片盘构件上取下卡滞叶片。
凸轮构件包括适于接收输入转矩的凸轮轴以及能够把输入转矩转换为冲击力的凸轮凸角。凸轮轴可与凸轮凸角形成一体。
附图说明
尽管说明书以明确地指出并清楚地限定本发明保护范围的权利要求书结束，但相信由以下结合附图的说明将更好地理解本发明，附图中相同的参考数字指示相同的部件，且在附图中：
图1是依据本发明实施例的一种用于取出涡轮发动机内的卡滞叶片的装置的透视图；
图2是沿图1的线2-2所示平面截取的示图；
图3是沿图2的线3-3所示平面截取的示图；以及
图4是表示依据本发明实施例的用于取出涡轮发动机内的卡滞叶片的示范步骤的流程图。
本发明的详细说明
在以下对优选实施例的详细说明中，参照形成本发明的一部分且以示例方式而非限定方式表示用于实施本发明的具体优选实施例的附图。应理解的是，可利用其它实施例以及进行变化而不脱离本发明的精神和范围。
参见图1和2，表示一种用于取出涡轮发动机内的卡滞叶片12的装置10。图1所示的叶片12是压缩机叶片，但装置10也可用于取出被卡住的涡轮机叶片。装置10包括壳体16、转矩接收构件18、转换构件20(图2)和冲击构件22(图2)，这里将详细说明各部件。所示实施例中，转矩接收构件18和转换构件20成形为整体单元，然而应理解的是，这些组件也可单独地形成并连接到一起而不会脱离本发明的精神和范围。以下，此整体单元将被称为“转矩单元18/20”。
壳体16包括主体24，此主体24具有贯穿该主体24延伸的开口26。此开口26收容所要移除的卡滞叶片12，如图1和2所示。更具体地，叶片12的翼面部收容在开口26中。此开口26限定一细长槽以使叶片12的壁部靠 近主体24的用于限定该开口26的壁部。主体24的尺寸优选使得其能够被插入相邻叶片12之间至卡滞叶片12的两侧而不损坏相邻的叶片12。主体24的尺寸还优选使得其能够被插入相邻排叶片12之间至包含卡滞叶片12的叶片排的两侧，如图1所示。
壳体16还包括用于把该壳体16临时固定在与卡滞叶片12相关联的叶片盘构件30上的安装构件28，即，卡滞叶片12的根部区域12A安装在叶片盘构件30上。所示实施例中，安装构件28包括可通过一对螺钉34的转动来靠近和离开叶片盘构件30的夹紧部件32，这对螺钉34插入穿过主体24、与该主体24螺纹接合并与夹紧部件32连接。朝向第一方向转动螺钉34将使夹紧部件32移向叶片盘构件30。继续朝第一方向转动螺钉34将使得叶片盘构件30被卡在夹紧部件32与主体24的表面36之间，从而把壳体16临时固定在叶片盘构件30上。一旦卡滞叶片12被移除，则如这里将要说明的，朝向与第一方向相反的第二方向转动螺钉34以使夹紧部件32脱离叶片盘构件30，从而能够移除装置10。
主体24还包括在开口26附近贯穿该主体24延伸的阶梯形孔40。孔40收容转矩单元18/20于其内。转矩单元18/20的槽42由栓接在壳体16底部上的护圈板44支撑住，以把该转矩单元18/20固定于孔40中，参见图2。转矩单元18/20可在孔40内转动，如这里将要说明的。
所示实施例中的转矩接收构件18包括具有第一端46的凸轮轴，此第一端46在主体24的外侧端24A处经由孔40露出，如图1和2所示。第一端46包括适于同转矩产生器50接合的接合部48，参见图2。所示实施例中的接合部48包括适于同转矩产生器50的对应形状延伸部件52接合的成形凹口，然而转矩接收构件18与转矩产生器50之间也可采用其它接合形式。还设想转矩接收构件18或整个转矩单元18/20与转矩产生器50形成一体，转矩产生器50优选包括也可称为冲击扳手的冲击枪(impact gun)或类似构件，然而也可采用其它类型的转矩产生器例如转矩扳手或转矩棘轮。如图2所示，转矩接收构件18、特别是其第一端46位于卡滞叶片12的根部区域12A的径向外侧。
所示实施例中的转换构件20包括偏心凸轮凸角，该偏心凸轮凸角的一部分20A具有非圆形截面，参见图3。一个实施例中，凸轮凸角一部分20A具有截面为椭圆形的部分54，然而凸轮凸角也可具有其它非圆形截面而不会 脱离本发明的精神和范围。
如图2所示，冲击构件22位于具有非圆形截面的凸轮凸角一部分20A附近。在所示实施例中，冲击构件22包括也被称为升降器/从动件的升降器。冲击构件22可滑动地收容在形成于主体24内的孔56中，该孔56具有沿发动机轴向的部分，参见图2。孔56与用于接收卡滞叶片12的开口26连通且还与用于接收转矩单元18/20的孔40连通，以使冲击构件22能够与卡滞叶片12和转换构件20接触。
冲击构件22不与转换构件20耦接，但适于与该转换构件20接触并自该转换构件20接收叶片取出力。具体地，转换构件20的转动将导致凸轮凸角一部分20A与冲击构件22之间接触，从而使该冲击构件22移向卡滞叶片12的根部区域12A。更特别地，参照图3，随着转换构件20绕径向轴RA沿方向DR转动(还参见图2)，该转换构件20的具有第一半径R1的第一接触面20A1转动，以移动至不再与冲击构件22接触。随着转换构件继续绕径向轴RA转动，该转换构件20的具有大于第一半径R1的第二半径R2的第二接触面20A2转动，以逐渐移动至与冲击构件22接触并给该冲击构件22施力。由于第二接触面20A2的第二半径R2大于第一接触面20A1的第一半径R1，冲击构件22进一步离开径向轴RA，即，朝向和抵靠卡滞叶片12的根部区域12A而移动。请注意，在所示实施例中，附加接触面限定在第一与第二接触面20A1和20A2之间。这些附加接触面具有从第一接触面20A1至第二接触面20A2增大的半径，以使冲击构件22逐渐地离开径向轴RA。还请注意，第一与第二接触面20A1和20A2之间的平滑或者阶梯状过渡可由附加接触面限定。
参见图4，表示一种用于取出涡轮发动机中的卡滞叶片的方法100。所要取出的叶片可以是以上参照图1和2所述的叶片12。
在步骤102，组装装置10以供使用。组装过程中，径向向内移动壳体16到叶片盘构件30上，使卡滞叶片12收容在形成于主体24内的开口26中。接着，采用如上所述的安装构件28把壳体16临时固定在叶片盘构件30上。由于壳体16的尺寸和形状，且由于卡滞叶片12的根部区域12A径向向外给转矩接收构件18施加转矩，装置10可在相邻叶片12之间以及相邻排叶片12之间的紧密且一般狭窄的空间内使用。另外，装置10可用于移除沿大致轴向延伸的叶片12，即，叶片12具有大致平行于轴向的抽吸加压侧壁， 且该叶片12沿锥形(broach)(非轴向)角度延伸。请注意，可对应于所要移除的叶片12的构造和/或与所要移除的叶片12相关联的叶片盘构件30的构造来选择装置10。
一旦在步骤102组装好装置10，就在步骤104使用转矩产生器50给转矩接收构件18施加输入转矩。依据一种实施例，采用冲击枪来施加输入转矩，该冲击枪给转矩接收构件18绕径向轴RA施加重复的气动输入转矩。依据另一实施例，采用转矩扳手或转矩棘轮来施加输入转矩，该转矩扳手或转矩棘轮给转矩接收构件18绕径向轴RA施加连续的输入转矩。如上所述，转矩通过转矩产生器50在相对于卡滞叶片12的根部区域12A的径向外侧位置施加给转矩接收构件18。如上所述，此特征使装置10能够在叶片12之间以及叶片12排之间的狭窄空间内移除卡滞叶片。施加给转矩接收构件18的输入转矩使该转矩接收构件18绕径向轴RA转动。请注意，输入转矩可逐渐增大以增大所产生的冲击力的大小，这里将对冲击力进行说明。在一个示范实施例中，输入转矩可以每平方英寸(psi)约30磅的气动线压力开始，此压力传送约24000磅的冲击力，并以每平方英寸约90磅的气动线压力结束，此压力传送约52000磅的冲击力。
在步骤106，施加给转矩接收构件18的输入转矩被转换为冲击力，此冲击力具有朝向预期方向例如轴向的分力。在一个实施例中，输入转矩通过与转矩接收构件18一体的转换构件20转换为冲击力。更具体地，如上所述，转矩接收构件18的转动使具有非圆形截面部分20A的转换构件20相应地转动。如上详细说明的，随着转换构件20绕轴RA转动，由于接触面的半径增大，转换构件20的部分20A的转动导致朝向预期方向的冲击力。
若输入转矩是例如冲击枪施加的重复性气动输入转矩，则此冲击力包括重复性“锤打”冲击力。若输入转矩是例如转矩扳手或转矩棘轮施加的连续性输入转矩，则冲击力包括连续性的平稳冲击力。
在步骤108，冲击力被施加给卡滞叶片12的根部区域12A，以从叶片盘构件30上取下该卡滞叶片12。更特别地，在所示实施例中，上述步骤106中的冲击力被传送给冲击构件22，以将该冲击构件22推向卡滞叶片12的根部区域12A并与该根部区域12A接触。冲击构件22与卡滞叶片12之间的此击打接触如上所述可以是重复性锤击接触或者连续性平稳接触，且此击打接触可从叶片盘构件30上取下该卡滞叶片12。由锤击接触导致的振动可以 辅助从叶片盘构件30上取下该卡滞叶片12。
在步骤110，通过从壳体24的开口26中提升叶片12，该叶片12移离叶片盘构件30。接着，拆除装置10并将其移离叶片盘构件30。
可以相信，这里说明的无损坏地取出并移除被卡住的涡轮机叶片12能够显著地减少从涡轮发动机中移除卡滞叶片12的成本、时间和复杂度。另外，能够取出/移除卡滞叶片12而不损伤相邻叶片12或者与该卡滞叶片12相关联的叶片盘构件30。另外，即使在叶片12的根部区域12A与叶片盘构件30接触以致卡滞叶片12与叶片盘构件30之间在径向上基本无间隙时，也能够从该叶片盘构件30上取下/移除卡滞叶片12。
尽管已经表示并说明了本发明的具体实施例，但对本领域技术人员而言显而易见的是，可做出各种其它变更和变形而不脱离本发明的精神和范围。因此，所附权利要求书旨在涵盖落在本发明范围内的所有这种变更和变形。

Claims (5)

1.一种用于取出涡轮发动机中的卡滞叶片(12)的装置(10)，包括：
壳体(16)，能够临时固定在与所要取出的卡滞叶片(12)相邻的叶片盘构件(30)上；
转矩接收构件(18)，与所述壳体(16)相关联，适于接收用于转动该转矩接收构件(18)的输入转矩；
转换构件(20)，与所述壳体(16)相关联，能够从所述转矩接收构件(18)接收所述输入转矩并把所述输入转矩转换为冲击力，所述冲击力包括沿预期方向的分力；以及
冲击构件(22)，与所述壳体(16)相关联，能够从所述转换构件(20)接收所述冲击力并给所述卡滞叶片(12)的根部区域(12A)施加所述冲击力，以从所述叶片盘构件(30)上取下所述卡滞叶片(12)，
其中，所述转矩接收构件(18)包括凸轮轴，所述转换构件(20)包括凸轮凸角，该凸轮凸角的一部分(20A)具有非圆形截面；
所述冲击构件(22)包括升降器，所述凸轮凸角的所述一部分(20A)的转动使所述升降器移向所述卡滞叶片(12)的所述根部区域(12A)；并且
所述转换构件(20)的绕涡轮发动机的径向轴(RA)沿一方向(DR)的转动使所述转换构件(20)的具有第一半径(R1)的第一接触面(20A1)转动而与所述冲击构件(22)脱离接触，随着所述转换构件(20)继续绕径向轴(RA)转动，所述转换构件(20)的具有大于第一半径(R1)的第二半径(R2)的第二接触面(20A2)转动，以逐渐与所述冲击构件(22)接触并给所述冲击构件(22)施力，由此，所述冲击构件(22)进一步朝向和抵靠所述卡滞叶片(12)的根部区域(12A)而移动离开所述径向轴(RA)，其中，附加接触面设置于所述第一接触面(20A1)与所述第二接触面(20A2)之间，这些附加接触面具有从所述第一接触面(20A1)至所述第二接触面(20A2)增大的半径，以使所述冲击构件(22)逐渐地远离所述径向轴(RA)，并且，所述附加接触面提供所述第一接触面(20A1)与所述第二接触面(20A2)之间的平滑或者阶梯状过渡。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述壳体(16)包括供所述卡滞叶片(12)穿过的开口(26)。
3.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述壳体(16)还包括用于在相邻叶片(12)之间把所述壳体(16)临时固定于所述叶片盘构件(30)上的安装构件(28)。
4.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述转矩接收构件(18)位于所述卡滞叶片(12)的所述根部区域(12A)的径向外侧。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述凸轮凸角的所述一部分(20A)的至少一部分包括椭圆形截面。
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