CN104220704B - 用于组装导向叶片级的方法和工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于组装导向叶片级(1)的方法和工具，该导向叶片级(1)包括同轴的和通过径向叶片(8)连接的内护罩(6)和外护罩，该方法包括保持板(19)压靠内护罩(6)的外表面的步骤，这样板(19)以流体密封方式和至少部分地覆盖内护罩(6)中的开口(10)和叶片(8)之间所形成的间隙(15)，以及施用密封树脂(11)到内护罩(6)的内表面(12)的步骤，这样该密封剂(11)填充间隙(15)以及叶片(8)的径向内端嵌入到密封剂(11)中。

Description

用于组装导向叶片级的方法和工具
本发明涉及用于组装导向叶片级，特别地用于涡轮发动机的低压压气机的方法和工具。
在涡轮发动机压气机中，导向叶片级包括两个轴向护罩，一个在另一个内侧延伸，并且通过基本上径向翼型互相连接，该径向翼型经由它们径向端固定到护罩。
导向叶片级的外护罩具有径向孔，翼型的径向外端通常地通过焊接，接合和固定在该径向孔中。内护罩包括径向孔，翼型的径向内端接合在该径向孔中，具有间隙，这些间隙具有在大约2毫米(mm)到3毫米范围的宽度。
在现有技术中，翼型的内端通过能聚合的密封树脂固定到内护罩，该能聚合的密封树脂施用于内护罩的内表面，以及硬化后，用于固定翼型到内护罩。树脂在内护罩内侧形成环形锁定，同时翼型的径向内端嵌入其中，以及同时它的内周缘限定耐磨轨道，以配合转子的环形擦拭件，以形成迷宫类型密封。
在将树脂施用于内护罩之前，注射树脂到翼型和内护罩中孔的边缘之间上述间隙中，围绕翼型中每个翼型的周围。这用于提前在间隙中填充，以避免当正在施用树脂于内护罩时，随后通过间隙的任何树脂(以避免浪费树脂和以限制用于清洁导向叶片级所需的时间，为了排除树脂的任何流出)，通过由操作者所填充的注射器将树脂注射到间隙中，同时该注射步骤是漫长和昂贵的(对于单个导向叶片级花费约8小时)，困难的，凌乱的和难以使得其可重复。当正在施用树脂时，为了限制树脂的流出，可以在施用树脂之前，将它储藏在冰箱中，以增加它的粘度。然而，尽管将树脂放置到合适位置更容易，但是它使得管理成批的树脂更复杂。
本发明针对该问题提供了简单、有效和廉价的解决方案。
为此，本发明提供了安装导向叶片级的方法，该导向叶片级包括同轴的和通过基本上径向翼型互相连接的内护罩和外护罩，该方法的特征在于：它包括下列步骤：
a)将翼型的径向外端接合在外护罩中的孔中，并且将所述翼型的径向内端接合在内护罩中的孔中，具有间隙；
b)例如，通过焊接，将翼型的外端固定到外护罩；
c)保持板承靠于内护罩的外表面上，这样板至少部分地和以密封方式覆盖内护罩中的开口和翼型之间所形成的间隙，板圆周地定位在翼型之间；和
d)将密封树脂施用到内护罩的内表面，通过这样的方式：树脂填充上述间隙以及翼型的径向内端嵌入到树脂中。
通过这种方式，当正在将树脂施用到内护罩的内表面时，它填充在内护罩中开口和翼型之间所形成的间隙中，但是不溢出到内护罩的外表面上，因为以密封方式关闭这些间隙的板的存在。
本发明可以排除现有技术的步骤，该步骤在于：在将密封树脂施用到护罩的内表面之前，通过注射器将树脂注射到上述间隙中。棘手和难于进行的该注射步骤被更简单和更快地将板放置到适合位置和维持它们压靠内护罩的外表面的步骤所代替。
优选地，密封树脂基于硅酮，例如具有室温硫化(RTV)类型的硅酮。
根据本发明的特征，在步骤c)期间，将工具圆周地放置在翼型之间，每台工具包括开始承靠于内护罩的外表面上的内板和外承靠构件，诸如外板，后者开始承靠于外罩的内表面上，弹性装置，后者布置在内板和外承靠构件之间，以强迫内板承靠于内护罩上。
有利地，每台工具能够占据引入位置，在该引入位置，内板和外部承靠构件朝向彼此移动，抵抗弹性装置，以及占据组装位置，在该组装位置，在弹性装置的帮助下，内板和外承靠构件彼此相互移动分开，以强迫内板承靠于内护罩上。
每个内板也可以具有两个侧边缘，后者匹配两个相应的邻接翼型的压力侧和吸入侧表面的形状。
而且，每个内板也可以包括至少一个定位支座，其开始承靠于相应邻接叶片中一个的后缘或前缘。
该特征有利于和保证了板相对于翼型的正确定位。
本发明也提供了用于组装涡轮发动机导向叶片级的工具，该工具包括内承靠板和外承靠构件，诸如，例如外承靠板，它们通过至少一个撑杆连接在一起，该撑杆的长度在内板和外承靠构件朝向彼此相互移动的插入位置与内板和外承靠部件彼此相互间隔分开的组装位置之间是可调整的，弹性装置倾向于在组装位置将内板和外承靠构件间隔分开。
优选地，内板覆盖有变形材料的层，例如，硅酮泡沫的层，以避免对它将要承靠的内护罩的任何损坏。
撑杆可以包括两个管状部分，一个可滑动地安装在另一个中，所述部分中一个部分包括螺栓，安装该螺栓以在所述部分中另一个部分中的开口中可移动，所述开口包括其中螺栓可以自由地滑动的区域，该区域沿着滑动轴线延伸和延伸有至少一个区域用于锁定螺栓，该区域垂直于滑动区域延伸。
因此，在导向叶片级的内罩和外罩之间安装工具之前，撑杆缩回以及螺栓接收在锁定区域中，以防止部分中一个部分相对于另一个滑动。一旦已经将工具放到合适的位置，螺栓从锁定区域取出和放入到滑动区域中，在该滑动区域中，在来自于弹性装置的驱动下，两个部分可以自由地滑动，该弹性装置倾向于将内板压靠于内护罩的外表面上和将外承靠构件压靠于外护罩的内表面上。
外承靠构件也可以是覆盖有变形材料的层，例如硅酮泡沫的层的外板的形式，以避免对外板开始承靠的外罩的任何损坏。
通过阅读下面通过非限制性实施例和参考附图所进行的描述，可以更好地理解本发明，以及显现本发明的其它细节、特征和优点：
图1是包括导向叶片级的涡轮发动机压气机的轴向截面中部分示意的半视图。
图2是图1导向叶片级的内罩和翼型的部分立体示意图。
图3是现有技术导向叶片级的内护罩和翼型的部分立体示意图，并且它表示该级的制造步骤。
图4是图1导向叶片级的内护罩和翼型的部分轴向截面示意图。
图5是表示在导向叶片级的内和外护罩之间安装的本发明工具的立体图。
图6是本发明工具的示意图。
图7是一部分工具的立体图。和
图8是具有根据本发明安装在其上的工具的一部分导向叶片级的部分轴向截面示意图。
首先，参考图1，其表示涡轮发动机，诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机的低压压气机，压气机包括导向叶片级1，其具有在它们之间安装的转子叶轮2
每个转叶轮2包括圆盘3，该圆盘3在它周缘带有环形排的基本上径向和被压气机壳体5所围绕的叶片4。
每个导向叶片级1分别地包括两个护罩，内护罩6和外护罩7，具有在它们之间延伸的环形排的基本上径向的翼型8，外护罩7通过螺母-和-螺栓类型装置9固定到壳体5。
翼型的径向外端焊接到外护罩7。翼型的径向内端接合在内护罩6中的孔10中，具有间隙(图2)，并且通过施用能聚合的密封树脂11到内护罩6的径向内表面12上，它们固定到内护罩6(图4)，同时翼型8的径向内端嵌入到密封树脂中。
在施用密封树脂11之前，初步结合可以施用于内护罩6的内表面12。
硬化后，密封树脂11在内护罩6内形成环形锁定，同时该锁定的内周缘限定耐磨轨道13，该耐磨轨道13适合与转子叶轮2的圆盘所带有的环形擦拭件14配合，以形成迷宫类型密封(图1)。
在现有技术中，在将树脂注射到上述间隙15中的步骤之前进行施用密封树脂的步骤，在图3和图4中示意性地示出了该步骤。
通过由操作者所填充和处理的注射器17注射树脂16。将树脂16注射到间隙15中翼型8的周围，以填充间隙15和随后当树脂11正施用到内护罩6的内表面12时，防止树脂11通过间隙15。
然而，如上所解释的，该注射步骤具有大量缺陷。
为了补救它们，本发明提出了使用下面参考附图5至8所描述的工具18的结构。
每台工具18包括通过两个伸缩撑杆21a、21b连接在一起的内承靠板19和外承靠板20，每个伸缩撑杆包括两个管状可移动部分22、23，一个可滑动地安装在另一个中以在内板19和外板20朝向彼此相互移动的插入位置和在内板19和外板20彼此相互间隔分开的组装位置之间可移动，弹性装置24倾向于将两个板19和20间隔分开到组装位置中。
管状部分23、22例如，在螺钉帮助下(未示出)固定到内板19和外板20。
每个板19、20可以全部或部分地覆盖有变形材料的层25，例如硅酮泡沫。举例说明，可以使用供应商“圣戈班高功能塑料股份公司”(Saint-Gobain Performance PlasticSA)的商标COHRlastic F-12下已知的泡沫。
例如，变形材料的层25具有范围在4mm到6mm的厚度。
每个内板19具有两个侧边缘26、27，该侧边缘的形状设计为匹配两个邻接翼型8的压力侧和吸入侧表面28和29的形状。
每个侧边缘26、27也包括在板的平面中突出的区域30，其将承靠相应翼型8的后缘31或前缘，以构成用于定位工具18的定位支撑。
撑杆21a中一个的内管状部分22包括螺栓，例如由螺钉32所形成的螺栓，它安装在外管状部分23中的开口33中。该开口33包括其中螺栓32可以自由地滑动的区域34，该区域沿着滑动轴线，即，沿着管状部分22、23的轴线延伸，并且在靠近内板19的其端部，它延伸有至少一个锁定区域35，后者垂直于滑动区域34延伸，或者只在滑动区域34的一侧上，或者在该区域34的两侧上，如图5中所示。
包括开口33的外管状部分23被安装以绕着带有螺栓32的内管状部分22枢转。
由此，这两个管状部分22、23、螺栓32和开口33一起构成卡口系统，能够使撑杆21a被锁定在其插入或缩回位置中(即，当螺栓32接合在开口33的区域35中时)，其中两个板19和20朝向彼此相互移动，抵抗弹性装置24的回复力，或者相反地，它们允许两个板19和20彼此相互移动分开(当螺栓32接合在开口33的区域34中时).
下面是组装本发明的导向叶片级1的方法的描述，与该导向叶片级是否被扇区化无关。
如上所述，导向叶片级1包括同轴的和通过基本上径向翼型8连接在一起的内护罩6和外护罩7。
本发明的方法最初地包括将翼型8的径向外端接合在外护罩7的孔中，以及将所述翼型8的径向内端接合在内护罩6的孔10中，具有间隙15。
然后，翼型8的外端焊接到外护罩7。
此后，工具18接合在内护罩6和外护罩7之间，并且圆周地接合在翼型8之间。在该接合阶段期间，螺栓32接合在开口33的锁定区域35中，这样撑杆21a、21b被保持在插入位置。
也在该接合阶段期间，接合工具的内板19，这样支撑30开始承靠翼型8后缘或前缘31。
此后，操作者转动所述的撑杆21a的外管状部分23，这样螺栓32接合在开口33的滑动区域34中。然后，弹性装置24迫使撑杆21a、21b到它们的组装位置(或展开位置)，以分别地压内板19和外板20靠着内护罩6的外表面和靠着外护罩7的内表面。在回复力的作用下，硅酮泡沫的层25倾向于变形一点，特别地这样内板19的侧边缘26、27以密封方式安装靠着相应翼型8的压力侧和吸入侧表面28、29。
相反，外板20的侧边缘与翼型8的压力侧和吸入侧表面28和29间隔分开，如图5中更清楚地可以看到的。
由弹性装置24所产生的力可以位于，例如每个撑杆2.5千克(kg)到3kg的范围。
在这种情况下，内板19以密封和完全(或几乎完全的)方式，覆盖内护罩6中开口10和翼型8之间所形成的间隙15。
然后，将能聚合的密封树脂11的层施加到内护罩的径向内表面(图8)。树脂穿入到上述间隙15中，而翼型8的径向内端同样嵌入到树脂11中。
因为内板19和层25的存在，树脂很少或根本不会流动超过间隙15到内护罩6的外表面。
然后，在炉中将树脂11升高到120℃的温度进行2小时期间。
安装后，密封树脂11在内护罩6内侧形成环形锁定，锁定的内边缘13限定耐磨轨道，用于配合可移动的叶片级2的圆盘3所带有的环形擦拭件14，以形成迷宫类型密封。
工具18的内板19和外板20然后再次朝向彼此移动，并且通过转动相应的外管状部分23，移动螺栓32到开口33中锁定区域35中。然后，可以从导向叶片级1取回工具18。
可以估算将一台工具18放置到适当位置中以及移除它所需要的时间位于10秒(s)到20s的范围。

Claims (10)

1.安装导向叶片级(1)的方法，该导向叶片级包括同轴的和通过径向翼型(8)互相连接的内护罩(6)和外护罩(7)，该方法的特征在于：它包括下列步骤：
a)将翼型(8)的径向外端接合在外护罩(7)中的孔中，并且将所述翼型(8)的径向内端接合在内护罩(6)中的孔(10)中，具有间隙(15)；
b)将翼型(8)的外端固定到外护罩(7)；
c)保持内板(19)承靠于内护罩(6)的外表面上，这样内板(19)至少部分地和以密封方式覆盖内护罩(6)中的孔(10)和翼型(8)之间所形成的间隙(15)，内板(19)圆周地定位在翼型(8)之间；和
d)将密封树脂(11)施用到内护罩(6)的内表面(12)，通过这样的方式：树脂(11)填充间隙(15)以及翼型(8)的径向内端嵌入到树脂(11)中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：密封树脂(11)基于硅酮。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：在步骤c)期间，将工具(18)圆周地放置在翼型(8)之间，每台工具(18)包括开始承靠于内护罩(6)的外表面上的内板(19)和外承靠构件，该外承靠构件开始承靠于外护罩(7)的内表面上，弹性装置(24)，该弹性装置(24)布置在内板(19)和外承靠构件之间，以强迫内板(19)承靠于内护罩(6)上。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：每台工具(18)能够占据引入位置，在该引入位置，内板(19)和外承靠构件朝向彼此移动，抵抗弹性装置(24)，以及占据组装位置，在该组装位置，在弹性装置(24)的帮助下，内板(19)和外承靠构件彼此相互移动分开，以强迫内板(19)承靠于内护罩(6)上。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：每个内板(19)具有两个侧边缘(26、27)，这两个侧边缘(26、27)匹配两个相应的邻接翼型(8)的压力侧和吸入侧表面(28、29)的形状。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于：每个内板(19)包括至少一个定位支座(30)，该定位支座(30)开始承靠于相应邻接翼型(8)的后缘(31)或前缘。
7.用于组装涡轮发动机导向叶片级(1)的工具(18)，该工具包括内板(19)和外承靠构件，它们通过至少一个撑杆(21a、21b)连接在一起，该撑杆的长度在内板(19)和外承靠构件朝向彼此相互移动的插入位置与内板(19)和外承靠构件彼此相互间隔分开的组装位置之间是可调整的，弹性装置(24)，它倾向于在组装位置将内板(19)和外承靠构件间隔分开。
8.根据权利要求7的用于组装涡轮发动机导向叶片级(1)的工具(18)，其特征在于：内板(19)覆盖有变形材料的层(25)。
9.根据权利要求7的用于组装涡轮发动机导向叶片级(1)的工具(18)，其特征在于：撑杆(21a、21b)包括两个管状部分(22、23)，一个可滑动地安装在另一个中，所述两个管状部分(22、23)中一个部分(22)包括螺栓(32)，安装该螺栓以在所述两个管状部分(22、23)中另一个部分(23)中的开口(33)中可移动，所述开口(33)包括其中螺栓(32)可以自由地滑动的区域(34)，该滑动的区域(34)沿着滑动轴线延伸和延伸有至少一个区域(35)用于锁定螺栓(32)，该至少一个区域(35)垂直于滑动区域(34)延伸。
10.根据权利要求7至9中任一权利要求的用于组装涡轮发动机导向叶片级(1)的工具(18)，其特征在于：外承靠构件是覆盖有变形材料的层(25)的形式。
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