CN104246144A - 用于拆卸涡轮风扇引擎的方法和加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于移除双轴涡轮的方法，所述双轴涡轮包括前扇(7)、具有HP转子(353)的HP模块(40)以及LP涡轮模块(60)，中间壳体具有用于HP转子的支持轴承(P3),HP转子由连接螺母(20)保持在所述轴承中，该方法包括在已经空出该连接螺母后插入用于拧开该连接螺母的工具的步骤，该方法特征在于包括在起动拧开工具(200，300)之前预热该连接螺母的步骤。

Description

用于拆卸涡轮风扇引擎的方法和加热装置

技术领域

本发明涉及拆卸一种气体涡轮引擎，特别地涉及移除一种将高压转子与在双轴前扇涡轮风扇中的前轴承连接的螺母。

背景技术

双轴前扇涡轮风扇包括容纳在两个结构性壳体元件(指的是现有技术中的中间壳体和排气壳体)的中心中的轴承所支撑的两同轴转子。在引擎的前方，轴承安装在中间壳体中，在后方，一个或多个轴承容纳在排气壳体中。因此，在例如CFM56的引擎中，旋转组件安装在五个轴承上：三个在前部，两个在后部。在前部，风扇轴和低压(LP)转子的轴分别安装在两个第一轴承中。高压(HP)转子在两个第一轴承的下游处由第三轴承支撑。在后部，此相同的HP转子由轴间轴承支撑，LP转子的轴由安装在排气壳体的中心中的轴承支撑。

在操作的过程中，各引擎被运送到车间用于例如整体维修，其中，其完全拆除，各零件被清洗、维修或如果有必要就更换。拆卸包括几个步骤，包括移除在后部的LP涡轮模块以及随后移除由HP轴形成的模块。HP轴的转子包括上游轴颈，所述上游轴颈由必须被拧开的连接螺母保持在第三轴承中。此操作本身由于此零件的相对不可获得性而因此具有一定的难度。连接螺母是圆柱形螺纹零件，所述螺纹零件用来相对于轴承的内座圈固定HP转子的轴颈形上游端部。此螺母包括切入圆柱形壁并定位在螺纹部分的上游延伸部中的四个齿。

标准程序开始于将LP涡轮模块移动到后部以及将LP轴抽出到后部。对连接螺母的接入可以经由通过LP轴释放的中心通道实现。在将替代已经被移除的轴承的楔入装置以及内引导管放置在适当位置后，适合形状的在圆柱形管的端部处配备有两个可伸缩凸耳的工具被引入此通道直到螺母，随后，两个凸耳沿着径向展开，使得它们接靠螺母的四个齿中的两个。由于防止HP转子被楔子旋转，因此围绕其轴线转动工具允许螺母被拧开。

此操作是精细的，由于螺母的齿不得被损坏以及螺母不得变形。为此，引擎制造商的建议规定了所施加的最大扭矩。

如果连接螺母不能以此方式拧开，则程序包括移除组件，所述组件包括风扇和低压(LP)压缩机，以便经由引擎的前部触及螺母。一旦此路径张开，适当形状的工具就沿着引擎的轴线引入，直到连接螺母。工具的头部适合于螺母的所有齿的形状，使得可以施加比之前更大的扭矩并提高成功放松其的机会。

然而，如果连接螺母通过此操作仍然无法移除，则其必须被切断。切断螺母是昂贵的且并非是直截简明的解决方案，其应被避免，因为不仅螺母必须被替代而且存在所产生的碎片和锉末可能污染紧邻附近的传动装置的风险，这要求移除和清洁这些零件。被称为IGB的此传动装置用来驱动与辅助变速箱AGB连接的径向臂。

通过提高引擎的运转持续时间或引擎运转周期的数量和其中与劣化环境有关的这种引擎的使用，现在发现，由于螺母被卡住而使拆卸经常导致连接螺母被切断。

连接螺母卡住是因为多种因素：

-由于部件升温而导致油脂烧焦，

-在放松过程中，由于超过了允许转矩的极限所生成扭力，螺母变形，

-使用滚动轴承的轴颈和内座圈形成对中轨道的螺母的部分发生氧化。

本申请人已经自行设定了开发用于拆卸马达的工具的目的，尽量避免要求切断螺母。

发明内容

本发明涉及一种双轴涡轮风扇，所述涡轮风扇包括前扇、具有HP转子的HP模块和LP涡轮模块，中间壳体具有用于支撑HP转子的轴承，HP转子通过连接螺母被保持在中间壳体的轴承中。用于拆卸引擎的方法包括一旦可触及螺母就引入用于拧开连接螺母的工具的步骤，其特征在于，其包括在接合拧开工具之前事先加热连接螺母的步骤。

事先加热到中等温度使得可软化与连接螺母和颈圈的螺纹粘合在一起的烧焦的石油，以及还允许经由紧密安装的支撑表面而相互接触的圆柱形元件之间的不同膨胀。

为了现有零件的整体性，温度必须保持在安全值以下。本方法的一个示例性实施例的最大加热温度是130℃。

优选地，一旦LP涡轮模块使用其轴来被移除，管状加热设备就被沿着引擎的轴线从后部引入到由LP涡轮模块释放的中央空间中，连接螺母从内侧被加热。

根据另外一个特征，加热设备包括管，所述管具有用于经由一个端部将热空气吹进的设备以及在另外一个端部处的径向开口，以便朝向连接螺母沿着径向引导热空气。

在加热螺母后，引入一后拧开工具。该工具优选包括管和多个指状件，所述指状件在其中它们容纳在管内使得管可以被引进直到螺母的位置与其中它们沿着径向展开以便与连接螺母的齿接触的位置之间可伸缩。拧开扭矩被施加到该工具上，所述扭矩所维持的数值低于承受它们被损坏的风险的在齿上的力的数值。

根据影响拆卸的另外一个方式，在经由后部的失败尝试后，或者直接地，风扇被移除以便沿着向前的方向松开所述连接螺母，并为了拧开螺母而将施加扭矩的前拧开工具放置在适当位置中。前拧开工具优选包括管状元件，所述管状元件配备有形状与连接螺母的齿的形状互补的齿；所述管状元件适当地放置在螺母上，并施加拧开扭矩。

该管状元件有利地位于与引擎的壳体连接的支撑件中，所述支撑件形成用于施加拧开扭矩的接触点。

还必须固定HP模块的转子。为此，LP涡轮模块已经被移除，HP转子被防止利用管状元件旋转，所述管状元件接合在由LP模块释放的空间中，其在一个端部处与HP模块的壳体连接，并通过旋转HP转子被固定在另外一个端部处。

作为安全措施，当发现对拧开的阻力时，利用被校正至最大允许扭矩的断扭扳手来确认所述连接螺母没有卡住。

附图说明

现在根据通过非限制性例子所给出的一个实施例以及参考附图所获得的描述，更详细地描述了用于移除连接螺母的方法，其中：

图1是根据本发明的方法所应用的引擎的轴向截面的表示；

图2是在原地显示将HP转子连接到在中间壳体中的前轴承上的以及被移除的螺母的半轴向截面图；

图3是在拆卸过程中引擎的侧视图；

图4和5表示了用于加热螺母的装置的一个例子；

图6，7和8表示了经由后部被引进的在涡轮侧面上的用于拧开螺母的装置的一个实施例；

图7是显示在图6中的在展开位置中的工具的穿过AA的截面，以及图8显示了在缩回位置中的工具；

图9至11显示了具有支撑件和管形螺丝扳手的用于经由引擎的前部拧开的工具；

图12显示了在等角剖面中的用于防止HP转子旋转的工具。

具体实施方式

图1的截面显示了双轴前扇涡轮风扇1。此附图从左到右，也就是沿着气流的方向从上游到下游，显示了在风扇壳体2’内侧的风扇2的转子。由壳体限定的风扇引导管分成了两个同心环形管，一个用于穿过引擎的主流，另外一个用于未被加热就被喷射的次流。主流在低压增压式压缩机中压缩，随后在HP压缩机3中压缩。其被允许进入到燃烧室4中，在燃烧室中其通过燃料的燃烧而被加热。从中所得的热气体在被喷射前依次在HP涡轮机5和LP涡轮机6中膨胀。转子被支撑在两个结构性壳体中，所述结构性壳体是中间壳体7—风扇壳体连接在其上游侧面上—排气壳体8连在后部。

具有增压式压缩机的风扇2和LP涡轮6由LP涡轮轴6'连接。涡轮轴6'和具有其壳体的涡轮6与排气壳体8一起形成LP涡轮模块60。

HP压缩机3和HP涡轮5形成在HP轴或模块40内侧的HP转子35。其还包括燃烧室4。HP转子35安装在轴承P3中的下游端部处，所述轴承支撑在中间壳体7的中心套筒中。被称为IGB的用于经由容纳在中间壳体的臂中的径向轴而驱动辅助变速箱(AGB)的变速箱也在这里。

图2更详细地显示了引擎的此部分；转子35的上游轴颈经由IGB传动装置的小齿轮9的中间部分被容纳在滚动轴承的内座圈P3i中。连接螺杆20在21处被拧到转子35的端部，并相对于中间壳体沿着轴向固定转子端部。因此，连接螺母20是具有在其圆柱形壁的上游轴向延伸部中的内螺纹21、外对中轨道23和齿22的圆柱形零件。

移除HP模块40包括，事先移除LP模块60，以便可触及螺母20，并将用于将HP转子保持在其壳体中的盘70放置就位，从而替代轴间轴承。此盘代替使用LP模块60来移除的下游轴间轴承。引擎的状态在图3中示意性地表示。包括风扇壳体和中间壳体的前部分被固定到框架上，从中间壳体分离的后部是HP模块40。其与从升降机悬挂下来的梁90相连。

以下步骤包括将用于加热螺母20的设备100引入到在由LP涡轮的轴空出的中央空间中就位的引导管41中。

其包括台车101，所述台车101安装在轮上并具有垂直壁103，所述垂直壁103配备有引导可以垂直移动的平台107的垂直轨道105。该平台从缆绳悬挂下来，所述缆绳经由一套滑轮连接到手动操作绞盘109上，平台的高度可以利用该绞盘来调节。平台107支撑包括加热单元110和中空管112的加热组件。加热单元布置在管的近端，以便在该中空管112中生成朝向中空管112的另外一个端部的热空气流。此其他端部通过围绕管112的轴线切入到管112的壁中的孔114侧向地张开。该加热组件还包括当管引入到引擎中时用于定位管并将其楔入就位的设备。此设备在此由在横向板上的两个突出部113形成。

该加热组件经由水平旋转的心轴115的中间部分安装在平台上，使得可将其枢转到一垂直存储位置中，其中其装入台车中，或装入一水平活动位置。该加热组件的角位置由布置在该台车侧面上的手轮116所控制。一适当的机构将手轮的旋转运动转换成围绕水平心轴115的加热组件的旋转。

为了加热该连接螺母20，该台车面朝引擎放置，并与其轴线对齐，使加热元件水平并引入到引导管41中，直到突出部113与在保持盘70中制成的它们的各自壳体邻接。随后，管的端部与螺母同高。打开该加热单元，热空气就经由管的孔114朝向连接螺母吹入。监测该连接螺母温度的提升，其不得超过130℃。当该温度达到时，加热单元就关闭，台车就撤回并放好。

第二步骤涉及拧开螺母，工具200在后部从涡轮引入到引导管41中。为此，使用包括拧开管的拧开工具，在所述拧开管的端部安装有四个指状件，所述指状件在允许管沿着内管状空间41移动的所述管内的缩回位置与其中它们从该拧开管的圆柱形壁沿着径向延伸的展开位置之间移动。在后一个位置中，通过施加围绕该管的轴线的旋转扭矩，该四个指状件压靠各齿的侧向边缘，并将拧开力传递到其上。通过提供数量与连接螺母的齿的数量相同的一些指状件，相对于只有两个指确保了力的更好分配。随后可以施加更大的扭矩，提升了成功放松螺母的机会。

图6至8显示了适于本方法的工具的截面。此工具200包括管状元件201，在所述管状元件内侧容纳有用于展开并随后缩回用于与连接螺母的齿接触的指状件的机构。

该用于致动指状件的机构包括布置为在管的端部处的横断管的盘210；该盘具有布置在用于容纳各指状件212的十字形件中的四个径向槽211。对于指状件的两个位置，如在图7和8中所示出的，这些与连接到一致动构件214上的连接杆213连接。通过以一种方式或另外一种方式自身围绕其轴线转动致动构件，使得指状件利用连接杆的作用而根据方向采取缩回或延伸的位置。盘210固定到围绕用于致动指状件的构件214的管状元件216上。该管状元件216固定到齿轮217上，以被驱动旋转。管状元件201设置为相对于HP模块40是固定的。为此，其包括没有在此显示的突出部，所述突出部在用于加热该连接螺母的设备中与保持盘70接合。在管的其他端部处，为了在将放松扭矩施加到螺母上的同时有助于防止HP转子35的任何旋转，该管配备有设计为接合在HP转子轴颈的槽中的销218。最后，管201与叶片219连接，所述叶片可沿着径向移动，由手轮222致动，并用来在放松之前抽出螺母20的制动器。

也在本附图中显示上游引导构件220。其具有比管201更小的直径，用来经由一设置到该端部，并安装在风扇2上的工具使工具200对中。

在加热连接螺母后，所述工具被引入到中央空间中，直至未示出的侧向突出部接靠装置110。随后，所述盘面朝螺母的齿。随后，指状件利用控制构件223的确定的角位移而沿着径向展开。通过具有侧向补翼的一个或多个指状件，所述盘被转动，使得补翼滑动到创建在齿下方的对应槽中。

在邻接位置，已知的是，在管的上游端(未从后面示出)，轴向销218接合在HP转子35的轴颈的内侧的对应轴向槽中。尽管仍在位置上并被楔入，但是例如已知为Sweeney品牌的扭矩放大器被放置就位。

利用被矫正到最大允许扭矩的断动扭矩扳手来确认连接螺母未被卡住。如果该扳手屈服并折叠成两部分，则最大允许扭矩已被超过；螺母视为卡住，必须尝试从前部拧开。如果扳手没有折断，则例如压缩空气马达的马达在扭矩放大器上放置就位，该连接螺母首先被放松随后被拧开。

用于将连接螺母从前部移除的方法首先包括移除由风扇、增压式压缩机和轴承P1和P2形成的组件，以从前部直视该螺母。

如用于经由涡轮移除的方法，以相同的方式，该连接螺母事先在工具100的帮助下被加热。随后，前拧开工具300在引擎上放置就位，图9、10和11。该工具包括两部分：固定到引擎壳体上的键支撑件310，以及管形螺丝扳手320，该管形螺丝扳手可在该支撑件中围绕其轴线旋转。该组件显示在图9中。支撑件310包括从圆柱形杆311以星形延伸的四个分支312。该支撑件包括可移除的垫座322。操作者安装适合于引擎类型的垫座，使得能够获得用于与壳体连接的正确界面。分支和垫座322在它们的端部处具有孔313，用于与中间壳体连接的螺钉可以穿过所述孔313。该管形螺丝扳手320容纳在圆柱形杆中，使得其沿着轴向被阻挡但可以围绕其轴线自由旋转。该管形螺丝扳手包括将它们自身放置在对应环314中的两个圆形支撑表面321。一可移除的环315沿着上游方向关闭槽的空间，以便沿着轴向将管形螺丝扳手锁定在支撑件中。该管形螺丝扳手在一端包括形状与连接螺母20的齿22互补的四个齿316以及在其另一端的用于驱动其旋转的小齿轮317。该管形螺丝扳手还包括用于在放松前推开螺母20的制动器的细环323。

一旦工具300放置就位，图12的楔管350就布置在HP转子内侧，以防止其旋转。此管包括具有定位突出部353的横向板，所述突出部邻接于盘70中的相应凹口中。与HP转子的轴向槽接合以便固定HP转子的销351被放置在管的端部。

该操作方法包括以下步骤：

利用加热装置100将连接螺母加热至不超过130℃的温度。

将后放松工具200放置就位。

将力倍增器，例如Sweeney型装置，在小齿轮上放置就位。

利用接合在Sweeney力倍增器中的断动扭矩扳手，确认可以通过施加低于由制造商允许的极限的扭矩来放松连接螺母。

如果该扳手允许小齿轮旋转而不折叠，则连接螺母未被卡住，气动马达放置就位以驱动该小齿轮。

如果扭矩扳手指示已经超过最大扭矩，则必须考虑经由前部来放松。

经由前部的加热包括以下步骤：

利用加热装置100将连接螺母加热至不超过130℃的温度。

将前放松工具300放置就位。

将支撑件310安装到中间壳体上，并将四个分支旋入到在其中的现有孔口中。

将拧开扳手320引入到支撑件的杆中，直至齿形端部接合在螺母的齿之间。

利用环315沿着轴向将所述拧开扳手锁定在支撑件上。

利用例如配备有楔入销的楔入管350来防止HP转子35旋转。

将一力倍增器，例如Sweeney型装置，在小齿轮317上放置就位。

利用接合在Sweeney力倍增器中的断动扭矩扳手，确认可通过施加低于制造商所允许的极限的扭矩来放松连接螺母。

如果扳手允许小齿轮旋转而不折叠，则连接螺母未被卡住，气动马达放置就位以驱动小齿轮。

如果扭矩扳手指示已经超过最大扭矩，则必须考虑切断螺母。

因此，本发明的方法是相对于现有技术的改进，因为通过此方法，注意到在应用该程序后的螺母被切断的事例的数量已经大量地且显著地减少。

Claims (10)

1.一种用于拆卸双轴涡轮风扇的方法，所述涡轮风扇包括前扇(7)、具有HP转子(353)的HP模块(40)、LP涡轮模块(60)，中间壳体具有用于支撑所述HP转子的轴承(P3)，所述HP转子由连接螺母(20)保持在所述轴承中，所述方法包括一旦可触及该连接螺母，就引入用于拧开该连接螺母的工具的步骤，其特征在于，其包括在接合所述拧开工具(200，300)之前事先加热所述连接螺母的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，根据该方法，一旦所述LP涡轮模块(60)连同其轴被移除，则从后部将一管状加热设备沿着所述引擎的轴线引入到由所述LP涡轮模块空出的中央空间中，所述连接螺母(20)从内侧被加热。

3.如前述权利要求中任何一项所述的方法，其包括在加热所述连接螺母后引入后拧开工具(200)的步骤，所述工具包括管和多个指状件，所述指状件在其中它们被容纳在所述管内的位置与其中它们沿着径向展开以与所述连接螺母的齿接触的位置之间是可伸缩的。

4.如权利要求3所述的方法，根据所述方法，一拧开扭矩施加到所述工具(200)上，该扭矩维持在低于齿上的力将可能损坏它们的扭矩的值。

5.如前述权利要求中任何一项所述的方法，所述方法包括移除所述风扇以沿着向前的方向空出所述连接螺母(20)，并将用于将一拧开扭矩施加到该连接螺母上的前拧开工具(300)放置就位。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述前拧开工具(300)包括一管状元件(320)，所述管状元件配备有形状与所述连接螺母(20)的齿的形状互补的齿，该管状元件在所述连接螺母上放置就位，一拧开扭矩施加到该管状元件上。

7.如权利要求6所述的方法，根据该方法，所述管状元件放置在与所述引擎的壳体相连的支撑件(310)中，所述支撑件形成用于施加所述拧开扭矩的接触点。

8.如权利要求5至7中任何一项所述的方法，所述LP涡轮模块已经被移除，根据该方法，所述HP转子被防止利用一管状元件(350)旋转，该管状元件接合在由所述LP模块所空出的空间中，该管状元件在一端与所述HP模块的壳体相连，在另一端与所述HP转子旋转固定。

9.如权利要求5或7所述的方法，根据该方法，在施加一拧开扭矩之前，利用一校准至最大允许扭矩的断动扭矩扳手来确认所述连接螺母未被卡住。

10.一种加热装置，其适于执行权利要求2至9中任何一项所述的方法，该装置包括台车(101)，一管状元件(112)安装在该台车上，并可被引入到所述中央空间中，所述中央空间在一侧具有用于将热气体引入所述管状元件中的设备(110)，以及一远离所述侧的侧向开口(114)。