CN104246149B - 放松用于气体涡轮引擎的模块的转子的连接螺母的工具 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及放松将HP转子连接到双轴涡轮喷气引擎的中间壳体上的螺母和前风扇，所述前风扇包括LP涡轮模块、具有HP转子的上游轴颈的HP模块以及具有HP转子轴颈的支撑轴承的中间壳体，所述轴颈由所述连接螺母固定在所述轴承中，该方法包括插入在已可触及螺母后放松该连接螺母的工具的步骤。放松工具(200)包括管(201)和多个指状件(212)，所述指状件在其中它们被容纳在管中的位置与其中它们沿着径向展开的位置之间伸缩。所述工具(200)安装有所述可伸缩指状件(212)，所述指状件展开并与螺母的所有齿接触，随后向所述工具施加拧开旋转扭矩。

Description

放松用于气体涡轮引擎的模块的转子的连接螺母的工具

技术领域

本发明涉及一种气体涡轮引擎的拆卸，具体涉及连接螺母的移除，所述连接螺母与在双螺杆前扇涡轮风扇引擎中的高压转子的轴承连接。本发明更具体地涉及用于移除连接螺母的工具。

背景技术

双螺杆前扇涡轮风扇引擎包括由容纳在两个结构壳体元件的中心中的轴承所支撑的两个同轴转子：指的是现有技术中的中间壳体和排气壳体。在引擎的前部，轴承容纳在中间壳体中，在后部，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)转子的轴分别地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转子由中间轴轴承支撑，LP转子的轴由安装在排气壳体的中心中的轴承支撑。

在一运转周期后，各引擎被运送到车间用于例如整体维修，其中，其完全拆解，各零件被清洗、维修或甚至如果有必要就更换。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。此操作防止了由于在引擎中的螺母的中心位置和此部件的差的可获得性而在其自身所产生的一定程度的困难。连接螺母是圆柱形螺纹部件，所述螺纹部件用来相对于球轴承组件的内环固定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。

标准程序包括移除在后部处的LP涡轮模块以及同样地从后部拔出LP轴。连接螺母经由通过LP轴自由留下的中心通道接入。在替代已经被移除的轴承的楔入设备后方以及在工具引管被安装后，在圆柱形管的端部处设置有两个可伸缩凸耳的适当形状的工具被引入到与螺母一样远的此通道，随后，两个凸耳沿着径向设置，使得它们抵靠四个螺母中的两个接合。由于防止HP转子被楔子旋转，因此围绕其轴线转动该工具允许螺母被拧开。

此操作是精细的，连接螺母的齿尽量不得损坏，此螺母尽量不得变形。为此，由引擎制造商发布的指令规定了所施加的最大扭矩。

如果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压缩机，以便从引擎的前部获得到连接螺母的接入。一旦可获得此接入，适当形状的工具就沿着引擎的轴线引入，直至其到达螺母。工具的头部被特制成适合于螺母的齿所设定的形状，这意味着可以施加比之前更大的扭矩，从而提高放松螺母的成功机会。

然而，如果连接螺母使用此操作仍然不可以被移除，则其必须被切断。切断螺母不是廉价或直接简明的解决方案，应被避免，由于不仅螺母随后必须被替代而且存在所产生的碎片和锉末可能污染位于最附近的传动装置的风险，并且这将意味着必须移除和清洁这些部件。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。

通过提高引擎的运行持续时间或引擎运行周期的数量和其中与劣化环境有关的这种引擎的使用，发现现在的拆卸越来越趋向导致螺母必须被切断，因为其已经被卡住。

因为多种因素连接螺母被卡住：

-由于部件升温而导致油脂烧焦；

-在放松过程中，由于被超过的允许扭矩极限所生成的扭力，螺母变形，

-使用滚动轴承的轴颈和内环形成居中轨道的螺母的那些零件发生氧化。

本申请人已经自行设定了开发用于拆卸引擎的工具的目的，尽量避免了导致切断螺母的需求。

发明内容

本发明涉及一种双螺杆旁路涡轮风扇引擎。其包括前扇、中间壳体、具有HP转子的HP模块，以及LP涡轮模块。由于中间壳体具有支撑HP转子的轴承，因此后者由连接螺母固定在轴承中。用于拆卸引擎的方法包括在已经创建到螺母的接入后引进用于拧开连接螺母的工具的步骤，以及在引进拧开工具之前事先加热螺母的步骤。

事前加热到适当温度使得可软化与螺母和轴颈的螺纹粘结在一起的烧焦石油，还使得可允许彼此接触的圆柱形元件的不同膨胀，其轴承表面设计成紧密配合。温度保持在安全限度以下，以便确保所涉及部件的完整性。在本方法的一个示例性实施例中所加热到的最大温度是130℃。

一旦螺母被加热，拧开工具的后部就经由由LP涡轮模块自由地获得的通道而被引入。

本发明涉及将HP转子从引擎的后部连接到中间壳体的螺母的拧开。方法使用包括管和多个指状件的拧开工具，所述指状件在其中它们被容纳在管中的位置与其中它们沿径向被设置的位置之间可回缩。所述工具以这种方式被引进：可回缩指状件被设置成与螺母的所有齿侧向接触，以及拧开扭矩被施加到工具上。

显著地以这种方式将拧开扭矩施加到工具上：扭矩所保持的数值低于在连接螺母的齿上的承受损坏它们的风险的荷载的数值。由于荷载分布在全部齿上，因此可以提高施加到螺母的扭矩，而不存在使齿变形或使圆柱形部件变成椭圆的风险，因为荷载集中在两个完全相反的区域中。

本发明涉及拧开工具；其包括设置有多个指状件的管状元件，所述指状件能够在其中它们在管状元件内侧回缩的位置与其中它们被设置并能够与连接螺母的齿侧向地接触的位置之间沿着径向移动。

根据一个优选的实施例，管状元件包括横向的、可相对于管状元件旋转运动并且具有用于引导指状件的径向凹槽的盘，以及用于相对于横向盘致动指状件的机构。

更具体地，工具还包括具有中心构件用于致动指状件的机构，所述中心构件能够相对于可移动盘旋转运动，通过联杆与指状件连接，中心机构的旋转导致指状件相对于可移动盘沿着径向移动。

为了固定管状元件并允许拧开扭矩施加到工具上，管状元件包括在支撑指状件的盘的附近的防旋转制动器。管状元件包括叶片，所述叶片能够围绕垂直于管状元件的轴线的轴线向外沿着径向移动。

根据另一特征，工具包括由从横向板突出的止档件所形成的沿轴向楔入并定位的设备。

附图说明

现在更详细地描述了根据通过非限制性例子给出的一个实施例用于移除连接螺母的方法，通过参考附图来给出了本说明，其中：

图1是方法所应用的引擎的轴向截面的描述；

图2是显示与HP转子的轴承连接的在原地被移除的螺母的轴向半截面；

图3是在拆卸过程中引擎的侧示意图；

图4和5描述了用于加热螺母的装置的一个示例性实施例；

图6，7和8描述了从涡轮侧面的后部引进的用于拧开螺母的装置的一个示例性实施例；

图7是图6中A-A截面的视图；以及

图9是阻止HP转子旋转的工具的等距视图。

具体实施方式

图1的横截面描述了双螺杆前扇涡轮风扇引擎1。在所述附图中从左到右，即沿着气体流动方向从上游到下游，可以见到在风扇壳体2'内侧的风扇2。由该壳体限定的风扇管分成了两个同心环形管，一个用于穿过引擎的主流，另外一个用于没有被加热就被喷射的次流或旁流。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。其被允许进入到由燃料燃烧而被加热的燃烧室中。所得的热气体在被喷射前依次分配穿过HP涡轮机5和LP涡轮机6。转子被支撑在两个结构性的壳体中，所述壳体是中间壳体7—风扇壳体在上游端固定到该中间壳体上—和在后部的排气壳体8。

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向下游安装在轴承P3中，所述轴承支撑在中间壳体7的中心。这也是其中被称为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的变速箱的位置。

图2更详细地显示了引擎的此部分；形成为轴颈的转子35的上游端部容纳于滚动轴承P3的内环P3i中。IGB变速箱的小齿轮9的圆柱形部分插入到HP转子与环P3i之间。连接螺母20在21处被拧到转子35的端部上，并相对于中间壳体沿着轴向固定后者。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、外对中轨迹23和齿22的圆柱形部件。该螺母包括围绕其轴线分布的四个齿。

HP模块40的拆卸包括事先将LP模块60移除，以暴露螺母20，并安装一用于将HP转子保持在其壳体中的盘70。此盘代替使用LP模块60而被移除的下游中间轴轴承。引擎的状态在图3中示意性地描述。在前部的风扇壳体和中间壳体固定到一架子上，从中间壳体分离的后部是HP模块40。其与从滑轮组悬挂下来的梁90连接。

下一个步骤是将加热螺母20的设备100引进安装在由LP涡轮轴自由地留下的中央空间中的引导管41中。

此设备100在下文描述。

其包括托架101，所述托架安装在滚轴上，并具有垂直的壁103，设置有引导可垂直移动的平台107的垂直轨道105。该平台由一个线悬挂，并通过一套滑轮与高度可调节的手动操作的升降机109连接。平台107支撑由加热器110和中空管112所组成的加热组件。该加热器位于管的邻近端部，以在中空管112中生成指向其其他端部的热空气流。此其他端部侧向地张开，具有孔114围绕其轴线切入到管112的壁中。该加热组件还包括当引入到引擎中时关于位置的用于楔入并定位管的设备。这里此设备由在一横向板上的两个突出部113形成，所述突出部与在保持盘70上形成的对应凹口配合。

该加热组件通过一水平旋转心轴115安装在平台上，使得其可定向到一垂直存储位置，在该位置中，其回缩进入到托架中，或回缩到水平活动位置。加热组件的该位置由侧向地位于托架上的手轮所控制。一适当的机构将该手轮的旋转运动转换成加热组件围绕水平心轴115的旋转。

为了加热连接螺母20，该托架面朝引擎沿着其轴线定位。使加热元件水平并引入到引导管41中，直至突出部113邻接到在保持盘70中形成的它们各自的壳体中。随后，管的端部位于螺母的高度。加热器被打开，热空气就被吹出，朝向螺母穿过在管中的孔114。检测螺母温度的提升；其必须超过130℃。当达到该温度时，加热器就失效，托架就撤回并放好。

第二步骤是使用工具200拧开连接螺母，所述工具200在后部从涡轮插入到引导管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处安装有四个指状件，所述指状件在允许管沿着内管状空间41移动的所述管的内侧缩回的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收缩。在后一个位置中，通过施加围绕管的轴线的扭矩，该四个指状件压靠各齿的侧向边缘，并将拧开力传递给它们。通过提供一些与螺母的齿的数量相等的指状件，可以获得比恰好两个指状件所可以获得的更好的力的分配。随后可以允许施加更大的扭矩，从而提高放松螺母的成功机会。

现在参考附图6至8，所述附图是适用于该方法的工具的横截面。图6显示在纵向截面中的工具。图7是在图6的AA上的展开指状件的横截面。图8是相同的视图，但具有回缩的指状件。此工具200包括管状元件201，其中其容纳展开随后缩回的指状件与螺母的齿接触和脱离的机构。

所述指状件致动机构包括横跨位于其端部的管的盘210；该盘具有用于单独容纳指状件212的四个十字形径向槽211。所述指状件与连接到一致动构件214的联杆231相连，如图7和8中所示的指状件的两个位置。通过沿着一个方向或另外一个方向围绕其轴线转动在其自身上的致动构件，该联杆使所述指状件根据方向位于回缩位置或展开位置。盘210固定到围绕指状件致动构件214的管状元件216上。该管状元件216固定到用于驱动其旋转的大齿轮217上。管状元件201设计为被使得相对于HP模块40是固定的。为此，其包括突出部，所述突出部没有在此描述并同样地在螺母加热设备100中，其与保持盘70配合。在管的其他端，管设置有销218，所述销将接合在HP转子轴颈的槽中，以利于在将放松扭矩施加到螺母上的同时防止HP转子35的任何旋转。管201最后与径向可移动叶片219连接，由手轮222致动，被使用来在放松之前抽出防止螺母20旋转的该制动器。

上游引导构件220也显示在此图中。其直径小于管201的直径，并且其经由为此目的设置且安装在风扇2上的工具而对中工具200。在螺母被加热后，该工具被引入到中央空间，直至未示出的侧向突出部接靠装置70。随后该盘面朝螺母的齿。指状件随后由控制构件223的已确定的角位移沿着径向展开。由于一个或多个指状件212具有侧向副翼，因此该盘被转动，以使副翼在齿下面制成的对应槽中滑动。

当工具邻接时，已知的是在管的上游端部处(从后面不能看到)，轴向销218接合在HP转子35的轴颈内侧的对应轴向槽中。使用被楔入到位的任何物件来安装例如已知为Sweeney扭矩倍增器的扭矩增倍器。

被校准到最大许可扭矩的阻断扭矩扳手被用来核查螺母是否卡住。如果扳手弯曲和断裂，则意味着最大许可扭矩已经被超过，该螺母被认为已卡住。因此，必须尝试将其从前部拧出。

如果扳手没有断裂并允许螺母放松，则例如压缩空气马达的马达被固定到扭矩增倍器上，螺母被放松并随后被拧开。

如果螺母由于卡住而不能放松，则其从前部被拧开。用于将连接螺母从前部移除的方法首先包括移除由风扇形成的组件、增压式压缩机和轴承P1和P2，以便可从前部直视螺母。

Claims (4)

1.一种用于在气体涡轮引擎模块的转子中拧开连接螺母(20)的工具，其包括配备有多个指状件(212)的管状元件(201)，所述指状件可在它们在所述管状元件的内侧内缩的位置与它们展开并能够与所述连接螺母的齿侧向接触的位置之间径向移动，其特征在于，所述管状元件(201)包括盘(210)，所述盘(210)是横向的，其能够相对于所述管状元件旋转运动，并且具有用于引导所述指状件的径向凹槽(211)；以及用于相对于所述盘致动所述指状件的机构。

2.根据前述权利要求所述的工具，其用于致动所述指状件的机构包括一中心构件(214)，所述中心构件可相对于所述盘(210)旋转运动，并通过联杆(213)与所述指状件(212)相连，所述中心构件的旋转导致所述指状件相对于所述盘沿着径向移动。

3.根据权利要求1或2所述的工具，其所述管状元件(201)包括在支撑所述指状件的盘附近的防旋转制动器。

4.根据权利要求1或2所述的工具，包括由止档件所形成的轴向楔入和定位设备。