CN104704218A - 对外壳壁的用于接近旋转轴的开口进行密封的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对外壳壁的用于接近旋转轴的开口进行密封的装置。所述装置(21)能够被密封地插入到所述开口(19)中并且能够通过固定元件被固定并抵靠所述壁，其特征在于，所述装置包括以相对彼此可滑动的方式组装的并相对于所述开口同轴的两个柱形部分(23，24)，所述两个柱形部分中的第一部分(23)能够固定地插入到所述开口中，并且所述两个柱形部分中的第二部分(24)能够通过所述固定元件(22)被固定到所述壁上并且受到弹性部件(25)的作用，所述弹性部件(25)设置在所述部分之间并且趋向于使所述第二部分与所述壁轴向分离。

Description

对外壳壁的用于接近旋转轴的开口进行密封的装置

技术领域

本发明涉及一种用于对设置在外壳的壁中且出于检查目而允许接近容置在外壳中的旋转轴的开口进行密封的装置。本发明在具体但非排他的应用中涉及一种用于驱动涡轮轴发动机(例如，涡轮喷气发动机)中的辅助设备的齿轮箱的外壳，所述箱包括用于在发动机的维护操作期间手动驱动齿轮以允许转子旋转的轴。轴可从箱外部接近，可移除的密封装置在不进行维护操作期间将通道封闭。

背景技术

已知的是，航空涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机包括附件或辅助设备：泵，交流发电机和类似装置，这些附件或辅助设备通常通过驱动轴(尤其是高压(HP)转子的轴)来机械地驱动。根据常规使用，附件被安装在设备支撑部上。通常由表示“辅助齿轮箱”的英文缩写AGB代表的支撑部包括箱，箱包含由具有平行的轴线的小齿轮形成的机构，所述小齿轮相互啮合。小齿轮由输入轴驱动，输入轴本身通过运动链被连接至涡轮轴发动机的轴上。附件因此被并联地安装在支撑部上并且同时被机械地联接至小齿轮，附件通过小齿轮来驱动。小齿轮的润滑通过润滑油在齿轮箱内的流通来实现。

这些小齿轮中有一个小齿轮不用于驱动任何辅助设备；所述一个小齿轮主要用于在涡轮轴发动机的检查和维修期间手动旋转转子。AGB因此包括开口或通道，通过驱动构件使得所述开口或通道提供从外部可接近载有所述小齿轮的轴。当发动机不处于维修时，通过密封装置使所述开口密封地封闭。

所述装置通常包括一体式柱形本体，所述一体式柱形本体在其外周处设置有与内表面或限定壁中的开口的外周接合的O形密封圈。在开口的外出口处，本体径向地延伸穿过横向轴环，横向轴环形成覆盖件并且靠在壁上以便通过固定元件(例如，螺栓)被固定到壁上。

当发动机的检查需要接近所述小齿轮和轴时，通过移除螺栓并轴向取出密封装置来移除所述装置。在检查轴(通过曲柄类型的驱动构件或类似物使轴旋转)之后，在启动发动机之前，密封装置通过将具有密封压环的本体引入到开口中并且然后将覆盖件螺栓连接到箱的壁上来更换。

然而，为了确保航空机器的安全性，很重要的是考虑覆盖件被不正确地重新组装或简单地被遗忘的可能性。如果在操作期间发生这种情况，对箱的机械构件进行润滑的润滑油将通过开口漏出，使得发动机不可避免地停机。

另外，在我们关注的情况中，通向本体中的外凹口中的开口的外周的内部油管由O形密封圈限定。

因此，如果疏忽地未安装密封装置，只要发动机被启动，油路中的低压报警器就会被触发并且大量的润滑油于是穿过管道漏到外部并且然后漏到机器外，这使得可快速地确定问题并且在所述问题导致飞机的灾难性后果之前停止发动机。

然而，密封装置的覆盖件可在未使用螺栓的情况下被安装到开口中，即，本体和密封压环接合在开口中并且覆盖件压靠所述壁。因此，所述装置可通过O形密封圈和开口的内圆周之间的摩擦力被保持在开口中的位置处。

在这种情况下，当发动机在地面以低速操作时，密封装置不大可能被喷出，使得低压报警器不会检测到任何情况。然而，在没有螺栓的情况下存在不能检测到错误组装的风险，并且尤其是，在处于满载的发动机起飞或巡航阶段之前并且油路被加压到最大，无疑将导致密封装置被喷出。这种情况下将导致发动机在不适当的时刻停止并且必须因此被绝对避免。

在螺栓的确被安装但是不够牢固的情况下也可能会面临这种情况，这种情况使得装置的本体的覆盖件和外壳的壁之间可出现间隙，从而在发动机处于运行时使得润滑油快速流失。

发明内容

本发明的目标在于通过消除这些问题(尤其涉及在重新组装密封装置之后缺乏固定元件的相关问题)来改善所述缺点。

为此，提出一种对设置在外壳的壁中并且允许接近旋转轴的开口进行密封的装置，所述装置能够被密封地插入到所述开口中并且能够通过固定元件被固定并被抵靠所述壁，其特征在于，所述装置包括以相对于彼此可滑动的方式组装的并且相对于所述开口同轴的两个柱形部分，两个柱形部分中的第一部分能够固定地插入到所述开口中，并且两个柱形部分中的第二部分能够通过所述固定元件被固定到所述壁上并且受到弹性部件的作用，所述弹性部件被设置在所述组装的部分之间并且趋向于使所述第二部分与所述壁轴向分离。

因此，和具有一体式本体的密封装置不同，如果缺少所述固定元件或甚至是所述固定元件未被完全地旋拧，当启动发动机时，第二可动部分将通过润滑油压力的附加辅助下的弹性部件而被朝着所述壁中的开口的外部推进。按照这种方式，所述开口和所述第二部分之间产生了空间，从而引起润滑油的严重泄露，这于是将不可避免地被常规的低压报警器检测到。

因此，这种密封装置克服了上述缺点并且避免了在密封装置被接合但并未充分固定(没有螺栓或具有未拧紧的螺栓)的情况下运行发动机的风险。

在优选实施例中，所述弹性部件为靠置在所述第一固定部分和所述第二可动部分的相应的横向表面上的压缩弹簧。

为了标记所述第一柱形部分的轴向固定位置，所述部分被安装在所述开口中的轴向抵接部中。

例如，所述第一部分具有外台肩，所述外台肩能够抵靠形成所述开口中的轴向止挡部的内台肩。

具体地，所述第一柱形部分和所述第二柱形部分装载有围绕它们的密封压环，所述密封压环能够与所述开口接合(所述第一固定部分上的密封压环与所述开口的内表面接合，并且所述第二可动部分上的密封压环与所述内表面或与限定所述开口的入口的壁的横向表面接合)，所述弹性部件被设置在外周空间或腔室中，所述外周空间或腔室被设置在所述部分的密封压环之间。当装置被安装，来自箱或从外壳的进油管道通至所述两个密封压环之间的所述空间以允许润滑油流动，并且由于缺少所述固定元件或所述固定元件未被充分旋拧，当所述第二可动部分通过所述弹性部件而被从所述开口推动时，允许润滑油流出而导致润滑油从所述开口漏出。

在优选实施例中，所述第二可动柱形部分部分地被密封地安装在所述第一固定部分和所述开口的内表面之间并且终止于形成覆盖件的径向轴环，所述覆盖件能够通过固定元件附接并抵靠所述外壳的壁。

有利地，所述第二部分围绕所述第一部分安装并且能够在所述第一部分的外台肩和刚性连接至所述第一部分的止挡部分之间轴向地移动。因此，所述第二部分保持连接至所述第一部分，并且此外，所述第二部分在所述弹性部件的作用下的轴向运动被限制并且足以导致严重泄露。

例如，所述止挡部分被旋拧到所述第一固定部分中的螺纹通道中并且具有外部横向凸缘，所述外部横向凸缘形成用于所述第二可动部分的轴向止挡部。

本发明还涉及一种形成支撑涡轮轴发动机的辅助机器的外壳的齿轮箱，所述齿轮箱包括：外壁，所述外壁中设置有用于接近轴的开口，以便手动驱动所述涡轮轴发动机的转子或所述辅助机器；以及用于对所述接近开口进行密封的装置。

有利地，所述密封装置为上述的密封装置。

附图说明

通过参照附图阅读本发明的非限制性实施例的详细说明，其它特征和优点将变得清楚，在附图中：

图1为本发明的方案所应用到的涡轮轴发动机的图示；

图2为根据本发明的密封装置在安装到外壳的用于接近旋转轴的开口中之前的纵向截面；

图3为安装到开口中并且被正确固定到外壳的壁上的密封装置的纵向半截面；以及

图4、图5和图6分别为在没有固定螺栓的情况下、在螺栓的错误更换的情况下和在忘记通过工具拧紧螺栓的情况下安装的密封装置的纵向半截面。

具体实施方式

参考图1，能够看到涡轮轴发动机1，在图示情况下涡轮轴发动机1为双转子旁通涡轮喷气发动机。该涡轮轴发动机通常包括高压转子2以及从上游到下游相继的高压压缩机4、燃烧室5和涡轮6；所述涡轮通过轴3被连接至被所述涡轮驱动的压缩机。低压转子7包括上游的扇叶9和高压转子上游的低压压缩机10；扇叶9和低压压缩机10通过低压轴8被连接至高压涡轮6下游的涡轮11。

形成箱或外壳的设备支撑部14被安装在扇叶壳体或中间机壳的外轴环上。所述支撑部容纳发动机的辅助设备，例如，燃料和油泵以及发电机。所述设备由容置在箱14中的小齿轮16驱动，小齿轮16通过适当连接件被联接至所述设备。这些小齿轮16相互啮合并且本身被由箱14和高压转子的轴3上的斜齿轮箱的圆锥形小齿轮15之间的多个传动轴17构成的运动链移动。

参考图2，图2示出了轴18的可从箱14的外部穿过开口19接近的端部，所述开口例如可以为圆形的、被设置在箱的壁20中并且与所述轴同轴。

轴18的端部的形状被成形为：在检查发动机的高压转子期间使得用于轴17的小齿轮16(上述小齿轮中的一个(未示出)，所述小齿轮刚性连接至轴18)的手动旋转的工具能够和运动链相接合。

当所述发动机不处于维护时，开口19通过塞子或密封装置21来被封闭，塞子或密封装置21通过固定元件22被可移除地固定至箱的壁上。

如图2所示，对设置在箱14的壁20中用于接近旋转轴18的开口进行密封的装置21包括两个柱形主要部分23和24，被组装成相对于彼此可滑动的两个柱形主要部分23和24在它们之间具有弹性构件25，从而使两个柱形主要部分23和24以彼此轴向远离的方式被分离或移动。

如随后将看到的，在本发明的应用中，第一部分23用于与开口19的第一孔26中的轴向抵接部(被固定地保持在该第一孔中)接合。并且第二部分24安装成部分地围绕所述第一部分，并且第二部分24用于接合开口中的直径大于第一孔的孔27中(所述孔27通至箱的外部)，以便通过固定元件(例如，螺栓22)使得所述第二部分被固定到壁20上。

具体地，形成密封件的第一柱形部分23包括封闭开口19的横向底部28，并且在所述横向底部28的外周29处设置有用于容纳O形密封圈31的凹槽30。外环形台肩32被设置在所述外周处并且能够轴向抵接设置在开口的两个孔26、27的横截面中的变化处的内环形台肩33。

横向底部28在与轴相对的一侧上被环形侧壁34加以延伸，环形侧壁34在其外周处包括用于容纳O形密封圈36的凹槽35。

第二部分24的环形侧壁37围绕第一部分23的侧壁34安装。为了防止所述第二部分相对于第一部分脱出，设置了止挡部分38。所述止挡部分通过旋拧到中心螺纹孔39中而被安装，中心螺纹孔39由第一部分的侧壁34限定，所述止挡部分被旋拧到直到部分38之上的外部横向凸缘40抵靠第一部分的侧壁34的相应的横向表面41为止。

横向凸缘40从所述第一部分径向地突出，使得预先安装在第一部分的侧壁上的第二环形部分24在弹性部件(例如，压缩弹簧25)的作用下被推动到沿轴向抵接部分39的横向凸缘40，第二部分24的横向表面42压靠所述横向凸缘。弹簧随着螺栓的旋拧而沿侧壁34上的外横向台肩43的方向被压缩，第二部分因此能够在所述止挡位置和另一位置之间滑动(如下文将看到的)。

此外，第二部分的侧壁37的外周处存在容纳有O形密封圈45的凹槽44，所述O形密封圈能够与第二孔27的表面接合。

关于压缩弹簧25，所述压缩弹簧25环绕部分23、24并且首先抵靠横向表面46并且其次抵靠第二部分的环形壁37的横向表面47，横向表面46设置在底部的外周29中并且第一部分的用于抵接开口的台肩32由横向表面46产生。

当密封装置21的两个部分已被组装时，弹簧位于接合点31、45之间并且所述部分具有自发地通过弹簧25分离的趋势，所述弹簧推动第二部分24抵靠止挡部分38上的横向凸缘40，第二部分的壁37与第一部分的密封压环36接合。

此外，可以看到，第二部分的环形壁37通过轴环或基部49横向地延伸，在轴环或基部49中设置有均匀分布的孔50，以便固定螺栓22的螺纹杆22A通过。

因此相对箱14中的开口19组装密封装置21的方法在图2中示出。

箱的壁20围绕开口19包括用于容纳螺栓22的杆的螺纹孔51并且照惯例包括进油管或管道52，进油管或管道52首先与箱14的内部连通(轴18位于所述箱中)并且其次通至孔27开口(如图2至图6所示)。

将装置21安装在开口19中本身不会引发任何困难。

如图3所示，装置的第一柱形部分23接合在开口中，并且底部的外周29处的O形密封圈31与限定第一孔26的表面接触，接合一直持续直到第一部分的外台肩32接触开口的内台肩33为止。

然后，夹紧螺栓22被安装以便使第二柱形部分24的轴环49抵靠着壁的外部横向表面54被固定；杆22A被旋拧到壁中的螺纹孔51中直到螺栓的头部22B与轴环接触为止，并且轴环本身抵靠所述壁。

同时，随着第一部分23沿轴向抵接箱，旋拧导致第二部分24朝第一部分滑动并且弹簧25被压缩，并且导致壁37接近第一轴向固定部分的台肩43。在滑动期间，可动的第二部分24上的外部密封压环45已经与限定第二孔27的表面接触，同时第二环形部分的壁37仍与第一部分23的侧壁34的密封压环36接触。第二部分24因此距形成用于部分38的止挡部的横向凸缘40很远。在未示出的变形实施例中，可以设想将密封压环45布置在轴环49和壁的横向表面54之间。在这种情况下，图3中的O形密封圈将被平面密封件替代，密封通过螺栓22的完全拧紧来提供。

内腔室或空间53与油管52连通，并且同时通过各种密封压环来制造与外部的不渗漏的对接，弹簧25位于内腔室或空间53中，并且内腔室或空间53由所述部分的横向表面46和47以及孔27的表面限定。

在图3中示出的图示中，开口19被密封装置21适当地封闭(通过O形密封圈31、36、45)，使得发动机能够完全安全地运行。低压报警器保持非激活状态，因为低压报警器不会检测到箱中的任何压力降。

轴因此与外部密封地隔离。

现在假设，在移除密封装置21并且检查轴18和相关的机构之后，以图4中示出的定位将装置复位到开口19。装置当然接合在开口中并且第一部分的密封压环31与孔26的内表面接触，但是第二部分由于压缩弹簧的作用而保持在开口的外部。

当夹紧螺栓22由于操作者的疏忽而没有重新设置到位时，发生这种定位。

有利地，将装置21分成通过弹性部件可轴向移动的两个部分的设计使得可将第二部分保持在外部并且保持在距开口19一定距离处，从而在第二部分24的壁和开口19的入口(孔27)之间产生足够的空间。这是因为通过弹簧25的作用，第二部分24被自发地推动并抵靠部分38的凸缘40。

按照此图的方式，只要启动发动机，润滑油从管道32漏出将使大量的润滑油泄露，从而进入腔室53中并且经由开口穿过产生的环形空间而漏到箱14的外部(如箭头F所示)。

密封的总损失导致箱中的压力下降，这立即由低压报警器检测到。

第二部分24在弹簧和穿过管道漏出的润滑油的内部压力的作用下被保持在外部。因此，装置21通过建立对润滑油严重泄漏的快速检测而完美地履行其安全职责。

在图5中的视图中，螺栓22在螺纹孔51中的安装是有效的，但是没有实现所述螺栓的完全锁紧或旋拧。可动部分24的轴环49和箱的壁20的横向表面54之间出现了非常小的空间。

螺栓的头部22B所致使的第二部分24的轴向运动导致弹簧25被压缩并且使部分24的壁37朝固定部分23的台肩43移动，并且允许密封压环45被放置在第二孔27中以确保与外部的密封对接。离开管道52的石油(箭头F)由于密封压环36和45的存在而不能穿过装置21朝开口外部泄露。

为了避免螺栓这种类型的不完全的重新组装，有必要使用引入到螺栓的螺纹孔51的底部中的螺栓锁紧装置55，使得一旦螺栓用手被拧紧(即在螺纹杆22A与锁紧装置55接合之前)，装置的第二可动部分24的密封压环45仍处于距到第二孔27的入口一定距离处。除了通过使用专用拧紧工具来确保螺栓在锁紧装置中的拧紧和密封装置的具有不渗透性的正确安装的以外，所述螺栓锁紧装置的目的在于防止第二部分接近并且因此防止与开口相关的密封压环的不渗透性。

因此，可确定或计算出螺栓锁紧装置相对于手动拧紧的螺栓的长度的轴向位置，使得所述螺栓提供正确拧紧并且仅在利用专用工具旋拧之后实现装置的密封。因此除了使用确保螺栓拧紧的专用工具以外，第二部分24(轴环49)不能移动靠近壁20(横向表面54)。

如图6所示，螺栓锁紧装置55为容置在螺纹孔的底部中且由适当材料生产的环，以便通过拧紧工具接合螺栓的螺纹杆。

在所述附图中，螺栓22已经用手安装到壁中的螺纹孔51中并直到环55的位面(即，螺栓抵接所述环)，其中，仅使用工具的才能继续将螺栓拧紧到安装密封压环45所需的扭矩。如果操作者忘记利用工具拧紧螺栓并且使密封装置1处于图示的位置，则可动部分24的密封压环45仍沿轴向远离到孔27的入口，并且受到弹簧25的作用的部分趋于向外移动(在这种情况下，将抵靠螺栓的头部22B)。

因此，如果启动发动机，由管道52泻出并且穿过腔室53(和开口)的严重的润滑油泄露立即沿图6中的箭头F的方向朝箱的外部发生。所述泄露同时导致箱中的压力下降，这立即由低压报警器检测到。在此，由本发明的密封装置产生的泄露意味着，在螺栓的错误拧紧被忽视的情况下，将不可避免地检测到所述错误拧紧。一圈螺栓的仅可通过适当工具实现的最终拧紧将确保开口中的装置被正确密封(如图3所示)。

和常规的固定的一体式装置不同，根据本发明的装置具有两个部分，当操作者忘记将螺栓复位或不完全地复位螺栓时，两个部分中的一个部分可通过活塞效应而移动(利用通过润滑油压力辅助的弹簧)，从而实现对严重泄露的快速检测。

Claims (10)

1.一种用于对设置在外壳的壁中并且允许接近旋转轴的开口进行密封的装置，所述装置(21)能够被密封地插入到所述开口(19)中并且能够通过固定元件被固定并被抵靠所述壁，其特征在于，所述装置(21)包括以相对于彼此可滑动的方式组装的并且相对于所述开口同轴的两个柱形部分(23，24)，所述两个柱形部分(23，24)中的第一部分(23)能够被固定地插入到所述开口中，并且所述两个柱形部分(23，24)中的第二部分(24)能够通过所述固定元件(22)被固定到所述壁上并且受到弹性部件(25)的作用，所述弹性部件(25)被设置在所述组装的部分之间并且趋向于使所述第二部分与所述壁轴向分离。

2.一种装置，其中，所述弹性部件(25)为靠置在所述第一固定部分(23)和所述第二可动部分(24)的相应的横向表面上的压缩弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一柱形部分(23)被安装到所述开口中的轴向抵接部中。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一部分(23)具有外台肩(32)，所述外台肩(32)能够抵靠形成所述开口中的轴向止挡部的内台肩(33)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一柱形部分和所述第二柱形部分(23，24)装载有围绕它们的密封压环(31，45)，所述密封压环(31，45)能够与所述开口(19)接合，所述弹性部件(25)被设置在所述部分的所述密封压环之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第二可动柱形部分(24)部分地被密封地安装在所述第一固定部分和所述开口(19)的内表面之间并且终止于形成覆盖件的径向轴环或基部，所述覆盖件能够通过所述固定元件被附接并抵靠所述外壳的壁。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述第二部分(24)可在所述第一部分上的外台肩(43)和刚性连接至所述第一部分的止挡部分(38)之间轴向地移动。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述止挡部分(38)被旋拧到所述第一部分中的螺纹通道(39)中并且具有横向凸缘(40)，所述横向凸缘(40)形成用于所述可动部分的轴向止挡部。

9.形成支撑涡轮轴发动机的辅助机器的外壳的齿轮箱，包括：外壁(20)，所述外壁(20)中设置有用于接近轴(18)的开口(19)，以便手动驱动所述涡轮轴发动机的转子或所述辅助机器；以及用于对所述接近开口进行密封的装置(21)，其特征在于，所述密封装置(21)为根据权利要求1至8中任一项所述的密封装置。

10.根据权利要求9所述的箱，其中，用于容纳所述固定元件(22)的螺纹孔(51)以围绕所述接近开口的方式被设置在所述外壁中并且包括抵靠螺栓的螺栓锁紧装置(55)，使得连接至所述第二部分的密封压环(45)在通过专用工具将所述螺栓拧紧之前处于距所述壁中的开口(19)一定距离处。