CN104769233A - 涡轮机壳体 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮机壳体(10)，其包括大体圆柱壁(12)和环形一体隔音面板(18,20)，所述隔音面板安装在壁内部，所述面板包括环形表面，所述环形表面位于径向外部，与所述壁的径向内环形表面相对，其特征在于，所述壁在其内环形表面上包括第一伸出构件(28)，所述第一伸出构件轴向抵靠在所述面板的所述外环形表面的第二伸出构件(26)并且所述第一伸出构件以可拆卸的方式固定到所述第二伸出构件。

Description

涡轮机壳体
技术领域
本发明涉及一种涡轮机壳体，更具体地涉及诸如飞机中的涡轮喷气式发动机或者涡轮螺旋桨发动机的涡轮机。
背景技术
风扇壳体通常包括大体圆柱形壁，所述大体圆柱形壁绕涡轮机风扇叶片延伸，并且所述大体圆柱形壁的内表面覆盖有隔音面板。这种面板通常包括环形蜂巢结构，所述环形蜂巢结构的内表面和外表面各个均覆盖有覆皮，所述覆皮能够具有多个穿孔，以便提高噪音消减处理。所述穿孔旨在吸收由涡轮机的风扇产生的声波。
本申请人先前提出的申请EP-A1-2318679、EP-A1-2，088，290和FR-A12965859描述了这种类型的隔音面板。
涡轮机中的隔音面板通常分成多段，即，由若干个面板段形成，所述若干个面板段沿着圆周首尾相接布置并且通过粘合或者固定螺钉固定到壳体壁，所述固定螺钉相对于涡轮机的纵向轴线径向延伸。通过螺钉旋拧固定段的劣势在于其需要使用多个固定螺钉，另一方面，这增加了涡轮机的重量并且在螺钉丢失或者断裂的情况下易于损坏风扇叶片。另一方面，段之间的或多或少的宽接触区域导致在风扇附近产生交替的光滑和处理区域(并且因此产生声阻抗不连续部)，这导致针对某些操作条件提高了涡轮机的噪音水平。此外，将多个固定螺钉安装在面板上要求在其中设置影响吸声效果的致密区域。
为了限制固定螺钉的数量，上述专利申请FR-A12，935，017规定使得风扇壳体延伸并且将环形整体隔音面板固定在壳体壁上和进气道中。实践中，这种隔音面板的维护工作难以实现，原因在于必须使得涡轮机固定，以便用新的面板替换损坏的面板。
而且，壳体壁可以变形并且具有内表面，所述内表面不是完美的圆柱体。在由复合材料制成的壳体壁中尤其如此，由于用于制造壳体壁的方法，所以所述复合材料可以具有相对显著的制造公差。在当前可用技术中，固定在这种类型的壳体壁上的隔音面板不能补偿上述公差。
对于通过热固粘合剂粘合到壳体壁上的隔音面板而言尤其如此。实施这种粘合(需要在大尺寸高压锅中停留数小时)耗时，并且如果损坏面板，则必须在替换面板之前拆卸发动机。
本发明使得能够以简化、有效以及经济的方式解决上述缺陷中的至少一些。
发明内容
为此，本发明提供了一种涡轮机壳体，所述涡轮机壳体具有纵向轴线并且包括大体圆柱形壁和环形成整体隔音面板，所述隔音面板绕所述纵向轴线安装在所述壁内部，其中，面板包括环形表面，所述环形表面位于径向外部，与所述壁的径向内环形表面相对，其特征在于，壁在其内环形表面上包括第一伸出构件，由面板的外环形表面的所述第二伸出构件平行于所述纵向轴线支撑所述第一伸出构件,并且所述第一伸出构件以可移除的方式固定到所述第二伸出构件。
因此本发明提供了一种用于将整体隔音面板固定在壳体壁上的新型系统。因为面板由单个环形件(称作OPB，一体式障碍物(OnePiece Barriel)的首字母缩写)，所以在整个表面上不会发生声抗的不连续性。此外，面板固定设施没有显著增加壳体的重量并且没有穿过面板的整个径向尺寸。因此没有产生声阻的不连续性。而且，如将在下文更加详细描述的那样，尤其在装备有涡轮机的飞机机翼下方，本发明有助于安装面板并且使得能够拆卸面板(即，不必拆卸发动机)，而且还优化了喷气式飞机公差，使得其能够调节壳体壁中可能存在的圆柱度缺陷(在本发明的特定实施例中，+/-2mm至+/-0.4mm)。
整体面板可以包括环形蜂巢结构，所述环形蜂巢结构的内表面和外表面覆盖有覆皮，其中，内覆皮优选地为多穿孔型。
第一伸出构件可以通过螺钉-螺母型的设施固定到第二伸出构件。这种螺钉-螺母型固定设施有利地平行于壳体的纵向轴线延伸。面板安装和拆卸工具包括旋拧/旋松工具，所述旋拧/旋松工具旨在轴向插入在壳体壁和面板之间。
根据本发明的另一个特征，第一伸出构件和第二伸出构件包括安装吊耳。这种吊耳可以分别与壁和面板形成为一体，或者可以例如通过粘合、焊接、旋拧或者铆接分别固定到壁和面板。
壁和面板可以各个均包括构成至少一个环形序列的吊耳，所述吊耳规则地分布在壳体的纵向轴线周围。吊耳可以例如各个均包括构成两个环形序列的吊耳，其中，第一环形序列的吊耳优选地相对于第二环形序列的吊耳成角度偏移，以便便于安装。每个环形序列均包括例如十二只吊耳。
吊耳的至少一部分可以呈大体L状。这种吊耳可以包括：大体平坦或者圆柱部分，所述平坦或者圆柱部分旨在固定到壁和面板中的元件中的一个或与其形成为一体；和大体径向部分，所述大体径向部分具有孔，所述孔旨在由固定设施穿过。
壁的吊耳可以至少部分容纳在壁的内环形表面中的凹陷部中，和/或面板的吊耳可以至少部分容纳在面板的外部环形表面的凹陷部中。
吊耳有利地各个均包括：径向表面，用于承载在另一个吊耳上；和平坦或者大体圆柱中央表面，其旨在与所述其它吊耳相互配合。
壁的吊耳的平坦或者圆柱表面优选地由可机械加工的材料制成，以便校正壁的内环形表面的圆柱度的可能存在的缺陷(如果存在)。
在安装位置中，面板能够因环形空间而与壁分离，所述环形空间具有例如大约10mm的厚度或者径向尺寸。
本发明还涉及一种涡轮机，诸如，涡轮喷气式发动机或者涡轮螺旋桨发动机，其特征在于，其包括如上所述的壳体。
附图说明
在阅读以非限制性示例和参照附图时给出的以下描述，本发明的其它优势和特征将变得显而易见：
图1是根据本发明的涡轮机风扇壳体的轴向截面的示意性的半视图；
图2是图1的壳体的从上游观察的正视图(图1中的轴向箭头II)；
图3是轴向截面中的隔音面板的局部示意半视图(因此沿着壳体的纵向轴线)；
图4是图1中的细节I4的放大视图并且示出了用于固定隔音面板的设施；
图5是沿着图4的线V-V获得的示意截面图(垂直于壳体的纵向轴线的截面)；
图6是对应于图5并且示出了本发明的替代实施例的示意图；和
图7是对应于图4并且示出了本发明的另一个替代实施例的示意图。
具体实施方式
首先参照图1，图1示出了诸如涡轮喷气式发动机或螺旋桨涡轮发动机的涡轮机的风扇壳体10，这种壳体属于引擎机舱，所述引擎机舱包围涡轮机的发动机并且风扇在其内部旋转，这产生了辅助气流，所述辅助气流在引擎机舱和发动机之间流动，形成由涡轮机产生的推力的一部分。
壳体10包括大体圆柱壁12，所述大体圆柱壁12在其纵向端部处包括固定环形凸缘14、16。通过螺钉-螺母型设施将下游凸缘14固定到中间壳体的凸缘(未示出)并且上游凸缘16由螺钉-螺母型设施固定到引擎机舱中的进气道的凸缘(未示出)。
壳体包括隔音环形面板18、20、22，所述隔音环形面板18、20、22覆盖壁12的圆柱内表面并且固定到同一面壁。
在示出的示例中，壁12承载三块环形面板18、20、22，其中的两块面板是根据本发明的分别位于上游成一体的面板18和位于中间成一体的面板20，还有一块是根据现有技术分段的下游面板22。
下游面板22包括面板段，所述面板段定位成沿着圆周首尾相接并且通过螺钉24固定到壁12，所述螺钉24径向穿过段并且结合在壁12的孔中。这种固定系统存在上述多种劣势。
本发明使得能够因环形成一体(即，没有分段)的面板18、20而解决这种缺陷，使用新技术将所述面板18、20固定到壁12，尤其是在维护操作期间在飞机的机翼下方，所述新技术使得能够拆卸面板。
在图1至图5示出的示例中，面板18、20安装在壁12的内部并且通过螺钉-螺母型设施固定到同一面壁，其中，每块面板均包括吊耳26，用于轴向(图4中的轴线70)和径向承载在壁12的吊耳28上，其中，这种吊耳包括用于螺钉-螺母型设施32穿过其中的孔。
图3示出了根据本发明的面板18、20的示例性实施例，这种面板包括环形蜂巢结构34，所述蜂巢结构34的内表面和外表面各个均覆盖有层压覆皮36、38，这种内覆皮36包括多个穿孔40。面板还可以包括耐磨材料层，尤其是在面板的包围风扇叶片的区域中，如同在面板20的情况中那样，所述面板20在其内覆皮36下方包括由耐磨材料制成的内层42(见图1)。
如图2所示，每块面板18、20均成为一体，而没有断开，其中，吊耳26固定到面板的外部覆皮38并且位于环形空间40中，所述环形空间40在面板18、20和壁12之间延伸。这种环形空间可以具有大约10mm的厚度或者径向尺寸。
用附图标记100表示壳体的纵向轴线(还作为圆柱壁12和面板18、20的纵向轴线)。
应当注意的是，壁12和面板同轴。
面板18、20绕纵向轴线延伸。
每块面板18、20均装配有构成两个环形序列的吊耳：上游的环形序列的吊耳26、28和下游的环形序列的吊耳26′、28′。每个环形序列中的吊耳均成规则地布置在壳体的纵向轴线周围并且成对(沿着直径相对)。就壳体的纵向轴线而言(图2)，上游行的吊耳26、28还相对于下游行的吊耳26′、28′成角度偏移。每行均包括例如十二个吊耳26、26′、28、28′。
由面板18、20承载的吊耳26成大体L状并且各个均包括纵向部分42，所述纵向部分42施加到面板的外覆皮38并且被用螺钉43固定到该覆皮，所述螺钉43与自锁型的轮毂螺母相配合(图5)。这种纵向部分42具有圆柱部分的形状并且与面板的外部形状一致。
吊耳26的部分42的纵向端部中的一个连接到大体径向部分44，所述大体径向部分44向外延伸并且包括用于螺钉32(轴线70)穿过的孔。
吊耳26的部分42包括径向外承载表面46，所述承载表面46具有圆柱状，并且径向部分44包括径向承载表面48。
如能够在图5中所见，吊耳26的部分44的圆周尺寸小于吊耳26的部分42的圆周尺寸。
由壁12承载的吊耳28各个均包括径向外部大体平坦部分50，所述平坦部分50施加到壁12的径向内表面并且通过与自锁型的轮毂螺帽相配合的螺钉52固定到此；和部分54，所述部分54径向向内延伸并且包括通孔，所述通孔与吊耳26中的孔对准，以便固定这种吊耳的螺钉32穿过其中。
这种部分54包括径向表面56(平行于壳体的轴线100的轴线70)，用于轴向承载在吊耳26的径向表面48上；和平坦或者大体圆柱状表面58，其承载在吊耳26的圆柱表面46上。
如能够在图5中所见，吊耳28的部分54的圆周尺寸小于其部分50的圆周尺寸。此外，吊耳28的部分50部分结合到凹陷部60中，所述凹陷部60的形状匹配壁12的形状。
面板18、20的蜂巢结构34的厚度能够增加，以便提高其隔音性能。在该情形下，这能够通过增加面板的外直径来实现。面板的吊耳26继而容纳在面板18′、20′的径向外表面的纵向槽62中，如图6中大体所示。这个附图还示出了面板18′的上游的构环形序列的吊耳26和下游的构成环形序列的吊耳26′之间上述成角度偏移，其中，每个吊耳26、26′均容纳在面板的同一槽62中。
上述面板18、20均可以如下安装在壳体的壁21的内部。
每块面板18、20与壁12同轴定位在壁12的上游并且绕壳体的纵向轴线定位成成一定角度，使得这种吊耳26、26′与壳体的那些吊耳28、28′轴向对准。然后，沿着下游方向使得面板轴向平移直到其容纳在壁内部并且其吊耳26、26′轴向承载在壳体的吊耳28、28′上为止。
然后使用诸如装备有延伸部的棘轮扳手的工具将螺钉32旋拧到吊耳中，以便将面板固定到壳体。这种工具从上游轴向插入到环形空间40中，所述环形空间40在面板和壁之间延伸。如果这种空间40不具有足够的径向尺寸并且如果面板的吊耳容纳在面板18′、20′的纵向槽62中，则能够通过工具或者位于面板的槽中的其延伸部来接近螺钉。
图7示出了本发明的替代实施例，所述替代实施例与先前描述的实施例的不同之处在于吊耳126、128在此由金属薄片形成为L状。由面板118、120承载的吊耳126包括固定到面板的外覆皮的纵向部分和轴向(平行于壳体100的轴线的轴线170)承载在另一个吊耳128的径向部分上的径向部分和固定到壳体112的壁的内表面的纵向部分。
吊耳126、128的径向部分各个均包括孔。吊耳128中的孔接收轮毂螺母133。螺钉132轴向结合(轴线170)到吊耳126的孔中，然后被旋拧到由吊耳128承载的螺母133中，用于将吊耳固定在一起。针对每对吊耳126、128实施这种操作，以便将面板118、120固定到壁112。

Claims (10)

1.一种涡轮机壳体(10)，其具有纵向轴线并且包括大体圆柱壁(12)和环形一体隔音面板(18,20)，所述隔音面板绕所述纵向轴线安装在所述壁内部，其中，所述面板包括环形表面，所述环形表面位于径向外部，与所述壁的径向内环形表面相对，其特征在于，所述壁在其内环形表面上包括第一伸出构件(28)，由所述面板的外环形表面的第二伸出构件(26)平行于所述纵向轴线支撑所述第一伸出构件，并且所述第一伸出构件以可移除的方式固定到所述第二伸出构件。
2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述第一伸出构件(28)通过螺钉-螺母型的设施(32)固定到所述第二伸出构件(26)。
3.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述螺钉-螺母型设施(32)平行于所述壳体的所述纵向轴线延伸。
4.根据前述权利要求中的一项所述的壳体，其特征在于，所述第一伸出构件和第二伸出构件包括固定吊耳(26,28)，所述固定吊耳分别与所述壁(12)和所述面板(18,20)形成一体，或者所述固定吊耳分别例如通过粘合、焊接、螺钉接合或者铆接固定到所述壁和所述面板。
5.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，所述壁(12)和所述面板(18,20)各个均包括构成至少一个环形序列的吊耳(26,28)，所述构成至少一个环形序列的吊耳绕所述壳体的所述纵向轴线规则地分布。
6.根据权利要求4或者5所述的壳体，其特征在于，所述吊耳(26,28)中的至少一部分是大体L状。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的壳体，其特征在于，所述壁(12)的所述吊耳(28)至少部分容纳在所述壁的所述内环形表面的凹陷部(60)中，和/或所述面板(18,20)的所述吊耳(26)至少部分容纳在所述面板的所述外环形表面的槽(62)中。
8.根据权利要求4至7中的一项所述的壳体，其特征在于，所述吊耳(26,28)各个包括：径向表面(48,56)，所述径向表面用于承载在另一个吊耳上；和平坦或者大体圆柱中央表面(46,58)，所述大体圆柱中央表面旨在与所述另一个吊耳配合。
9.根据权利要求8所述的壳体，其特征在于，所述壁(12)的所述吊耳(28)的平坦或者圆柱表面(46,58)由能够机械加工的材料制成，以便校正所述壁的所述内环形表面的圆柱度的可能存在的缺陷。
10.一种涡轮机，诸如涡轮喷气式发动机或者涡轮螺旋桨发动机，其特征在于，其包括根据前述权利要求中的一项所述的壳体(10)。
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