CN105452617A - 叶片的拆卸设备和相应的拆卸方法 - Google Patents

Abstract

从涡轮上拆卸至少叶片的拆卸设备，所述涡轮包括一套叶片，所述设备包括：夹持构件(11)，包括：阻挡面(111)；拆卸开口(112)；-将夹持构件(11)连接到涡轮轴上的连接装置，所述连接装置在所述夹持构件(11)和所述涡轮轴之间形成枢轴连接，所述夹持构件(11)的角度位置的形成具有拆卸面向所述拆卸开口(112)的要拆卸的至少一个叶片的第一功能，和阻挡面向所述阻挡面的要阻挡的一套叶片的第二功能。

Description

叶片的拆卸设备和相应的拆卸方法

技术领域

本发明涉及从涡轮上拆卸至少一个叶片的拆卸；涉及从涡轮上拆卸至少一个叶片的系统，涉及这种拆卸设备的安装方法，还涉及拆卸至少一个涡轮叶片的方法。

本发明特别涉及飞机发动机涡轮领域，而且特别是高压涡轮。

背景技术

图1示出了飞机发动机一般截面图和所述发动机的各个部分。在与燃料混合并在燃烧部分的其中一个燃烧室内燃烧前，经由低温段进气部分的进气口进入的空气在压缩机内(图1的压缩部分)被压缩。燃烧室内产生的热气体到达涡轮叶片处带动涡轮(或几个涡轮)，然后热气体被喷向发动机排气部分，发动机产生推力，驱动飞机。涡轮级通常由固定叶片和活动叶片构成。涡轮包括一个或几个级。本发明特别涉及从涡轮上拆卸活动叶片。

在这些飞机发动机上进行保养作业是在发动机与其涡轮成水平状态时进行的，这同最初的装配操作相反，后者通常是在垂直状态下进行。为此，从高压涡轮上拆卸叶片通常在现场进行，即，发动机与其涡轮保持水平状态时。

由于叶片插入至涡轮的槽内的插入轴线相对于发动机轴线是倾斜的，以方便在涡轮高速旋转期间叶片的固定，叶片的拆卸是逐渐进行的并且呈径向椭圆形。例如，叶片插入轴线相对于发动机轴线的倾斜度大约30度。从图2中可以看出叶片A的插入轴线Xi相对于涡轮的轴Ar的倾斜角α(涡轮轴和发动机轴线混在一起)。

叶片的拆卸如同安装一样，由于叶片根部(如上所述，因相对于发动机轴线为倾斜状态)的几何形状和叶片之间间隙很小，甚至几乎没有，叶片的拆卸都是逐渐进行。此外，在两个连续的叶片之间一般都插装有密封套，为的是使叶片之间间隙减小到几乎为零。叶片的拆除也是逐渐进行，即一个叶片一个叶片地，一点一点地进行，直到每个叶片在其根部所插入的槽内仅剩几毫米。这几毫米(例如，两毫米)可以使叶片之间有足够间隙将其一个一个地抽出。

在叶片逐渐拆除期间，会出现所有叶片在各自槽内都仅剩几毫米的时刻。由于这时涡轮处于水平位置，这个时刻十分关键。实际上，由于叶片在各自槽内仅仅只有几毫米，最后的拆卸作业是，必须尽快地绝对安全地将叶片一个一个地从各自槽内完全抽出(或者，如果只拆卸一个叶片，则就取出一个叶片)，以保持设备的完整性。注意，涡轮通常包括几十个叶片，而拆卸作业是一个人或最多两个人进行。因此，一个人是不可能同时处理所有这些叶片。

如果出现误操作，例如，碰撞、振动，一部分叶片会出现如下风险，如掉落和损坏或碰撞和损坏发动机的其它部分，诸如靠近叶片的轴颈。这类部件上出现极小损坏都会要求更换，结果，产生巨大成本。

发明内容

本发明旨在排除现有技术中的上述所有或部分缺陷，特别是，本发明通过在发动机水平位置作业期间尽可能限制叶片掉落风险，提出了可以安全拆卸叶片的拆卸设备。

为此，本发明的一个方面涉及从涡轮上拆卸至少一个叶片的拆卸设备，所述涡轮包括一套叶片，所述拆卸设备包括：

-夹持构件，包括：

-阻挡面；

-拆卸开口；

-将夹持构件连接到涡轮轴上的装置，所述连接装置在夹持构件和涡轮轴之间提供枢轴连接，

夹持构件角度位置的形成使其具有两个功能，第一个功能是拆卸面向拆卸开口处的至少一个叶片，第二个功能是阻挡面向阻挡面的一套叶片。

有利的是，当涡轮叶片在各自槽内仅剩几毫米，即准备被拆下时，这种设备可以优选轴向地，即在与涡轮轴平行的方向上，阻挡涡轮叶片。这样，在现场拆卸期间，当发动机与其涡轮成水平状态时，在拆卸叶片前(叶片从其槽内退出前)，就不会再有涡轮叶片掉落的任何风险。

这样，当叶片在各自槽内仅剩几毫米时，一个操作手就可在涡轮上进行工作，部分地逐渐地和呈椭圆形式地将每一个叶片退出，而不用手来保持。阻挡面防止叶片掉落。

拆卸开口可以是夹持构件上制作的一个缺口。拆卸开口的尺寸与叶片在其槽内的部分的高度有关，从而可将其从所述槽内退出。在发动机或模块为水平位置的形式下，,拆卸开口可以排除叶片拆卸环境存在的未知情况、操作手之间接触和由此引起一个或几个叶片掉落的风险、为将每个叶片从其槽内取出而重复出现的小的碰撞或用力、地面可能不稳、发动机上的碰撞。

夹持构件优选连接到涡轮的轮毂/轴颈上。

因为枢轴连接的作用，通过围绕涡轮轴手动转动夹持构件，从而可以确定夹持构件的角度位置。为此，当所有叶片在各自槽内仅剩下几毫米且两个叶片之间的间隙足够用来拆卸叶片时，将拆卸开口面向需要拆卸的叶片放置，可使操作手接近阻挡面未阻挡的所述叶片。由于阻挡面的缘故，其它叶片被保持不动且在出现晃动、误操作或其它事故时，其它叶片也不会掉落。

除了上面刚刚提及的主要特性外，根据本发明的拆卸设备还可具有如下一个或几个附加特性，不论是单独考虑还是根据任何技术上允许的结合形式考虑：

-拆卸开口位于夹持构件的外缘。由于叶片位于涡轮外缘，拆卸开口优选位于需要退出的叶片根部的右侧和夹持构件用作夹持止挡(即，阻挡面)的部分；

-夹持构件包括至少一个进入开口，操作手可以进入面向阻挡面而形成的空间区域。夹持构件包括分布在夹持构件上的多个进入开口。这些开口可使操作手手动接近涡轮叶片从而便于将叶片从槽内退出；

-夹持构件是一种环；

-连接装置包括第一环和第二环，第一环和第二环的叠加形成环形槽，用来固定所述夹持构件和用于带动夹持构件相对于涡轮轴转动。为此，夹持构件在由此而形成的圆形槽内在第一环和第二环之间呈夹芯结构，环形槽既可以固定夹持构件又可以在夹持构件和涡轮轴之间形成枢轴连接。为此，第一环可制成与涡轮轴一体转动，而第二环则连接到第一环上；

-第一环包括外表面，所述外表面面对阻挡面，所述外表面包括形成突部的肩部，突部直径小于第一环的直径。有利的是，形成突部的肩部可有助于使夹持构件相对于涡轮轴和叶片而偏离中心。在夹持构件为一种环时，所述肩部优选为圆形；

-阻挡面包括至少一个止挡，用来调整叶片的阻挡。有利的是，该止挡可以调整叶片的轴向阻挡。该止挡的厚度，即其根据涡轮轴的尺寸，在松开前优选等于临界值。该临界值对应于依然必须在槽内的叶片根部长度，超过该长度时，轻微晃动都会引起叶片掉落，且超过该长度时，叶片之间的间隙足够可以将叶片依次取下。注意，一般来讲，在两个相邻叶片之间插装密封套，为的是减少叶片之间的间隙，有助于在涡轮工作期间固定叶片。密封套为楔状且具有两个叶片之间的减震厚度；以及

-拆卸开口适合于飞机高压涡轮的动叶片穿过。拆卸开口的尺寸是经过计算的，以便供这种叶片通过，更适宜于单个叶片穿过。

本发明还涉及一种从涡轮上拆卸至少一个叶片的系统，所述涡轮包括一套N个叶片，所述系统包括根据其中一个上述实施方式的拆卸设备，涡轮轴，连接到涡轮轴上的第一环，这样，第一环可以与涡轮轴一体转动，而夹持构件相对于涡轮轴在圆形槽内自由转动。

本发明还涉及一种在涡轮轴上安装根据上述其中一个实施方式的拆卸设备的方法，所述方法包括：

-将第一环连接到涡轮轴上的步骤，以便使第一环与涡轮轴一体转动；

-将夹持构件定位于第一环的肩部的步骤，以便阻挡夹持构件的径向移动；

-将第二环连接到第一环上的步骤，以便阻挡夹持构件的轴向移动。

除了上面刚刚提及的主要特性外，根据本发明的方法还可包括一个或几个如下附加特性，不论是单独考虑还是根据任何技术上允许的结合形式考虑：

-连接第一环的步骤在蜗轮轴的表观表面构件上进行，所述蜗轮轴为轴颈；以及

-连接第二环的步骤通过翼型螺栓来完成。使用翼型螺栓方便了拆卸设备的使用。实际上不必一定使用装配/分解时用的拧紧工具。另外，这种螺栓也可以用于将第一环连接到蜗轮轴上。

-另外，该方法还包括附加步骤，即使用刚性套或盖，以便保护涡轮轴，特别是，涡轮轴颈。尽管使用拆卸设备，但如果叶片掉落在轴颈上，则要求对其进行更换。

本发明还涉及拆卸至少一个涡轮叶片的方法，所述涡轮包括一套叶片，所述方法包括：

-在涡轮轴上安装其中一个上述实施方式的拆卸设备的步骤；

-通过拆卸开口或进入开口进入，从而部分退出所述成套叶片的步骤；

-根据第一角度位置定位夹持构件的步骤，将拆卸开口定位面向至少一个需要拆卸的叶片。

为了接近叶片并逐渐部分地呈椭圆形地从各个槽内退出叶片，操作手可以借助拆卸开口，在这种情况下，转动夹持构件，以便一点一点地将每个叶片面向拆卸开口；或者使用进入开口，或者使用多个进入开口。为了拆卸叶片，必须将拆卸开口面对该叶片，以便能够使其穿过开口；否则，该叶片会被阻挡面所阻挡。

除了上面刚刚提及的主要特性外，根据本发明的方法还可包括如下附加特性：部分退出步骤是通过多次连续轴向位移该套叶片中的每个叶片来进行，以便使所述叶片定位在止挡上紧靠阻挡面。部分退出是通过沿整个涡轮转动和重复该项操作而将叶片逐个退出，直到对应的槽外部的叶片尺寸(特别是叶片根部尺寸)足够为止，以便叶片之间的间隙能够进行叶片拆卸。在这种情况下，叶片紧靠在阻挡面上。

附图说明

结合附图，阅读如下说明，本发明的其它特性和优点会显现出来，附图如下：

-图1为涡轮发动机的剖面图；

-图2；

-图3示出了根据本发明一种实施方式的拆卸系统，所示涡轮为垂直状态；

-图4为图1的拆卸系统，所示涡轮为水平状态；

-图5A为根据本发明的一种实施方式的涡轮轴和第一环的侧视图，所示为第一环与蜗轮轴形成整体；

-图5B为根据本发明一种实施方式的第一环的正面图；

-图6A为侧视图，示出了根据本发明一种实施方式的涡轮轴、与蜗轮轴形成整体的第一环，和位于第一环上的夹持构件；

-图6B正面图示出了根据本发明一种实施方式的夹持构件；

-图7A为根据本发明一种实施方式的拆卸系统的侧视图；

-图7B为根据本发明一种实施方式的第二环的正面图。

为了更加清晰起见，在所有附图中，相同或相似构件采用相同参考符号标识。

具体实施方式

图1为飞机发动机的剖面图。

图3和图4为从涡轮上拆卸叶片A的拆卸系统示意图，所示涡轮由一套叶片A组成。所示拆卸系统包括拆卸设备1和涡轮轴Ar，此处为轴颈(trunnion)。

图3示出了涡轮垂直布置时的拆卸系统。这种布置一般在叶片安装时采用。由于叶片沿轴线X1轴向地从各自槽中拆卸(在照片中看不到各个槽)，所以只能在这种所谓的垂直布置中看到，因此，不用担心晃动、碰撞时会出现掉落风险。如上所述，叶片都是一毫米一毫米地成椭圆形地依次逐渐安装(和拆卸)的。因此，在垂直布局中，尽管叶片根部在其槽内仅剩一或两毫米，也不会出现掉落的风险。

图4示出了图1所示涡轮为水平布置时的拆卸系统。该布置形式通常用于叶片的现场拆卸。在这种结构中，刚好在叶片拆卸前(叶片沿轴线X2从其槽内完全退出)，叶片的根部在其槽内仅剩1或2毫米时，如果没有拆卸设备1，则会出现掉落风险，拆卸设备的操作使用将在后面参照附图详细介绍。

在参照如下附图(即图5A至图7B)给出的实施方式中，夹持构件为一种环。

图5A示出了连接到涡轮轴Ar上的第一环121，这样，该环与涡轮轴Ar一体转动。该环通过螺栓和螺母系统3连接到涡轮轴Ar上，具体来讲，连接到涡轮轴Ar的相对表面构件21上。第一环121包括位于第一环121外表面1211上的肩部1212。

图5B示出的是第一环121。第一环包括螺栓螺母系统的通孔3，用于将第一环连接到涡轮轴上。另外，在该图中，也可看到该系统的通孔4，用来将第二环连接到第一环上。第一环包括肩部1212，该肩部形成第一环外表面1211上的突部。一旦夹持构件相对于第一环121定位后，外表面1211是面向夹持构件阻挡面的表面，夹持构件将在下面参照附图介绍。

肩部1212为圆形，其直径小于第一环的直径。其功能可以对夹持构件和其中心进行定位。

图6A示出了位于第一环121肩部1212上的夹持构件11，所示第一环连接到涡轮轴Ar上。经这样固定后，夹持构件11的径向移动便被阻挡。此外，夹持构件11向发动机方向的轴向移动被其抵靠的第一环表面S所阻挡。

夹持构件包括阻挡面111，其功能是阻挡叶片A在其拆卸方向上(即从槽内退出的方向)沿各自槽的插入轴线轴向位移。该轴线相对于涡轮轴Ar倾斜，即发动机的旋转轴线。该倾斜的作用是在涡轮高速转动期间固定叶片。

图6B示出的是夹持构件11。阻挡面111由夹持构件整体构成，除拆卸开口112外，在该实施方式中，该开口为一缺口。拆卸开口112的尺寸是按照需要拆卸的叶片的几何形状而定的，需要拆卸的叶片经由该开口拆卸，即完全抽出。拆卸开口112在此位于夹持构件112的外缘，且其以夹持构件11的外缘向外打开的方式打开，其呈缺口形状，而且仅允许叶片根部通过。

图6B的夹持构件11包括5个进入开口113。这些进入开口113可以让操作手(例如，通过其拇指)进入面向阻挡面所形成的空间区域114(见图6A)，从而抓住叶片根部，以便部分地抽出叶片。另外，这种局部抽出可以通过拆卸开口112来进行，但在这种情况下，夹持构件必须每次都要转动以便一个一个地将拆卸开口112面向每个叶片。

图7A示出的是拆卸系统，一旦第二环122通过翼形螺栓4连接到第一环121上后，选择作为螺栓的拧紧/旋松设备。第一环121和第二环122的叠加形成了一种环形槽123，用于固定构件11并带动其相对于涡轮轴Ar转动。环形槽由第一环的肩部1212形成，第一环的外表面1211面向夹持构件的阻挡面111和第二环122。

夹持构件11包括位于阻挡面111上的止挡1111(abutment)。该止挡可以调节叶片的轴向固定，该止挡的尺寸按叶片必须在由拆卸开口112拆卸前从其槽内部分退出的距离设计。

第一环/第二环装置构成了夹持构件11与涡轮轴Ar的连接装置12。由于夹持构件所位于的环形槽由第一环和第二环的叠加形成，所以在夹持构件和涡轮轴Ar之间形成枢轴连接。

图7B示出了第二环122，其包括翼型螺栓4的通孔5，用来将第二环连接到第一环上。

在拆卸叶片时，一旦拆卸设备安装完毕，第一步必须部分抽出每个叶片A：

-借助于夹持构件的进入开口；或

-借助于夹持构件的拆卸开口，以及在这种情况下，转动夹持构件，以便每次都将拆卸开口面对需要操作的叶片。

一旦叶片拆卸即将进行，即，当叶片已经紧靠在阻挡面上时，阻挡面会防止叶片在晃动或碰撞时掉落，操作手可围绕涡轮轴来枢转夹持构件，以便将拆卸开口面向每个需要拆卸的叶片，使叶片穿过拆卸开口，不再被夹持构件阻挡面阻挡，从而将叶片从其槽内完全抽出。夹持构件根据需要拆卸的叶片而设有几个角度位置。阻挡面使未拆卸叶片保持安全。

本发明并不限于参照附图给出的上述实施方式，在不偏离本发明范围的情况下，可以选择其它实施方式。

Claims (14)

1.从涡轮上拆卸至少一个叶片(A)的拆卸设备(1)，所述涡轮包括一套叶片(A)，所述设备包括：

-夹持构件(11)，包括：

-阻挡面(111)；

-拆卸开口(112)；

-将夹持构件(11)连接到涡轮轴上的连接装置，所述连接装置在所述夹持构件(11)和所述涡轮轴(Ar)之间形成枢轴连接，

所述夹持构件(11)的角度位置的形成具有拆卸面向所述拆卸开口(112)的至少一个叶片(A)的第一功能，和阻挡面向所述阻挡面(111)的一套叶片(A)的第二功能。

2.根据前面任意一项权利要求所述的拆卸设备，其特征在于，所述拆卸开口(112)位于所述夹持构件(11)的外缘。

3.根据权利要求1所述的拆卸设备，其特征在于，所述夹持构件(11)包括至少一个进入开口(113)，该开口可使操作手进入面向所述阻挡面(111)所形成的空间区域(114)。

4.根据前面任意一项权利要求所述的拆卸设备，其特征在于，所述夹持构件(11)是一种环。

5.根据前面任意一项权利要求所述的拆卸设备，其特征在于，所述连接装置包括：

-第一环(121)；

-第二环(122)；

所述第一环(121)和所述第二环(122)的叠加形成了一种圆形槽(123)，用于固定所述夹持构件(11)和带动所述夹持构件(11)相对于所述涡轮轴(Ar)转动。

6.根据前面任意一项权利要求所述的拆卸设备，其特征在于，所述第一环(121)包括外表面(1211)，所述外表面(1211)面向所述阻挡面(111)，以及所述外表面包括形成突部的肩部(1212)，所述突部的直径小于所述第一环的直径。

7.根据前面任意一项权利要求所述的拆卸设备，其特征在于，所述阻挡面(111)包括至少一个止挡(1111)，用来调整所述叶片(A)的阻挡情况。

8.根据前面任意一项权利要求所述的拆卸设备，其特征在于，所述拆卸开口(112)适合飞机的高压涡轮的动叶片通过。

9.用来从涡轮上拆卸至少一个叶片(A)的系统，所述涡轮包括一套N个叶片(A)，所述系统包括：

-根据权利要求5至8任一项所述的拆卸设备(1)；

-涡轮轴(Ar)；

其特征在于，所述第一环连接到所述涡轮轴上，这样，其与所述涡轮轴一体转动，而所述夹持构件(11)则在圆形槽(23)内相对于所述涡轮轴自由转动。

10.用来在涡轮轴上安装根据权利要求6至8任一项所述的拆卸设备的安装方法，所述方法包括：

-将所述第一环(121)连接到涡轮轴(Ar)上的步骤，以便使所述涡轮轴的第一环(121)一体转动；

-将所述夹持构件(11)定位到所述第一环的肩部(1212)上的步骤，以便阻挡所述夹持构件(11)的径向移动；

-将所述第二环(122)连接到所述第一环(11)上的步骤，以便阻挡所述夹持构件的轴向移动。

11.根据前面权利要求所述的安装方法，其特征在于，连接所述第一环的步骤是在所述涡轮轴的表观表面构件(21)上进行，所述涡轮轴是一种轴颈。

12.根据前面任一权利要求所述的安装方法，其特征在于，连接所述第二环(122)的步骤是通过翼型螺丝来完成。

13.拆卸至少一个涡轮叶片(A)的拆卸方法，所述涡轮包括一套N个叶片(A)，所述方法包括：

-在涡轮轴(Ar)上安装根据权利要求1至8任一项所述拆卸设备(1)的步骤；

-通过拆卸开口(112)或进入开口(113)来接近叶片，从而部分退出所述成套N个邻近叶片(A)的步骤；以及

-按照第一角度位置定位所述夹持构件(11)的步骤，以便将所述拆卸开口(112)定位到面向至少一个需要拆卸的叶片(A)的位置。

14.根据前面权利要求所述的拆卸方法，其特征在于，所述部分退出的步骤是通过多次连续轴向位移所述成套N个叶片(A)的每个叶片来进行，以便将所述叶片(A)定位在止挡上紧靠所述阻挡面。