CN105829655B - 用于具有细长形状的元件，尤其用于涡轮机的引导臂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于引导至少一个具有细长形状的元件(20)的引导臂，所述元件对应于一组电缆和/或管。该臂在其每个端部处包括通向外侧的内腔(62)，具有细长形状的元件可以在所述内腔中延伸。根据本发明，该结构更具体地包括：‑框架(8)，所述框架包括梁(18)，所述梁连接至设备(30，36，44)，所述设备用于沿着该梁将具有细长形状的元件固定在梁的外侧；以及，‑盖(54)，该盖的壁(56，58)覆盖该框架的固定设备，并与梁接合，以形成具有细长形状的元件在其中延伸的内腔，减振设备(68)设置在用于固定具有细长形状的元件(20)的设备(30，36，44)与纵向壁(56，58)之间，以减小并阻尼用于在腔(62)中固定的设备的运动。

Description

用于具有细长形状的元件，尤其用于涡轮机的引导臂
技术领域
本发明涉及一种臂，所述臂用于引导具有细长形状的元件，更具体地适于通过涡轮机例如涡轮喷气引擎或涡轮螺旋桨引擎的流具有细长形状的元件的通道。
背景技术
此涡轮机通常包括环状流，所述环状流在连续的压缩阶段、燃烧阶段和涡轮阶段沿着并围绕涡轮机的轴线沿着涡轮机的下游方向循环气体，此流在内部和在外部分别由两个环状罩所限制，空气用于推进涡轮机。除了产生推进力的机械元件外，涡轮机包括确保其正确操作的装备件，例如传感器、计算机、冷却系统或润滑系统。此装备件互通在一起或通过具有细长形状的元件在涡轮机的外侧与装备件互通，所述元件通常对应于电缆组件，即一个或多个电缆或罐的组件。具体地，具有细长形状的一些此元件必须将设置在环状流内侧的装备件与设置在环状流外侧的其他装备件连接。因此，具有细长形状的元件必须横穿过该环状流，以连接不同的装备件。由于环状流的气流可以产生具有细长形状的此元件的高度限制和高度干扰，因此这些元件必须通过环状流适当地固定和引导。
已知的是，将沿着径向通过环状流安装的引导臂使用为用于具有细长形状的元件的引导件。此臂可以专用于具有细长形状的元件的通道，但也可以使用为涡轮机的结构元件或使用为气流引导元件。此外，法国专利申请FR 2 906 336提供定位和固定环的电缆组件，所述环具有能够围绕电缆组件并将该电缆组件固定在短长度件上的矩形构造件。此环还包括用于将上述臂中的一个固定在一壁上的孔。
然而，本领域的技术人员并不使用此支撑件来沿着引导臂固定具有细长形状的元件，因为此支撑件以及具有细长形状的元件将随后被暴露至横穿过环状流的流动。这将导致此元件受到操作限制，其将导致该元件快速磨损以及高的断裂风险。此外，此支撑件将在它们安装在其上的引导臂上突出，气体循环的气动条件因此不被满足，这将导致流动受到干扰并且涡轮机的性能的损失。
更有利地，也已知的是，将用于将具有细长形状的元件固定在引导臂内侧的设备安装在其径向端部处张开的沿着径向走向的腔中，如在申请人的姓名下的专利申请FR1354716中所图示的那样。在这种情况下，提供在其中接入腔的陷门，以使此设备能够安装在引导臂内侧。此陷门影响在环状流中的引导臂的气动的一体性，因为其终止了引导臂表面的连续性。为此相同的原因，此陷门降低引导臂的刚性并弱化该引导臂。使用螺钉的陷门的安装也要求臂厚度的部分增加，以使螺钉能够通过并定位。这以不希望的方式增加涡轮机的整体质量。最终，当关闭陷门时，在上述申请中所描述的安装意味着固定设备的盲锁，这导致将具有细长形状的元件安装在此固定设备中的成功的不确定性。
发明内容
本发明更特别地目的在于针对这些问题提供简单、有效且具有成本效益的方案。
为此，其提供了一种用于引导至少一个具有细长形状的元件的引导臂，具有细长形状的各元件均例如对应于电缆组件或管，所述臂沿着大致纵向方向在两个端部之间延伸，所述引导臂包括在其各端部处在臂的外侧上张开的内腔，并适于容纳至少一个在该腔中沿着大致纵向延伸的具有细长形状的元件，其特征在于，所述臂由两个大致沿着纵向延伸并相互相对的部分组成。
-该两个部分中的一个是一框架，所述框架包括至少沿着径向的梁，所述梁连接至一设备，所述设备用于沿着该梁将具有细长形状的元件固定在该梁的外侧上，以及
-两个部分中的另外一个是一盖，所述盖包括大致沿着纵向的壁，所述壁覆盖固定设备的框架，并与该梁接合，从而形成内腔，具有细长形状的元件在该内腔中延伸，
减振设备设置成在用于固定具有细长形状的元件的设备与纵向壁之间预压紧，以减少并阻尼用于在腔中固定的设备的移动。
梁例如是涡轮机的中间外壳的结构臂。
本发明具有包括内腔的引导臂，其中具有细长形状的元件被保护和引导。此引导臂可以有利地通过涡轮机的流安装。与现有技术不同，此臂不需要接入腔的陷门。具有细长形状的元件因此首先易于定位在连接至梁的固定设备中，保护腔然后通过将盖与梁接合而形成。这使得可具有沿着纵向连续的不间断的引导臂，所述引导臂更好地满足涡轮机的刚度和气动的要求。此外，当不提供陷门时，引导臂的所有壁均可以具有最佳厚度，而不具有任何特殊的尺寸限制，这使得可相对于现有技术节省质量。本发明提供将涡轮机的结构臂例如中间外壳的臂作为梁来使用的机会。本发明的引导臂可以因此最佳地在涡轮机中一体。当引导臂安装在涡轮机中时，减振设备尤其适用。实际上，环境旋转运动引致可传播并通过梁到达固定设备的振动。由于上述发明，此振动被阻尼并因此不导致设置在其中的固定设备和具有细长形状的元件磨损。此外，此减振设备提供将具有细长形状的元件固定在腔中的设备的成功居中，其不需要从外侧形成至腔的接入，用于用户的手动调节。
根据本发明的一个实施例，减振设备是固定至盖的纵向壁的弹性体衬垫。此衬垫也可涂覆有摩阻材料例如聚四氟乙烯(PTFE)，即在与固定设备的框架相接触的附近编织的已知品牌名为的材料。摩阻材料使得可延长衬垫的使用寿命。
根据本发明的第二实施例，减振设备包括固定至盖的纵向壁的波纹状的金属板，该金属板的波状峰在一个侧面上停靠盖的纵向壁，在另一侧面上停靠固定设备的框架。金属板可包括切口部分，以提高其弹性。波纹状金属板可以具有通常在0.1吨/米至10吨/米的范围内的挤压刚度。
根据本发明的一个特性，减振设备使用盲铆钉固定至盖的纵向壁。这使减振设备即使在壁的一个侧面上获得的空间不能使工具穿过的情况下也能够被安装。
盲铆钉优先从盖的外侧接合，并具有挤压头部，以与盖的外表面对齐。盲铆钉不能因此在流动围绕引导臂循环时导致气动干扰。
固定设备的框架有利地包括至少一个用于具有细长形状的元件的通道的构件，所述构件包括用于沿着大致纵向定向的具有细长形状的元件的通道的孔，所述构件围绕具有细长形状的元件通道套管紧密固定，所述套管围绕用于具有细长形状的元件的通道的构件，所述套管固定至从梁延伸的凸耳。
根据本发明的一个特性，几个凸耳沿着梁大致对齐，并且每个均固定至紧缩用于具有细长形状的元件的穿过的构件的套管，以沿着引导臂引导具有细长形状的元件。
本发明也涉及一种组件，所述组件由如上所述的引导臂和至少一个具有细长形状的元件组成，特征在于，引导臂具有气动构造，用于流体沿着大致垂直于纵向方向的引导臂的下游方向流动，向上游的引导臂由框架组成，所述框架的凸耳从梁的下游沿着纵向和沿着下游方向延伸，具有细长形状的元件沿着下游方向与设置在凸耳下游的通道构件对齐，向下游的引导臂由盖组成，所述盖的纵向壁沿着下游方向在用于具有细长形状的元件的通道的构件的任何一侧上延伸，并在凸耳的任何一侧上连接至梁，其连接方式使得引导臂具有两个光滑的且均匀外表的外表面，所述外表面大致相互垂直并结合在引导臂的两个上游和下游边缘中。
本发明还涉及涡轮机，例如涡轮螺旋桨引擎或涡轮喷射引擎，其特征在于，其包括以上公开的引导臂。
引导臂通过涡轮机的流体循环的环状流来设置，该引导臂的端部中的一个连接至该环状流的内环状罩，该引导臂的另一端部连接至环状流的外环形罩，以沿着径向在环状流的内侧和外侧之间引导至少一个具有细长形状的元件，该框架设置在盖的上游。
附图说明
通过阅读由非限制性例子所提供的以下描述同时参考附图，本发明将更好地被理解，其他的细节、特性和优点将显而易见，其中：
-图1是根据现有技术用于引导具有细长形状的元件的臂的立体图。
-图2是涡轮机的环状流的局部立体图，其中安装根据本发明的引导臂，该盖被移动，
-图3是如图2所示的根据发明的框架区段的立体图；
-图4是在垂直于纵向方向的一平面中的根据本发明的第一实施例的引导臂的截面视图。
-图5是根据本发明的第二实施例的引导臂的立体图，
-图6是根据本发明的第二实施例待结合在引导臂中的阻尼金属片的立体图。
具体实施方式
首先参考图1，图1显示涡轮机的流10，其中一现有技术的引导臂被安装。更具体地，该流在对应于中间外壳12的涡轮机的轴向级处显示。中间外壳12是围绕涡轮机的轴线(未示出)设置的轮，并与涡轮机的其他环形元件成轴向连续性。中间外壳12具有合适的结构和足够的刚度，以成为涡轮机的结构固定部分。其包括形成流10的内部限制件的中央轮毂14，外部罩(未示出)形成流10的外部限制件，径向臂100将轮毂与罩连接。此臂100通常被铸造，使得它们具有足够的刚度。此外，此臂100不可避免地影响到气体流通过流10，并因此设计有空气动力学结构。
为了连接定位在流10内侧的不同的装备件，例如，传感器，计算机，控制设备，燃烧系统，润滑系统或冷却系统，对于涡轮机的外部环境，元件具有细长形状20，即例如组件，对应于一组或多组，例如电缆或管，必须设置用于流体(例如空气、燃油或油)穿过涡轮机的流10的径向流动。
从现有技术已知，形成臂100，使得它们每个包括腔102，所述腔用于具有细长形状的元件20沿着径向穿过臂100的内侧。为了进入腔中，以将具有细长形状的元件安装在臂内侧，现有技术提出了提供能进入臂100内侧的腔102的陷门104。此陷门104影响在流10中的臂100的气动的一体性，因为其终止了臂表面的连续性。基于相同的原因，此陷门104降低引导臂的刚性并弱化该引导臂。使用与臂100一体的螺钉106的该陷门的安装也要求部分增加臂厚度，以使螺钉106能够通过并定位。这以不希望的方式增加涡轮机的整体质量。为了将具有细长形状的元件20固定在腔102中，两个块件108，110设置在该腔中，一个块108固定在所述臂的面朝陷门104的壁112上，另一个块件110被固定在陷门104上。当陷门被关闭时，两个块108，110挤压具有细长形状的元件20，使得它们被固定在腔102中。因此，现有技术的安装指的是将具有细长形状的元件盲定位在块之间，当关闭陷门时，关于其正确的位置存疑。
本发明公开一种用于引导具有细长形状的元件20的臂，其可以易于适应于中间外壳的臂。因此，图2和3显示本发明适于在涡轮机例如涡轮喷射引擎或涡轮螺旋桨引擎的流中的中间外壳的臂。
更详细地，通常所涉及的中间外壳的臂包括实心梁18，所述实心梁可以是中空的，以降低所浇筑组件的重量，并沿着径向在由中间外壳12所限定的级处形成流10的内部限制件的轮毂14与在相同级处的形成流10的外部限制件的中间外壳的外罩16之间延伸。此梁包括三个沿着径向延伸的表面22，24，26，其中的两个表面22，24向上游结合在一前边缘28中，并在向下游延伸的同时逐渐分隔开。两个上游表面这样设计，以提供偏移，而不产生在沿着下游方向在臂的任何一侧上在流10中循环的气流的任何干扰。上游表面22，24的下游端部连接到大致垂直于涡轮机的轴线的第三下游表面26上。
凸耳30与梁的下游表面26一体，并沿着所述下游表面沿着径向对齐，各凸耳30沿着径向并沿着下游方向从梁的下游表面26延伸。更具体地，各凸耳30与一平底32一体形成，所述平底32沿着径向在凸耳30的外侧和内侧延伸一小段距离，此底部包括孔34，所述孔用于固定螺钉在梁的下游表面26上穿过。
沿着径向穿过流10的具有细长形状的不同元件20容置在用于具有细长形状的元件穿过36的构件中，以沿着轴向相互对齐。用于元件通道36的各构件包括一对块件38，40，所述块件例如由弹性体或热塑性塑料制成，每个块38，40在一个表面上均包括一连串半圆柱形波纹42。以形状配合的方式，在两个大致对称的块38，40之间，当两个沿着圆周相对的块38，40压紧一起时，两串波纹42仅形成一串圆柱形孔，所述圆柱形孔大致沿着径向定位、沿着轴向对齐并紧密地固定具有细长形状的元件20。
例如由金属制成的套管44紧密地固定用于具有细长形状的元件20的通道36的各构件，并固定至一匹配的凸耳30。更具体地，各套管44均由两个刚性条46，48组成，所述刚性条沿着轴向在用于具有细长性质的元件的通道36的构件的任何一侧上延伸，同时符合用于元件的通道36的构件的形状。这两个刚性条46，48在它们的下游端部处围绕一径向杆50连接，使得两个条46，48围绕杆50的轴线能够相对旋转。两个条46，48的上游端部包括两个用于螺钉52穿过的孔，所述孔分别与凸耳的两侧通孔相配合，用于相对的螺钉的固定。因此，当凸耳30和条46，48的上游端部沿着圆周方向紧在一起时，包括用于具有细长形状的元件的通道36的各构件的两个块38，40通过条46，48紧密地固定在一起，并将具有细长形状的元件20固定在所述圆柱形的孔中。
包括梁18、凸耳30、用于元件的通道36的构件和套管44的上述组件因此构成了根据本发明的框架8。
现在参考图4和5。为了保护具有细长形状的元件20和用于循环通过流10的气流的通道36的构件，本发明因此推荐提供一种停留在来自下游的梁18上的盖54。此盖54在沿着轴向相对于中间外壳12的梁18的流10的内部限制件与外部限制件之间沿着径向延伸。其包括两个径向壁56，58，所述径向壁向下游连接到一后边缘60，并在用于具有细长形状的元件20的通道36的构件的任何一侧上向上游延伸，同时通常相互间隔开20-最大40mm。盖54的两个径向壁56，58的上游端部停留在中间外壳12的梁18的下游表面26上，并分别与梁18的两个上游表面22，24对齐。通过该结构，使得包括梁18和盖54的引导臂形成一内腔62，所述内腔沿着径向延伸，并在上游由梁18的下游表面26限制，以及在下游和在圆周上由盖的径向壁56，58限制。具有细长形状的元件20在腔62中沿着径向被引导，所述腔延伸穿过流10并穿过在流10的内部环形限制件与外部环形限制件内形成的开口64，66，并沿着径向与腔62对齐。而且，盖的径向壁56，58与梁的上游表面22，24的对齐提供所形成的在流中延伸的引导臂的最佳空气动力学结构。
在附图中所显示的环境中，盖54对应与工具引擎臂。工具引擎是沿着轴向与中间外壳成连续性设置的轮，以在结构上完成中间外壳。在本发明的上下文中，其使得可形成对应于盖54的引导臂的下游部分。
在操作中，涡轮机的旋转元件导致振动。此振动由中间外壳的梁18传播至用于具有细长形状的元件的通道36的构件，这是因为其下游端部相对于其上游固定件由悬臂延伸至凸耳30。在用于具有细长形状的元件的通道的构件与通常分隔开3mm至6mm范围的距离的盖的径向壁56，58之间的摩擦和碰撞风险因此在操作中存在，这明显地引起可能导致固定设备断裂的磨损风险。为了弥补该问题，参考图4至6，本发明提供将预压紧的减振设备68设置在盖的进径向壁56，58与用于具有细长形状的元件的通道36的构件之间的腔62内侧。优选地，如所示的那样，由套管44紧缩的用于具有细长形状的元件的通道36的构件的每个下游端部均沿着圆周在任何一侧上分别地受到两个减振设备68阻尼，所述减振设备分别地固定至径向壁56，58。在安装过程中，盖54沿着轴向沿着上游方向抵靠梁18。事先固定在径向壁56，58上的减振设备68然后也被使用来将用于具有细长形状的元件的通道36的构件的下游端部的设备居中并预压紧在形成的腔62中。因此不要求在腔62中对具有细长形状的元件20的调整的附加步骤。
可在盖的径向壁56，58之间获得的空间可以不使安装工具能够通过。本发明因此推荐使用插入至通孔72中的盲铆钉70将减振设备68固定在与在减振设备中的孔74对齐的径向壁56，58中。盲铆钉70的头部因此被磨，使得它们与壁56，58的表面对齐，以便不影响气流在流10中的循环。
在图4中，减振设备68是由弹性材料，例如弹性体，特别是硅树脂制成的衬垫。停留在盖的径向壁上的每个此衬垫均包括由固定盲铆钉70通过的下游部分76和插入在壁56，58中的一个与用于具有细长形状的元件的通道36的构件的套管44之间的上游部分78。为了阻止衬垫的任何磨损，这些衬垫被涂覆有摩阻材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)织物，即，商标为80的已知材料，该材料被涂覆在与围绕用于具有细长形状的元件的通道36的构件的套管44接触的附近。
在图5和6中所显示的另一实施例中，减振设备68由波纹状的金属片形成，并分别沿着盖的径向壁56，58延伸。此矩形形状的金属片具有沿着径向定位在腔中的直线的峰82。各片的下游部分76被固定至一径向壁56，58，而该片的上游部分78则倚靠穿过一些峰82的所述壁，并倚靠通过相对峰82围绕用于具有细长形状的元件的通道36的构件的套管44。该片的波纹在操作中被挤压，以阻尼振动。在支撑位置的片的刚度通常在0.1吨/米至10吨/米的范围内变化。为了提高片的弹性并节省其质量，本发明提出切割该片，例如，制造一对中在该片中的矩形孔84，以最终获得具有波纹的金属框架。
重要的是，也要注意，以上描述作为本发明的目的的引导臂，该引导臂按照相对于轴线的特定方向，即框架在盖的上游，安装在涡轮机的流中，该引导臂可易于适合沿轴向以相反的方向，即框架在盖的下游，在流中安装。于是，引导臂的空气动力学结构可以易于被修改，以符合于结合至该流中的限制。
此外，本发明的上述公开和描述的结果是，根据本发明的引导臂绝对不必须受限于涡轮机的环境和其循环流中的一个，而是可操作地结合至所有类型的环境中，所述环境例如开放空间，常规的环状流，分离两个平行壁的空间，等等。

Claims (9)

1.一种用于引导至少一个具有细长形状的元件(20)的引导臂，所述引导臂沿着大致纵向方向在两个端部之间延伸，所述引导臂包括在其各端部处通向所述引导臂的外侧的内腔(62)，并适于容纳至少一个在所述内腔中沿着大致纵向延伸的具有细长形状的元件，其特征在于，所述引导臂由两个大致沿着纵向延伸并相互相对的部分组成，
-所述两个部分中的一个是框架(8)，所述框架包括一大致纵向的梁(18)，所述梁连接至设备(30，36，44)，所述设备用于沿着所述梁将具有细长形状的所述元件固定在外侧，以及
-两个所述部分中的另一个是盖(54)，所述盖包括大致纵向的壁(56，58)，所述壁覆盖固定设备的所述框架，并与所述梁接合，以形成内腔，具有细长形状的所述元件在所述内腔中延伸，
减振设备(68)设置为被预压在用于固定具有细长形状的元件(20)的所述设备(30，36，44)与所述纵向壁(56，58)之间，以减小并阻尼用于在所述内腔(62)中固定的所述设备的运动。
2.根据权利要求1所述的引导臂，其特征在于，所述减振设备(68)包括弹性体衬垫，所述弹性体衬垫固定至所述盖(54)的纵向壁(56，58)，并涂覆有摩阻材料(80)，该材料被涂覆在与固定设备(30，36，44)的框架(8)接触的附近。
3.根据权利要求1所述的引导臂，其特征在于，所述减振设备(68)包括固定至所述盖(54)的纵向壁(56，58)的波纹状的金属板，所述金属板的波峰(82)在一侧倚靠所述盖的纵向壁，在另一侧倚靠固定设备(30，36，44)的所述框架(8)。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的引导臂，其特征在于，所述减振设备(68)使用盲铆钉(70)固定至所述盖(54)的纵向壁(56，58)。
5.根据权利要求1至3中任何一项所述的引导臂，其特征在于，固定设备(30，36，44)的所述框架(8)包括至少一个用于具有细长形状的元件(20)的通道(36)的构件，所述构件包括用于大致纵向的具有细长形状的元件的通道的孔，并围绕具有细长形状的所述元件通过一套管(44)紧密固定，所述套管(44)围绕用于具有细长形状的元件的通道的所述构件，所述套管固定至从所述梁(18)延伸的凸耳(30)。
6.根据权利要求5所述的引导臂，其特征在于，几个凸耳(30)沿着所述梁(18)大致对齐，每个所述凸耳均固定至一收紧用于具有细长形状的元件(20)的通道(36)的构件套管(44)，以沿着所述引导臂引导具有细长形状的元件。
7.一种引导臂-细长元件组件，所述组件由根据权利要求5或6所述的引导臂和至少一个具有细长形状的元件(20)组成，其特征在于，所述引导臂具有空气动力学结构，用于流体沿着大致垂直于纵向方向的所述引导臂的下游方向流动，所述引导臂向上游包括框架(8)，所述框架的凸耳(30)从所述梁(18)的下游沿着纵向和沿着下游方向延伸，具有细长形状的元件沿着下游方向与设置在所述凸耳下游的通道构件(36)对齐，所述引导臂向下游包括盖(54)，所述盖的纵向壁(56，58)沿着下游方向在用于具有细长形状的元件的通道的所述构件的任一侧延伸，并在所述凸耳的任一侧连接至所述梁，使得所述引导臂具有两个光滑的且均匀外表的外表面，所述外表面大致相互平行，并结合在所述引导臂的两个上游边缘(28)和下游边缘(60)中。
8.一种涡轮机，其特征在于，该涡轮机包括根据权利要求1至6中任何一项所述的引导臂。
9.根据权利要求8所述的涡轮机，其特征在于，所述引导臂通过所述涡轮机的流体循环环形流(10)来设置，所述引导臂的端部中的一个连接至所述流的内环形罩，所述引导臂的另一个端部连接至所述流的外环形罩，以沿着径向在所述流的内侧和外侧之间引导至少一个具有细长形状的元件(20)，所述框架(8)设置在所述盖(54)的上游。
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