CN105960510A - 用于涡轮发动机的可变俯仰定子叶片的导向装置，以及组装这样的装置的方法 - Google Patents

用于涡轮发动机的可变俯仰定子叶片的导向装置，以及组装这样的装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对涡轮发动机的可变俯仰角定子叶片进行导向的装置，该装置包括首尾相连布置以形成内环(26)的多个内环角度段，每个内环段包括径向穿过该内环段的烟囱体(24)、多个圆柱形衬套(22)、多个重构环角度段以及多个阻挡元件，其中每个衬套(22)都从内部放置到所述内环的烟囱体中并且每个衬套(22)都用于接收定子叶片(4)的导向枢轴(12)，所述多个重构环角度段在周向首尾相连布置以形成重构环(36)并且抵靠所述内环从内部径向放置入位，所述多个阻挡元件轴向穿过所述内环和所述重构环以将各所述环组装在一起。本发明还涉及组装这种装置的方法。

Description

用于涡轮发动机的可变俯仰定子叶片的导向装置，以及组装这样的装置的方法
技术领域
本发明涉及涡轮发动机压缩机的总体领域，并且具体涉及飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺桨发动机。本发明尤其涉及一种使得压缩机级的可变俯仰定子叶片被导向的装置。
背景技术
航空涡轮发动机的高压压缩机包括与转子叶片的各级交替的多个可变俯仰定子叶片级。定子叶片起到根据涡轮发动机的工作速度改变气体的流动特征的作用。
每个可变俯仰定子叶片在其端部具有控制枢轴以及在其根部具有导向枢轴，控制枢轴穿过涡轮发动机的定子外壳(被称作壳体)以及与用于控制叶片的俯仰角的组件协作，并且导向枢轴容纳在涡轮发动机的内环中的凹部中的衬套中可枢转地移动。通过作用于控制组件，因此可能改变在正被讨论的级中的叶片的俯仰角。参照文件FR2556410和FR2723614，其描述了用于导向这样的可变俯仰定子叶片的各种结构。
为了使得更容易地放入其位置，压缩机壳体通常制造为两个半个的壳体。为了总体上减少重量并且增加组件的性能，提出了将壳体制造为整体(360°)。不幸地，当压缩机壳体在正切方向上为单件式时，将压缩机的各个部分放入其位置变得相当麻烦。尤其，利用由两个半个的壳体制成的壳体使得压缩机的定子元件单独地放入其位置，该定子元件然后可以围绕转子的各元件。
对于单件式壳体，需要交替地组装转子级以及然后定子级。不幸地，在某些压缩机结构中，由于壳体的倾斜，位于待放置入位的定子级下游的转子级不能向下游移动。因此，在这种情况下，定子叶片可以插入到它们的壳体中的唯一方法是将内环尽可能向位于下游的转子盘移动。不幸地，该操作不会总是能够使得在没有损坏的情况下将定子叶片插入。
此外，为了压缩机的转子线路的尺寸，压缩机的罩盖线需要尽可能靠近用于气体流穿过的流动通道。这具有减少通道下方的空间的后果，这使得需要减少用于定子叶片的导向装置的径向尺寸。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提出一种不存在这样的缺点的可变俯仰定子叶片导向装置。
根据本发明，该目的是通过用于对涡轮发动机可变俯仰定子叶片进行导向的装置而实现，该装置包括：多个内环角度段，所述多个内环角度段在周向上首尾相连布置以形成内环，每个内环段具有径向穿过该内环段的烟囱体；多个圆柱形衬套，每个衬套都从内部放置到所述内环的烟囱体中并且每个衬套都用于接收定子叶片的导向枢轴；多个重构环角度段，所述多个重构环角度段在周向首尾相连布置以形成重构环并且抵靠所述内环从内部径向放置入位；以及多个阻挡元件，所述多个阻挡元件轴向穿过所述内环和所述重构环以将各所述环组装在一起。
本发明的装置的显著之处在于组成其的各元件(内环段、重构环段、以及衬套)并且定子叶片可以通过完全沿径向(从内向外)发生的操作放置入位。因此，在转子级已经组装后在将定子级放入其位置的同时，可能避免在转子和定子之间的任何相互作用。该装置因此适于呈单件式(在切线方向)形式的压缩机壳体。此外，这样的装置的径向尺寸是有限的。
较佳地，每个重构环段具有通道段，所述通道段具有形成腹板和径向地向外延伸的两个侧缘的内部。在这种情形下，每个重构环段的每个侧缘可具有用于阻挡元件穿过的孔口。
还较佳地，所述重构环段以使得覆盖所述内环的内部区域的方式，抵靠所述内环放置入位。这种环重叠用于提高总体密封和刚性。
还较佳地，每个重构环段具有在其切向端的切口，以提高总体密封。同样，仍是为了提高密封，该装置还可以具有定位在两个相邻内环段之间的密封板。
每个内环段可具有孔，所述孔有角度地定位在两个相邻的烟囱体之间并且正好轴向地穿过内环段以使阻挡元件穿过。每个阻挡元件可包括螺栓，所述螺栓拧紧在嵌入螺母中。
有利地，每个重构环段在内表面载持支撑件，该支撑件用于耐磨损涂层，该耐磨损涂层与由转子载持的电刷协配。
本发明还提供一种包括上面定义的至少一种装置的涡轮发动机压缩机以及包含这种压缩机的涡轮发动机。
本发明还涉及一种用于组装如上定义的用于涡轮发动机中的可变俯仰定子叶片的导向装置的方法，所述方法包括连续地：将用于定子叶片的控制枢轴插入穿过单件式箱体壳；在将所述定子叶片的导向枢轴插入在所述内环段的烟囱体中的同时，将该内环段组径向地放置入位；从内部将衬套插入到所述内环段烟囱体以占据在所述烟囱体与所述叶片导向枢轴之间存在的间隙，从而使得所述内环段能够放置入位；抵靠所述内环段从内部径向组装所述重构环段；以及将阻挡元件插入在所述内环段和所述重构环段中以将各环组装在一起。
该方法还可包括将密封板定位在两个相邻的内环段之间。
附图说明
参照附图从以下的描述中本发明的其他特征和优点将会显而易见，其以没有限制特征地示出了实施例。附图中：
·图1是具有本发明的叶片导向装置的压缩机定子级的图解视图；
·图2是图1的导向装置的内环段的透视图；
·图3是图1的导向装置的重构环段的透视图；
·图4是示出了彼此相连并且具有图1的导向装置的重构环段的多个内环段的透视图；以及
·图5是图4的V-V的截面图。
具体实施方式
图1是航空涡轮机发动机压缩机，例如用于飞机的涡轮喷气发动机或涡轮螺桨发动机的高压压缩机的定子级2的附图。这样的定子级布置在压缩机的转子级(未示出)的上游。
定子级2包括可变俯仰的多个定子叶片4，其布置在通道6中，通道6用于将气体流动穿过压缩机。
每个可变俯仰叶片4呈在控制枢轴10(或顶部枢轴)中在径向外端(或叶片端)终止，并且在导向枢轴12(或底部枢轴)中在径向内端(或叶片根部)终止的翼型8的形式。
叶片4的控制枢轴10穿过单件式(在正切方向)的涡轮发动机箱体壳14并且其与一构件协作，用于控制叶片的俯仰角。为此，控制枢轴典型地终止于头部16，头部16上配合有控制杆18的一端，该控制杆18的另一端与控制环20协作。
控制杆18和控制环20形成用于叶片4的可变俯仰组件。围绕涡轮发动机的纵轴转动控制环用于转动控制杆，并且因此同时改变了压缩机级的全部可变俯仰叶片的俯仰角。
每个导向枢轴12设计为在形成枢轴支承的空心的圆柱形衬套22中转动。这些衬套22容纳在形成于涡轮发动机的内环26中的烟囱体24中，衬套和对应的烟囱体实质上形状互补。
更具体地，根据本发明，形成了烟囱体24的内环是分段的，即，呈内环26a的多个角度段(例如超过过八个段，并且优选超过12个)形式，各段在正切方向首尾相连以形成360°环。
图2是示出了内环段26a的透视图。其包括用于限定穿过压缩机的气流的流动通道的内部的外部面28，以及与外部面径向地相反的内部面30。烟囱体24(对于单个内环段，存在四个烟囱体)径向地穿过在其外部面和内部面之间的内环段。
每个内环段26a还具有孔31，孔31在两个相邻的烟囱体之间有角度地布置并且正好轴向地穿过在内环段的上游侧面32和下游侧面34之间的内环段。如下所述，孔31用于穿过阻挡元件。
此外，本发明的导向装置具有用于从内部抵靠内环26径向地组装的重构环36。
为此，重构环是分段的，即，其同样呈多个角度重构环段36a(例如，超过八个，优选地超过12个)，其在正切方向首尾相连以形成360°环。重构环段的数目以这样的方式选出，即，重构环重叠至少两个相邻的内环段26a(如图4所示)。
图3是重构环段36a的透视图。其示出了通道段，具有形成腹板和两个侧缘，即径向地向外延伸的上游侧缘40和下游侧缘42的内部38。该通道段使得内环段26a的侧面22和34以及内部面30径向地被接收。在其内表面，腹板38载持用于耐磨涂层43的支承件，耐磨涂层43与由转子载持的电刷协配(附图中未示出)。
每个重构环段36a的每一侧缘40和42有用于通过阻挡元件的孔口。更具体地，在图3所示的示例中，每个重构环段的上游侧缘40具有两个槽口44，并且下游侧缘42具有两个用于穿过阻挡元件的孔46。
如图3至5所示，在该示例中每个阻挡元件包括拧紧在嵌入螺母50中的螺栓48，螺栓从上游组装到下游并且螺母被嵌入在重构环段36a中。
本发明的导向装置以明显的方式从上方放入到其位置。一旦紧接着位于定子级2下游的转子级的叶片已经放置到位，叶片4的控制枢轴10从内部径向放入在箱体壳14中它们的壳体中。然后通过将用于叶片的导向枢轴12定位在烟囱体24而将内环段26a从内部径向放置入位，从而形成内环26。
然后，衬套22从内部径向插入围绕叶片的导向枢轴12的烟囱体24，以占据存在于烟囱体与叶片的导向枢轴之间的组装间隙，从而使得内环段能够放置入位。
然后，重构环段36a通过将它们径向地从内部抵靠内环段定位来抵靠内环段26a组装。更确切地，重构环段以这样的方式放置入位使得形成在内环段中的孔31与形成在重构环段中的槽口44和孔46角度上重合。
此外，并且优选地，如图4所示，重构环段36a以使得覆盖内环的内部区域从而改进组件的密封的方式抵靠内环放置入位。
一旦重构环段已经放置入位，螺栓48插入穿过在内环段中形成的孔31插入并且被拧紧在螺母50中，该螺母先前已经抵靠重构环段的下游侧缘42嵌入。螺栓因此用于防止重构环切向地移动。
本发明的导向装置因此通过仅仅沿径向从内向外的进行的操作放置入位。
在图3所示的有利布置中，每个重构环段36a在其切向端具有切口52，用于改进组件的密封。
在附图中未示出的另一有利的布置中，提供了在两个相邻的内环段之间定位密封板从而改进组件的密封。

Claims (10)

1.一种用于对涡轮发动机的可变俯仰定子叶片进行导向的装置，该装置包括：
多个内环角度段(26a)，所述多个内环角度段(26a)在周向上首尾相连布置以形成内环(26)，每个内环段具有径向穿过该内环段的烟囱体(24)；
多个圆柱形衬套(22)，每个衬套(22)都从内部放置到所述内环的烟囱体中并且每个衬套(22)都用于接收定子叶片(4)的导向枢轴(12)；
多个重构环角度段(36a)，所述多个重构环角度段(36a)在周向首尾相连布置以形成重构环(36)并且抵靠所述内环从内部径向放置入位；以及
多个阻挡元件(48，50)，所述多个阻挡元件(48，50)轴向穿过所述内环和所述重构环以将各所述环组装在一起。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个重构环段(36a)具有通道段，所述通道段具有形成腹板和径向地向外延伸的两个侧缘(40，42)的内部(38)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个重构环段(36a)的每个侧缘(40，42)具有用于阻挡元件穿过的孔口(44，46)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述重构环段(36a)以使得覆盖所述内环的内部区域的方式，抵靠所述内环(26)放置入位。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，每个内环段(36a)具有孔(31)，所述孔(31)有角度地定位在两个相邻的烟囱体(24)之间并且正好轴向地穿过内环段以使阻挡元件穿过。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，每个阻挡元件包括螺栓(48)，所述螺栓(48)拧紧在嵌入螺母(50)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，每个重构环段(36a)在内表面载持支撑件，该支撑件用于耐磨损涂层(43)，该耐磨损涂层(43)与由转子载持的电刷协配。
8.一种涡轮发动机压缩机，包括至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的装置。
9.一种涡轮发动机，包括根据权利要求8所述的压缩机。
10.一种用于组装根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮发动机中的可变俯仰定子叶片的导向装置的方法，所述方法包括连续地：
将用于定子叶片(4)的控制枢轴(12)插入穿过单件式箱体壳(14)；
在将所述定子叶片的导向枢轴插入在所述内环段的烟囱体(24)中的同时，将该内环段(26a)组径向地放置入位；
从内部将衬套(22)插入到所述内环段烟囱体以占据在所述烟囱体与所述叶片导向枢轴之间存在的间隙，从而使得所述内环段能够放置入位；
抵靠所述内环段从内部径向组装所述重构环段(36a)；以及
将阻挡元件(48，50)插入在所述内环段和所述重构环段中以将各环组装在一起。
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