CN109219688A - 在臂/护罩界面处设有密封部件的涡轮发动机的中间壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中间涡轮机壳体，其包括至少一个中心毂和护罩(12)，中心毂和护罩(12)彼此同心地定位并通过结构臂(11)机械连接，所述壳体包括至少一个固定在护罩(12)和结构臂(11)之间的密封部件(13)，所述密封部件(13)包括至少一个金属芯和密封件。

Description

在臂/护罩界面处设有密封部件的涡轮发动机的中间壳体
本发明一般涉及涡轮风扇发动机领域，更具体地涉及这种涡轮发动机设有的中间壳体领域。可以参考专利FR2013/3010154和FR2010/2968364来说明涉及涡轮发动机的中间壳体的现有技术。
本发明涉及一种设置在这种中间壳体上的密封部件，当相关的护罩被加工时，该密封部件能够恢复壳体的臂与其护罩之间的接触几何形状，这导致臂/护罩界面处的材料损失。
当前涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机通常包括在下游方向上具有中间壳体延伸的风扇壳体。
当在维修车间中拆卸这些涡轮发动机的中间壳体的护罩时，可以在该部件与中间壳体的臂的接触区域上检测到腐蚀。在重新组装发动机之前，必须识别并消除腐蚀区域。
消除腐蚀会增加臂与中间壳体的护罩之间的间隙，这会影响该区域中的接触质量并影响组件的性能。这种变化使得系统组件在暴露于由于风扇叶片损失而导致的负载时不稳定。
腐蚀深度甚至可能超出限制，并且然后中间壳体的护罩是无用的。这就是为什么本发明提供了一种解决方案，以恢复中间壳体的护罩和臂之间的接触几何形状。
本发明旨在使得可以修复包括至少一个中心毂和一个护罩的中间壳体，所述中间毂和护罩通过结构臂同心地连接，其中护罩显示出腐蚀区域。
为此目的，本发明提供了一种用于涡轮发动机的中间壳体，包括至少一个中心毂和一个护罩，所述中间毂和护罩同心地定位，并通过结构臂相互机械连接，这种壳体还包括至少一个附接在护罩和一个结构臂之间的密封部件，该密封部件包括至少一个金属芯和一个密封件。
密封部件使得可以恢复初始尺寸。它增加了臂/护罩界面的摩擦系数，从而增强了组件在暴露于由于风扇叶片损失而产生的负载时的运转情况。由于密封件确保了持久的密封，它还可以提高对腐蚀的接合抵抗力。由于硬度和柔韧性之间的适当充分性，可以获得额外的密封，这使得可以控制部件的变形。
可以单独或组合地提供各种附加特征。然后，例如：
-该密封部件包括金属芯上方的涂层。
-该涂层具有0.1至0.7的摩擦系数。
-该涂层具有20至100μm的厚度。
-该密封部件包括在密封件下面的涂层。
-该涂层具有0.1至0.7的摩擦系数。
-该金属芯具有100至200μm的厚度。
-该金属芯由铝或钢制成。
-该密封件是唇形密封件或球形密封件。
-该密封件是弹性密封件。
-该密封件具有1.1mm至1.5mm的厚度。
然后本发明提供了一种用于修复中间壳体的方法，该中间壳体包括至少一个中心毂和一个护罩，所述中心毂和护罩同心地定位，并通过结构臂相互机械连接，并且护罩显示出腐蚀区域，这种方法包括以下步骤：
-拆卸护罩；
-识别腐蚀区域，如果有的话；
-追踪腐蚀区域的轮廓；
-清洁护罩上的腐蚀区域；
-在围绕护罩和壳体的臂之间的整个接触区域的表面上加工腐蚀区域；
-安装中间壳体并将密封部件定位在壳体的臂和护罩之间，在加工区域处，通过挤压臂和护罩之间的密封部件来提供接合。
当重新组装壳体时，在臂/护罩界面处挤压密封部件使得可以恢复臂和护罩之间的接触几何形状。
从以下参考附图的描述中，本发明的进一步目的和优点将变得显而易见，其中：
-图1示意性地示出了具有对应于感兴趣区域的圆形浮雕I的涡轮风扇发动机，该感兴趣区域在图2中更好地可见。
-图2是具有对应于感兴趣区域的圆形浮雕II的中间壳体的透视图，该区域在图3中更好地可见。
-图3是图2的区域II的详细视图。
-图4示出了中间壳体的护罩上的腐蚀区域。
-图5示出了对应于已经进行加工的腐蚀区域的加工区域，该加工导致材料损失。
-图6是中间壳体和包括密封部件的护罩之间的接合的透视图。
-图7是沿着图6中的切割平面VI，包括根据示例性实施方式的密封部件的中间壳体组件的一个区域的剖视图。
-图8是图7中区域III的更大比例的详细视图，示出了示例性实施方式。
图9是根据一个示例性实施方式的中间壳体的一个臂与在其界面处包括密封部件的一个护罩之间的接合的透视图，该密封部件包括球形密封件。
图10是沿图9中的切割平面IX的中间壳体的一个臂与包括一个密封部件的一个护罩之间的接合的剖视图，该密封部件包括球形密封件。
图11是根据一个示例性实施方式的中间壳体的一个臂与包括密封部件的一个护罩之间的接合的剖视图，。
图12是根据一个示例性实施方式的中间壳体的一个臂与包括密封部件的一个护罩之间的接合的剖视图。
图13是根据一个示例性实施方式的中间壳体的一个臂与包括密封部件的一个护罩之间的接合的剖视图。
图1示意性地示出了涡轮风扇发动机1。在该图中示出了圆形浮雕I，其位于其中应用了本发明的感兴趣的区域。在下游方向上，涡轮发动机1包括鼓风机2、低压压缩机3、中间壳体4、高压压缩机5、燃烧室6、高压涡轮机7和低压涡轮机8。
涡轮发动机1还包括机舱9。进入涡轮发动机1的空气被分成主空气流(A箭头)和次级空气流(B箭头)；主空气流在低压压缩机3和高压压缩机5内部朝向燃烧室6，然后通过高压涡轮机7和低压涡轮机8循环；次级空气流绕过压缩机3、燃烧室6和涡轮机7。
图2是设置在涡轮发动机1中的中间壳体4的简化示意图，其包括中心毂10、结构臂11和通过臂11连接到毂的护罩12。
图3是图2的区域II的详细视图，示出了三个臂/护罩界面。密封部件13旨在定位在一个臂11和一个护罩12之间。
在运行中，壳体4被暴露于腐蚀，这更特别地影响臂11，更具体地在一方面臂11、另一方面毂和/或护罩12之间的界面处影响区域14。腐蚀必须补救，因为不希望腐蚀蔓延。
第一步包括拆卸护罩12以检测腐蚀区域14，这在维修车间中进行(图4)。
第二步骤包括在围绕护罩12与壳体的一个(或多个)臂11之间的整个接触区域的表面上加工所识别的腐蚀区域14。选择这样的表面可以通过加工系统地消除整个腐蚀。然后如图5所示获得加工区域15。
为了修复壳体4的一个臂11和护罩12之间的接触几何形状，密封部件13定位在臂/护罩界面处，如图6所示。
这种密封部件13提供若干技术功能：
-它防止在臂11/护罩12界面处的接触表面的损失；
-它限制了臂11和护罩12之间的滑动；
-它限制了在臂11/护罩12界面处的腐蚀的出现。
为此目的，密封部件13包括具有特定功能的若干层。
与壳体臂11或护罩12接触的层具有高摩擦系数，以便限制臂11和中间壳体4的护罩12之间的相对滑动。这种摩擦系数必须在0.1至0.7的范围内，以支持由于风扇叶片2的损失而导致的可能负载。
然而，这些层必须具有一定的柔韧性以增加接触表面，同时遵循界面处两个部件的几何形状。
密封部件13包括金属芯16，其赋予其良好的刚度特性，因此确保了持久的修复。
密封部件13包括密封件17，密封件17围绕臂11/护罩12的轮廓界面集成，以提供合适的接合密封。密封件17的目的是防止空气从次级空气流B向机舱9内部传输，如图1所示。
根据一些示例性实施方式，可以使用各种类型的密封件，诸如弹性密封件、唇形密封件或球形密封件。具有球形密封件的示例性实施方式在图9和图10中示出。
为了达到可持续的解决方案，在正常运行中必须确保适当的接合固定，并且不会影响由于风扇叶片2的损失导致的负载下的组件的运行情况。
为了达到最佳的接合固定，中间壳体4的臂11和护罩12之间的支撑表面不得被减小。为此，密封部件13具有1.2mm至1.5mm的厚度，这使得可以恢复两个部分的相对定位。此外，密封部件13由足够柔韧性的材料制成，以贴合臂11和护罩12之间的接触表面。
所选材料的尺寸和柔韧性使得可以不减小支撑表面，并且在相同的夹紧力下，不会降低接合时的压紧压力。
为了在叶片丢失的情况下增强组件的性能，护罩12和中间壳体4的臂11之间的接触表面不得被减小。事实上，在风扇叶片2损失的负载下，支撑表面相对于彼此滑动并导致臂11和护罩12之间的接合螺钉的剪切。为了保持足够的余量，必须校准与壳体的臂11接触的层和与护罩12接触的层的密封部件13的摩擦系数。
为了在风扇叶片2丢失的情况下达到限制两个部件之间的相对滑动的最佳条件，与壳体的臂11接触的层必须具有0.1至0.7的摩擦系数，并且与护罩12接触的层必须具有0.1至0.7的摩擦系数。
此外，由于臂11/护罩12界面处的腐蚀是常见现象，因此这种安装使得可以限制接触区域中新腐蚀的出现。进一步来说：
-一方面，密封部件13的柔韧性使其能够贴合接触的形状；
-另一方面，在部件13中存在围绕整个接合的密封件17使得可以将接触区域与外部隔离。
部件13实现的最后一个功能使得可以在臂11和护罩12之间的接触区域中停止腐蚀的出现，并且相对于新的中间壳体4的情况，一旦修复，在这方面基本上改善了中间壳体4。
最后，密封部件13必须具有足够低的质量以不影响中间壳体4，因此可以使用与修理前相同的螺钉。然后特别注意部件的几何形状以限制其厚度，该部件的厚度不得超过1.5mm并且其质量不得超过80g。
根据图7和图8所示的一个示例性实施方式，除了金属芯16和密封件17之外，密封部件13还包括与中间壳体4的臂11接触的上涂层18和与护罩12接触的下涂层19。两个涂层18、19的摩擦系数可以不同：上涂层18的摩擦系数必须为0.1至0.7，下涂层19的摩擦系数必须为0.1至0.7。
根据图11中所示的一个示例性实施方式，密封部件13包括金属芯16和密封件17。根据未示出的另一实施方式，金属芯16和密封件17可以重合。
根据图12所示的一个示例性实施方式，除了金属芯16和密封件17之外，该部件还包括与中间壳体4的臂11接触的上涂层18。上涂层18具有20至100μm的厚度，并且具有0.1至0.7的摩擦系数。
根据图13所示的一个示例性实施方式，除了金属芯16和密封件17之外，密封部件还包括与护罩12接触的下涂层19。下涂层19具有20至100μm的厚度，并且具有0.1至0.7的摩擦系数。

Claims (11)

1.一种用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，该中间壳体包括至少一个中心毂(10)和一个护罩(12)，所述中心毂(10)和护罩(12)同心地定位，并通过结构臂(11)相互机械连接，其特征在于：所述中间壳体(4)包括至少一个附接在护罩(12)和一个结构臂(11)之间的密封部件(13)，该密封部件(13)包括至少一个金属芯(16)和一个密封件(17)，该密封部件(13)包括与臂(11)接触的上涂层(18)和/或与护罩(12)接触的下涂层(19)。
2.根据权利要求1所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该上涂层(18)具有0.1至0.7的摩擦系数。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该上涂层(18)具有20至100μm的厚度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该下涂层(19)具有0.1至0.7的摩擦系数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该下涂层(19)具有20至100μm的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该金属芯(16)具有100至200μm的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该金属芯(16)由铝或钢制成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该密封件(17)是唇形密封件或球形密封件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该密封件(17)是弹性密封件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于涡轮发动机(1)的中间壳体(4)，其特征在于，该密封件(17)具有1.1mm至1.5mm的厚度。
11.一种用于修复中间壳体(4)的方法，该中间壳体(4)包括至少一个中心毂(10)和一个护罩(12)，所述中心毂(10)和护罩(12)同心设置，并通过结构臂(11)相互机械连接，并且护罩(12)显示出腐蚀区域，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-拆卸护罩(12)；
-识别腐蚀区域(14)，如果有的话；
-追踪腐蚀区域(14)的轮廓；
-清洁护罩(12)上的腐蚀区域(14)；
-在围绕护罩(12)和壳体的臂(11)之间的整个接触区域的表面上加工腐蚀区域(14)；
安装中间壳体(4)并将密封部件定位在壳体的臂(11)和护罩(12)之间，在加工区域(15)处，通过挤压臂(11)和护罩(12)之间的密封部件来提供接合。
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