CN110785551B

CN110785551B - 用于组装涡轮机的方法

Info

Publication number: CN110785551B
Application number: CN201880042182.5A
Authority: CN
Inventors: 雷米·勒加尔
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2038-06-20
Also published as: US11326477B2; CN110785551A; EP3645847A1; WO2019002725A1; FR3068078B1; EP3645847B1; US20210148253A1; FR3068078A1

Abstract

用于通过设备(10)组装涡轮机(1)的方法，该涡轮机包括至少两个模块(3)，该至少两个模块通过将模块中的一个模块的轴插入到模块中的另一模块的容置部中来进行组装，该设备包括：用于支撑模块中的第一模块的装置(11)，用于悬挂模块中的第二模块并使该第二模块沿移动轴线(Z)移动的装置(20，21)，激光束发射器(30)，该激光束发射器旨在被固定到所述第一模块并且被构造成发射与该第一模块的纵向轴线(X)重合的激光束(31)，以及靶体(40)，该靶体旨在被固定到所述悬挂和移动装置，使得该靶体能够沿所述移动轴线移动，并且在该轴线上的彼此远离的至少两个轴向位置，来自所述激光束的光点位于所述靶体的中心，该方法的特征在于，该方法包括以下步骤：a)将所述第一模块(3)定位在所述支撑装置(11)上，b)将所述靶体(40)固定到所述悬挂和移动装置，c)确定所述靶体的第一轴向位置，对于该第一轴向位置，来自所述激光束(31)的光点位于所述靶体的中心，d)使所述靶体沿所述移动轴线(Z)移动，以及e)确定所述靶体的第二轴向位置，对于该第二轴向位置，来自所述激光束的光点位于所述靶体的中心，以验证所述第一模块的所述纵向轴线(X)与所述移动轴线之间的平行度。

Description

用于组装涡轮机的方法

技术领域

本发明涉及涡轮机的领域，并且更具体地涉及多主体气体涡轮机。本发明涉及发动机组装操作，并且更具体地涉及低压涡轮模块在高压主体上的组装。

背景技术

双轴涡轮喷气发动机包括高压HP主体和低压LP主体。LP主体以第一速度旋转并且包括位于HP主体下游的LP涡轮，该LP涡轮驱动前风扇。HP主体以与LP涡轮的速度不同的速度旋转。两个主体的轴是同心的，并且LP主体的轴穿过HP主体的轴的内部。LP主体的轴由分别位于涡轮的下游和高压压缩机的上游的、由发动机的固定结构支撑的轴承旋转引导。HP主体的轴由如下轴承旋转引导：该轴承通过轴间轴承在上游由发动机的固定结构支撑并且在下游由LP主体的轴支撑。该轴承是滚子轴承类型的，并且至少根据一个已知发动机该轴承位于高压涡轮与低压涡轮之间。这种类型的轴承包括设置有滚子的内圈和外圈，该滚子通过笼被保持在LP主体的轴上，该外圈通常通过冷夹紧方式被安装在HP主体的轴中。该轴承的安装，即将外圈与由滚子、笼和内圈形成的单元组装在一起，是在对接低压涡轮的同时进行的，在此期间，已预先安装有低压涡轮的轴在HP主体中被引导。术语“对接”在此用于描述低压涡轮模块的部分或全部平移移动，直到低压涡轮模块的外壳体的凸缘与构成HP主体的模块的相应凸缘接触为止。

结果，轴间轴承是被盲装的。操作人员不能以可见的方式监视尤其是滚子是否正确接合在HP主体的转子中、然后是否正确接合在外圈中。如果该操作未在完全受控的条件下实施，则该操作有损坏轴承的高风险。对轴承来说，最大的风险是滚子与外圈的固定螺母以及外圈本身的硬接触。

例如通过文献FR-A1-2 890 110，已知使用可以对支撑外圈的部件进行受控加热以促进滚子的非接触式引入的技术。

但是，重要的是，即使在外圈膨胀的情况下，也要确保LP主体的轴的准确定位以避免接触。用直尺使LP主体的轴定心的已知做法缺乏精度并且导致可能引起质量不合格的安装事故，甚至导致部件被损坏，然后需要通过至少部分地拆卸组装好的涡轮机的模块来更换被损坏的部件。文献FR-A1-2 890 110提出使用激光测量和被安装在相对于HP主体定位的可移除支撑件上的仪器，但是该仪器是昂贵的并且该仪器的实现是复杂的。

因此，需要一种简单的技术以足够的精度使LP模块的轴相对于HP主体的外圈定位，以减少与轴间轴承的元件发生硬接触的风险。更一般地，需要一种用于组装包括至少两个模块的涡轮机的简单方法，该至少两个模块通过将模块中的一个模块的轴插入到另一模块的容置部中来进行组装。

发明内容

为此，本发明涉及用于通过设备组装涡轮机的方法，该涡轮机包括至少两个模块，该至少两个模块通过将模块中的一个模块的轴插入到另一模块的容置部中来进行组装，该设备包括：

-用于支撑模块中的第一模块的支撑装置，

-用于悬挂模块中的第二模块并使第二模块沿移动轴线移动的悬挂和移动装置，

-激光束发射器，该激光束发射器旨在被固定到所述第一模块并且被构造成发射与该第一模块的纵向轴线重合的激光束，以及

-靶体，该靶体旨在被固定到所述悬挂和移动装置，使得该靶体能够沿所述移动轴线移动，并且使得在该轴线上的至少两个轴向位置，来自所述激光束的光点

位于所述靶体的中心。

根据本发明的方法包括以下步骤：

a)将所述第一模块定位在所述支撑装置上，

b)将所述靶体固定到所述悬挂和移动装置，

c)确定所述靶体的第一轴向位置，对于该第一轴向位置，所述激光束的光点位于所述靶体的中心，

d)使所述靶体沿所述移动轴线移动，以及

e)确定所述靶体的第二轴向位置，对于该第二轴向位置，所述激光束的光点位于所述靶体的中心，以验证所述第一模块的所述纵向轴线与所述移动轴线之间的平行度。

激光束的目的是模拟第一模块的纵向轴线。该轴线必须与移动轴线基本平行，以使得能够组装模块并且特别地防止在对接期间的接触。为了确保该平行度，在靶体的沿移动轴线的至少两个分离的轴向位置中，激光束的光点必须在靶体上居中。因此，本发明可使用单个激光束发射器和单个靶体。

该设备可包括单独采用或组合采用的以下特征中的一个或多个：

-所述支撑装置被构造成能够调节所述第一模块在与所述第一模块的所述纵向轴线基本上垂直的至少一个方向上的定位；

-所述支撑装置被构造成能够调节所述第一模块在基本上彼此垂直并与所述第一模块的所述纵向轴线基本上垂直的两个方向上的定位；

-所述悬挂和移动装置包括至少一个提升机，该至少一个提升机悬挂在梁上并且能够沿限定所述移动轴线的梁移动。

-所述第一模块是包括所述容置部的模块；

-所述发射器被容置在所述第一模块的所述容置部中；

-所述第一轴向位置与所述第二轴向位置之间的距离大于或等于1米，并且例如介于2米至3米之间。

用于通过如上所述的设备组装涡轮机的方法，该方法包括以下步骤：

a)将所述第一模块定位在所述支撑装置上，

b)将所述靶体固定到所述悬挂和移动装置，

c)确定所述靶体的第一轴向位置，对于该第一轴向位置，来自所述激光束的光点位于所述靶体的中心，

d)使所述靶体沿所述移动轴线移动，以及

步骤a)可在步骤b)之前或之后进行。

该方法可包括以下步骤：

f)将所述靶体从所述悬挂和移动装置上拆卸下来，

g)将所述第二模块固定到所述悬挂和移动装置，以及

h)通过使所述第二模块沿所述移动轴线移动，将所述第一模块和所述第二模块插入彼此。

优选地，所述第一轴向位置位于所述第一模块的附近。

有利地，所述方法包括介于步骤d)与步骤e)之间的子步骤：

-验证所述光点在所述靶体上的位置，和

-调节第一模块的位置使得所述光点位于所述靶体的中心。

附图说明

在参考附图阅读以示例而非限制的方式提供的以下描述后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将变得更加清晰，在附图中：

图1是在根据本发明的方法中使用的用于组装涡轮机的设备的示意性侧视图；涡轮机的两个模块被安装在该设备上；

图2是图1的设备的另一示意性透视图，模块中的一个模块被安装在该设备上并且靶体也被安装在该设备上而不是另一模块上；

图3是图1的装配有靶体的设备和模块中的一个模块的另一示意性侧视图，在此为沿轴向截面的示意性侧视图。

图4是被安装在图1的设备的支撑装置上的模块的示意性正视图；以及

图5是用于调节图4的支撑装置的装置的示意性透视分解图。

具体实施方式

图1示出了在组装期间、在上述对接操作开始时的涡轮机1。在这种情况下，该涡轮机是双轴涡轮喷气发动机。该涡轮机包括前风扇2和被称为第一模块3的高压模块，该高压模块包括具有高压模块的轴3a(被称为第一轴)的高压主体，该轴3a可在图3中看到。这些元件已被组装好。

在该示例中，被称为第二模块4的低压涡轮模块被组装，该低压涡轮模块的轴5(被称为第二轴)必须沿着与第一模块3的纵向轴线X平行的箭头F的方向被接合在高压主体中。该纵向轴线X在组装期间基本上是水平的。

因此，在下面的描述中，将描述第二模块4在第一模块3中的组装。术语“上游”和“下游”基于气体的、从高压主体朝向低压涡轮的主要流动方向参考纵向轴线X而被使用。

在第一模块的下游端部，第一模块3包括容置部6，第二模块4的轴5旨在被容置在该容置部6中。该轴5沿着第二模块4的纵向轴线Y延伸。

附图示出了用于组装涡轮机1的设备10的示例性实施例。设备10包括用于支撑第一模块3的装置11和用于悬挂第二模块4并使第二模块4沿着移动轴线Z移动的装置。

支撑装置11可在图1、图2和图4中看到。该支撑装置包括第一模块3的下游端部的第一支撑件11a和第一模块3的上游端部的第二支撑件11b。支撑件11a、11b类似于安置在地面上的基部。

第一支撑件11a可包括用于调节第一模块3优选地在第一竖直方向(双箭头f1)上的定位的装置12a。第二支撑件11b可包括用于调节第一模块3优选地在第一竖直方向(双箭头f1)和第二水平方向(双箭头f2)上的定位的装置12b。

图4和图5示出了调节装置12b的示例性实施例。

装置12b和装置12a的竖直调节精度可通过竖直定向的螺纹杆13来实现，该螺纹杆13可被旋入或旋出以调节附接装置12c到第一模块3的高度。此外，装置12b的水平调节精度可通过水平定向的另一螺纹杆14来实现，该螺纹杆14可被旋入附接装置12c或从所述附接装置旋出以调节第一模块在水平平面中的位置。螺纹杆14具有被接合在附接装置12c的螺纹孔中的端部和连接到飞轮15的相对端部。该飞轮15被安装在板16中，该板16可移除地附接到螺纹杆13中的一个螺纹杆的头部。板16是L形的，板16的一个支部支撑飞轮15，飞轮15可围绕飞轮的轴线旋转移动，另一支部是水平的并且包括一系列孔17。螺纹杆13的上述头部包括用于使销19穿过的通孔18，销19旨在穿过该孔接合并到达板的孔17中的一个。板的孔17中的一个根据附接装置在水平方向上的所需位置而与孔18对齐以安装销19。这种接合使得可以粗略地调节附接装置12c的水平位置，从而可以粗略地调节第一模块3的水平位置，并且螺纹杆14在附接装置12c中的旋入/旋出使得可以更精确地调节该位置。

悬挂和移动装置包括水平梁20，提升机21悬挂在该水平梁20上。提升机21能够沿梁20移动，梁20限定提升机21的移动轴线Z。

第二模块4旨在被固定到提升机21。第二模块被固定到提升机21，使得第二模块的轴线Y平行于轴线Z。为了组装涡轮机1的模块3、4，模块4的轴必须插入模块3的容置部6中。为此目的，轴线X和轴线Y必须彼此平行。由于轴线Y平行于轴线Z，因此轴线X和轴线Z必须彼此平行。

本发明使得可以快速且可靠地实现这个目的。组装设备包括

-激光束发射器30，该激光束发射器30旨在被固定到所述模块3并且被构造成发射与轴线X重合的激光束31，和

-靶体40，该靶体旨在被固定到悬挂和移动装置，使得该靶体可沿轴线Z移动。

发射器30例如插入模块3的容置部6中并且通过适当方法被固定在该容置部6中。发射器从模块3的下游部分安装在容置部中并且被定向成使得激光束31沿下游方向定向。

靶体40被固定到提升机21而不是固定到第二模块4，从而可以沿轴线Z移动。为了确保轴线X和轴线Z的平行度，靶体40必须有至少两个分离的轴向位置P1、P2，对于该至少两个分离的轴向位置，激光束的光点41位于靶体40的中心42处。实际上，如果靶体40的两个轴向位置被识别为满足该标准，则位置P1与位置P2之间的所有中间位置都满足该标准，并且轴线X和Z是平行的。

在实践中，位置P1、P2彼此相距2米至3米的距离D。第一位置P1是靶体40尽可能靠近第一模块3的轴向位置。因此，将靶体定位成恰好处于模块3的下游，并且检查束的光点以确认该光点在靶体40上居中。如果不是这种情况，就调节第一模块3的位置直到光点位于靶体的中心。该调节是通过装置12a、12b进行的。

然后，靶体40与提升机21一起移动到位置P2并且验证束的光点在靶体上的位置。如果该光点未居中，则调节第一模块3的位置直到光点位于靶体的中心。该调节是通过装置12a、12b进行的。在这种情况下，可再次验证当靶体处于位置P1时束的光点是否在靶体上居中。

Claims

1.用于通过设备（10）组装涡轮机（1）的方法，所述涡轮机包括至少两个模块，所述至少两个模块通过将所述模块中的一个模块的轴（5）插入到另一模块的容置部（6）中来进行组装，所述设备包括：

- 用于支撑所述模块中的第一模块的支撑装置（11），

- 用于悬挂所述模块中的第二模块并使所述第二模块沿移动轴线（Z）移动的悬挂和移动装置，

- 激光束发射器（30），所述激光束发射器旨在被固定到所述第一模块并且被构造成发射与该第一模块的纵向轴线（X）重合的激光束（31），以及

- 靶体（40），所述靶体旨在被固定到所述悬挂和移动装置，使得所述靶体能够沿所述移动轴线移动，并且使得在该移动轴线上的至少两个分离的轴向位置，来自所述激光束的光点（41）位于所述靶体的中心，

所述方法的特征在于，所述方法包括以下步骤：

a）将所述第一模块（3）定位在所述支撑装置（11）上，

b）将所述靶体（40）固定到所述悬挂和移动装置，

c）确定所述靶体的第一轴向位置（P1），对于所述第一轴向位置，所述激光束（31）的光点（41）位于所述靶体的中心，

d）使所述靶体沿所述移动轴线（Z）移动，以及

e）确定所述靶体的第二轴向位置（P2），对于所述第二轴向位置，所述激光束的光点位于所述靶体的中心，以验证所述第一模块的所述纵向轴线（X）与所述移动轴线之间的平行度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

f）将所述靶体（40）从所述悬挂和移动装置上拆卸下来，

g）将所述第二模块（4）固定到所述悬挂和移动装置，以及

h）通过使所述第二模块沿所述移动轴线移动，将所述第一模块（3）和所述第二模块（4）插入彼此。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一轴向位置（P1）位于所述第一模块（3）的附近。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括介于步骤d）与步骤e）之间的子步骤：

- 验证所述光点（41）在所述靶体（40）上的位置，和

- 调节所述第一模块（3）的位置使得所述光点位于所述靶体的中心。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支撑装置（11）被构造成能够调节所述第一模块（3）在与所述第一模块的所述纵向轴线（X）基本上垂直的至少一个方向上的定位。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支撑装置（11）被构造成能够调节所述第一模块（3）在基本上彼此垂直并与所述第一模块的所述纵向轴线（X）基本上垂直的两个方向（f1，f2）上的定位。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述悬挂和移动装置包括至少一个提升机（21），所述至少一个提升机悬挂在梁（20）上并且能够沿限定所述移动轴线（Z）的所述梁移动。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一模块（3）是包括所述容置部（6）的模块。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述激光束发射器（30）被容置在所述第一模块（3）的所述容置部（6）中。