CN113550798B - 低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

为使转子、静子均处于合适位置，不会发生碰撞，提供低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法及装置，其中，L静子为前端延伸部的前端面与静子支撑环的固定面的轴向距离；平衡轴套用于套装在低压涡轮轴上，提供有检测凹部，L轴为低压涡轮轴的后安装边与风扇连接面的轴向距离，H1为低压涡轮转、静子的轴向距离，检测凹部与低压涡轮轴的风扇连接面之间的距离为L静子+H1‑L轴；紧固件压紧平衡轴套与低压涡轮轴；检测元件位于在前端延伸部的前端面，用于插入检测凹部，当检测元件能插入检测凹部时，低压涡轮转、静子轴向间隙控制到位。

Description

低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法及装置

技术领域

本发明涉及燃气轮机的装配方法和装置，尤其涉及低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法及装置。

背景技术

航空发动机低压涡轮可分为转子12和静子11两大部分，如图1所示，二者保持有轴向间隙121。转子12又可细分为低压涡轮轴122及各级涡轮盘组件，低压涡轮轴122具有与风扇连接的风扇连接面124。静子11由涡轮机匣和各级导向器组成，为防止转、静子相互之间发生刮碰，转、静子的初始轴向距离H1(低压涡轮机匣前安装边111与低压涡轮轴后安装边123的轴向距离)要控制在许用范围内。转子12的动不平衡量是引起发动机振动的主要因素之一，故此，低压涡轮转子装配过程中要进行动平衡，消除转子12的不平衡量。采用低压涡轮单元体组合平衡模式，可有效避免转子单独平衡后转子分解再复装带来的误差影响，同时缩短低压涡轮装配周期。低压单元体组合平衡工艺中，采用“框架式”工装同时支撑低压涡轮转子12与静子11，如何控制转、静子轴向相对位置，保持轴向间隙121，使得高速运转过程中，转静子不会发生刮碰是组合平衡工艺的难点之一。

由于低压涡轮单元体状态下，低压涡轮轴后安装边123(与涡轮盘连接处)不可达，低压涡轮转、静子初始轴向距离H1(低压涡轮机匣前安装边与涡轮轴后安装边的轴向距离)无法直接利用(不可测量)。因此低压涡轮转、静子轴向间隙控制存在难度。

发明内容

本发明的一个目的是提供低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法及装置，使得低压涡轮组合平衡过程中，转子、静子均处于合适位置，不会发生碰撞。

为实现所述目的的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其中：

低压涡轮组合平衡用框架包括静子支撑环和前端延伸部，所述静子支撑环具有固定面，用于与低压涡轮机匣前安装边连接，以固定低压涡轮静子，L静子为前端延伸部的前端面与所述静子支撑环的固定面的轴向距离；

平衡轴套用于套装在低压涡轮轴上，提供有检测凹部，L轴为低压涡轮轴的后安装边与风扇连接面的轴向距离，H1为低压涡轮转、静子的轴向距离，所述检测凹部与低压涡轮轴的风扇连接面之间的距离为L静子+H1-L轴；

紧固件用于压紧平衡轴套与低压涡轮轴；以及

检测元件位于在所述前端延伸部的前端面，用于插入所述检测凹部，当检测元件能插入检测凹部时，低压涡轮转、静子轴向间隙控制到位。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的一个或多个实施方式中，所述检测元件通过紧固件固定在所述前端延伸部的前端面。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的一个或多个实施方式中，所述检测元件具有长形孔，在所述紧固件松开后，容许所述检测元件向外移动以脱离于所述检测凹部。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的一个或多个实施方式中，所述检测元件包括多个插板或多个插条，所述检测凹部为环槽或者多个插孔。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的一个或多个实施方式中，所述紧固件为大螺母，所述大螺母用于拧紧在低压涡轮轴的前端。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的一个或多个实施方式中，所述大螺母具有法兰边，所述法兰边与所述平衡轴套的前端面通过紧固件连接。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的一个或多个实施方式中，所述平衡轴套具有内轴肩，所述平衡轴套通过所述内轴肩与低压涡轮轴的风扇连接面配合起到止挡作用。

为实现所述目的的低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法，用于控制H1，H1为低压涡轮轴后安装边、低压涡轮机匣前安装边的轴向距离，其包括以下步骤：

利用低压涡轮组合平衡用框架支撑低压涡轮转、静子，该低压涡轮组合平衡用框架包括静子支撑环和前端延伸部，所述静子支撑环具有固定面，与低压涡轮机匣前安装边连接，借此将H1控制值的测量面之一即低压涡轮机匣前安装边转移到所述固定面上，L静子为前端延伸部的前端面与所述静子支撑环的固定面的轴向距离；

将平衡轴套套装在低压涡轮轴上，在平衡轴套的外周上形成检测凹部，L轴为低压涡轮轴的后安装边与风扇连接面的轴向距离，所述检测凹部与低压涡轮轴的风扇连接面之间的距离为L静子+H1-L轴；

连接平衡轴套与低压涡轮轴，可将H1控制值的测量面之一即低压涡轮轴后安装边转移到低压涡轮轴的风扇连接面，再转移到平衡轴套的检测凹部上；

将检测元件贴着所述前端延伸部的前端面，向所述检测凹部内插，当插板能插入检测凹部时，低压涡轮转、静子轴向间隙控制到位，若插入不到位时，调整低压涡轮转子的轴向位置。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法的一个或多个实施方式中，当检测元件插入到所述检测凹部后，将所述检测元件固定在所述前端延伸部的前端面。

在所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法的一个或多个实施方式中，将所述检测元件可径向调整地固定在所述前端延伸部的前端面，容许所述检测元件径向向外移动以脱离于所述检测凹部，或者在低压涡轮转、静子轴向间隙到位后，容许所述检测元件径向向外移动插入到所述检测凹部。

通过检测元件控制低压涡轮转、静子的轴向距离在设定值，因此能确保低压涡轮转、静子的轴向间隙，从而使得低压涡轮组合平衡过程中，转子、静子均处于合适位置，不会发生碰撞。

相对独立的转静子轴向距离是否合适通过检测元件能否插入检测凹部的模式来判断，避免了轴向尺寸测量的复杂过程，提高了装配效率。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是低压涡轮单元体的示意图。

图2是低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置应用于图1所示的低压涡轮单元体的示意图。

图3是低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的前端的局部剖视图。

图4是低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的前端的立体图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

如图2至图4所示，其中图3和图4是图2中左端的局部视图，在图中，低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置包括低压涡轮组合平衡用框架2、平衡轴套3、紧固件4和检测元件5。

低压涡轮组合平衡用框架2包括静子支撑环21和前端延伸部22，静子支撑环21具有固定面210，用于与低压涡轮机匣前安装边111连接，以固定低压涡轮静子，L静子为前端延伸部22的前端面220与静子支撑环21的固定面210的轴向距离。

平衡轴套3用于套装在低压涡轮轴122上，提供有检测凹部31，L轴为低压涡轮轴122的后安装边123与风扇连接面124的轴向距离，H1为低压涡轮转、静子的轴向距离，即低压涡轮轴后安装边123、低压涡轮机匣前安装边111的轴向距离。检测凹部31与低压涡轮轴122的风扇连接面124之间的距离为L静子+H1-L轴，即为H2。

紧固件4用于压紧平衡轴套3与低压涡轮轴122。

检测元件5位于在前端延伸部22的前端面220，用于插入检测凹部31，当检测元件5能插入检测凹部31时，低压涡轮转、静子轴向间隙控制到位。

通过检测元件5控制低压涡轮转、静子的轴向距离在设定值，因此能确保低压涡轮转、静子的轴向间隙，从而使得低压涡轮组合平衡过程中，转子、静子均处于合适位置，不会发生碰撞。

检测元件5通过紧固件51固定在前端延伸部22的前端面220。检测元件5在低压涡轮组合平衡过程中保持在平衡工装上，除了起到检测作用外，也起到保持、固定作用。

如图4所示，检测元件5具有长形孔52，在紧固件51松开后，容许检测元件5向外移动以脱离于检测凹部31。这样检测元件5随动于低压涡轮组合平衡用框架2，便于操作。

检测元件5在图中示出的实施例为两个扇形插板，但不限于此还可以是多个插板或多个插条，相应地，检测凹部31为环槽或者多个插孔。插板与环槽的配合间隙在0.3-0.5mm内，一般情况下就能符合要求。

紧固件4为大螺母，利用低压涡轮轴122的前端的螺纹，将所述大螺母拧紧在低压涡轮轴的前端，将平衡轴套3与低压涡轮轴122压紧，压紧方式简单。

所述大螺母具有法兰边40，所述法兰边40与所述平衡轴套3的前端面通过紧固件41连接，进而有效防止大螺母松动。

如图1、图2和图3所示，平衡轴套3通过其内轴肩33与低压涡轮轴122的风扇连接面124相抵，起到止挡作用，以使大螺母能将平衡轴套3压紧在低压涡轮轴122上。

前述低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置的使用方式为：

1、如2、图3、图4所示，将前端延伸部22安装到低压涡轮组合平衡框架2的前端(如果二者为一体就不用安装)，通过紧固件固定；

2、可选地，将检测元件5固定在前端延伸部22的前端，通过紧固件51固定；

3、将平衡轴套3安装到低压涡轮轴122上；

4、拧紧紧固件4，压紧平衡轴套3与低压涡轮轴122，使得两者贴合；

5、将低压涡轮单元体安装到平衡工装内，涡轮机匣前安装边111固定在低压涡轮组合平衡工装框架2的静子支撑环上；

6.调整转子的轴向位置，使得检测元件5能够插入平衡轴套3的环槽内。

参照前述的实施方式，低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法描述如下：

选择低压涡轮轴122的前端面即风扇连接面124处作为转静子轴向距离的控制基准，整个尺寸链计算过程中的涉及的尺寸最少，误差易于控制。尺寸转换过程如图2所示，H2＝L静子+H1-L轴，L静子为低压涡轮组合平衡用框架2的前端面与其静子支撑环与低压涡轮静子11连接的固定面210的轴向距离，L轴为低压涡轮轴122的后安装边与前轴肩(风扇连接面)的轴向距离；

通过将低压涡轮机匣前安装边111直接固定在低压涡轮组合平衡工装框架2的静子支撑环21上，可将H1控制值的测量面之一(低压涡轮机匣前安装边)由机匣前安装边转移到平衡工装2的静子支撑环21的前端延伸部22的前端面220上。

通过大螺母或其它紧固件压紧平衡轴套3到低压涡轮轴122方式，可将H1控制值的测量面之一(低压涡轮轴122的后端面)由低压涡轮轴122的低后端面转移到前轴肩即风扇连接面(L轴)，再转移到轴套上；

在距离平衡轴套3轴肩或者低压涡轮轴122的风扇连接面的H2处切出检测凹部例如环槽，使得低压涡轮转、静子的轴向控制值在轴套上显性化，由于平衡轴套3通过大螺母或其它紧固件压紧在低压涡轮轴上，两者可视为一体，实现低压涡轮转、静子的轴向控制值在低压涡轮转子上显性化；

通过固定在低压涡轮组合平衡工装框架2的前端面220上的检测元件5，例如插板锁定平衡轴套3的检测凹部(例如为环槽)的方式锁定转、静子轴向距离，组合平衡时通过检查插板能否插入环槽的方式判断转静子轴向距离是否合适。

在前述实施例中，相对独立的转静子轴向距离是否合适通过检测元件能否插入检测凹部的模式来判断，避免了轴向尺寸测量的复杂过程，提高了装配效率。

在前述实施例中，转静子轴向距离控制准确，且简单易行，保证了低压涡轮单元体组合平衡的安全性。

前述实施方式具有实现装置简单，操作方便，制造成本低的特点。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，包括：

低压涡轮组合平衡用框架，包括静子支撑环和前端延伸部，所述静子支撑环具有固定面，用于与低压涡轮机匣前安装边连接，以固定低压涡轮静子，L静子为前端延伸部的前端面与所述静子支撑环的固定面的轴向距离；

平衡轴套，用于套装在低压涡轮轴上，提供有检测凹部，L轴为低压涡轮轴的后安装边与风扇连接面的轴向距离，H1为低压涡轮转、静子的轴向距离，所述检测凹部与低压涡轮轴的风扇连接面之间的距离为L静子+H1-L轴；

紧固件，用于压紧平衡轴套与低压涡轮轴；以及

检测元件，位于在所述前端延伸部的前端面，用于插入所述检测凹部，当检测元件能插入检测凹部时，低压涡轮转、静子轴向间隙控制到位。

2.如权利要求1所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，所述检测元件通过紧固件固定在所述前端延伸部的前端面。

3.如权利要求2所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，所述检测元件具有长形孔，在所述紧固件松开后，容许所述检测元件向外移动以脱离于所述检测凹部。

4.如权利要求1所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，所述检测元件包括多个插板或多个插条，所述检测凹部为环槽或者多个插孔。

5.如权利要求1所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，所述紧固件为大螺母，所述大螺母用于拧紧在低压涡轮轴的前端。

6.如权利要求5所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，所述大螺母具有法兰边，所述法兰边与所述平衡轴套的前端面通过紧固件连接。

7.如权利要求1所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制装置，其特征在于，所述平衡轴套具有内轴肩，所述平衡轴套通过所述内轴肩与低压涡轮轴的风扇连接面配合起到止挡作用。

8.低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法，用于控制H1，H1为低压涡轮轴后端面、低压涡轮机匣前安装边的轴向距离，其特征在于，

利用低压涡轮组合平衡用框架支撑低压涡轮转、静子，该低压涡轮组合平衡用框架包括静子支撑环和前端延伸部，所述静子支撑环具有固定面，与低压涡轮机匣前安装边连接，借此将H1控制值的测量面之一即低压涡轮机匣前安装边转移到所述固定面上，L静子为前端延伸部的前端面与所述静子支撑环的固定面的轴向距离；

将平衡轴套套装在低压涡轮轴上，在平衡轴套的外周上形成检测凹部，L轴为低压涡轮轴的后安装边与风扇连接面的轴向距离，所述检测凹部与低压涡轮轴的风扇连接面之间的距离为L静子+H1-L轴；

连接平衡轴套与低压涡轮轴，可将H1控制值的测量面之一即低压涡轮轴后端面转移到低压涡轮轴的风扇连接面，再转移到平衡轴套的检测凹部上；

将检测元件贴着所述前端延伸部的前端面，向所述检测凹部内插，当插板能插入检测凹部时，低压涡轮转、静子轴向间隙控制到位，若插入不到位时，调整低压涡轮转子的轴向位置。

9.如权利要求8所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法，其特征在于，当检测元件插入到所述检测凹部后，将所述检测元件固定在所述前端延伸部的前端面。

10.如权利要求9所述的低压涡轮转、静子轴向间隙控制方法，其特征在于，将所述检测元件可径向调整地固定在所述前端延伸部的前端面，容许所述检测元件径向向外移动以脱离于所述检测凹部，或者在低压涡轮转、静子轴向间隙到位后，容许所述检测元件径向向外移动插入到所述检测凹部。

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