CN117803457A - 用于环形发动机部件的配合组件 - Google Patents

Abstract

一种用于配合组件的涡轮发动机的装置，其具有外壳和包围外壳的护罩。外壳或护罩中的一个包括限定V形凹槽的至少一个凸缘。外壳或护罩中的另一个包括环形突起，其限定了当外壳与护罩配合时容纳在V形凹槽中的V形叶片。

Description

用于环形发动机部件的配合组件

相关申请的交叉引用

本申请是2022年9月30日提交的主题为“用于环形发动机部件的配合组件”的美国申请号为17/956,946的延续并要求该申请的优先权，该申请的全部内容特此通过引用明确并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及一种涡轮发动机，并且更具体地，涉及在涡轮发动机中配合环形发动机部件。

背景技术

发动机外壳形成有环形凸缘，该环形凸缘可抵接形成在机舱上的另一个环形凸缘。通常，围绕每个凸缘的外周形成多个间隔开的孔。然后，通过对准两个凸缘的孔，然后在其间插入螺栓，用螺母固定，将发动机外壳安装到机舱。

将发动机凸缘定位成与排气喷嘴凸缘正确对准可能是耗时的。这种凸缘具有平坦的抵接表面，并且当发动机被提升到抵靠排气喷嘴的位置时，竖直地和周向地对准凸缘是困难且耗时的。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：

图1是具有两个涡轮发动机的飞行器的立体图。

图2是根据本文公开的方面的具有机舱的两个涡轮发动机中的一个的横截面图。

图3是根据本文公开的方面的具有两个发动机的图1中飞行器的示意性前视图，其中一个发动机具有处于打开位置的机舱。

图4是显示风扇外壳的沿图2的线IV-IV的放大横截面图。

图5是根据本文公开的方面的图4的风扇外壳的一部分的放大横截面图，其中机舱的一部分抵接风扇外壳上的一对凸缘并且示出了配合组件。

图6是来自图5的配合组件的沿线VI-VI截取的放大示意图。

图7是根据本文公开的另一方面的第一环形部件和第二环形部件相对于彼此同心并且与配合组件周向对准的示意性横截面图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似的部分。

本公开的方面总体上涉及一种环形部件之间的配合组件，一个环形部件环绕另一个环形部件的至少一部分。为了说明的目的，本公开将关于飞行器燃气涡轮发动机的机舱和风扇外壳进行描述。然而，应当理解，本文描述的本公开的方面包括凸缘的周向对准，不限于此并且可以在发动机内以及在非飞行器应用中具有普遍适用性，例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。

发动机护罩(例如涡轮发动机的机舱)和环形发动机外壳之间的对准特征可以包括现有的支柱、管道和位于发动机外壳外部的其他部件。在不存在现有结构的情况下，提供作为外壳和/或护罩的一部分的对准特征是有益的。

本文使用的词“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或有利于其他实施方式。此外，除非另有具体说明，否则本文描述的所有实施例都应被视为示例性的。

如本文所用，术语“第一”和“第二”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开来并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

可在本文中使用的术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。

所有方向参考(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前向、后向等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开内容，并不构成限制，尤其是对此处描述的本公开内容的位置、方向或用途的限制。除非另有说明，否则连接引用(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释并且可以包括元件集合之间的中间结构元件和元件之间的相对运动。因此，连接引用并不一定意味着两个元件直接连接并且彼此之间存在固定关系。示例性附图仅用于说明目的，并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。

图1是飞行器10的立体图。飞行器10包括机身12、位于机身12中的驾驶舱14和从机身12向外延伸的机翼组件16。飞行器10包括经由挂架20安装在机身18上的至少一个燃气涡轮发动机18(图3)。至少一个燃气涡轮发动机18被示为第一和第二燃气涡轮发动机18a、18b，两者都被环形护罩(作为非限制性示例，机舱22)覆盖。虽然图示了两个燃气涡轮发动机18a、18b，但是应当理解，可以设想任何数量的燃气涡轮发动机18，其包括机翼组件16上的燃气涡轮发动机，或者甚至是安装在机身12上的单个燃气涡轮发动机。

图2是机舱22和燃气涡轮发动机18a的示意横截面图。机舱22包围并保护燃气涡轮发动机18a。燃气涡轮发动机18a具有从前(表示为“F”)向后(表示为“A”)延伸的大致纵向延伸的轴线或发动机中心线(表示为“CL”)。机舱22可包括包围并限定燃气涡轮发动机18a的入口32的入口整流罩24。整流罩组件34可包括机舱22的可拆卸或可移动零件，包括风扇整流罩26、排气管道整流罩28和发动机整流罩30。整流罩组件34至少部分地限定机舱22。风扇整流罩26提供进入燃气涡轮发动机18a的风扇区段36的入口。排气管道整流罩28限定用于燃气涡轮发动机18a的旁通管道56的至少一部分。发动机整流罩30提供通向燃气涡轮发动机18a的核心52的入口。核心52可包括压缩机区段38、燃烧区段40和涡轮区段42。风扇区段36、压缩机区段38、燃烧区段40、涡轮区段42和排气区段44可以下游串行流动关系沿发动机中心线CL布置。

风扇外壳50在第一端46和位于第一端46后面的第二端48之间轴向延伸，并围绕风扇区段36的所有旋转风扇零件。核心外壳54类似地围绕发动机核心52的所有旋转零件。核心外壳54可与风扇外壳50联接。

配合组件60可以在第一位置(表示为“A”)将排气管道整流罩28与风扇外壳50配合，并在第二位置(表示为“B”)将发动机整流罩30与核心外壳54配合。虽然已经图示了具有燃气涡轮发动机18的飞行器10，但是可以设想，配合组件60可以用在任何环形护罩/外壳布置中，燃气涡轮发动机18是一种实施方式。

图3是图1中的燃气涡轮发动机18a、18b的前视图，第二燃气涡轮发动机18b被示意性地表示，其中整流罩组件34打开并铰接地联接到挂架20。入口整流罩24可以是单独的或者是整流罩组件34的一部分。可以更清楚地看到，安装在风扇外壳50和核心外壳54外部的燃气涡轮发动机18的那些零件(作为非限制性示例，安装到风扇外壳50的附件齿轮箱64)可与整流罩组件62接触。在操作中，打开和关闭整流罩组件34利用了与风扇外壳50和/或核心外壳54的各部分相遇并配合的整流罩组件34的各部分之间的轴向和周向对准。

图4描绘了沿图2的线IV-IV截取的放大横截面图，显示了风扇外壳50。至少一个周向壁66从风扇外壳50的外部68径向延伸。至少一个周向壁66可以是彼此轴向间隔开的多个周向壁66，其中多个周向壁中的两个限定了靠近风扇外壳50的第二端48定位的一对凸缘70。这对凸缘70可以限定v形凹槽72。这对凸缘70中的至少一个凸缘可以是成角度的凸缘74，而一对凸缘70中的另一个可以是成角度的或直的凸缘75，如图所示。至少一个键槽76可以设置在一对凸缘70的至少一个中，作为非限制性示例，如图所示，在成角度的凸缘74中。至少一个键槽76可周向地延伸一段长度(表示为“L”)。长度L足够大以适应操作期间必要的周向位移，并且足够小以确保周向对准。

图5显示了图4的风扇外壳50的放大部分，其具有机舱22的一部分，作为非限制性示例，排气管道整流罩28，其抵接一对凸缘70。排气管道整流罩28可以包括弯曲部分78，该弯曲部分78限定了容纳在V形凹槽72中并限定V形叶片82的环形突起80。环形突起80可限定与该对凸缘中的至少一个凸缘(作为非限制性示例，直的凸缘75)同心并抵接的弧。至少一个键84可从排气管道整流罩28径向向内延伸，恰好在v形叶片82的前面，并且其尺寸被设计成容纳在至少一个键槽76中。在一个示例中，如图所示，至少一个键84和V形叶片82从第二环形部件92、排气管道整流罩28延伸。进一步设想，至少一个键84位于第一或第二环形部件90、92中，例如风扇外壳50(图7)中，并且V形叶片82位于第一或第二环形部件90、92的另一个中，例如排气管道整流罩28中。

应当理解，虽然风扇外壳50在本文中被称为具有带至少一个键槽76的V形凹槽72的第一环形部件90，并且排气管道整流罩28在本文中被称为包括V形叶片82和至少一个键84的第二环形部件92，第一和第二环形部件90、92可以是至少部分地彼此环绕并且需要周向对准的任何两个部件。具有至少一个键槽76的第一或第二环形部件90、92和具有至少一个键84的第一或第二环形部件90、92中的另一个一起限定配合组件60。

图6是沿图5的线VI-VI截取的配合组件60的放大示意图。为了清楚起见，一对凸缘70中的直的凸缘75以虚线示出。键槽76可包括倾斜壁86，倾斜壁86相对于从发动机中心线CL(图2)测量的垂直于径向方向(表示为“R”)的切线(表示为“T”)成大于或等于九十度的键角θ。该角度允许第二环形部件92的键84偏离垂直地(off-perpendicular)接合。此外，键角θ可由第一和第二环形部件90、92之间的接合量确定。接合量是当整流罩组件34并且继而V形叶片82(图6)闭合到V形凹槽72时限定的。键角0可以从一侧到另一侧不同以允许沿着长度L(图4)自由接合。键角θ小于170°且大于90°。在一些实施方式中，键角在110°和140°之间。键84的宽度(表示为“W”)由倾斜壁86相对于键84所处的第二环形部件92所需承载的周向负载的量来确定。应当理解，长度L和宽度W取决于第一和第二环形部件90、92的圆周。

图7示出了根据本文公开的方面的示例性同心第一和第二环形部件90、92。第一环形部件90由第二环形部件92环绕。第一和第二环形部件90、92可以是弧形面板94，其限定至少环绕第一或第二环形部件90、92的整个圆周的一半或小于一半的弧。此外，第一或第二环形部件90、92可包括至少一个键槽76，而第一或第二环形部件90、92中的另一个包括至少一个键84。为了确保周向对准，提供多个(作为非限制性示例，四个)配合组件60。应当理解，图7中的第一和第二环形部件90、92代表本文所述的任何环形部件。此外，至少一个键槽76可以是多个键槽76，所有键槽76或其中一些位于第一和第二环形部件90、92中的一个或另一个中。同样，相应的键84可以是多个键84，所有键84或其中一些位于第一和第二环形部件90、92中的一个或另一个中。

与本文所讨论的公开相关联的益处包括在不依赖于其他发动机零件的情况下提供周向对准以用于配合发动机中的环形部件。此外，配合组件提供更少的零件，例如消除螺栓和螺母。消除零件也会导致重量减轻。装配和拆卸的时间也减少了，从而提供了更高效和更容易的维护。

应当理解，与第一和第二环形部件彼此的取向有关的几何形状的任何组合都是可设想的。本文所讨论的公开内容的不同方面是为了说明的目的而不是为了限制。

应当理解，所公开的设计的应用不限于具有风扇和增压器区段的涡轮发动机，而是也适用于涡轮喷气发动机和涡轮发动机。

本书面描述使用示例来描述本文所描述的公开的方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开的方面，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何纳入的方法。本公开各方面的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质性差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

进一步的方面由以下条项的主题提供：

一种涡轮发动机，包括：核心，所述核心具有处于轴向流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，并且限定轴向延伸的发动机中心线；机舱，所述机舱环绕所述核心的至少一部分；所述核心或所述机舱中的至少一个包括第一环形部件和第二环形部件，所述第一环形部件和所述第二环形部件同心布置；所述第一环形部件包括V形凹槽或V形叶片中的一个，并且所述第二环形部件包括所述V形凹槽或所述V形叶片中的另一个，其中，所述V形叶片容纳在所述V形凹槽中；至少一个周向壁从所述第一环形部件或所述第二环形部件中的一个延伸并且限定所述V形凹槽的至少一部分，所述至少一个周向壁包括至少一个键槽；至少一个键从所述第一环形部件或所述第二环形部件中的另一个延伸；并且所述第一环形部件和所述第二环形部件中的一个周向地围绕所述第一环形部件和所述第二环形部件中的另一个，并且具有所述至少一个键或所述至少一个键槽中的一个，所述至少一个键或所述至少一个键槽中的一个与所述至少一个键或所述至少一个键中的另一个配合，用于将所述第一环形部件和所述第二环形部件相对于彼此周向对准。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述第一环形部件是所述机舱。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述机舱包括排气管道整流罩。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述V形叶片是形成在所述排气管道整流罩上的环形突起。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述至少一个键在所述v型叶片的前方从所述排气管道整流罩径向延伸。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述第二环形部件是风扇外壳。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述风扇外壳包括一对凸缘。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述v形凹槽由所述一对凸缘限定。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述一对凸缘包括成角度的凸缘。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述至少一个键槽形成在所述成角度的凸缘中。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述第一环形部件是发动机整流罩。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述第二环形部件是至少一部分由所述发动机整流罩环绕的核心外壳。

一种用于配合涡轮发动机中的环形部件的配合组件，所述配合组件包括：外壳；护罩，所述护罩环绕所述外壳的至少一部分；所述外壳或所述护罩中的一个在第一端和第二端之间轴向延伸，具有位于所述第二端的至少一个凸缘和设置在所述至少一个凸缘中的至少一个键槽；所述外壳或所述护罩中的另一个具有从其延伸的环形突起并且限定与所述至少一个凸缘同心并抵接所述至少一个凸缘的至少一个弧；并且至少一个键与所述环形突起轴向间隔开并容纳在所述至少一个键槽中，以相对于彼此周向对准所述外壳和所述护罩。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述至少一个凸缘是一对凸缘。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述一对凸缘限定V形凹槽。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述一对凸缘中的一个是成角度的凸缘，并且所述至少一个键槽形成在所述成角度的凸缘中。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述环形突起限定了容纳在所述v形凹槽中的v形叶片。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述至少一个键从具有所述V形叶片的所述外壳或所述护罩径向延伸。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述外壳是风扇外壳，并且所述护罩是关于所述风扇外壳的至少一部分同心的机舱。

根据前述条项中任一项所述的配合组件，其中，所述外壳是核心外壳，并且所述护罩是关于所述核心外壳的至少一部分同心的发动机整流罩。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机，其特征在于，包括：

核心，所述核心具有处于轴向流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，并且限定轴向延伸的发动机中心线；

机舱，所述机舱环绕所述核心的至少一部分；

所述核心或所述机舱中的至少一个包括第一环形部件和第二环形部件，所述第一环形部件和所述第二环形部件同心布置；

所述第一环形部件包括V形凹槽或V形叶片中的一个，并且所述第二环形部件包括所述V形凹槽或所述V形叶片中的另一个，其中，所述V形叶片容纳在所述V形凹槽中；

至少一个周向壁从所述第一环形部件或所述第二环形部件中的一个延伸并且限定所述V形凹槽的至少一部分，所述至少一个周向壁包括至少一个键槽；

至少一个键从所述第一环形部件或所述第二环形部件中的另一个延伸；并且

所述第一环形部件和所述第二环形部件中的一个周向地围绕所述第一环形部件和所述第二环形部件中的另一个，并且具有所述至少一个键或所述至少一个键槽中的一个，所述至少一个键或所述至少一个键槽中的一个与所述至少一个键或所述至少一个键槽中的另一个配合，用于将所述第一环形部件和所述第二环形部件相对于彼此周向对准。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述第一环形部件是所述机舱。

3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述机舱包括排气管道整流罩。

4.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述V形叶片是形成在所述排气管道整流罩上的环形突起。

5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述至少一个键在所述V形叶片的前方从所述排气管道整流罩径向延伸。

6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述第二环形部件是风扇外壳。

7.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述风扇外壳包括一对凸缘。

8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述V形凹槽由所述一对凸缘限定。

9.根据权利要求8所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述一对凸缘包括成角度的凸缘。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述至少一个键槽形成在所述成角度的凸缘中。