用于移除涡轮发动机的环形部件的工具的制作方法

本发明属于涡轮发动机的通用领域。更具体地，本发明涉及一种适用于拆卸涡轮发动机的环形部件，特别是低压涡轮的圆盘的工具。

背景技术：

图1示意性地示出了涡轮发动机1的通用结构。

参照图1，具有纵轴线x的涡轮发动机1从上游到下游包括风机2、低压压气机3、高压压气机4、燃烧室5、高压涡轮6和低压涡轮7。低压涡轮7机械地连接到驱动风机2和低压压气机3的轴向的轴8。需要注意的是，相对于通过涡轮发动机1的气流的法线方向(由箭头表示)限定了上游和下游。

低压涡轮7包括一个或多个涡轮级，每个涡轮级都由定子和转子组成。转子包括一种如图8可见的在其外周上承载桨叶11的圆盘10，所述桨叶的根部与圆盘10外周的凹槽接合。此外，每个桨叶11包括一种由所述桨叶11的根部承载的如图2可见的平台12。

然而，桨叶11的平台12迅速地磨损，在某些情况下，这可能导致平台12重叠，如图2可以看出。当观察到这种重叠时，如果无法手动地将桨叶11放回到被组装涡轮发动机1上的适当位置，则有必要拆卸低压涡轮7的圆盘10，以便能够更换损坏的桨叶11。

涡轮发动机1划分为所谓的主模块，它们本身包括所谓的次要模块。这种划分有助于涡轮发动机1的安装和拆卸。参照图1，涡轮发动机1从上游到下游包括第一主模块a(或风机区段)、第二主模块b(或高压机体)和第三主模块c(或低压涡轮区段)。主模块c包括三个子模块，第一子模块包括涡轮7的转子和定子，第二子模块包括轴向的轴8，第三子模块包括排气机壳14。

为了更换低压涡轮7的桨叶11，完全地拆卸第三主模块c。用于拆卸低压涡轮7的圆盘10的过程在图3a至3g示意性地示出，并且包括：

-如图3b可见的第一步骤，其中主模块c与水平定位的涡轮发动机的其余部分分离，

-如图3c可见的第二步骤，其中主模块c垂直地定位在第一框架13上，

-如图3d可见的第三步骤，其中从主模块c抽出排气机壳14，

-如图3e可见的第四步骤，其中移除了轴向的轴8，

-如图3f可见的第五步骤，其中第一子模块定位在第二框架15上，

-如图3g可见的第六步骤，其中从第一子模块抽出圆盘10。

需要注意的是，当使用术语“水平”和“垂直”定位涡轮发动机时，这是指涡轮发动机或涡轮发动机的一部分的定位，其中其纵轴线x分别平行和垂直于其上停靠有所述涡轮发动机的支撑件。

因此，拆卸然后重新装配低压涡轮7的圆盘10的过程很复杂、漫长和昂贵。此外，第三主模块c的拆卸可能暴露某些敏感部件，诸如滚柱轴承(未示出)，所述部件有损坏的危险。

此外，如图3a至3g可以看出，拆卸圆盘10的过程需要使用不同的工具，这带来了额外的成本。

因此，迄今为止，并不存在可以确保简单、快速和廉价的拆卸和重新装配低压涡圆盘的过程和/或工具。

技术实现要素：

通过提出一种可以轻松、快速地和低成本地拆卸涡轮发动机的环形部件，特别是低压涡圆盘的解决方案，本发明可以减少上述缺点。

因此，根据第一方面，本发明涉及一种用于拆卸安装在涡轮发动机轴周围的环形部件的工具，其包括：

-支撑件,

-用于紧固和维护所述环形部件的设备，所述紧固和维护设备与所述支撑件集成，并且具有适于接收所述涡轮发动机的轴的开口。

“环形部件”是指一种具有圆形通腔的部件。

在环形部件的拆卸过程中，面对所述环形部件定位根据本发明的工具以便于抽出，使得布置在所述紧固和维护设备中的开口由涡轮发动机的轴横穿。需要注意的是，在拆卸过程中当开口相对于环形部件突出时，唯一地由轴横穿开口。所述紧固和维护设备固定在环形部件上，然后，通过轴向向外地移动工具，从涡轮发动机的剩余部分中抽出所述环形部件。

使用根据本发明的工具可以简化拆卸环形部件的过程，同时减少拆卸所需的时间和成本。实际上，当使用该工具以拆卸低压涡轮的圆盘时，这可以无需以下步骤即可完成：

-抽出第三主模块c，

-在第一框架上垂直地定位第三主模块c，

-抽出轴向的轴，

-在第二框架上垂直地定位第一子模块。

圆盘的拆卸仅需要事先抽出被定位在圆盘下游的涡轮发动机的排气机壳，以便接近圆盘。接下来与圆盘相对地定位该工具，以便将该紧固和维护设备固定在圆盘上。一旦已将紧固和维护设备固定在圆盘上，工具向外的简单轴向移位就可以使圆盘与涡轮发动机的其余部分分离。需要注意的是，在移除排气机壳后，涡轮发动机的轴相对于圆盘突出。因此，在工具的定位过程中，所述轴横穿被布置在所述紧固和维护设备中的开口，直到后者足够地接近圆盘，从而能够将工具固定在圆盘上。因此，被布置在紧固和维护设备中的开口的存在可以抽出所述环形部件，而无需事先抽出其上安装有环形部件的轴。还应该注意的是，可使用同一工具进行排气机壳的拆卸，这可以降低成本。

此外，根据本发明的拆卸工具可以方便圆盘和排气机壳的重新装配，因为存在用于在涡轮发动机上组装的更少组件。因此，重新装配圆盘和排气机壳的过程更短，并且更廉价。

此外，诸如轴承的某些敏感部件在拆卸过程中不再具有暴露的危险，因为不再需要完全地拆卸第三主模块c。

除先前段落已经提出的特征之外，根据本发明的拆卸工具可具有单独地或根据其所有技术上的可能组合考虑的以下特征中的一个或多个额外特征。

在非限制性实施例中，所述紧固和维护设备相对于所述支撑件在以下之间旋转地移动：

·第一位置，其中所述紧固和维护设备基本平行于所述支撑件，

·第二位置，其中所述紧固和维护设备基本垂直于所述支撑件。

在非限制性实施例中，所述工具包括用于使所述紧固和维护设备相对于所述支撑件旋转的设备，所述旋转设备定位在所述支撑件与所述紧固和维护设备之间。

在非限制性实施例中，所述紧固和维护设备被布置在所述支撑件的外周部分上，从而在所述环形部件被固定到所述紧固和维护设备时，允许所述紧固和维护设备相对于所述支撑件旋转。

在非限制性实施例中，所述旋转设备包括适于将所述紧固和维护设备保持在第一位置和第二位置的锁定设备。

在非限制性实施例中，所述紧固和维护设备由轴环形成，所述轴环包括适于接收第一固定设备的通孔。

在非限制性实施例中，所述工具包括第二固定设备，其适于将所述紧固和维护设备与所述环形部件耦合，并与所述紧固和维护设备配合以将所述紧固和维护设备固定在所述环形部件上。

在非限制性实施例中，所述工具包括用于调节所述工具重心的设备。

在非限制性实施例中，所述调节设备由以下形成：

-环，

-蜗杆，

-通过驱动所述蜗杆能够使所述环轴向平移的控制轮。

此外，根据第二方面，本发明涉及一种用于使用根据本发明第一方面的工具，拆卸和维护被安装在具有纵轴线的涡轮发动机轴周围的环形部件的方法。所述拆卸方法包括以下步骤：

-与所述环形部件相对地定位所述工具，使得所述紧固和维护设备的开口面对所述环形部件的中心空腔，所述紧固和维护设备保持在第一位置，

-所述紧固和维护设备固定在所述环形部件上，

-轴向向外地移位所述工具，从而使所述环形部件与涡轮发动机的其余部分分离，

-将固定到所述工具的环形部件放置在框架上，从而对所述环形部件进行维护，所述紧固和维护设备保持在第二位置。

最后，根据第三方面，本发明涉及一种使用根据本发明第一方面的工具，在具有纵轴线的涡轮发动机轴周围重新装配环形部件的方法。根据第三方面的方法包括以下步骤：

-通过所述旋转设备将所述紧固和维护设备切换到第一位置，

-面对涡轮发动机轴定位被固定到环形部件上的工具，使得所述轴能够横穿被布置在所述紧固和维护设备中的开口，

-轴向地移位所述工具，直到所述环形部件返回到所述轴周围的初始位置，

-从所述环形部件分离所述紧固和维护设备，

-通过将工具轴向地移位到涡轮发动机的外部，从涡轮发动机抽出所述工具。

附图说明

这些附图仅供参照，并且绝不限制。附图示出了：

-在图1中，涡轮发动机的纵截面的示意图，

-在图2中，其平台重叠的两个相邻桨叶，

-在图3a至3g中，根据现有技术拆卸涡轮发动机圆盘的方法的步骤，

-在图4a至4c中，使用根据本发明的工具拆卸涡轮发动机圆盘的方法的步骤，

-在图5中，根据本发明实施例的拆卸工具，

-在图6中，当被固定在涡轮发动机圆盘上时图5所示工具的纵截面视图，所述紧固和维护设备在第一位置，

-在图7中，当图6的工具被定位在涡轮发动机上时，从其上游的视图，

-在图8中，在拆卸圆盘后，图7工具的透视图，

-在图9中，在圆盘的维护过程中根据本发明的工具，该紧固和维护设备处于第二位置，

-在图10中，根据本发明实施例的用于拆除环形部件的方法的步骤的方块图，

-在图11中，根据本发明实施例的用于重新装配环形部件的方法的步骤的方块图。

参照附图，通过阅读以下的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得清晰。

具体实施方式

图5至9表示根据本发明的非限制性实施例的拆卸工具100。

参照图5，拆卸工具100包括：

-支撑件101，

-紧固和维护设备102，

-旋转设备103，

-调节设备104。

当所述环形部件10、14固定到该紧固和维护设备102时，支撑件101适于支撑涡轮发动机1的环形部件10、14。例如，环形部件10、14是如图6至9所表示的低压涡轮7的圆盘10，或者相反是排气机壳14等。“圆盘”是指没有桨叶的圆盘或其上安装有桨叶的圆盘。

选择支撑件101的形状、尺寸和材料，使得支撑件101具有足够的机械强度，以便在环形部件10、14的拆卸、重新装配或维护过程中不会断裂。“维护”特别是指桨叶的更换。有利地，支撑件101由钢制成。此外，如图5可以看出，支撑件101被穿孔，这可以限制工具100的制造成本。

此外，根据图5所示的实施例，支撑件101具有由底座1012和半圆形部分1013组成的半圆形。根据一个实施例，底座1012在一种包含在区间[662mm；1862mm]的长度上延伸，优选地1312mm。显然，支撑件101可具有其他形状，诸如圆形、矩形、方形、三角形等。此外，支撑件101，无论其形状如何，主要沿将被指定为第一平面p11的平面延伸。换句话说，当支撑件101具有半圆形状时，底座1012和半圆部分1013都沿第一平面p11延伸。当工具100用于环形部件10、14的拆卸、维护或重新装配时，第一平面p11是垂直的。分别参照图5所示的参照系统xyz的平面xy和平面xz限定了术语“垂直平面”和“水平平面”。

此外，支撑件101包括用于保持图5可见的环形部件10、14的设备107。保持设备107可以在所述环形部件10、14的拆卸或重新装配过程中防止环形部件10、14切换。此外，保持设备107还用作工具100的加强件。为此，保持设备107被布置，从而在其被固定在工具100上时形成环形部件10、14的支承表面。根据图5的实施例，保持设备107由被布置在紧固和维护设备102的两侧上的两个垂直杆形成，并相对于底座1012垂直地延伸。此外，每根杆通过第一端连接到底座1012，并且通过第二端连接到支撑件101的半圆部分1013。显然，保持设备107可具有图中未表示的其他形状。

有利地，工具100还包括夹持设备1011，其可以在例如使用提升系统拆卸、重新装配或维护环形部件10、14的过程中抓握、保持和移位该工具100。在图5所示的实施例中，夹持设备1011由被布置在半圆形部分1013顶点的环形成，其中插入有如图8所示的提升系统的钩1012。

此外，紧固和维护设备102确保在环形部件10、14的拆卸、维护或重新装配过程中将工具100固定在环形部件10、14上。为此，通孔105布置在紧固和维护设备102中，并且适于接收第一固定设备106。根据非限制性实施例，第一固定设备106与工具100的第二固定设备(未表示)配合，以确保将该紧固和维护设备102固定在环形部件10、14上。有利地，第二固定设备由可移除钩形成，所述可移除钩能够使环形部件10、14耦合该紧固和维护设备102。

根据图5的实施例，第一固定设备106由固定螺钉形成，将所述固定螺钉引入被布置在紧固和维护设备102中的通孔105中，直到接触可移除钩。将固定螺钉拧紧在可移除钩上可以将该紧固和维护设备102压靠在环形部件10、14上，从而使它们正确地彼此集成在一起。使用可移除钩可以确保环形部件10、14的完整性，只要不必在环形部件10、14中钻孔以将其固定到工具100。

此外，紧固和维护设备102包括贯通开口1021，其形状和尺寸适于在环形部件10、14的拆卸和重新装配过程中接收图7可见的涡轮发动机1的轴向的轴8。此外，开口1021能够使紧固和维护设备102在环形部件10、14的内径上居中。根据非限制性实施例，开口1021为圆形，并且其直径包含在区间[400mm，600mm]中，优选地450mm。有利地，紧固和维护设备102可互换，使得可以用不同直径的紧固和维护设备替代它们。

根据图5至9的实施例，紧固和维护设备102为轴环的形式。显然，紧固和维护设备102可具有其他形状，例如方形、矩形。此外，紧固和维护设备102，无论其形状如何，主要沿将被指定为第二平面p12的平面延伸。

以有利的方式，选择紧固和维护设备102的特征，特别是所使用的材料和/或保护元件，从而避免环形部件10、14的任何损坏。因此，当环形部件10、14被固定在紧固和维护设备102上时，紧固和维护设备102由具有足够强度的材料制成，以支撑环形部件10、14。有利地，紧固和维护设备102由钢制成。

此外，紧固和维护设备102相对于支撑件101在第一位置p1和第二位置p2之间可旋转地移动。

在图6至8所示的第一位置p1中，紧固和维护设备102基本平行于支撑件101，即第一平面p11基本平行于第二平面p12。此外，在该位置p1中，第一平面p11和第二平面p12基本垂直。有利地，紧固和维护设备102在环形部件10、14的拆卸和重新装配过程中处于第一位置p1，并且在环形部件10、14的维护过程中处于第二位置p2。

在图9所示的第二位置p2中，紧固和维护设备102基本垂直于支撑件101，即第一平面p11基本垂直于第二平面p12。此外，在该位置p2中，第一平面p11垂直，而第二平面p12水平。

此外，根据非限制性实施例，当环形部件10、14被固定到紧固和维护设备102时，紧固和维护设备102被布置在支撑件101的外周部分上，从而允许紧固和维护设备102相对于支撑件101旋转。根据图5所示的实施例，紧固和维护设备102被定位在支撑件101的底座1012的水平上。换句话说，底座1012在定位有紧固和维护设备102的水平具有不连续性。

旋转设备103确保了紧固和维护设备102相对于支撑件101的旋转，从而能够从第一位置p1通过到第二位置p2，反之亦然。特别地，通过使紧固和维护设备102或环形部件10、14(当其被固定到紧固和维护设备102时)相对于支撑件101切换90°的角度，实施了从第一位置p1到第二位置p2的通过。

旋转设备103被定位在支撑件101与紧固和维护设备102之间。根据非限制性实施例，旋转设备103由形成枢轴连杆的主轴和轴环组成。自然地，旋转设备103可以由可以形成例如，滚筒的枢轴连杆的任何系统形成。

此外，旋转设备103包括适于将该紧固和维护设备102保持在第一位置p1或第二位置p2的锁定设备。锁定设备例如由0°和90°的销连接形成。

调节设备104适于修改工具100的重心，特别是当环形部件10、14被固定到工具100从而在环形部件10、14的拆卸和重新装配过程中确保环形部件10、14的稳定性时。根据非限制性实施例，调节设备104由机械轴向移位设备形成，其包括：

-环1041，

-蜗杆1042，

-通过驱动蜗杆1042能够使环1041轴向地平移的控制轮1043。

在本发明的替代实施例中，调节设备104由电动、液压移位设备或任何其它的轴向移位设备形成。

图10表示使用根据本发明的工具100拆卸被安装在涡轮发动机1的轴8周围的环形部件10、14的方法200的步骤。在环形部件10、14的拆卸过程中，涡轮发动机或涡轮发动机的一部分水平地定位，即图4a中可见的涡轮发动机或涡轮发动机的该部分的纵轴线x平行于图5所示的参照系统xyz的平面xz。

在定位步骤201中，面对环形部件10、14定位工具100，使得紧固和维护设备102的开口1021面对环形部件10、14的中心空腔20。在定位步骤201中，紧固和维护设备102保持在第一位置p1。有利地，通过锁定设备将该紧固和维护设备102锁定在第一位置p1。此外，当涡轮发动机1的轴8相对于环形部件10、14突出时，定位该工具100的步骤201包括将该紧固和维护设备102的开口1021定位在轴8周围，然后向内轴向地移位该工具100，及沿环形部件10、14的方向。

在固定步骤202中，紧固和维护设备102固定在环形部件10、14上。有利地，通过事先将第二固定设备定位在紧固和维护设备12与环形部件10、14上以确保它们的耦合，实施固定步骤202。这里由固定螺钉形成的第一固定设备106接下来插入通过被布置在紧固和维护设备102中的通孔105，然后拧紧在可移除钩上，从而正确地固定紧固和维护设备102与环形部件10、14。

在移位步骤203中，被固定到环形部件10、14的工具100轴向向外地移位，从而使环形部件10、14与涡轮发动机1的其余部分分离。需要注意的是，“轴向”移位是指沿平行于涡轮发动机1的轴线x的方向的移位。

在维护步骤204中，将被固定到工具100的环形部件10、14放置在框架13上，从而对环形部件10、14进行维护，如图9可以看出。在维护步骤201中，该紧固和维护设备102保持在第二位置p2。为此，通过旋转设备103将该紧固和维护设备102切换到第二位置p2。有利地，维护步骤204包括通过锁定设备将该紧固和维护设备102锁定在第二位置p2。需要注意的是，如果在定位步骤101中已经将紧固和维护设备102锁定在第一位置p1，则有必要解锁紧固和维护设备102的定位，以便能够使其切换到第二位置p2。此外，为了便于维护环形部件10、14的步骤204，紧固和维护设备102可以从环形部件10、14分离。

在例如图4a至4c所示的低压涡轮7的圆盘10的拆卸过程中，第一次实施上述的拆卸方法200以抽出图4b中可见的排气机壳14，然后第二次抽出诸如图4c所示的圆盘10。

图11表示一种用于在通过方法200拆卸后重新装配环形部件10的方法300的步骤。

在切换步骤301中，通过旋转设备103将该紧固和维护设备102从第二位置p2切换到第一位置p1。有利地，通过锁定设备将该紧固和维护设备102锁定在第一位置p1。需要注意的是，如果在切换步骤301之前已经将紧固和维护设备102锁定在第二位置p2，则有必要在能够使其切换到第一位置p1之前解锁紧固和维护设备102的定位。

在定位步骤302中，面对涡轮发动机1，其上固定有环形部件10、14的工具100被定位，使得涡轮发动机的轴8能够横穿被布置在紧固和维护设备102中的开口1021。换句话说，面对涡轮发动机1定位紧固和维护设备102的开口1021，从而环绕涡轮发动机1的轴8。

在移位步骤303中，工具100轴向向内地移位，即朝涡轮发动机，直到环形部件10、14返回到其在涡轮发动机中的初始位置。“初始位置”是指在拆卸涡轮发动机1的环形部件10、14之前环形部件10、14的位置。

在脱离步骤304中，紧固和维护设备102与环形部件10、14脱离。

在抽出步骤305中，通过使工具100轴向地移位到涡轮发动机1的外部来抽出该工具100。

显然，本发明并不限于如上所述的示例性实施例，对于所述示例性实施例可以提供其他的替代实施例，但不超出本发明的范围。