用于涡轮发动机的旋转部件的平衡螺钉、装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涡轮机的进气整流罩的发动机平衡装置的平衡螺钉，以及一种用于涡轮机的进气整流罩的发动机平衡装置，以及一种包括这种平衡装置的涡轮机。本发明还涉及一种包括这种平衡装置的进气整流罩，以及使用这种平衡装置的平衡方法。
【背景技术】
[0002]一种飞机涡轮机的旋转进气整流罩10通常包括两个彼此附接的部件，如图1所示:
[0003]一被称为前锥体11的锥形前部件。前锥体11具有锥形尖形前端13，其中心在进气整流罩10的旋转轴线X上，其也对应于整个涡轮机的纵轴。前锥体11也具有相对于轴线X以环形形状径向延伸的后端14。
[0004]一被称为后套圈12的后部，其沿涡轮机的纵轴线X延伸并从前锥体11延伸。后套圈12具有相对于轴线X以环形形状径向延伸的前端15。通常，前锥体11和后套圈12通过螺栓16附接，该螺栓从前到后穿过前锥体11的后端14和后套圈12的前端15。
[0005]需要指出的是，相对于通过涡轮机的流体流的通常方向考虑术语“前’和“后’，从前到后由箭头100示意地表示。
[0006]以已知的方式，涡轮机包括所谓的主要模块，它们本身包括所谓的次级模块。该模块分布允许每个子元件一个简单的装配系统，而且允许通过模块化平衡的失衡分布。事实上，每个次级旋转模块被动态地平衡，以减少其失衡，从而限制对发动机一旦被装配的撞击。失衡是一种引起旋转部件的失衡的寄生质量。
[0007]然后，一旦被装配，涡轮机本身被平衡。通常，后套圈12具有分布在其外周上的36个孔17，其中螺母18被压接。压接螺母18能够接收所谓的平衡螺钉，该平衡螺钉能限制涡轮机的整体失衡。事实上，通过明智地选择被拧入到螺母18中的平衡螺钉的重量，涡轮机被平衡。
[0008]然而，在小型发动机中，通过插入不同长度和质量的平衡螺钉，很难进行发动机平衡功能。事实上，在小型发动机中，前锥体具有小直径，使得螺钉重心因此被定位为非常接近发动机轴线，这降低了它们的总体平衡能力。此外，该直径和减少的整体空间迫使减少所使用的螺钉数目，以及采用小直径螺纹直径的螺钉，其导致螺钉总质量的下降，以及因此总平衡能力的下降。此外，在小型发动机中，该平衡螺钉使涡轮机更重。
【发明内容】
[0009]本发明旨在通过提供一种平衡装置的平衡螺钉克服现有技术的缺点，所述平衡螺钉能使所述平衡装置在小型发动机中使用，所述小型发动机相对于现有技术在质量方面被优化。
[0010]为此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于涡轮机的平衡装置的平衡螺钉，所述平衡螺钉包括主体和头部，所述头部刺穿有凹槽，所述凹槽由驱动凹槽和附加凹槽形成，所述驱动凹槽具有底部，所述驱动凹槽的所述底部刺穿有所述附加的凹槽。
[0011]具有实际上从所述驱动凹槽延伸的附加凹槽提供了一种较轻的平衡螺钉。事实上，所述螺钉的质量从而能够降低，而不修改它们的外部尺寸，这是有利的，因为用于接收螺钉的套圈的所有端口必须必要地被螺钉阻塞，即使这些螺钉的一些对于平衡不是有用的，因为这些端口导致流动。因此，对于不太重的涡轮机有利的是使螺钉具有很低质量。在这种情况下，螺纹头刺穿有凹槽，所述凹槽由驱动凹槽以及由从所述驱动凹槽延伸的附加凹槽形成。所述附加凹槽优选地具有圆柱体形状，以便于其制造。此外，所述附加凹槽优选地具有低于所述驱动凹槽的尺寸，使得插入在所述驱动凹槽中的成形工具在所述附加凹槽的限制下可紧靠在所述驱动凹槽的底部。
[0012]本发明的第二方面涉及一种涡轮机的旋转部件的平衡装置，其包括一个刺穿有多个端口的套圈，根据本发明第一方面的穿过每个端口的平衡螺钉。
[0013]根据本发明的平衡装置还能够包括以下单独地或根据任何技术上可能的组合进行的一个或多个特征。
[0014]有利地，所述平衡螺钉为至少第一和第二类型的，所述第一类型的螺钉的凹槽具有深度pl，所述第二类型的平衡螺钉具有凹槽深度p2，p2严格地低于pl，所述第二类型和所述第一类型的平衡螺钉径向地分布在所述套圈附近，以平衡所述旋转部件。
[0015]具有平衡装置，其中所述螺钉头部的凹槽深度不同以弥补失衡，提供了更多的可能性以平衡所述涡轮机，包括当涡轮机具有很小尺寸时。事实上，改变所述凹槽的深度允许质量以及所述平衡螺钉的重心位置的更大改变，其提供了更多可能性以平衡发动机，包括当该发动机具有减少的尺寸时。所述平衡螺钉的质量因此可被改变，而不改变它们的外部尺寸。
[0016]有利地，所述第一和第二类型的平衡螺钉包括驱动凹槽，所述驱动凹槽适用于接收成形工具。
[0017]所述第二类型的平衡螺钉的凹槽优选地对应于所述第二类型的平衡螺钉的驱动凹槽。因此，所述第二类型的平衡螺钉优选地具有最小的凹槽，其使它们具有更高质量。在这种情况下，对应于所述驱动凹槽的凹槽优选地具有适于旨在插入到所述驱动凹槽中的所述成形工具的形状。
[0018]根据一个实施方式:
[0019]一所述第一类型的平衡螺钉由具有第一密度ml的材料制成，
[0020]一所述第二类型的平衡螺钉由具有第二密度m2的材料制成，m2严格高于ml。
[0021]对于所述平衡螺钉使用不同的材料提供了更多的可能性以平衡所述旋转部件，这在所述套圈具有很小尺寸，以及通过修改所述平衡螺钉的外部尺寸限制了所述平衡能力的情况下是有利的。
[0022]有利地，所述第一类型的平衡螺钉由钛制成。
[0023]有利地，所述第二类型的平衡螺钉由钢制成。
[0024]根据一个实施方式:
[0025]一所述第一类型的螺钉具有长度11 ;
[0026]一所述第二类型的螺钉具有长度12，12>11。
[0027]这使得进一步提高了在所述第一类型的螺钉和所述第二类型的螺钉之间的质量变化。
[0028]所述平衡螺钉优选地具有能促进所述平衡螺钉的生产的圆柱形螺钉头部。此外，对于所述第二类型的平衡螺钉，这进一步提高了它们头部的质量。增加所述第二类型的螺钉头部的质量能使它们的重心朝所述螺钉的头部移动，从而远离发动机轴线移动，这能提高所述螺钉的平衡能力。
[0029]根据不同的实施方式:
[0030]一所述第一类型的每个平衡螺钉的所述头部具有至少等于所述平衡螺钉的总质量60%的质量；和/或
[0031]一所述第二类型的每个平衡螺钉的所述头部具有至少等于所述平衡螺钉的总质量40%的质量。
[0032]相对于所述螺钉的总重量具有相对重的头部能使所述螺钉的重心朝所述头部移动，这提高了所述螺钉的平衡能力。
[0033]更通常地，带有不同大螺钉头部的平衡螺钉可用于弥补所述螺钉主体的长度。因此，当空间被限制在所述套圈中并且因此，所述螺钉主体的尺寸受限制时，所述螺钉主体的尺寸可通过所述螺钉头部补偿。
[0034]可以考虑的是，所述第一类型的所有平衡螺钉彼此等同，以简化所述平衡装置的制造。
[0035]出于同样的原因，也可以考虑的是，所述第二类型的所有平衡螺钉彼此等同，以简化所述装置的制造。
[0036]在这种情况下，当在每个所述组内侧使用两组等同的平衡螺钉不足以弥补旋转机器的失衡时，所述平衡装置还可包括中间平衡螺钉，每个中间螺钉的质量在第一类型螺钉的质量和一个第二类型螺钉的质量之间。这些中间平衡螺钉能满足所有的平衡标准以及进行平衡的细微差别。
[0037]所述中间平衡螺钉例如可以是:
[0038]一由相同材料制成以及具有与所述第一类型的平衡螺钉相同的外部尺寸，但不包括超出它们驱动凹槽的任何附加凹槽的螺钉；
[0039]一具有等于第一类型的螺钉的尺寸但由一种密度高于所述第一类型的螺钉的材料的材料制成的螺钉；
[0040]一由与所述第一类型的螺钉相同的材料制成但具有较低尺寸的螺钉…
[0041]所述螺钉头部的尺寸特别地可改变，以平衡所述旋转部件。
[0042]本发明的第三方面涉及一种涡轮机的进气整流罩，其包括根据本发明第二方面的平衡装置。
[0043]本发明的第四方面涉及一种涡轮机，其包括根据本发明第二方面的平衡装置。
[0044]本发明的第五方面涉及一种用于平衡涡轮机的旋转部件的方法，所述涡轮机设置有根据发明第二方面的平衡装置，所述方法包括调节所述螺钉头部的凹槽深度以平衡所述旋转部件的步骤。
[0045]有利地，所述平衡方法进一步包括调节一个或多个以下参数以平衡所述旋转部件的步骤:
[0046]一每个所述螺钉头部的外部尺寸；
[0047]一所述螺钉头部的形状；
[0048]一所述平衡螺钉的材料。
[0049]所述方法还包括以下步骤:
[0050]一在所述套圈的每个端口插入所述第一类型的平衡螺钉的步骤；
[0051]一旋转所述旋转部件以检测失衡存在的步骤；
[0052]一在失衡检测的情况下，用所述第二类型的平衡螺钉和/或中间平衡螺钉替换一些所述第一类型的平衡螺钉以补偿失衡的步骤。
[0053]为此，所述方法可以包括调节所述第二类型的螺钉头部的和/或中间平衡螺钉头部的质量，以弥补所述旋转部件的失衡。
[0054]所述螺钉头部的质量特别地可被调节:
[0055]一通过在所述头部中制作不同深度的凹槽；
[0056]一通过增加所述头部的外部尺寸，特别地它的高度；
[0057]—通过修改所述头部的形状。因此，对于等值的整体空间，圆柱形螺钉头部将具有比六角螺钉头部更重的质量；
[0058]一通过修改所述头部的材料。
[0059]每个头部的质量变化可用于弥补所述螺钉主体质量的变化。事实上，所述螺钉主体的质量受所述套圈内侧的可用空间所限制。所述螺钉头部可用于以更多的可能性以平衡旋转机。
【附图说明】
[0060]在参考附图阅读以下的详细描述后，本发明的进一步特征和优点将显而易见，该附图描述了:
[0061]一图1，现有技术的涡轮机的进气整流罩的截面视图；
[0062]一图2，根据本发明一个实施方式的涡轮机的进气