专利名称：用于保护无保护环境中的驱动部件联轴器中的空气通道的方法、实现这种方法的联轴器 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于保护无保护环境中的诸如离心压缩机推进器、轴向式压缩机或透平叶轮之类的涡轮机的驱动部件联轴器中的空气通道的方法。在设备的非正常工作条件下(也称为故障条件)，设备环境被称为“无保护”，很可能对所述空气通道形成阻碍，和/或由于部件、特别是通常通过套合紧固在部件的环形部分上的保护部件的运动或分离而损坏驱动部件。本发明还涉及该方法所采用的联轴器和装备有这种联轴器的涡轮机传动转子线或轴。本发明涉及用于组装发动机中的诸如离心压缩机、透平叶轮之类的旋转驱动部件的有齿联轴器机构，或涡轮机中的变送器或转子线中的联轴器。这些部件在允许辅助气流的主气流的同时承受很高的应力。这种类型的联轴器叫做“曲齿联轴器”，意思是“直线正齿联轴器”。
背景技术：
例如，从专利文献US 5 628 621和US 6 672 966中可以知道这种推进器和/或压缩机叶轮和/或涡轮机叶轮之间的联轴器。在这些文献中，这种曲齿联轴器没有明确地暴露于可能包含会分离或移动的部件的环境，这种部件的分离或移动会妨碍齿环之间的空气通道。而且，没有提供用于保护齿轮间的空气通道的装置。相反，文件US 5 628 621提供了在将密封引入到配置在齿环上的环形外壳中的技术方案。现在，推进器或压缩机或涡轮机叶轮或涡轮机可以装备有环形保护部件，例如，热保护部件或转子和定子之间的连接部件。这些保护部件采取鞘、板或环形密封的形式。这些部件通常套合到要保护的转子(推进器或叶轮)的表面。在曲齿联轴器连接的情况下，推进器或涡轮机或压缩机叶轮的这些内部保护部件由保护联轴器的舌状物所延伸，在套合连接分离时，这些保护联轴器的舌状物非常有用。这些舌状物具有轴向长度、环形宽度以及距联轴器和驱动部件的径向距离，使得在不回流或受到干扰的情况下保留了例如联轴器中的来自向心辅助空气系统的空气通路。在非正常的使用条件下，套合连接会分离。然后，这些保护部件会阻碍提供在联轴器级别上气流。在图1中局部地表示了直升机涡轮机压缩机的推进器12和14之间的曲齿联轴器10，如图所示，具有绕其圆周分布的舌状物18的鞘16和迷宫密封19分别套合到推进器12和14。所示的部件是绕中心轴V X的环形部件。当套合连接分离时，鞘16或密封19会阻碍气流Fs的通路部分，这会导致辅助气流所提供的功能恶化或甚至丧失，例如，增压、冷却、密封等。而且，舌状物18从推进器12的相向面显著突出，这会产生操作推进器12和它的鞘16所组成的组件的问题，例如，当将位于舌状物上的该组件放置在平面传输面上或将该组件提供到推进器14时，那么，由于鞘被压进推进器中，舌状物会被损坏或会损坏关键区域。而且，分离的部件16和19分别会撞击和损坏推进器14和12。具体来讲，密封19可能会接触推进器12的弯曲区域13，而这个弯曲区域对推进器12的寿命至关重要。可能开始形成裂缝，在裂缝蔓延开来之后，可能的后果是部件破碎。
发明内容
本发明的目的是提供曲齿联轴器的齿环来形成轴向接界，防止对驱动部件之间的曲齿联轴器中的辅助空气系统的空气通道形成阻碍并防止对那些驱动部件的潜在损坏等等这些问题。具体来讲，本发明提供了保护与套合部件相结合的驱动部件转子之间的直线正齿联轴器中的空气通道的方法。联轴器通过绕中心轴旋转的部件端部的相互啮合来驱动这些部件，同时允许空气通过。更具体来讲，联轴器端部相对于另一个端部至少部分地沿径向加长，以形成面向包络固定在另一个端部上的驱动部件的包络部件的至少一个外部或内部延伸。术语“外部”和“内部”分别描述了相对于沿径向相对于中心轴延伸的环形部件位于距中心轴最近和最远的端部边界。在套合部件(可能是内部部件或外部部件)轴向分离的情况下，内部延伸和/或外部延伸或齿环的延伸形成了接界，使通过联轴器的径向气流自由通过，并防止分离部件的轴向冲击。而且，本解决方案使得可以不再出现保护性舌状物，这有助于推进器的操作和转子的配合。在优选实施例中形成了 至少一个外部径向延伸和至少一个内部径向延伸；单个外部延伸和单个内部延伸，这些延伸是绕中心轴的至少部分圆形。本发明还提供了涡轮机驱动部件转子之间的采用了本发明方法的直线正齿联轴器。该联轴器包括两个齿环，每个齿环位于一个驱动部件的端部并于另一个齿环啮合，以驱动另一个齿环绕中心轴旋转，同时允许空气在齿的凹部的槽和齿的凸部的端部之间通过。该联轴器具体地包括至少一个齿环，该齿环相对于另一个齿环在径向方向上至少部分地延伸，以便形成至少一个外部或内部齿环延伸，分别面向包络固定在另一个齿环上的驱动部件的包络部件。在特定实施例中每个齿环具有至少一个延伸，所述延伸或每个延伸是外部的或内部的；一个齿环具有外部延伸，另一个齿环具有内部延伸；一个驱动部件的延伸的齿环刚性地紧固到保护鞘，保护鞘的特征是，轴向舌状物的长度基本上等于或大于齿的凸部和凹部之间的槽级别上的空气通道的轴向深度；所述延伸位于平面支撑接触的扇形面上或绕中心轴的旋转面上。本发明还提供了涡轮机轴线或转子线，涡轮机轴线或转子线包括用于传输燃烧产生的能量的涡轮和用于燃烧的空气压缩机，转子线将涡轮提供的能量传输到压缩机。根据本发明，转子线包括适当数量的位于压缩机的两个转子和涡轮机的涡轮之间的联轴器。
在下文参照附图给出的详细说明中，本发明的其他优点和特征变得明显，其中图1是涡轮机的压缩机推进器的现有技术联轴器的局部示意剖视图；图2和图加是本发明的推进器联轴器示例的局部示意剖视图以及放大视图；图3是从外侧看到的齿环上的齿之间的部分啮合的详细径向视图，其中示出了空气通道；图4是两个包括图2所示的联轴器的涡轮机转子之间的联轴器的外部透视图，图4a是迷宫密封和相向延伸的齿环之间的定位局部放大视图，相向延伸的齿环用作迷宫密封的接界；以及图如至图5c是在包括推进器的鞘和相向延伸的齿环的轴的不同定向上的三个内部视图，相向延伸的齿环用作鞘的接界。
具体实施例方式参照图2中的示意剖视图以及图加中相应的放大视图，与图1中的部件相重复或对应的部件采用相同的附图标记。推进器12和14具有鳍状物1 和14a(也被称为翼片或叶片)，并通过根据本发明的包括两个齿环的联轴器20啮合。这些齿环具有面向中心轴线X’ X的外部延伸2 和内部延伸Mi。参照图3对这种联轴器进行更详细的说明。而且，鞘16套合在推进器12的圆筒内壁以及推进器的颈部12b上，在颈部12b的端部形成齿环。在推进器14的颈部14b的端部形成的另一个齿环的内部延伸24i在鞘16b远离的情况下形成了鞘16的轴向接界。以相似的方式，迷宫密封19套合在颈部14b的外壁上以与定子25形成密封，如果密封分离，迷宫密封19与推进器12的齿环的外部延伸2 接界。总体而言，其上形成有相向的齿环22和M的圆筒形颈部12b和14b基本上具有相同的径向厚度，但相对于另一个推进器12，推进器14中的颈部具有较小的内直径和外直径。这两个齿环的齿在共有的高度H上以支撑接触的方式啮合，高度H足以产生在给定的技术约束和操作状况下足够可靠的啮合。然后，齿环之间的联轴器20反映为齿环的相应的半径减小，使得推进器12的齿环外圆周的特征为相对于推进器14的齿环的径向外部突出22e，推进器14的齿环的内圆周的特征为相对于推进器12的齿环的径向内部突出Mi。图加具体地示出了齿环22和齿环M的齿之间的支撑区域h，并用阴影部分表示，辅助气流F从图中的箭头Fl和箭头F2之间通过。在所示的示例中，作为向心气流的气流F离开支撑区域k具体来讲，在图3中从上方看时，气流F从一方面为齿环22或M的齿D2和D4的凹部的槽底G2和G4以及另一方面为一个齿环的相向的齿环M或22的凸部的端部Μ4和Μ2之间通过。相向齿的槽底和端部之间的距离在下文称之为Δ，对应于气流Fl和F2的通路截面。从上方看去的视图还示出了迷宫密封19的边缘部分。在图4的外部主视图和图如的放大视图中分别可以看到迷宫密封19套合在推进器14的颈部上的位置，迷宫密封19终止于齿环24，齿环M面向延伸的推进器12的齿环22。当迷宫密封19分离时，齿环22可以用作迷宫密封19的接界。此时，由于迷宫密封19被齿环22的延伸22e固定，迷宫密封19只能阻隔一部分气流F2。另一部分气流Fl不被干扰。
为了防止对气流的局部阻隔，迷宫密封的特征可以是分布在圆周上的舌状物。这种方案适用于鞘16上。参照图2以及图fe至图5c中在不同角度观察的较大比例的详细内部视图，剩余的舌状物18ι 从鞘16的端部的固定卷边16a突出。现有技术中的舌状物18(参见图1)从而被切除，使得它们的剩余长度至少等于对应于气流Fl的截面的轴向距离△(见图3)。因此，如果套合分开，舌状物18ι 之间的空间E允许气流部分F2通过，而气流部分Fl被齿环M的内部延伸24i所保护，这样，使得气流基本上不被干扰。在图如至图5c中，剩余的舌状物18r的不连续产生了在舌状物18r、相邻的舌状物(未示出)以及鞘16的端部之间所产生的空间E。本发明不局限于所说明和所表示的实施例。例如，可以提供齿环的齿的凸部，该些凸部在它们外端部或内端部处具有接界轴向前突部，以这种方式防止对这些凸部和另一个齿环的凹部之间通过的气流产生阻碍。还可以提供具有其他形状、不同幅度的联轴器的外部和内部径向延伸、不同槽底部距离的齿，使不同部分的空气流通过或允许存在单个外部或内部延伸。根据配置，联轴器可能受到范围的限制，或不需要是圆形的，例如，在面支撑结合中。在其他的实施例中，齿环具有不同结构的齿，例如，齿在形状以及轴向深度和径向深度上有着不同的结构。
权利要求
1.一种用于保护与包络部件(16，19)相结合的驱动部件(12，14)的转子之间的联轴器中的空气通道的保护方法，其中，所述联轴器通过部件的端部(22，24)之间的啮合驱动部件绕中心轴(X’ X)旋转，同时允许空气(F，F1，F2)通过，所述方法的特征在于，所述联轴器的一个端部(22，24)相对于另一个端部( ，2 沿径向至少部分延伸，以形成至少一个外部延伸(22e)或内部延伸(Mi)，外部延伸(22e)或内部延伸(24i)在轴向上面向包络固定在另一个端部(24，22)上的驱动部件(14，12)的包络部件(19，16)。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其中，形成了至少一个外部延伸(22e)或至少一个内部延伸(24i) 0
3.根据权利要求2所述的保护方法，其中，形成了单个外部延伸和单个内部延伸，所述单个外部延伸和所述单个内部延伸绕中心轴(X’ X)是至少部分圆形的。
4.一种采用了权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的方法、位于涡轮机的驱动部件的转子之间的直线正齿联轴器，所述直线正齿联轴器包括两个带齿(D2，D4)的齿环02，M)，每个齿环位于一个驱动部件(12，14)的端部，并于另一个齿环啮合，以传输绕中心轴(X’ X)的旋转，同时允许空气(F2，F4)在所述齿(D2，D4)的凸部的端部(M2，M4)和凹部的槽(G2，G4)之间通过，所述直线正齿联轴器的特征在于，其包括至少一个齿环(22，24)相对于另一个齿环( ，22)在径向方向上至少部分地延伸，以形成至少一个外部齿环延伸(22e)或内部齿环延伸04i)，外部齿环延伸或内部齿环延伸分别轴向地面向包络固定在另一个齿环( ，22)上的驱动部件(14，12)的包络部件(19，16)。
5.根据权利要求4所述的直线正齿联轴器，其中，每个齿环具有至少一个延伸(22e，Mi)，所述延伸是外部的或内部的。
6.根据权利要求5所述的直线正齿联轴器，其中，一个齿环0 具有单个环形外部延伸0加)，另一个齿环04)具有单个环形内部延伸04i)。
7.根据权利要求4至6中任何一项权利要求所述的直线正齿联轴器，其中，一个驱动部件的延伸齿环刚性地紧固到保护鞘(16)，所述保护鞘的特征是，轴向舌状物(18)的长度基本上等于或大于所述齿的凸部和凹部之间的槽(G2，G4)的级别上的空气通道的轴向深度(Δ)。
8.根据权利要求4或5所述的直线正齿联轴器，其中，所述延伸是局部的，其形式是平面支撑接触或绕所述中心轴的圆形。
9.一种涡轮机转子线，其包括用于传输燃烧产生的能量的涡轮以及用于燃烧的空气压缩机，其特征在于，所述涡轮机转子线包括位于涡轮机的两个转子压缩机和涡轮之间的合适数量的如权利要求4至8中任何一项权利要求所述的联轴器00)。
全文摘要
本发明的目的是防止阻碍驱动部件之间的曲齿联轴器中的空气通道，防止在保护性部件弱化过程中对所述驱动部件的潜在损坏。为了实现这个目的，本发明设想通过曲齿联轴器的齿环形成轴向接界。根据本发明的联轴器包括两个齿环(22，24)，每个齿环位于一个驱动部件(12，14)的端部并彼此啮合，以向所述驱动部件传输绕中心轴(X’X)的旋转，同时允许空气(F2，F4)在支撑区域Za后方的齿环的凸部和凹部之间通过。齿环(22，24)相对于彼此以至少部分径向方式延伸，以形成外部齿环延伸(22e)和内部齿环延伸(24i)，外部齿环延伸(22e)和内部齿环延伸(24i)分别朝向包络固定在另一个齿环(24，22)上的驱动部件(14，12)的包络部件。本发明用于转子线或涡轮发动机中。
文档编号F16D1/076GK102597425SQ201080049774
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月13日 优先权日2009年10月30日
发明者吉恩-飞利浦·奥斯蒂, 帕斯卡·皮埃尔·勒布鲁斯科, 莱昂内尔·斯奎勒 申请人:涡轮梅坎公司