飞行器涡轮机的模块化的制作方法

本发明涉及便于飞行器涡轮机的模块化的解决方案。

背景技术：

1、现有技术特别地包括文献wo-a1-2015/075345、us-a1-3,631,688、fr-a1-2,975,149、us-a-3,958,887以及us-a-3,469,868。

2、飞行器涡轮机通常被构造为模块的组件，模块中的每一个模块可具有固定部分和移动部分。模块被限定为发动机的子组，该子组在其与相邻模块的接口处具有几何特征，这些几何特征足够精确，以使该子组能够单独地运送，并且当该子组包括旋转部分时，该子组已经单独地平衡。模块的组件使得能够构建完整的发动机，该完整的发动机将接口部件的平衡和匹配操作减少到最低限度。

3、涡轮机的模块化是涡轮机的维护的关键因素。实际上，在介入过程中，部件必须易于接近，而无需拆卸发动机的大量部分。在实践中，我们试图实现分解成多个主模块。例如，对于具有上游风扇的涡轮机(术语“上游”和“下游”应理解为与涡轮机中气体的流动相关)，我们正在寻求分成三个模块：第一主模块，用于包括风扇和bp压缩机的前部；第二主模块，用于包括hp主体的部分；以及第三主模块，用于包括bp涡轮和bp轴的发动机的后部。因此，应当理解，bp主体被分成两个模块。

4、bp主体的两个模块通过螺母彼此固定，螺母围绕涡轮机的轴线延伸并用于将风扇轴轴向地夹紧到bp轴。

5、在维护操作过程中，必须通过工具旋松该螺母，该工具沿涡轮机的纵向轴线插入到涡轮机中，从而插入bp轴和/或风扇轴的内部。

6、这种维护对于在前部或上游部分中具有减速装置的涡轮机尤其困难。这种情况下的问题在于螺母的可接近性。减速装置位于螺母的上游，必须被部分地移除才能接近螺母。此外，必须使用复杂的工具来接近螺母，这些工具存在操作不当和损坏发动机的风险。

7、在这种情况下，失去了第一主模块的模块化。此外，第二主模块和第三主模块必须独立地拆卸。

8、然而，当第一模块包括减速装置时，第一模块的模块化是重要的。减速装置容纳在润滑围封件中，该润滑围封件优选地应在维护过程中保持关闭，以防止机油泄漏。为了避免拆卸该围封件，有增加减速装置的内直径的趋势，使得减速装置的内直径大于螺母的直径，从而使得螺母能够从减速装置的内部被移除。然而，该解决方案不利于减速装置的尺寸和涡轮机的整体性能。

9、为了提高涡轮机的推进效率，涡轮机倾向于增加旁通比，这通常转化为风扇尺寸(直径和轴向尺寸)的增加。这使得接近bp轴的螺母变得甚至更加复杂，因为接近螺母所需的工具变长了。

10、此外，一些涡轮机(诸如具有无涵道单风扇(unducted single fan，usf)的涡轮机)特别长，并且hp主体和bp主体的模块具有非常小的内直径，这使得工具难以接近或不可能接近螺母。

11、本发明提供了对上面问题中的至少一些问题的解决方案，该解决方案简化了飞行器涡轮机的模块化。

技术实现思路

1、根据第一方面，本发明涉及用于飞行器涡轮机的轴组，该轴组包括：

2、-第一轴，该第一轴包括外花键，该外花键平行于轴的旋转轴线定向，

3、-第二轴，该第二轴包括内花键，该内花键与所述外花键互补，该第二轴与第一轴轴向地接合，并且这些轴通过这些轴的花键的接合而作为一个整体旋转，以及

4、-用于相对于彼此轴向地锁紧轴的系统，

5、其特征在于，所述系统包括螺钉，螺钉相对于所述轴线径向地定向，这些螺钉中的每一个螺钉被旋紧到这些轴中的一个轴的第一孔中，并且包括自由端部，该自由端部能够接合在这些轴中的另一个轴的第二孔中，这些螺钉中的每一个螺钉可通过旋拧在第一径向位置和第二径向位置之间移动，在该第一径向位置，螺钉的自由端部接合在所述第二孔中并确保轴的轴向锁紧，在该第二径向位置，螺钉的自由端部从所述第二孔脱离接合并确保轴的轴向解锁。

6、根据本发明的轴组特别适合于便于飞行器涡轮机的模块化，并且可以例如用在飞行器的两个模块之间的接口中，更具体地，用在这些模块的两个轴之间的接口中。

7、两个轴之间的联接通过花键来实现。花键彼此平行地延伸，并且通过第一轴的简单轴向平移接合到第二轴中。

8、有两种类型的花键联轴器，在第一种联轴器中，花键在彼此内自由地轴向滑动。该联轴器的第一个缺点是花键需要润滑，因此有必要在附近设置机油喷头。在具有减速装置的涡轮机中，花键可以被容纳在减速装置的围封件中以用于润滑，但在维护操作过程中花键的脱离接合将导致打开围封件。

9、第二种类型的花键联轴器是在其中花键轴向地锁紧在一起的联轴器，并且本发明中使用的正是这种技术。优点是花键不需要润滑。然而，必须为轴提供轴向锁紧系统，从而花键轴向锁紧到彼此内。

10、根据本发明，这种锁紧由径向螺钉提供。换言之，轴的锁紧螺钉不平行于轴线延伸，而是相对于该轴线径向地延伸。螺钉可以围绕轴线均匀地分布，并且螺钉的数量特别地根据轴的直径和在这些轴之间要传递的最大扭矩来调整。

11、根据本发明的组可包括以下被彼此单独采用或被彼此结合采用的特征中的一个或多个：

12、-第一位置是径向外位置，第二位置是径向内位置；

13、-螺钉中的每一个螺钉包括径向内端部和径向外自由端部，该径向内端部载带支承头部，该径向外自由端部包括凹进的腔体，该凹进的腔体被构造成接纳用于旋紧/旋松螺钉的工具；

14、-环固定在所述第二孔中的每一个第二孔中，并且包括内孔口，该内孔口具有截头圆锥形部段，该截头圆锥形部段被构造成与螺钉的所述自由端部配合以将螺钉定心在所述第二孔中；在每个第二孔中提供定心环的优点在于，该环通过限制对轴的冲击可以在磨损的情况下被替换；

15、-每个环被压接到对应的第二孔中；

16、-套管安装在所述第一孔中的每一个第一孔中，并且包括内螺纹，该内螺纹用于旋紧对应的螺钉；在每个第一孔中提供带螺纹的套管的优点在于，该套管可以在磨损的情况下被替换且限制对轴的冲击；

17、-每个套管包括外环形套环，该外环形套环用于支承在对应的轴上；

18、-保持壳安装在第一轴的内部，并且包括第一圆柱形边沿，该第一圆柱形边沿至少部分地与所述第一孔和所述第二孔相对地延伸，并且被构造成当螺钉处于螺钉的相应的第二位置时径向地保持螺钉；

19、-每个套管的套环径向地介于轴和壳的第二圆柱形边沿之间；以及

20、-壳包括外圆柱形定心表面，该外圆柱形定心表面被构造成与第一轴的内圆柱形表面配合，该内圆柱形表面包括环形槽，该环形槽用于安装环形环，该环形环相对于第一轴轴向地保持壳。

21、本发明还涉及一种飞行器涡轮机，该飞行器涡轮机包括至少一个如上所述的组。

22、有利地，所述组被至少一个定子壳体包围，至少一个定子壳体包括至少一个径向孔，至少一个径向孔被构造成使得用于旋紧/旋松所述螺钉的工具能够通过。

23、根据另一方面，本发明涉及一种飞行器涡轮机，该涡轮机具有纵向轴线并且包括：

24、-高压主体，高压被称为hp，该高压主体包括hp轴，该hp轴用于将hp压缩机转子连接到hp涡轮转子，该hp轴沿所述轴线延伸，

25、-低压主体，低压被称为bp，该低压主体包括bp轴，该bp轴用于将bp压缩机转子连接到bp涡轮转子，该bp轴沿所述轴线延伸并在hp轴的内部，

26、-风扇，该风扇连接到风扇轴，以及

27、-游星减速装置，该游星减速装置将bp轴连接到风扇轴，

28、其特征在于，低压主体包括三个模块：

29、-第一模块，该第一模块包括bp涡轮和bp轴，bp轴包括下游端部，该下游端部联接到bp涡轮的转子，

30、-第二模块，该第二模块包括bp压缩机和轴颈，该轴颈固定到bp压缩机的转子，该轴颈被构造成旋转地联接到bp轴的上游端部，并且通过将螺母旋紧到轴上的螺纹上而轴向地固定在该端部上，以及

31、-第三模块，该第三模块包括减速装置的输入轴，所述输入轴包括上游端部和下游端部，该输入轴的上游端部用于联接到减速装置的太阳齿轮，该输入轴的下游端部包括第一花键，该第一花键平行于所述轴线定向，并且该第一花键被构造成接合在所述第二模块的互补的第二花键中，径向定向的螺钉由第二模块和第三模块中的一个模块承载，并且旨在接合在第二模块和第三模块中的另一个模块中，以将第一花键和第二花键轴向地锁紧在彼此中。

32、因此，涡轮机的bp主体被分成三个模块，而不是像大多数以前的涡轮机那样分成两个模块。第一模块是常规模块，该第一模块包括bp涡轮和bp轴。该bp轴沿涡轮机的轴线延伸，并且bp轴的下游端部联接到bp涡轮的转子。

33、第二模块包括bp压缩机，该bp压缩机的转子通常连接到轴颈。如同在现有技术中一样，该轴颈接合在bp轴上，并且通过从上游轴向地旋紧的螺母固定到bp轴。该第二模块通过花键联接到第三模块，该第三模块包括减速装置的输入轴。

34、这些花键通过径向螺钉轴向地锁紧。当螺钉处于旋松位置时，应当理解，第三模块可以从第二模块拆卸和移除。

35、在从第一模块接近第二模块的旋松螺母之前，可以将具有减速装置的第三模块从涡轮机拆卸和移除。这样做的优点在于，减速装置的内直径可以小于螺母的直径，螺母不再从减速装置的内部移除。第二模块和第三模块的锁紧螺钉是径向地定向的，因此可以通过沿相同方向定向的工具旋松，该工具也不会被减速装置阻挡。

36、根据本发明的涡轮机可包括以下特征中的一个或多个特征，这些特征被彼此独立地采用或被彼此结合地采用：

37、-风扇是无涵道式的；

38、-减速装置位于润滑围封件中，所述第一花键和所述第二花键位于该围封件的外部；

39、-第一花键和第二花键轴向地介于围封件的两个环形密封件之间，这两个环形密封件安装在输入轴和围封件的环形盖之间，该环形盖围绕输入轴安装；

40、-这些密封件中的位于第一花键和第二花键上游的第一密封件是部段径向密封件，这些部段密封件中的位于第一花键和第二花键下游的第二部段密封件是迷宫式密封件；

41、-这些密封件中的一个密封件轴向地介于一方面的所述第一花键和所述第二花键与另一方面的所述螺钉之间；

42、-第二模块包括上游轴部段和下游轴部段，该上游轴部段包括所述第二花键和用于所述螺钉的安装孔，该下游轴部段联接到或连接到所述轴颈，所述轴部段包括环形凸缘，环形凸缘通过平行于所述轴线定向的螺钉固定在一起；

43、-上游轴部段包括第一径向环形壁，该第一径向环形壁的外周缘连接到凸缘中的第一凸缘，下游轴部段包括第二径向环形壁，该第二径向环形壁的外周缘连接到凸缘中的第二凸缘，所述第一环形壁和所述第二环形壁与彼此相对地延伸，并且在操作中赋予第二模块弯曲变形能力；这种类型的连接件为模块提供了柔性，并且通常称为“柔性联轴器”；以及

44、-涡轮机包括定子壳体，该定子壳体包围bp主体和hp主体，并且该定子壳体包括至少一个径向孔，至少一个径向孔被构造成使得用于旋紧/旋松所述径向螺钉的工具能够通过。

45、本发明还涉及一种拆卸如上所述的涡轮机的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

46、-旋松径向螺钉以轴向地解锁所述第一花键和所述第二花键，

47、-从第二模块撤出第三模块，

48、-从风扇和减速装置的内部旋松螺母，以及

49、-从第一模块撤出第二模块。

50、有利地，径向螺钉通过至少一个旋松工具旋松，至少一个旋松工具通过壳体的所述孔或每个孔插入。