用于喷气发动机的风扇盘以及喷气发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种用于涡轮喷气发动机(1)的风扇盘(10)以及喷气发动机，气体在所述涡轮喷气发动机中沿流通方向流通，其特征在于，所述风扇盘具有发夹形径向截面，所述发夹形径向截面包括：第一分支(12)，所述第一分支设计成固定至所述涡轮喷气发动机(1)的驱动轴(20)；第二分支(16)，所述第二分支在所述第一分支(12)对面延伸并且设计成支撑多个风扇桨叶(3a)；以及弧线形的连接壁(14)，所述弧线形的连接壁在所述第一分支(12)和所述第二分支(16)之间延伸。

【技术实现步骤摘要】
用于喷气发动机的风扇盘以及喷气发动机本申请为申请号201480032808.6、申请日2014年3月28日的名为“用于喷气发动机的风扇盘以及喷气发动机”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及涡轮机械领域，并且尤其涉及包括与驱动轴成一体的风扇的涡轮喷气发动机领域。
技术介绍
涡轮喷气发动机1通常包括形成开口的短舱(nacelle)，所述开口用于允许预定流量的空气朝着发动机自身进入。涡轮喷气发动机包括一个或多个用于对被允许进入到发动机中的空气进行压缩的部段(通常为一个低压部段2和一个高压部段)。借此而被压缩的空气被允许进入到燃烧室中，并且在燃烧室处燃烧之前与燃料混合。通过燃烧得到的热的燃烧气体随后在不同的涡轮级(通常为低压部段和高压部段)中膨胀。根据现有技术的风扇3'和低压压缩机2的一个示例被示出在图3中。风扇3'包括风扇盘10'，风扇盘10'在其外周上设置有桨叶3a'，桨叶3a'在其旋转时将空气驱动到涡轮喷气发动机中。风扇盘10'由低压压缩机2'的驱动轴支撑，该驱动轴通过一系列轴承而定心在涡轮喷气发动机的轴线上，所述轴承被连接至涡轮喷气发动机的固定结构的支撑部件支撑。低压压缩机2'自身包括与分隔壳体成一体的固定叶片以及与传动滚筒4(本领域技术人员称为“增压器”)成一体的可动桨叶，以对涡轮喷气发动机中从上游流通至下游的主气流进行压缩。传动滚筒4例如通过螺栓连接固定在风扇盘10'的上游，并且被风扇盘10'驱动并围绕涡轮喷气发动机的轴线旋转。因此，风扇盘必须确保传动滚筒的可操作性，其具有足够的柔性以确保将传动滚筒维持在合适位置并且控制传动滚筒的径向性能，以确保桨叶的叶尖间隙，同时具有足够的刚性以满足风扇桨叶损失准则(或“风扇桨叶失稳”(fanbladeout))。实际上，风扇桨叶3a的破碎可在工作期间导致事故。随之而来的是风扇3的驱动轴2上的严重失衡，这将在轴承上产生载荷和振动，并经由轴承的支撑部件传递至涡轮喷气发动机的固定结构。为了能够以更轻和更经济的方式确定涡轮喷气发动机的尺寸，现有技术(例如专利FR2,831,624和FR2,752,024中)教导提供可分离的涡轮喷气发动机1，涡轮喷气发动机1包括用于分离一个或多个轴承的系统。由于驱动轴上出现失衡，失衡力通过轴承的支撑部件转化成纵向力。然而，风扇盘通过螺栓连接的法兰5'固定至驱动轴，在发生分离时，传递到风扇盘和驱动轴的载荷在连接部处变得非常大。于是，这种通过螺栓连接的附连的刚性不足以抵抗风扇桨叶失稳所产生的载荷。现有的提议是修改风扇盘的形状。然而，这些风扇盘形状通常体积庞大并且笨重，并且/或者不允许确保传动滚筒的可操作性和抵抗载荷所需的柔性和刚性制约条件。文件US2012/0275921提出一种用于涡轮喷气发动机的风扇盘，气体在所述涡轮喷气发动机中沿流通方向流通。然而，这种盘的构造过于庞大和笨重。对于文件EP1970537，其以申请人的名义描述了一种风扇盘，该风扇盘具有相对于涡轮喷气发动机的轴线径向延伸的连接壁。然而，连接壁的这种定向致使载荷被集中在风扇盘的局部区域，而这将尤其在风扇桨叶失稳期间对所述盘的抵抗载荷的能力造成限制。
技术实现思路
本专利技术的目标是提出一种风扇盘，所述风扇盘足够柔性以确保传动滚筒的可操作性，并且所述风扇盘同时足够刚性以抵抗一个或多个风扇桨叶损失所产生的载荷，并且所述风扇盘具有减小的体积和质量(甚至在包括分离系统的涡轮喷气发动机的情况下)。为此，本专利技术提出了一种用于涡轮喷气发动机的风扇盘，气体在所述涡轮喷气发动机中沿一流通方向流通，其特征在于，所述风扇盘具有发夹形径向截面，所述发夹形径向截面包括：-第一分支，所述第一分支设计成固定至所述涡轮喷气发动机的驱动轴，-第二分支，所述第二分支面朝第一分支延伸并且设计成支撑多个风扇桨叶，以及-弧线形的连接壁，所述弧线形的连接壁在第一分支和第二分支之间延伸。这种发夹形能够使风扇盘和驱动系的上游部分之间的连接更加柔性，并且改善组件在事故(例如风扇桨叶失稳)期间的动态运行。在这种情况下，这将使涡轮喷气发动机的下游结构中的载荷显著减小，并使风扇盘的径向位移显著减小。风扇盘的某些优选但非限制性的特征如下：-所述第一分支包括内套筒，所述内套筒的一个内表面设置有一系列风扇花键，所述风扇花键被设计成与来自所述驱动轴的相关的传动花键配合，-所述内套筒进一步包括定心组件，所述定心组件布置成与所述驱动轴的相关的定心组件配合，以便改善所述第一分支对径向载荷的抵抗能力，-所述内套筒在气体流通方向上的上游边缘相对于所述第二分支的上游边缘轴向地偏移，并且所述连接壁在所述内套筒的上游边缘和所述第二分支的上游边缘之间延伸。-所述连接壁具有变化的径向截面，所述变化的径向截面在所述第一分支和所述第二分支之间向上游倾斜，-所述连接壁的径向截面在邻接所述第二分支的区域中呈弧线形，弧线部分的凹面朝向气体流通方向上的下游，-所述第二分支包括凹部，所述凹部在内表面中的该内表面与所述连接壁的连接部处延伸，-风扇盘在所述第二分支和所述连接壁之间的连接部处进一步包括气体流通方向上的上游表面中的凹入部，使得所述风扇盘的上游表面具有位于所述凹入部和所述连接壁之间的周向回曲线(inflectionline)，以及-风扇盘进一步包括拆卸和保持凸耳，所述拆卸和保持凸耳从所述连接壁径向向内延伸出，所述拆卸和保持凸耳构造成与固定至所述驱动轴的螺母配合，以便轴向阻挡所述风扇盘。本专利技术还提出了一种涡轮喷气发动机，所述涡轮喷气发动机包括驱动轴，以及如上所述的风扇盘，所述风扇盘通过风扇盘的第一分支固定至所述驱动轴，并且所述风扇盘设计成接纳多个风扇桨叶，所述风扇盘的第二分支包括大致平滑的孔。附图说明本专利技术的其它特征、目的和优点将通过下文中参照以非限制性示例的方式给出的附图进行的详细描述披露，在附图中：图1为根据本专利技术的涡轮喷气发动机的示例的局部剖视示意图；图2为图1的风扇盘的局部剖视示意图；以及图3为根据现有技术的涡轮喷气发动机的局部剖视示意图。具体实施方式涡轮喷气发动机1沿气体流动方向从上游到下游包括：风扇3、一个或多个压缩机级2、一个或多个涡轮级和排气喷嘴。风扇3包括风扇盘10，风扇盘10在其外周上设置有桨叶3a，桨叶3a在其旋转时将空气驱动到涡轮喷气发动机1中。风扇盘10由低压压缩机2的驱动轴20支撑，该驱动轴通过一系列轴承P1、P2而定心于涡轮喷气发动机1的轴线，所述轴承被连接至涡轮喷气发动机1的固定结构的支撑部件支撑。低压压缩机2自身包括与分隔壳体成一体的固定叶片2a以及与传动滚筒4(或“增压器”)成一体的可动桨叶2b，以对涡轮喷气发动机1中从上游流通至下游的主气流进行压缩。传动滚筒4还通过螺栓连接41固定在风扇盘10，并且被风扇盘10驱动并围绕涡轮喷气发动机1的轴线旋转。风扇盘10呈大致环形形状并且具有发夹形径向截面，所述发夹形径向截面包括：-第一分支12，所述第一分支设计成固定至涡轮喷气发动机1的驱动轴20，-第二分支16，所述第二分支面朝第一分支12延伸并且设计成支撑多个风扇桨叶3a，以及-弧线形的连接壁14，所述弧线形的连接壁在第一分支12和第二分支16之间延伸。这种发夹形能够使风扇盘10和驱动系的上游部分之间的连接更加柔性，并且改善组件在事故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涡轮喷气发动机(1)的风扇盘(10)，气体在所述涡轮喷气发动机中沿流通方向流通，其特征在于，所述风扇盘具有发夹形径向截面，所述发夹形径向截面包括：‑第一分支(12)，所述第一分支设计成固定至所述涡轮喷气发动机(1)的驱动轴(20)，所述第一分支包括内套筒(121)，‑第二分支(16)，所述第二分支面朝所述第一分支(12)延伸并且设计成支撑多个风扇桨叶(3a)，以及‑弧线形的连接壁(14)，所述弧线形的连接壁在所述第一分支(12)和所述第二分支(16)之间延伸，其中，所述连接壁(14)的径向截面在所述内套筒(121)与连接部分(14)的邻接所述第二分支(16)的居间区域之间是大致直线形的，随后在邻接所述第二分支(16)的区域(143)中变为弧线形，弧线形的区域(143)的凹面朝向气体流通方向上的下游。

【技术特征摘要】
2013.04.09 FR 13531771.一种用于涡轮喷气发动机(1)的风扇盘(10)，气体在所述涡轮喷气发动机中沿流通方向流通，其特征在于，所述风扇盘具有发夹形径向截面，所述发夹形径向截面包括：-第一分支(12)，所述第一分支设计成固定至所述涡轮喷气发动机(1)的驱动轴(20)，所述第一分支包括内套筒(121)，-第二分支(16)，所述第二分支面朝所述第一分支(12)延伸并且设计成支撑多个风扇桨叶(3a)，以及-弧线形的连接壁(14)，所述弧线形的连接壁在所述第一分支(12)和所述第二分支(16)之间延伸，其中，所述连接壁(14)的径向截面在所述内套筒(121)与连接部分(14)的邻接所述第二分支(16)的居间区域之间是大致直线形的，随后在邻接所述第二分支(16)的区域(143)中变为弧线形，弧线形的区域(143)的凹面朝向气体流通方向上的下游。2.根据权利要求1所述的风扇盘(10)，其中，所述内套筒(121)的一个内表面设置有一系列风扇花键(122)，所述风扇花键(122)被设计成与来自所述驱动轴(20)的相关的传动花键(202)配合。3.根据权利要求2所述的风扇盘(10)，其中，所述内套筒(121)进一步包括定心组件(123，124)，所述定心组件布置成与所述驱动轴(20)的相关的定心组件(203，204)配合，以便改善所述第一分支(12)对径向载荷的抵抗能力。4.根据权利要求1至3中任一项所述的风扇盘(10)，其中，所述内套筒(121)在气体流通方向上的上游边缘(125)相对于所述第二分...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·博伊斯，阿诺·艾卡里，克劳德·德姚恩，本杰明·基纳卡尔韦，朱利安·福尔，亚历山大·谭金，本杰明·皮塔德，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：法国,FR