用于涡轮发动机的风机制造技术

本发明专利技术涉及一种风机，特别地用于小涡轮发动机，诸如喷气发动机的风机，具有对应于风机叶片(10)前缘径向内端处的进气部分(26)的内界限的直径除以风机叶片外端通过的圆形的直径的比率的毂比率，具有0.25到0.27的数值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及获得风机，特别地用于涡轮发动机，诸如涡轮喷气发动机的风机的特定尺寸。本专利技术是真正的技术挑战，并且当它涉及涡轮发动机时特别相关，已经设计了涡轮发动机的外部尺寸以适应商用航空的领域。这种相对小尺寸的涡轮发动机通常具有涡轮发动机部分的上游直径所限定的进气口直径，其范围从900mm到1,550mm，以具有与总质量密切相关以及适于安装在像商用喷气发动机类型的航空器上的尺寸。如同任何类型的涡轮发动机一样，关于这种类型的小尺寸涡轮发动机的研发主要目的在于改进性能、降低消耗和减少重量。在这方面有许多研发路线，其可以例如，涉及材料的选择、叶片的设计、构件之间机械连接的优化、防止泄露等。通常寻求的研发路线之一是减小涡轮发动机风机的毂比率。该毂比率是在风机叶片前缘处的毂的外直径与这些风机叶片的径向端通过的圆形的直径之间的比率。毂比率的减小通常指毂的径向尺寸的减小以及由此重量减少，但是也涉及涡轮发动机吸气部分的增加，由此引起推进涡轮发动机的气流的增加以及由此增强的性能。然而，考虑目前在小尺寸涡轮发动机，诸如具有上述所限定的进气口直径的小尺寸涡轮发动机的设计和制造方面的专业知识，考虑这种类型的涡轮发动机为不允许减小毂的外直径，特别地在风机叶片的前缘处的毂的外直径到目前所用的直径以下，目前所用的直径通常范围从570到585mm。实际上，形成毂的机械元件的目前尺寸被考虑不可减小，主要是因为像径向叶片的机械强度、扭转强度、公差和制造方法以及工具的可到达性等的明显问题。本专利技术违反了这些技术偏见，提出了涡轮发动机风机的特定尺寸的选择，该选择提供了显著的性能和重量减少的改进。为此，本专利技术提出了一种风机，特别地用于涡轮发动机，诸如涡轮喷气发动机的风机，其中该风机包括在进气口处的风机叶片、环形壳体、绕着涡轮发动机的轴线旋转和承载叶片的毂，在该毂内部地界定和该环形壳体外部地界定的环形部分中，它相对于所述轴线径向地延伸，其中所述毂包括风机圆盘，该风机圆盘在其外周边具有与沟槽交替的基本上轴向的凸肋，其中叶片的根部接合在该沟槽中，其中所述
风机具有900mm和1,550mm之间数值的进气口直径，该进气口直径匹配包含叶片径向外端的圆形的直径，并且所述风机具有0.20和0.265之间数值的毂比率，该毂比率是在风机叶片前缘的径向内端处的部分的内界限的直径除以进气口直径的比率。特别地提供了具有数值范围从900mm到1,200mm的进气口直径，以在质量方面获得甚至更有利的结果。如以后将解释的，这种外直径的特定选择是特别重要的技术偏见的问题。此外，本专利技术还提供了风机转子的特定机械布置，其特别好地适于这种选择尺寸。涡轮发动机的风机转子通常包括圆盘，该圆盘在其外周边具有叶片，该叶片根部接合在圆盘外周边中基本上轴向沟槽中。叶片径向地保持在圆盘上，因为它们根部的形状适合圆盘的沟槽的形状，例如，叶片根部是鸠尾榫形状的。叶片间平台安装在风机叶片之间的圆盘上。圆盘通常装配有径向地向内延伸的平衡韭葱式(leeks)。在目前技术中，在叶片上游和下游，通过使用在圆盘上安装的装置，将叶片轴向地保持在圆盘上，这防止叶片根部在圆盘的沟槽中轴向地移动。位于叶片下游的保持装置包括，例如，至少叶片根部钩件，该钩件接合在风机下游所设置的低压压气机的上游端部分中所机械加工的槽口中。为了使这些钩件安装在低压压气机的槽口中，必须相对于叶片根部径向地扩大圆盘沟槽。因此，可以在沟槽的底部中移动叶片以及定位叶片根部钩件相对于槽口径向地对准。随后，使用在沟槽底部设置的足够厚的垫片，可以在沟槽中径向地升高叶片，以在槽口中接合叶片根部钩件，并且保持叶片在顶部位置。位于上游的保持装置包括例如固定于圆盘的上游端的插入式环形法兰。该法兰同轴地安装在圆盘上以及包括卷曲部分，该卷曲部分与圆盘匹配卷曲部分配合。该法兰将环轴向地阻挡在圆盘上，并且防止相对于圆盘转动。法兰的外周边轴向地支撑在叶片根部上，用于轴向地保持其在下游，而它的内周边则被应用于和固定于圆盘的匹配环形夹件上。法兰的外周边还包括用于固定叶片间平台的上游端的销。叶片上游，安装在圆盘上的基本上截头圆锥形外壳内部地界定涡轮发动机中的环形进气部分。该外壳包括在它下游端附近的径向内环形夹件，该内环形夹件轴向地应用于所述法兰上并且通过螺栓与法兰一起固定到圆盘法兰的法兰上。通过其它螺栓，截头圆锥形罩在其上游部分上还安装在所述外壳上，该螺栓接合在罩和外壳的夹件的孔洞中，孔洞位于径向内部，螺栓用于将外壳固定到圆盘。当风机具有小直径时，不能使用这种结构。实际上，径向空间不足以容纳所有上述螺栓和夹件。更特别地，难以容纳将罩固定在外壳上的螺栓和夹件。此外，使用径向夹件，通过螺合在轴上的螺母，圆盘固定到传动轴，这种螺母必须使用工具径向地可被到达，以安装和拆卸风机转子。为此，操作者必须在中心轴线周围有足够的空间。当风机具有小直径时，上述现有技术结构不能提供可到达用于在轴上固定圆盘的上述装置。根据上述技术偏见，现有技术由此不允许形成具有本专利技术所限定的尺寸和毂比率的风机。文献EP 1357254也公开了一种风机转子，其结构具有大的径向和轴向总体尺寸。文献WO 2012/114032描述了一种结构，使用连接到圆盘的环以及具有防止法兰旋转的轴向齿，该结构允许具有小直径的紧凑风机的产生。然而，该结构在总体重量和法兰的稳定性方面不完美，这表明叶片上游的轴向保持不是最佳的和完全有效的。此外，为了最佳化和减少总体尺寸的目的，当圆盘包括上游夹件时，该结构不适合，该上游夹件向内延伸用于栓接截头圆锥形罩和栓接环，防止轴向地保持叶片的法兰转动。本专利技术的目的是提供针对该问题提供简单、有效和经济的方案，包括这样的可能地不依赖于上述和要求保护的进气口直径和毂比率限制条件。为次目的，本专利技术提供了将要被安装在叶片上游圆盘上的环形罩，以及用于轴向地保持叶片在圆盘上的装置，该装置包括在圆盘的环形沟槽中安装以及对叶片根部形成轴向支撑的法兰，该法兰包括与圆盘的环形沟槽的卷曲径向环形边缘配合的卷曲径向环形边缘，以确保法兰轴向锁定在圆盘的环形沟槽中，以及用于旋转地锁定法兰的装置，该装置包括具有耳状物的环，该耳状物径向地向内延伸以及在圆盘的上游径向面上形成有紧固装置，并且通过紧固装置所述罩固定在圆盘上，该紧固装置与用于紧固环的至少一些耳状物在圆盘上的装置部分地是共同的，其特征在于所述环还包括与挡块配合的至少一个径向突出部，该挡块匹配法兰，以相对于环旋转地锁定法兰。上述结构能够比现有技术实现更紧凑的组装，因此允许罩、法兰和圆盘之间紧固装置的径向地最远的定位和和集中，给围绕的涡轮发动机的设计更大的柔韧性。而且，上述本专利技术中所用固定环比文献WO 2012/114032中所用环具有更小质量，因为它没有在下游方向上轴向地延伸的齿。根据特定的实施方式，圆盘包括向内延伸以及具有对准耳状物中孔洞的孔洞的上游夹件，该孔洞用于通过螺钉以轴向地固定环在圆盘上。螺钉提供刚性连接，确保环和圆盘之间抗旋转。环有利地包括圆柱形部分，径向突出部从该圆柱形部分向外径向地延伸，同时耳状物从圆柱形部分的上游边缘径向地向内延伸，环的圆柱形部分径向地支撑在圆盘的所述夹件上。因此，环匹配夹件的形状，在此处它被固定用于减小将环固定在圆盘上所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机，特别地用于涡轮发动机，诸如喷气发动机的风机，包括在进气口处的风机叶片(132)、环形壳体、绕着涡轮发动机的轴线(130)旋转和承载叶片的毂，在该毂内部地界定和该环形壳体(146)外部地界定的环形部分(144)中，其相对于所述轴线径向地延伸，其中所述毂包括风机圆盘(56)，该风机圆盘(56)在其外周边具有与沟槽(58)交替的基本上轴向的凸肋(140)，叶片的根部(138)接合在沟槽(58)中，其中所述风机具有900mm和1550mm之间数值的进气口直径(A)，该进气口直径与包含叶片径向外端的圆形的直径匹配，并且所述风机具有0.20和0.265之间数值的毂比率，该毂比率匹配在风机叶片前缘的径向内端处的部分的内界限的直径(B)除以进气口直径的比率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.29 FR 13619061.一种风机，特别地用于涡轮发动机，诸如喷气发动机的风机，包括在进气口处的风机叶片(132)、环形壳体、绕着涡轮发动机的轴线(130)旋转和承载叶片的毂，在该毂内部地界定和该环形壳体(146)外部地界定的环形部分(144)中，其相对于所述轴线径向地延伸，其中所述毂包括风机圆盘(56)，该风机圆盘(56)在其外周边具有与沟槽(58)交替的基本上轴向的凸肋(140)，叶片的根部(138)接合在沟槽(58)中，其中所述风机具有900mm和1550mm之间数值的进气口直径(A)，该进气口直径与包含叶片径向外端的圆形的直径匹配，并且所述风机具有0.20和0.265之间数值的毂比率，该毂比率匹配在风机叶片前缘的径向内端处的部分的内界限的直径(B)除以进气口直径的比率。2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于：进气口直径更特别地在900mm和1200mm之间。3.根据权利要求1所述的风机，其特征在于：它包括被安装在叶片(132)上游圆盘(56)上的环形罩(96)，以及用于轴向地保持叶片在圆盘上的装置，该装置包括在圆盘的环形沟槽(62)中安装以及对叶片根部(138)形成轴向支撑的法兰(74)，该法兰(74)包括与圆盘的环形沟槽(62)的卷曲径向环形边缘(64)配合的卷曲径向环形边缘(80)，以确保法兰轴向锁定在圆盘的环形沟槽中，以及用于旋转地锁定法兰(74)的装置，该装置包括具有耳状物(92)的环(86)，该耳状物(92)径向地向内延伸以及在圆盘(56)的上游径向面上形成有紧固装置(68、94、70、72)，并且通过紧固装置(100、68、94、70)，所述罩(96)固定在圆盘上，该紧固装置(100、68、94、70)与用于紧固环的至少一些耳状物(92)在圆盘上的装置部分地是共同的，所述环(86)还包括与挡块(84)配合的至少一个径向突出部(90)，该挡块匹配法兰，以相对于环(86)旋转地锁定法兰(74)。4.根据权利要求3所述的风机，其特征在于：圆盘(56)包括向内延伸以及具有对准耳状物(92)中孔洞(94)的孔洞(68)的上游夹件，该孔洞用于通过轴向螺钉(70、72)以形成在圆盘上固定环的装置。5.根据权利要求4所述的风机，其特征在于：环(86)包括圆柱形部分(88)，径向突出部(90)从该圆柱形部分(88)向外径向地延伸，同时耳状物(92)从圆柱形部分(88)的上游边缘径向地向内延伸，环的圆柱形部分径向地支撑在圆盘的所述夹件(66)上。6.根据权利要求3至5中任一权利要求所述的风机，其特征在于：与环的径...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·波德里根，劳伦特·雅布隆斯基，菲利普·杰拉德·埃德蒙·乔利，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：法国;FR