涡轮机轴制造技术

本发明专利技术涉及涡轮机的管状轴(8)，在其内周缘处包括基本垂直于所述花键(9)的凹部(11)，其特征在于，所述凹部(11)包括分布在以轴(8)的旋转轴线(LL)为中心的圆周上的腔(17)。本发明专利技术还涉及一种包括所述涡轮机轴的组件、涡轮机以及一种用于检测油失衡的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涡轮发动机的领域，更具体地，涉及在涡轮发动机的不同转子之间传递动力的轴。
技术介绍
当涡轮发动机为如图1中图解示出的双路式发动机时，在气体的流动的方向上从上游至下游，涡轮发动机通常包括：风扇1；一个或多个压缩机级，即，低压2和随后的高压3；燃烧室4；一个或多个涡轮级，即，高压5和随后的低压6；以及排气管。转子绕涡轮发动机的主轴线LL旋转并且能够通过与这些不同元件相对应的不同的传输和传动系统相互连接。具体地，低压涡轮6对低压压缩机2的驱动受到轴7与8之间的连接影响，这两根轴分别连接至低压压缩机和低压涡轮。因此，这两个轴7、8之间的连接是不可缺少的，以便从低压涡轮6传递扭矩到低压压缩机2。参照图2，在已知的方式中，花键9能够传递该扭矩，该花键分布在靠近低压涡轮6的轴8的端部10的周缘处，插入至低压压缩机2的轴7中。此外，低压涡轮的轴8通常在靠近该端部10处呈中空管状。同样在已知方式中，在轴8的内周缘中制成与花键9相配的槽11，槽的形状被优化以便当传递扭矩时在确保其机械强度的同时使轴8的质量最小化。在该技术中，低压涡轮的轴8还包括端部10处的径向内部管状部分12。具体地，该内部管状部分12的作用是封闭槽11，并且在槽11处与轴8形成环形腔13。该环形腔13通常通过在轴8与管部分12之间定位在其端部处的环形密封件14密封。这是因为轴8的端部10沉浸在来自涡轮发动机的其他部分的空气流15中。该空气经过脱油，但仍然含有少量的油。该技术防止油通过离心作用积蓄在槽11中并且不会因失衡作用导致轴8的结构的疲劳。尽管这不是通常的情况，在密封件14中的一个的密封性变得不足的情况下，涡轮发动机的设计仍需要考虑保留在槽11中的油的风险。最终，由此产生的油袋在离心力的作用下散布在槽11的外壁上并在旋转的轴8中滑动。因此，油袋不以与轴相同的速度旋转。图3示出例如180°下的最大失衡作用，其中，油袋16聚积在环形腔13的一侧上，即，图中的下侧上，使环形腔13的在直径方向上相反的部分为空的。经验表明，由这种油袋16在结构上产生的振动频率出现在轴8的旋转速度的大约90％处。这些振动是异步的，不能被传感器检测。为此，低压涡轮6的轴8是交变应力的场所，该交变应力使轴遭受与高频周期相符的疲劳载荷。在文献FR-A1-2993311中，描述了一种装置，其通过在内壁的最远离轴线的区域中设置孔口来使得存在于形成在两个轴之间的连接处的腔中的油能够被排出。然而，由于其形状，槽11能够困住不能通过离心力而被朝向排出孔驱动的油。此外，不能够考虑将排出孔放置在槽11中，因为槽与连接花键9相配。因此，存在下述需求：在与在两个轴之间的这种动力传递轴上制成的槽相对应的空腔的密封性不足的情况下检测油的存在。本专利技术的目的是满足此需求。
技术实现思路
为此，本专利技术涉及一种管状的涡轮发动机轴，其在其内周缘处具有槽，其特征在于，所述槽具有在以轴的旋转轴线为中心的表面中制成的至少一个凹部。槽在这里理解为：在管状轴的内周缘的基本圆柱形部分中，形成在旋转轴的整个圆周上的中空部。以此方式，当使所述轴在涡轮发动机中旋转时，在一些油在槽处进入的情况下，油通过离心作用开始聚积在凹部或多个凹部中，该凹部或多个凹部形成在径向上距槽的壁最远的部分。随后，困在这些凹部中的油以与轴相同的速度旋转，并且其产生的失衡变得可被检测到。此外，通常，这种类型的槽通常位于轴的端部部分附近，这放大了失衡的程度并且利于其检测。另外地，在这种情况下，根据本专利技术的涡轮发动机轴的制造意味着修改其靠近端部部分的内壁。这可以在与内部管状部分(该内部管状部分堵住槽)组装之前进行，而不修改该部分或与该部分的交界面。因此，对于涡轮发动机轴的设计，这是相对简单且容易执行的修改。优选地，所述槽具有如下所述的部分：在所述部分中，至少一个凹部制成在由曲线围绕旋转轴线的旋转产生的表面上，所述曲线被限定在子午面中。由于在无凹部的情况下几何形状的旋转的对称性，因此这是一种油可以不具有任何预定性地分布的槽。有利地，涡轮发动机轴包括分布在围绕旋转轴线的圆周上的至少两个凹部。优选地，凹部围绕所述旋转轴线规律地分布。甚至更优选地，凹部关于所述旋转轴线或关于经过所述旋转轴线的平面对称。凹部的数量使得能够修改由腔中存在的一定量的油建立的失衡的频率和强度。通常，凹部的几何形状和数量限定将被保持的油的体积。这些参数根据要检测的期望的失衡值来调节。有利地，一个或多个凹部通过在轴的内壁中进行铣削或电火花加工获得。根据另一实施例，一个或多个凹部由形成隔板并从所述轴的内壁基本上径向延伸的部分形成。形成隔板的部分可以通过钎焊或焊接固定至轴的内壁。有利地，所述涡轮发动机的管状轴具有连接装置，所述连接装置布置在涡轮发动机轴的外周缘处并且构造成将扭矩传递至另一轴。优选地，所述槽基本上与所述连接装置相配。当所述轴在涡轮发动机中被用于将扭矩(例如动力涡轮的扭矩)传递至另一轴时，本专利技术使得能够检测穿过轴之间的连接点处的轴开口的油在由于机械原因而制成的槽中的任何聚积。所述连接装置可以是花键。本专利技术还涉及一种组件，具有这种涡轮发动机轴和以密封得方式封闭所述槽以形成旋转腔的装置。所述封闭装置可以包括在槽处呈圆柱形的中空管状部分。本专利技术还涉及一种涡轮发动机，包括轴或上文描述的组件。特别地，这可以对应于下述情况：轴由低压涡轮驱动并且驱动低压压缩机的轴。本专利技术还涉及一种用于检测管状涡轮发动机轴内部的油在内周缘中的槽处存在的方法，其特征在于，所述方法使用如上描述的轴，并且所述方法包括与所述轴的转速同步地测量所述轴的失衡值的步骤；以及，当所述失衡值与所述轴的单独的失衡值之间的差值高于预定阈值时发出警报的步骤，所述预定阈值对应于可能存在：至少困在一个凹部中的油并且产生与轴的速度同步的失衡。附图说明参照附图，阅读以下非限制性示例的描述，将更好地理解本专利技术，并且本专利技术的其它细节、特征和优点将变得更加清楚，其中：-图1是根据现有技术的涡轮发动机的结构的示意图；-图2示出了沿着根据现有技术的轴的端部的子午面的半截面；-图3示出了沿着根据现有技术的轴的端部的子午面的具有油腔的横截面；-图4示出了沿着根据本专利技术的轴的端部的子午面的半剖面；-图5示出了根据本专利技术的沿着子午面剖切成两部分的轴，内部管状部分已取出；-图6a和6b示出沿着图5中限定的平面BB的截面，该截面为利用第一加工方法获得的根据本专利技术的第一实施例的轴的不同变型的截面；-图7a至7d示出沿着图5中限定的平面BB的截面，该截面为利用第二加工方法获得的根据本专利技术的第一实施例的轴的不同变型的截面；-图8a和8b示出沿着作图5中限定的平面BB的截面，该截面为根据本专利技术的第三实施例的轴的不同变型的截面。具体实施方式参照图4，根据本专利技术制造的涡轮发动机轴与图2的不同之处在于管状轴8的内表面的形状在槽11处被修改。槽11的表面具有更靠近回转轴线LL的部分，该部分由子午面中的曲线11a的旋转产生并且在花键9处产生第一槽形状。然而，该表面具有至少一个凹部17，所述至少一个凹部在由该第一表面与线11b之间的接合产生的角扇区中获得，该线在子午面中沿着凹部17的表面上的最大半径点。图5示出了以这种方式形成在轴8的内表面上的槽11中的两个凹部17a、17本文档来自技高网...

【技术保护点】
管状的涡轮发动机轴(8)，在其内周缘处具有槽(11)，其特征在于，所述槽(11)具有在以所述轴(8)的旋转轴线(LL)为中心的表面(19)中制成的至少一个凹部(17)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 FR 14583151.管状的涡轮发动机轴(8)，在其内周缘处具有槽(11)，其特征在于，所述槽(11)具有在以所述轴(8)的旋转轴线(LL)为中心的表面(19)中制成的至少一个凹部(17)。2.根据前一项权利要求所述的涡轮发动机轴，其特征在于，所述槽(11)具有如下所述的部分：在所述部分中，所述至少一个凹部(17)制成在由曲线(11a)围绕所述旋转轴线(LL)的旋转产生的表面(19)上，所述曲线被限定在子午面中。3.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮发动机轴，包括至少两个凹部，所述至少两个凹部分布在围绕所述轴(8)的旋转轴线(LL)的圆周上。4.根据前一项权利要求所述的涡轮发动机轴，其中，所述凹部(17a-17b)围绕所述旋转轴线(LL)规律地分布。5.根据前一项权利要求所述的涡轮发动机轴，其中，所述凹部(17a，17b)关于所述旋转轴线(LL)对称，或者关于经过所述旋转轴线的平面对称。6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮发动机轴，其中，一个或多个所述凹部(17a，17b)通过在所述轴(8)的内壁(19)中进行铣削或电火花加工获得。7.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮发动机轴，其中，一个或多个所述凹部(17a，17b)由形成隔板并从所述轴的内壁(23)基本上径向延伸的部分(22，24)形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：勇希·奥利维尔·伊藤拉尔多，皮尔里克·拉斐尔·亚美科·博迪安，斯特凡·皮埃尔·纪尧姆·布兰查德，波然德·纪尧姆·罗宾·佩拉顿，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR