專利名稱：渦輪機(jī)輪盤的修復(fù)或再加工方法以及經(jīng)修復(fù)或再加工的渦輪機(jī)輪盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)輪盤的輪緣處的徑向安裝突部的修復(fù)或再造方法。其尤其涉及 固定突出部，更具體地涉及對多流渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇輪盤上的葉片間平臺進(jìn)行保持的 所謂的中心固定突出部。
背景技術(shù)：
已知的雙流發(fā)動機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)(如CFM56型發(fā)動機(jī))，包括受相關(guān)聯(lián)的氣體 發(fā)生器的低壓渦輪機(jī)驅(qū)動的前風(fēng)扇。該風(fēng)扇輪盤包括圍繞在周圍的輪緣，所述輪緣處加工 有大致沿軸向取向的腔體，所述風(fēng)扇輪盤被固定在低壓壓縮機(jī)鼓輪的下游，用于將主流體 送入氣體發(fā)生器中。輪盤和輪鼓形成低壓壓縮機(jī)模塊。腔體具有榫形橫截面并且用作容納 風(fēng)扇葉片根部的殼體。輪緣還支撐葉片間平臺，該葉片間平臺還對使氣流穿過風(fēng)扇的管道 的徑向內(nèi)壁進(jìn)行界定。在本文中，術(shù)語軸向和徑向、內(nèi)和外、上游和下游是相對于安裝有各 個指示部件的發(fā)動機(jī)的軸線以及相對于穿過該發(fā)動機(jī)的氣流的方向進(jìn)行限定的。各個平臺包括細(xì)長形狀的板，該板通過在其內(nèi)表面上與輪緣和鼓輪連接的裝置橫 向按壓在相鄰的風(fēng)扇葉片上，所述與輪緣和鼓輪連接的裝置由均被軸向開口穿過的內(nèi)徑向 突部形成。輪緣和輪鼓包括與平臺連接的裝置，這些裝置由供軸向銷穿過的徑向突部組成 以及銷的頭部相對于供銷穿過的突部突出。更具體地說，平臺在三個固定點(diǎn)處由固定裝置 居中并固定在低壓壓縮機(jī)模塊上。這些固定點(diǎn)中的兩個固定點(diǎn)位于風(fēng)扇輪盤上，而下游的 第三個固定點(diǎn)可以位于低壓鼓輪上。平臺的內(nèi)徑向突部滑到固定在轉(zhuǎn)子上的銷的頭部上。在美國專利6447250中描述了風(fēng)扇轉(zhuǎn)子布置方式的一個實(shí)例，葉片間平臺在三個 連接點(diǎn)處由內(nèi)部徑向突部固定在風(fēng)扇輪盤上，三個連接點(diǎn)之一居中地布置在上游固定裝置 與下游固定裝置之間。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，平臺固定區(qū)域承受高徑向負(fù)載。本申請人在專利EP 1503039描述了裝配有至少一個第一固定突部的渦輪噴氣發(fā) 動機(jī)風(fēng)扇輪盤的葉片間平臺，該第一固定突部設(shè)置有孔，趨向于將該第一固定突部與輪盤 的第二固定突部相連接的固定銷可以穿過上述孔；固定銷包括柄部和頭部，柄部包括有螺 紋部分和第二部分，該螺紋部分具有第一直徑，該第二部分包括從第一部分延伸的凸緣，具 有比第一直徑大的第二直徑且傾向于介于第一固定突部與第二固定突部之間，而頭部從第 一子部分延伸且具有比第二直徑小的第三直徑，從而所述頭部可以穿過第一固定突部的 孔。這種布置方式使得負(fù)載更好地分布在銷與固定突部之間。然而，這一發(fā)明創(chuàng)造涉及改 變目前所使用的部件的幾何結(jié)構(gòu)并且不可以用作部件的替代。此外，該文獻(xiàn)既沒有披露任 何修復(fù)方法也沒有給出任何建議。

發(fā)明內(nèi)容
在一種類型的發(fā)動機(jī)中，銷包括頭部和帶有螺紋部分的柄部。該頭部具有按壓在輪緣的外徑向突部的上游表面上的肩部。將頭部按壓在表面上的力是來自于抵靠于相反表 面的螺帽的緊固，該螺帽旋擰在帶有螺紋部分的柄上。可以發(fā)現(xiàn)與輪緣連接的外徑向突部 和平臺的徑向內(nèi)中心固定突部之間的連接中心區(qū)域容易受到磨損和產(chǎn)生裂紋，與輪緣連接 的外徑向突部設(shè)置在上游固定裝置與下游固定裝置之間。這種破損可以用操作期間固定銷 的微移動來解釋。該銷滑入輪緣的外徑向突部的通孔中并且如上所述借助螺釘連接保持在 其中。然而，緊固銷的力由工作橫截面的機(jī)械強(qiáng)度來限制。在操作期間所承受的離心力可 能超過緊固銷的力并造成這種微移動。這些微移動在銷的頭部與突部相接觸并按壓突部的 部位對突部造成磨損。此外，在容納固定銷的突部通孔的入口處的裂紋也已被注意到了。本申請人自己已經(jīng)設(shè)定如下開發(fā)目的提供一種應(yīng)用于設(shè)置有外徑向突部和銷的 并呈現(xiàn)有這種類型的磨損和/或裂紋的渦輪機(jī)輪盤的修護(hù)方法，所述外徑向突部和銷用于 固定諸如葉片間平臺的部件。根據(jù)本發(fā)明，所述渦輪機(jī)輪盤的修復(fù)或再加工方法包括輪緣處的至少一個外部 徑向突部，其帶有軸向通孔以接納軸向固定銷，所述軸向固定銷包括頭部和帶有螺紋部分 的柄，所述固定銷以其頭部按壓于突部的一個表面的方式滑入所述通孔中，所述的頭部按 壓于突部的一個表面是通過緊靠在所述突部的相反表面的螺帽的緊固來實(shí)現(xiàn)的，所述螺帽 緊固于帶有螺紋部分的柄上，所述銷形成固定裝置以保持突部固定于連接輪緣的部件上， 其特征在于，在突部上加工孔口平面，該加工孔口位于通孔周圍且與磨損區(qū)域相對應(yīng)，安裝 替換銷，所述替換銷包括按壓在所述孔口平面的表面上的凸緣，所述凸緣的直徑大于替換 銷頭部的直徑，所述凸緣的厚度等于所述孔口平面的深度。本發(fā)明所述方法不僅可以在無需改變部件布置方式的情況下修復(fù)部件(這在 EP1503039沒有披露)，而且可以通過提供擴(kuò)大的接觸表面區(qū)域來改善對磨損的抵抗能力。由于裂紋的存在，所述方法還包括通過機(jī)械加工擴(kuò)大所述通孔以消除出現(xiàn)裂紋 的材料。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述擴(kuò)大通孔的量級為25%。所述替換銷具有帶有螺 紋部的柄，該柄的直徑比原始固定銷的柄的直徑大并且與新的通孔的直徑相對應(yīng)。所述柄 包括平坦部分和螺紋部分。所述甲坦部分在其整個長度上對通孔中的銷進(jìn)行引導(dǎo)，并且其 直徑與通孔的直徑相匹配以保證滑動接觸。通過增大帶有螺紋部分的柄的直徑，可以將螺帽更牢固地緊固到銷上。因此，在操 作過程中，離心力不會使銷發(fā)生橫向移動。由于改善了對磨損和疲勞的抵抗能力，所以可以實(shí)施本發(fā)明所述方法以對輪盤上 的徑向固定突部再加工，所述輪盤是新的或是在上述任意一種形式的破損被注意到之前。 其目的是延長該輪盤的潛在壽命。該輪盤壽命的增長是顯著的并且量級為50%?；诳捎玫氖侄魏统尸F(xiàn)出磨損和裂紋破損的區(qū)域的外觀條件，孔口平面加工成朝 向外固定突部的外邊緣敞開的U形形狀或可選地加工成朝向突部的外邊緣和橫向邊緣敞 開的L形形狀，甚至在突部的通孔周圍加工成圓形形狀。雖然本發(fā)明適用于產(chǎn)生同樣問題的所有情況，但其更明確地適用于渦輪噴氣發(fā)動 機(jī)風(fēng)扇輪盤的葉片間平臺的中心保持突部。本發(fā)明還涉及一種通過后續(xù)修復(fù)或可選地通過再加工而獲得的渦輪機(jī)輪盤，包括 輪緣處的至少一個外部徑向固定突部，其設(shè)置有軸向銷，所述軸向銷包括頭部和柄，所述頭 部按壓在所述突部的第一表面上，所述柄帶有供緊固螺帽旋擰在所述突部的相反表面上的螺紋部，其特征在于，所述頭部包括直徑大于該頭部本身直徑的凸緣，所述凸緣按壓在所述 第一表面上且容納在所述突部的孔口平面中。本發(fā)明最終涵蓋一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，包括輪盤和葉片間平臺，該葉片 間平臺包括由所述銷來固定的內(nèi)部徑向突部。


參照附圖，下文對本發(fā)明進(jìn)行了更詳細(xì)地非限定性地說明，其中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中采用一種方式連接平臺的風(fēng)扇輪盤的局部軸向截面圖，并 且不進(jìn)行修護(hù)或再造；圖2示出了圖1中的輪盤的局部立體圖，不帶平臺和葉片；圖3示出了常規(guī)保持銷的裝配立體圖；圖如和圖4b示出了本發(fā)明所述的修護(hù)的實(shí)施例；圖5示出了本發(fā)明所述的可選實(shí)施例；以及圖6示出了本發(fā)明所述的孔口平面的實(shí)施例的另一可選形式。
具體實(shí)施例方式圖1示出現(xiàn)有的目前用于操作中的發(fā)動機(jī)的裝置。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子1包括輪盤2，在輪盤 2的輪緣處容納有風(fēng)扇葉片3的根部。該容納區(qū)域由沿軸向方向且呈微弧形的腔體構(gòu)成。 輪盤2通過螺栓連接被固定在升壓壓縮機(jī)的鼓輪5處。上述部件一起形成低壓壓縮機(jī)模塊。 在腔體之間，輪緣形成肋21，該肋21包括位于與機(jī)器的軸線橫切的平面中的面向外的徑向 突部下游突部22，輪盤2借助該下游突部22螺栓鏈接于輪鼓5上；徑向突部23，位于輪盤 的上游表面M與下游邊緣之間并被稱為中間突部。風(fēng)扇輪盤輪緣的該部分可以從圖2的 立體圖中看到。在兩片相鄰葉片3之間設(shè)置有平臺4，且平臺4按壓在所述葉片的側(cè)面上。平臺包 括板41，板41的上表面限定了管道的內(nèi)壁以使空氣穿過轉(zhuǎn)子。平臺從上游向下游方向傾 斜，從而實(shí)現(xiàn)空氣管道的橫截面的減小。三個突部42、43和44從板的相對表面沿徑向橫向 地延伸。突部沿軸向方向穿孔并用于通過與輪盤固定裝置軸向接合而將平臺固定至轉(zhuǎn)子。 上游突部44通過上游螺栓抵靠于輪盤的上游表面。下游突部42被下游銷保持，下游銷緊 固至鼓輪的上游表面。在上游和下游兩突部之間，中心突部43在徑向上由軸向銷10保持，該軸向銷10 借助螺旋連接自固定。圖3示出一種常規(guī)銷，諸如在被裝配到輪盤輪緣的中心突部23上的 過程中的常規(guī)銷。該銷10包括頭部11和帶有螺紋部分12的柄，螺紋部分12滑入在中心 突部23中加工出的軸向通孔23A中。為了固定銷，在下游將螺帽13旋擰在具有螺紋部分 的柄上直至頭部11的肩部按壓在突部23的上游表面上。當(dāng)安裝平臺時，突部43設(shè)置成與 銷的頭部11面對并且在下游突部與下游銷裝配的同時，借助突部43的開口接合并滑至該 頭部上。在運(yùn)轉(zhuǎn)了一定長的時間之后，突部23的上游表面上出現(xiàn)磨損痕跡，該上游表面是 接納銷的肩部的表面。在通孔的入口處還會出現(xiàn)徑向裂紋。為了修復(fù)損壞或防止發(fā)生損壞，本發(fā)明創(chuàng)造在突部的接納保持銷頭部的表面上加工出孔口平面。圖如示出了突部123的局部立體圖。該突部123緊固在渦輪機(jī)輪盤的輪緣(未 示出)上。在徑向固定突部123的表面上加工出U形孔口平面12!3B。在本實(shí)施例中，所述 表面是用于將平臺固定在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇輪盤的輪緣上的中心突部的上游表面。孔 口平面朝向突部123的自由上緣敞開。此外，而且如果事實(shí)上需要的話，通過增大通孔直徑的方式加工通孔123A。直徑的 增大具有兩個功能消除了裂紋區(qū)域或有可能產(chǎn)生裂紋的區(qū)域；能夠裝配的銷的柄的直徑 比原始銷的柄的直徑大且能夠更牢靠地緊固在固定突部123上。此外，螺帽與原始螺帽相 比具有擴(kuò)大的基部，這可以避免螺帽的碰撞，也可以避免解決方案的使用壽命的減短。具有 螺紋部分的柄的平坦部分與通孔之間“緊密滑動配合”，即，彼此之間形成最小的正間隙，例 如幾微米的間隙。銷100處于將其安裝在突部123的通孔123A內(nèi)的過程中。銷的頭部111的直徑 大于柄120的直徑，該柄120有至少一部分長度帶有螺紋。該頭部111在基部形成有凸緣 IllA以使按壓在突部123上的表面面積增大。就頭部的直徑而言，其保持與待裝配的平臺 上的固定突部的開口相匹配。凸緣的厚度最大等于并且優(yōu)選地等于孔口平面的深度從而使 得維修不會對相鄰的部件造成影響。孔口平面的深度限定為如下的值該值不會由于突部 變薄而導(dǎo)致輪盤壽命的任何顯著減短。如果超出該值，則損耗將大于對壽命的改善。在相反表面上，螺帽裝配在柄的螺紋部分以將銷緊固到突部123上。在圖4b中，已經(jīng)裝配了銷111。具有凸緣的頭部按壓在固定突部的上游表面。凸 緣的厚度和通孔的深度設(shè)計成使得凸緣不會突出于突部123的表面。圖5示出孔口平面的可選實(shí)施例?？卓谄矫?2 呈L形并且朝向突部(此處表 示為223)的側(cè)面以及上緣敞開。如前面的實(shí)施例所述，如果需要的話，加工出通孔223A。圖6示出通孔的另一實(shí)施例。通孔32 呈圓形并且形成與銷的凸緣IllA的直徑 相配合的凹部(housing)。如前面的實(shí)施例所述，如果需要的話，加工出通孔323A從而能夠 裝配銷，銷的帶有螺紋部分的柄的直徑大于原始固定銷的柄的直徑。該裝配為緊密滑動配
I=I ο孔口平面的幾何結(jié)構(gòu)的選擇依賴于多種因素，包括微振磨損的類型和裂紋的尺 寸。總之，本發(fā)明使得如下情況成為可能消除或避免銷所按壓的表面上的微振磨損痕跡，消除或避免通孔入口處的裂紋區(qū)域并且通過鉆出通孔而使得使用較大工作橫截 面的銷成為可能。銷的直徑的增大減少了在消除了磨損風(fēng)險的情況下在負(fù)載作用下的移動，也減小 了在延長了臨界區(qū)域的起始處的使用壽命以及減小了裂紋增大速率的情況下的壓力水平。
權(quán)利要求
1.一種修復(fù)渦輪機(jī)輪盤或渦輪機(jī)輪盤再加工的方法包括輪緣處的至少一個外部徑 向突部，其帶有軸向通孔以接納軸向固定銷，所述軸向固定銷包括頭部和帶有螺紋部分的 柄，所述固定銷以其頭部按壓于突部的一個表面的方式滑入所述通孔中，所述的頭部按壓 突部的一個表面是通過緊靠在所述突部的相反表面的螺帽的緊固來實(shí)現(xiàn)的，所述螺帽緊固 于帶有螺紋部分的柄上；所述銷形成固定裝置以保持突部緊固于連接輪緣的部件上，其特 征在于，在突部上加工孔口平面(123B、223B、323B)，該孔口平面(123B、223B、323B)位于通 孔(123A、223A、323A)周圍且與磨損區(qū)域相對應(yīng)；安裝替換銷(100)，所述替換銷包括按壓 在所述孔口平面的表面上的凸緣(IllA)，所述凸緣(IllA)的直徑大于頭部(111)的直徑。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述凸緣的厚度至多等于所述孔口平面的深度。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，包括通過加工而使所述通孔(123A、 223A、323A)增大以消除出現(xiàn)裂紋的材料，所述替換銷(100)具有直徑與新的通孔的直徑相 對應(yīng)的帶有螺紋部分(120)的柄。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述通孔(123A、223A、323A)增大的 量級為25%。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述螺帽被如下的螺帽替代該螺 帽包括與原始螺帽相比增大了的基部。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，加工出的所述孔口平面(123B)呈朝 向所述外固定突部的外邊緣敞的U形形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中，加工出的所述孔口平面(223B)呈其 朝向所述外固定突部的外邊緣和橫向邊緣敞開的L形形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中，加工出的所述孔口平面(323B)呈圓 形形狀并且加工于外固定突部的通孔周圍。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述外固定突部(123、223、323)是 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)風(fēng)扇盤中的葉片間平臺的中心保持突部。
10.一種渦輪機(jī)盤，包括輪緣處的至少一個外部徑向固定突部，其設(shè)置有軸向銷，所述 軸向銷包括頭部和柄，所述頭部按壓在所述突部的第一表面上，所述柄帶有供緊固螺帽旋 擰在所述突部的相反表面上的螺紋部分，其特征在于，所述頭部包括直徑大于該頭部本身 的直徑的凸緣，所述凸緣按壓在所述第一表面上，且容納在所述突部的孔口平面中。
11.一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，包括如上述權(quán)利要求所述的輪盤，其還包括葉片間 平臺，所述葉片間平臺包括由所述銷來保持的內(nèi)部徑向突部。
12.一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，包括如上述權(quán)利要求所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種修復(fù)渦輪機(jī)輪盤或渦輪機(jī)輪盤再加工的方法包括輪緣處的至少一個外部徑向突部，其帶有軸向通孔以接納軸向固定銷，所述軸向固定銷包括頭部和帶有螺紋部分的柄，所述固定銷以其頭部按壓于突部的一個表面的方式滑入所述通孔中，所述的頭部按壓突部的一個表面是通過緊靠在所述突部的相反表面的螺帽的緊固來實(shí)現(xiàn)的，所述螺帽緊固于帶有螺紋部分的柄上；所述銷形成固定裝置以保持突部緊固于連接輪緣的部件上，其特征在于，在突部上加工孔口平面(123B、223B、323B)，該孔口平面(123B、223B、323B)位于通孔(123A、223A、323A)周圍且與磨損區(qū)域相對應(yīng)；安裝替換銷(100)，所述替換銷包括按壓在所述孔口平面的表面上的凸緣(111A)，所述凸緣(111A)的直徑大于頭部(111)的直徑。
文檔編號F01D5/30GK102099147SQ200980128172
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者蓋爾·羅洛, 艾倫·杰克斯·米歇爾·巴索特, 艾瑞克·格沃茲德諾維克, 赫夫·吉加諾克斯 申請人:斯奈克瑪