用于前部旋松双转子涡轮机中的连结螺母的工具和方法

摘要

本发明涉及一种用于旋松双转子涡轮机的HP转子的连接螺母的方法，所述双转子涡轮机包括前置风扇、中间壳体(7)、具有HP转子的HP模块和LP涡轮机模块，所述中间壳体具有用于HP转子的支承轴承，所述转子由所述连接螺母保持在所述轴承中，所述方法包括这样的步骤：在移除所述风扇并且使得能从前部接近所述螺母之后，将旋松工具放置在连接螺母的前方，所述方法的特征在于，利用锁定的HP转子的旋转和包括设置有具有与连接螺母的齿的形状互补的形状的齿的套筒扳头(320)的前部旋松工具，用于套筒扳头(320)的支架(310)附接到中间壳体，套筒扳头(320)可旋转安装在支架上，并且将防旋松力矩施加到套筒扳头(320)上。本发明还涉及一种用于实施本发明方法的防旋转工具。

权利要求

1.一种适于旋松燃气涡轮发动机模块的转子的连接螺母的旋松工具，其包括：用于管状扳头(320)的支承件(310)，所述支承件包括圆筒形桶体(311)和四个分支部(312)，所述四个分支部从所述桶体(311)以星形形式延伸；管状扳头，所述管状扳头设置有齿，所述管状扳头以可移除的方式安装在所述支承件的所述桶体(311)中，所述管状扳头被相对于所述支承件轴向锁定；防旋转工具，所述防旋转工具适于防止所述转子围绕其轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的工具，其中，所述防旋转工具包括管状元件，所述管状元件设置有楔形件，所述管状元件适于被引入到HP转子内部，以便防止所述转子旋转。

3.一种用于旋松双转子涡轮机的HP转子(35)的连接螺母(20)的方法，所述双转子涡轮机包括前置风扇、中间壳体(7)、具有HP转子的HP模块和LP涡轮机模块，所述中间壳体具有轴承，所述轴承支承所述HP转子，所述转子由所述连接螺母(20)保持在所述轴承中，所述方法包括这样的步骤：在移除所述风扇并且使得能从前部接近所述螺母之后，将权利要求1或者2所述的旋松工具(300)放置在连接螺母的前方，所述方法的特征在于，利用所述管状扳头(320)具有与所述连接螺母的齿形状互补的齿，用于所述管状扳头(320)的所述支承件(310)固定到所述中间壳体，并且通过防止所述HP转子(35)旋转，将旋松力矩施加到所述管状扳头(320)。

4.根据权利要求3所述的方法，移除所述LP涡轮机模块，其中，管状元件防止所述HP转子(35)旋转，所述管状元件咬合在由所述LP模块释放的空间中，并且在一个端部处固定到所述HP模块的壳体而在另一个端部处固定成与所述HP转子一起旋转。

说明书

用于前部旋松双转子涡轮机中的连结螺母的工具和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及拆卸燃气涡轮发动机，尤其是移除将高压转子连接到双转子、前置风扇涡轮机中的轴承的螺母。

背景技术

[0002] 双转子、前置风扇涡轮机包括两个同轴的转子，由容纳在两个结构壳体元件(参照现有技术称作中间壳体和排气壳体)的衬套中的轴承支撑所述两个同轴转子。在发动机的前部，轴承安装在中间壳体中，而在后部中，一个或者多个轴承容纳在排气壳体中。在诸如CFM56的发动机中，旋转组件由此安装在五个轴承上：五个轴承中的三个位于前部，而另外两个位于后部。在前部，风扇轴和低压(LP)转子的轴分别安装在两个第一轴承上。高压(HP)转子由位于前两个轴承下游的3号轴承支撑。在后部，同一HP转子由内轴轴承支撑并且LP转子的轴由安装在排气壳体的衬套中的轴承所支撑。

[0003] 在操作周期之后，各发动机被送至车间，例如进行全面检修，在所述车间中，完全拆卸所述发动机并且根据需要清洁、维修或者替换每个零件。拆卸包括若干步骤：移除后部处的LP涡轮机模块，然后移除由HP卷轴(spool)形成的模块。HP卷轴的转子包括上游轴颈，所述上游轴颈通过连接螺母保持在3号轴承上，必须旋松所述连接螺母。因为螺母居于发动机中的中央位置并且这个零件相对难以接近，所以这种操作本身难以具有一定的实施难度。连接螺母是圆柱形的螺纹零件，所述连接螺母用于相对于滚珠轴承的内环固定HP转子的轴颈形式的上游端部。这种螺母包括形成在圆柱壁中且位于螺纹零件的上游延伸部中的四个齿。

[0004] 标准程序开始于使得LP涡轮机模块移动到后部而且同样将LP轴抽取到后部。然后经由因LP轴而畅通的中央通道接近连接螺母。在将替换已经移除的轴承和引导管的装置放置在合适位置中之后，将适当成形的工具引入到这个通道中直到螺母，然后两个支托径向展开，使得它们咬合在连接螺母的四个齿中的两个，所述适当成形的工具在圆筒管的端部处设置有两个可收回的支托。当通过楔形件防止HP转子旋转时，通过围绕其轴线转动工具而允许旋松螺母。

[0005] 这种操作的复杂之处在于尽可能不能损坏螺母的齿并且螺母必须不能变形。为此，发动机制造商的说明书规定了可施加的最大转矩。

[0006] 如果不能以这种方式旋松连接螺母，则过程包括移除组件(所述组件由风扇和低压压缩机构成)，以便经由发动的前部接近螺母。一旦打开这个通道，则沿着发动机的轴线引入适当形状的工具直到连接螺母为止。工具的头部适于螺母的所有齿的形状，使得能够施加比之前大的转矩并且增加使得所述螺母松脱的机会。

[0007] 然而，如果仍然不能通过这种操作移除连接螺母，则必须切割所述连接螺母。虽然其是便宜且直接的解决方案，但是避免切割螺母不仅仅是因为必须替换螺母而且还因为这存在碎屑污染紧邻传动装置的风险，这将需要移除和清洁这些零件。已知为IGB的传动装置用于驱动连接到用于附件的齿轮箱(AGB)的径向臂.

[0008] 在极端环境中增加发动机的操作周期的持续时间或者次数和其相关使用的情况下，已发现，因卡死螺母，拆卸经常导致连接螺母被切断。

[0009] 因多个因素导致卡死连接螺母：

[0010] -因加热零件而导致油脂焦化；

[0011] -因由大于被允许的转矩限制而产生的扭转力，使得在松脱期间螺母发生变形；

[0012] -螺母的形成具有轴承的轴颈和滚动元件的内环的居中轨道的部分发生氧化。

[0013] 本申请的目的是发展一种用于拆卸发动机的方法，从而尽可能地避免切割螺母。

发明内容

[0014] 本发明涉及双卷轴、双流涡轮机，所述双卷轴、双流涡轮机包括前置风扇、中间壳体和具有HP转子的HP模块和LP涡轮机模块。发动机的中间壳体尤其包括支撑HP转子的轴承，所述HP转子由连接螺母保持在轴承中。拆卸这种发动机的方法包括多个步骤，其中，在使得能接近螺母之后，加热螺母并且引入用于沿着发动机的轴线旋松螺母的预先步骤。

[0015] 预加热至适度温度，使得能够软化与连接螺母的螺纹和轴颈的螺纹粘合在一起的焦化油而且还允许利用紧密配合相互接触的圆柱形元件之间有所差别的膨胀。在利用其轴移除LP涡轮机模块之后，将管状加热设施沿着发动机的轴线引入到因LP涡轮机模块而清空的中央空间，并且从内侧加热螺母。

[0016] 本发明涉及一种用于从发动机的前部旋松HP转子的连接螺母的方法；其特征在于，防止HP转子旋转并且前部旋松工具包括管状扳头，所述管状扳头设置有齿，所述齿的形状与连接螺母的齿的形状互补，用于管状扳头的支承件固定到中间壳体，管状扳头以可旋转的方式安装在支承件上，并且将旋松转矩施加到所述管状扳头上。

[0017] 更加确切地，在事先已经拆卸LP涡轮机模块的情况中，通过咬合在由LP模块释放的空间中的管状元件防止HP转子旋转。管状元件的一个端部固定在HP模块的壳体处而另一个端部固定成与HP转子一起旋转。

[0018] 本发明的解决方案使得不必对位于附近中的IGB传动装置施加压力并且避免损坏传动装置的齿的风险。

[0019] 用于实施本发明的方法的旋松工具包括：用于管状扳头的支承件，所述支承件包括：圆筒状桶体和从桶体以星状延伸的四个分支部，所述管状扳头设置有齿，所述管状扳头可移除地安装在支承件的桶体中，所述管状扳头被相对于支承件轴向锁定；防旋转工具，所述防旋转工具与支承件分离并且布置成防止HP转子围绕其轴线旋转运动。

[0020] 有利地，防旋转工具包括管状元件，所述管状元件设置有楔形件，所述管状元件适于引入到HP转子的内部，以便防止所述转子旋转。

[0021] 作为安全措施，凭借校准至最大允许转矩的停止运转转矩，事先检查连接螺母不会卡死。

附图说明

[0022] 现在将根据通过非限制性示例给出的一个实施例更加详细地描述用于移除连接螺母的方法，参照附图给出描述，其中：

[0023] 图1是应用本发明的方法的发动机的轴向截面的示意图；

[0024] 图2是轴向半截面视图，其示出处于原来位置的螺母，所述螺母将HP转子连接到前轴承并且将移除所述螺母；

[0025] 图3是移除期间的发动机的示意性侧视图；

[0026] 图4和图5代表用于加热连接螺母的装置的示例性实施例；

[0027] 图6、7和8代表用于利用支承件和管状扳头从发动机的前部旋松连接螺母的装置的示例性实施例；和

[0028] 图9示出了用于防止HP转子旋转的工具的等距视图。

具体实施方式

[0029] 图1的截面示出了双转子、前置风扇涡轮机1。从图中的右侧至左侧，即，沿着气流的方向从上游至下游，能够看见位于风扇罩2′内部的风扇2的转子。由风扇罩界定的风扇管道分成两根同心的环形管道，其中一根用于通过发动机的主流，而另一根用于排出的没有加热的二次流。首先在低压增压压缩机中然后在HP压缩机3中压缩主流。允许主流进入到燃烧室4中，在所述燃烧室4中，通过燃烧燃料加热主流。在被喷出之前从此涌出的热气体被相继分布在HP涡轮机5和LP涡轮机6中。转子被支撑在两个结构壳体中，所述两个结构壳体是：中间壳体7(风扇罩固定在所述中间壳体7的上游侧)和位于后方的排气壳体8。

[0030] 具有增压压缩机的风扇2和LP涡轮机6通过LP涡轮机轴6′连接。涡轮机轴6′和具有壳体的涡轮机6与排气壳体8形成LP涡轮机模块60。

[0031] HP压缩机3和HP涡轮机5形成位于HP卷轴或模块40内部的HP转子35。后者还包括燃烧室4。HP转子35安装在轴承P3中的上游处，所述轴承P3支撑在中间壳体7的衬套中。在这个水平高度处还安装有称作IGB的齿轮箱，用于经由容纳在中间壳体的臂中的径向轴驱动称作AGB的附件齿轮箱。

[0032] 图2更为详细地示出了发动机的这个零件；转子35的上游端部容纳在轴承P3的滚动元件的内环P3i中。IGB传动装置的小齿轮9的圆柱体插置在转子和环P3i之间。连接螺母20旋拧在转子的端部21处并且相对于中间壳体7轴向固定转子35。连接螺母20由此是圆柱零件，其中，内螺纹21、外定中轨道23和齿22位于其圆柱壁的上游轴向延伸部中。

[0033] 拆卸HP模块40包括预先移除LP模块60，以便能接近连接螺母20并且将盘形件70放置在合适位置中，用于将HP转子保持在其壳体中。这种盘形件替换了下游内轴轴承，所述内轴轴承已经随着LP模块60被一起移除。在图3中示意性示出了发动机的状态。前部，即，风扇罩和中间壳体7固定到框架，待从中间壳体拆卸的后部零件是HP模块40。HP模块40附接到从吊升装置(起重机)悬垂下来的横梁90。

[0034] 以下步骤构成将用于加热螺母20的设施100引入到引导管41(放置在由LP涡轮机的轴清空的中央空间中)中。

[0035] 参照图4和图5在下文描述这个设施100。

[0036] 其包括托架101，所述托架101安装在脚轮上并且具有设置有竖直轨道105的竖直壁103，所述竖直轨道105引导竖直可动平台107。平台悬置在缆绳上，所述缆绳由一组滑轮连接到手动控制的绞盘109，从而允许调节其高度。平台107支撑加热组件，所述加热组件由加热器110和中空管112构成。加热器布置在管的近端处，以产生指向其另一个端部流入到中空管112中的气流。中空管112侧向开口，其中，狭槽114围绕其轴线形成在管112的壁中。加热组件还包括这样设施，当将管引入到发动机中时所述设施使得管对齐并且固定所述管的位置。这种设施在此由两个横向板上的伸出件113形成，所述横向板与保持盘70中的对应凹口相配合。

[0037] 加热组件经由水平旋转轴115以这种方式安装在平台上：其使得加热组件能够定向在竖直存放位置中或者定向在水平活动位置中，在所述竖直存放位置中所述加热组件收回到托架中。加热组件的旋转由布置在托架侧部的手轮117控制。适当的机构将手轮的旋转运动传递到加热组件围绕旋转轴115的旋转中。

[0038] 为了加热连接螺母20，托架放置成沿着发动机的轴线面向发动机。然后水平放置加热元件并且将所述加热元件引入到引导管41中，直到伸出部113插入制成在保持盘70中的它们相应的壳体。然后，管的端部位于螺母的高度中。然后加热器处于操作状态，沿着螺母的方向吹送热空气通过管中的狭槽114。监测螺母温度升高；所述温度不超过130℃。当达到这个温度时，使得加热器停止加热并且移除托架。

[0039] 针对螺母20实施加热。

[0040] 第二步骤旨在在移除风扇2之后在从发动机前部引入工具的情况下旋松螺母。

[0041] 然后，将前部旋松工具300放置在发动机上，如图6、7和8。工具包括两个主要零件：扳头支承件310，所述扳头支承件310固定到发动机壳体；和管状扳头320，所述管状扳头320能够围绕其轴线在支承件中旋转。在图8中示出了设置。支承件310包括四个分支部312，所述四个分支部312从圆筒体311呈星状延伸。支承件包括可移除衬套(shoe)322。操作者安装适于发动机类型的衬套，从而使得其能够获得适当的接触面，以紧固到壳体。分支部和衬套
322的端部设有孔313，用于螺丝通过，以紧固到中间壳体。管状扳头320容纳在圆筒体中，以便防止轴向转动，但是却能够围绕其轴线自由转动。扳头包括两个圆形承载表面321，所述两个圆形承载表面321位于对应环314中。可移除环形件315封闭槽的空间的上游，以便轴向堵塞支承件中的扳头。扳头在至少一个端部上包括四个齿316，所述四个齿316的形状与连接螺母20的齿22的形状互补，而在另一个端部处具有小齿轮317，用于转动所述扳头。扳头还包括薄环323，所述薄环323用于在松脱之前推开螺母20的制动件。

[0042] 一旦工具300处于合适位置中，则如图9，固定管350布置在HP转子的内部，以便防止所述HP转子旋转。这个管包括横向板，所述横向板具有对齐伸出件353，所述对齐伸出件353插入盘70中的对应凹口。在管的端部处放置有楔形件351，所述楔形件351与HP转子的轴向槽相配合，以便固定所述HP转子。

[0043] 操作模式包括以下步骤：

[0044] 加热装置100将连接螺母加热至不超过130℃的温度。

[0045] 将支承件310安装在中间壳体上并且将四个分支部旋拧到位于其上的孔中。

[0046] 将旋松扳头320引入到支承件的筒体中，直到带齿端部啮合在连接螺母的齿之间为止。

[0047] 由支承件上的环形件315轴向锁定扳头。

[0048] 例如借助于与通过LP涡轮机的旋松管相类似的管(设置有固定楔形件)防止HP转子35旋转。

[0049] 例如将Sweeney型的设备的力量倍增器放置在小齿轮317上的合适位置中。

[0050] 通过咬合在Sweeney力量倍增器上的中断转矩扳头检查通过施加低于制造商允许的限制的转矩能够使得连接螺母松脱。

[0051] 如果扳头允许小齿轮在不弯曲的前提旋转，则不会咬死连接螺母并且将气动电动机放置在合适位置中，以驱动小齿轮。

[0052] 如果转矩扳头显示超过最大转矩，则一定会预见到连接螺母被切断。

[0053] 由此，本发明的方法是针对现有技术的改进，这是因为不需要对IGC传动装置的小齿轮的齿施加压力。消除了损坏小齿轮的齿的风险。