專利名稱：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片支撐的耐磨部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇領(lǐng)域，具體來講，涉及安裝到這些風(fēng)扇的葉片支撐的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇通常包括安裝在風(fēng)扇盤上的多個(gè)風(fēng)扇葉片。風(fēng)扇盤在其圓周上定義有多個(gè)彼此在切線方向上間隔的凹ロ凹ロ，每個(gè)凹ロ凹ロ保持葉片的根部。每個(gè)葉片還包括空氣動(dòng)カ導(dǎo)流片，以及置于導(dǎo)流片和葉片根部之間的支撐。支撐的厚度比葉片根部的厚度小，以使支撐可以橫跨相應(yīng)的凹ロ凹ロ定義的上部孔，從而使得可以在安裝在凹ロ凹口外部的導(dǎo)流片和安裝在凹ロ凹ロ內(nèi)部的葉片根部之間進(jìn)行機(jī)械連接。支撐包括臨近風(fēng)扇盤的尾端的尾部，支撐的尾部包括位于導(dǎo)流片的拱腹側(cè) 的第一表面和位于導(dǎo)流片的拱背側(cè)的第二表面。這兩個(gè)相対的表面面對合并在風(fēng)扇盤中的附接凸緣，附接凸緣沿徑向方向向外突出。這些附接凸緣在風(fēng)扇盤的尾端以已知的方式安裝在凹ロ之間，用于將鼓(drum)安裝到風(fēng)扇盤上。盡管這種設(shè)計(jì)非常方便而且廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，但這種設(shè)計(jì)有著不容忽視的缺陷，即，支撐的第一尾部表面和第二尾部表面的過早磨損和撕裂。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些磨損和撕裂是由于這些表面和它們所面對的附接凸緣之間的摩擦而產(chǎn)生的，主要是在風(fēng)扇的自旋轉(zhuǎn)期間(也被稱為風(fēng)車階段)的摩擦而產(chǎn)生的。實(shí)際上，在這些自旋轉(zhuǎn)階段，葉片通常在通過葉片根部并平行于風(fēng)扇縱軸的軸線上，在兩個(gè)附接凸緣所確定的兩個(gè)極限位置之間振動(dòng)，這兩個(gè)附接凸緣作為葉片支撐的切向制動(dòng)器。從而，在葉片支撐和裝配到葉片支撐兩端的兩個(gè)附接凸緣之間的最初設(shè)定間隙被消耗掉，產(chǎn)生的摩擦導(dǎo)致葉片支撐的第一尾部表面和第二尾部表面上的過早磨損和撕
寧這種磨損和撕裂的形式為在葉片支撐的尾部表面上形成印痕，這些印痕在葉片的使用過程中逐漸變深。這些印痕的第一個(gè)有害后果是減弱葉片支撐的總體機(jī)械抗性。另ー個(gè)缺陷是葉片支撐的磨損表面和它們面對的附接凸緣之間的間隙増大。從而，在自旋轉(zhuǎn)階段發(fā)現(xiàn)葉片的振動(dòng)幅度増大，加速了磨損和撕裂效果。另外，如果給定葉片附近的ー個(gè)葉片丟失，在給定葉片被作為切向制動(dòng)器的附接凸緣制動(dòng)之前，這個(gè)給定葉片所受到的由于沖擊而產(chǎn)生的很大的力使葉片以很大的幅度樞轉(zhuǎn)，這増大了同一給定葉片破裂和損失的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
從而，本發(fā)明的目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)施例相比，能夠部分地解決上述不利因素的解決方案。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明的第一目標(biāo)是提供一種飛機(jī)渦輪噴氣機(jī)風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括多個(gè)風(fēng)扇葉片以及在其圓周定義了多個(gè)凹ロ的風(fēng)扇盤，其中每個(gè)葉片包括空氣動(dòng)カ導(dǎo)流片、保持在所述凹口中的葉片根部、以及位于導(dǎo)流片和葉片根部之間的支撐；其中，所述支撐包括具有第一表面和第二表面的尾部，第一表面位于導(dǎo)流片的拱腹上，第二表面位于該導(dǎo)流片的拱背上，所述風(fēng)扇盤在這些凹ロ之間包括附接凸緣，這些附接凸緣沿徑向向外突出，使得第一表面和第二表面分別與兩個(gè)附接凸緣相対。根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于這些葉片中的至少ー個(gè)葉片，風(fēng)扇包括安裝在該葉片上的耐磨部件，以便在所述支撐的第一表面和第二表面上均形成保護(hù)殼，防止在每個(gè)表面和與之相對的附接凸緣之間支撐接觸。從而，在本發(fā)明中所采用的耐磨部件保護(hù)所述葉片支撐的兩個(gè)尾部表面，從而防止在尾部表面上形成磨損壓痕。這加強(qiáng)了葉片支撐的機(jī)械抗性，具體來講是加強(qiáng)了葉片的整體機(jī)械抗性。另外，在葉片支撐的尾部兩個(gè)表面上不形成磨損壓痕使得在葉片的自旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí) 葉片的振動(dòng)幅度得到限制，還使得任何一被破裂的相鄰葉片沖擊到的特定葉片的樞轉(zhuǎn)幅度得到限制。由形成葉片支撐的切向制動(dòng)器的附接凸緣所限定的這些幅度還被有效地插入在支撐尾部表面和與之相關(guān)的附接凸緣之間的保護(hù)殼的厚度所減小。在這些振動(dòng)幅度得到減小的情況下，可以有利地降低葉片及其周圍元件的磨損。在這些葉片生產(chǎn)階段中可以有利地將耐磨部件應(yīng)用于新的風(fēng)扇葉片，或者可替換地，可以有利地將耐磨部件應(yīng)用于已經(jīng)處于工作中的葉片作為一個(gè)維護(hù)方案。在后ー種情況下，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，可以在葉片上安裝耐磨部件而不必拆卸整個(gè)渦輪噴氣機(jī)，這是因?yàn)?，?shí)際上可以在飛機(jī)的“機(jī)翼下”進(jìn)行這種操作。如果耐磨部件損壞了，很自然可以很簡單地更換該部件。然后，可以在當(dāng)前的條件下繼續(xù)使用該葉片，從而，増加了葉片的使用壽命。另外，考慮到耐磨部件在風(fēng)扇中的特定安裝位置，即使在葉片斷裂的情況下，耐磨部件損壞的可能性極低。而且，推薦將這種部件優(yōu)先安裝到風(fēng)扇的所有葉片上，從而不會(huì)產(chǎn)生要求再次對風(fēng)扇進(jìn)行平衡的不平衡狀況。優(yōu)選通過夾具固定將上述耐磨部件安裝到葉片上。這種操作必然很簡單而又快速。不過，可以設(shè)想其他的諸如粘合之類的安裝方案，例如，采用熱固粘合剤。在這種情況下，通過夾具固定在葉片的平臺(tái)上將所述耐磨部件安裝在葉片上。姆個(gè)保護(hù)殼的厚度優(yōu)選為O. 2mm至O. 5mm。所述耐磨部件優(yōu)選由諸如因康鎳(Inconel)合金之類的包含80%的鎳、14%的鉻和6%的鐵的合金制成，優(yōu)選因康鎳718合金。這種材料與制造葉片支撐所用的材料相同的相似。可替換地，這種材料可以是ー種具有高機(jī)械抗性的復(fù)合材料。優(yōu)選通過切割和折疊金屬板來制造所述耐磨部件。可替換地，可以通過機(jī)器加工活再次通過粉末冶金來制造所述耐磨部件。如上所所述，優(yōu)選為風(fēng)扇的每個(gè)葉片裝配耐磨部件。
本發(fā)明的另ー個(gè)目標(biāo)是提供ー種具有上文所述的風(fēng)扇的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的最后ー個(gè)目標(biāo)是提供ー種如上所述的安裝在飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的耐磨部件，以在葉片支撐的第一表面和第二表面上均形成保護(hù)殼。本發(fā)明的其他優(yōu)勢和特征將在下文詳細(xì)公開的非限定性實(shí)施例中得到展示。


參照所附附圖進(jìn)行下文說明，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇一部分的分解透視圖；圖2示出了圖I所示的風(fēng)扇的通過風(fēng)扇盤的附接凸緣的局部橫向剖視圖；
圖3示出了與圖2類似的視圖，其中，在風(fēng)扇的自旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下確定的樞轉(zhuǎn)位置中示出了該葉片；圖4示出了裝配到風(fēng)扇葉片的耐磨部件的透視圖；圖5a至圖5d示出了一個(gè)裝配有耐磨部件的葉片的較低尾部部分在不同視角上的透視圖；圖6a至圖6b示出了解釋通過夾具固定將耐磨部件安裝到葉片上的示意圖。
具體實(shí)施例方式首先參照圖I和圖2，其中示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇I的一部分。總體而言，風(fēng)扇包括中心位于風(fēng)扇縱軸4上的風(fēng)扇盤2，在風(fēng)扇盤的圓周上制造出在周向上彼此間隔的齒6，每個(gè)齒大致在徑向和縱向上延伸，S卩，大致平行于軸4。在周向/切向上直接相鄰的兩個(gè)齒6之間，這些齒限定出用于容納風(fēng)扇葉片10的齒根12的凹ロ 8。以已知的方式，每個(gè)齒6的頭部被放大，以能夠在徑向上保持葉片向外。換句話說，凹ロ 8具有狹窄的外部徑向端，使得葉片10可以從支撐13移動(dòng)，葉片的截面/厚度相對于其根部12的截面/厚度變窄。所以，給定的組件是楔形類型的，或者是“圣誕樹”類型的。除了支撐13和安裝在該支撐的徑向內(nèi)端的葉片根部12，葉片10還具有安裝在支撐的徑向外端的空氣動(dòng)カ導(dǎo)流片。在這兩個(gè)部件的接合部位，葉片10還具有平臺(tái)17，平臺(tái)17用于使經(jīng)過風(fēng)扇的氣流從外部沿行。從導(dǎo)流片的拱腹20和拱背22的底部沿切向延伸了導(dǎo)流片的兩側(cè)的平臺(tái)17與風(fēng)扇機(jī)頭罩(圖中未示出)在空氣動(dòng)力學(xué)上是連續(xù)的。另外，與每個(gè)葉片10相關(guān)，風(fēng)扇I包括位于葉片根部12的下端和與涉及到的葉片相關(guān)的凹ロ的底部8a之間的墊片21。從圖2中可以更清楚地看出，墊片21使得葉片在風(fēng)扇不旋轉(zhuǎn)的時(shí)候在徑向上向內(nèi)部定位。另外，墊片21使得可以安裝與位于下游的軸向定位鉤(在圖5b和圖5c中可以看至IJ)配合的風(fēng)扇葉片12，該墊片滑動(dòng)進(jìn)入鼓的定位槽中。另外，從圖I中可以看出，墊片21在上游包括用作與之相關(guān)的葉片的軸向定位的制動(dòng)器23。盡管在圖中未示出，可以徑向安裝位于葉片平臺(tái)17和風(fēng)扇盤2的由齒6的徑向外表面限定的圓周之間的ー個(gè)或多個(gè)振動(dòng)衰減風(fēng)扇墊片。總體來講，該墊片采用與設(shè)計(jì)來降低風(fēng)扇葉片振動(dòng)水平的板配合接觸的弾性體塊的形式。另外，風(fēng)扇盤2包括從齒6的尾端沿徑向向外突出的附接凸緣26。從而，這些優(yōu)選與齒6制成為單個(gè)部件的凸緣26安裝在凹ロ 8之間，這在圖I中可以看到。在所示的實(shí)施例中，單個(gè)凸緣被安裝在每個(gè)齒上，凸緣上刺有孔，以通過用來附接鼓的螺栓。在圖2中可以清楚地看到，每個(gè)支撐13的尾部穿過凹ロ 8的上部開ロ。尾部包括位于導(dǎo)流片10的拱腹側(cè)的第一表面13a和位于該葉片拱背側(cè)的第二表面13b，其中，支撐的這兩個(gè)表面13a和13b彼此平行并彼此相向。第一表面13a的位置對著齒6中的一個(gè)的放大端6a,該齒形成相應(yīng)的凹ロ，而第二表面13b的位置對著另ー個(gè)直接相鄰的齒6的放大端6a，該相鄰的齒也形成了同一凹ロ 8的的開ロ。另外，這兩個(gè)表面13a、13b中的每ー個(gè)均沿著徑向向外延伸，面向附接凸緣26中的ー個(gè)附接凸緣，具體來講面向制成在附接凸緣上的切向制動(dòng)器30。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，在每個(gè)葉片上安裝耐磨部件，以在支撐的第一表面13a和第二表面13b上均形成保護(hù)殼32a、32b，防止這些表面13a和13b與相對的附接凸緣26接觸。在風(fēng)扇的正常操作中，本質(zhì)上由于離心力的作用，對齊葉片10，使得覆蓋支撐第一表面13a的第一保護(hù)殼32a位于距相対的制動(dòng)器30—定切向位置處，可以觀察到切向間隙。對于覆蓋支撐第二表面13b的第二保護(hù)殼32b而言存在同樣情況,其中，第二保護(hù)殼32b位于距相対的制動(dòng)器30 —定切向位置處，可以觀察到切向間隙36。從而，在保護(hù)殼和附接凸緣之間沒有接觸。相反，在風(fēng)扇的自旋轉(zhuǎn)期間(還被稱為風(fēng)車狀態(tài))，每個(gè)葉片10容易沿著通過根部12并平行于軸線4的軸線38在兩個(gè)切向制動(dòng)器30所確定的兩個(gè)極限位置之間振動(dòng)。圖3示出了其中一個(gè)極限位置，在這些極限位置處，最初的間隙36中的一個(gè)間隙被完全消耗棹，這會(huì)導(dǎo)致保護(hù)殼和與之相關(guān)的制動(dòng)器30之間的機(jī)械接觸。從而，這些保護(hù)殼防止支撐和制動(dòng)器在葉片的極限位置處的直接接觸，這限制了由于該支撐的摩擦而產(chǎn)生的磨損和撕
寧圖4至圖5d示出了合并有保護(hù)殼32a、32b的耐磨部件40的示例實(shí)施例。耐磨部件40被設(shè)計(jì)為由金屬板制成,優(yōu)選由Inconel 718合金制成的金屬板制成，該金屬板在形狀上是平的，具有O. 2mm至O. 5mm的厚度，然后對金屬板進(jìn)行切割和折疊，以獲得期望的最終形狀。實(shí)際上，耐磨部件40合并有兩個(gè)平行殼32a、32b，每ー個(gè)殼的形狀在本質(zhì)上是矩形的，殼的ー個(gè)長度在一定程度上用來符合支撐13的尾部邊緣42的一部分的背弧型面(convex profile)。兩個(gè)殼在上端由連接部分44連接,連接部分44對應(yīng)于“T”型的底部的下端部分，大致垂直于兩個(gè)殼32a、32b?！癟”型的底部的上端部分符合支撐13連接平臺(tái)17的尾部邊緣42的部分。對于其部件，T型的附圖標(biāo)記為46并安裝在底部44上的上部分支符合平臺(tái)17的徑向內(nèi)部尾部，平臺(tái)17在導(dǎo)流片15兩側(cè)的切向上延伸。在該分支46的兩個(gè)相對端上安裝有兩個(gè)夾具50，夾具50用來定位耐磨部件40并將其保持在葉片10上。每個(gè)夾具50的形狀類似于U型弾性舌，其底部大致沿軸向延伸，其兩個(gè)橫向分支大致敞開，沿徑向向外部對齊。這兩個(gè)分支用來圍繞平臺(tái)17的突出部52緊密地裝配，突出部52沿徑向向內(nèi)部延伸。從而，每個(gè)U型夾具的兩個(gè)分支緊握該突出部52，這使得耐磨部件40安裝在葉片上。這種固定可以用另ー種形式的夾具實(shí)現(xiàn)，這種夾具由殼32a、32b以及T型的底部44在支撐13的尾部所組成的彈性組件的握力來獲得。在這種情況下，該彈性組件此時(shí)用作基架?？商鎿Q地，可以在兩個(gè)殼32a、32b中的每ー個(gè)殼和與之相關(guān)的表面13a、13b之間形成小間隙。 在圖6a和6b中，示意性地示出了采用夾具50安裝耐磨部件。對于每個(gè)夾具50而言，首先將連接到T型的上部分支46的U型分支放置在平臺(tái)17的突出部52的面55上，然后，對U型的用附圖標(biāo)記56表示的另ー個(gè)分支施加向前和向上的力，以將該分支夾在突出部52的相對面57上。當(dāng)U型的自由分支56延伸超過面57和突出部的連接兩個(gè)相對面55和57的徑向內(nèi)面60之間的隆起吋，獲得該夾具固定。從而，該隆起的通道通過夾持形成了該組件的硬點(diǎn)。很自然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對已經(jīng)描述了的只作為非限定性實(shí)施例的本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇(I)，其包括多個(gè)風(fēng)扇扇葉(10)和在圓周上定義有多個(gè)凹ロ(8)的風(fēng)扇盤(2)，其中，每個(gè)葉片包括空氣動(dòng)カ導(dǎo)流片(15)、葉片根部(12)、以及支撐(13)，葉片根部(12)保持在所述凹ロ(8)中的ー個(gè)凹口中，所述支撐位于導(dǎo)流片和葉片根部之間，其中，所述支撐包括具有第一表面(13a)和第二表面(13b)的尾部(13),第一表面(13a)位于所述導(dǎo)流片的拱腹側(cè)(20)，第二表面(13b)位于所述導(dǎo)流片的拱背側(cè)(22)，所述風(fēng)扇盤(2)在所述凹ロ(8)之間包括沿徑向向外突出的附接凸緣(26)，使得第一表面(13a)和第二表面(13b)的位置分別對著兩個(gè)附接凸緣(26，26)， 所述飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇(I)的特征在于，關(guān)于所述葉片(10)中的至少ー個(gè)葉片，所述風(fēng)扇包括耐磨部件(40)，所述耐磨部件安裝在所述葉片上，以在所述支撐的第一表面(13a)和第二表面(13b)上均形成保護(hù)殼(32a，32b)，防止在每個(gè)表面(13a，13b)和與之相對的附接凸緣(26，26)之間形成接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇，其特征在于，通過夾具固定將所述耐磨部件(40)安裝在所述葉片(10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇，其特征在于，通過所述葉片(10)的平臺(tái)(17)上的夾具固定將所述耐磨部件(40)安裝在所述葉片(10)上。
4.根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇，其特征在于，每個(gè)保護(hù)殼(32a, 32b)的厚度在O. 2mm至O. 5mm之間。
5.根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇，其特征在于，所述耐磨部件(40)由包含80%的鎳、14%的鉻和6%的鐵的合金制成。
6.根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇，其特征在于，所述耐磨部件(40)是通過對板進(jìn)行切割和折疊制成的。
7.根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇，其特征在于，所述風(fēng)扇的每個(gè)葉片(10)均裝配有耐磨部件(40)。
8.一種用于飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)扇(I)。
9.一種耐磨部件(40)，所述耐磨部件安裝在根據(jù)權(quán)利要求I至7任何一項(xiàng)所述的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇(I)的葉片(10)上，以在所述葉片的支撐的第一表面(13a)和第二表面(13b)上均形成保護(hù)殼(32a，32b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括多個(gè)風(fēng)扇葉片，風(fēng)扇葉片的支撐(13)包括具有第一表面(13a)和第二表面(13b)的尾部，第一表面位于受壓側(cè)，第二表面位于吸入側(cè)。風(fēng)扇盤(2)包括凹口(8)之間的沿徑向向外延伸的附接凸緣(26)，使得第一表面(13a)和第二表面(13b)的位置分別與兩個(gè)附接凸緣(26)相對。根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)扇包括安裝在每個(gè)葉片上的耐磨部件(40)，以在支撐的第一表面(13a)和第二表面(13b)上均形成保護(hù)殼(32a，32b)，從而防止每個(gè)表面(13a，13b)和所述表面相對的附接凸緣(26，26)之間形成接觸。
文檔編號F01D5/30GK102869851SQ201180021731
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者米歇爾·德拉皮埃爾, 帕特里克·吉恩-路易斯·雷格扎 申請人:斯奈克瑪