飛機發(fā)動機傳動軸容器組件和組裝所述組件的方法
【專利摘要】一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的傳動軸容器組件。所述傳動軸容器組件包括傳動軸容器和出口導葉。所述傳動軸容器包括前面、后面和相對的側(cè)面，并且配置用于容納徑向傳動軸的至少一部分。所述出口導葉包括前緣和后緣。所述后緣的所述長度大體上等于所述傳動軸容器前面的長度，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接至所述傳動軸容器的所述前面中。
【專利說明】飛機發(fā)動機傳動軸容器組件和組裝所述組件的方法
[0001]相關申請案的交叉引用
[0002]本申請要求2012年4月25日提交的美國臨時申請第61/637954號的優(yōu)先權(quán)，所述申請以全文引用方式并入本說明書中。

【背景技術】
[0003]本說明書所描述的申請總體涉及燃氣渦輪發(fā)動機部件，并且更具體地，涉及用于出口導葉和傳動軸容器的方法和組件。
[0004]至少一些已知的燃氣渦輪發(fā)動機組件包括安裝在核心燃氣渦輪發(fā)動機上游的風扇組件。在操作期間，從風扇組件排放的空氣流的一部分被向下游導向至核心燃氣渦輪發(fā)動機，所述空氣流在所述核心燃氣渦輪發(fā)動機中被進一步壓縮。所壓縮的空氣流隨后被導向至燃燒室中，與燃料混合，并且被點燃以產(chǎn)生熱的燃燒氣體。所述燃燒氣體隨后被導向至渦輪機，所述渦輪機從所述燃燒氣體中提取能量以用于向壓縮機供以動力，并且產(chǎn)生有用功以便推進飛行中的飛機。從風扇組件排放的空氣流的其他部分通過風扇流噴嘴離開發(fā)動機。
[0005]為了促進將空氣流從風扇組件導向至風扇流排氣裝置，至少一些已知的燃氣渦輪發(fā)動機組件包括出口導葉組件，所述出口導葉組件用于移除風扇排氣裝置上游的空氣流中的漩渦。這種出口導葉組件配置用于在風扇流從旁路管道排出之前，使從風扇組件排出的空氣流轉(zhuǎn)向到大體上軸向的方向上。除矯直風扇空氣流之外，出口導葉組件還向風扇框架提供結(jié)構(gòu)剛度。更具體地，出口導葉組件通常包括連接至風扇框架的多個出口導葉。
[0006]除出口導葉之外，許多風扇框架組件還包括一個或多個(經(jīng)常為沿直徑方向相對的兩個)通常被稱為分支(bifurcat1n)的分隔結(jié)構(gòu)，所述分隔結(jié)構(gòu)將由旁路管道限定的環(huán)形空間分成兩個半環(huán)形空間。這些分隔結(jié)構(gòu)通常為中空的管道狀結(jié)構(gòu)，各種機械、電氣、氣動、液壓、或其他連接件(包括結(jié)構(gòu)支撐件)可穿過所述管道狀結(jié)構(gòu)而不會造成穿過旁路管道的空氣流中斷。所述分支以空氣動力學方式在這些結(jié)構(gòu)周圍流線型地連通(fair)或引導所述流，并且可整合或融合成上游導葉的輪廓以便減少單獨的空氣流中斷的數(shù)量。
[0007]燃氣渦輪發(fā)動機通常還包括正常情況下安裝在它自身的殼體中的附件齒輪箱，所述殼體位于燃氣渦輪發(fā)動機殼體外部。所述齒輪箱通過徑向傳動軸機械互連至發(fā)動機的主要中心傳動軸。在正常操作期間，徑向傳動軸將動力從發(fā)動機核心傳輸至附件齒輪箱，并且在發(fā)動機起動期間，徑向傳動軸還將動力從位于附件齒輪箱中的起動器傳輸至發(fā)動機核心。
[0008]由于徑向傳動軸延伸穿過發(fā)動機的風扇流，所以傳動軸需要防護罩以便收容標準傳動軸操作所需要的周圍空氣和油。中空的支柱通常用于收容徑向傳動軸連同其他操作必需的服務部件，如從發(fā)動機核心延伸至齒輪箱的油或空氣線路。覆蓋徑向傳動軸的這些支柱延伸穿過風扇流并且造成顯著的阻力(drag)，所述阻力對比燃料消耗率和效率產(chǎn)生不利影響。因此，仍然存在對覆蓋徑向傳動軸同時通過消除支柱的存在來使阻力最小化的傳動軸容器組件的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一方面，提供一種用于包括旋轉(zhuǎn)軸的燃氣渦輪發(fā)動機的傳動軸容器組件。所述傳動軸容器組件包括傳動軸容器和出口導葉。所述傳動軸容器包括前面、后面和相對的側(cè)面，并且配置用于容納徑向傳動軸的至少一部分。所述出口導葉包括前緣和后緣。所述后緣的所述長度大體上等于所述傳動軸容器前面的長度，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接(faired)至所述傳動軸容器的所述前面中。
[0010]另一方面，提供一種組裝用于燃氣渦輪發(fā)動機的傳動軸容器組件的方法。所述方法包括提供包括前面、后面和相對的側(cè)面的傳動軸容器。所述傳動軸容器配置用于容納徑向傳動軸的至少一部分。還提供包括前緣和后緣的出口導葉。所述方法進一步包括將所述出口導葉連接至所述傳動軸容器，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接至所述傳動軸容器的所述前面中。
[0011]又一方面，提供一種燃氣渦輪發(fā)動機。所述燃氣渦輪發(fā)動機包括具有旋轉(zhuǎn)軸的核心燃氣渦輪發(fā)動機和從所述核心燃氣渦輪發(fā)動機向外徑向安裝的附件齒輪箱。所述燃氣渦輪發(fā)動機進一步包括:在所述核心燃氣渦輪發(fā)動機與所述附件齒輪箱之間徑向延伸的傳動軸；以及配置用于容納所述徑向傳動軸的至少一部分的傳動軸容器組件。所述傳動軸容器組件包括具有前面、后面和相對的側(cè)面的傳動軸容器以及具有前緣和后緣的出口導葉。所述后緣包括大體上等于所述前面長度的長度，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接至所述傳動軸容器的所述前面中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為示例性燃氣渦輪發(fā)動機的截面示意圖。
[0013]圖2為可與圖1中所示的燃氣渦輪發(fā)動機一起使用的傳動軸容器組件的截面圖。
[0014]圖3為可與圖1中所示的燃氣渦輪發(fā)動機一起使用的傳動軸容器組件的俯視圖。

【具體實施方式】
[0015]圖1為具有縱軸11的示例性燃氣渦輪發(fā)動機組件10的截面示意圖。燃氣渦輪發(fā)動機組件10包括風扇組件12和核心燃氣渦輪發(fā)動機13。核心燃氣渦輪發(fā)動機13包括高壓壓縮機14、燃燒室16和高壓渦輪機18。在示例性實施例中，燃氣渦輪發(fā)動機組件10還包括低壓渦輪機20和多級增壓壓縮機22，以及大體上圍繞增壓機22的分離器44。核心燃氣渦輪發(fā)動機組件10還包括徑向傳動軸15,所述徑向傳動軸15從核心燃氣渦輪發(fā)動機13延伸穿過風扇組件12并進入風扇殼體42，以便與附件齒輪箱86連接。徑向傳動軸15容納在傳動軸容器17內(nèi)，所述傳動軸容器17為下文中將更詳細地進行描述的傳動軸容器組件19的一部分。
[0016]風扇組件12包括從轉(zhuǎn)子盤26向外徑向延伸的一組風扇葉片24。燃氣渦輪發(fā)動機組件10具有進氣側(cè)28和排氣側(cè)30。風扇組件12、增壓機22和渦輪機20通過第一轉(zhuǎn)子軸31連接在一起，并且壓縮機14和渦輪機18通過第二轉(zhuǎn)子軸32連接在一起。在示例性實施例中，發(fā)動機組件10可以是(但不限于)可從通用電氣公司購得的LEAP或Passport20燃氣渦輪發(fā)動機。
[0017]在操作中，空氣流過風扇組件12，并且空氣流的第一部分50被導向穿過增壓機22。從增壓機22排放的壓縮空氣被導向穿過其中空氣流進一步被壓縮的壓縮機14，并且被傳送至燃燒室16。來自燃燒室16的熱的燃燒產(chǎn)物(在圖1中未示出)用于驅(qū)動渦輪機18和20，并且渦輪機20用于通過軸31來驅(qū)動風扇組件12和增壓機22。燃氣渦輪發(fā)動機組件10在設計操作條件與非設計操作條件之間的操作條件范圍內(nèi)是可操作的。
[0018]從風扇組件12排放的空氣流的第二部分52被導向穿過旁路管道40，以便在核心燃氣渦輪發(fā)動機13周圍繞過來自風扇組件12的空氣流的一部分。更具體地，旁路管道40在風扇殼體42與分離器44之間延伸。相應地，如上所述，來自風扇組件12的空氣流的第一部分50被引導穿過增壓機22并隨后進入壓縮機14，并且來自風扇組件12的空氣流的第二部分52被引導穿過旁路管道40以便為(例如)飛機提供推力。燃氣渦輪發(fā)動機組件10還包括用以向風扇組件12提供結(jié)構(gòu)支撐的風扇框架組件60，并且還用于將風扇組件12連接至核心燃氣渦輪發(fā)動機13。
[0019]風扇框架組件60包括多個出口導葉70，所述多個出口導葉70通常在徑向外的安裝凸緣與徑向內(nèi)的安裝凸緣之間大體上徑向地延伸，并且在旁路管道40內(nèi)周向間隔開。導葉70用于使旋轉(zhuǎn)葉片(如風扇葉片24)下游的空氣流轉(zhuǎn)向。所述多個出口導葉70中的至少一個主出口導葉72被包括在傳動軸容器組件19中。
[0020]傳動軸容器組件19包括主出口導葉72、傳動軸容器17和分支面板84。傳動軸容器組件19在風扇殼體42與分離器44之間連接，以使得傳動軸容器組件19徑向延伸穿過旁路管道40。當空氣流過旁路管道40時，所述空氣遇到主出口導葉72的前緣74、由主出口葉片72的加寬后緣75引導至傳動軸容器17周圍、并且越過分支面板84和分支80或82。
[0021]分支80和82為中空的管狀結(jié)構(gòu)，各種機械、電氣、氣動、液壓、或其他連接件(包括結(jié)構(gòu)支撐件)可穿過所述中空的管道狀結(jié)構(gòu)而不會造成穿過旁路管道40的空氣流中斷。在燃氣渦輪發(fā)動機10的位于飛機(未示出)機翼下方的典型安裝中，上部分支80容納發(fā)動機安裝部以及各種電氣、液壓和氣動系統(tǒng)，而下部分支容納放油孔和其他子系統(tǒng)。分支80和82以空氣動力學的方式在這些結(jié)構(gòu)周圍引導所述流。如參照圖2至圖3將會明顯地看至IJ，分支面板84用于將分支80或82與傳動軸容器19流線型地連接在一起。盡管本說明書中的附圖示出兩個(上部和下部)分支，但可能的是，特定配置(包括特定的發(fā)動機安裝布置)可利用單個分支或三個或更多個分支。
[0022]圖2為可與圖1中所示的燃氣渦輪發(fā)動機組件10 —起使用的傳動軸容器組件19的截面圖，并且根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，傳動軸容器組件19包括主出口導葉72、傳動軸容器17和分支面板84。在圖2中僅示出一個分支面板以允許觀察徑向傳動軸15和傳動軸容器17，但在每個傳動軸容器組件19中通常使用兩個分支面板。
[0023]傳動軸容器17包括前面76、后面77和非平行相對的側(cè)面78，所述側(cè)面78將前面76連接至后面77以使得后面77的寬度大于前面76的寬度。一般來說，后面77的輪廓大于前面76的輪廓。翼片形主出口導葉72包括前緣74和后緣75，所述后緣75加寬至與前面76的寬度大體上相等的寬度，以使得當主導葉72與傳動軸容器17連接在一起時后緣75的結(jié)構(gòu)流線型地連接至前面76中。分支面板84連接至傳動軸容器17的側(cè)面78，并且用于將傳動軸容器17的結(jié)構(gòu)與分支80流線型地連接在一起，從而使阻力最小化。同樣，在圖2中僅示出一個分支面板84以允許觀察其他結(jié)構(gòu)。
[0024]傳動軸容器組件19為單獨部件，所述單獨部件在組裝多個出口導葉70和其他結(jié)構(gòu)部件之后可插入風扇框架組件60中。傳動軸容器17具有:其中所述傳動軸容器17被連接至風扇殼體42的至少一個密封結(jié)構(gòu)；和其中所述傳動軸容器17被連接至分離器44以便緊貼通向油潤濕區(qū)域的孔口密封的至少一個密封機構(gòu)。所述密封結(jié)構(gòu)允許流體如(但不限于)油在傳動軸15周圍流動而不會將傳動軸15暴露于空氣流的第二部分52。容器17是中空的以允許徑向傳動軸15穿過，并且與主導葉72和分支面板84結(jié)合以使平穩(wěn)空氣流最大化和阻力最小化。
[0025]使傳動軸容器17與主出口導葉72以及分支面板84結(jié)合消除了對用以容納徑向傳動軸15的單獨支柱的需要。通常，容納徑向傳動軸15的單獨支柱放置在旁路管道40中，這導致所述系統(tǒng)上出現(xiàn)加重效率損失和比燃料消耗率損失的顯著阻力。傳動軸容器組件19滿足以下需要:保護徑向傳動軸15免受風扇流的影響、同時使與風扇流中存在支柱的情況相關的損失最小化。
[0026]支柱通常向風扇框架組件60提供結(jié)構(gòu)支撐。然而，因為傳動軸容器組件19這樣配置使得不需要單獨支柱，所以主出口導葉72連接至風扇殼體42、分離器44，以便提供風扇框架組件60所需的必要支撐。
[0027]圖3示出傳動軸容器組件19的俯視圖。從風扇葉片組24進入的漩渦空氣流遇到主出口導葉72的前緣74，所述前緣74矯直所述流并且引導它朝向主出口導葉72的加寬后緣75。加寬后緣75連接至傳動軸容器17的前面76，以使得空氣流在傳動軸容器17的兩個側(cè)面78周圍平穩(wěn)地引導?？諝饬麟S后遇到連接至傳動軸容器17的側(cè)面78的分支面板84。分支面板84允許所述空氣在傳動軸容器17周圍平穩(wěn)地流動，并且流到翼片形分支80或82上。
[0028]主出口導葉72、傳動軸容器17和分支面板84連接在一起以允許傳動軸容器組件19周圍的流線型空氣流，所述傳動軸容器組件19使阻力最小化、同時允許徑向傳動軸15穿過風扇流。
[0029]以上詳細描述了飛機發(fā)動機傳動軸容器組件19的示例性實施例。傳動軸容器組件19并不限于本說明書描述的具體實施例，而是相反，傳動軸容器組件19的各部件可獨立地并與本說明書中所述的其他部件分開使用。
[0030]盡管本發(fā)明各實施例的具體特征可能在一些附圖中示出，而并未在其他附圖中示出，但這僅僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖中的任何特征可結(jié)合其它任何附圖中的任何特征進行參考和/或提出權(quán)利主張。
[0031]本說明書使用多個實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，同時也讓所屬領域的任何技術人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實施所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書界定，并可包括所屬領域的技術人員想出的其他實例。如果此類其他實例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類其他實例包含的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實質(zhì)差別，則此類其他實例也應在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于包括旋轉(zhuǎn)軸的燃氣渦輪發(fā)動機的傳動軸容器組件，所述傳動軸容器組件包括: 配置用于容納徑向傳動軸的至少一部分的傳動軸容器，所述傳動軸容器包括前面、后面和相對的側(cè)面；以及 包括前緣和后緣的出口導葉，其中所述后緣包括大體上等于所述前面長度的長度，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接至所述傳動軸容器的所述前面中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動軸容器組件，所述傳動軸容器組件進一步包括連接至每個所述相對的側(cè)面的分支面板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動軸容器組件，其中所述分支面板配置用于將所述傳動軸容器流線型地連接至下游分支中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動軸容器組件，其中所述相對的側(cè)面為非平行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動軸容器組件，其中所述前面的所述長度小于所述后面的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動軸容器組件，其中所述后緣連接至所述前面以便促進在所述傳動軸容器周圍引導空氣流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動軸容器組件，其中所述傳動軸容器組件在風扇殼體與空氣流分離器之間的旁路管道內(nèi)徑向延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動軸容器組件，所述傳動軸容器組件進一步包括連接在所述風扇殼體與所述傳動軸容器之間的至少一個密封結(jié)構(gòu)，以及連接在所述空氣流分離器與所述傳動軸容器之間的至少一個密封結(jié)構(gòu)，以便促進流體在所述徑向傳動軸周圍流動。
9.一種組裝用于燃氣渦輪發(fā)動機的傳動軸容器組件的方法，所述方法包括: 提供包括前面、后面和相對的側(cè)面的傳動軸容器，所述傳動軸容器配置用于容納徑向傳動軸的至少一部分； 提供包括前緣和后緣的出口導葉；以及 將所述出口導葉連接至所述傳動軸容器，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接至所述傳動軸容器的所述前面中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法進一步包括將分支面板連接至每個所述相對的側(cè)面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述分支面板配置用于將所述傳動軸容器流線型地連接至下游分支中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法進一步包括將所述后緣連接至所述前面以便促進在所述傳動軸容器周圍引導空氣流。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述相對的側(cè)面為非平行的，以使得所述前面的所述長度小于所述后面的長度。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述傳動軸容器組件在風扇殼體與空氣流分離器之間的旁路管道內(nèi)徑向延伸。
15.一種燃氣渦輪發(fā)動機,所述燃氣渦輪發(fā)動機包括: 包括旋轉(zhuǎn)軸的核心燃氣渦輪發(fā)動機； 從所述核心燃氣渦輪發(fā)動機向外徑向安裝的附件齒輪箱； 在所述核心燃氣渦輪發(fā)動機與所述附件齒輪箱之間徑向延伸的傳動軸；以及 配置用于容納所述徑向傳動軸的至少一部分的傳動軸容器組件，所述傳動軸容器組件包括: 包括前面、后面和相對的側(cè)面的傳動軸容器；以及 包括前緣和后緣的出口導葉，其中所述后緣包括大體上等于所述前面長度的長度，以使得所述出口導葉的所述后緣流線型地連接至所述傳動軸容器的所述前面中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃氣渦輪發(fā)動機，所述燃氣渦輪發(fā)動機進一步包括分支面板，所述分支面板連接至每個所述相對的側(cè)面并且配置用于將所述傳動軸容器流線型地連接至下游分支中。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中所述相對的側(cè)面為非平行的，以使得所述前面的所述長度小于所述后面的長度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中所述后緣連接至所述前面以便促進在所述傳動軸容器周圍弓丨導空氣流。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃氣渦輪機發(fā)動機，其中所述傳動軸容器組件在風扇殼體與空氣流分離器之間的旁路管道內(nèi)徑向延伸。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其中所述傳動軸容器組件配置用于在所述徑向傳動軸周圍引導空氣流，以便促使阻力最小化。
【文檔編號】F02C7/32GK104350237SQ201380021840
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月25日
【發(fā)明者】M.G.沃察克 申請人:通用電氣公司