本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動機的領域，更具體地，涉及在渦輪發(fā)動機的不同轉子之間傳遞動力的軸。

背景技術：

當渦輪發(fā)動機為如圖1中圖解示出的雙路式發(fā)動機時，在氣體的流動的方向上從上游至下游，渦輪發(fā)動機通常包括：風扇1；一個或多個壓縮機級，即，低壓2和隨后的高壓3；燃燒室4；一個或多個渦輪級，即，高壓5和隨后的低壓6；以及排氣管。轉子繞渦輪發(fā)動機的主軸線LL旋轉并且能夠通過與這些不同元件相對應的不同的傳輸和傳動系統(tǒng)相互連接。

具體地，低壓渦輪6對低壓壓縮機2的驅動受到軸7與8之間的連接影響，這兩根軸分別連接至低壓壓縮機和低壓渦輪。因此，這兩個軸7、8之間的連接是不可缺少的，以便從低壓渦輪6傳遞扭矩到低壓壓縮機2。

參照圖2，在已知的方式中，花鍵9能夠傳遞該扭矩，該花鍵分布在靠近低壓渦輪6的軸8的端部10的周緣處，插入至低壓壓縮機2的軸7中。

此外，低壓渦輪的軸8通常在靠近該端部10處呈中空管狀。同樣在已知方式中，在軸8的內周緣中制成與花鍵9相配的槽11，槽的形狀被優(yōu)化以便當傳遞扭矩時在確保其機械強度的同時使軸8的質量最小化。

在該技術中，低壓渦輪的軸8還包括端部10處的徑向內部管狀部分12。具體地，該內部管狀部分12的作用是封閉槽11，并且在槽11處與軸8形成環(huán)形腔13。

該環(huán)形腔13通常通過在軸8與管部分12之間定位在其端部處的環(huán)形密封件14密封。這是因為軸8的端部10沉浸在來自渦輪發(fā)動機的其他部分的空氣流15中。該空氣經過脫油，但仍然含有少量的油。該技術防止油通過離心作用積蓄在槽11中并且不會因失衡作用導致軸8的結構的疲勞。

盡管這不是通常的情況，在密封件14中的一個的密封性變得不足的情況下，渦輪發(fā)動機的設計仍需要考慮保留在槽11中的油的風險。最終，由此產生的油袋在離心力的作用下散布在槽11的外壁上并在旋轉的軸8中滑動。因此，油袋不以與軸相同的速度旋轉。圖3示出例如180°下的最大失衡作用，其中，油袋16聚積在環(huán)形腔13的一側上，即，圖中的下側上，使環(huán)形腔13的在直徑方向上相反的部分為空的。

經驗表明，由這種油袋16在結構上產生的振動頻率出現(xiàn)在軸8的旋轉速度的大約90％處。這些振動是異步的，不能被傳感器檢測。為此，低壓渦輪6的軸8是交變應力的場所，該交變應力使軸遭受與高頻周期相符的疲勞載荷。

在文獻FR-A1-2993311中，描述了一種裝置，其通過在內壁的最遠離軸線的區(qū)域中設置孔口來使得存在于形成在兩個軸之間的連接處的腔中的油能夠被排出。然而，由于其形狀，槽11能夠困住不能通過離心力而被朝向排出孔驅動的油。此外，不能夠考慮將排出孔放置在槽11中，因為槽與連接花鍵9相配。

因此，存在下述需求：在與在兩個軸之間的這種動力傳遞軸上制成的槽相對應的空腔的密封性不足的情況下檢測油的存在。本發(fā)明的目的是滿足此需求。

技術實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明涉及一種管狀的渦輪發(fā)動機軸，其在其內周緣處具有槽，其特征在于，所述槽具有在以軸的旋轉軸線為中心的表面中制成的至少一個凹部。

槽在這里理解為：在管狀軸的內周緣的基本圓柱形部分中，形成在旋轉軸的整個圓周上的中空部。

以此方式，當使所述軸在渦輪發(fā)動機中旋轉時，在一些油在槽處進入的情況下，油通過離心作用開始聚積在凹部或多個凹部中，該凹部或多個凹部形成在徑向上距槽的壁最遠的部分。隨后，困在這些凹部中的油以與軸相同的速度旋轉，并且其產生的失衡變得可被檢測到。

此外，通常，這種類型的槽通常位于軸的端部部分附近，這放大了失衡的程度并且利于其檢測。另外地，在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的渦輪發(fā)動機軸的制造意味著修改其靠近端部部分的內壁。這可以在與內部管狀部分(該內部管狀部分堵住槽)組裝之前進行，而不修改該部分或與該部分的交界面。因此，對于渦輪發(fā)動機軸的設計，這是相對簡單且容易執(zhí)行的修改。

優(yōu)選地，所述槽具有如下所述的部分：在所述部分中，至少一個凹部制成在由曲線圍繞旋轉軸線的旋轉產生的表面上，所述曲線被限定在子午面中。

由于在無凹部的情況下幾何形狀的旋轉的對稱性，因此這是一種油可以不具有任何預定性地分布的槽。

有利地，渦輪發(fā)動機軸包括分布在圍繞旋轉軸線的圓周上的至少兩個凹部。

優(yōu)選地，凹部圍繞所述旋轉軸線規(guī)律地分布。

甚至更優(yōu)選地，凹部關于所述旋轉軸線或關于經過所述旋轉軸線的平面對稱。

凹部的數(shù)量使得能夠修改由腔中存在的一定量的油建立的失衡的頻率和強度。通常，凹部的幾何形狀和數(shù)量限定將被保持的油的體積。這些參數(shù)根據(jù)要檢測的期望的失衡值來調節(jié)。

有利地，一個或多個凹部通過在軸的內壁中進行銑削或電火花加工獲得。

根據(jù)另一實施例，一個或多個凹部由形成隔板并從所述軸的內壁基本上徑向延伸的部分形成。形成隔板的部分可以通過釬焊或焊接固定至軸的內壁。

有利地，所述渦輪發(fā)動機的管狀軸具有連接裝置，所述連接裝置布置在渦輪發(fā)動機軸的外周緣處并且構造成將扭矩傳遞至另一軸。

優(yōu)選地，所述槽基本上與所述連接裝置相配。

當所述軸在渦輪發(fā)動機中被用于將扭矩(例如動力渦輪的扭矩)傳遞至另一軸時，本發(fā)明使得能夠檢測穿過軸之間的連接點處的軸開口的油在由于機械原因而制成的槽中的任何聚積。

所述連接裝置可以是花鍵。

本發(fā)明還涉及一種組件，具有這種渦輪發(fā)動機軸和以密封得方式封閉所述槽以形成旋轉腔的裝置。所述封閉裝置可以包括在槽處呈圓柱形的中空管狀部分。

本發(fā)明還涉及一種渦輪發(fā)動機，包括軸或上文描述的組件。特別地，這可以對應于下述情況：軸由低壓渦輪驅動并且驅動低壓壓縮機的軸。

本發(fā)明還涉及一種用于檢測管狀渦輪發(fā)動機軸內部的油在內周緣中的槽處存在的方法，其特征在于，所述方法使用如上描述的軸，并且所述方法包括與所述軸的轉速同步地測量所述軸的失衡值的步驟；以及，當所述失衡值與所述軸的單獨的失衡值之間的差值高于預定閾值時發(fā)出警報的步驟，所述預定閾值對應于可能存在：至少困在一個凹部中的油并且產生與軸的速度同步的失衡。

附圖說明

參照附圖，閱讀以下非限制性示例的描述，將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的其它細節(jié)、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，其中：

-圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的渦輪發(fā)動機的結構的示意圖；

-圖2示出了沿著根據(jù)現(xiàn)有技術的軸的端部的子午面的半截面；

-圖3示出了沿著根據(jù)現(xiàn)有技術的軸的端部的子午面的具有油腔的橫截面；

-圖4示出了沿著根據(jù)本發(fā)明的軸的端部的子午面的半剖面；

-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的沿著子午面剖切成兩部分的軸，內部管狀部分已取出；

-圖6a和6b示出沿著圖5中限定的平面BB的截面，該截面為利用第一加工方法獲得的根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的軸的不同變型的截面；

-圖7a至7d示出沿著圖5中限定的平面BB的截面，該截面為利用第二加工方法獲得的根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的軸的不同變型的截面；

-圖8a和8b示出沿著作圖5中限定的平面BB的截面，該截面為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的軸的不同變型的截面。

具體實施方式

參照圖4，根據(jù)本發(fā)明制造的渦輪發(fā)動機軸與圖2的不同之處在于管狀軸8的內表面的形狀在槽11處被修改。

槽11的表面具有更靠近回轉軸線LL的部分，該部分由子午面中的曲線11a的旋轉產生并且在花鍵9處產生第一槽形狀。然而，該表面具有至少一個凹部17，所述至少一個凹部在由該第一表面與線11b之間的接合產生的角扇區(qū)中獲得，該線在子午面中沿著凹部17的表面上的最大半徑點。

圖5示出了以這種方式形成在軸8的內表面上的槽11中的兩個凹部17a、17b。

在圍繞軸線LL的特定角位移上，凹部的表面可以或可以不遵循圍最大半徑的線11b，并且可以以各種方式沿著母線11a連接至表面。凹部的數(shù)量也可以變化。這在一定程度上取決于用于創(chuàng)建這些凹部的技術。

根據(jù)第一實施例，凹部17a、17b可以通過在軸8的內壁中制出中空部而創(chuàng)建。

參照圖6a和6b，中空部可以通過在軸8的壁中進行銑削而獲得。

圖6a示出了軸8的沿著圖4和5所示的平面BB的橫截面，其中，兩個凹部17a、17b已經被銑削?？梢钥吹皆谳S8的徑向外部部段上的花鍵9。較小的圓表示軸8在端部10與槽11之間的內部部段18。用于將軸8在槽11處的內壁挖空的工具可以通過該部段。

第二圓19界定槽11中的內壁的除了凹部17a、17b之外的對應于曲線11a的部分。在圖6a中示出兩個凹部17a和17b。這里，凹部17a和17b在圖中關于水平面對稱。凹部的部段的半徑在中心部分和端部之間規(guī)律地減小，所述中心部分具有最大半徑并且對應于圖4中的線11b在部段中的位置，并且端部與槽11中的最小部段19交匯。凹部17a和17b關于豎向子午線面對稱。因此，具有凹部17a、17b的槽11在此具有2重對稱性。

在圖6a中示出銑削工具的部段20在通過軸8的端部10引入到槽11中期間的不同位置?？梢钥吹?，銑削工具在以如此方式移動之前以與每個凹部17a、17b的中心相對的方式引入，以便去除材料并且建立對應的中空部。該過程使得能夠每次通過對工具重復相同的指令序列來針對多個不同凹部制造相同的形狀。

圖6b示出了一種變型，在該變型中，在槽11的壁中通過銑削建立三個凹部17a、17b、17c，該槽具有對應于曲線11a的原始圓形部段19。同樣，銑削工具20在每個凹部的銑削的開始時引入到每個凹部17a、17b、17c的中心的前方。這里，三個凹部是相同的并且規(guī)律地間隔開；因此槽具有3重對稱性(3-fold symmetry)。

根據(jù)另一種加工方法，參照圖7a至7d，通過在軸8在槽11處的內壁19中進行電火花加工來建立對應于凹部的中空部，所述內壁對應于圖4中的曲線11a。

圖7a示出通過該方法獲得了兩個對稱的凹部17a、17b的軸8的橫截面。這里，當上凹部17a已經建立時，可以看到工具的電極21處于其最終位置。如前所述，電極21已經在槽11處通過最小橫向部段18的端部10引入到軸8內部。這里，電極21已經通過中心被引入，然后在電火花加工過程期間沿陰影區(qū)域所示的路徑朝向凹部17a的底部平移。在相對的凹部17b上，在橫截面中，可以看到，具有由電極21制成的標記的形狀。

圖7b、7c和7d示出了變型，在這些變形中，已經在三個，八個或七個方向上使用電極21以便建立相同數(shù)量的規(guī)律間隔開的類似凹部。

具有八個凹部的圖7c示出了如下所述的示例：給出了電極21的寬度和凹部17a至17h的數(shù)量，凹部的邊緣交匯。因此，具有凹部17a至17h的槽11的最小部段11a的半徑大于初始槽11的部段19的半徑。

事實上，在本文雖未詳細描述但對本領域技術人員可用的另一變型中，所提出的兩種加工方法可以用于按照期望形狀在軸8內部直接建立具有凹部17a至17h的槽11，軸的內壁可以是圓柱形的，沒有事先制成的槽形。

根據(jù)第二實施例，凹部可以通過填充最初制成在軸8中的槽11內部的空間來獲得。

參照圖8a，具有對應于小于180°的環(huán)形扇區(qū)的橫截面的兩個相同部分22對稱地安裝在初始槽11的內壁23的右側和左側，這里，對應于線11b在橫截面BB處的位置。因此，在上方和下方形成兩個凹部17a、17b，這兩個凹部各自對應于具有與部分22相同深度的角度扇區(qū)。組件具有兩重對稱性。

在一個變型中，則是一系列相對薄的隔板24，隔板徑向安裝在初始槽11的內壁23上。由于這些隔板24規(guī)律地間隔開，其形成一系列對稱的凹部17a至17g，在圖8b中是七重對稱性。這些隔板24的徑向內端部遵循圖4所示的最小半徑的曲線11a的演變。這些隔板24可以通過一個或多個內部軸環(huán)25彼此連接，以便提供機械強度。

這些部分22或隔板24可以通過釬焊或焊接至軸8的內表面23而固定在槽11中。

從剛提出的示例可以看到，能夠在不必修改其他部分(特別是根據(jù)現(xiàn)有技術設計的內部管狀部分12)的情況下制成軸8。根據(jù)現(xiàn)有技術，軸的完整裝配可以隨后通過將內部管狀部分12裝配在配備有在槽11中的凹部17的軸8中進行。

本發(fā)明已經提出了使用優(yōu)選地至少兩個凹部，以便在沒有油時保持軸的對稱性性，但是此處也能夠設想僅制出單個凹部，其將必然以非對稱的方式困住油。

此外，在這里提出在軸的連接裝置的區(qū)域中制成的槽中進行凹部的制造，這是因為該槽靠近軸的連接端部部分處的油的通道，因此對應于所識別的風險。然而，明顯的是，本發(fā)明可以應用于在其內周緣上的任何位置具有槽的任何軸，以及可以應用于擔心油將在其旋轉時聚積并產生不期望的力的情況。特別地，可以使用用于通過以上描述的銑削或電火花加工來建立凹部的方法，如以上描述的將工具通過管狀軸的開口端部中的一個帶到槽中。

最后，在諸如剛描述的軸已安裝在渦輪發(fā)動機中的情況下，能夠根據(jù)已知技術為渦輪發(fā)動機配備振動傳感器。在腔13的環(huán)形密封件14劣化并且在油聚積在腔13中的情況下，通過本發(fā)明，油被困在凹部17中的至少一個中并且失衡變得與軸的速度同步。配備有具有適當軟件的用于監(jiān)測計算機的渦輪發(fā)動機的系統(tǒng)可以隨后測量軸失衡的值，并且將其與預先針對沒有油的軸單獨測量的基準失衡值進行比較。在該值與基準值相差超過預定閾值的情況下，系統(tǒng)可以隨后發(fā)出警報，該警報指示可能由于槽11的凹部17中存在油以及油失衡而導致的振動的出現(xiàn)。