УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ГАЙКИ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ Российский патент 2020 года по МПК F01D25/18 F16B39/10 F16L19/00 

Область техники

Изобретение относится к газотурбинным двигателям для летательных аппаратов, например, таким как турбореактивные двигатели и турбовинтовые двигатели. Если более конкретно, изобретение относится к устройству для ограничения ослабления гайки в газотурбинном двигателе.

Предшествующий уровень техники

Некоторые масляные трубки присоединяют с использованием гайки к отверстию, открывающемуся в корпус газотурбинного двигателя.

Известный способ для ограничения ослабления гайки состоит в использовании стопорной проволоки, намотанной вокруг гайки. Такая стопорная проволока может создавать трудности при установке, в частности, в результате расположения поблизости от корпуса газотурбинного двигателя.

Гайка также может быть застопорена с использованием самофиксирующихся проволочных вставок. Такие вставки могут создавать крутящие моменты затяжки, которые несовместимы с механической прочностью деталей, с которыми они имеют механическую сопрягаемую поверхность.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является, по меньшей мере, частичное преодоление проблем, с которыми приходится сталкиваться в решениях существующего уровня техники.

В этом отношении, изобретение относится к узлу газотурбинного двигателя, содержащему опору, включающую в себя часть с наружной резьбой, в дополнение к элементу, выступающему от опоры и прикреплённому к опоре. Узел дополнительно содержит гайку, которая окружает и зажимает часть наружной резьбой, и устройство для ограничения ослабления гайки относительно опоры.

В соответствии с изобретением, устройство для ограничения ослабления гайки содержит элемент для блокировки вращения и элемент для блокировки смещения, причем

элемент для блокировки вращения выполнен с возможностью ограничивать вращение гайки относительно опоры,

элемент для блокировки вращения содержит внутреннюю поверхность, выполненную с возможностью ограничивать вращение гайки посредством формы, взаимодействующей с внешней поверхностью гайки,

элемент для блокировки вращения содержит первый противодействующий вращению упор, выполненный с возможностью при вращении упираться в выступающий элемент, для того чтобы ограничивать вращение элемента для блокировки вращения относительно опоры, и

элемент для блокировки смещения, выполненный с возможностью ограничивать смещение элемента для блокировки вращения относительно гайки вдоль оси этой гайки.

С помощью изобретения устройство для ограничения ослабления гайки ограничивает неожидаемое ослабление гайки, в то же время установка устройства для ограничения ослабления облегчается.

Установка такого устройства вокруг гайки производится легче, чем установка стопорной проволоки. Первый противодействующий вращению упор также позволяет обеспечивать правильное направление сборки устройства для ограничения ослабления гайки, которое можно более легко идентифицировать.

Устройство для ограничения ослабления гайки механически присоединяют к гайке как съёмное соединение, что облегчает операции на узле по технической поддержке после его установки на газотурбинном двигателе.

И наконец, форма взаимодействия между внутренней поверхностью элемента для блокировки вращения и внешней поверхностью гайки ограничивает ошибки во время сборки устройства для ограничения ослабления гайки.

Изобретение может содержать, в качестве необязательного выбора, одну или более из следующих характеристик, рассматриваемых независимо или в комбинации друг с другом.

Предпочтительно, элемент для блокировки вращения содержит второй противодействующий вращению упор, выполненный с возможностью при вращении упираться в выступающий элемент, таким образом выступающий элемент расположен между первым противодействующим вращению упором и вторым противодействующим вращению упором.

В соответствии с особенностью изобретения первый упор и/или второй упор представляют собой выступ.

В соответствии с другой особенностью изобретения выступающий элемент содержит винт и/или опорную пластину.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения угловой диапазон между двумя противодействующими вращению упорами больше или равен сумме угловых диапазонов по меньшей мере одной части выступающего элемента и угла между двумя последовательными сторонами элемента для блокировки вращения.

Предпочтительно, внутренняя поверхность является многоугольной.

Предпочтительно, внутренняя поверхность является многошестигранной, для того чтобы входить в зацепление с внешней шестигранной поверхностью гайки.

В соответствии с особенностью изобретения элемент для блокировки вращения содержит отверстие для по меньшей мере частичного размещения элемента для блокировки смещения. Упомянутое отверстие предпочтительно является пазом.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения элемент для блокировки смещения содержит зажимающий элемент.

Предпочтительно, зажимающий элемент содержит штифт, фиксатор, зажимную скобу и/или пружинное разрезное кольцо.

Изобретение дополнительно относится к газотурбинному двигателю, содержащему узел, как раскрыто далее, с помощью которого гайка присоединяет к части с наружной резьбой масляную магистраль, которая прикреплена к корпусу газотурбинного двигателя.

Предпочтительно, газотурбинный двигатель является газотурбинным двигателем для летательного аппарата, например, таким как турбореактивный двигатель и турбовинтовой двигатель.

Изобретение дополнительно относится к способу для сборки устройства для ограничения ослабления узла, как раскрыто далее, включающему в себя этапы, на которых:

вставляют элемент для блокировки вращения вокруг гайки и устанавливают первый противодействующий вращению упор таким образом, что он упирается в выступающий элемент, и

устанавливают элемент для блокировки смещения таким образом, что этот элемент для блокировки смещения ограничивает смещение элемента для блокировки вращения относительно гайки вдоль оси этой гайки.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятным из последующего описания примера вариантов осуществления изобретения, приведённых только в качестве пояснения и не предполагающих ограничения объёма изобретения, со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 схематично показана часть узла газотурбинного двигателя, содержащего устройство для ограничения ослабления гайки, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 2 - первая масляная магистраль, присоединённая ко второй масляной магистрали посредством гайки, внутри узла в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, вид в продольном разрезе;

на фиг. 3 - узел в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, вид сверху;

на фиг. 4 поясняется вставление элемента для блокировки вращения вокруг гайки, внутри узла в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 5 - положение элемента для блокировки вращения во время затягивания гайки, внутри узла в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 6 - узел элемента для блокировки смещения после того, как был установлен элемент для блокировки вращения, в узле в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 7 - газотурбинный двигатель летательного аппарата, содержащий узел двигателя в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Варианты осуществления изобретения

Идентичные, подобные или эквивалентные детали на различных фигурах обозначаются одинаковыми цифровыми позициями, для того чтобы облегчать переход от одной фигуры к другой.

На фиг. 7 показан газотурбинный двигатель 1 летательного аппарата, т.е. в этом случае это - двухконтурный и двухвальный турбореактивный двигатель.

Газотурбинный двигатель 1 имеет продольную ось 103, вокруг которой проходят различные компоненты двигателя. Он содержит от места выше по потоку к месту ниже по потоку в главном направлении потока газов, показанном на стрелкой F, вентилятор 102, компрессор 104 низкого давления, компрессор 106 высокого давления, камеру сгорания 108, турбину 110 высокого давления, и турбину 112 низкого давления.

Компрессор 104 низкого давления, компрессор 106 высокого давления, камера сгорания 108, турбина 110 высокого давления, и турбина 112 низкого давления ограничены пределами корпусов 4, чтобы формировать первичный канал 115 газотурбинного двигателя 1.

На фиг. 1 - 3 показан узел газотурбинного двигателя 1 летательного аппарата, который содержит корпус 4 газотурбинного двигателя. Упомянутый корпус 4 является корпусом, расположенным выше по потоку или промежуточным корпусом, который участвует в разделении первичного канала 115.

Узел содержит первую масляную магистраль 2, которая присоединена ко второй масляной магистрали 6 посредством гайки 3. Нижний конец 2а первой масляной магистрали 2 содержит гайку 3 и проточку 2b, показанную на фиг. 4, которая расположена на нижней части гайки 3.

В раскрытом узле понятия «нижний» и «верхний» определены в относительной манере по отношению друг к другу, со ссылками на фигуры. В показанном варианте «нижняя» часть элемента находится ближе к продольной оси газотурбинного двигателя 1, чем «верхнее» положение того же самого элемента.

Кроме того, до тех пор, пока это не определено по-другому, понятия «осевой» и «радиальный» использованы для определения направлений по отношению к оси Х-Х гайки. Осевое направление является направлением, которое параллельно оси Х-Х гайки, в то время как радиальное направление является перпендикулярным оси Х-Х гайки.

Вторая масляная магистраль 6 расположена как продолжение первой масляной магистрали 2. Она зафиксирована относительно корпуса 4 через который она проходит. Магистраль окружена корпусом 5 с резьбой, в результате чего вторая масляная магистраль 6 и корпус 5 с резьбой образуют охватываемую часть, которая зажимается гайкой 3.

Узел дополнительно содержит тормозную пластину 7, расположенную вокруг корпуса 5, которая находится в механическом контакте с корпусом 4.

Указанная пластина 7 прикреплена к корпусу 4 посредством зажимного винта 11. Она образует опорную пластину 12 для элемента 8 для блокировки вращения гайки, который описан далее.

Между опорной пластиной 12 и головкой винта 11 расположена шайба, которая совместно с головкой винта 11 формирует выступающий элемент 10, который выступает из корпуса 4 и из тормозной пластины 7.

Гайка 3 окружена элементом 8 для блокировки вращения, который зажимается с помощью игольчатого шплинта 9. Элемент 8 для блокировки вращения и игольчатый шплинт 9 совместно образуют устройство для ограничения ослабления гайки 3.

Элемент 8 для блокировки вращения содержит основную часть 80, которая, по существу, имеет форму кольца, за исключением первого выступа 87 и второго выступа 89. Основная часть 80 расположена вокруг первой масляной магистрали 2.

Основная часть 80 содержит верхнюю часть 82, нижнюю часть 84 и паз 83 между верхней частью 82 и нижней частью 84.

Верхняя часть 82 окружает гайку 3. Она содержит тригексагональную внутреннюю поверхность 81, которая обращена к шестигранной внешней поверхности 31 гайки 3. Зубья 86 внутренней поверхности 81 входят в механическое зацепление с зубьями 36, определенными внешней поверхностью 31. Введение в зацепление указанных зубьев 36, 86 ограничивает вращение гайки 3 относительно элемента 8 для блокировки вращения.

Максимальный угловой диапазон γ ослабления гайки 3 в большинстве случаев равен угловому диапазону ε между двумя последовательными зубьями 86 внутренней поверхности 81 основной части 80.

Максимальный угловой диапазон γ находится, например, в диапазоне 0°, когда допустимый диапазон β узла для сборки элемента 8 для блокировки вращения относительно гайки 3 равен приблизительно 20°, или 20°, когда указанный допустимый диапазон β узла равен приблизительно 0°.

Нижняя часть 84 имеет кольцеобразный корпус. Нижняя часть 84 содержит два выступа 87, 89, которые радиально выступают наружу от указанной основной части.

Нижняя часть 84 опирается на тормозную пластину 7 ниже выступов 87, 89. Таким образом, тормозная пластина 7 является осевым упором нижней части 84.

Первый выступ 87 и второй выступ 89 расположены на расстоянии друг от друга в окружном направлении основной части 80. Винт 11 предназначен для размещения между первым выступом 87 и вторым выступом 89.

Первый выступ 87 и второй выступ 89 ограничивают вращение элемента 8 для блокировки вращения относительно корпуса 4. Таким образом, они выполняют роль противодействующего вращению упора элемента 8 для блокировки вращения относительно корпуса 4. Таким образом, винт 11 формирует противодействующую вращению контр-упор для элемента 8 для блокировки вращения.

Элемент 8 для блокировки вращения механически присоединен с возможностью разъединения к гайке 3, корпусу 4 и к тормозной пластине 7.

Угловой диапазон γ + β + α между двумя выступами 87, 89 больше или равен угловому диапазону α, занимаемому винтом 11. Он предпочтительно больше или равен сумме углового диапазона α, занимаемого винтом 11, и углового диапазона ε между двумя последовательными зубьями 86 элемента 8 для блокировки вращения, для того чтобы облегчать установку элемента 8 для блокировки вращения вокруг гайки 3.

Угловой диапазон α, занимаемый винтом 11, составляет, например, 30°. Угловой диапазон γ + β + α между двумя выступами 87, 89 составляет, например, 50°.

Паз 83 является щелью, которая проходит через основную часть 80 по большей части окружности основной части 80.

Указанный паз 83 вмещает игольчатый шплинт 9. Он расположен в нижней части гайки 3, обращённой к проточке 2b, когда элемент 8 для блокировки вращения находится в положении вокруг гайки 3.

Игольчатый шплинт 9 расположен ниже гайки 3, когда устройство для ограничения ослабления гайки уже установлено. Он зажимается вокруг основной части 80 и зажимается вокруг гайки 3 на её проточке 2b.

Игольчатый шплинт 9 присоединен с возможностью разъединения к элементу 8 для блокировки вращения и гайке 3.

Это предотвращает смещение элемента 8 для блокировки вращения относительно гайки 3 вдоль оси Х-Х гайки.

Способ установки устройства для ограничения ослабления гайки пояснен со ссылками на фиг. 4 - 6.

Сначала элемент 8 для блокировки вращения вставляют вдоль гайки 3 с нижней стороны нижнего конца 2а в направлении вверх по стрелке 61.

Элемент 8 для блокировки вращения размещают выше конца 2а первой масляной магистрали 2, когда гайка 3 затягивается, для того чтобы облегчать доступ к гайке 3 для соединения первой масляной магистрали 2 и второй масляной магистрали 6.

Как только гайка 3 затянута, элемент 8 для блокировки вращения направляют вниз, в соответствии со стрелкой 62, в результате чего верхняя часть 82 окружает гайку 3. Нижняя часть опирается на тормозную пластину 7. Выступающий элемент 10 располагается между двумя выступами 87, 89, в то же время он способен посредством вращения упираться в выступы 87, 89.

Затем игольчатый шплинт 9 вставляют в паз 83 между верхней частью 82 и нижней частью 84 элемента 8 для блокировки вращения. Таким образом, элемент 8 для блокировки вращения блокируется от смещения вдоль оси Х-Х гайки. Также он зажимается вокруг конца 2а гайки 3.

Конечно, в отношении описанного выше изобретения специалистами в данной области техники могут быть сделаны различные изменения без выхода за пределы объёма изобретения.

Выступы 87, 89 могут входить в зацепление с головкой винта 11 и/или со стержневой частью винта 11, для того ограничивать вращение элемента 8 для блокировки вращения относительно опоры 4.

Например, первая масляная магистраль 2 и вторая масляная магистраль 6 могут вместо масла нести в себе отработавший воздух, топливо или другой тип текучей среды. Кроме того, вторая масляная магистраль 6 может принимать форму отверстия, проходящего через корпус 4, без расширения на какой-либо из сторон корпуса 4.

Гайка 3 может быть присоединена к первой масляной магистрали 2 с возможностью отсоединения, вместо формирования части первой масляной магистрали 2.

Элемент 8 для блокировки вращения также может ограничивать другие типы перемещений гайки 3 относительно опоры 4, помимо вращательного перемещения гайки 3 относительно опоры 4.

Внутренняя поверхность 81 является тройной шестигранной поверхностью, однако она также может быть шестигранной, для того чтобы ограничивать вращение гайки 3 с помощью формы, которая является согласующейся с формой внешней поверхности 31 гайки.

В общем внутренней поверхности 81 и внешней поверхности 31 придаётся такая форма, чтобы заклинивать вращение гайки 3 и вращение элемента 8 для блокировки вращения.

В частности, им придаётся такая форма, что максимальный угловой диапазон γ для ослабления гайки 3 составляет меньшее значение, чем угловой диапазон ε между двумя последовательными зубьями 86 элемента 8 для блокировки вращения.

Игольчатый шплинт 9 может быть заменен другим типом штифта, таким как фиксатор, зажимная скоба, и/или пружинное разрезное кольцо.

Он также может быть расположен в положении, которое не находится в пазу 83, например, выше элемента 8 для блокировки вращения, в то же время зажимаясь вокруг первой масляной магистрали 2.

В таком случае элемент 8 для блокировки вращения может даже не иметь паза 83.

Изобретение может быть использовано в газотурбинных двигателях. Узел газотурбинного двигателя (1) включает в себя опору (4), выступающий элемент (10), гайку (3) и устройство (8, 9) для ограничения ослабления гайки относительно опоры (4). Опора (4) содержит часть (5) с наружной резьбой. Гайка (3) окружает и зажимает часть (5). Выступающий элемент (10) содержит винт (11). Устройство (8, 9) для ограничения ослабления гайки включает в себя элемент (8) для блокировки вращения. Элемент (8) для блокировки вращения выполнен с возможностью ограничивать вращение гайки (3) относительно опоры (4) и содержит кольцо (80), окружающее гайку (3), первый выступ (87) и второй выступ (89). Выступы (87, 89) расположены на расстоянии друг от друга в окружном направлении кольца (80). Кольцо (80) содержит внутреннюю поверхность (81). Внутренняя поверхность (81) выполнена с возможностью ограничивать вращение гайки (3) посредством формы, взаимодействующей с внешней поверхностью (31) гайки. Элемент (8) для блокировки вращения выполнен с возможностью удерживать винт (11) между выступами (87, 89). Каждый выступ (87, 89) выполнен с возможностью формировать противодействующий вращению упор для винта (11), чтобы ограничивать вращение элемента (8) для блокировки вращения относительно опоры (4). Устройство (8, 9) для ограничения ослабления гайки содержит элемент (9) для блокировки смещения. Элемент (9) выполнен с возможностью ограничивать смещение элемента (8) для блокировки вращения относительно гайки (3) вдоль оси (Х-Х) гайки. Раскрыты газотурбинный двигатель и способ для сборки устройства для ограничения ослабления узла. Технический результат заключается в повышении надежности ограничения ослабления гайки и снижении трудозатрат при технической поддержке газотурбинного двигателя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Узел газотурбинного двигателя (1), включающий в себя: опору (4), содержащую часть (5) с наружной резьбой; выступающий элемент (10), который выступает от опоры (4) и прикреплён к ней; гайку (3), окружающую и зажимающую часть (5) с наружной резьбой; и устройство (8, 9) для ограничения ослабления гайки относительно опоры (4); причем выступающий элемент (10) содержит винт (11), устройство (8, 9) для ограничения ослабления гайки включает в себя элемент (8) для блокировки вращения, выполненный с возможностью ограничивать вращение гайки (3) относительно опоры (4) и содержащий кольцо (80), окружающее гайку (3), первый выступ (87) и второй выступ (89), которые радиально выступают наружу от основной части кольца (80), при этом первый и второй выступы (87, 89) расположены на расстоянии друг от друга в окружном направлении кольца (80), кольцо (80) содержит внутреннюю поверхность (81), которая выполнена с возможностью ограничивать вращение гайки (3) посредством формы, взаимодействующей с внешней поверхностью (31) гайки; при этом элемент (8) для блокировки вращения выполнен с возможностью удерживать винт (11) между выступами (87, 89), каждый из которых выполнен с возможностью формировать противодействующий вращению упор для винта (11), чтобы ограничивать вращение элемента (8) для блокировки вращения относительно опоры (4); и устройство (8, 9) для ограничения ослабления гайки содержит элемент (9) для блокировки смещения, выполненный с возможностью ограничивать смещение элемента (8) для блокировки вращения относительно гайки (3) вдоль оси (Х-Х) гайки.

2. Узел по п. 1, в котором угловой диапазон (γ + β + α) между двумя выступами (87, 89) больше или равен сумме углового диапазона (α), занимаемого винтом (11), и угла (ε) между двумя последовательными сторонами элемента (8) для блокировки вращения.

3. Узел по п. 1, содержащий тормозную пластину (7), находящуюся в контакте с опорой (4) и элементом (8) для блокировки вращения, при этом тормозная пластина (7) прикреплена к опоре (4) винтом (11).

4. Узел по п. 1, в котором внутренняя поверхность (81) является многогранной, для того чтобы входить в зацепление с внешней шестигранной поверхностью (31) гайки (3).

5. Узел по п. 4, в котором внутренняя поверхность (81) является многошестигранной.

6. Узел по п. 1, в котором кольцо (80) содержит отверстие (83) для, по меньшей мере, частичного размещения элемента (9) для блокировки смещения.

7. Узел по п. 6, в котором отверстие (83) представляет собой паз.

8. Узел по п. 1, в котором элемент (9) для блокировки смещения содержит зажимающий элемент.

9. Узел по п. 8, в котором зажимающий элемент (9) содержит штифт, фиксатор, зажимную скобу и/или пружинное разрезное кольцо.

10. Газотурбинный двигатель (1), содержащий узел по п. 1, в котором гайка (3) присоединяет к части (5, 6) с наружной резьбой масляную магистраль (2), которая прикреплена к корпусу (4) газотурбинного двигателя.

11. Способ для сборки устройства для ограничения ослабления узла по п. 1, включающий в себя этапы, на которых:

вставляют элемент (8) для блокировки вращения вокруг гайки (3) и устанавливают винт (11) между первым выступом (87) и вторым выступом (89), и

устанавливают элемент (9) для блокировки смещения таким образом, что этот элемент (9) для блокировки смещения ограничивает смещение элемента (8) для блокировки вращения относительно гайки (3) вдоль оси (Х-Х) этой гайки.