Устройство для ремонта фланца картера авиационного двигателя, модуль авиационного двигателя, авиационный двигатель и способ ремонта фланца картера авиационного двигателя

Устройство ремонта фланца, содержащего несколько выступов, равномерно расположенных по окружности, включает усилительную гнутую деталь, имеющую форму фланца, и восстановительную деталь фланца. Усилительная деталь выполнена с возможностью крепления на неповрежденных выступах фланца и имеет две ортогональные плоскости симметрии. Восстановительная деталь фланца установлена на усилительной детали при помощи крепежных средств, расположенных в одной из плоскостей симметрии усилительной детали. Другое изобретение группы относится к модулю авиационного двигателя, содержащему фланец картера, отремонтированный указанным выше устройством. Еще одно изобретение относится к авиационному двигателю, содержащему указанный выше модуль. При ремонте фланца срезают поврежденный выступ фланца и выбирают свободный сектор на фланце, примыкающий к срезанному выступу, на котором можно разместить усилительную деталь и восстановительную деталь фланца. Затем осуществляют сборку усилительной детали и восстановительной детали фланца, после чего закрепляют их на фланце посредством отверстий неповрежденных выступов фланца и отверстий усилительной детали. Группа изобретений позволяет упростить ремонт поврежденного фланца картера. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области ремонта авиационных двигателей, в частности, к области ремонта фланцев картера с выступами.

Авиационные двигатели обычно состоят из сборки модулей, которые сформированы на своей наружной части рядом картеров, расположенных в одну линию один за другим вдоль оси вращения двигателя. Эти картеры соединены болтами, которые проходят через отверстия, выполненные во фланцах, проходящих радиально к продольным концам картеров. Эти фланцы обычно имеют выступы с целью уменьшения массы, а материал сохраняется только на уровне отверстий для сборки. Они также служат для поддержки оборудования, необходимого для функционирования двигателя, которое расположено снаружи. Опоры для оборудования также равномерно крепятся болтами в отверстиях, выполненных во фланцах. В результате вибрации двигателя, воздействующей на это оборудование, и в результате его относительно большой массы, с одной стороны, происходит овализация отверстий, а с другой стороны, установлено, что на выступах, подвергающихся усталостным напряжениям, появляются трещины, после чего они разрушаются. Таким образом, удержание указанного оборудования может быть нарушено.

Восстановление сваркой картера из сплава на основе алюминия не позволяет добиться механических свойств, эквивалентных свойствам, присущим не ремонтированной детали. В основном предлагаемые решения по ремонту состоят в срезании поврежденной части и в восприятии усилий путем введения усилительной детали, которая фиксируется на оставшихся неповрежденных выступах, расположенных по обеим сторонам от срезанного выступа.

Современные решения по ремонту основываются на наборе или комплекте специфичных деталей, каждая из которых адаптирована к ремонту определенного выступа. Из этого следует, что мастер должен иметь в своем распоряжении большое количество деталей, которые подходят для различных возможных выступов, подлежащих ремонту.

Кроме этого, также известно устройство по креплению вспомогательного оборудования авиационного двигателя на фланцах, как это раскрывает документ US3155352. Он относится к креплению вспомогательного оборудования на неповрежденном фланце двигателя и не дает сведений касательно ремонта поврежденного фланца.

Целью настоящего изобретения является устранение этих недостатков при помощи ремонтного набора, который был бы простым в использовании и который, помимо прочего, можно было бы монтировать на любой стороне фланца и который заменял бы поврежденный выступ, находящийся на одной или другой стороне нескольких примыкающих соседних неповрежденных выступов.

Для этого объектом изобретения является устройство для ремонта фланца картера авиационного двигателя, проходящего радиально относительно оси вращения двигателя и содержащего несколько выступов с просверленным отверстием, равномерно расположенных по окружности указанного фланца, причем указанное устройство содержит, по меньшей мере, один усилительный фланец, выполненный с возможностью быть закрепленным на неповрежденных выступах указанного фланца картера посредством сквозных или глухих отверстий, причем указанный усилительный фланец имеет две ортогональные плоскости симметрии. Оно отличается тем, что указанное устройство дополнительно содержит восстановительный фланец, установленный посредством первой части на усилительном фланце при помощи крепежных средств, расположенных на одной из плоскостей симметрии указанного усилительного фланца.

Двойная симметрия усилительного фланца и установка восстановительного фланца в одной из плоскостей симметрии позволяет выполнить легкую установку на любой стороне фланца картера, справа или слева от выступа, подлежащего ремонту.

Предпочтительно сквозные или глухие отверстия представляют собой резьбовые отверстия. Это позволяет использовать только винты для крепления усилительного фланца и избежать нежелательной перегруженности гайками.

В предпочтительном варианте осуществления усилительный фланец выполнен из сплава алюминия и сквозные или глухие отверстия являются просверленными отверстиями, имеющими наконечник с нарезанной резьбой, выполненный из стали. Так можно сохранить легкость детали из сплава алюминия, аналогичного сплаву фланца картера, обеспечивая правильное свинчивание болтов в этой детали.

Предпочтительным образом:

- указанные крепежные средства являются резьбовыми отверстиями, расположенными на наружной стороне указанного усилительного фланца;

- первая часть восстановительного фланца вставляется в окружной уступ, выполненный на указанной наружной поверхности усилительного фланца, с целью уменьшения общей высоты устройства;

- восстановительный фланец выполнен в форме L-образной детали, образованной первой частью, проходящей по окружности по длине усилительного фланца, и второй частью, проходящей радиально за пределы конца указанной первой части;

- указанная вторая часть аксиально смещена от плоскости симметрии первой части для того, чтобы компенсировать ее толщину и оказаться расположенной, после установки на двигатель, в продолжении фланца картера;

- на восстановительном фланце просверлено отверстие, располагающееся после установки на месте отверстия отсутствующего выступа;

- на восстановительном фланце расположен штифт, ориентированный после установки на двигателе вдоль оси двигателя и расположенный напротив положения отверстия отсутствующего выступа;

- устройство содержит два восстановительных фланца, установленных по двум концам усилительного фланца в радиальной плоскости.

Настоящая заявка также раскрывает модуль авиационного двигателя, содержащий, по меньшей мере, один фланец картера, отремонтированный при помощи описанного выше устройства. Также заявлен авиационный двигатель, содержащий, по меньшей мере, описанный выше модуль.

И, наконец, в заявке раскрыт способ ремонта фланца картера авиационного двигателя, проходящего радиально относительно оси вращения двигателя и содержащего несколько выступов с просверленным отверстием, равномерно расположенных по окружности указанного фланца, по меньшей мере, один выступ которого поврежден, содержащий следующий этапы, на которых:

- срезают поврежденный выступ;

- выбирают свободный сектор на фланце картера, примыкающий к вырезанному выступу, на котором можно разместить описанные выше усилительный фланец и восстановительный фланец;

- осуществляют сборку узла указанного усилительного фланца и указанного восстановительного фланца при помощи крепежных средств;

- закрепляют указанный узел на фланце картера посредством отверстий неповрежденных выступов фланца картера и отверстий, сквозных или глухих, усилительного фланца.

Цели, детали, другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны в ходе нижеприведенного пояснительного описания, при этом несколько способов воплощения изобретения приведены в рамках иллюстративных и неограничительных примеров со ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи.

На чертежах:

Фиг.1 показывает вид поврежденного выступа;

Фиг.2 и 3 показывают общий вид фланца картера, на котором установлен набор для ремонта согласно одному способу воплощения изобретения, который удерживает опору оборудования;

Фиг.4 показывает вид спереди фланца, на котором установлено два набора для ремонта согласно способу воплощения изобретения.

На фиг.1 можно увидеть неструктурный фланец 1 картера составного модуля авиационного двигателя, проходящего радиально относительно оси двигателя, наружная форма которого представляет собой последовательность выступов 2 с просверленными отверстиями 3, через которые проходят крепежные болты 4. Задачей этих болтов является неподвижное соединение фланцев двух соседних картеров между собой и/или удержание опоры 5 оборудования двигателя. На фиг.1 можно увидеть, что выступ был срезан вследствие контактного износа (или трения), возникшего в результате значительных вибраций.

На фиг.2 и 3 можно увидеть фланец 1 картера двигателя, на котором установлен набор для ремонта поврежденных выступов. Этот фланец имеет поврежденный выступ 6, который был срезан, чтобы исключить любую неточность в устойчивости оставшихся металлических частей и чтобы вернуться к известной конфигурации, которую необходимо сохранить в механическом плане, при определении набора для ремонта. Можно увидеть три неповрежденных выступа, примыкающих к срезанному выступу 6, с предусмотренными крепежными болтами 4 опоры 5 оборудования. Параллельно фланцу 1 и зафиксированный на нем винтами тех же болтов 4 трех неповрежденных выступов, набор содержит усилительный фланец 7 и восстановительный фланец 8, установленный на усилительном фланце 7.

Усилительный фланец 7 имеет форму изогнутого параллелепипеда, причем его изогнутость имеет форму изогнутости фланца 1, на котором он закреплен, с просверленными на его боковых сторонах тремя сквозными резьбовыми отверстиями 9, в которые заходят винты 14 без гайки и болты 4, используемые для неповрежденных выступов. Фланец картера является не структурным, при этом усилительный фланец обычно выполнен из сплава алюминия по причине легкости; нарезание резьбы выполняется на стальных наконечниках, вставленных в сквозные отверстия 9 для сопротивления свинчиванию винта 14 и противопоставления достаточного сопротивления случайному несвоевременному развинчиванию. Сквозные отверстия 9 очевидно могут быть заменены двумя глухими отверстиям, расположенными на одной линии друг с другом.

Усилительный фланец 7 имеет на каждом своем конце на наружной стороне два резьбовых отверстия 10, расположенных рядом друг с другом, вдоль фланца 1, которые так же снабжены стальными наконечниками для сопротивления свинчиванию винта 15 удержания восстановительного фланца 8. Наружная сторона усилительного фланца 7 может, как показано на фиг.2 и 3, иметь на каждом своем конце окружной вырез 11 для сокращения радиального габарита и его выравнивания при помощи восстановительного фланца 8.

Важно отметить, что усилительный фланец 7 имеет двойную симметрию относительно плоскости, ориентированной радиально и проходящей через резьбовые отверстия 10, и относительно плоскости, проходящей через ось вращения двигателя. Эта двойная симметрия позволяет использовать этот усилительный фланец во всех предусматриваемых конфигурациях, с какой бы стороны не был поврежден фланец, и присоединить к нему на любой из его сторон восстановительный фланец. Мастер также имеет большую свободу выбора в том, что касается позиционирования этой детали, и в большинстве случаев может ее установить независимо от конфигурации и относительного позиционирования неповрежденных выступов и срезанных выступов.

Восстановительный фланец 8 выполнен в виде детали L-образной формы, образованной первой частью 12, расположенной в окружном уступе 11 усилительного фланца 7 и проходящей по окружности вдоль указанного фланца, и второй частью 13, проходящей радиально за пределы концов первой части 12. Эта вторая часть 13 смещена аксиально от оси симметрии первой части так, чтобы выровнять ее толщину, и так, чтобы быть расположенной в продолжении фланца 1 картера. Во второй части обычно выполнено отверстие 3, в которое заходит болт 4, функция этого отверстия заключается в замене отверстия срезанного выступа 6.

Восстановительный фланец 8 удерживается на усилительном фланце двумя винтами 15, проходящими через первую часть 12 и заходящими в резьбовое отверстие 10, которое выполнено на наружной стороне усилительного фланца 7.

Отметим, что на обоих чертежах усилительный фланец 7 имеет одинаковую конфигурацию, что позволяет выполнять только одну модификацию, и может быть использован, каким бы ни было расположение срезанного выступа 6 и неповрежденных выступов независимо от стороны фланца картера, на входе или на выходе относительно газового потока в двигателе, на котором он смонтирован.

Восстановительный фланец также может существовать в двух конфигурациях, согласно которым усилительный фланец 7 установлен на входе или на выходе фланца 1 картера. Эти обе конфигурации являются симметричными друг другу относительно плоскости симметрии первой части 12 детали.

Один вариант этого восстановительного фланца представлен на фиг.3, где на второй части 13 не выполнено отверстие 3, предназначенное для расположения в нем болта 4, а на ней расположен штифт 16, который предназначен для взаимодействия с отверстием, выполненным в опоре 5 для удерживаемого оборудования.

На фиг.4 показан сильно поврежденный фланец картера с расстоянием повреждения, соответствующим трем срезанным выступам между двумя целыми выступами 2. Ремонт фланца обеспечивается путем размещения усилительного фланца 7 с тремя резьбовыми отверстиями 9 и двумя восстановительными фланцами 8 различной конфигурации. Первый восстановительный фланец расположен справа от усилительного фланца 7 и закреплен в отверстии 3 целого правого выступа, тогда как второй восстановительный фланец расположен слева и закреплен на левом выступе. На фиг.4 также показан второй ремонт фланца со вторым усилительным фланцем, который заменяет другую отсутствующую часть фланца 1 картера.

Усилительные фланцы 7, представленные на чертежах, имеют три резьбовых сквозных отверстия 9 на своих боковых сторонах, так как такая конфигурация позволяет отремонтировать большую часть поврежденного фланца картера. Очевидно, что усилительные фланцы с двумя резьбовыми отверстиями 9 могут, например, быть использованы в случае, когда свободное пространство вдоль фланца картера является недостаточным, насколько позволяет расчет механической стойкости, или фланцы с больше, чем тремя сквозными резьбовыми отверстиями 9, когда количество соседних срезанных выступов больше чем три.

Далее будет описан монтаж ремонтного набора согласно настоящему изобретению на поврежденном фланце картера. Поврежденную часть выступа предварительно срезают, чтобы создать неповрежденное состояние и известную стандартную стартовую конфигурацию. Этот набор включает в себя усилительный фланец 7 и восстановительный фланец 8, на выбор между двумя вариантами, согласно которым его вторая часть 13, на виде сверху, смещена вправо или влево относительно его второй части 12.

В случае ремонта одного выступа 2 поврежденного фланца картера оператор находит свободный участок на фланце картера, соседний со срезанным выступом, на котором было бы возможно разместить усилительный фланец 7 независимо от стороны фланца. Усилительный фланец 7 имеет двойную плоскостную симметрию, он может быть установлен в независимости от выбора стороны фланца. Этот усилительный фланец крепят на фланце 1 картера посредством винта 14 без гайки, который проходит через отверстия 3 фланца 1 картера и входит во взаимодействие со стальными наконечниками резьбовых сквозных отверстий 9.

В зависимости от выбора стороны, на которой устанавливается усилительный фланец 7 на фланце 1 картера (со стороны, называемой правой, или стороны, называемой левой относительно вида сверху двигателя, передняя часть двигателя условно находится слева от наблюдателя), и в зависимости от расположения этого усилительного фланца относительно срезанного выступа выбирают подходящую модификацию восстановительного фланца 8. Речь идет о фланце, вторая часть 13 которого смещена влево в случае, когда усилительный фланец расположен справа фланца картера и когда он монтируется на его правом конце (рассматривая фланец картера), и о фланце, вторая часть 13 которого смещена вправо, если он смонтирован на левом его конце. И наоборот, если усилительный фланец 7 смонтирован на левой стороне от фланца 1 картера, вторая часть 13 восстановительного фланца 8 смещена вправо, если она расположена на его левом конце, и смещена влево, если она расположена на его правом конце.

Восстановительный фланец 8 фиксируют на усилительном фланце 7 посредством удерживающего винта 15, который входит во взаимодействие с наконечниками резьбовых отверстий 10, выполненных на наружной поверхности усилительного фланца. Отверстие 3, просверленное во второй части 13, находится, таким образом, в таком положении, что берет на себя функцию, которую раньше обеспечивало отверстие 3 срезанного выступа. Опоры 5 оборудования, которые были установлены на фланце 1 картера и для которых использовалось отверстие срезанного выступа, могут, таким образом, вновь занять свое место согласно такому же операционному приему, что и в случае неповрежденного фланца.

В случае, показанном на фиг.4, где усилительный фланец 7 служит для замещения поврежденного участка фланца 1 картера, оператор вначале осуществляет сборку усилительного фланца 7 с двумя восстановительными фланцами 8 различного типа, причем один из них смещен вправо, а другой - влево. Таким образом, сформированный узел крепится на фланце 1 картера посредством отверстий 3, выполненных во вторых частях двух восстановительных фланцев 8, и отверстий 3 двух неповрежденных выступов, соседних с этим ремонтным набором. Сторона фланца 1 картера, на которой расположен набор для ремонта, определена так, что после монтажа одна из сторон усилительного фланца 7 оказывается в продолжении одной из сторон указанного фланца 1 картера.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто относительно нескольких частных способов воплощения, очевидно, что оно нисколько не ограничивается этими способами и что оно включает в себя все технические эквиваленты описанных средств, а также их комбинаций, если они находятся в рамках данного изобретения.

1. Устройство для ремонта фланца (1) картера авиационного двигателя, проходящего радиально относительно оси вращения двигателя и содержащего несколько выступов (2) с просверленным отверстием (3), равномерно расположенных по окружности указанного фланца, причем указанное устройство содержит, по меньшей мере, одну усилительную гнутую деталь (7), имеющую форму фланца (1) картера, выполненную с возможностью крепления на неповрежденных выступах (2) указанного фланца (1) картера посредством сквозных или глухих отверстий (9), причем указанная деталь (7) имеет две ортогональные плоскости симметрии, отличающееся тем, что указанное устройство дополнительно содержит восстановительную деталь фланца (8), установленную посредством первой части (12) на усилительной детали (7) при помощи крепежных средств (10), расположенных в одной из плоскостей симметрии указанной усилительной детали.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сквозные или глухие отверстия (9) представляют собой резьбовые отверстия.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилительная деталь (7) выполнена из сплава алюминия, причем сквозные или глухие отверстия (9) являются просверленными отверстиями, содержащими муфты с внутренней нарезкой, выполненные из стали.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанные крепежные средства (10) являются резьбовыми отверстиями, расположенными на наружной стороне указанной усилительной детали.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что первая часть (12) восстановительной детали фланца (8) вставляется в окружной уступ (11), выполненный на указанной наружной поверхности усилительной детали (7) с целью уменьшения общей высоты устройства.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что восстановительная деталь фланца (8) выполнена в форме L-образной детали, образованной первой частью (12), проходящей по окружности по длине усилительной детали (7), и второй частью (13), проходящей радиально за пределы конца указанной первой части (12).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанная вторая часть (13) аксиально смещена от плоскости симметрии первой части (12), в которой расположены крепежные средства (10), для того чтобы компенсировать ее толщину и оказаться расположенной, после установки на двигатель, в продолжении фланца (1) картера.

8. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на восстановительной детали фланца (8) просверлено отверстие, располагающееся после установки на месте отверстия (3) отсутствующего выступа (6).

9. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на восстановительной детали фланца (8) расположен штифт, ориентированный после установки на двигателе вдоль оси двигателя и расположенный напротив положения отверстия (3) отсутствующего выступа (6).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит две восстановительные детали фланца (8), установленные на двух концах усилительной детали (7), расположенной в плоскости, в которой расположены крепежные средства (10).

11. Модуль авиационного двигателя, содержащий, по меньшей мере, один фланец (1) картера, отремонтированный при помощи устройства по п.1.

12. Авиационный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один описанный выше модуль по п.11.

13. Способ ремонта фланца картера авиационного двигателя, проходящего радиально относительно оси вращения двигателя и содержащего несколько выступов (2) с просверленным отверстием (3), равномерно расположенных по окружности указанного фланца, по меньшей мере, один выступ (6) которого поврежден, содержащий этапы, на которых:
- срезают поврежденный выступ (6);
- выбирают свободный сектор на фланце картера, примыкающий к срезанному выступу, на котором можно разместить усилительную деталь (7) и восстановительную деталь фланца (8), совместно формирующие устройство по п.1;
- осуществляют сборку указанной усилительной детали (7) и указанной восстановительной детали фланца (8) при помощи крепежных средств (10);
- закрепляют указанный узел на фланце (1) картера посредством отверстий (3) неповрежденных выступов фланца (1) картера и отверстий (9), сквозных или глухих, усилительной детали (7).