CN102200165B - 带有用于航空器的双路冷却的径向轴承 - Google Patents
带有用于航空器的双路冷却的径向轴承 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种压缩机转子，它压缩空气并将压缩的空气输送到下游入口并穿过涡轮机转子。轴与涡轮机转子和压缩机转子一起转动。轴是中空的，带有内孔和外周边。至少一个径向轴承支撑轴的一部分，且具有与轴的外周边间隔开的内孔。冷却空气路径设置在轴的外周边和轴承的内周边之间，且沿着轴承的长度延伸到至少一个连接孔。连接孔从轴的外周边向轴的内孔提供冷却空气。作为单独的特征，用来在空气供给机器中使用的轴包括中空的内部，轴带有这样的连接孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空器（或航空机），在所述航空器中受空气驱动的涡轮机（或透平机）驱动空气压缩机，其中，用于中心轴（或中间轴）的径向轴承（或轴颈轴承）设有一种双路径冷却。
背景技术
航空器是为人们所熟知的，且它包括驱动压缩机的涡轮机。部分被压缩的空气被输送到所述压缩机，而所述压缩机被驱动来进一步压缩所述空气。所述被压缩的空气被向下游传送来驱动涡轮机，当所述空气穿过所述涡轮机膨胀时所述涡轮机又驱动所述压缩机。这种膨胀的空气随后被使用到下游应用（或下游使用），如用于飞机的舱内空气。
已知的航空器具有连接所述压缩机和所述涡轮机的轴。径向轴承设置成用于所述轴。在过去，空气冷却系统设置成使空气在所述径向轴承的内周边和所述轴的外周边之间通过。
发明内容
一种空气供给机器，所述空气供给机器具有压缩机转子，所述压缩机转子用于压缩空气并将压缩的空气输送到下游入口。来自所述下游入口的空气穿过涡轮机转子，以驱动所述涡轮机转子转动。所述涡轮机转子被连接到所述压缩机转子，使得所述涡轮机转子的转动驱动所述压缩机转子转动并压缩所述空气。轴被连接成与所述涡轮机转子和所述压缩机转子一起转动。所述轴是中空的，带有内孔和外周边。至少一个径向轴承定位成支撑所述轴的一部分，且具有与所述轴的外周边间隔开的内孔。冷却空气路径在所述轴的外周边和所述轴承的内周边之间提供冷却空气，且沿着所述轴承的长度将冷却空气提供到至少一个连接孔（或连通孔）。所述连接孔从所述轴的外周边向所述轴的所述内孔提供冷却空气。然后所述冷却空气经过所述轴的所述内孔并沿着所述轴承的长度通过。
作为单独的特征，用来在空气供给机器中使用的轴包括中空的内部，带有用于将冷却空气从所述轴的外周边传送到所述轴的内孔的连接孔。
本发明的这些和其它特点能够从下面的描述和作为简要说明的附图中得到更清楚的理解。
附图说明
图1示意性地表示结合有本发明的系统；
图2表示图1所示系统的细节；以及
图3是沿如图2中所示的线3－3取的剖面图。
具体实施方式
图1示出了一种航空器18，所述航空器具有空气进口20。所述空气进口接收部分经压缩的空气，例如在燃气涡轮发动机内的压缩机的下游接纳部分被压缩的空气。所述空气被输送到另一个压缩机叶轮或转子22，在那里所述空气被进一步压缩并被输送到排气室（或排放高压腔）24。来自排气室24的所述空气经过热交换器26。风扇27由轴28来驱动，所述轴是具有内孔30的中空轴。尽管在本实施例中所述轴表示为几个不同的部件，但应当理解的是，术语“轴”可以从本图的左手侧直到涡轮机转子或叶轮34，然后到达压缩机转子22而扩展至所有的部件。内孔30形成在中空轴28内。中间联系轴（或中央联接轴）32将风扇27与涡轮机叶轮34和压缩机叶轮22联系起来（或联接起来）。
来自排气室24的压缩空气因而流经热交换器26，通过风扇27进行冷却并返回到压缩机转子22下游的进气室134，在那里，所述压缩空气随之流过涡轮机转子34。所述空气受到膨胀且所述涡轮机受到驱动，以驱动压缩机转子22和风扇27。这一经膨胀的空气然后流入到排气室36，且随后流到下游应用（或下游使用）38。所述下游应用的一个示例就是飞机的机舱空气供给源。
冷却空气源在附图标记40所指示的位置被从进气室134分接出，并接入到冷却路径，且所述冷却空气源被分接到到达止推轴承的圆柱形部件46的两侧的冷却空气路径103和105。所述圆柱形部件与轴28垂直且被驱动与所述轴28一起转动。相对最靠近转子22和24的一侧，所述空气在部件46和外壳（或壳体）44之间流过，经过曲折的路径54，并随之冷却径向轴承（或轴颈轴承）56和所述轴28的外周边（或外周表面）之间的交界面（或交界的空间）。如图所示，所述空气流过所述交界面通过轴28上的（径向）连接孔（或连通孔）58，而进入联系轴32的外周边和轴28的内孔30之间的内部孔中。所述空气在离开出口52之前流经轴承56，还有轴承48，的整个长度。另一方面，在部件46的相对侧边被分流出的空气在外壳（或壳体）42和部件46之间流过，并随之处于轴承48的内孔和所述轴28的外周边之间。因而，这两个轴承48和56和相关联的轴表面设置有双冷却空气流动路径。
连通孔200在所述轴28的后面向外（或径向向外）延伸，以将所述空气从所述轴的所述内孔向外传送到最终的出口52。
如从附图中可以理解的那样，所述冷却空气路径可以在内周向流动路径部分和外周向流动路径部分处经过轴承56和轴承48的整个长度。然而，在本申请文件中，术语“轴承的长度”指的是所述轴承的长度的一部分，且可以包括轴承48和/或轴承56的整个长度。
如图2中所示的，轴承56（且轴承48可以形成类似的结构）具有轴承箔片（或薄片）60.如从图3可以理解的那样，轴承箔片60实际上具有波纹，所述波纹于所述轴承56的内孔中在轴承56的内周边和轴28的外周边之间形成流动路径62和64。提供所述径向轴承的气体轴承典型地设置在箔片60的各部分之间，所述箔片的所述各部分最接近轴28的所述外周边彼此间隔开。然而，所述冷却空气在流动路径62和64的所有空间内流动，以冷却所述轴承和轴28的所述外周边。如在图2中进一步示出的，气体流过一个或优选几个连接孔58进入内孔30。
如从图2中可以理解的那样，轴28具有外径D1，而连接孔58具有直径D2。在各实施例中，直径D2的范围为0.070－0.085英寸（1.77－2.15mm）。存在有六个孔，它们在一个共同的轴向平面（或径向平面）内周向上均等地间隔开。这个共同的轴向或径向平面与轴承56的端部隔开一定距离d1。在这个实施例中，距离d1是0.50英寸（12.7mm）。所有这些测量都是在航空器中，其中D1为0.90英寸（22.9mm）。如按照另一种方式描述，D2与D1的比率在0.077和0.094之间。进一步地，d1小于直径D1，但大于D2。
此外，在直径D1上存在有所述轴的微小部分，即沟202，所述沟在气室或腔室中形成较小直径的部分，以收集用于输送到连通孔58中的空气。
在共同未决的专利申请系列号12/728313中公开了与之同一天提交的，题为“止推轴承的冷却路径”（Thrust Bearing Cooling Path）的一种止推轴承冷却系统。
虽然已披露了本发明的实施例，但是本领域技术人员将认识到落入本发明范围内的某些变型。基于此理由，所附权利要求应当被视为用来确定本发明的真实的范围和内容。
Claims (16)
1. 一种空气供给机器，所述空气供给机器包括：
压缩机转子，所述压缩机转子用于压缩空气并将压缩的空气输送到下游入口，来自所述下游入口的空气穿过涡轮机转子，以驱动所述涡轮机转子转动，且所述涡轮机转子被连接到所述压缩机转子，使得所述涡轮机转子的转动驱动所述压缩机转子转动并压缩所述空气；
连接成与所述涡轮机转子和所述压缩机转子一起转动的轴，所述轴是中空的，带有内孔和外周边，且径向轴承定位成支撑所述轴的一部分，并具有内孔，内周边与所述轴的所述外周边间隔开；以及
冷却空气路径，以在所述轴的所述外周边和所述径向轴承的所述内周边之间提供冷却空气，且沿着所述径向轴承的长度将所述冷却空气提供到至少一个连接孔，所述至少一个连接孔使所述冷却空气从所述轴的所述外周边提供到所述轴的所述内孔，然后所述冷却空气路径经过所述轴的所述内孔并所述径向轴承的长度。
2. 按照权利要求1所述的空气供给机器，其特征在于，存在有至少两个所述径向轴承，所述径向轴承中的每一个在所述轴的所述外周边上和所述轴的所述内孔中具有冷却空气流动。
3. 按照权利要求2所述的空气供给机器，其特征在于，所述冷却空气路径在用于所述径向轴承中的第一径向轴承的第一方向上和在用于所述径向轴承中的第二径向轴承的第二方向上经过所述轴的所述外周边，但是在所述轴的所述内孔中用于所述第一径向轴承和所述第二径向轴承的冷却空气路径处在相同方向上。
4. 按照权利要求3所述的空气供给机器，其特征在于，流经所述轴的所述内孔的空气流过所述轴到达在所述第一径向轴承和所述第二径向轴承中其中一个的端部处所述连接孔，且随后流经所述第一径向轴承和所述第二径向轴承的长度。
5. 按照权利要求4所述的空气供给机器，其特征在于，传送到所述第二径向轴承的冷却空气扩展到所述第二径向轴承的长度下游的出口，且流过所述第一径向轴承和所述第二径向轴承的长度的所述空气也通过相同的出口离开所述空气供给机器。
6. 按照权利要求1所述的空气供给机器，其特征在于，所述径向轴承具有内部轴承箔片，所述内部轴承箔片在所述径向轴承和所述轴的所述外周边之间形成非圆柱形的内表面。
7. 按照权利要求6所述的空气供给机器，其特征在于，所述箔片形成有波纹。
8. 按照权利要求1所述的空气供给机器，其特征在于，所述冷却空气路径被从通向所述涡轮机转子的入口分路。
9. 按照权利要求1所述的空气供给机器，其特征在于，所述空气供给机器将空气提供给飞机上的下游应用。
10. 按照权利要求1所述的空气供给机器，其特征在于，所述冷却空气路径在所述轴的所述外周边和所述轴的所述内孔处沿着所述径向轴承的整个长度伸展。
11. 按照权利要求1所述的空气供给机器，其特征在于，所述至少一个连接孔的直径与所述轴的所述外周边的外径的比率在0.077和0.094之间。
12. 一种空气供给机器，所述空气供给机器包括：
压缩机转子，所述压缩机转子用于压缩空气并将压缩的空气输送到下游入口，来自所述下游入口的空气穿过涡轮机转子，以驱动所述涡轮机转子转动，且所述涡轮机转子被连接到所述压缩机转子，使得所述涡轮机转子的转动驱动所述压缩机转子转动并压缩所述空气；
连接成与所述涡轮机转子和所述压缩机转子一起转动的轴，所述轴是中空的，带有内孔和外周边，且至少两个径向轴承定位成支撑所述轴的一部分，并且每一个径向轴承具有内孔，内周边与所述轴的所述外周边间隔开；以及
冷却空气路径，以在所述轴的所述外周边和每个所述径向轴承的所述内周边之间提供冷却空气，且沿着其中一个所述径向轴承的长度将所述冷却空气提供到至少一个连接孔，所述至少一个连接孔将所述冷却空气从所述轴的所述外周边提供到所述轴的所述内孔，然后所述冷却空气流经所述轴的所述内孔并每个所述径向轴承的长度；
所述冷却空气路径在用于所述径向轴承中的第一径向轴承的第一方向上和在用于所述径向轴承中的第二径向轴承的第二方向上经过所述轴的所述外周边，但是在所述轴的所述内孔中用于所述第一径向轴承和所述第二径向轴承的冷却空气路径处在相同方向上，流经所述轴的所述内孔的空气流过所述轴到达在所述第一径向轴承的端部处的所述至少一个连接孔，且随后流经所述第一径向轴承和所述第二径向轴承的长度，流到所述第二径向轴承的冷却空气流向所述第二径向轴承的长度下游的出口，且在所述轴的所述内孔中流动的所述冷却空气也通过相同的出口离开所述空气供给机器；以及
所述空气供给机器将空气提供给飞机上的下游应用。
13. 按照权利要求12所述的空气供给机器，其特征在于，所述冷却空气路径在所述轴的所述外周边和所述轴的所述内孔处沿着所述第一径向轴承和所述第二径向轴承的整个长度伸展。
14. 按照权利要求12所述的空气供给机器，其特征在于，所述至少两个径向轴承中的至少一个具有内部轴承箔片，所述内部轴承箔片在所述至少一个径向轴承和所述轴的所述外周边之间形成非圆柱形的内表面，且所述箔片形成有波纹。
15. 按照权利要求12所述的空气供给机器，其特征在于，所述冷却空气路径被从通向所述涡轮机转子的入口分路。
16. 按照权利要求12所述的空气供给机器，其特征在于，所述至少一个连接孔的直径与所述轴的所述外周边的外径的比率在0.077和0.094之间。
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