CN104411922A - 用于涡轮机轴承的垫片装置,包括两个弹性密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机的轴承的垫片装置(10)，该装置可以分离涡轮机的油壳体(5)和空气壳体(6)，其包括用于提供装置(10)的主要密封性的分段的垫片(7)，以及用于固定分段的垫片(7)的支撑罩(14)，该支撑罩(14)包括第一槽(25)，该第一槽容纳用于对中支撑罩(14)的第一弹性密封件(19)，其特征在于，支撑罩(14)包括第二槽(25)，该第二槽容纳用于对中支撑罩(14)，特别是使支撑罩(14)的轴线与转子的轴线对齐的第二弹性密封件(19)。

Description

用于涡轮机轴承的垫片装置,包括两个弹性密封件
技术领域
本领域涉及涡轮机的领域。其涉及一种用于涡轮机轴承的垫片装置，以及包括这种装置的涡轮机。
本发明可适用于任何类型的地面涡轮机或航空涡轮机，特别是涉及例如涡轮风扇引擎和涡轮螺旋桨引擎的飞机涡轮机。更优选地，本发明可适用于一种双转子轴流式涡轮风扇。
背景技术
通常，支撑在固定壳体内侧旋转的轴的涡轮机轴承包括设置在壳体中的滚动轴承，在该壳体中确保其润滑。然而，任何朝向涡轮机的一些隔室的油的迁移均必须避免，因此必须保证在含油轴承壳体与邻近空气壳体之间的分离件处的密封性，所述邻近空气壳体必须不存在油。
为此，已经提出了几种解决方案，例如使用与各种实施模式关联的碳分段的垫片。
图1图示使用这种分段的垫片的例子，所述分段的垫片也被称为分段径向密封件(SRS)，其具体包括具有碳段的静密封环。在此附图中，轴1可通过轴承可旋转地支撑，所述轴承由壳体2支撑并包括滚动轴承3。根据涡轮机应用中的自身已知设置，可旋转地与轴1一体的套筒4夹入到滚动轴承3与轴1之间。滚动轴承3包括在壳体5中，其中空气和油两者均出现，用于以自身已知的方式确保对滚动轴承3的润滑。
超过支撑轴承，轴1被所谓空气壳体6围绕，所述空气壳体6应保持无油，因为在涡轮机的一些隔室中上涌的任何油均将不利于正常运转。因此，密封装置10设置在轴1与壳体2之间，所述壳体2位于油壳体5与空气壳体6之间的分隔区。
密封装置10包括静密封环7，所述静密封环7包括碳段，所述碳段使用周向弹簧22把持在一起，此弹簧22使碳段紧靠套筒4。静密封环7与旋转表面8相连，所述旋转表面8可以包括槽12以便于升高。此旋转表面8相对于迷宫式油出口系统11延伸到圆柱形表面9，以防止油颗粒到达碳段。
静密封环7通过周向弹簧22和轴向弹簧21保持在金属支撑罩14(或支撑件14)中，所述轴向弹簧21压靠环18，所述环18通过停止接头20固定在支撑件14中。支撑件14不通过利用O形圈19来拉紧而居中，所述O形圈19放置在支撑件14与起盖子作用的壳体元件24之间，因此使垫片装置10的静部分与涡轮机的壳体2相连。
在碳段7与旋转表面8的各自配合圆柱形表面16和17之间获得动态紧密性。在碳段7与支撑件14的静表面23之间获得静态紧密性，所述静表面23位于迷宫式油出口环11处，以避免任何径向泄露。因此，为了成功地提供满意的动态紧密性和静态紧密性，应安装静密封环7，以在使用过程中保持相对于转子的高同心度和相对于静表面23的垂直度。
然而，如图1中所示，来自现有技术的，用于分段的垫片的已知组件通常不能够满足这些要求，尤其是对于本发明所针对的应用。特别地，考虑到用于支撑件14的选择材料(即，通常为钢铁)由于摩擦力而基本地膨胀选择用于壳体元件24的材料(即，通常地用于最近引擎的铝)的膨胀大小的一半，可能难以获得紧密性。因此，可以围绕O形圈19创建球形接头的移动，所述O形圈通过消除摩擦表面之间的接触来扩大径向间隙的开口并降低因此获得的紧密效果。
此外，国际申请WO 2012/022550 A2描述密封装置的另一例子，所述密封装置放置在涡轮压缩机的两个零件之间，可在不同的压力下获得在两个壳体之间的分离件。
发明内容
因此，需要用于涡轮机轴承的垫片装置的分段的垫片的新组件来能够改进装置在使用过程中的紧密性。特别需要设计分段的垫片的组件，所述组件关于涡轮机部件的材料的选择适于现有的要求。
本发明目的在于至少部分地克服与现有技术实施例有关的要求和缺点。
因此，根据其一个方面的本发明的一个目的在于提供具有两个弹性密封件的涡轮机的垫片装置。所述轴承包括安装在与轴一体的套筒与壳体之间的滚动轴承。套筒具有旋转表面，壳体包括起用于垫片装置的盖子作用的壳体元件。垫片装置可将滚动轴承的油壳体从涡轮机的空气壳体中分离。其包括：
-分段的垫片，其特别包括一个或多个碳段，其密封件与套筒的旋转表面联合安装，以特别确保该装置的最大密封性，
-用于固定分段的垫片的支撑罩，该罩安装在套筒与壳体元件之间，支撑罩包括容纳第一弹性密封件的第一槽，所述第一弹性密封件用于使在壳体元件上的支撑罩居中，特别地用于使支撑罩的轴线与壳体元件的轴线对齐。
用于涡轮机轴承的垫片装置的特征在于，支撑罩包括容纳第二弹性密封件的第二槽，所述第二弹性密封件用于使在壳体元件上的支撑罩居中。
由本发明所提供的方案可以使已知现有技术的方案的各种缺点可被避免，同时确保搜索用于在空气壳体与油壳体之间的密封性。例如，利用本发明，因为在涡轮机部件的材料之间的关于膨胀方面的现有差异，可以克服与径向间隙开口有关的困难。而且，在壳体元件上的支撑罩通过两个弹簧密封件的居中可以使壳体振动被阻尼，并因此减少分段的垫片的碳段的轴向磨损。
根据本发明的垫片装置可以进一步包括一个或多个以下特征，所述特征单独被采纳或根据任何可能的技术组合进行采纳。
第一槽和第二槽可以是相同的，特别是具有相同的尺寸和形状。
第一槽和第二槽有利地形成在部分支撑罩上，所述支撑罩面朝壳体元件定位。
支撑罩可包括超过两个的槽，各所述槽容纳用于使在壳体元件上的支撑罩居中的弹性密封件，特别地至少三个、至少四个或甚至五个槽，各所述槽容纳弹性密封件。
第一弹性密封件和第二弹性密封件可以具有相同的尺寸。特别地，第一弹性密封件和第二弹性密封件可以具有相同的直径。
第一弹性密封件和第二弹性密封件有利地接触壳体元件。
第一弹性密封件和第二弹性密封件可以是任何类型，特别地是O形圈。
第一弹性密封件和第二弹性密封件可选择为当涡轮机在使用过程中，由于压碎弹性密封件，尤其是O形圈的设计要求，在壳体元件与弹性密封件之间的最大径向缝隙开口在最大容许值和最小容许值的范围内。当组装具有最大容许压碎值的垫片装置时，可以安装第一弹性密封件和第二弹性密封件。
第一槽和第二槽可以彼此分隔开一段距离，所述距离大于、小于或等于第一槽和第二槽中的至少一个的宽度，尤其是第一槽和第二槽中每一个的宽度。
第一槽与第二槽之间的空隙可以是最大的，以使在壳体元件上的支撑罩的居中最佳。
第一弹性密封件和第二弹性密封件可以由任何类型的弹性材料，尤其是弹性体材料制成。
套筒的旋转表面可以通过圆柱形表面延伸，支撑罩相对于圆柱形表面可以包括迷宫式油出口系统。
分段罩可以包括具有一套一个或多个碳段的密封环，所述碳段通过周向弹簧固定在一起和/或通过压靠停止接头，尤其是(SRS类型或表面接头的)嵌固环的一个或多个轴向弹簧来压靠支撑罩。
根据其另外一个方面，本发明的另外一个客体是为了提供一种涡轮机，所述涡轮机的特征在于，其包括例如以前所定义的垫片装置。
附图说明
通过阅读不受限的其示例性实施例的以下详细描述，以及通过审核附图的示意性和部分附图，将更好地理解本发明，其中：
-图1表示根据现有技术，通过穿过轴的旋转轴线的平面，包括壳体垫片装置的部分涡轮机轴承的截面图；以及
-图2表示类似于图1的那个但包括根据本发明的垫片装置的涡轮机轴承的放大视图。
在所有的附图中，相同的参考标记可以指示相同的或类似的元件。
而且，为了使附图更易于阅读，在附图中所表示的不同零件没有必要均以等分标尺进行绘制。
具体实施方式
在下文中参考图2描述关于用于涡轮机轴承的垫片装置10的本发明的示例性实施例。
涡轮机轴承类似于图1中所示的轴承。
因此，该轴承包括安装在与轴1一体的套筒4与壳体2之间的球轴承3，套筒4具有旋转表面8，壳体2包括作为垫片装置10的盖的壳体元件24。垫片装置10可以将油壳体5与球轴承3分离，以及将空气壳体6与涡轮机分离。
另外一个方面，根据本发明，在图2中所示的密封装置10与图1中所示的不同之处在于其包括具有两个凹槽25的支撑罩14，每个凹槽25均容纳一弹性密封件19。
更准确说，垫片装置10包括分段的垫片7，分段的垫片7由碳段的静密封环构成，所述碳段由周向弹簧22固定在一起，分段的垫片7与套筒4的旋转表面8相连地安装，以确保垫片装置10的大部分密封度。该垫片装置10还包括用于固定分段的垫片7的支撑罩14(或支撑件14)，此支撑件14安装在套筒4与壳体元件24之间。
支撑件14包括25，所述第一和第二槽分别容纳第一和第二弹性密封件19，所述第一和第二弹性密封件19使支撑件14能够在壳体元件24上对中。
优选地，如图2中所示，第一和第二槽25可以是相同的，第一和第二弹性密封件19可以是由弹性体材料制成的具有相同直径的O形圈。
为了获得最佳对中，即获得支撑件14的轴线与壳体元件24的轴线的最佳对齐，两个O形圈19可以尽可能地相互分隔开。换句话说，分离第一和第二槽25的距离D可尽可能大，尤其是等于或大于第一和第二槽25的宽度W。
支撑件14在壳体元件24上的对中可更容易地完成，甚至在寒冷时可完成，支撑件14例如能够根据由ISO装置的系统所限定的H7g6装置安装在其孔中。
当然，本发明不受限于仅仅所描述的示例性实施例。本发明的技术人员可以对其实施各种修正。
特别是，支撑件14可以包括超过两个槽25，每个槽25均与弹性密封件19相连。槽25和/或弹性密封件19可以相同或不同。
除非另外指明，术语“包括一个”应理解为“包括至少一个”的同义词。

Claims (10)

1.一种用于涡轮机轴承的垫片装置(10)，所述轴承包括安装在与轴(1)一体的套筒(4)与壳体(2)之间的球轴承(3)，所述套筒(4)具有旋转表面(8)，所述壳体(2)包括用作所述垫片装置(10)的盖的壳体元件(24)，所述垫片装置(10)可将油壳体(5)与所述球轴承(3)分离，以及将空气壳体(6)与所述涡轮机分离，所述垫片装置(10)包括：
-分段的垫片(7)，所述分段的垫片与所述套筒(4)的旋转表面(8)相连地安装，用于提供所述装置(10)的大部分密封性，
-用于固定所述分段的垫片(7)的支撑罩(14)，所述罩安装在所述套筒(4)与所述壳体元件(24)之间，所述支撑罩(14)包括一第一槽(25)，该第一槽(25)容纳一用于使所述支撑罩(14)在所述壳体元件(24)上对中的第一弹性密封件(19)，
其特征在于，所述支撑罩(14)包括一第二槽(25)，该第二槽(25)容纳一用于使所述支撑罩(14)在所述壳体元件(24)上对中的第二弹性密封件(19)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二槽(25)是相同的。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一和第二弹性密封件(19)具有相同的尺寸，尤其是具有相同的直径。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述第一和第二弹性密封件(19)是O形圈。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述第一和第二槽(25)彼此分隔开一距离(D)，所述距离(D)等于或大于所述第一和第二槽(25)中至少一个的宽度(W)。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述第一和第二弹性密封件(19)由弹性材料制成。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述套筒(4)的旋转表面(8)通过一圆柱形表面(9)延伸，所述支撑罩(14)相对于所述圆柱形表面(9)包括一迷宫式油出口系统(11)。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述分段的垫片(7)包括一密封环，该密封环具有一组一个或多个碳段。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述一个或多个碳段被一周向弹簧(22)固定在一起和/或通过一个或多个压在停止接头(20)上的轴向弹簧(21)压靠所述支撑罩(14)。
10.一种涡轮机，其特征在于，其包括根据前述权利要求中任何一项所述的垫片装置(10)。
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