CN106337739A - 用于支撑燃气涡轮发动机的转子轴的轴承组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于支撑燃气涡轮发动机的转子轴的轴承组件。在一个方面中，用于相对于燃气涡轮发动机(10)的支撑结构(108)支撑转子轴(106)的轴承组件(100)可大体上包括轴承(112)、外轴承外罩(102)和内轴承支撑件(104)，轴承包括外座圈(116)和内座圈(114)，外轴承外罩构造成在轴承的外座圈与燃气涡轮发动机的支撑结构之间径向地延伸，内轴承支撑件构造成在轴承的内座圈与转子轴之间径向地延伸。此外，外轴承外罩和内轴承支撑件各自包括至少一个径向地延伸的弹簧臂(138、164)，使得外轴承外罩和内轴承支撑件共同地形成两个弹簧，这两个弹簧串联地联接在支撑结构与转子轴之间。

Description

用于支撑燃气涡轮发动机的转子轴的轴承组件
技术领域
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言，涉及用于支撑燃气涡轮发动机的转子轴的轴承组件。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括转子组件、压缩机、和涡轮。转子组件包括风扇，该风扇具有从转子轴径向向外延伸的风扇叶片阵列。转子轴将功率和旋转运动从涡轮传递至压缩机和风扇二者，且使用多个轴承组件纵向地得到支撑。此外，转子组件具有旋转轴线，该旋转轴线穿过转子重心。已知的轴承组件包括滚动元件和配对座圈，其中，滚动元件被支撑在配对座圈(paired race)内。为了维持转子临界速度裕度，转子组件通常被支撑在三个轴承组件上，其中的一个是推力轴承组件，且其中的两个是滚柱轴承组件。推力轴承组件支撑转子轴，且使转子轴组件的轴向和径向移动最小化。剩余的滚柱轴承组件支持转子轴的径向移动。
在发动机的操作期间，风扇叶片的片段可从叶片的其余部分分离。因此，显著不平衡的旋转负载可在损坏的风扇内形成，且必须基本上由风扇轴轴承、风扇轴承支撑件和风扇支撑框架来承载。
为了使可能损坏异常的不平衡负载的影响最小化，已知的燃气涡轮发动机包括用于风扇转子支撑系统的支撑构件，它们在尺寸方面设定为提供额外的强度。然而，当发动机在没有显著的转子不平衡的情况下操作时，提高支撑构件的强度非期望地增大发动机的总重量，且降低发动机的总效率。
其他已知的发动机包括轴承支撑件，该轴承支撑件包括机械地削弱的区段或主保险件(primary fuse)，其使风扇转子从风扇支撑系统断开联接。在此种事件期间，风扇轴寻求新的旋转中心，该新的旋转中心接近其不平衡的重心。该保险件区段与转子间隙容差组合地称为负载降低装置或LRD。LRD降低风扇支撑系统中的旋转动负载。
在主保险件破坏之后，倾斜的风扇转子通常对下个最近的轴承引起大的力矩。在许多构造中，已知下个最近的轴承为第二轴承位置。对第二轴承引起的力矩对风扇转子局部地引起高弯曲和剪切负载。为了减轻高剪切应力，通常减弱或降低第二轴承位置的径向刚度。然而，为了适应穿过发动机传送的轴向负载，第二轴承支撑件还必须提供高轴向刚度。
现有的轴承组件可用于提供减弱的径向刚度，同时提供充分高的轴向刚度。然而，在现代燃气涡轮发动机的旁通定量和热效率增大时，穿过此种发动机传送的所得的轴向和径向负载对应地增大。因此，现有的轴承组件必须重新设计，以适应此种增大的涡轮负载。
因此，提供改善的径向刚度和/或轴向刚度以帮助适应现代燃气涡轮发动机的增大的径向和/或轴向负载的轴承组件在本技术中将受到欢迎。
发明内容
本发明的方面和优点将在下列描述中部分地阐述，或可从描述而变得明显，或可通过本发明的实践而习得。
在一个方面中，本主题涉及一种轴承组件，其用于相对于燃气涡轮发动机的支撑结构支撑转子轴。该轴承组件可大体上包括轴承和外轴承外罩，该轴承包括外座圈和内座圈，该外轴承外罩构造成在外座圈与燃气涡轮发动机的支撑结构之间径向地延伸。此外，该轴承组件可包括内轴承支撑件，该内轴承支撑件在外支撑件端部与内支撑件端部之间径向地延伸，该外支撑件端部构造成配置在轴承的内座圈附近，该内支撑件端部构造成可旋转地联接于转子轴。该内轴承支撑件可包括在内和外支撑件端部之间径向地延伸的第一弹簧臂和第二弹簧臂。该内轴承支撑件还可包括加强肋，该加强肋将第一弹簧臂与第二弹簧臂分开，使得第一弹簧臂从加强肋径向向外朝外支撑件端部延伸，且第二弹簧臂从加强肋径向向内朝内支撑件端部延伸。
在另一方面中，本主题涉及一种轴承组件，其用于相对于燃气涡轮发动机的支撑结构支撑转子轴。该轴承组件可大体上包括轴承和外轴承外罩，该轴承包括外座圈和内座圈，该外轴承外罩从内外罩端部和外外罩端部径向地延伸，该内外罩端部构造成配置在轴承的外座圈附近，该外外罩端部构造成联接于燃气涡轮的支撑结构。该外轴承外罩可包括在内和外外罩端部之间延伸的第一弹簧臂和第二弹簧臂。该外轴承外罩还可包括加强环，该加强环将第一弹簧臂与第二弹簧臂分开，使得第一弹簧臂在加强肋与外外罩端部之间延伸，且第二弹簧臂在加强肋与内外罩端部之间延伸。此外，该轴承组件可包括内轴承支撑件，该内轴承支撑件构造成在轴承的内座圈与转子轴之间径向地延伸。
在又一方面中，本主题涉及一种轴承组件，其用于相对于燃气涡轮发动机的支撑结构支撑转子轴。该轴承组件可大体上包括轴承、外轴承外罩和内轴承支撑件，该轴承包括外座圈和内座圈，该外轴承外罩构造成在轴承的外座圈与燃气涡轮发动机的支撑结构之间径向地延伸，该内轴承支撑件构造成在轴承的内座圈与转子轴之间径向地延伸。此外，外轴承外罩和内轴承支撑件各自包括至少一个径向地延伸的弹簧臂，使得外轴承外罩和内轴承支撑件共同地形成两个弹簧，这两个弹簧串联地联接在支撑结构与转子轴之间。
技术方案1：一种轴承组件，其用于相对于燃气涡轮发动机的支撑结构支撑转子轴，所述轴承组件包括：
轴承，其包括外座圈和内座圈；
外轴承外罩，其构造成在所述外座圈与所述燃气涡轮发动机的支撑结构之间径向地延伸；和
内轴承支撑件，其在外支撑件端部与内支撑件端部之间径向地延伸，所述外支撑件端部构造成配置在所述轴承的内座圈附近，所述内支撑件端部构造成可旋转地联接于所述转子轴，所述内轴承支撑件包括在所述内和外支撑件端部之间径向地延伸的第一弹簧臂和第二弹簧臂，所述内轴承支撑件还包括加强肋，所述加强肋将所述第一弹簧臂与所述第二弹簧臂分开，使得所述第一弹簧臂从所述加强肋径向向外朝所述外支撑件端部延伸，且所述第二弹簧臂从加强肋径向向内朝所述内支撑件端部延伸。
技术方案2：根据技术方案1所述的轴承组件，其中，所述第一和第二弹簧臂相对于所述内和外支撑件端部轴向地延伸，使得所述加强肋与所述内和外支撑件端部轴向地间隔。
技术方案3：根据技术方案1所述的轴承组件，其中，所述内轴承支撑件包括内轴承环，所述内轴承环配置在所述外支撑件端部处，所述内轴承环构造成联接于所述轴承的内座圈。
技术方案4：根据技术方案1所述的轴承组件，其中，所述内轴承支撑件包括安装环，所述安装环配置在所述内支撑件端部处，所述安装环构造成经由安装座圈而旋转地联接于所述转子轴。
技术方案5：根据技术方案4所述的轴承组件，其中，所述安装环使用多个径向地延伸的销而联接于所述安装座圈，所述销构造成当超过预定负载阀值的力矩负载传送通过所述轴时破坏。
技术方案6：根据技术方案4所述的轴承组件，其中，滑动界面限定在所述安装环与所述安装座圈之间。
技术方案7：根据技术方案1所述的轴承组件，其中，所述外轴承外罩在外外罩端部与内外罩端部之间径向地延伸，所述外外罩端部构造成联接于所述支撑结构，所述内外罩端部构造成配置在所述轴承的外座圈附近，所述外轴承外罩包括在所述内和外外罩端部之间延伸的第一外罩弹簧臂和第二外罩弹簧臂。
技术方案8：根据技术方案7所述的轴承组件，其中，所述外轴承外罩还包括加强环，所述加强环将所述第一外罩弹簧臂与所述第二外罩弹簧臂分开，使得所述第一外罩弹簧臂在所述加强环与所述外外罩端部之间延伸，且所述第二外罩弹簧臂在所述加强环与所述内外罩端部之间延伸。
技术方案9：根据技术方案8所述的轴承组件，其中，所述第一和第二外罩弹簧臂相对于所述内和外外罩端部轴向地延伸，使得所述加强环与所述内和外外罩端部轴向地间隔。
技术方案10：根据技术方案7所述的轴承组件，其中，所述外轴承外罩包括安装凸缘，所述安装凸缘配置在所述外外罩端部处，所述外外罩端部构造成联接于所述支撑结构，且其中，所述外轴承外罩包括外轴承环，所述外轴承环配置在所述内外罩端部处，所述内外罩端部构造成联接于所述轴承的外座圈。
技术方案11：一种轴承组件，其用于相对于燃气涡轮发动机的支撑结构支撑转子轴，所述轴承组件包括：
轴承，其包括外座圈和内座圈；
外轴承外罩，其从内外罩端部和外外罩端部径向地延伸，所述内外罩端部构造成配置在所述轴承的外座圈附近，所述外外罩端部构造成联接于所述燃气涡轮的支撑结构，所述外轴承外罩包括在所述内和外外罩端部之间延伸的第一弹簧臂和第二弹簧臂，所述外轴承外罩还包括加强环，所述加强环将所述第一弹簧臂与所述第二弹簧臂分开，使得所述第一弹簧臂在所述加强肋与所述外外罩端部之间延伸且所述第二弹簧臂在加强肋与所述内外罩端部之间延伸；和
内轴承支撑件，其构造成在所述轴承的内座圈与所述转子轴之间径向地延伸。
技术方案12：根据技术方案11所述的轴承组件，其中，所述第一和第二弹簧臂相对于所述内和外外罩端部轴向地延伸，使得所述加强环与所述内和外外罩端部轴向地间隔。
技术方案13：根据技术方案11所述的轴承组件，其中，所述外轴承外罩包括安装凸缘，所述安装凸缘配置在所述外外罩端部处，所述安装环构造成联接于所述支撑结构。
技术方案14：根据技术方案11所述的轴承组件，其中，所述外轴承外罩包括外轴承环，所述外轴承环配置在所述内外罩端部处，所述外轴承环构造成联接于所述轴承的外座圈。
技术方案15：根据技术方案11所述的轴承组件，其中，所述内轴承支撑件在外支撑件端部和内支撑件端部之间径向地延伸，所述外支撑件端部构造成配置在所述轴承的内座圈附近，所述内支撑件端部构造成可旋转地联接于所述转子轴，所述内轴承支撑件包括在所述内和外支撑件端部之间径向地延伸的第一支撑弹簧臂和第二支撑弹簧臂。
技术方案16：根据技术方案15所述的轴承组件，其中，所述内轴承支撑件还包括加强肋，所述加强肋将所述第一支撑弹簧臂与所述第二支撑弹簧臂分开，使得所述第一支撑弹簧臂从所述加强肋径向向外朝所述外支撑件端部延伸，且所述第二支撑弹簧臂从所述加强肋径向向内朝所述内支撑件端部延伸。
技术方案17：根据技术方案16所述的轴承组件，其中，所述第一和第二支撑弹簧臂相对于所述内和外支撑件端部轴向地延伸，使得所述加强肋与所述内和外支撑件端部轴向地间隔。
技术方案18：根据技术方案15所述的轴承组件，其中，所述内轴承支撑件包括安装环，所述安装环配置在所述内支撑件端部处，所述安装环构造成经由安装座圈而旋转地联接于所述转子轴。
技术方案19：根据技术方案18所述的轴承组件，其中，所述安装环利用多个径向地延伸的销而联接于所述安装座圈，所述销构造成当超过预定负载阈值的力矩负载传送通过所述轴时破坏。
技术方案20：一种轴承组件，其用于相对于燃气涡轮发动机的支撑结构支撑转子轴，所述轴承组件包括：
轴承，其包括外座圈和内座圈；
外轴承外罩，其构造成在所述轴承的外座圈与所述燃气涡轮发动机的支撑结构之间径向地延伸；和
内轴承支撑件，其构造成在所述轴承的内座圈与所述转子轴之间径向地延伸，
其中，所述外轴承外罩和所述内轴承支撑件各自包括至少一个径向地延伸的弹簧臂，使得所述外轴承外罩和所述内轴承支撑件共同地形成串联地联接在所述支撑结构与所述转子轴之间的两个弹簧。
参照下列描述和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面和优点将更好理解。并入本说明书中并组成其一部分的附图例示了本发明的实施例，并与说明一起用来解释本发明的原理。
附图说明
本发明的针对本领域技术人员的完整且能够实现的公开，包括其最佳实施方式，在参照附图的说明书中阐述，在该附图中：
图1例示燃气涡轮发动机的一个实施例的截面图，该燃气涡轮发动机可用在根据本主题的方面的飞行器内；
图2例示轴承组件的一个实施例的截面图，该轴承组件用于相对于根据本主题的方面的发动机的对应支撑结构来支撑燃气涡轮发动机的转子轴；
图3例示图2中示出的轴承组件的局部截面图，其具体而言例示轴承组件的外轴承外罩；且
图4例示图2中示出的轴承组件的另一局部截面图，其具体而言例示轴承组件的内轴承支撑件。
部件列表
10 燃气涡轮发动机
12 轴向
14 发动机
16 风扇区段
18 外壳体
20 环形进口
22 增压压缩机
24 轴流式压缩机
26 燃烧器
28 涡轮
30 高压驱动轴
32 低压涡轮
34 低压驱动轴
37 减速装置
38 风扇转子组件
40 环形风扇壳体
42 出口导向导叶
44 风扇转子叶片
46 下游区段
48 空气流管道
50 空气流
52 进口
54 箭头
56 空气流
58 箭头
60 燃烧产物
100 第一轴承组件
101 第二轴承组件
102 外轴承外罩
104 内轴承支撑件
106 转子轴
108 支撑框架
110 密封隔室
112 轴承
114 内座圈
116 外座圈
118 滚动元件
120 内外罩端部
122 外外罩端部
124 外轴承环
126 凸缘
128 轴承表面
130 唇缘
134 孔
136 接收螺栓
138 第一弹簧臂
140 第二弹簧臂
142 加强环
144 内支撑件端部
146 外支撑件端部
148 轴承环
150 安装环
152 轴承表面
154 唇缘
156 扳手螺母
158 内表面
160 外面
162 安装座圈
164 第一弹簧臂
166 第二弹簧臂
168 加强肋
170 保险件结构
172 安装销。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或更多个示例在附图中例示。各示例是作为本发明的解释而非本发明的限制而提供的。事实上，对本领域技术人员而言将是显而易见的是，可在本发明中进行各种更改和变更而不脱离本发明的范围或精神。例如，例示或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，意图本发明覆盖落入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此种更改和变更。
大体而言，本主题涉及改进的轴承组件，其用于相对于发动机的对应支撑结构来支撑燃气涡轮发动机的转子轴。具体而言，在若干实施例中，轴承组件可包括外轴承外罩、内轴承支撑件和轴承，轴承联接在外轴承外罩与内轴承支撑件之间，使得外轴承外罩从轴承径向向外朝发动机的支撑结构延伸，且内轴承支撑件从轴承径向向内朝转子轴延伸。如将在下面描述的，内轴承支撑件可具有“双锥”轴构造，该“双锥”轴构造由在内轴承支撑件的相反端部和内轴承支撑件的对应的轴向加强肋之间径向和轴向地延伸的第一和第二弹簧臂形成。弹簧臂可大体上允许内轴承支撑件具有相对低的径向刚度，而轴向加强肋可提供所需的轴向刚度，以用于维持期望的转子-定子间隙。
此外，如将在下面描述的，外轴承外罩可包括与内轴承支撑件的构造类似的“双锥”构造。例如，外轴承外罩也可包括第一和第二弹簧臂，该第一和第二弹簧臂在外轴承外罩的相反端部与外罩的对应的轴向加强环之间径向和轴向地延伸。结果，外轴承外罩和内轴承支撑件可大体上形成两个“弹簧”，这两个“弹簧”在支撑结构与转子轴之间串联地联接。此种构造可允许用于所公开的轴承组件的径向刚度的显著降低，从而允许组件降低传送至其他邻近的发动机构件的径向负载。
现在参照附图，图1例示燃气涡轮发动机10的一个实施例的截面图，燃气涡轮发动机10可用在根据本主题的方面的飞行器内，其中发动机10示为具有延伸穿过其以用于参考的纵向或轴向中心线轴线12。大体而言，发动机10可包括核心燃气涡轮发动机(大体上由参考标号14指示)和定位在其上游的风扇区段16。核心发动机14可大体上包括基本上管状的外壳体18，该基本上管状的外壳体18限定环形进口20。此外，外壳体18还可包封且支撑增压压缩机22，以用于将进入核心发动机14的空气的压力增大至第一压力水平。高压、多级、轴流式压缩机24然后可接收来自增压压缩机22的加压空气，且进一步增大此种空气的压力。离开高温压缩机24的加压空气然后可流到燃烧器26，在燃烧器26内，燃料被喷射到加压空气流中，其中所得的混合物在燃烧器26内燃烧。高能燃烧产物被沿发动机10的热气体路径从燃烧器26引导到第一(高压)涡轮28，以用于经由第一(高压)驱动轴30来驱动高压压缩机24，且然后被引导至第二(低压)涡轮32以用于经由与第一驱动轴30大体上同轴的第二(低压)驱动轴34驱动增压压缩机22和风扇区段16。在驱动涡轮28和32中的各个之后，燃烧产物可经由排气喷嘴36从核心发动机14排出，以提供推进喷气推力。
此外，如图1中所示，发动机10的风扇区段16可大体上包括可旋转、轴流式的风扇转子组件38，该风扇转子组件38构造成由环形风扇壳体40包围。本领域技术人员应理解的是，风扇壳体40可构造成相对于核心发动机14由多个基本上径向地延伸、周向地间隔的出口导向导叶42支撑。此外，轴承支撑结构108(图2)可从出口导向导叶42径向向内延伸。因此，风扇壳体40可包封风扇转子组件38及其对应的风扇转子叶片44。而且，风扇壳体40的下游区段46可在核心发动机14的外部分上方延伸，以便限定提供额外的推进喷气推力的副或旁通空气流管道48。
应当理解的是，在若干实施例中，第二(低压)驱动轴34可直接联接于风扇转子组件38，以提供直接驱动构造。备选地，第二驱动轴34可经由减速装置37(例如，减速齿轮或齿轮箱)联接于风扇转子组件38，以提供间接驱动或齿轮驱动构造。此种减速装置还可根据期望或需求而提供在发动机内的任何其他合适的轴和/或转轴之间。
在发动机10的操作期间，应当理解的是，最初的空气流(由箭头50指示)可穿过风扇外罩40的相关进口52进入发动机10。空气流50然后行进穿过风扇叶片44，且分裂成第一压缩空气流(由箭头54指示)和第二压缩空气流(由箭头56指示)，该第一压缩空气流通过管道48移动，该第二压缩空气流量进入增压压缩机22。第二压缩空气流56的压力然后被增大，且进入高压压缩机24(如由箭头58指示的)。在与燃料混合且在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物60离开燃烧器26且流动穿过第一涡轮28。之后，燃烧产物60流动穿过第二涡轮32，且离开排气喷嘴36，以提供用于发动机10的推力。
现在参考图2-4，根据本主题的方面例示适用于在燃气涡轮发动机10内使用的轴承组件100的一个实施例的各种截面图。具体而言，图2例示相对于燃气涡轮发动机10的风扇转子组件38安装的轴承组件100的截面图。图3例示图2中示出的轴承组件100的局部截面图，其具体而言例示轴承组件100的外轴承外罩102。此外，图4例示图2中示出的轴承组件100的另一局部截面图，其具体而言例示轴承组件100的内轴承支撑件104。
如图2所示，轴承组件38可大体上包括转子轴106(例如，图1中示出的轴34)，转子轴106构造成支撑从对应的转子盘(未示出)径向向外延伸的转子组件38的风扇叶片44(图1)的阵列。如一般理解的，转子轴106可通过一个或更多个轴向地间隔的轴承组件100、101而被支撑在发动机10内，轴承组件100、101构造成相对于燃气涡轮发动机10的结构支撑框架108旋转地支撑转子轴42。例如，如图2所示，第一轴承组件100可在第二轴承组件101轴向后方的场所处联接在转子轴106与支撑框架108之间。在若干实施例中，第一轴承组件100可位于发动机10内的第二轴承位置处，且可对应于风扇推力轴承，而第二轴承组件101可位于发动机10内的第一轴承位置处，且可对应于滚柱轴承组件。
如在例示的实施例中所示的，第一轴承组件100(在下文中简单地称为轴承组件100)可大体上定位在发动机10的限定在转子轴106与支撑框架108之间的环形、密封的隔室110内。在若干实施例中，轴承组件100可包括轴承112、外轴承外罩102和内轴承支撑件104，外轴承外罩102在轴承112与支撑框架108之间径向地延伸，内轴承支撑件104在轴承112与转子轴106之间径向地延伸。如图2所示，轴承112可大体上包括内座圈114、外座圈116和多个滚动元件118(仅示出其中的一个)，外座圈116从内座圈114径向向外地定位，多个滚动元件118配置在内和外座圈114、116之间。滚动元件118可大体上对应于任何合适的轴承元件，诸如滚珠或滚柱。
应当理解的是，轴承112可大体上具有允许其如在本文中描述的那样起作用的任何合适的轴承构造。例如，在一个实施例中，内座圈114可具有分离座圈构造，使得内座圈114包括前内座圈部分114A(图3)和后内座圈部分114B二者(图3)。而且，在一个实施例中，除了分离内座圈之外(或作为其备选方案)，外座圈116也可具有分离座圈构造。
如图2和3所示，外轴承外罩102可大体上在内外罩端部120(图3)与外外罩端部122(图3)之间径向地延伸，其中外轴承外罩102包括外轴承环124和安装凸缘126，外轴承环124配置在内外罩端部120处，安装凸缘126配置在外外罩端部处。大体而言，外轴承环124可构造成与轴承112的外座环116对接或联接于其。例如，如在图3中具体示出的，外轴承环124可限定外周向轴承表面128，该外周向轴承表面128构造成围绕轴承112的整个外周边接触外座圈116或以其他方式配置在其附近。
此外，外轴承环124可包括合适的固持特征，或可与其相关，以用于相对于外轴承外罩102轴向地固持轴承112。例如，如图3所示，外轴承环124可包括唇缘130，唇缘130构造成沿外座圈116的后侧径向地延伸，以便阻止轴承112相对于外轴承外罩102沿轴向向后方向的移动。而且，还可沿外座圈116的前侧提供(多个)固持特征。例如，如图3所示，在一个实施例中，前固持特征可对应于扳手螺母(spanner nut)132，扳手螺母132经由合适的螺栓或其他紧固件联接于外轴承环124。
如图2和3所示，在若干实施例中，外轴承外罩102可经由安装凸缘126联接于发动机10的支撑框架108，安装凸缘126配置在外罩102的外外罩端部122处。大体而言，安装凸缘126可构造成利用任何合适的附接手段而联接于支撑框架108。例如，如在例示的实施例中示出的，安装凸缘126可限定多个轴向地延伸的螺栓孔134(图3)(仅示出其中的一个)，以用于接收螺栓136或构造成将安装凸缘126联接于支撑框架108的其他合适的紧固件。在其他实施例中，外轴承外罩102可构造成利用任何其他合适的附接手段而联接于支撑框架108。
此外，如图2和3所示，外轴承外罩102还可包括在第一和第二外罩端部120、122之间延伸的第一和第二弹簧臂138、140。具体而言，如图3所示，第一弹簧臂138可构造成从安装凸缘126径向向内且轴向向前延伸至外轴承外罩102的轴向加强环142。此外，第二弹簧臂140可构造成从轴向加强环142径向向内且轴向向后延伸至外轴承环124。大体而言，弹簧臂138、140可构造成允许外轴承外罩102像弹簧状部件那样沿径向方向起作用，从而提供外轴承外罩102的径向刚度的降低。例如，弹簧臂138、140中的一者或二者可构造成在通过外轴承外罩102施加径向负载时径向地变形，从而允许外罩102适应穿过轴承组件100传送的径向负载。
而且，设在第一和第二弹簧臂138、140之间的加强环142可大体上构造成对外轴承外罩102提供增大的轴向刚度。结果，加强环142可用于降低外轴承外罩102的在施加轴向负载时的轴向偏斜。如图2和3中所示，在一个实施例中，弹簧臂138、140可构造成相对于外轴承外罩102的内和外外罩端部120、122沿轴向方向延伸，使得轴向加强环142位于安装凸缘126和外轴承环124二者的轴向前方。然而，在其他实施例中，加强环142可具有相对于安装凸缘126和/或外轴承环124的任何其他合适的轴向定位。
应当理解的是，除了加强环142之外，第二弹簧臂140还可构造成对外轴承外罩102提供额外的轴向刚度。具体而言，如图3所示，尽管第二弹簧臂140在加强环142与外轴承环124之间在径向方向上略微延伸，但弹簧臂140主要沿轴向方向延伸。因此，加强环142和第二弹簧臂140的组合可用于对外轴承外罩102提供增大的轴向刚度。
此外，如图2和4所示，内轴承支撑件104可大体上在内支撑件端部144(图4)与外支撑件端部146(图4)之间径向地延伸，其中内轴承支撑件104包括内轴承环148和内安装环150，内轴承环148配置在外支撑件端部146处，内安装环150配置在内支撑件端部144处。大体而言，内轴承环148可构造成与轴承112的内座圈114对接和/或联接于其。例如，如在图4中具体示出的，内轴承环148可限定内周向轴承表面152，内周向轴承表面152构造成围绕轴承112的整个内周边接触外座圈114或以其他方式配置在其附近。
此外，内轴承环148可包括合适的固持特征或可与其相关，以用于相对于内轴承支撑件104轴向地固持轴承112。例如，如图4所示，内轴承环148可包括唇缘154，唇缘154构造成沿内座圈114的前侧径向地延伸，以便阻止轴承112相对于内轴承支撑件104沿轴向向前方向的移动。而且，还可沿内座圈114的后侧提供(多个)固持特征。例如，如图4所示，在一个实施例中，后固持特征可对应于扳手螺母156，扳手螺母156联接于内轴承支撑件104。
如图2和4所示，在若干实施例中，内轴承支撑件104可构造成经由安装环150而可旋转地联接于转子轴106，安装环150配置在支撑件104的内支撑件端部144处。例如，如在图4中具体示出的，安装环可限定内表面158，内表面158构造成与安装座圈162的外面160对接，安装座圈162可旋转地联接于转子轴106。具体而言，在若干实施例中，安装环150的内表面158和安装座圈162的外面160可在轮廓方面设定为使得滑动界面限定在安装环150与安装座圈162之间。例如，在一个实施例中，安装环150的内表面158和安装座圈162的外面160二者可限定匹配的球形表面。如将在下面描述的，可安装座圈162可经由销连接件而联接于安装环150，该销连接件构造成如果通过转子轴106施加过量的力矩负载则破坏，在该点处，限定在安装座圈162与内轴承支撑件104之间的滑动界面可允许转子轴106倾斜，以调节其旋转中心。
此外，如图2和4所示，内轴承支撑件104还可包括在第一和第二支撑件端部144、146之间延伸的第一和第二弹簧臂164、166。具体而言，如图4所示，第一弹簧臂164可构造成从内轴承环148径向向内且轴向向前延伸至内轴承支撑件104的轴向加强肋168。此外，第二弹簧臂156可构造成从轴向加强肋168径向向内且轴向向后延伸至安装环150。大体而言，弹簧臂164、166可构造成允许内轴承支撑件104像弹簧状部件那样沿径向方向起作用，从而提供内轴承支撑件104的径向刚度的降低。例如，弹簧臂164、166可构造成在通过内轴承支撑件104施加径向负载时径向地变形，从而允许支撑件104适应穿过轴承组件100传送的径向负载。
而且，设在第一和第二弹簧臂164、166之间的加强肋168可大体上构造成对内轴承支撑件104。结果，加强肋168可用于在施加轴向负载时降低内轴承支撑件104的轴向偏斜。如图2和4所示，在一个实施例中，弹簧臂164、166可构造成相对于内轴承支撑件的内和外支撑件端部144、146沿轴向方向延伸，使得轴向加强肋168位于内轴承环148和安装环150二者的轴向前方。然而，在其他实施例中，加强肋168可具有相对于内轴承环148和/或外安装环150的任何其他合适的轴向定位。
应当理解的是，由于外轴承外罩102和内轴承支撑件104的构造，公开的轴承组件100大体上具有双弹簧构造，其中两个“弹簧”串联地联接在转子轴106与支撑件框架108之间。具体而言，外轴承外罩102的弹簧臂138、140和内轴承支撑件104的弹簧臂164、166的组合可允许整个轴承组件100具有相对低的径向刚度，使得转子轴106的旋转中心在发动机内的不平衡事件中接近新的转子重心，从而提供通过组件100的降低的负载传送。此外，外轴承外罩102和内轴承支撑件104的构造还可提供所需的轴向刚度，以用于在负载期间维持低轴向偏斜，从而允许公开的轴承组件100辅助实现期望的(多个)转子-定子间隙。
还应当理解的是，如在上面指出的，轴承组件100还可包括合适的负载降低特征或可与其相关，以用于降低风扇支撑系统的旋转动负载。具体而言，在若干实施例中，外轴承外罩102的轴向加强环142可构造成联接于在加强环142与第二轴承组件101之间延伸的主保险件结构170(图2)。如将在下面描述的，主保险件结构170可构造成在通过结构170施加过量的径向负载时破坏。
此外，如图4中所示，内轴承支撑件104可构造成经由销连接件而联接于安装座圈162。具体而言，多个安装销172可构造成在内轴承支撑件104与安装座圈162之间沿限定在此种构件之间的界面径向地延伸。在若干实施例中，安装销172可对应于剪切销，剪切销构造成当给定的剪切负载施加在限定在内轴承支撑件104与安装座圈162之间的周向界面处时破坏。
在燃气涡轮发动机10的操作期间，发动机10内的不平衡可引起显著高的径向力，该径向力被施加穿过发动机10的风扇区段16且被施加到支撑转子组件38的轴承组件100、101中。如果径向力超过给定的负载阀值，则主保险件结构170可破坏(例如，在邻近第一轴承位置的场所处)。此种破坏可允许风扇围绕新的旋转轴线旋转，从而从而改变转子轴106的重心且引起转子轴106上的弯曲负载，这又引起位于第二轴承位置处的轴承组件100处的力矩负载。该力矩负载可作用为安装销172上的剪切负载，安装销172联接在内轴承支撑件104与安装座圈162之间。如果力矩负载超过预定阀值，则安装销172可破坏，从而允许转子轴106围绕限定在内轴承支撑件104与安装座圈162之间的滑动界面倾斜，使得轴的旋转中心进一步接近新的转子重心。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何装置或系统，并执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其他示例。如果此种其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果此种其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则此种其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种轴承组件(100)，其用于相对于燃气涡轮发动机(10)的支撑结构(108)支撑转子轴(106)，所述轴承组件(100)包括：
轴承(112)，其包括外座圈(116)和内座圈(114)；
外轴承外罩(102)，其构造成在所述外座圈(116)与所述燃气涡轮发动机(10)的支撑结构(108)之间径向地延伸；和
内轴承支撑件(104)，其在外支撑件端部(144)与内支撑件端部(146)之间径向地延伸，所述外支撑件端部(144)构造成配置在所述轴承(112)的内座圈(114)附近，所述内支撑件端部(146)构造成可旋转地联接于所述转子轴(106)，所述内轴承支撑件(104)包括在所述内(146)和外支撑件端部(144)之间径向地延伸的第一弹簧臂(164)和第二弹簧臂(166)，所述内轴承支撑件(104)还包括加强肋(168)，所述加强肋(168)将所述第一弹簧臂(164)与所述第二弹簧臂(166)分开，使得所述第一弹簧臂(164)从所述加强肋(168)径向向外朝所述外支撑件端部(144)延伸，且所述第二弹簧臂(166)从加强肋(168)径向向内朝所述内支撑件端部(146)延伸。
2.根据权利要求1所述的轴承组件(100)，其中，所述第一(164)和第二弹簧臂(166)相对于所述内(146)和外支撑件端部(144)轴向地延伸，使得所述加强肋(168)与所述内(146)和外支撑件端部(144)轴向地间隔。
3.根据权利要求1所述的轴承组件(100)，其中，所述内轴承支撑件(104)包括内轴承环(148)，所述内轴承环(148)配置在所述外支撑件端部(144)处，所述内轴承环(148)构造成联接于所述轴承(112)的内座圈(114)。
4.根据权利要求1所述的轴承组件(100)，其中，所述内轴承支撑件(104)包括安装环(150)，所述安装环(150)配置在所述内支撑件端部(146)处，所述安装环(150)构造成经由安装座圈(162)而旋转地联接于所述转子轴(106)。
5.根据权利要求4所述的轴承组件(100)，其中，所述安装环(150)使用多个径向地延伸的销(172)而联接于所述安装座圈(162)，所述销(172)构造成当超过预定负载阀值的力矩负载传送通过所述轴(106)时破坏。
6.根据权利要求4所述的轴承组件(100)，其中，滑动界面限定在所述安装环(150)与所述安装座圈(162)之间。
7.根据权利要求1所述的轴承组件(100)，其中，所述外轴承外罩(102)在外外罩端部(122)与内外罩端部(120)之间径向地延伸，所述外外罩端部(122)构造成联接于所述支撑结构(108)，所述内外罩端部(120)构造成配置在所述轴承(112)的外座圈(116)附近，所述外轴承外罩(102)包括在所述内(120)和外外罩端部(122)之间延伸的第一外罩弹簧臂(138)和第二外罩弹簧臂(140)。
8.根据权利要求7所述的轴承组件(100)，其中，所述外轴承外罩(102)还包括加强环(142)，所述加强环(142)将所述第一外罩弹簧臂(138)与所述第二外罩弹簧臂(140)分开，使得所述第一外罩弹簧臂(138)在所述加强环(142)与所述外外罩端部(122)之间延伸，且所述第二外罩弹簧臂(140)在所述加强环(142)与所述内外罩端部(120)之间延伸。
9.根据权利要求8所述的轴承组件(100)，其中，所述第一(138)和第二外罩弹簧臂(140)相对于所述内(120)和外外罩端部(122)轴向地延伸，使得所述加强环(142)与所述内(120)和外外罩端部(122)轴向地间隔。
10.根据权利要求7所述的轴承组件(100)，其中，所述外轴承外罩(102)包括安装凸缘(126)，所述安装凸缘(126)配置在所述外外罩端部(122)处，所述外外罩端部(122)构造成联接于所述支撑结构(108)，且其中，所述外轴承外罩(102)包括外轴承环(124)，所述外轴承环(124)配置在所述内外罩端部(120)处，所述内外罩端部(120)构造成联接于所述轴承(112)的外座圈(116)。
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