CN107304713B - 轴承 - Google Patents

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Abstract

一种轴承(100)包括用于支撑旋转构件的轴承垫(106)和附接于轴承垫(106)或与轴承垫(106)一体地形成的外罩(110)。外罩(110)包括朝轴承垫(106)延伸的柔性柱(116)以用于向轴承垫(106)提供气流。柱(116)沿轴承(100)的轴向方向(A2)从轴承垫(106)的外周边(132)内侧的位置支撑轴承垫(106)。在此构造的情况下，轴承垫(106)沿轴承(100)的径向方向(R2)的抵抗力在外周边(132)处小于在柱(116)附近轴承垫(106)沿径向方向(R2)的抵抗力。

Description

轴承
技术领域
本主题大体上涉及轴承，或者更具体而言，涉及可在燃气涡轮发动机中使用的空气轴承。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括与彼此流连通地布置的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心大体上以串流顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作时，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在压缩机区段处，一个或更多个轴向压缩机逐渐地压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合且被焚烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃烧气体的流驱动涡轮区段，且然后传送穿过排气区段，例如，至大气。
常规的燃气涡轮发动机包括具有轴的转子组件、压缩机、涡轮、联接件、密封包装，和给定操作条件下的最佳操作所需的其它元件。这些转子组件具有由于重力生成恒定静态力的质量，且还例如因为操作期间转子组件中的不平衡而生成动态力。这样的燃气涡轮发动机包括轴承以维持和支撑这些力，同时允许转子组件的旋转。
至少一些已知的旋转机械在期望非油润滑轴承的地方使用气体轴承。然而，典型的气体轴承由于常规的向内定位的阻尼器组件而支撑在轴承垫的外周边处。这样的构造可使得气体轴承难以适应转子组件的旋转构件的任何失准，因为由于此类失准而在轴承垫与旋转构件之间产生点或线力。
因此，能够适应转子组件的旋转构件的失准的气体轴承将为有用的。更具体而言，能够支撑转子组件的失准的旋转构件而不生成实质的点力或线力的气体轴承将为特别有益的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述显而易见，或可通过本发明的实践了解。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种限定轴向方向和径向方向的轴承。轴承包括用于支撑旋转构件并且限定外周边的轴承垫。轴承额外包括附接于轴承垫或者与该轴承垫一体地形成的外罩。外罩包括朝轴承垫延伸的柔性柱以用于向轴承垫提供气流。柱沿轴向方向从轴承垫的外周边内侧的位置支撑轴承垫，使得在外周边处轴承垫沿径向方向的抵抗力小于轴承垫在柱附近沿径向方向的抵抗力。
在本公开的另一个示例性实施例中，提供一种用于具有旋转构件的燃气涡轮发动机的轴承。轴承包括用于支撑燃气涡轮发动机的旋转构件并且限定外周边的轴承垫。轴承额外包括具有内壁的外罩，该内壁附接于轴承垫或者与该轴承垫一体地形成。内壁至少部分地形成柔性柱，柔性柱从轴承垫的外周边内侧的位置支撑轴承垫，并且限定用于向轴承垫提供气流的通道。
技术方案1. 一种限定轴向方向和径向方向的轴承，所述轴承包括：
轴承垫，其用于支撑旋转构件且限定外周边；以及
外罩，其附接于所述轴承垫或与所述轴承垫一体地形成，所述外罩包括朝所述轴承垫延伸的柔性柱以用于向所述轴承垫提供气流，所述柱沿所述轴向方向从所述轴承垫的所述外周边内侧的位置支撑所述轴承垫，使得在所述外周边处所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力小于在所述柱附近所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力。
技术方案2. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述轴承限定中心轴线，其中所述旋转构件限定中心轴线，且其中所述柔性柱构造成枢转以适应所述旋转构件的中心轴线与所述轴承的中心轴线的失准。
技术方案3. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述柱是双壁柱，限定用于向所述轴承垫提供所述气流的内通道。
技术方案4. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述外罩限定第一流体阻尼腔和与所述第一流体阻尼腔间隔的第二流体阻尼腔，且其中所述第一流体阻尼腔通过所述柱与所述第二流体阻尼腔处于流连通。
技术方案5. 根据技术方案4所述的轴承，其中，所述柱限定内通道和外通道，且其中所述第一流体阻尼腔通过所述外通道与所述第二流体阻尼腔处于流连通。
技术方案6. 根据技术方案5所述的轴承，其中，所述外通道与所述内通道同心。
技术方案7. 根据技术方案5所述的轴承，其中，所述外通道构造为间隔间隙，使得所述第一流体阻尼腔与所述第二流体阻尼腔处于限制性流连通。
技术方案8. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述轴承垫沿所述轴向方向限定中心，且其中所述柱沿所述轴向方向大致位于所述轴承垫的中心处。
技术方案9. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述轴承限定周向方向，其中所述轴承垫沿所述周向方向限定中心，且其中所述柱沿所述周向方向大致位于所述轴承垫的中心处。
技术方案10. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述轴承垫包括内表面，其中所述内表面限定与所述柱处于气流连通的一个或更多个开口。
技术方案11. 根据技术方案1所述的轴承，其中，所述轴承垫和外罩由单个连续的材料一体地形成。
技术方案12. 根据技术方案11所述的轴承，其中，所述轴承垫和外罩使用增材制造过程形成。
技术方案13. 一种用于包括旋转构件的燃气涡轮发动机的轴承，所述轴承包括：
轴承垫，其用于支撑所述燃气涡轮发动机的旋转构件，所述轴承垫限定外周边；以及
外罩，其包括附接于所述轴承垫或与所述轴承垫一体地形成的内壁，所述内壁至少部分地形成柔性柱，所述柔性柱从所述轴承垫的所述外周边内侧的位置支撑所述轴承垫，并且限定用于向所述轴承垫提供气流的通道。
技术方案14. 根据技术方案13所述的轴承，其中，所述柱从所述轴承垫的所述外周边内侧的位置完全地支撑所述轴承垫，使得在所述外周边处所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力小于在所述柱附近所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力。
技术方案15. 根据技术方案13所述的轴承，其中，所述轴承限定中心轴线，其中所述旋转构件限定中心轴线，且其中所述柔性柱构造成枢转以适应所述旋转构件的中心轴线与所述轴承的中心轴线的失准。
技术方案16. 根据技术方案13所述的轴承，其中，所述轴承限定轴向方向和周向方向，其中所述轴承垫沿所述轴向方向和所述周向方向限定中心，且其中所述柱在所述周向方向上沿所述轴向方向大致位于所述轴承垫的中心处。
技术方案17. 根据技术方案13所述的轴承，其中，所述内壁为内蛇形壁，其中所述外罩还包括附接于所述轴承垫或与所述轴承垫一体地形成并且至少部分地限定第一流体阻尼腔的外蛇形壁，且其中所述外蛇形壁和所述内蛇形壁一起至少部分地限定第二流体阻尼腔。
技术方案18. 根据技术方案17所述的轴承，其中，所述外蛇形壁还至少部分地限定所述柔性柱，且其中所述第一流体阻尼腔通过所述柱与所述第二流体阻尼腔处于流连通。
技术方案19. 根据技术方案17所述的轴承，其中，由所述内蛇形壁限定的所述通道为内通道，其中所述外蛇形壁和内蛇形壁一起形成所述柱并且一起限定外通道，且其中所述第一流体阻尼腔通过所述外通道与所述第二流体阻尼腔处于流连通。
技术方案20. 根据技术方案19所述的轴承，其中，所述外通道与所述内通道同心。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其一部分的附图说明了本发明的实施例，并与该描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
包括针对本领域普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整和开放的公开在参照附图的说明书中阐述，在附图中：
图1是根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意截面图。
图2是根据本公开的示例性实施例的轴承的侧视图。
图3是图2的示例性轴承的端视图。
图4是图2的示例性轴承的透视剖开视图。
图5是沿图2中的线5-5截取的图2的示例性轴承的截面图。
图6是沿图3中的线6-6截取的图2的示例性轴承的截面图。
图7是处于受压状态的图2的示例性轴承的局部放大截面图。
图8是处于伸展状态的图2的示例性轴承的局部放大截面图。
图9是适应偏离轴线的旋转构件的图2的示例性轴承的局部放大截面图。
构件清单
12 涡轮风扇喷气发动机
13 纵向或轴向中心线
14 风扇区段
16 核心涡轮发动机
18 外壳体
20 入口
22 低压压缩机
24 高压压缩机
26 燃烧区段
28 高压涡轮
30 低压涡轮
32 喷气排气区段
34 高压轴/转轴
36 低压轴/转轴
38 风扇
40 叶片
42 盘
44 促动部件
46 功率齿轮箱
48 机舱
50 风扇外罩或机舱
52 出口导向导叶
54 下游区段
56 旁通空气流通路
58 空气
60 入口
62 空气的第一部分
64 空气的第二部分
66 燃烧气体
68 定子导叶
70 涡轮转子叶片
72 定子导叶
74 涡轮转子叶片
76 风扇喷嘴排气区段
78 热气体路径
100 轴承组件
102 中心轴线
104 轴向开口
106 轴承垫
108 内表面
110 外罩
112 气体入口
114 供应通道
116 柱
118 垫的中心
120 分配孔
122 轴承区段
124 第一流体阻尼腔
126 第二流体阻尼腔
128 外壁
130 内壁
132 外周边
134 外罩的本体
136 外壁的半刚性部分
138 外壁的刚性部分
140 内壁的半刚性部分
142 内通道
144 外通道
146 阻尼流体供应源
148 旋转构件
150 148的中心轴线
200 喷嘴
202 导向导叶
204 外环。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的提出的实施例，其一个或更多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指示图中的特征。图和描述中的相似或类似的标号用于指示本发明的相似或类似的部分。如在本文中所使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用以将一个构件与另一个构件区分，且不意在表示单独构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”指相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指流体从其流动的方向，且“下游”指流体流到其的方向。
现在参考附图，其中，相同的数字贯穿附图指示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的涡轮机的示意截面图。更具体而言，对于图1的实施例，涡轮机构造为燃气涡轮发动机，或更确切地说构造为高旁通涡轮风扇喷气发动机12，其在本文中称为“涡轮风扇发动机12”。如图1中所示，涡轮风扇发动机12限定轴向方向A1(与用于参考而提供的纵向中心线13平行地延伸)、径向方向R1和围绕轴向方向A1延伸的周向方向(未示出)。一般来说，涡轮风扇10包括风扇区段14和配置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所描绘的示例性核心涡轮发动机16大体上包括基本上管状的外壳体18，该外壳体18限定环形入口20。外壳体18包围且核心涡轮发动机16包括(以串联流动的关系)：包括增压机或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24的压缩机区段；燃烧区段26；包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段；和喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28传动地连接至HP压缩机24。低压(LP)轴或转轴36将LP涡轮30传动地连接至LP压缩机22。因此，LP轴36和HP轴34各自是在涡轮风扇发动机12的操作期间围绕轴向方向A1旋转的旋转构件。
为了支撑这样的旋转构件，涡轮风扇发动机包括附接于涡轮风扇发动机12内的各种结构构件的多个空气轴承100。具体而言，对于所描绘的实施例，轴承100有助于例如LP轴36和HP轴34的旋转，且阻尼在涡轮风扇发动机12的操作期间施加于轴承100的振动能量。虽然轴承100被描绘且示为大体上位于相应的LP轴36和HP轴34的前端和后端处，轴承100可额外地或备选地位于沿着LP轴36和HP轴34的任何期望位置，包括但不限于，轴34、36的中心或中间跨度区域，或沿着轴34、36的常规轴承100的使用将带来显著设计挑战的其它位置。此外，轴承100可以与常规油润滑轴承组合地使用。例如，在一个实施例中，常规油润滑轴承可位于轴34、36的端部处，且一个或更多个轴承100可沿轴34、36的中心或中间跨度区域定位。
仍参照图1的实施例，风扇区段14包括风扇38，该风扇38具有以间隔开的方式联接至盘42的多个风扇叶片40。如所描绘的那样，风扇叶片40大体上沿径向方向R从盘42向外延伸。各风扇叶片40能够相对于盘42围绕桨距轴线P借助于风扇叶片40而旋转，风扇叶片40操作地联接至合适的桨距改变机构44，桨距改变机构44构造成一致共同地改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40、盘42和桨距改变机构44能够通过跨过功率齿轮箱46的LP轴36围绕纵向轴线12一起旋转。功率齿轮箱46包括多个齿轮，以用于将风扇38相对于LP轴36的转速调节至更有效率的旋转风扇速度。更具体而言，风扇区段包括能够通过跨过功率齿轮箱46的LP轴36旋转的风扇轴。因此，风扇轴也可以被认为是旋转构件，且类似地由一个或更多个轴承支撑。
仍参照图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前毂48覆盖，该前毂48空气动力地形成轮廓，以促进穿过多个风扇叶片40的空气流。此外，示例性风扇区段14包括环形风扇外罩或外机舱50，环形风扇外罩或外机舱50周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。示例性机舱50由多个周向地间隔的出口导向导叶52相对于核心涡轮发动机16支撑。而且，机舱50的下游区段54在核心涡轮发动机16的外部上方延伸，以便在其间限定旁通空气流通路56。
在涡轮风扇发动机12的操作期间，一定量的空气58穿过机舱50和/或风扇区段14的相关联的入口60进入涡轮风扇10。在一定量的空气58行进跨过风扇叶片40时，由箭头62指示的空气58的第一部分被引导或传送到旁通空气流通路56中，且由箭头64指示的空气58的第二部分被引导或传送到核心空气流径37中，或更具体而言到LP压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比率通常称为旁通比。空气的第二部分64的压力然后在其被传送穿过高压(HP)压缩机24且到燃烧区段26中时增大，在燃烧区段26处，其与燃料混合且被焚烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66被传送穿过HP涡轮28，在此，经由联接至外壳体18的HP涡轮定子导叶68和联接至HP轴或转轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级获取来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分，因而导致HP轴或转轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被传送穿过LP涡轮30，在此，经由联接至外壳体18的LP涡轮定子导叶72和联接至LP轴或转轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66获取热能和动能的第二部分，因而导致LP轴或转轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
燃烧气体66随后被传送穿过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32以提供推进推力。同时，当空气的第一部分62在其从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被传送穿过旁通空气流通路56时，空气的第一部分62的压力显著地增大，从而也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，以用于将燃烧气体66传送穿过核心涡轮发动机16。
然而，应理解的是，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机12仅是作为示例提供的，且在其它示例性实施例中，涡轮风扇发动机12可具有任何其它适合的构造。还应理解的是，在其它示例性实施例中，本公开的方面可并入任何其它适合的燃气涡轮发动机中。例如，在其它示例性实施例中，本公开的方面可并入例如涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机或涡轮喷气发动机中。此外，在其它示例性实施例中，本公开的方面可并入任何其它适合的涡轮机中，包括但不限于蒸汽涡轮、离心压缩机和/或涡轮增压器。
现在参照图2到图4，描绘了根据本公开的示例性实施例的轴承100。具体而言，图2提供根据本公开的示例性实施例的轴承100的侧视图；图3提供图2的示例性轴承100的端视图；且图4提供图2的示例性轴承100的透视剖开视图。在某些示例性实施例中，示例性轴承100可并入在上面参照图1描述的示例性涡轮风扇发动机12中，或者备选地，轴承100可并入任何其它适合的燃气涡轮发动机或涡轮机中。
如图所示，示例性轴承100大体上限定轴向方向A2(和大体上沿轴向方向A2延伸的中心轴线102)、径向方向R2和周向方向C2。轴承100限定轴向开口104，且构造成在轴向开口104内支撑例如涡轮风扇发动机12的旋转构件。轴承100大体上包括一个或更多个轴承垫106和外罩110，轴承垫106各自限定用于支撑旋转构件的内表面108，外罩110附接至轴承垫106或与轴承垫106一体地形成。轴承100构造为“空气”轴承，或无油/不加油轴承，且因此外罩110大体上构造成在操作期间对该一个或更多个轴承垫106的内表面108提供工作气体(例如，空气、压缩空气和燃烧气体等)的流以形成与旋转构件的分离且提供用于支撑这样的旋转构件(未描绘)的低摩擦器件。
轴承100的外罩110包括在沿轴向方向A2的第一端处的气体入口112(图3)和从气体入口112延伸到柱116的供应通道114(图4)。柱116构造成从供应通道114对轴承垫106提供工作气体的流，如将在下面更详细地论述的那样。此外，如所描绘的那样，柱116朝轴承垫106延伸且支撑轴承垫106。对于所描绘的实施例，柱116完全地支撑轴承垫106。此外，对于所描绘的实施例，柱116大致位于轴承垫106的中心处。更具体而言，所描绘的轴承垫106沿轴向方向A2且沿周向方向C2限定中心118，且柱116至少部分地接近轴承垫106的中心118附接至轴承垫106或与其一体地形成。然而，在其它实施例中，柱116可以改为定位成偏离轴承垫106的中心。
在某些实施例中，轴承垫106可构造成分散和/或扩散工作气体，以在轴承100的操作期间支撑和/或润滑旋转构件。在这样的方式下，轴承100可提供静液压加压的顺应性轴承垫。例如，所描绘的示例性轴承垫106包括跨过轴承垫106配置的多个气体分配孔120以在轴向开口104内提供均匀地分配的压力场，以用于支撑和/或润滑旋转构件。
该多个气体分配孔120可构造成具有适于如本文中描述的那样起作用的任何尺寸或布置(例如，阵列、样式或构造)。例如，在一些实施例中，该多个气体分配孔120可大体上具有在大约2密尔(大约50微米)和大约100密尔(大约2540微米)之间且更具体而言在大约5密尔(大约127微米)和大约20密尔(大约508微米)之间的范围内的直径。备选地，或此外，在一些实施例中，各轴承垫106可具有足够高的气体渗透性，以允许从柱116接收的工作气体在轴向开口104内生成足够的压力，以提供旋转构件的支撑和/或润滑。
此外，如所描绘的那样，轴承100包括沿轴承100的周向方向C2间隔的多个区段122。各区段122可大体上包括轴承垫106(例如，在与上述相同的方式下构造)和外罩110的构造为阻尼器组件的相应部分。因此，如可在例如图3中最清楚地看出的那样，轴承100包括沿周向方向C2基本上均匀地间隔的多个轴承垫106。轴承垫106中的各个限定相应的内表面108，多个轴承垫106的内表面108一起限定沿周向方向C2的基本上环形的支撑表面(例如见图3)和沿轴向方向A2的线性支撑表面(例如见图6，在下面论述)以用于支撑旋转构件。
轴承垫106可由适于耐受轴承100的工作条件的任何材料制造。此外，在一些实施例中，轴承垫106由具有足够低的孔隙率的材料制造，以防止在例如涡轮机的操作期间在轴承垫106和旋转构件之间形成的薄气体膜中的不稳定性。例如，在一些实施例中，轴承垫106可由多孔碳(诸如碳石墨)、烧结多孔陶瓷和烧结多孔金属(诸如钴基、镍基或铁基合金)制造。
而且，在一些实施例中，各区段122的轴承垫106和外罩110可由单个连续的材料一体地形成。例如，在一些实施例中，轴承垫106中的各个可与轴承100的相应区段122的外罩110一体地形成，使得相应区段122的轴承垫106和外罩110制造成形成单个一体部分。而且，在某些实施例中，形成两个或更多个区段122的多个轴承垫106和外罩110的相应部分可一体地形成，或者更进一步，形成轴承100的外罩110的相应部分和多个轴承垫106中的各个可以一体地形成。
轴承垫106和外罩110可以经由适合促进形成在下面描绘且描述的一体部分的任何技术来制造。例如，在一些实施例中，轴承垫106和外罩110可使用增材制造工艺(也称为快速原型制造、快速制造和3D打印)，诸如选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EBM)、扩散结合或选择性热烧结(SHS)制造。然而，应当理解的是，在其它实施例中，包括轴承垫106和外罩110的相应部分的轴承区段122中的一个或更多个可由单个连续的材料一体地形成且以任何其它适合的方式(诸如通过机械紧固器件)连结至分别地形成的、相邻的轴承区段122。
现在具体参照图4，且现在还参照提供示例性涡轮100的截面视图的图5和图6(分别沿图2中的线5-5和沿图3中的线6-6)，如在上面简要地提到的，轴承区段122中的各个包括外罩110的构造为阻尼器组件的部分。更具体而言，对于所描绘的实施例，外罩110至少部分地限定第一流体阻尼腔124和第二流体阻尼腔126。对于所描绘的实施例，第一流体阻尼腔124和第二流体阻尼腔126各自围绕柱116延伸三百六十度(360°)。此外，第一流体阻尼腔124定位为邻近轴承垫106，且第二流体阻尼腔126与第一流体阻尼腔124间隔，或者更具体而言，沿径向方向R2与第一流体阻尼腔124间隔。
对于所描绘的实施例，外罩110的构造为用于各轴承区段122的阻尼器组件的部分大体上包括第一外壁128和第二内壁130。对于所描绘的实施例，内壁130和外壁128分别构造为蛇形内壁130和蛇形外壁128(即，在多种方向上延伸的壁)。例如，轴承垫106大体上限定外周边132。蛇形外壁128接近轴承垫106的外周边132(或更确切地说，在轴承垫106的外周边132处)附接至轴承垫106或与其一体地形成，沿轴向方向A2大体上朝轴承垫106的中心118延伸，且随后沿轴向方向A2远离轴承垫106的中心118往回延伸，与外罩110的本体134连接。类似地，对于所描绘的实施例，内壁130接近轴承垫106的中心118(或者更确切地说，在轴承垫106的中心118处)附接至轴承垫106或与其一体地形成，沿径向方向R2大体上远离轴承垫106延伸，且随后沿轴向方向A2远离轴承垫106的中心118延伸，也与外罩110的本体134连接。
此外，外壁128大体上包括半刚性部分136和刚性部分138，且类似地，内壁130包括半刚性部分140。如所描绘的那样，外壁128至少部分地限定第一流体阻尼腔124且至少部分地限定第二流体阻尼腔126。此外，轴承垫106至少部分地限定第一流体阻尼腔124，且内壁130至少部分地限定第二流体阻尼腔126。更具体而言，对于所描绘的实施例，外壁128的半刚性部分136和轴承垫106一起限定第一流体阻尼腔124，且外壁128的刚性部分138和内壁130的半刚性部分140一起限定第二流体阻尼腔126。
应理解的是，如在本文中使用的，用语“半刚性”和“刚性”是相对用语。因此，轴承100的构件的被描述为半刚性的部分可构造成在轴承100的构件的被描述为刚性的部分之前弯曲、挠曲，或屈服。对于所描绘的实施例，各种构件的半刚性部分是通过与此构件的刚性部分相比以更小的厚度形成此部分来形成的。此外，轴承100的描述为“半刚性”的构件在本文中指的是构造成在轴承100的正常操作期间弯曲、挠曲或屈服同时招致较少损伤或不招致损伤的构件。
此外，对于所描绘的实施例，第一流体阻尼腔124通过柱116的一部分与第二流体阻尼腔126处于流连通。具体而言，所描绘的示例性柱116构造为由内壁130的一部分和外壁128的一部分形成的双壁柱116。因此，柱116在径向外端处由外壁128的刚性部分138和内壁130的半刚性部分140支撑。此外，在径向内端处，由内壁130形成的柱116的部分附接至轴承垫106(或者更确切地说，与轴承垫106一体地形成)，且由外壁128形成的柱116的部分通过外壁128的半刚性部分136附接至轴承垫106。
而且，内壁130限定用于对轴承垫106提供工作气体的内通道142，且外壁128和内壁130一起限定外通道144。如将理解的，对于所描绘的实施例，外通道144与内通道142同心，且围绕内通道142限定基本上环形的形状。此外，对于所描绘的实施例，外通道144构造为间隔间隙，使得第一流体阻尼腔124和第二流体阻尼腔126通过外通道144处于限制性地流连通。
此外，第一流体阻尼腔124、第二流体阻尼腔126以及外通道144都被一起密封，且一起限定固定的容积。所描绘的示例性外罩110限定阻尼腔供应源146(图6)，以用于对第一和第二流体阻尼腔124、126填充阻尼流体，使得在操作期间，第一和第二流体阻尼腔124、126和外通道144各自完全地填充有阻尼流体。在腔被填充之后，帽或可移除或持久的封闭器件可定位在阻尼腔供应源146上方。阻尼流体例如可为油，诸如热传递油，或者备选地，可为任何其它适合的流体，诸如任何适合的不可压缩液体。轴承100构造成响应于作用在轴承垫106上的力，穿过外通道144/间隔间隙从第一流体阻尼腔124转移阻尼流体，且将其转移至第二流体阻尼腔126。
更具体而言，现在将参照提供了示例性轴承100的一部分的侧截面视图的图7和图8。图7提供了已吸收了作用在轴承垫106上的力的示例性轴承100的侧视局部放大截面视图，且图8提供了没有作用在轴承垫106上的力的示例性轴承100的侧视局部放大截面视图。
当力作用在轴承垫106上时，诸如当由轴承100支撑的旋转构件大体上沿径向方向R2压在轴承垫106上时，外罩110的形成阻尼器组件的部分允许轴承垫106沿径向方向R2移动，从而吸收此力。更具体而言，在支撑轴承垫106的柱116向上移动时，外壁128的半刚性部分136部分地变形(减小第一流体阻尼腔124的容积)，第一流体阻尼腔124内的阻尼流体的一部分被推过柱116的构造为间隔间隙的外通道144，且流入第二流体阻尼腔126中。与此同时，外壁128的刚性部分138保持基本上静止，且内壁130的半刚性部分140部分地变形，以增大第二流体阻尼腔126的容积，且从第一流体阻尼腔124接收穿过柱116的外通道144提供的阻尼流体的部分。这样的移动吸收施加在轴承垫106上的力，且阻尼这样的移动。例如，外通道144/间隔间隙的相对紧密的间隔抵抗轴承垫106沿径向方向R2的相对快速的移动。在没有施加在轴承垫106上的力的情况下，转移至第二流体阻尼腔126的阻尼流体可在流动方向上反转，且穿过柱116的外通道144流回到第一流体阻尼腔124(图8)。
而且，现在参照图9，提供了截面视图，其描绘了适应旋转构件148的偏离轴线旋转的轴承100。所描绘的旋转构件148可例如为图1的涡轮风扇发动机12的LP轴36或HP轴34。如在本文中论述的那样，根据本公开的一个或更多个实施例的轴承100可能够适应失准的旋转构件148或其它偏离轴线旋转。更具体而言，示例性柔性柱116构造成从沿轴向方向A2在轴承垫106的外周边132的内侧的位置支撑轴承垫106，或者对于所描绘的实施例而言，从接近轴承垫106的中心118的位置支撑轴承垫106。因此，在柱116支撑轴承垫106的位置附近与例如轴承垫106的外周边132相比，轴承垫106的沿径向方向R2的阻力大得多。具体而言，在外周边132处轴承垫106沿径向方向R2的抵抗力小于在柱116支撑轴承垫106的位置附近轴承垫106沿径向方向R2的抵抗力。因此，轴承100的示例性柔性柱116构造成枢转或弯曲，以适应旋转构件148的中心轴线150与轴承100的中心轴线102的失准。例如，旋转构件148的中心轴线150可例如因为轴承100的不正确安装或其中安装了轴承100的燃气涡轮发动机的特定操纵而与轴承100的中心轴线102限定角度。轴承100的柔性柱116可挠曲或枢转，以允许轴承垫106适应这样的失准。更具体而言，形成柱116的内壁128和/或外壁130的部分可构造成折曲以适应失准。此外，或作为备选，柔性柱116可枢转，以允许轴承垫106适应失准，使得支撑柱116的内壁128和/或外壁130的一部分可折曲，以允许柱116枢转和适应失准。
此外，发明人观察到，轴承100的上述实施例可引起大小和重量的减小。此外，轴承100的大小和重量的减小可进一步允许轴承100用在非常规位置和/或贯穿涡轮机的整合，而不破坏涡轮机的现有截面、长度或架构。轴承100的此类利用可由于在负载的操纵期间减小的间隔封闭、设计具有额外级的独立转子轴承系统的能力、动态轴承和结构负载的减小、同步振动响应的减少和改善的稳定性而有利地有益于发动机操作。
因此，本文中提供了具有一体地形成的构件的轴承的实施例。在至少一些实施例中，发明的轴承有利地包括一个或更多个一体的部分，从而减少将在其它情况下用在常规气体轴承结构中的部分的总数，因而与常规气体轴承相比较，降低轴承的重量、复杂度、成本和总体大小。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种限定轴向方向和径向方向的轴承，所述轴承包括：
轴承垫，其用于支撑旋转构件且限定外周边；以及
外罩，其附接于所述轴承垫或与所述轴承垫一体地形成，所述外罩包括朝所述轴承垫延伸的柔性柱以用于向所述轴承垫提供气流，所述柔性柱沿所述轴向方向从所述轴承垫的所述外周边内侧的位置支撑所述轴承垫，使得在所述外周边处所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力小于在所述柔性柱附近所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力。
2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承限定中心轴线，其中所述旋转构件限定中心轴线，且其中所述柔性柱构造成枢转以适应所述旋转构件的中心轴线与所述轴承的中心轴线的失准。
3.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述柔性柱是双壁柱，限定用于向所述轴承垫提供所述气流的内通道。
4.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述外罩限定第一流体阻尼腔和与所述第一流体阻尼腔间隔的第二流体阻尼腔，且其中所述第一流体阻尼腔通过所述柔性柱与所述第二流体阻尼腔处于流连通。
5.根据权利要求4所述的轴承，其特征在于，所述柔性柱限定内通道和外通道，且其中所述第一流体阻尼腔通过所述外通道与所述第二流体阻尼腔处于流连通。
6.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述外通道与所述内通道同心。
7.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述外通道构造为间隔间隙，使得所述第一流体阻尼腔与所述第二流体阻尼腔处于限制性流连通。
8.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承垫沿所述轴向方向限定中心，且其中所述柔性柱沿所述轴向方向大致位于所述轴承垫的中心处。
9.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承限定周向方向，其中所述轴承垫沿所述周向方向限定中心，且其中所述柔性柱沿所述周向方向大致位于所述轴承垫的中心处。
10.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承垫包括内表面，其中所述内表面限定与所述柔性柱处于气流连通的一个或更多个开口。
11.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承垫和外罩由单个连续的材料一体地形成。
12.根据权利要求11所述的轴承，其特征在于，所述轴承垫和外罩使用增材制造过程形成。
13.一种用于包括旋转构件的燃气涡轮发动机的轴承，所述轴承包括：
轴承垫，其用于支撑所述燃气涡轮发动机的旋转构件，所述轴承垫限定外周边；以及
外罩，其包括附接于所述轴承垫或与所述轴承垫一体地形成的内壁，所述内壁至少部分地形成柔性柱，所述柔性柱沿轴向方向从所述轴承垫的所述外周边内侧的位置支撑所述轴承垫，使得在所述外周边处所述轴承垫沿径向方向的抵抗力小于在所述柔性柱附近所述轴承垫沿所述径向方向的抵抗力，并且限定用于向所述轴承垫提供气流的通道。
14.根据权利要求13所述的轴承，其特征在于，所述轴承限定中心轴线，其中所述旋转构件限定中心轴线，且其中所述柔性柱构造成枢转以适应所述旋转构件的中心轴线与所述轴承的中心轴线的失准。
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