CN111094722A - 具有位于排气壳体中的低压轴推力轴承的双转体涡轮喷气发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双转体涡轮喷气发动机(1)，包括：‑低压转体(3)，该低压转体包括低压压缩机(31)、低压涡轮(32)以及将低压涡轮(32)连接到低压压缩机(31)的低压轴(33)，‑排气壳体(11)，排出气体在低压涡轮(32)的下游流动穿过该排气壳体，涡轮喷气发动机(1)的特征在于，该涡轮喷气发动机进一步包括低压轴推力轴承(BP#1)，该低压轴推力轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在低压轴(33)上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在排气壳体(11)上。

Description

具有位于排气壳体中的低压轴推力轴承的双转体涡轮喷气发 动机
技术领域
本发明涉及一种双转体涡轮喷气发动机，更具体地涉及一种具有高旁通比的双流双转体齿轮传动涡轮喷气发动机(涡轮风扇发动机)。
背景技术
图1和图2示意性地示出了双流双转体(corps)齿轮传动涡轮喷气发动机1的示例。
这些附图中所示的涡轮喷气发动机1包括风扇2、低压转体3、高压转体4、燃烧室5和排气喷嘴6。
高压转体4包括高压压缩机41、高压涡轮42以及将高压涡轮42联接到高压压缩机41的高压轴43。
低压转体3包括低压压缩机31、低压涡轮32以及将低压涡轮32联接到低压压缩机31并且在高压轴43内部延伸的低压轴33。
高压涡轮42经由高压轴43驱动高压压缩机41旋转，而低压涡轮32经由低压轴33驱动低压压缩机31和风扇2旋转。
图1和图2中所示的涡轮喷气发动机1是具有高旁通比的双流涡轮喷气发动机，旁通比被定义为次级(冷)流B的流率与主(热)流A的流率之间的比值。
为了实现这样的旁通比，使风扇2与低压涡轮32解除联接，从而允许独立地优化它们各自的旋转速度。这种解除联接例如使用被设置在低压轴33的上游端与风扇2之间的减速齿轮7(诸如周转齿轮)来获得。风扇2由低压轴33经由减速齿轮7和被称为风扇轴的附加轴23驱动。
这种解除联接允许降低风扇的旋转速度与风扇压力比，从而增加由低压涡轮提取的功率。由于减速齿轮，低压轴可以以比常规涡轮喷气发动机高的旋转速度进行旋转。
这种设置允许提高涡轮喷气发动机的推进效率并且减少其燃料消耗以及由风扇发出的噪声。
如图1和图2中所示，风扇轴23、低压轴33和高压轴43借助于各种轴承相对于涡轮喷气发动机1的结构部分(这些结构部分特别地包括入口壳体、压缩机间壳体、涡轮间壳体和排气壳体)旋转地被引导。
更具体地，每个轴由能够承受施加在轴上的径向力和轴向力的第一轴承(或推力轴承)以及由能够仅承受施加在轴上的径向力的一个或多个附加轴承支撑。
特别地，在图1和图2中，风扇轴23由第一风扇轴承S#1(上游轴承)和第二风扇轴承S#2(下游轴承)支撑，该第一风扇轴承和第二风扇轴承被设置在风扇轴23与入口壳体8之间。在图1和图2中所示的示例中，第二轴承S#2是“推力”轴承，也就是说，该第二轴承能够承受由风扇2(在上游)施加在风扇轴23上的轴向力。
低压轴33由四个轴承支撑，这四个轴承包括被设置在低压轴33与入口壳体8之间(在低压轴的上游端附近)的第一轴承BP#1、被设置在低压轴33与压缩机间壳体9之间的第二轴承BP#2、被设置在低压轴33与涡轮间壳体10之间的第三轴承BP#3以及被设置在低压轴33与排气壳体11之间的第四轴承BP#4。第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够承受由低压涡轮3(在下游)施加在低压轴33上的轴向力。
高压轴43由三个轴承支撑，这三个轴承包括被设置在高压轴43与压缩机间壳体9之间(在高压轴的上游端附近)的第一轴承HP#1、被设置在高压轴43与压缩机间壳体9之间的第二轴承HP#2、被设置在高压轴43与涡轮间壳体10之间的第三轴承HP#3。第一轴承HP#1也是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够承受由高压涡轮41(在下游)施加在高压轴43上的轴向力。
在这样的结构中，由于减速齿轮7的存在以及风扇2与低压涡轮32的解除联接，由低压涡轮32施加的轴向力未被由风扇2施加的轴向力补偿。因此，必须将第一轴承BP#1的尺寸设置成承受高的轴向力。因此，该轴承具有很大的空间需求。
然而，第一轴承BP#1的空间需求使得难以将该轴承集成到低压压缩机31的中心。
此外，减速齿轮7与轴承BP#1的集成需要对用于引导主流A的主流动路径的形状进行修改。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双转体(corps)涡轮喷气发动机，该双转体涡轮喷气发动机具有有助于将低压轴推力轴承集成在涡轮喷气发动机内的布置。
在本发明的上下文中，由于双转体涡轮喷气发动机实现了该目的，该双转体涡轮喷气发动机包括：
-高压转体，该高压转体包括高压压缩机、高压涡轮以及将高压涡轮连接到高压压缩机的高压轴，
-低压转体，该低压转体包括低压压缩机、低压涡轮以及将低压涡轮连接到低压压缩机的低压轴，低压轴在高压轴的内部延伸，
-风扇轴，
-减速机构，该减速机构联接低压轴与风扇轴，
-排气壳体，排出气体在低压涡轮的下游流动穿过该排气壳体，
涡轮喷气发动机的特征在于，该涡轮喷气发动机进一步包括低压轴推力轴承，该低压轴推力轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在低压轴上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在排气壳体上。
在这样的布置中，低压轴推力轴承可以被设置在低压轴的下游端附近、在排气壳体的中心处，在该中心有更多可用的空间。
这种布置还可以允许移除一个或多个低压轴承(例如，图1和图2中的第四轴承BP#4)。
最后，由于涡轮喷气发动机运转时其各个部件的膨胀，这种布置允许减小低压涡轮的转子与定子之间的相对轴向移位。
此外，所提出的布置允许不对主流动路径的形状进行修改。
所提出的涡轮喷气发动机可以进一步具有以下特征：
·涡轮喷气发动机可以进一步包括至多两个附加的低压轴轴承，每个附加的低压轴轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在低压轴上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在涡轮喷气发动机的壳体上，
·涡轮喷气发动机可以进一步包括单个附加的低压轴轴承，该附加的低压轴轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在低压轴上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在涡轮喷气发动机的壳体上，
·每个附加的低压轴轴承可以包括被紧固在涡轮喷气发动机的压缩机间壳体或涡轮间壳体上的外圈或内圈，
·低压压缩机可以包括：
-低压压缩机壳体，该低压压缩机壳体具有内表面，该内表面界定通过低压压缩机的空气流的流动路径，
-定子，该定子包括相对于低压压缩机壳体固定地安装并且在空气流的流动路径中延伸的叶片，以及
-转子，该转子包括能够由低压轴驱动而相对于定子旋转的可动叶片，可动叶片在空气流的流动路径中延伸，同时被置于固定叶片之间，
低压压缩机壳体的内表面、固定叶片和可动叶片相对于彼此被设置成以便允许可动叶片以与低压轴的旋转轴线平行的方式相对于固定叶片进行轴向移位，
·经允许的轴向移位可以介于1毫米至2厘米之间、优选地介于2毫米至1厘米之间，
·在一个实施例中，低压压缩机壳体的内表面在固定叶片之间可以具有圆筒形回转部的部分，以低压轴的旋转轴线作为这些部分的回转轴线，
·在另一个实施例中，低压压缩机壳体的内表面可以具有圆筒形回转部，以低压轴的旋转轴线作为该回转部的回转轴线，
·低压轴可以具有设置有花键的上游端，并且减速机构可以包括输入轴，该输入轴具有设置有花键的端部，减速机构的输入轴的花键与低压轴的花键配合，以便保证两个轴旋转，同时允许这两个轴中的一个轴相对于另一个轴平移，
·低压压缩机包括低压压缩机的上游盘，该上游盘具有孔，该孔具有第一半径，并且其中，第一低压轴推力轴承具有第二半径，使得：D2>0.70×D1，优选地D2>0.75×D1，其中，D1是第一半径，D2是第二半径，
·涡轮喷气发动机进一步包括第二低压轴推力轴承，该第二低压轴推力轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在低压轴上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在入口壳体上，
·低压轴包括低压轴上游部分、低压轴下游部分以及联接组件，该联接组件被适配成在低压轴上游部分与低压轴下游部分之间传递扭矩，同时允许低压轴上游部分与低压轴下游部分之间的相对轴向移位。
附图说明
通过下文中的描述，其它的特征和优点也将显现，所述描述是纯说明性且非限制性的并且必须参考附图进行阅读，在附图中：
-已经评述的图1以纵向截面示意性地示出了常规双转体涡轮喷气发动机的示例，
-已经评述的图2是示意性地示出了不同轴承在图1的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图3以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第一实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图4是示意性地示出了各种轴承在图3的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图5以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第二实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图6是示意性地示出了各种轴承在图5的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图7以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第三实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图8是示意性地示出了各种轴承在图7的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图9以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第四实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图10是示意性地示出了各种轴承在图9的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图11以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第五实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图12是示意性地示出了各种轴承在图11的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图13以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第六实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图14是示意性地示出了各种轴承在图13的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图15以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第七实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图16是示意性地示出了各种轴承在图15的涡轮喷气发动机中的布置的视图，
-图17示意性地示出了固定叶片和可动叶片在常规低压压缩机壳体中的布置，
-图18示意性地示出了根据第一种可能性的固定叶片和可动叶片在低压压缩机壳体中的布置，
-图19和图20示意性地示出了根据第二种可能性的固定叶片和可动叶片在低压压缩机壳体中的布置，
-图21以纵向截面示意性地示出了根据本发明的第八实施例的双转体涡轮喷气发动机，
-图22以纵向截面示意性地示出了第一联接组件，
-图23以纵向截面示意性地示出了第二联接组件。
具体实施方式
在图3和图4中，所示的涡轮喷气发动机1包括风扇2、低压转体3、高压转体4、燃烧室5和排气喷嘴6。
风扇2包括风扇盘21，该风扇盘在其周界处设置有风扇叶片22，这些风扇叶片在旋转时驱动空气在涡轮喷气发动机1的主流和次级流空间中流动。
低压转体3包括低压压缩机31、低压涡轮32以及将低压涡轮32联接到低压压缩机31的低压轴33。
高压转体4包括高压压缩机41、高压涡轮42以及将高压涡轮42联接到高压压缩机43的高压轴43。
低压轴33在高压轴43的内部延伸。低压轴33和高压轴43是同轴的。低压轴33和高压轴43具有作为其旋转轴线的轴线X，该轴线X也是涡轮喷气发动机1的纵向轴线。
高压涡轮42经由高压轴43驱动高压压缩机41旋转，而低压涡轮32经由低压轴33驱动低压压缩机31和风扇2旋转。
表述“双转体”是指仅包括两个转体(转体2和3)的涡轮喷气发动机，每个转体由压缩机、涡轮以及将涡轮联接到压缩机的轴组成。双转体涡轮喷气发动机例如与“三转体”涡轮喷气发动机有区别，该“三转体”涡轮喷气发动机包括低压转体、高压转体以及被置于高压转体与低压转体之间的中间转体。
涡轮喷气发动机1进一步包括风扇轴23和减速齿轮7，该减速齿轮将风扇轴23联接到低压轴33。风扇盘21被固定地安装在风扇轴23上，使得通过低压轴33经由减速齿轮7和风扇轴23驱动风扇盘21旋转。
低压压缩机31包括低压压缩机壳体311、定子312和转子313。定子312包括被固定地安装在壳体311上的定子叶片314。转子313包括转子叶片315，该转子叶片能够借助于低压轴33相对于定子叶片被驱动旋转。为此，转子叶片被固定地安装在低压轴33上。转子叶片在被置于固定叶片之间的同时在主流A的流动路径中延伸。
类似地，高压压缩机41包括高压压缩机壳体411、定子412和转子413。定子412包括被固定地安装在壳体411上的定子叶片。转子413包括转子叶片，该转子叶片能够借助于高压轴43相对于定子叶片被驱动旋转。为此，转子叶片被固定地安装在高压轴43上。转子叶片在被置于固定叶片之间的同时在主流A的流动路径中延伸。
低压涡轮32包括低压涡轮壳体321、定子322和转子323。定子322包括被固定地安装在壳体321上的定子叶片。转子323包括转子叶片，该转子叶片能够通过排出气流相对于定子叶片被驱动旋转。转子叶片被固定地安装在低压轴33上。转子叶片在被置于固定叶片之间的同时在主流A的流动路径中延伸。
同样地，高压涡轮42包括高压涡轮壳体421、定子422和转子423。定子422包括被固定地安装在壳体421上的定子叶片。转子423包括转子叶片，该转子叶片能够通过排出气流相对于定子叶片被驱动旋转。转子叶片被固定地安装在高压轴42上。转子叶片在被置于固定叶片之间的同时在主流A的流动路径中延伸。
此外，涡轮喷气发动机1包括围绕风扇2设置的入口壳体8(或进气壳体)。入口壳体8包括整流器81，该整流器由一系列固定叶片82组成，被设置在风扇2叶片22的下游并且具有对由风扇2产生的次级流B进行矫直的功能。减速齿轮7被固定在入口壳体8上。
涡轮喷气发动机1进一步包括被设置在低压压缩机31与高压压缩机41之间的压缩机间壳体9。更具体地，压缩机间壳体9将低压压缩机31壳体311连接到高压压缩机41壳体411。
压缩机间壳体9被设置成承受由入口壳体8传递的轴向力，这些轴向力由风扇2在风扇轴23上产生。压缩机间壳体9借助于将压缩机间壳体9连接到悬架的推力吸收杆将这些轴向力传递到悬架(未示出)。
涡轮喷气发动机1进一步包括被设置在高压涡轮42与低压涡轮32之间的涡轮间壳体10。更具体地，涡轮间壳体10将高压涡轮42壳体421连接到低压涡轮32壳体321。
涡轮喷气发动机1进一步包括排气壳体11和被固定到排气壳体11的排气喷嘴6。排气喷嘴6界定了用于在低压涡轮32的下游流动的排出气体的通道62。排气壳体11被固定到低压涡轮32壳体321。
在运转中，由风扇2吸入的空气流被分成主流A和次级流B。
次级流B依次地穿过风扇2和整流器81。
主流A依次地穿过低压压缩机31和高压压缩机41。压缩空气被喷射到燃烧室5中，在该燃烧室中，该压缩空气被用作燃料燃烧的氧化剂。由燃烧反应产生的排出气流依次流过高压涡轮42、低压涡轮32并且经由排气喷嘴6从涡轮喷气发动机1中逸出。
排出气流驱动高压涡轮42的转子422和低压涡轮32的转子322旋转。高压涡轮42的转子422进而借助于高压轴43驱动高压压缩机41的转子412，而低压涡轮32的转子322借助于低压轴33驱动低压压缩机31的转子312。低压涡轮32的转子322还借助于减速齿轮7和风扇轴23驱动风扇盘21。
如图3和图4中所示，风扇轴23由第一风扇轴轴承S#1(上游轴承)和第二风扇轴轴承S#2(下游轴承)支撑，每个轴承被设置在风扇轴23与入口壳体8之间。第二轴承S#2是“推力”轴承，也就是说，该第二轴承能够将由风扇2(在上游)施加在风扇轴23上的轴向力传递到入口壳体8。
在图3和图4所示的第一实施例中，低压轴33由三个轴承BP#1、BP#2、BP#3支撑。
第一轴承BP#1被设置在低压轴33与排气壳体11之间(在低压轴33的下游端附近)。
第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够将(在下游)施加在低压轴33上的轴向力传递到排气壳体11。
更具体地，推力轴承BP#1能够承受施加在低压轴33上的径向力和轴向力。推力轴承BP#1可以由滚珠轴承或者多个倾斜接触或圆锥滚子滚珠轴承的组合构成，该多个轴承以O或X型构造相对地设置。
为此，推力轴承BP#1包括被紧固在低压轴33上的内圈351、被紧固在排气壳体11上的外圈352以及被设置在内圈352与外圈352之间的滚珠353或圆锥滚子。
第二轴承BP#2被设置在低压轴33和压缩机间壳体9之间。
更具体地，轴承BP#2包括被紧固在低压轴33上的内圈、被紧固在压缩机间壳体9上的外圈以及被设置在内圈与外圈之间的滚子。
第三轴承BP#3被设置在低压轴33和涡轮间壳体10之间。
更具体地，轴承BP#3包括被紧固在低压轴33上的内圈、被紧固在涡轮间壳体10上的外圈以及被设置在内圈与外圈之间的滚子。
上游轴承BP#2和BP#3中的每一个能够承受施加在低压轴33上的径向力，同时允许低压轴33相对于压缩机间壳体9和涡轮间壳体10进行一定的轴向移位。这意味着轴承BP#2和BP#3不会将施加在低压轴33上的任何轴向力传递到壳体。
实际上，在涡轮喷气发动机1的运转期间，由于涡轮喷气发动机1的某些部分(特别是高压压缩机41、燃烧室5、高压涡轮42和低压涡轮32)的膨胀，低压轴33相对于压缩机间壳体9和涡轮间壳体10经历轴向移位。
因此，轴承BP#2和BP#3被设计成能够允许这种轴向移位。为此，每个轴承BP#2和BP#3可以由滚子轴承制成。
应当注意，在图3和图4中所示的实施例中，第一轴承BP#1代替了图1和图2中的第四轴承BP#4，使得仅需要三个轴承。
高压轴43也由三个轴承HP#1、HP#2、HP#3支撑。
在图3和图4中所示的实施例中，第一轴承HP#1被设置在高压轴43与压缩机间壳体9之间(在高压轴43的上游端附近)。
第一轴承HP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够将(在下游)施加在高压轴上的轴向力传递到压缩机间壳体9。
更具体地，推力轴承HP#1能够承受施加在低压轴43上的径向力和轴向力。
第二轴承HP#2也被设置在高压轴43和压缩机间壳体9之间且位于第一轴承HP#1的下游。
第三轴承HP#3被设置在高压轴43与涡轮间壳体10之间。
就像轴承BP#2和BP#3一样，轴承HP#2和HP#3中的每一个能够承受施加在高压轴43上的径向力，同时允许高压轴43相对于压缩机间壳体9和涡轮间壳体10进行一定的轴向移位。这意味着轴承HP#2和HP#3不会对施加在高压轴43上的任何轴向力进行传递。
轴承BP#1在排气壳体11的中心处的布置具有防止低压轴33的下游端与排气壳体11之间的任何相对轴向移位的效果。
这种布置有利地允许在涡轮喷气发动机1的运转期间避免或限制转子叶片相对于低压涡轮32的定子叶片进行轴向移位。
因此，能够使转子叶片在轴向上更靠近定子叶片，从而允许更紧凑的涡轮设计。
此外，这种布置简化了动态密封设备(通常由面向彼此定位的凸刮件和耐磨材料制成的涂层组成)的设计，该动态密封设备需要防止转子叶片与低压涡轮32壳体321的内表面之间的气体泄漏。实际上，仅必须防止由于径向移位而引起的泄漏，因为轴向移位被消除。
另一方面，当涡轮喷气发动机1在运转时，由于涡轮喷气发动机的某些部分的膨胀，低压轴33的上游端趋于相对于低压压缩机31壳体311轴向地移位。
这具有如下效果：低压压缩机31的转子313向空气流动方向的下游以平行于涡轮喷气发动机1的轴线X的方式相对于低压压缩机31的定子312进行移位。
如图17中所示，对于常规的低压压缩机布置，会存在如下风险：低压压缩机31的转子313的叶片315将邻接抵靠定子312的叶片314和/或低压压缩机31的壳体311，这将大大降低低压压缩机的空气动力性能并因此降低涡轮喷气发动机的空气动力性能。
为了克服该问题，在图18至图20中所示的实施例中，转子313的叶片315相对于定子312的叶片314定位，以便允许转子313的叶片315在空气流动方向上向涡轮喷气发动机1的下游进行轴向移位(平行于轴线X)，该轴向移位在介于1毫米至2厘米之间、优选地介于2毫米至1厘米之间的移位范围内。
另外，根据图18中所示的第一种可能性，低压压缩机壳体311的内表面316在固定叶片314之间具有圆筒形回转部的表面部分317，该表面部分以低压轴的旋转轴线X作为回转轴线。
每个表面部分317允许转子叶片315相对于低压压缩机壳体311进行轴向移位。
另一方面，低压压缩机壳体311的内表面316在定子的叶片314被固定的位置处可以具有非圆筒形的回转表面部分318。
根据图19和图20中所示的第二种可能性，低压压缩机壳体311的整个内表面316具有圆筒形回转部，圆筒形回转部以低压轴的旋转轴线X作为回转轴线。
内表面316还允许转子叶片314相对于低压压缩机壳体311进行轴向移位。
另外，如图18至图20中所示，耐磨材料涂层319以面向转子叶片315的自由端边缘的方式被设置在低压压缩机壳体311的内表面316上。每个耐磨材料涂层319的尺寸被设置成以便在所述叶片的轴向移位期间能够被与该耐磨材料涂层相对地定位的叶片315的端部边缘挖出。
类似地，每个定子叶片314设置有焊道343，该焊道由被固定到叶片的自由端边缘上的耐磨材料形成，并且转子313设置有面向焊道341设置的凸刮件342。在转子313相对于定子312的轴向移位期间，每个耐磨材料焊道341的尺寸被设置成以便能够被凸刮件342挖出。
此外，为了允许低压轴33相对于减速齿轮7进行轴向移位，几种解决方案是可能的。
根据第一种可能性，低压轴33经由联接件与减速齿轮的输入轴进行联接，该联接件允许低压轴33相对于减速齿轮7的输入轴进行平移。
特别地，一种解决方案包括为低压轴33的上游端部和减速齿轮7的输入轴的端部提供纵向花键，减速齿轮7的输入轴的花键与低压轴33的花键配合，以便在允许一个轴相对于另一个轴平移的同时保证两个轴旋转。花键可以是球形花键。
根据第二种可能性，减速齿轮7可以包括周转齿轮，该周转齿轮被设计成允许其内部太阳齿轮或其外部太阳齿轮例如由于直齿而相对于卫星齿轮进行移位。
另外，如图20中所示，低压压缩机31的转子313包括一系列盘343。每个盘343具有中心圆形孔。“上游盘”被定义为沿空气流的流动方向(箭头A)相对于其他盘343位于最上游的盘343。上游盘343的孔的半径D1被定义为涡轮喷气发动机1的纵向轴线X与上游盘343之间的最小距离。
如果第一轴承BP#1由滚珠轴承350组成，则第一轴承BP#1的半径D2被定义为涡轮喷气发动机1的纵向轴线X与滚珠轴承350的滚珠353的中心之间的距离。
半径D1和D2满足以下条件：D2>0.70×D1，优选地D2>0.75×D1。
图5和图6示意性地示出了根据本发明的第二实施例的双转体涡轮喷气发动机。
除了以下特征之外，该第二实施例与第一实施例相同：
涡轮喷气发动机1不包括被设置在低压轴33与涡轮间壳体10之间的第三轴承BP#3。
相反，涡轮喷气发动机包括第四轴承BP#4，该第四轴承被设置在低压轴33与排气壳体11之间且在轴承BP#1的上游。
更具体地，轴承BP#4包括被紧固在低压轴33上的内圈、被紧固在排气壳体11上的外圈以及被设置在内圈与外圈之间的滚子。
轴承BP#4能够承受施加在低压轴33上的径向力，同时允许低压轴33相对于排气壳体11进行一定的轴向移位。这意味着轴承BP#4不会将施加在低压轴33上的任何轴向力传递到壳体。
图7和图8示意性地示出了根据本发明的第三实施例的双转体涡轮喷气发动机。
除了以下特征之外，该第三实施例与第二实施例相同：
第四轴承BP#4被设置在低压轴33与排气壳体11之间且在轴承BP#1的下游。
图9和图10示意性地示出了根据本发明的第四实施例的双转体涡轮喷气发动机。
除了以下特征之外，该第四实施例与第三实施例相同：
涡轮喷气发动机1包括第三轴承BP#3，该第三轴承被设置在低压轴33与入口壳体8之间(在低压轴的上游端附近)。
轴承BP#3能够承受施加在低压轴33上的径向力，同时允许低压轴33相对于入口壳体8进行一定的轴向移位。这意味着轴承BP#3不会将施加在低压轴33上的任何轴向力传递到壳体。
因此，在该第四实施例中，涡轮喷气发动机1包括支撑低压轴33的四个轴承BP#1至BP#4：被设置在低压轴33与排气壳体11之间的第一轴承BP#1、被设置在低压轴33与压缩机间壳体9之间的第二轴承BP#2、被设置在低压轴33与入口壳体8之间(在低压轴的上游端附近)的第三轴承BP#3以及被设置在低压轴33与排气壳体11之间且在第一轴承BP#1的下游的第四轴承BP#4。
仅第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够承受由低压涡轮3(在下游)施加在低压轴33上的轴向力。
图11和图12示意性地示出了根据本发明的第五实施例的双转体涡轮喷气发动机。
除了以下特征之外，该第五实施例与第一实施例相同：
涡轮喷气发动机1包括第四轴承BP#4，该第四轴承被设置在低压轴33与入口壳体8之间(在低压轴的上游端附近)且在第二轴承BP#2的上游。
因此，在该第五实施例中，涡轮喷气发动机1包括支撑低压轴33的四个轴承BP#1至BP#4：被设置在低压轴33与排气壳体11之间的第一轴承BP#1、被设置在低压轴33与压缩机间壳体9之间的第二轴承BP#2、被设置在低压轴33与涡轮间壳体10之间且在第一轴承BP#1的上游处的第三轴承BP#3以及被设置在低压轴33与入口壳体8之间(在低压轴的上游端附近)的第四轴承BP#4。
仅第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够承受由低压涡轮3(在下游)施加在低压轴33上的轴向力。
图13和图14示意性地示出了根据本发明的第六实施例的双转体涡轮喷气发动机。
除了以下特征之外，该第六实施例与第四实施例相同：
涡轮喷气发动机1不包括被设置在低压轴33与涡轮间壳体10之间的第三轴承BP#3。
因此，在该第六实施例中，涡轮喷气发动机1包括支撑低压轴33的三个轴承BP#1、BP#2和BP#4：被设置在低压轴33与排气壳体11之间的第一轴承BP#1、被设置在低压轴33与压缩机间壳体9之间的第二轴承BP#2以及被设置在低压轴33与入口壳体8之间(在低压轴的上游端附近)的第四轴承BP#4。
仅第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够承受由低压涡轮3(在下游)施加在低压轴33上的轴向力。
图15和图16示意性地示出了根据本发明的第七实施例的双转体涡轮喷气发动机。
除了以下特征之外，该第七实施例与第六实施例相同：
涡轮喷气发动机1不包括被设置在低压轴33与入口壳体8之间的第四轴承BP#4。
因此，在该第七实施例中，涡轮喷气发动机1包括支撑低压轴33的两个轴承BP#1和BP#2：被设置在低压轴33与排气壳体11之间的第一轴承BP#1以及被设置在低压轴33与压缩机间壳体9之间的第二轴承BP#2。
第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够承受由低压涡轮3(在下游)施加在低压轴33上的轴向力。第二轴承BP#2能够承受施加在低压轴33上的径向力，同时允许低压轴33相对于压缩机间壳体9进行一定的轴向移位。这意味着轴承BP#2不会将施加在低压轴33上的任何轴向力传递到壳体。
图21示意性地示出了根据本发明的第八实施例的双转体涡轮喷气发动机。
在该实施例中，低压轴33由两个部分形成。实际上，低压轴33包括低压轴上游部分331、低压轴下游部分332以及将低压轴下游部分332和低压轴上游部分331彼此连接的联接组件333。
联接组件333可以被定位在低压轴33的上游端附近(图21中被标记为333-a的位置)或低压轴33的下游端附近(图21中被标记为333-b的位置)。联接组件被适配成在低压轴下游部分332与低压轴上游部分331之间传递扭矩，同时允许由于涡轮喷气发动机1的某些部分的膨胀而导致低压轴下游部分332与低压轴上游部分331之间的相对轴向移位。
在该实施例中，低压轴33由四个轴承支撑，这四个轴承包括第一轴承BP#1、第二轴承BP#2、第三轴承BP#3和第四轴承BP#4。
第一轴承BP#1被设置在低压轴的下游部分332与排气壳体11之间。第一轴承BP#1是“推力”轴承，也就是说，该第一轴承能够对施加在低压轴上游部分331上的轴向力进行传递。
为此，推力轴承BP#1包括被紧固在低压轴下游部分332上的内圈、被紧固在排气壳体11上的外圈以及被设置在内圈与外圈之间的滚珠或圆锥滚子。
第四轴承BP#4被设置在低压轴上游部分331与入口壳体8之间。第四轴承BP#4也是“推力”轴承，也就是说，该第四轴承能够承受轴向力。
为此，推力轴承BP#4包括被紧固在低压轴上游部分331上的内圈、被紧固在入口壳体8上的外圈以及被设置在内圈与外圈之间的滚珠或圆锥滚子。
在该实施例中，轴承BP#4防止低压轴33的上游端与入口壳体8之间的任何相对轴向移位，而轴承BP#1防止低压轴33的下游端与排气壳体11之间的任何相对轴向移位。
然而，联接组件333允许低压轴下游部分332与低压轴上游部分331之间的相对轴向移位。
第二轴承BP#2可以被设置在低压轴33与压缩机间壳体9之间。
第三轴承BP#3被设置在低压轴33与排气壳体11之间。
第二轴承BP#2和第三轴承BP#3能够承受施加在低压轴33上的径向力，同时允许低压轴33相对于压缩机间壳体9和排气壳体进行一定的轴向移位。这意味着轴承BP#2和BP#3不会将施加在低压轴33上的任何轴向力传递到壳体。
根据图21中所示的第一种可能性，联接组件333被定位在低压轴33的上游端附近(在该位置，联接组件在图21中被标记为333-a)。在这种情况下，联接组件333被设置在低压轴33与低压压缩机31的转子313之间的接合处的下游。
根据图21中所示的第二种可能性，联接组件333被定位在低压轴33的下游端附近(在该位置，联接组件被标记为333-b)。在这种情况下，联接组件333被设置在低压轴33与低压涡轮32的转子323之间的接合处的上游。
在该实施例中，轴承BP#4的尺寸可以被设置成以便具有比图1和图2中所示的常规双转体涡轮喷气发动机的轴承BP#1小的空间需求。特别地，轴承BP#4可以具有减小的外径和/或滚珠具有减小的直径。
实际上，施加在低压轴33上的轴向力的吸收分布在轴承BP#1与轴承BP#4之间。特别地，轴承BP#4不吸收由低压涡轮32施加在低压轴33上的轴向力。
由于其减小的空间需求，第四轴承BP#4可以被设置在低压压缩机31的中心。低压压缩机31可以包括具有减小的孔半径的转子盘343。因此，能够优化盘的形状，以减小这些盘的重量和/或减小压缩机流动路径的内径。
此外，在该实施例中，涡轮喷气发动机1包括诸如图17中所示的常规的低压压缩机壳体。实际上，轴承BP#4防止低压压缩机31的转子313叶片315相对于定子312叶片314或相对于低压压缩机31的壳体311进行任何轴向移位(平行于轴线X)。
图22示意性地示出了允许将低压轴下游部分331和低压轴上游部分332彼此连接的联接组件333的第一示例。
在该示例中，低压轴上游部分331包括内表面335，并且低压轴下游部分332包括外表面336。内表面335可以具有以轴线X作为回转轴线的圆筒形回转部。类似地，外表面336可以具有以轴线X作为回转轴线的圆筒形回转部。内表面335围绕外表面336。当然，也能够设计一种联接组件333，其中低压轴上游部分331包括外表面，并且低压轴下游部分332包括内表面，该内表面围绕低压轴上游部分331的外表面。
内表面335具有第一轴向花键。类似地，外表面336具有面向第一轴向花键延伸的第二轴向花键。
联接组件333进一步包括被置于内表面335与外表面336之间的多个滚动元件337(例如，滚珠)。每个滚动元件337在第一花键之一和第二花键之一中延伸。滚动元件337能够在低压轴下游部分332与低压轴上游部分331之间传递扭矩，同时允许该低压轴下游部分和低压轴上游部分相对于彼此平行于轴线X进行轴向移位。
联接组件333包括被设置在内表面335与外表面336之间的保持架338。保持架338包括多个开口，每个开口接纳滚动元件337中的一个，以保持滚动元件337彼此间隔开。
联接组件可以是根据以赛峰飞机发动机公司的名义于2018年5月15日提交的专利申请FR1854044中所描述的联接组件，该专利申请以引用的方式并入本文中。
图23示意性地示出了联接组件333的第二示例。
在该示例中，联接组件333包括波纹管接合部分339。波纹管接合部分339将低压轴上游部分331连接到低压轴下游部分332。波纹管接合部分339包括多个波纹管，该多个波纹管能够变形以允许低压轴上游部分331与低压轴下游部分332之间平行于轴线X的相对轴向移位，同时防止低压轴上游部分331与低压轴下游部分332之间围绕轴线X的相对旋转。
在图22中所示的示例中，波纹管接合部分339包括第一波纹管341和第二波纹管342。
在图22中，在第一位置(或缩回位置)以实线示出了波纹管接合部分339，并且在第二位置(或伸出位置)以虚线示出了该波纹管接合部分。

Claims (12)

1.一种双转体涡轮喷气发动机(1)，包括：
-低压转体(3)，所述低压转体包括低压压缩机(31)、低压涡轮(32)以及将所述低压涡轮(32)连接到所述低压压缩机(31)的低压轴(33)，
-高压转体(4)，所述高压转体包括高压压缩机(41)、高压涡轮(42)以及将所述高压涡轮(42)连接到所述高压压缩机(41)的高压轴(43)，所述低压轴(33)在所述高压轴(43)的内部延伸，
-风扇轴(23)，
-减速机构(7)，所述减速机构联接所述低压轴(33)和所述风扇轴(23)，
-排气壳体(11)，排出气体在所述低压涡轮(32)的下游流动穿过所述排气壳体，
所述涡轮喷气发动机(1)的特征在于，所述涡轮喷气发动机进一步包括低压轴推力轴承(BP#1)，所述低压轴推力轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在所述低压轴(33)上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在所述排气壳体(11)上。
2.根据权利要求1所述的涡轮喷气发动机，所述涡轮喷气发动机进一步包括至多两个附加的低压轴轴承(BP#2，BP#3)，每个附加的低压轴轴承(BP#2，BP#3)包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在所述低压轴(33)上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在所述涡轮喷气发动机(1)的壳体(9，10)上。
3.根据权利要求1和2中的一项所述的涡轮喷气发动机，所述涡轮喷气发动机进一步包括单个附加的低压轴轴承(BP#2)，所述附加的低压轴轴承(BP#2)包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在所述低压轴(33)上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在所述涡轮喷气发动机(1)的壳体(9)上。
4.根据权利要求2和3中的一项所述的涡轮喷气发动机，其中，每个附加的低压轴轴承(BP#2，BP#3)包括被紧固在所述涡轮喷气发动机的压缩机间壳体(9)或涡轮间壳体(10)上的外圈或内圈。
5.根据权利要求1至3中的一项所述的涡轮喷气发动机，其中，所述低压压缩机(31)包括：
-低压压缩机壳体(311)，所述低压压缩机壳体具有内表面(316)，所述内表面界定通过所述低压压缩机(31)的空气流(A)的流动路径，
-定子(312)，所述定子包括相对于所述低压压缩机壳体(311)固定地安装并且在所述空气流的流动路径中延伸的叶片(314)，以及
-转子(313)，所述转子包括能够由所述低压轴(33)驱动相对于所述定子(312)旋转的可动叶片(315)，所述可动叶片(315)在被置于固定叶片(314)之间的同时在所述空气流的流动路径中延伸，
其中，所述低压压缩机壳体(311)的所述内表面(316)、所述固定叶片(314)和所述可动叶片(315)相对于彼此被设置成以便允许所述可动叶片(315)以与所述低压轴(33)的旋转轴线(X)平行的方式相对于所述固定叶片(314)进行轴向移位。
6.根据权利要求5所述的涡轮喷气发动机，其中，经允许的轴向移位介于1毫米至2厘米之间、优选地介于2毫米至1厘米之间。
7.根据权利要求5和6中的一项所述的涡轮喷气发动机，其中，所述低压压缩机壳体(311)的内表面(316)在所述固定叶片(314)之间具有圆筒形回转部的部分(317)，所述圆筒形回转部的部分以所述低压轴(33)的所述旋转轴线(X)作为回转轴线。
8.根据权利要求5至7中的一项所述的涡轮喷气发动机，其中，所述低压压缩机壳体(311)的内表面(316)具有圆筒形回转部，所述圆筒形回转部以所述低压轴(33)的所述旋转轴线(X)作为回转轴线。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的涡轮喷气发动机，其中，所述低压轴(33)具有设置有花键的上游端，并且所述减速机构(7)包括输入轴，所述输入轴具有设置有花键的端部，所述减速机构(7)的输入轴的花键与所述低压轴(33)的花键配合，以便保证两个轴旋转，同时允许这两个轴中的一个轴相对于另一个轴平移。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的涡轮喷气发动机，其中，所述低压压缩机(31)包括低压压缩机的上游盘(343)，所述上游盘具有孔，所述孔具有第一半径(D1)，并且其中，第一低压轴推力轴承(BP#1)具有第二半径(D2)，使得：D2>0.70×D1，优选地D2>0.75×D1，其中，D1是所述第一半径，D2是所述第二半径。
11.根据权利要求1所述的涡轮喷气发动机，所述涡轮喷气发动机进一步包括第二低压轴推力轴承(BP#4)，所述第二低压轴推力轴承包括内圈和外圈，这些圈中的一个圈被紧固在所述低压轴(33)上，并且这些圈中的另一个圈被紧固在入口壳体(8)上。
12.根据权利要求11所述的涡轮喷气发动机，其中，所述低压轴(33)包括低压轴上游部分(331)、低压轴下游部分(332)以及联接组件(333)，所述联接组件被适配成在所述低压轴上游部分(331)与所述低压轴下游部分(332)之间传递扭矩，同时允许所述低压轴上游部分(331)与所述低压轴下游部分(332)之间的相对轴向移位。
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