CN114080491B

CN114080491B - 涡轮机的输出轴承支撑件

Info

Publication number: CN114080491B
Application number: CN202080047171.3A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉斯·奥瓦尔雷; 法比安·斯特凡·加尼尔; 阿诺·拉桑塔·根尼利尔; 皮埃尔·让·巴蒂斯特·梅奇
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2040-06-16
Also published as: US11686216B2; WO2020260796A1; US20220235672A1; EP3990753A1; FR3097900A1; CN114080491A; EP3990753B1; FR3097900B1

Abstract

在轴向方向(X)上延伸的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，所述支撑件(10)由单件形成，并且包括环形内壁(12)、环形外壁(14)以及扭转支撑件(16)，该环形内壁具有内侧(CI)和外侧(CE)，该环形外壁布置于该内壁(12)的外侧(CE)；该内壁(12)包括第一区段(12A)，所述第一区段具有第一基本上截头圆锥形的形状，并且在轴向方向(X)上延伸，以及具有内侧(CI)和外侧(CE)，所述第一区段(12A)具有设置有第一附接凸缘(18)的第一轴向端(12A1)，以及根据轴向方向(X)与该第一轴向端(12A1)相反的、设置有轴承支撑区段(20)的第二轴向端(12A2)，该第一区段(12A)在内侧(CI)上具有形成第二附接凸缘的内区段(22)，该扭转支撑件(16)由内壁(12A)在外侧(CE)上承载。

Description

涡轮机的输出轴承支撑件

技术领域

本发明涉及涡轮机的输出轴承支撑件。

术语“涡轮机”指产生驱动动力的所有燃气轮机设备，其突出的实施例尤其是通过对热气的高速喷射作出反应而提供推进所需的推力的涡轮喷气发动机，以及通过发动机轴的旋转提供驱动动力的涡轮轴发电机。例如，涡轮轴发动机用作直升机、船舶、火车的发动机，或者也用作工业发动机。涡轮螺旋桨发动机(驱动螺旋桨的涡轮轴发动机)也是用作飞行器发动机的涡轮轴发动机。

该涡轮机的输出轴承是根据该涡轮机内部的从上游到下游的气体流动所考虑的该涡轮机的最后的轴承，承载该涡轮机的一个或多个转子轴。

背景技术

已知的涡轮机的轴承输出支撑件通常是复杂的零件，这些复杂的零件包括分开地机加工，然后结合在一起(尤其通过螺栓连接)的几个部件。这种制造方法复杂且昂贵。而且，通过螺栓连接进行组装使得这些已知的轴承支撑件成为相对地重的零件。因此在这种意义上存在一种需要。

发明内容

实施方式涉及一种根据轴向方向延伸的涡轮机的输出轴承支撑件，所述支撑件由相同的单件形成，并且包括具有内侧和外侧的内壁、外壁以及扭转支撑件。

在下文中并且除非另外指出，“支撑件”意指“涡轮机的输出轴承支撑件”。扭转件是本领域技术人员公知的防止从轴承漏油的元件。

该轴向方向由该支撑件的几何轴线例如，旋转对称的轴线限定。径向方向是垂直于轴向方向的方向。该方位角方向或圆周方向对应于描述围绕该轴向方向的环的方向。轴向、径向和方位角三个方向分别地对应于圆柱坐标系中由边、半径和角度限定的方向。而且，除非另外指出，否则，形容词“内部/内”和“外部/外”用于指径向方向，使得元件的内部(即，径向地内部)比相同元件的外部(即，径向地外部)更靠近限定轴向方向的轴线。

应理解，外壁和内壁是环形的，并且该外壁被布置在该内壁的外侧上。

例如，通过增材制造，通过同一单件形成该支撑件可以消除从现有技术中已知的支撑件的组装元件。而且，由相同的单件形成支撑件可以去掉从现有技术中已知的支撑件的一些部分，并且可以将它们完全地或部分地与内壁和/或外壁和/或扭转支撑件整合。这还避免了现有技术中已知的支撑件中所需的一些复杂的机加工。

在一些实施方式中，该内壁包括第一区段，该第一区段具有根据轴向方向延伸的第一基本上截头圆锥形的形式(即，环形发散形式)，并且具有内侧和外侧，该第一区段具有设置有第一附接凸缘的第一轴向端，以及根据该轴向方向与该第一轴向端相反的、设置有轴承支撑区段的第二轴向端，该第一区段在内侧上承载形成第二附接凸缘的内区段。

“基本上截头圆锥形的”或者“环形发散形式”意指规则的截头圆锥形的形式(即，相对于轴向方向具有恒定角度)、不规则的截头圆锥形的形式(即，沿着轴向方向的每个区段具有恒定角度，从一个区段到另一个区段是不同的)，凹形曲线形式(例如，以钟形的形式)或凸形(例如，以漏斗的形式)、以上形式的组合、或者更通常地将具有第一直径的第一轴向端连接到具有大于该第一直径的第二直径的第二轴向端的任何环形几何形状。

在一些实施方式中，由外侧上的内壁承载该扭转支撑件。

在其他方面，扭转支撑件从内壁的外侧延伸。例如，扭转支撑件布置在内壁和外壁之间。

在一些实施方式中，外壁具有第二基本上截头圆锥形的形式(即，环形发散形式)，该第二基本上截头圆锥形的形式根据轴向方向延伸，并且具有在内壁的外侧上附接至内壁的第三轴向端，以及根据轴向方向与第二轴向端相反的第四轴向端，该第四轴向端而形成收集环。

在其他方面，外壁从内壁的外侧延伸。内壁和外壁是同轴的。扭转支撑件可以与内壁和外壁同轴。

该收集器环可以是被配置成从该外壁的内侧收集/排出加压流体(例如，气体)的环形区段。例如，空腔形成在外壁与扭转支撑件之间，收集环被配置成排放该空腔中的加压流体。例如，收集环可形成环形腔室，该环形腔室具有与支撑件的内部流体的连通的一个或多个径向开口。

在一些实施方式中，该涡轮机的输出轴承支撑件包括至少一个排气管道，该至少一个排气管道从该外壁的外侧延伸，并且流体地连接该内壁的内侧与该收集环。

该排气管道可以将在该收集环中收集的气体排出到该内壁的内侧。例如，该排气管道还可以在该内壁的外侧上延伸。例如，该外壁和/或该内壁形成壁的至少一个区段，该至少一个区段形成排气管道。

与现有技术的支撑件相比，这种管道尤其省去了更大体积且更重的额外壁，并且因此显著减小该支撑件的质量。

在一些实施方式中，该涡轮机的输出轴承支撑件包括围绕该轴向方向均匀地分布的三个排气管道。

这种构造确保了均匀的空气排放，并且将该质量均匀地分布在该支撑件的圆周上。

在一些实施方式中，该至少一个排气管道具有布置在该内壁中的空气出口的开口。

在一些实施方式中，该涡轮机的输出轴承支撑件包括排油管道。

这样的排油管道收集从轴承的油回路逸出的轴承的润滑油。这样的排油管道不同于该轴承的油回路的油回收管道。例如，排油管道可以被配置成通过重力排油。例如，该支承支撑件可以具有顶部和基部，该排油管道被布置在该支撑件的基部侧。例如，排油管道可限定支撑件的下侧。

在一些实施方式中，该排油管道在该外壁的外侧上延伸，并且具有布置在该收集环中的第一进口、布置在该外壁中并且在该扭转支撑件与该外壁之间形成的空间中开口的第二进口、以及终止于该内壁的内侧的出口。

例如，该排油管道还可以在该内壁的外侧上延伸。例如，该外壁和/或该内壁形成该壁的至少一个区段，该壁的至少一个区段形成该排油管道。与现有技术的支撑件相比，这种管道尤其省去了额外的重且体积大的壁，并且因此显著地减小了支撑件的质量。

实施方式还涉及根据本发明中描述的实施方式中的任一实施方式的涡轮机的输出轴承支撑件的制造方法，该制造方法包括至少一个增材制造步骤。

作为提醒，增材制造是通过添加材料、通过堆叠连续层的制造方法。例如，连续层由通过激光选择性烧结的粉末形成。

这种制造方法特别适合于制造复杂零件，例如形成本发明的主题的涡轮机的输出轴承支撑件。这尤其避免了在现有技术的支撑件中必需的一些复杂的机加工步骤。

附图说明

从以下通过非限制性实施例给出的不同实施方式的以下详细描述中，本发明的目的及其优点将变得更清楚。本说明参考附图的页面，其中：

图1示例了涡轮机，

图2以透视图示例了图1的涡轮机的输出轴承支撑件，

图3示例了根据另一个透视图的图1的涡轮机的输出轴承支撑件，

图4示例了根据图3的截面平面IV看到的涡轮机的输出轴承支撑件，以及

图5示例了根据图4的平面V看到的涡轮机的输出轴承支撑件。

具体实施方式

图1示例了涡轮机100的示意图，在该实施例中为双体涡轮喷气发动机，包括涡轮机的输出轴承支撑件10。在这个实施例中，涡轮机100包括外壳110，该外壳容纳低压体120、高压体140和燃烧室160。该低压体120包括通过轴120C旋转耦联的低压压气机120A和低压涡轮120B。该高压体140包括通过轴140C旋转耦联的高压压气机140A和高压涡轮140B。轴120C与轴140C同轴，并且延伸穿过轴140C。轴120C和140C是围绕涡轮机的轴线X可移动的旋转。

涡轮机的输出轴承支撑件10根据轴向方向X延伸，并且与轴120C和140C同轴。在这个实施例中，支撑件10支撑被布置到涡轮机100的输出端S侧上的轴120C的轴承，在涡轮机100内部的气体根据粗体示出的箭头从进口E到输出端S、从上游到下游流动。

参见图2、图3、图4和图5，更详细地描述了涡轮机的输出轴承支撑件10。应注意，在这些图中仅示出了支撑件10。具体地，未示出由这个支撑件10承载的轴承和扭转件。支撑件10根据轴向方向X、根据径向方向R和圆周方向C延伸。

支撑件10通过增材制造，由相同的单件形成，并且包括内壁12、外壁14和扭转支撑件16。内壁12具有内侧CI和外侧CE。

内壁12包括第一区段12A，该第一区段具有根据轴向方向X延伸的第一基本上截头圆锥形的形式，并且具有内侧CI和外侧CE，第一区段12A具有设置有第一附接凸缘18的第一轴向端12A1，以及根据轴向方向X与第一轴向端12A1相反的、设置有轴承支撑区段20的第二轴向端12A2，第一区段12A在内侧CI上承载形成第二附接凸缘的内区段22。在该实施例中，内区段22包括根据轴向方向X延伸，并且在内侧CI上附接到第一区段12A的套管22A。套管22A承载形成附接凸缘22B的区段。在这个实施例中，第二凸缘22的直径小于第一凸缘18的直径。第二凸缘22被布置成根据轴向方向X相对于第一凸缘18在内壁12的内部缩回。在这个实施例中，套管22A具有围绕轴线X的第三基本上截头圆锥形的形式(该第二基本上截头圆锥形的形式是由在下文中更详细描述的第二壁形成的)，并且具有相对于第一区段12A的倾斜相反的倾斜。

在这个实施例中，第一区段12A在内侧CI上具有围绕轴线X的圆柱形区段24，并且截面横向于该圆形轴向方向。圆柱形区段24径向地布置在内区段22与第一凸缘18之间。区段24的远端被布置成根据形成凸缘22B的区段的轴向方向X在内壁12内部缩回。区段24被配置成例如，通过烧结来附接进油盖。密封接头也可以布置在所述盖和该区段24之间。

明显的是，第一区段12A具有径向地布置在轴承支撑区段20与内区段22之间的通孔23A，以及径向地布置在内区段22与圆柱形区段24之间的通孔23B。这些孔23A和23B根据圆周方向C均匀地分布。这些孔23A和23B形成用于轴承(未示出，并且由轴承支撑件10承载)的油流动的通道。

扭转支撑件16在外侧CE上由内壁12承载。在该实施例中，扭转支撑件16具有套筒16A，该套筒根据轴向方向X延伸，并且在外侧CE上附接至第一区段12A。套筒16A承载形成扭转支撑件的区段16B。在这个实施例中，扭转支撑件的区段16B的直径小于轴承支撑区段20的直径。扭转支撑的区段16B在内壁12的外侧上，根据轴向方向X布置在轴承支撑区段20之外。在这个实施例中，套筒16A具有围绕轴线X的第四基本上截头圆锥形的形式，其相对于轴向方向倾斜至与第一区段12A相同的一侧。

外壁14具有第二基本上截头圆锥形的形式，该第二基本上截头圆锥形的形式根据轴向方向X延伸，并且具有第三轴向端14A和第四轴向端14B，该第三轴向端14A在内壁12的外侧CE上附接至内壁12，该第四轴向端14B根据轴向方向X与第二轴向端14A相反，从而形成收集环26。外壁14的基本上截头圆锥形的形式相对于轴向方向X倾斜至与第一区段12A相同的一侧。

在这个实施例中，该第一、第二、第三和第四基本上截头圆锥形的形式都是不同的。根据变体，这些形式中的一些或甚至所有这些形式可以是相同的(例如，所有规则的截头圆锥形的，但具有不同的尺寸)。

在这个实施例中，收集环26是形成环形腔室的环形区段，该环形腔室具有定向到轴承支撑件10的内部，并且根据圆周方向C均匀分布的几个径向开口26A。在该实施例中，空腔30形成在外壁14与扭转支撑件16之间，收集环26被配置为从该空腔30排放加压流体(在该实施例中，为气体)。

收集环26经由排气管道32流体地连接至内壁12的内侧CI。在这个实施例中，存在围绕轴向方向X均匀地分布的三个排气管道32(即，管道32根据圆周方向C以120°间隔开)。每个管道32具有布置在内壁12中的空气出口的开口32A。如在图4中所见，在这个实施例中，外壁14形成每个排气管道32的壁的区段。

在这个实施例中，支撑件10具有三个开孔34、36和38，用于将支撑件10流体连接至轴承的油供给回路。在这个实施例中，开孔34、36和38被布置在内壁12的内侧C1上。

开孔34是油供给开孔，该油供给开孔连接至在图2中部分可见的油供给导管33上、并且经由孔33A终止在轴承支撑区段20中。在这个实施例中，导管33被布置在内壁12的厚度中，并且更具体地在第一区段12A的这个实施例中的内壁12的厚度中。支撑件10通过增材制造由同一单件形成，该导管33的形成是容易的并且避免在从现有技术中已知的支撑件中所需的复杂的机加工。

开孔36是连接至收集器37的油回收开孔，该收集器布置在外壁14、内壁12与扭转支撑件16之间。在该实施例中，收集器37具有在扭转支撑件16(在该实施例中，套筒16A)、外壁14和内壁12之间径向地延伸的壁37A。收集器37具有布置在扭转支撑件16中，在该实施例中为套筒16A中的开口37B。而且，通孔23根据径向R观察，相对于开口37B垂直地布置。

开孔38是连接至排油管道40的排油开孔。排油管道40在外壁14的外侧上延伸，并且具有布置在收集环26中的第一进口42、布置在外壁14中且在扭转支撑件16和外壁14之间形成的空间30中开口的第二进口44。开孔38形成导管40的出口，该出口终止于内壁12的内侧C1。如图4中所见，外壁14和内壁12各自形成排油管道40的壁的区段。

在这个实施例中，第二进口44包括两个通孔44A，这两个通孔被布置在外壁14中，根据收集器37的圆周方向C的两侧上，并且与收集器37相邻(见图5)。

在这个实施例中，排油管道40限定了支撑件10的基部B，顶部H在直径上是相反的。以此方式，支撑件10被配置成用于安装在涡轮机100的内部，其中在涡轮机100的正常运转期间，根据重力方向G，相应地考虑顶部H和基部B(即，顶部在底座上方，并且相反地)。油的排放相应地通过重力发生。

在这个实施例中，排油管道40被布置成与排气管道32在直径上相反，并且根据另外两个排气管道32的圆周方向C是等距的。

例如，借助于经由孔23B可能包含油的循环的空气，此油经由第二进口44，通过排油管道40排放。

即使参照具体实施方式描述了本发明，显而易见的是，在不背离如由权利要求所限定的本发明的一般范围的情况下，可以对这些实施例进行修改和改变。具体地，如所示例的/提及的不同实施方式的单独特征可以被组合到另外的实施方式中。因此，必须以示例性而非限制性的意义来考虑说明书和附图。

还显而易见的是，参考方法所描述的所有特征可以单独地或组合地调换至装置，并且相反地，参考装置所描述的所有特征可以单独地或组合地调换至方法。

Claims

1.一种涡轮机的输出轴承支撑件(10)，所述支撑件根据轴向方向(X)延伸，所述支撑件(10)由相同的单件形成，并且包括环形内壁(12)、环形外壁(14)以及扭转支撑件(16)，该环形内壁具有内侧(CI)和外侧(CE)，该环形外壁布置于该内壁(12)的外侧(CE)；该内壁(12)包括第一区段(12A)，所述第一区段具有根据轴向方向(X)延伸，并且具有内侧(CI)和外侧(CE)的第一基本上截头圆锥形的形状，所述第一区段(12A)具有设置有第一附接凸缘(18)的第一轴向端(12A1)，以及根据轴向方向(X)与该第一轴向端(12A1)相反的、设置有轴承支撑区段(20)的第二轴向端(12A2)，该第一区段(12A)在内侧(CI)上承载形成第二附接凸缘的内区段(22)，该扭转支撑件(16)由内壁(12A)在外侧(CE)上承载。

2.根据权利要求1所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，其中，该外壁(14)具有第二基本上截头圆锥形的形式，所述第二基本上截头圆锥形的形式根据所述轴向方向(X)延伸，并且具有在内壁(12)的外侧(CE)上附接至所述内壁(12)的第三轴向端(14A)，以及根据轴向方向(X)与该第三轴向端(14A)相反的第四轴向端(14B)，所述第四轴向端形成收集环(26)。

3.根据权利要求2所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，包括至少一个排气管道(32)，所述排气管道在该外壁(14)的外侧上延伸，并且流体地连接该内壁(12)的内侧(CI)和收集环(26)。

4.根据权利要求3所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，包括围绕轴向方向(X)均匀地分布的三个排气管道(32)。

5.根据权利要求3或4所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，其中，至少一个排气管道(32)具有布置在内壁(12)中的空气出口的开口(32A)。

6.根据权利要求2所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，包括排油管道(40)。

7.根据权利要求6所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)，其中，所述排油管道(40)在外壁(14)的外侧上延伸，并且具有布置在收集环(26)中的第一进口(42)，布置在所述外壁(14)中并且通向在扭转支撑件(16)与外壁(14)之间所形成的空间(30)中的第二进口(44)、以及终止于内壁(12)的内侧(CI)的出口(36)。

8.根据权利要求1所述的涡轮机的输出轴承支撑件(10)的制造方法，包括至少一个增材制造步骤。