CN1506588A - 安装轴承组件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃气轮发动机转子(40)的轴承组件(42)包括环形弹性件(54)，可支撑燃气轮发动机转子；和环形减震轴承(120)，与所述环形弹性件同心对齐，所述减震轴承从所述环形弹性件径向向外并可支撑所述弹性件；所述减震轴承和所述弹性件中至少一个包括至少一个凹槽(80)，所述减震轴承和所述弹性件中至少一个包括保持件(140)，所述至少一个凹槽的尺寸可容纳所述保持件，以连接所述减震轴承到所述弹性件。

Description

安装轴承组件的方法和装置
技术领域
本发明总体上涉及一种燃气轮发动机转子组件，具体地，涉及燃气轮发动机转子组件的轴承组件。
背景技术
燃气轮发动机一般包括风机转子组件、压缩机、和涡轮。风机转子组件包括风机，其带有一组从转子轴径向向外延伸的风机叶片。转子轴从涡轮将功率和旋转运动传递到压缩机和风机，其纵向受到多个轴承组件的支撑。轴承组件支撑转子轴，通常包括位于内座圈和外座圈之间的滚动件。
另外，至少一些已知的减震轴承组件包括多个连接在轴承外座圈和固定凸缘之间的弹性件。弹性件支撑轴承，并用作抗转动机构，可基本上防止轴承外座圈相对轴承座转动。因为抗转动机构的强度和有效性受到轴承座刚度的限制，至少一些已知轴承座包括连接到轴承组件的制动机构，当高动态载荷施加到轴承组件时，可完全限制轴承外座圈相对轴承座的后续移动。
至少一些已知的减震轴承组件位于油底壳(sump)中，在不进行昂贵的设计改进的情况下，油底壳的空间限制使制动机构不能连接到轴承组件。此外，因为这些轴承组件位于油底壳，这些组件将暴露于高操作温度和处于浸泡环境下，因此，将要求设置高价密封组件，以防止油底壳出现渗漏。
发明内容
根据本发明的一个方面，提出了一种安装燃气轮发动机转子组件的方法。发动机包括转子轴和轴承组件，轴承组件包括环形减震轴承和环形弹性件。该方法包括绕环形减震轴承和环形弹性件中至少一个形成沿圆周部分延伸的至少一个凹槽，通过环形弹性件支撑转子轴，和利用至少一个凹槽连接环形减震轴承到环形弹性件，使弹性件在减震轴承和转子轴之间沿圆周延伸。
在本发明的另一方面，提供了一种燃气轮发动机转子的轴承组件。轴承组件包括环形弹性件和环形减震轴承。环形弹性件可支撑燃气轮发动机转子。环形减震轴承与环形弹性件同心对齐，并从所述环形弹性件径向向外，使减震轴承支撑该弹性件。减震轴承和弹性件中至少一个包括至少一个凹槽。减震轴承和弹性件中至少一个包括保持件。所述至少一个凹槽的尺寸可容纳保持件，将减震轴承连接到弹性件。
在本发明的又一方面，提供了一种转子组件。该转子组件包括转子轴和轴承组件。轴承组件支撑转子轴，并包括环形减震轴承和环形弹性件。减震轴承绕弹性件沿圆周延申，弹性件位于减震轴承和转子轴之间。减震轴承和弹性件中至少一个包括至少一个凹槽，可滑动连接减震轴承到弹性件。
附图说明。
图1是燃气轮发动机的示意图；
图2是可用于图1所示燃气轮发动机的转子组件的截面图；
图3是用于图2所示转子组件的示例性未安装的轴承组件的部分透视图；
图4是处于安装状态的图3所示轴承组件的部分透视图。
具体实施方式
图1是燃气轮发动机10的示意图，其包括风机组件12，高压压缩机14，和燃烧室16。发动机10还包括高压涡轮18、低压涡轮20、和增压器22。风机组件12包括一组从转子机盘26径向向外延伸的风机叶片24。发动机10具有吸气侧28和排气侧30。
工作时，气流通过风机组件12，压缩的空气供应到高压压缩机14。高度压缩的空气传送到燃烧室16。从燃烧室16出来的气流(未在图1中显示)驱动涡轮18和20，涡轮20然后驱动风机组件12。
图2显示了转子组件40的示例性实施例的截面图，该转子可用于燃气轮发动机，如图1所示的发动机10。图3是可用于转子组件40的示例性未安装的轴承组件42的部分透视图。图4是处于安装状态的轴承组件42的部分透视图。在一实施例中，燃气轮发动机是可从美国俄亥俄州辛辛那提市的通用电气公司买到的LMX7000型燃气轮发动机。转子和轴承组件40包括支撑一组风机叶片24(见图1)的转子轴44，风机叶片从转子机盘26径向向外延伸。转子轴44可转动地固定到支撑结构框架46，框架设置了多个支撑转子轴44的轴承组件42。在示例性实施例中，轴承组件42是减震轴承组件，支撑框架46是油底壳壳体。
轴承组件42包括位于油底壳53内的成对座圈50和滚动件52，轴承组件径向被轴44和壳体46包围。成对的座圈50包括外座圈54和内座圈56，内座圈位于从外54座圈径向向内的位置。滚动件52位于内座圈56和外座圈54之间。外座圈54与多个弹性指状件58整体形成，外座圈54的表面60与滚动件52滚动接触。弹性指状件58围绕轴44沿圆周间隔设置。在另一可选择的实施例中，指状件58连接到外座圈54。
外座圈54包括一对环形槽70和72，在外座圈54的径向外表面74上形成。更具体地，槽70和72从弹性指状件外表面74径向向内延伸，并分别位于外座圈54的上游侧76和下游侧78的上下游。
外座圈54还包括至少一个保持槽80，从外表面74径向向内延伸。保持槽80基本上正交于转子组件40的旋转轴线。在一个实施例中，槽80通过机械加工形成。保持槽80是弧形的，只绕弹性指状件58沿圆周一部分延伸。更具体地，保持槽80位于凹槽70和外座圈54的上游边84之间，保持槽70距边84的距离为86。在示例性实施例中，外座圈54包括两个相同的槽80，槽80互相相对，并互相偏置大约180°。在可选择的实施例中，外座圈54包括两个以上的槽80。
各槽80具有宽度88和弧形长度90，弧形长度是从制动边92测量到入口槽94。入口槽94从槽80沿圆周一部分延伸，并相对槽80径向对准。在一实施例中，槽94通过机械加工形成。更具体地，入口槽94基本正交于转子组件40的旋转轴线，并具有从槽80测量到制动边98的弧圆长度96。入口槽94从上游边84向后延伸到后壁112，后壁112形成槽80和槽94的后壁。因此，入口槽94的宽度114大于槽宽度88。
环形减震轴承120位于外座圈54的径向向外的位置，故在减震轴承120的径向内表面124和外座圈表面74之间形成间隙122。减震轴承120包括上游侧126和下游侧128。在示例性实施例中，边128包括多个从中穿过的开孔130，可容纳固定件(未显示)，以连接减震轴承120到壳体44。减震轴承120还包括与减震轴承120整体形成的密封件132，可与从转动空气/油密封件延伸的密封齿134配合。
减震轴承120通过两个相同的保持件140连接到弹性指状件58，保持件从减震轴承120径向向内延伸，各保持件140形成一部分间隙122。在示例性实施例中，保持件140与减震轴承120整体形成。在可选择的实施例中，保持件140连接到减震轴承120。更具体地，各保持件140从减震轴承上游边126径向向内延伸，使各保持件140的内边142距减震轴承径向内表面124的距离为144。在示例性实施例中，保持件140互相偏置大约180°。
各保持件140具有弧形长度146，其小于槽圆弧长度90和槽弧长96。此外，各保持件140具有厚度150，其稍小于槽宽度88。在可选择的实施例中，减震轴承120包括多于两个的保持件140。
套筒减震件160置于减震轴承120和外座圈54之间。具体地，套筒减震件160是环形的，并从保持件140向后延伸，穿过弹性指状件58和减震轴承120之间的间隙122。套筒减震件160包括环形定位凸缘162，其从减震件下游侧128径向向外延伸。
在安装转子组件40时，外座圈54绕轴44圆周定位，使轴44可转动地连接到外座圈54。套筒减震件160然后绕外座圈54沿圆周定位。减震轴承120从外座圈54上游进行定位，使保持件140沿圆周基本上与外座圈入口槽94对齐，如图3所示。减震轴承120然后向后引导，并连接到油底壳壳体44，使保持件140容纳在入口槽94中。然后转动外座圈54，使保持件140沿圆周引导进入槽80中，使用延伸穿过孔130的固定件进行固定。当保持件140完全容纳在槽80中时，如图4所示，由于槽80和保持件140之间形成紧密连接，槽80帮助保持减震轴承120连接到外座圈54。
发动机工作期间，弹性件58帮助支撑轴承组件42，使轴46以必要的径向刚度基本同心地位于外座圈54内。但是，由于减震件的径向公差，发动机的不平衡可使外座圈54在壳体46内旋转。旋转运动通过弹性件58产生扭矩，称为谐波激励。保持件140可防止弹性件58和外座圈54变形超过制造弹性件58和外座圈54的材料的屈服极限。具体地，保持件140可限制外座圈54的圆周运动，并保持外座圈54的轴向位置，使转子组件40的径向载荷传递到框架46。因此，因为可减少外座圈54的轴向移动，所以可防止转子轴44和框架46之间意外接触使弹性件损坏。结果是，保持件140以节约和可靠的方式可帮助轴承组件40延长使用寿命。
上面介绍的转子组件具有高成本效益和高可靠性。转子组件包括两个保持件，其从减震轴承向内延伸进入在弹性指状件上形成的校准槽中。保持件可保持外座圈相对支撑框架的轴向位置。因此，轴承组件的径向载荷可转移到框架，防止转子轴和框架之间意外接触。结果是，对于工作中的发动机，保持件有助于延长轴承组件的使用寿命。
上面详细介绍了转子组件的示例性实施例。转子组件并不限于所介绍的特定实施例，而是，各组件的零件可与所介绍的其他零件分开和单独地使用。各转子组件的零件还可与其他转子组件的零件组合使用。
尽管本发明通过各种特定实施例进行了介绍，所属领域的技术人员应认识到，可在权利要求限定的精神和范围内对本发明进行改进。
部件表
10        燃气轮发动机
12        风机组件
14        高压压缩机
16        燃烧室
18        高压涡轮
20        低压涡轮
22        增压器
24        风机叶片
26        转子机盘
28        吸气侧
30        排气侧
40        转子组件
42        轴承组件
44        转子轴
46        支撑结构框架
50        成对的座圈
52        滚动件
53        油底壳
54         外座圈
56         内座圈
58         弹性指状件
60         表面
70，72     一对环形槽
74         径向外表面
76         上游侧
78         下游侧
80         保持槽
84         上游边
88         宽度
90         长度
92         制动边
94         入口槽
96         弧形长度
98         制动边
112        后壁
114        宽度
120        环形减震轴承
122        间隙
124        径向内表面
126        上游侧
128        下游侧
130        开孔
132        密封件
134        密封齿
140        保持件
142        内边
144        距离
146        弧形长度
150        厚度
160        套筒减震件
162        环形定位凸缘

Claims (10)

1.一种燃气轮发动机转子(40)的轴承组件(42)，所述轴承组件包括：
环形弹性件(54)，可支撑所述燃气轮发动机转子；和
环形减震轴承(120)，与所述环形弹性件同心对齐，所述减震轴承从所述环形弹性件径向向外并可支撑所述弹性件；所述减震轴承和所述弹性件中至少一个包括至少一个凹槽(80)，所述减震轴承和所述弹性件中至少一个包括保持件(140)，所述至少一个凹槽的尺寸可容纳所述保持件，以连接所述减震轴承到所述弹性件。
2.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述保持件(140)从所述弹性件(54)和所述减震轴承(120)中至少一个径向向内延伸。
3.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述至少一个凹槽(80)绕所述弹性件(54)和所述减震轴承(120)中至少一个沿圆周向一部分延伸。
4.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述至少一个凹槽(80)包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽偏置大约180°。
5.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述组件还包括环形套筒减震件(160)，在所述弹性件(54)和所述减震轴承(120)之间沿圆周延伸。
6.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述保持件(140)可在所述至少一个凹槽(80)中滑动连接，防止所述弹性件(54)相对所述减震轴承(120)沿圆周向移动。
7.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述减震轴承(120)和所述弹性件(54)中至少一个还包括空气/油密封件(132)。
8.根据权利要求1所述的轴承组件(42)，其特征在于，所述保持件(140)从所述减震轴承(120)径向向内延伸，所述至少一个凹槽(80)在所述弹性件(54)的径向外表面上形成，所述减震轴承可通过所述保持件滑动连接到所述弹性件，使所述弹性件和所述减震轴承之间形成环形间隙(122)。
9.一种转子组件(40)，包括：
转子轴(44)；和
轴承组件(42)，可支撑所述转子轴，所述轴承组件包括环形减震轴承(120)和环形弹性件(54)，所述减震轴承绕所述弹性件沿圆周延伸，使所述弹性件位于所述减震轴承和所述转子轴之间，所述减震轴承和所述弹性件中至少一个包括至少一个凹槽(80)，可滑动连接所述减震轴承到所述弹性件。
10.根据权利要求9所述的转子组件(40)，其特征在于，所述轴承组件减震轴承(120)和所述弹性件(54)中至少一个包括向外延伸的保持件(140)，所述至少一个凹槽(80)的尺寸可容纳所述保持件，以连接所述减震轴承到所述弹性件。
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