CN202926472U - 涡轮机轴内管平衡定心装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡轮机轴内管平衡定心装置，设置在涡轮机轴和轴内管之间，包括环形支撑座、弹性圈以及弹性圈固定结构，环形支撑座固定在轴内管的两个端部之间的轴体表面上，或者作为轴内管的一部分，弹性圈固定结构套设在环形支撑座外，且可相对于环形支撑座转动，弹性圈固定结构对弹性圈进行固定，并使弹性圈顶紧涡轮机轴的内表面，弹性圈包括沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体。本实用新型弹性圈设计成由沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体构成，扇形弹性体的绕度、弯曲和力矩的数值均相同，对于该弹性圈的至少两个支点的支撑力也是相同的，使得弹性圈与涡轮轴之间的接触应力是相同的，而不至于产生很大的扭矩。

Description

涡轮机轴内管平衡定心装置

技术领域

本实用新型涉及航空发动机领域，尤其涉及一种涡轮机轴内管平衡定心装置。

背景技术

在航空涡轮发动机中，低压涡轮轴将低压涡轮与低压压气机连在一起，在该轴内部有一管子与低压涡轮轴同心，该管子可以使支撑转子的轴承的前后轴承腔通气，同时将油气通过尾锥排出。

该管子固定在低压涡轮轴上，在其端部有一些支点在旋转时与轴咬合在一起，但不传递扭矩，因此它的横向力矩得到降低。在这种情况下，如果出现不平衡，哪怕是极其微弱的不平衡，在涡轮机工作时，这些不平衡会影响到管子的正常性能，并且会引起管子在弯曲时的震动，这些震动会损坏管子以及附近的零部件。这是由于这种同心长轴结构的结构支点在涡轮轴的两端，而当发动机工作时会产生很大的振动，严重时会破坏附近的零部件，所以应尽量避免这种振动。

为避免这种事情的发生，在管子两端的支点中间至少需要安装一个平衡定心装置在低压涡轮轴内保持涡轮机轴内管的中心位置。

现有斯奈克玛公司涡轮发动机内部的平衡定心装置的具体结构为锥形外壁的壳体，同时在壳体端部有外螺纹，将一个内壁也是锥形的一个开口的弹性圈从螺纹处放进壳体内，一个内螺纹与壳体上外螺纹相匹配的螺母在锥形壁上推动弹性圈时弹性圈得到扩展，支撑涡轮轴。但上述平衡定心装置所采用的弹性圈有一个侧面开口，与两个悬梁形成整体，而顺着这些悬梁，绕度、弯曲和力矩的数值是变化的，对于该弹性圈的4个支点，支撑力也是不同的，因此，弹性圈与涡轮轴之间的接触应力是不同的，有些应力值会使涡轮轴上出现很大的扭矩，这些应力值是禁止的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种涡轮机轴内管平衡定心装置，能够减少同心长轴结构下的振动，并且解决弹性圈支点上绕度、弯曲和力矩不同的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种涡轮机轴内管平衡定心装置，设置在涡轮机轴和轴内管之间，其中包括环形支撑座、弹性圈以及弹性圈固定结构，所述环形支撑座固定在所述轴内管的两个端部之间的轴体表面上，或者作为所述轴内管的一部分，所述弹性圈固定结构套设在所述环形支撑座外，且可相对于所述环形支撑座转动，所述弹性圈固定结构对所述弹性圈进行固定，并使所述弹性圈顶紧所述涡轮机轴的内表面，所述弹性圈包括沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体。

进一步的，所述弹性圈固定结构包括套筒和卡圈，所述套筒套设在所述环形支撑座外，所述套筒的一端设有挡环，所述弹性圈和卡圈套设在所述套筒上，且所述弹性圈处于所述挡环和卡圈之间，由所述卡圈对所述弹性圈进行卡紧。

进一步的，所述弹性圈固定结构还包括具有内螺纹的压紧螺母，所述套筒的另一端设有与所述内螺纹相配合的外螺纹，所述压紧螺母通过螺纹配合的方式将所述卡圈顶紧所述弹性圈。

进一步的，所述卡圈包括环形体和固定在所述环形体上的楔形块，所述楔形块的两个楔形面与所述扇形弹性体的相邻表面配合，在所述卡圈对所述弹性圈卡紧的状态下，所述卡圈的楔形块伸入所述两个扇形弹性体之间的缝隙，将所述扇形弹性体在轴向和径向上分别向所述挡环和所述涡轮机轴的内表面顶紧。

进一步的，所述弹性圈和所述挡环之间还设有装配定位结构。

进一步的，所述装配定位结构包括在所述弹性圈上设置的多组凹孔和在所述挡环上设置的多组凸柱，所述凸柱伸入到所述凹孔内。

进一步的，所述扇形弹性体与所述涡轮机轴的内表面顶紧的扇形表面还具有封严线槽，在所述封严线槽内设置有环形的封严线圈。

进一步的，所述封严线圈的直径大于所述封严线槽的深度。

基于上述技术方案，本实用新型在涡轮机轴和轴内管之间通过弹性圈固定结构对弹性圈进行固定，并且使弹性圈顶紧涡轮机轴的内表面，从而使涡轮机轴内管平衡定心装置可以使轴内管保持在涡轮机轴内的中心位置，减少同心长轴结构下的振动，同时弹性圈设计成由沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体构成，相比于现有的只具有一个侧面开口的弹性圈，这种结构的至少两个扇形弹性体的绕度、弯曲和力矩的数值均相同，对于该弹性圈的至少两个支点的支撑力也是相同的，使得弹性圈与涡轮轴之间的接触应力是相同的，而不至于产生很大的扭矩。

在另一个实施例中，所述弹性圈固定结构包括套筒和卡圈，所述套筒套设在所述环形支撑座外，所述套筒的一端设有挡环，所述弹性圈和卡圈套设在所述套筒上，且所述弹性圈处于所述挡环和卡圈之间，由所述卡圈对所述弹性圈进行卡紧。通过套筒和卡圈固定弹性圈的方式，可以使弹性圈在轴向上和径向上均被很好的固定，进而达到减少振动的效果，挡环可以是在套筒的一端直接加工出的凸起边缘，也可以是通过焊接或者其他的固接方式固定在套筒的一端。

在另一个实施例中，所述弹性圈固定结构还包括具有内螺纹的压紧螺母，所述套筒的另一端设有与所述内螺纹相配合的外螺纹，所述压紧螺母通过螺纹配合的方式将所述卡圈顶紧所述弹性圈。利用螺纹配合来使卡圈顶紧弹性圈的方式十分可靠和牢固，不易脱开，同时装卸也比较方便。其他方式例如在卡圈上设置可直接卡紧弹性圈的结构或者在卡圈外设置非螺纹配合方式的卡紧结构也同样是可行的。

在另一个实施例中，所述卡圈包括环形体和固定在所述环形体上的楔形块，所述楔形块的两个楔形面与所述扇形弹性体的相邻表面配合，在所述卡圈对所述弹性圈卡紧的状态下，所述卡圈的楔形块伸入所述两个扇形弹性体之间的缝隙，将所述扇形弹性体在轴向和径向上分别向所述挡环和所述涡轮机轴的内表面顶紧。利用卡圈上的楔形块挤入扇形弹性体之间的缝隙使得卡圈与弹性圈接触更加紧凑，而且利用楔形块将扇形弹性体相邻表面的斜面施加压力，使得扇形弹性体被顶向涡轮机轴的内表面，达到顶紧涡轮机轴的效果。

在另一个实施例中，所述弹性圈和所述挡环之间还设有装配定位结构。利用装配定位可以方便弹性圈在套筒上的安装，具体来说，所述装配定位结构可以包括在所述弹性圈上设置的多组凹孔和在所述挡环上设置的多组凸柱，所述凸柱伸入到所述凹孔内。在安装时可以将弹性圈上的凹孔对准挡环上的凸柱，然后将弹性圈从套筒的一端推到挡环所顶靠的位置，此时凸柱伸入到凹孔内，这样可以简化操作人员的安装工作。

在另一个实施例中，所述扇形弹性体与所述涡轮机轴的内表面顶紧的扇形表面还具有封严线槽，在所述封严线槽内设置有环形的封严线圈。所述封严线圈用来实现将扇形弹性体组合成整体的效果，并且优选将所述封严线圈的直径设计为大于所述封严线槽的深度。使得在卡圈和挡环顶紧弹性圈时，封严线圈超过封严线槽的部分会顶住涡轮机轴的内表面，起到支撑作用，同时还可以进一步减小轴内管的振动。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型涡轮机轴内管平衡定心装置的一实施例的结构示意图。

图2a、2b为本实用新型涡轮机轴内管平衡定心装置实施例中套筒的正面和立体示意图。

图3a、3b为本实用新型涡轮机轴内管平衡定心装置实施例中弹性圈的正面和立体示意图。

图4a、4b为本实用新型涡轮机轴内管平衡定心装置实施例中卡圈的正面和立体示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本实用新型涡轮机轴内管平衡定心装置的一实施例的结构示意图。在本实施例中，涡轮机轴内管平衡定心装置设置在涡轮机轴1和轴内管7之间，该定心装置包括环形支撑座6、弹性圈2以及弹性圈固定结构。环形支撑座6固定在轴内管7的两个端部之间的轴体表面上，环形支撑座6也可以作为所述轴内管的一部分。弹性圈固定结构套设在环形支撑座6外，且可相对于环形支撑座6转动，弹性圈固定结构对弹性圈2进行固定，并使弹性圈2顶紧涡轮机轴1的内表面。

在弹性圈2的实现形态上，弹性圈2包括沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体，在图3a和图3b所示的实施例中，弹性圈2由四个相对于圆心对称布置的四个扇形弹性体构成，靠近圆心侧的部分与弹性圈固定结构配合，远离圆心侧的部分呈扇形与涡轮机轴1的内表面接触。

弹性圈固定结构包括套筒4和卡圈3，套筒4套设在环形支撑座6外。套筒的结构参见图2a和图2b，在套筒4的一端设有挡环4a，弹性圈2和卡圈3套设在套筒4上，且弹性圈2处于挡环4a和卡圈3之间，由卡圈3对弹性圈2进行卡紧。

套筒4的另一端可以设置外螺纹4c，可以与具有内螺纹的压紧螺母5进行配合，压紧螺母5通过螺纹配合的方式将卡圈3顶紧弹性圈2。压紧螺母5与套筒4及卡圈3共同形成另一种弹性圈固定结构。也可以采用不使用压紧螺母的卡紧结构。利用螺纹配合来使卡圈顶紧弹性圈的方式十分可靠和牢固，不易脱开，同时装卸也比较方便。其他方式例如在卡圈上设置可直接卡紧弹性圈的结构或者在卡圈外设置非螺纹配合方式的卡紧结构也同样是可行的。

图4a和图4b示出了卡圈的结构，从图中可以看出，卡圈3包括环形体3a和固定在环形体3a上的楔形块3b，楔形块3b的两个楔形面3c可以与扇形弹性体的相邻表面2e（参见图3a和图3b）配合，在卡圈3对弹性圈2卡紧的状态下，卡圈3的楔形块3b伸入两个扇形弹性体之间的缝隙2c，将扇形弹性体在轴向和径向上分别向挡环4a和涡轮机轴1的内表面顶紧。

在弹性圈2和挡环4a之间还可设置装配定位结构，以方便弹性圈的安装。装配定位结构包括在弹性圈2上设置的多组凹孔2b和在挡环4a上设置的多组凸柱4b，凸柱4b伸入到凹孔2b内。

在弹性圈的扇形弹性体上还可以设置封严线槽2d，封严线槽2d设置的位置处于扇形弹性体与涡轮机轴的内表面顶紧的扇形表面，在封严线槽2d内设置有环形的封严线圈8。封严线圈8可以用来实现将扇形弹性体组合成整体的效果，并且优选将封严线圈8的直径设计为大于封严线槽2d的深度，使得在卡圈3和挡环4a顶紧弹性圈时，封严线圈9超过封严线槽2d的部分会顶住涡轮机轴1的内表面，起到支撑作用，同时还可以进一步减小轴内管7的振动。

将本实用新型的涡轮机轴内管平衡定心装置的一种实施例安装在轴内管上的一种可行的操作过程如下：先在轴内管的两个端部套设环形支撑座，然后将套筒套在环形支撑座外，再将弹性圈的中空部分从套筒的一端穿过，并推到套筒另一端的挡圈位置，可通过凸柱和凹孔进行配合以定位弹性圈的扇形弹性体，再将卡圈套进套筒，然后利用压紧螺母通过螺纹从套筒的一端旋入，将卡圈顶向弹性圈，当压紧螺母旋紧时，卡圈的楔形块伸入到扇形弹性体之间的空隙，将扇形弹性体在轴向和径向上分别向挡环和涡轮机轴的内表面顶紧。当涡轮机轴和轴内管发生相对转动时，涡轮机轴与弹性圈、套筒等可以相对于环形支撑座和轴内管转动。另一种可行的操作过程也可以是先将套筒、卡圈、弹性圈、封严线圈以及压紧螺母等装配到未卡紧位置，即压紧螺母未拧紧状态，再将整个支撑装置从轴内管一端装配到所需位置上。

本实用新型在涡轮机轴和轴内管之间通过弹性圈固定结构对弹性圈进行固定，并且使弹性圈顶紧涡轮机轴的内表面，从而使涡轮机轴内管平衡定心装置可以使轴内管保持在涡轮机轴内的中心位置，减少同心长轴结构下的振动，同时弹性圈设计成由沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体构成，相比于现有的只具有一个侧面开口的弹性圈，这种结构的至少两个扇形弹性体的绕度、弯曲和力矩的数值均相同，对于该弹性圈的至少两个支点的支撑力也是相同的，使得弹性圈与涡轮轴之间的接触应力是相同的，而不至于产生很大的扭矩。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种涡轮机轴内管平衡定心装置，设置在涡轮机轴和轴内管之间，其特征在于，包括环形支撑座、弹性圈以及弹性圈固定结构，所述环形支撑座固定在所述轴内管的两个端部之间的轴体表面上，或者作为所述轴内管的一部分，所述弹性圈固定结构套设在所述环形支撑座外，且可相对于所述环形支撑座转动，所述弹性圈固定结构对所述弹性圈进行固定，并使所述弹性圈顶紧所述涡轮机轴的内表面，所述弹性圈包括沿圆周均匀布置的至少两个扇形弹性体。

2.根据权利要求1所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述弹性圈固定结构包括套筒和卡圈，所述套筒套设在所述环形支撑座外，所述套筒的一端设有挡环，所述弹性圈和卡圈套设在所述套筒上，且所述弹性圈处于所述挡环和卡圈之间，由所述卡圈对所述弹性圈进行卡紧。

3.根据权利要求2所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述弹性圈固定结构还包括具有内螺纹的压紧螺母，所述套筒的另一端设有与所述内螺纹相配合的外螺纹，所述压紧螺母通过螺纹配合的方式将所述卡圈顶紧所述弹性圈。

4.根据权利要求2或3所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述卡圈包括环形体和固定在所述环形体上的楔形块，所述楔形块的两个楔形面与所述扇形弹性体的相邻表面配合，在所述卡圈对所述弹性圈卡紧的状态下，所述卡圈的楔形块伸入所述两个扇形弹性体之间的缝隙，将所述扇形弹性体在轴向和径向上分别向所述挡环和所述涡轮机轴的内表面顶紧。

5.根据权利要求2或3所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述弹性圈和所述挡环之间还设有装配定位结构。

6.根据权利要求5所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述装配定位结构包括在所述弹性圈上设置的多组凹孔和在所述挡环上设置的多组凸柱，所述凸柱伸入到所述凹孔内。

7.根据权利要求1所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述扇形弹性体与所述涡轮机轴的内表面顶紧的扇形表面还具有封严线槽，在所述封严线槽内设置有环形的封严线圈。

8.根据权利要求7所述的涡轮机轴内管平衡定心装置，其特征在于，所述封严线圈的直径大于所述封严线槽的深度。

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