JP2016538468A - 軸対称の封止可能なギムレットを有する軸受ホルダ - Google Patents

Abstract

本発明は、上流軸受（６）を保持し、前記上流軸受とともにオイルチャンバ（１００）および空気チャンバ（２００）を画定し、上流軸受チャンバ（１６０）および下流内部チャンバ（１５０）を画定する円錐台形部分（１１）を備え、円錐台形部分（１１）から外側に延在するフランジ（１５）に溶接（１３５）によって接続された外部カラー（１３）を備える、バイパスエンジン軸受ホルダ（１）に関する。外部カラー（１３）は、オイルチャンバ（１００）を封止するためなど、上流軸受（６）と嵌合する封止可能なギムレット（１３１）を有する。軸受ホルダ（１）は、下流内部チャンバ（１５０）および上流軸受チャンバ（１６０）につながっている複数のオイル回収ダクト（８）を備える。オイル回収ダクト（８）は、フランジ（１５）上の外部カラー（１３）の溶接（１３５）より下流で上流軸受チャンバ（１６０）につながっており、外部カラー（１３）の溶接（１３５）は軸対称である。

Description

本発明は、ターボジェットなどのターボ機械向けの軸受支持部に関する。

ターボ機械は、ガス流方向で上流から下流に向かって、圧縮機、燃焼チャンバ、およびタービンを含む。圧縮機の役割は、燃焼チャンバに供給される空気の圧力を上昇させることである。タービンの役割は、燃焼チャンバから出る高温ガスの圧力エネルギーの一部を取り出してこれを機械エネルギーに変換することによって、圧縮機の回転駆動を提供することである。圧縮機およびタービンは、ステータを構成する第一セットの固定部品と、ロータを構成する、ステータに対して回転させられることが可能な第二セットの部品と、からなる。圧縮機のロータおよびタービンのロータは、回転シャフトによって一体に連結されたアセンブリを形成する。ステータに対するロータの回転は、上流軸受および下流軸受によって可能とされ、軸受は、ロータ、具体的にはロータのシャフト２を支持および案内する機械部材である。上流および下流軸受は、ロータシャフトに取り付けられた第一部分と、軸受支持部によってステータに取り付けられた第二部分とを含む。回転接触軸受要素は軸受の２つの部分の間に位置し、こうして互いに対する軸受の一部の回転を可能にする。回転接触軸受要素は、たとえばボールタイプ、円筒形ローラタイプ、または円錐形ローラタイプである。

軸受支持部は、上流および下流軸受を支持し、ロータの中心合わせに関わる。ターボジェット軸受支持部は、複数のオイル回収ダクトを有する。オイル回収ダクトは、オイルチャンバ内の換気および圧力の平衡を可能にする。これらは、軸受にオイルを供給し、またエンジンが急激に傾斜した場合、チャンバ内に蓄積された過剰なオイルの回収も可能にする。

軸受支持部に溶接され、オイルチャンバを封止するために上流軸受と協働する、封止可能なギムレットを使用することも、知られている。するとオイル回収ダクトは、ギムレットシールにオイル回収ハンプを形成する。ギムレットシールと軸受支持部との間の溶接は軸対称ではなく、手作業による溶接を必要とし、このことがこのような軸受支持部の工業生産を妨げている。

本発明は、ギムレットシールを軸受支持部の残部に手作業で溶接できるようにするギムレットシールおよびオイル回収ダクトの幾何形状を有するターボジェット軸受支持部を提案することにより、上述の不都合の少なくとも１つを補償することを、可能にする。

この目的のため、本発明は、上流軸受を支持し、上流軸受とともにオイルチャンバおよび空気チャンバを画定する、ターボ機械、具体的にはターボジェットの、軸受支持部を提案し、軸受支持部は、上流軸受チャンバおよび下流内部チャンバを画定する円錐台形部分を含み、軸受支持部は、円錐台形部分から外側に延在するフランジに溶接によって接続された外部フェルールをさらに含み、外部フェルールは、オイルチャンバを封止するために上流軸受と協働するギムレットシールを有し、軸受支持部は、一方では下流内部チャンバに、他方では上流軸受チャンバにつながる複数のオイル回収ダクトをさらに含み、軸受支持部は、オイル回収ダクトが、フランジへの外部フェルールの溶接の下流の上流軸受チャンバにつながっていること、および外部フェルールの溶接が軸対称であることを、特徴とする。

このような軸受支持部は、従来技術の軸受支持部が有していた非軸対称溶接とは異なり、特に自動的に実現可能な軸対称溶接のおかげで、より容易に工業生産されるという利点を有する。

本発明は、個別にまたはその技術的に可能な組み合わせのいずれかで、以下の特徴によって有利に補完される。
・オイル回収ダクトは、円錐台形部分から半径方向外向きに突起している；
・オイル回収ダクトは各々、実質的に長方形、円形、または楕円形のいずれかの形状の断面を有する；
・軸受支持部は３つのオイル回収ダクトを含む；
・オイル回収ダクトは角度的に規則的に分布している；
・オイル回収ダクトは各々、実質的に長方形、円形、または楕円形のいずれかの形状の断面を有する；
・円錐台形部分は、上流軸受から下流に向かって増加する直径を有する；
・軸受支持部は、円錐台形部分から下流軸受まで延在するフランジ部分をさらに含む；
・フランジ部分は円錐台形であり、その直径は下流に向かって減少する；
・フランジ部分はその下流端に内部径方向フランジを有し、内部径方向フランジは、フランジ部分をオイル引き込みカバーに接続している。

本発明はまた、先に記載された軸受支持部を含むターボ機械にも関する。

その他の目的、特徴、および利点は、説明のために提供される非限定的な以下の図面を参照して、後述の詳細な説明によって明らかとなる。

オイル回収ダクトにおける、本発明による軸受支持部の一例の径方向断面図である。 本発明による軸受支持部の斜視図である。 本発明による軸受支持部の一例の正面図である。 本発明による軸受支持部の一例の下面図（方位角６時）であり、図３の軸受支持部平面内の６時付近の方位角内に位置する部分である、軸受支持部の下部を示し、この平面内の角度は時計の文字盤を参照して定義されている。 本発明による軸受支持部の一例の上面図（方位角１２時）であり、図３の軸受支持部平面内の１２時付近の方位角内に位置する部分である、軸受支持部の上部を示し、この平面内の角度は時計の文字盤を参照して定義されている。

図１および図２を参照すると、シャフト２は、幾何学的軸Ａに沿って回転的に案内され、軸受支持部１によってターボ機械の排気ケーシング２５と一体の上流軸受６によって並進的に配置される。この上流軸受６は、低圧タービン段の垂直方向すぐ下に配置される。シャフト２はまた、軸受支持部１によってやはりケーシング２５と一体の、下流軸受５によってターボ機械の後方で案内される。軸受支持部１は、上流軸受６および下流軸受５とともに、オイルチャンバ１００および空気チャンバ２００を画定する。

図１および図２を参照すると、軸受支持部１は、ターボジェットの軸Ａの周りで対称性を有する部品である。軸受支持部１は、上流軸受６から始まって、広がりながら下流に向かって延在する、円錐台形部分１１を有する。軸受支持部１は、円錐台形部分の中点から下流軸受５まで延在するフランジ部分１２を、さらに有する。フランジ部分１２は円錐台形であり、その直径は下流に向かって減少する。円錐台形部分１１は、内部フェルール１４によって上流に延在する。内部フェルール１４は、円錐台形部分１１の上流端からターボジェットの軸Ａと平行に、軸方向に延在する。円錐台形部分１１は、その外部空間によって上流軸受チャンバ１６０を、その内部空間によって下流内部チャンバ１５０を、画定する。

下流軸受５は、内部リング５１および外部リング５２を含み、その間には、ローラまたはその他の転動部材が実装されている。内部リング５１は圧縮機シャフト２と一体に実装されており、外部リング５２はターボジェット１のケーシング２５と一体に実装されている。

上流軸受６は、内部リング６１および外部リング６２を含み、その間には、ボールまたはその他の転動部材が実装されている。内部リング６１はシャフト２と一体に接続されており、外部リング６２は軸受支持部１と、より正確には軸受支持部１の内部フェルール１４と、一体である。ボールは、外部リング６２、したがって軸受支持部１に対する、内部リング６１の回転を可能にする。シャフト２は、取り付けフランジ６４を延在させる外部アーム６３を、さらに備える。

下流軸受５の外部リング５２は、その外面によって、外部フランジ１２１上で軸受支持部１に取り付けられた中間フランジ５３に接続されている。これは、ターボ機械の軸Ａと実質的に軸方向で平行に配置された、軸受支持部１のフランジ部分１２の内縁を形成する。

上流軸受６の外部リング６２は、その外面によって、軸受支持部１に取り付けられた接続部１４１に接続されている。接続部１４１は、軸受支持部１の内部フェルール１４の内縁を形成し、ターボ機械の軸Ａと実質的に軸方向で平行に延在する。

フランジ１５は、円錐台形部分１１の上流端の下流に位置する円錐台形部分１１の点から実質的に半径方向内側に延在する。外部フェルール１３は、このフランジ１５の溶接点１３５に溶接されている。外部フェルール１３は内部フェルール１４に対向している。外部フェルール１３は、錐シール１３１を含む内部フェルール１４の外表面に対向する内表面を有する。これは、オイルチャンバ１００を封止するために提供された封止システムを形成するため、シャフト２の外部アーム６３と協働する。空気の流れは、ギムレットシール１３１とシャフト２の外部アーム６３との間の既存空間内に誘導され、摩擦の影響下でシャフトによって回転駆動され、こうして、発生した空気流がオイルチャンバ１００の中にオイルを押しやるように、ギムレットシール１３１と上流軸受６との間の既存空間内に侵入する傾向のあるオイルを押しやる。外部フェルール１４の直径は、１９０ｍｍ程度である。

軸受支持部１の円錐台形部分１１は、その下流端に外部径方向フランジ１８を有する。外部径方向フランジ１８は、たとえば外部径方向フランジ１８に設けられた開口２８を通るボルト３８によって、軸受支持部をケーシング２５に接続する。軸受支持部１のフランジ部分１２は、その下流端に内部径方向フランジ１７をさらに有する。内部径方向フランジ１７は、たとえば内部径方向フランジ１７に設けられた開口２７を通るボルト３７によって、オイル引き込みカバー（図示せず）に取り付けられている。

特に図３から図５を参照すると、軸受支持部１は、一方では溶接１３５の下流の上流軸受チャンバ１６０に、他方では下流内部チャンバ１５０につながる、複数のオイル回収ダクト８を含む。これらのオイル回収ダクト８は、円錐台形部分１１から突起している。軸受支持部１は有利なことに、円錐台形部分１１の外周上に径方向外側に、軸Ａ上で互いに１８０°で角度的に規則的に分布している、３つのオイルカバーダクト８を含む。ダクト８のうちの１つは６時の方位角に配置されている。３つのオイル回収ダクト８の各々の断面は、実質的に長方形、円形、および楕円形のいずれかの形状である。

各ダクトの断面の合計は、オイルの通過を許容する最小断面に対応する。エンジンが急激に傾斜した場合、オイル回収ダクト８は、下流内部チャンバ１５０内に蓄積された過剰なオイルの回収を可能にし、上流軸受６にオイルを供給する。オイル回収ダクト８は、オイルチャンバ１００内の換気および圧力の平衡を、さらに可能にする。

軸受支持部１は、オイル回収ダクト８が溶接点１３５の下流に位置しているので、溶接点１３５にオイル回収ハンプを有していないという利点を有する。このため溶接１３５は軸対称となり、このことはたとえばロボットアームを用いるその実装を容易にする。ギムレットシール１３１の封止機能は、オイル回収ダクト８から分離される。

軸受支持部１は、鋳造製造プロセスによって製造されることが可能であり、軸受支持部において従来技術よりも小さい質量を有する。

軸受支持部１は、特に排気ケーシングおよびロータにおいて、その環境中で機械的寸法決めの要件を満たす。具体的には、これはエンジン故障の場合に機械的強度の基準を維持するように設計されている。軸受支持部１は、エンジンの動作範囲にわたってギムレットシールの動的共鳴を回避し、近い環境内に位置する部品とのクリアランスを満足させるように、設計されている。軸受支持部１は、特にその軸対称的な溶接のため、工業生産されることが可能である。

Claims (10)

1. 上流軸受（６）を支持し、上流軸受（６）とともにオイルチャンバ（１００）および空気チャンバ（２００）を画定する、ターボ機械、具体的にはターボジェットの、軸受支持部（１）であって、軸受支持部（１）は、上流軸受チャンバ（１６０）および下流内部チャンバ（１５０）を画定する円錐台形部分（１１）を備え、軸受支持部（１）は、円錐台形部分（１１）から外側に延在するフランジ（１５）に溶接（１３５）によって接続された外部フェルール（１３）をさらに備え、外部フェルール（１３）は、オイルチャンバ（１００）を封止するために上流軸受（６）と協働するギムレットシール（１３１）を有し、軸受支持部（１）は、一方では下流内部チャンバ（１５０）に、他方では上流軸受チャンバ（１６０）につながる複数のオイル回収ダクト（８）をさらに含み、軸受支持部（１）は、オイル回収ダクト（８）が、フランジ（１５）への外部フェルール（１３）の溶接（１３５）の下流の上流軸受チャンバ（１６０）につながっていること、および外部フェルール（１３）の溶接（１３５）が軸対称であることを特徴とする、軸受支持部（１）。
2. 前記オイル回収ダクト（８）が、円錐台形部分（１１）から半径方向外向きに突起している、請求項１に記載の軸受支持部（１）。
3. ３つのオイル回収ダクト（８）を含む、請求項１または２に記載の軸受支持部（１）。
4. 前記オイル回収ダクト（８）が、角度的に規則的に分布している、請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受支持部（１）。
5. 前記オイル回収ダクト（８）が、各々、実質的に長方形、円形、および楕円形のいずれかの形状の断面を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の軸受支持部（１）。
6. 前記円錐台形部分（１１）が、上流軸受（６）から始まって下流に向かって増加する直径を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の軸受支持部（１）。
7. 円錐台形部分（１１）から下流軸受（５）まで延在するフランジ部分（１２）をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の軸受支持部（１）。
8. 前記フランジ部分（１２）が、円錐台形であり、その直径は下流に向かって減少する、請求項７に記載の軸受支持部（１）。
9. 前記フランジ部分（１２）が、その下流末端に内部径方向フランジ（１７）をさらに有し、内部径方向フランジ（１７）はフランジ部分（１２）をオイル引き込みカバーに接続している、請求項７または８に記載の軸受支持部（１）。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の軸受支持部（１）を備える、ターボ機械、具体的にはターボジェット。

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