JP6826791B2

JP6826791B2 - ベアリング組立体

Info

Publication number: JP6826791B2
Application number: JP2017562577A
Authority: JP
Inventors: ケーラ，アウター・シン; カヌール・メレンデス，レネ; ラバスティダ・ポンセ，シーザー・アントニオ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2036-06-07
Also published as: US9885386B2; US20160363163A1; CN107995941B; CN107995941A; DE112016002712T5; JP2018527497A; WO2016205013A1

Description

本明細書で開示する主題はガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ベアリング組立体に関する。

ガスタービンエンジンは一般に、圧縮機、燃焼器、およびタービンを含む。可変静翼（ＶＳＶ：ｖａｒｉａｂｌｅｓｔａｔｏｒｖａｎｅ）を含むガスタービンエンジンもある。例えば、圧縮機は、アクチュエータを伴うトルクシャフト組立体に結合した可変圧縮機静翼を含む場合がある。トルクシャフト組立体および関連するアクチュエータによって、可変圧縮機静翼を動かすことができ、その動きを協調させる。

ベアリングは長期にわたる運転の後に摩耗が加速されたことを示す場合がある。トルクシャフト組立体は、ベアリング組立体によって圧縮機に結合される。摩耗したベアリングの取外しおよび／または交換は典型的には、トルクシャフト組立体全体を取り外す必要性を伴う。

米国特許出願公開第２０１５／０１９８２０４号明細書

本来、特許請求される主題の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求する主題の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本主題の可能な形態の簡潔な概要を提供することだけを意図する。実際、本発明は、下記に説明する実施形態と同様な、または異なる様々な形態を含むことができる。

第１の実施形態では、システムは、ガスタービンエンジンの圧縮機に結合され、トルクシャフト組立体の端部、ベアリングハウジング、および円周ベアリングを受け入れるように構成されたベアリング組立体を含む。円周ベアリングは、分割レースと、分割レース内に配置された玉とを含む。円周ベアリングは、トルクシャフト組立体を圧縮機から取り外す必要なくベアリングハウジングから取り外されるように構成することができる。

第２の実施形態では、円周ベアリングは、分割レースの長手方向軸に沿って軸方向に延在する環状部と、長手方向軸から離れる半径方向に延在するフランジ部と、複数のボルトの各ボルトを受け入れるように構成された複数の貫通穴とを含む分割レースを含む。ボールは分割レース内に配置することができる。円周ベアリングは、複数のボルトによってベアリングハウジングに取外し可能に結合されるように構成することができ、ベアリングハウジングは、トルクシャフト組立体に結合され、またガスタービンエンジンの圧縮機に結合される。

第３の実施形態では、方法は、ガスタービンエンジンの圧縮機に配置され、トルクシャフト組立体に結合されたベアリングハウジングに円周ベアリングを取外し可能に取り付けるステップを含み、このステップは、分割レースの少なくとも２つの部品の間に玉を配置して円周ベアリングを組み立てるステップと、分割レースのフランジ部の複数の貫通穴をベアリングハウジングの複数のハウジング貫通穴と位置合わせするステップと、複数の貫通穴および複数のハウジング貫通穴を通って軸方向にそれぞれ配置される複数のボルトによって、分割レースのフランジ部をベアリングハウジングに固定するステップとを含む。

本主題のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様な符号が同様な部品を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解できるであろう。

翼と、翼を制御するために１つまたは複数の電気アクチュエータを有する作動システムとを備える圧縮機を有するガスタービンシステムの実施形態の概略図である。トルクシャフト型可変静翼作動組立体を有するガスタービンエンジンの圧縮機セクションの実施形態の斜視図である。ベアリングハウジングおよび円周ベアリングを含むベアリング組立体の断面図である。円周ベアリングがベアリングハウジングに取り付けられた状態のベアリング組立体の斜視図である。円周ベアリングの分割レースおよび玉の分解図である。組立中のベアリング組立体の一部分の断面図である。組立後のベアリング組立体の一部分の断面図である。分解の第１の段階でのベアリング組立体の一部分の断面図である。分解の第２の段階でのベアリング組立体の一部分の断面図である。円周ベアリングをベアリングハウジングに組み付けるための方法の実施形態を示すフロー図である。円周ベアリングをベアリングハウジングから取り外すための方法の実施形態を示すフロー図である。

本主題の１つまたは複数の特定の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、実際の実施態様のすべての特徴を本明細書で説明することはできない。いかなるこうした実際の実施態様の開発に際しても、あらゆるエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトにおけるように、システム関連およびビジネス関連の制約を遵守することなど、実施態様ごとに変わり得る開発者の特定の目標を達成するために、実施態様特有の多くの決定を行われなければならないことを認識すべきである。さらに、このような開発の取り組みは、複雑であり時間を要する場合があるが、それにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、および製造の定常作業であることを認識すべきである。

本主題の様々な実施形態の要素を導入するときに、冠詞「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、それらの要素のうちの１つまたは複数があることを意味することを意図する。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることを意図し、列挙した要素以外に追加の要素があり得ることを意味する。

圧縮機（例えば、可変圧縮機静翼）に結合されたトルクシャフト組立体のためのベアリング組立体を以下に詳細に説明する。ベアリング組立体の実施形態は、ベアリングハウジングおよび円周ベアリングを含む。円周ベアリングは、分割レースの間に配置された玉を含む。分割レースは、２つ以上の部品に分割することができる。分割レースのフランジ部は複数の貫通穴を含み、ベアリングハウジングは複数のハウジング貫通穴を含む。ハウジング貫通穴は、ベアリングハウジングの様々な箇所に配置することができる。ハウジング貫通穴は、円周ベアリングのフランジ部に配置された複数の貫通穴と位置合わせされる。ハウジング貫通穴は、ベアリングハウジングの周囲の周りを等間隔に配置することができる、または、ハウジング貫通穴は、ベアリングハウジングの特定の領域に集中させることができる。ハウジング貫通穴と貫通穴の対は、複数の締結具（例えば、ボルト、ナット、ねじ）によって取外し可能に一緒に結合することができる。フランジ部はまた、複数のねじ穴を含む。フランジ部に配置されたねじ穴の数は、貫通穴の数より少ない、多い、または同じとすることができる。ねじ穴は、使用者がベアリング組立体を分解する（すなわち、円周ベアリングをベアリングハウジングから取り外す）ことができるように、フランジ部の様々な位置に配置することができる。いくつかの実施形態では、ねじ穴は、フランジ部の周りを等間隔に配置することができる。これに代えて、ねじ穴をフランジ部の特定の領域に集中させることができる。ねじ穴によって、使用者は、ジャッキねじを利用して円周ベアリングをベアリングハウジングから取り外すことができる。

この分割レースの姿勢によって、従来の溝穴装着設計に比べたとき、分割レースと玉との間の接触面積が増大する。分割レースと玉との間の接触面積が大きいと、表面の接触応力が減ることにより組立体の全体的な摩耗が減る。分割レースは、分割レースの長手方向軸に沿う軸方向および長手方向軸から離れる半径方向のどちらにも分割することができる。分割レースのフランジ部によって、円周ベアリングを現場で標準の工具を使用して（例えばプレスまたはアーバではなくレンチによって）取り付ける、補修する、かつ／または交換することができる。分割レース組立体によって、使用者は、レース内に配置された玉とともに分割レースの第１の半割れ部および第２の半割れ部をベアリングハウジング内に配置することができる。下記のように、分割レースの外側部は、分割レースをベアリングハウジングに正しく配置することができるさねはぎ嵌合部を含むことができる。分割レースを確実に適正に配置することによって、ベアリングハウジングに結合するときに玉を損傷しないようすることができる。分割レースのさねはぎ嵌合部によって、さねはぎ嵌合によって生じる凹部が円周ベアリングとベアリングハウジングとの間の表面積を増大させることができる。分割レースに配置されたさねはぎ嵌合部によって、ベアリングハウジングに対する円周ベアリングおよび締結具の振動量（例えば、振動荷重）が減る。さねはぎ嵌合部よってまた、円周ベアリングおよび締結具が時間の経過によって受ける静的荷重および振動荷重の量が減る。したがって、円周ベアリングおよび締結具の耐久性および寿命を改善することができる。さらに、分割レースのさねはぎ嵌合外側部によって、分割レースをベアリングハウジング内によりよく保持することができる。このベアリング組立体の構成部品によって、使用者はベアリングに迅速にアクセスすることができ、その結果、トルクシャフト組立体を圧縮機から取り外す必要なく、必要に応じてベアリングを交換または補修することができる。

次に、図面を参照すると、図１は、圧縮機５６を有するガスタービンシステム１０の実施形態のブロック図を示し、圧縮機５６は、作動システム１６によって調節することができる翼１４を備える。いくつかの実施形態では、ガスタービンシステム１０は、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＬＭ２５００＋ガスタービンエンジンとすることができる。本考察全体を通して、一組の軸を参照する。これらの軸は円筒座標系に基づき、軸方向１８、半径方向２０、および周方向２２を指す。例えば、軸方向１８はガスタービンシステム１０の長手方向軸２４に沿って延び、半径方向２０は長手方向軸２４から離れるように延び、周方向２２は長手方向軸２４の周りを延びる。さらに、圧縮機、タービン、ポンプ、および／または同様なものなどの様々な回転機器は、調節可能な翼１４および作動システム１６から恩恵を受けることができることを留意すべきである。

図示のように、圧縮機５６は、圧縮機５６に沿って軸方向１８に様々な位置に配置された翼１４の複数の段を含む。より具体的には、圧縮機５６は、圧縮機５６の入口５１に配置された入口案内翼（ＩＧＶ：ｉｎｌｅｔｇｕｉｄｅｖａｎｅ）２６（例えば、１４）、圧縮機５６の入口５１と出口５２との間に配置された可変静翼（ＶＳＶ）３０（例えば、１４）、およびＩＧＶ２６とＶＳＶ３０との間に配置された回転翼５８を含む。一般に、回転翼５８は、圧縮機５６のロータ（例えば、シャフト３６）に結合されて、圧縮機５６の作動中、長手方向軸２４の周りを周方向２２に回転する。一方、ＩＧＶ２６およびＶＳＶ３０は、圧縮機５６のステータ（例えば、静止）構成部品に結合されて、一般には、長手方向軸２４の周りを回転しない。

図示のように、作動システム１６は、ＶＳＶ３０のそれぞれに結合される。作動システム１６は、ＶＳＶ３０のそれぞれを制御するアクチュエータ４４を含む。例えば、アクチュエータ４４は、トルクチューブ４６（例えば、半径方向の力を軸方向１８に沿って伝える構造体）を調節することができ、それによって、ＶＳＶ３０のそれぞれが調節される。モータ４８はアクチュエータ４４を駆動することができ、制御器５０はモータ４８の作動を管理する。

ガスタービンシステム１０の動作を下記に要約する。酸化剤５２は吸気口５４から圧縮機５６に流入し、圧縮機では、圧縮機動翼５８が回転することによって酸化剤５２を圧縮および加圧する。酸化剤５２は、周囲の空気、純酸素、酸素富化空気、酸素低減空気、酸素−窒素混合物、または燃料の燃焼を促す任意の適切な酸化剤を含むことができる。以下の考察では、酸化剤の例として空気５２を取り上げるが、これは単なる非限定的な例として意図している。空気５２は燃料ノズル６０に流入する。燃料ノズル６０内で、燃料６２は、燃焼、エミッション、燃料消費、出力などに対して適切な比で空気５２と混合する。その後、燃料６２と空気５２の混合物は、燃焼器６６内で燃焼して高温の燃焼生成物６４となる。高温の燃焼生成物６４はタービン１２に入り、回転翼３４に力を与えて回転させ、それによってシャフト３６を駆動して回転させる。回転シャフト３６は、圧縮機５６にエネルギーを与えて空気５２を圧縮する。より具体的には、回転シャフト３６は、圧縮機５６内でシャフト３６に取り付けられた圧縮機動翼５８を回転させ、それによって、燃焼器６６に供給される空気５２を加圧する。さらに、回転シャフト３６は、発電機、またはシャフト３６の機械的エネルギーを利用することができる任意の他の装置などの負荷６８を駆動することができる。タービン１２が燃焼生成物６４から有用な仕事を取り出した後、燃焼生成物６４は排気部７０に排出される。

図２は、可変静翼作動組立体を有するガスタービンエンジン１０の圧縮機５６セクションの実施形態の斜視図である。ＶＳＶ３０は、圧縮機ケーシング５８に回転可能に取り付けられ、圧縮機ケーシングの外側に取り付けられた翼クランクアーム７２およびユニゾンリング組立体９４によって、ＶＳＶ３０の角度を変えるように作動することができる。制御器５０は、機械的な制御またはデジタル電子制御を行なうことができ、ＶＳＶ３０を変えることを含めてエンジン１０の動作を制御するために使用することができる。トルクシャフト組立体７６は、エンジン１０の圧縮機５６の圧縮機ケーシング５８上に配置される。トルクシャフト組立体７６は１本だけ示されているが、典型的には２本使われ、それぞれ、エンジンの各側に、すなわち長手方向軸２４に関して互いに約１８０度離して配置される。トルクシャフト組立体７６は、実質的に連続した管壁を有する金属管の形態の中空の管７８を含んで、構造的一体性を保つことができる。いくつかの実施形態では、管は中空内部８０を有することができる。前方または第１の端部のシャフト８２は、第１のシャフトベアリング８６によって回転可能に支持することができる。後部または後方端８４は、第２のシャフトベアリング８８によって支持することができる。第１および第２のベアリング８６および８８は、圧縮機ケーシング５８上で実質的に同一平面となるように取り付けられた台、およびベアリングハウジング９０を含むことができる。各クレビス９２は、ユニゾンリング９４に取り付けられ、プッシュロッド９６によって調節することができる。液圧リニアアクチュエータ１０２（例えば、アクチュエータ４４）は、第１の端部９８で圧縮機ケーシング５８に接続される。下記で詳細に説明するように、第１のベアリング８６および／または第２のベアリング８８は、エンジン１０の圧縮機５６セクションの前方端８２または後方端８４に配置されたベアリング組立体２００の一部とすることができる。ベアリング組立体２００の構成部品によって、使用者はベアリングの構成部品に迅速にアクセスすることができ、その結果、（例えば、その対の交換のために）ベアリングハウジングおよびトルクシャフト組立体を圧縮機から取り外すことなく、必要に応じてベアリングを取り外すことができる。さらに、開示するベアリング組立体の実施形態によって、ベアリング（例えば、円周ベアリング）の摩耗が減る。ベアリングの構成部品によって、使用者は、標準の工具を利用してベアリングをベアリングハウジングに結合する（例えば、取外し可能に結合する）ことができる。

図３は、ベアリングハウジング２０２およびベアリング２０４（例えば、円周ベアリング）を含むベアリング組立体２００の断面図を示す。円周ベアリング２０４は、分割レース２０８間に配置された玉２１４を含む。分割レース２０８は、２つ以上の部品に分割することができる。図示のように、分割レース２０８は、第１の半割れ部２１０および第２の半割れ部２１２を含むことができる。分割レース２０８は２つの部品に分割されて示されているが、分割レース２０８は、３、４、５、６、７、８、９、または１０以上の部品に分割することができる。分割レース２０８によって、従来の溝穴装着設計に比べたとき、分割レース２０８と玉２１４との間の接触面積が増大する。玉の一部分がレースと接触しない従来の溝穴装着設計と比べると、玉２１４全体（例えば、玉２１４の１００％）が分割レース２０８と接触している。分割レース２０８と玉２１４との間の接触面積が大きいと、表面（例えば、分割レースの内側表面および玉の外側表面）の接触応力が減ることにより組立体の全体的な摩耗が減る。分割レース２０８はまた、ベアリング２０４の半径方向負荷能力を改善する。分割レース２０８は、分割レース２０８の長手方向軸２４に沿う軸方向１８および長手方向軸２４から離れる半径方向２０のどちらにも分割することができる。分割レース２０８は、第１の直径１９６および第２の直径１９８（例えば、２重の直径１９１）を含む。第１の直径１９６は、フランジ部２３０の内側環状部の直径として定義することができ、第２の直径１９８は外側環状部の２番目に大きな直径として定義することができる。したがって、第２の直径１９８は第１の直径１９６より大きい。いくつかの実施形態では、第１の直径１９６に対する第２の直径１９８は、１０：１から１：１、８：１から２：１、６：１から３：１、およびそれらの間のすべての範囲とすることができる。２重の直径１９１によって、分割レース２０８をより容易に位置決めすることができる。第３の直径１９９は、フランジ部の最も外側の直径として定義することができる。第３の直径１９９は第２の直径１９８より大きい。第２の直径１９８に対する第３の直径１９９は、１０：１から１：１、８：１から２：１、６：１から３：１、およびそれらの間のすべての範囲とすることができる。分割レース２０８によって、ベアリング組立体２００を現場で標準の工具（例えば、レンチ）を使って（例えば、補修または交換のために）取り付ける、かつ／または取り外すことができる。分割レース２０８によって、玉２１４を分割レース２０８内に配置した後に、分割レース２０８の第１の半割れ部２１０および第２の半割れ部２１２をベアリングハウジング２０２内に配置することができる。

下記のように、分割レース２０８の外側部は、分割レース２０８をベアリングハウジング２０２に正しく配置することができるさねはぎ嵌合部２５４を形成することができる。分割レース２０８が確実に適正に配置されることによって、ベアリングハウジング２０２内に挿入するときに分割レース２０８間に配置された玉２１４を損傷しないようにすることができる。分割レース２０８のさねはぎ嵌合部２５４によって、さねはぎ嵌合によって生じる凹部が円周ベアリング２０４とベアリングハウジング２０２との間の表面積を増大させることができる。したがって、分割レース２０８に配置されたさねはぎ嵌合部２５４によって、ベアリングハウジング２０２に配置されたとき、ハウジング２０２に対する円周ベアリング２０４の振動量が減る。ベアリングハウジング２０２は、分割レース２０８の環状部１９２を受け入れるために開口または空洞を含むことができる。ベアリングハウジング２０２はまた、さねはぎ嵌合部２５５を含んで、分割レース２０８とさねはぎ嵌合接合部２６４を形成することができる。したがって、円周ベアリング２０４および締結具２２０の耐久性および寿命を改善することができ、ベアリングをベアリングハウジング２０２内によりよく保持することができる。分割レース２０８によってまた、玉の外側表面２１８および分割レースの内側表面２１６に硬質コーティング（例えば、タングステンカーバイド）を配置するように使用して玉２１４と分割レース２０８との間の摩耗を減らすことができる。

下記のように、分割レース２０８は、分割レース２０８のフランジ部２３０に配置された複数の貫通穴２２８を含む。貫通穴２２８は、複数の締結具２２０（例えば、ボルト２２２、ナット２２４）を受け入れて円周ベアリング２０４をベアリングハウジング２０２に結合するように構成することができる。フランジ部２３０は、長手方向軸２４から離れる半径方向２０に延在することができる。分割レース２０８は、玉２１４が分割レース２０８内に配置されたときに玉２１４の外側表面２１８と接触する内側表面２１６を含む。いくつかの実施形態では、分割レース２０８の内側表面２１６全体は、玉の外側表面２１８と接触する（玉の外側表面２１８との境界面となる）ことができる。玉２１４は、円周ベアリング２０４をベアリングハウジング２０２に取り付ける前に、分割レース２０８の部品（例えば、第１の半割れ部２１０、第２の半割れ部２１２）の間に取り付けることができる。

図４は、円周ベアリング２０４をベアリングハウジング２０２内に取り付けた状態のベアリング組立体２００の斜視図を示す。分割レース２０８のフランジ部２３０は複数の貫通穴２２８を含み、ベアリングハウジング２０２は複数のハウジング貫通穴２０６を含む。ハウジング貫通穴２０６は、ベアリングハウジング２０２の様々な箇所に配置することができる。ハウジング貫通穴２０６は、複数の締結具２２０によって円周ベアリング２０４を固定することができることよって、ベアリングハウジング２０２への円周ベアリング２０４の軸方向１８の保持を増大させることができる。ハウジング貫通穴２０６は、円周ベアリング２０４のフランジ部２３０に配置された複数の貫通穴２２８と位置合わせされる。いくつかの実施形態では、ハウジング貫通穴２０６と貫通穴２２８の対は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０以上の対２３２とすることができる。ハウジング貫通穴２０６は、ベアリングハウジング２０２に配置することができる。ハウジング貫通穴２０６は、ベアリングハウジング２０２の周囲の周りを等間隔に配置することができる、または、ハウジング貫通穴２０６は、ベアリングハウジング２０２の特定の領域に集中させることができる。これらの対２３２は、複数の締結具２２０（例えば、ボルト２２２、ナット、ねじ）によって取外し可能に一緒に結合することができる。複数の台貫通穴２６６もまた、台２６８の一部分に配置することができる。台貫通穴２６６は、台２６８の周囲の周りに配置することができる。台貫通穴２６６によって、締結具２２０はベアリングハウジング２０２の台２６８を圧縮機５６に結合することができる。締結具２２０を圧縮機５６に半径方向２０に結合することができる。

フランジ部２３０はまた、複数のねじ穴２３４を含む。フランジ部２３０に配置されたねじ穴２３４の数は、貫通穴２２８の数より少ない、多い、または同じとすることができる。分割レース２０８のフランジ部２３０の周りに周方向２２に配置されるねじ穴２３４は１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０以上とすることができる。ねじ穴２３４は、使用者がベアリングをハウジングから取り外すことができるように、フランジ部２３０の様々な位置に配置することができる。いくつかの実施形態では、ねじ穴２３４は、フランジ部２３０の周りを等間隔に配置することができる。これに代えて、ねじ穴２３４をフランジ部２３０の特定の領域に集中させることができる。ねじ穴２３４によって、使用者は、複数のジャッキねじを取り外して、ベアリングハウジング２０２から取り外すために分割レース２０８の一部分（例えば、第１の半割れ部２１０、第２の半割れ部２１２）または玉２１４にアクセスすることができる。

図５は、分割レース２０８および玉２１４の分解図を示す。分割レース２０８の第１の半割れ部２１０および第２の半割れ部２１２の両方とも、内側表面２１６を含む。分割レース２０８の内側表面２１６は、耐摩耗性を強化するためにタングステンカーバイドまたは他の同様な材料でコーティングすることができる。分割レース２０８は、ステンレス鋼（例えば１７−４ＰＨ（商標））などの材料で作ることができる。玉２１４は、分割レース２０８内に配置することができる。玉２１４の外側表面２１８もまた、タングステンカーバイドまたは他の同様な材料でコーティングすることができる。玉２１４の内側表面２１７は、外側表面２１８のコーティングとは異なる材料とすることができる。例えば、玉２１４の内側表面２１７は、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ（商標）６などのコバルト基合金とすることができる。分割レース２０８内には、分割レース２０８をベアリングハウジング２０２に取外し可能に結合することができるように、複数の貫通穴２２８を分割レース２０８のフランジ部２３０の周りに配置することができる。一例では、貫通穴２２８は、４つの四分円２３６（例えば、第１の四分円２３８、第２の四分円２４０、第３の四分円２４２、第４の四分円２４４）の間で等配することができる。レース２０８の分割構成によって、従来の溝穴装着設計に比べたとき、分割レース２０８と玉２１４との間の接触面積が増大する。分割レース２０８と玉２１４との間の接触面積が大きいと、表面の接触応力が減ることにより組立体の全体的な摩耗が減る。レース２０８の分割構成によって、玉２１４は分割レース２０８内を３つの自由度（例えば、軸方向１８、半径方向２０、周方向２２）で回転することができる。玉２１４は、トルクシャフト組立体７６の後方端８４を受け入れるために開口を含むことができる。いくつかの実施形態では、貫通穴２２８の直径２４６は変えることができる。貫通穴２２８は、各四分円２３６（例えば、第１の四分円２３８、第３の四分円２４２）内を等間隔に配置することができる、または、貫通穴２２８は、間隔をさらに空けて配置することができる（例えば、第２の四分円２４０）。

図６は、組立中のベアリング組立体２００の断面図を示す。ベアリングハウジング２０２は、フランジ部２３０の外側２５０と接する内側表面２４８を含むことができる。内側表面２４８は複数のディンプル２５２を含むことができる。フランジ２３０が半径方向表面２３５と接触するところの半径方向表面２３５への損傷を減らすために、ディンプル２５２をベアリングハウジング２０２の半径方向表面２３５に配置することができる。ディンプル２５２はまた、ベアリングハウジング２０２内でのフランジ部２３０の一様な配置（例えば、一様な接触）を妨げる場合があるハイメタルの発生を減らすことができる。ベアリングハウジング２０２は、分割レース２０８のさねはぎ嵌合２５４の外側部分２５６と接することができる。分割レース２０８のさねはぎ嵌合部２５４は、分割レース２０８（例えば、第１の半割れ部２１０）がハウジング２０２内に正しく配置されることを確実にする。分割レース２０８を適正に配置すると、ベアリング２０６をハウジング２０２に配置したとき、玉２１４への損傷を避けることができる。さねはぎ嵌合部２５４によって生じる凹部は、分割レースとベアリングハウジング２０２との間の表面積を増大させる。したがって、さねはぎ嵌合部２５４によって、ベアリングハウジング２０２に配置されたとき、円周ベアリング２０４の振動量が減る。したがって、円周ベアリング２０４および締結具２２０の耐久性および寿命を改善することができる。さらに、分割レース２０８のさねはぎ嵌合部２５４によって、分割レース２０８をベアリングハウジング２０２内によりよく保持することができる。ベアリングハウジング２０２は、分割レース２０８の環状部１９２を受け入れるために開口または空洞を含むことができる。ベアリングハウジング２０２はまた、さねはぎ嵌合部２５５を含んで、分割レース２０８とさねはぎ嵌合接合部２６４を形成することができる。いくつかの実施形態では、分割レース２０８の部品は（例えば、手作業で）遊嵌することができる。使用者は、ハウジング２０２のさねはぎ嵌合部２５５のさねはぎ嵌合接合部２６４を利用することによって、分割レース２０８が適正に配置されていることを目で見ることができる。使用者は、環状部１９２の第１の端部に隣接して配置された環状部１９２の第１の部分を遊嵌することができ、かつ、使用者は、環状部１９２の第２の端部に隣接して配置された環状部１９２の部分をさねはぎ嵌合することができる。言い換えれば、環状部１９２は１種類より多くの機械的な嵌合２５４を含むことができる。締結具２２０（例えば、ボルト２２２）は、分割レース２０８がハウジング２０２に結合されるとき、ボルト２２２の５、６、７、８、９、または１０以上のねじ山を使用できるように、フランジ部２３０内に配置することができる。図７は、組立後のベアリング組立体２００の断面図を示す。ベアリング組立体２００の軸方向の保持は、他のベアリング組立体の典型的な組立（例えば、据込み）では変動性を伴うが、フランジ部２３０を通る複数の締結具２２０（例えば、ボルト２２２）を利用してこの変動性を減らすことによって改善される。いくつかの実施形態では、分割レース２０８の部品は（例えば、手作業で）遊嵌することができ、これによって、ベアリング組立体２００の組立をより速くすることができ、かつ分割レース２０８の部品（例えば、第１の半割れ部２１０、第２の半割れ部２１２）のセンタリングが可能となる。

図８は、分解の第１の段階でのベアリング組立体２００の断面図を示す。ねじ付き締結具２６０（例えば、ジャッキねじ２６２）の一部分を、フランジ部２３０のねじ穴２３４に配置する（例えば、ねじ込む）ことができる。ねじ付き締結具２６０（例えば、ジャッキねじ２６２）をねじ穴２３４を通じてフランジ部２３０をある程度通るように結合させると、圧縮機５６からベアリング組立体２００をより速く取り外す（例えば、結合を外す）ことができる。したがって、玉２１４は、分割レース２０８の第１の半割れ部２１０および第２の半割れ部２１２内からより容易に取り外すことができる。ジャッキねじ２６２は、ねじ穴２３４の全距離を通るようにねじ込むことができる、または、ジャッキねじは、ねじ穴２３４の距離を部分的に通るようにねじ込むことができる。ジャッキねじ２６２は、分解の第１の段階では、軸方向に矢印４９に示すようにねじ込むことができる。フランジ２３０が半径方向表面２３５と接触するところの半径方向表面２３５の摩耗を減らすために、ディンプル２５２をベアリングハウジング２０２の半径方向表面２３５に配置することができる。ディンプル２５２はまた、ベアリングハウジング２０２内でのフランジ部２３０の一様な配置（例えば、一様な接触）を妨げる場合があるハイメタルの発生を減らすことができる。

図９は、分解の第２の段階でのベアリング組立体２００の断面図を示す。ねじ付き締結具２６０（例えば、ジャッキねじ２６２）を締めることができ、第１の半割れ部２１０および第２の半割れ部２１２のフランジ部２３０を取り外すことができる。ジャッキねじ２６２がフランジ部２３０を通って延在する距離２６４は、ジャッキねじ２６２の１、２、３、４、５、６、７、または８以上のねじ山を含むことができる。ジャッキねじ２６２を利用すると、トルクシャフト組立体７６全体を圧縮機５６から取り外す必要なく、ベアリング組立体２００を取り外す、および／または補修することができる。ジャッキねじ２６２は、分解の第２の段階では、軸方向に矢印５１に示すように引き出すことができる。

図１０は、円周ベアリング２０４をベアリングハウジング２０２に組み付けるための方法の実施形態を示すフロー図である。方法３００は、分割レース２０８を手作業で遊嵌する前に、分割レース間に玉２１４を配置するステップ（ブロック３０２）を含むことができる。方法３００は、分割レースの環状部１９２をベアリングハウジング２０２の開口または空洞に挿入するステップ（ブロック３０４）を含むことができる。上記のように、玉２１４への損傷を避けることができるような仕方で分割レース２０８を配置することができるように、分割レース２０８はさねはぎ嵌合部２５４を含むことができる。方法３００は、分割レース２０８のフランジ部２３０に配置された複数の貫通穴２２８をベアリングハウジング２０２に配置された複数の貫通穴２０６と位置合わせするステップ（ブロック３０６）を含むことができる。分割レース２０８のフランジ部２３０に配置された複数の貫通穴２２８をベアリングハウジング２０２の複数の貫通穴２０６と位置合わせするステップによって、使用者は、複数の締結具２２０（例えば、ボルト２２２）をフランジ部２３０の貫通穴２２８およびベアリングハウジング２０２のハウジング貫通穴２０６に配置することができる（ブロック３０８）。分割レース２０８のフランジ部２３０に配置された複数の貫通穴２２８および複数の貫通穴２０６は、軸方向１８に位置合わせされる。方法３００は、締結具および／またはボルトを締める（例えば、取外し可能に結合する）ことによって、分割レース２０８のフランジ部２３０をベアリングハウジング２０２に結合する（例えば、軸方向保持によって固定する）ステップ（ブロック３１０）を含むことができる。

図１１は、円周ベアリング２０４をベアリングハウジング２０２から取り外すための方法４００の実施形態を示すフロー図である。方法４００は、ボルト２２２を緩める／取り外すことによって分割レース２０８のフランジ部２３０をベアリングハウジング２０２との結合から外すステップ（ブロック４０２）を含むことができる。方法４００は、ジャッキねじ２６２をねじ穴２３４に挿入する（例えば、ねじ込む）ステップ（ブロック４０４）を含むことができる。方法４００は、ベアリング組立体２００が圧縮機セクション５６に配置されているときに、ジャッキねじ２６２の端部を引き出すことによって、ベアリング２０６をベアリングハウジング２０２から軸方向に取り外すステップ（ブロック４０６）を含むことができる。ベアリングハウジング２０２の半径方向表面２３５に配置されたディンプル２５２は、ベアリングハウジング２０２内でフランジ部２３０の一様な配置（例えば、一様な接触）を妨げる場合があるハイメタルの発生を減らすことができる。

開示した実施形態の技術的効果は、ベアリングハウジング２０２および円周ベアリング２０４を含むベアリング組立体２００に関するシステムおよび方法を含む。玉２１４は、分割レース２０８間に配置される。分割レース２０８は、２つ以上の部品に分割することができる。分割レース２０８のフランジ部２３０は複数の貫通穴２２８を含み、ベアリングハウジング２０２は複数のハウジング貫通穴２０６を含む。ハウジング貫通穴２０６は、円周ベアリング２０４のフランジ部２３０に配置された複数の貫通穴２２８と位置合わせされる。ハウジング貫通穴２０６および貫通穴２２８は、複数の締結具２２０によって一緒に結合することができる。圧縮機セクション５６に配置されながらベアリング組立体２００を取り外すおよび／または補修することができるように、ジャッキねじ２６２が、フランジ部２３０に配置された複数のねじ穴２３４に配置される。

本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本主題を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本主題を実施できるようにしている。本主題の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。

１０ガスタービンシステム、ガスタービンエンジン
１２タービン
１４翼
１６作動システム
１８軸方向
２０半径方向
２２周方向
２４長手方向軸
２６入口案内翼（ＩＧＶ）
３０可変静翼（ＶＳＶ）
３４回転翼
３６回転シャフト
４４アクチュエータ
４６トルクチューブ
４８モータ
５０制御器
５１入口、矢印
５２出口、酸化剤
５４吸気口
５６圧縮機
５８回転翼、圧縮機ケーシング
６０燃料ノズル
６２燃料
６４燃焼生成物
６６燃焼器
６８負荷
７０排気部
７２翼クランクアーム
７６トルクシャフト組立体
７８中空の管
８０中空内部
８２前方端
８４後方端
８６第１のシャフトベアリング
８８第２のシャフトベアリング
９０ベアリングハウジング
９２クレビス
９４ユニゾンリング組立体
９６プッシュロッド
９８第１の端部
１０２液圧リニアアクチュエータ
１９１２重の直径
１９２環状部
１９６第１の直径
１９８第２の直径
１９９第３の直径
２００ベアリング組立体
２０２ベアリングハウジング
２０４ベアリング
２０６ハウジング貫通穴
２０８分割レース
２１０第１の半割れ部
２１２第２の半割れ部
２１４玉
２１６分割レースの内側表面
２１７内側表面
２１８外側表面
２２０締結具
２２２ボルト
２２４ナット
２２８貫通穴
２３０フランジ部
２３４ねじ穴
２３５半径方向表面
２３６四分円
２３８第１の四分円
２４０第２の四分円
２４２第３の四分円
２４４第４の四分円
２４６直径
２４８内側表面
２５０外側
２５２ディンプル
２５４さねはぎ嵌合部
２５５さねはぎ嵌合部
２５６外側部分
２６０ねじ付き締結具
２６２ジャッキねじ
２６４さねはぎ嵌合接合部
２６６台貫通穴
２６８台
３００方法
３０２ブロック
３０４ブロック
３０６ブロック
３０８ブロック
３１０ブロック
４００方法
４０２ブロック
４０４ブロック
４０６ブロック

Claims

ガスタービンエンジン（１０）の圧縮機（５６）に結合され、トルクシャフト組立体（７６）の端部を受け入れるように構成されたベアリング組立体（２００）を備えるシステムであって、前記ベアリング組立体（２００）が、
ベアリングハウジング（２０２）と、
円周ベアリング（２０４）と
を備えており、前記円周ベアリング（２０４）が、
分割レース（２０８）であって、該分割レース（２０８）の長手方向軸（２４）に沿って軸方向（１８）に延在する環状部（１９２）と、前記長手方向軸（２４）から離れる半径方向（２０）に延在するフランジ部（２３０）とを備え、かつ長手方向軸（２４）に沿う軸方向（１８）及び前記長手方向軸（２４）から離れる半径方向（２０）のどちらにも分割される、分割レース（２０８）と、
前記分割レース（２０８）内に配置された玉（２１４）と
を備えており、
前記円周ベアリング（２０４）が、前記トルクシャフト組立体（７６）を前記圧縮機（５６）から取り外す必要なく前記ベアリングハウジング（２０２）から取り外せるように構成されており、前記分割レース（２０８）が、前記玉（２１４）を該分割レース（２０８）内に配置したときに前記玉（２１４）と接触する内側表面（２１６）を有している、システム。
前記分割レース（２０８）が少なくとも２つの部品を含む、請求項１に記載のシステム。
前記円周ベアリング（２０４）を前記ベアリングハウジング（２０２）に取り付ける前に、前記玉（２１４）が前記分割レース（２０８）の前記少なくとも２つの部品の間に取り付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記分割レース（２０８）の前記環状部（１９２）が、前記玉（２１４）の外側表面（２１８）と接する内側表面（２１６）を含み、前記内側表面（２１６）の全体が前記玉（２１４）の前記外側表面（２１８）と接する、請求項１に記載のシステム。
前記環状部（１９２）の前記内側表面（２１６）、及び前記玉（２１４）の前記外側表面（２１８）の両方がタングステンカーバイドでコーティングされる、請求項４に記載のシステム。
前記フランジ部（２３０）が複数の貫通穴（２２８）を備え、前記ベアリングハウジング（２０２）が、前記複数の貫通穴（２２８）と位置合わせした複数のハウジング貫通穴（２０６）を備え、前記ベアリング組立体（２００）が複数のボルト（２２２）を備え、前記複数のボルト（２２２）の各ボルトが、前記複数の貫通穴（２２８）のそれぞれの貫通穴、及び前記複数のハウジング貫通穴（２０６）のそれぞれのハウジング貫通穴を通って延在して、前記円周ベアリング（２０４）を前記ベアリングハウジング（２０２）に結合する、請求項１に記載のシステム。
前記複数のボルト（２２２）が、前記フランジ部（２３０）及び前記ベアリングハウジング（２０２）を通って、前記長手方向軸（２４）に平行な前記軸方向（１８）に延在する、請求項６に記載のシステム。
前記フランジ部（２３０）及び前記ベアリングハウジング（２０２）が、一緒に結合されたとき、さねはぎ嵌合結合部（２６４）を形成する、請求項６に記載のシステム。
前記フランジ部（２３０）が複数のねじ穴（２３４）を備え、前記ねじ穴（２３４）が、前記円周ベアリング（２０４）を前記ベアリングハウジング（２０２）から取り外す際にジャッキねじ（２６２）穴として利用されるように構成される、請求項６に記載のシステム。
前記ベアリングハウジング（２０２）が、前記分割レース（２０８）の前記フランジ部（２３０）と接する表面（２３５、２４８）を備え、前記表面（２３５、２４８）が複数のディンプル（２５２）を備える、請求項６に記載のシステム。
前記圧縮機（５６）と、前記トルクシャフト組立体（７６）と、前記ベアリング組立体（２００）とを有する前記ガスタービンエンジン（１０）を備える請求項１に記載のシステム。
円周ベアリング（２０４）であって、当該円周ベアリング（２０４）が、
少なくとも２つの部品を含む分割レース（２０８）であって、該分割レース（２０８）の長手方向軸（２４）に沿って軸方向（１８）に延在する環状部（１９２）と、前記長手方向軸（２４）から離れる半径方向（２０）に延在するフランジ部（２３０）と、前記フランジ部（２３０）に配置された複数の貫通穴（２２８）であって複数のボルト（２２２）のそれぞれのボルトを受け入れるように構成された複数の貫通穴（２２８）とを備え、かつ長手方向軸（２４）に沿う軸方向（１８）及び前記長手方向軸（２４）から離れる半径方向（２０）のどちらにも分割される、分割レース（２０８）と、
前記分割レース（２０８）内に配置された玉（２１４）と
を備えており、
当該円周ベアリング（２０４）が、ガスタービンエンジン（１０）の圧縮機（５６）に結合されたトルクシャフト組立体（７６）に結合されたベアリングハウジング（２０２）に、前記複数のボルト（２２２）によって、取外し可能に結合されるように構成されており、前記分割レース（２０８）が、前記玉（２１４）を該分割レース（２０８）内に配置したときに前記玉（２１４）と接触する内側表面（２１６）を有している、円周ベアリング（２０４）。
前記円周ベアリング（２０４）を前記ベアリングハウジング（２０２）に取外し可能に結合する前に、前記玉（２１４）が前記分割レース（２０８）の前記少なくとも２つの部品の間に取り付けられるように構成される、請求項１２に記載の円周ベアリング（２０４）。
前記分割レース（２０８）の前記環状部（１９２）が、前記玉（２１４）の外側表面（２１８）と接する内側表面（２１６）を含み、前記内側表面（２１６）の全体が前記玉（２１４）の前記外側表面（２１８）と接する、請求項１２に記載の円周ベアリング（２０４）。
前記環状部（１９２）の前記内側表面（２１６）、及び前記玉（２１４）の前記外側表面（２１８）の両方がタングステンカーバイドでコーティングされる、請求項１４に記載の円周ベアリング（２０４）。
ガスタービンエンジン（１０）の圧縮機（５６）に配置され、トルクシャフト組立体（７６）に結合されたベアリングハウジング（２０２）に、請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の円周ベアリング（２０４）を取外し可能に取り付ける方法であって、
分割レース（２０８）の少なくとも２つの部品の間に玉（２１４）を配置して前記円周ベアリング（２０４）を組み立てるステップと、
前記分割レース（２０８）のフランジ部（２３０）の複数の貫通穴（２２８）を前記ベアリングハウジング（２０２）の複数のハウジング貫通穴（２０６）と位置合わせするステップと、
前記複数の貫通穴（２２８）及び前記複数のハウジング貫通穴（２０６）を通って軸方向（１８）にそれぞれ配置される複数のボルト（２２２）によって、前記分割レース（２０８）の前記フランジ部（２３０）を前記ベアリングハウジング（２０２）に固定するステップと
を含む方法。
前記複数のボルト（２２２）を外すステップと、
前記トルクシャフト組立体（７６）を前記圧縮機（５６）から取り外すことなく、前記円周ベアリング（２０４）を前記ベアリングハウジング（２０２）から切り離すステップと
を含む、請求項１６に記載の方法。