安裝軸承組件的方法和裝置的製作方法
2023-06-17 06:49:36 1
專利名稱：安裝軸承組件的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種燃氣輪發動機轉子組件，具體地，涉及燃氣輪發動機轉子組件的軸承組件。
背景技術：
燃氣輪發動機一般包括風機轉子組件、壓縮機、和渦輪。風機轉子組件包括風機，其帶有一組從轉子軸徑向向外延伸的風機葉片。轉子軸從渦輪將功率和旋轉運動傳遞到壓縮機和風機，其縱向受到多個軸承組件的支撐。軸承組件支撐轉子軸，通常包括位於內座圈和外座圈之間的滾動件。
另外，至少一些已知的減震軸承組件包括多個連接在軸承外座圈和固定凸緣之間的彈性件。彈性件支撐軸承，並用作抗轉動機構，可基本上防止軸承外座圈相對軸承座轉動。因為抗轉動機構的強度和有效性受到軸承座剛度的限制，至少一些已知軸承座包括連接到軸承組件的制動機構，當高動態載荷施加到軸承組件時，可完全限制軸承外座圈相對軸承座的後續移動。
至少一些已知的減震軸承組件位於油底殼(sump)中，在不進行昂貴的設計改進的情況下，油底殼的空間限制使制動機構不能連接到軸承組件。此外，因為這些軸承組件位於油底殼，這些組件將暴露於高操作溫度和處於浸泡環境下，因此，將要求設置高價密封組件，以防止油底殼出現滲漏。
發明內容
根據本發明的一個方面，提出了一種安裝燃氣輪發動機轉子組件的方法。發動機包括轉子軸和軸承組件，軸承組件包括環形減震軸承和環形彈性件。該方法包括繞環形減震軸承和環形彈性件中至少一個形成沿圓周部分延伸的至少一個凹槽，通過環形彈性件支撐轉子軸，和利用至少一個凹槽連接環形減震軸承到環形彈性件，使彈性件在減震軸承和轉子軸之間沿圓周延伸。
在本發明的另一方面，提供了一種燃氣輪發動機轉子的軸承組件。軸承組件包括環形彈性件和環形減震軸承。環形彈性件可支撐燃氣輪發動機轉子。環形減震軸承與環形彈性件同心對齊，並從所述環形彈性件徑向向外，使減震軸承支撐該彈性件。減震軸承和彈性件中至少一個包括至少一個凹槽。減震軸承和彈性件中至少一個包括保持件。所述至少一個凹槽的尺寸可容納保持件，將減震軸承連接到彈性件。
在本發明的又一方面，提供了一種轉子組件。該轉子組件包括轉子軸和軸承組件。軸承組件支撐轉子軸，並包括環形減震軸承和環形彈性件。減震軸承繞彈性件沿圓周延申，彈性件位於減震軸承和轉子軸之間。減震軸承和彈性件中至少一個包括至少一個凹槽，可滑動連接減震軸承到彈性件。
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圖1是燃氣輪發動機的示意圖；圖2是可用於圖1所示燃氣輪發動機的轉子組件的截面圖；圖3是用於圖2所示轉子組件的示例性未安裝的軸承組件的部分透視圖；圖4是處於安裝狀態的圖3所示軸承組件的部分透視圖。
具體實施例方式
圖1是燃氣輪發動機10的示意圖，其包括風機組件12，高壓壓縮機14，和燃燒室16。發動機10還包括高壓渦輪18、低壓渦輪20、和增壓器22。風機組件12包括一組從轉子機盤26徑向向外延伸的風機葉片24。發動機10具有吸氣側28和排氣側30。
工作時，氣流通過風機組件12，壓縮的空氣供應到高壓壓縮機14。高度壓縮的空氣傳送到燃燒室16。從燃燒室16出來的氣流(未在圖1中顯示)驅動渦輪18和20，渦輪20然後驅動風機組件12。
圖2顯示了轉子組件40的示例性實施例的截面圖，該轉子可用於燃氣輪發動機，如圖1所示的發動機10。圖3是可用於轉子組件40的示例性未安裝的軸承組件42的部分透視圖。圖4是處於安裝狀態的軸承組件42的部分透視圖。在一實施例中，燃氣輪發動機是可從美國俄亥俄州辛辛那提市的通用電氣公司買到的LMX7000型燃氣輪發動機。轉子和軸承組件40包括支撐一組風機葉片24(見圖1)的轉子軸44，風機葉片從轉子機盤26徑向向外延伸。轉子軸44可轉動地固定到支撐結構框架46，框架設置了多個支撐轉子軸44的軸承組件42。在示例性實施例中，軸承組件42是減震軸承組件，支撐框架46是油底殼殼體。
軸承組件42包括位於油底殼53內的成對座圈50和滾動件52，軸承組件徑向被軸44和殼體46包圍。成對的座圈50包括外座圈54和內座圈56，內座圈位於從外54座圈徑向向內的位置。滾動件52位於內座圈56和外座圈54之間。外座圈54與多個彈性指狀件58整體形成，外座圈54的表面60與滾動件52滾動接觸。彈性指狀件58圍繞軸44沿圓周間隔設置。在另一可選擇的實施例中，指狀件58連接到外座圈54。
外座圈54包括一對環形槽70和72，在外座圈54的徑向外表面74上形成。更具體地，槽70和72從彈性指狀件外表面74徑向向內延伸，並分別位於外座圈54的上遊側76和下遊側78的上下遊。
外座圈54還包括至少一個保持槽80，從外表面74徑向向內延伸。保持槽80基本上正交於轉子組件40的旋轉軸線。在一個實施例中，槽80通過機械加工形成。保持槽80是弧形的，只繞彈性指狀件58沿圓周一部分延伸。更具體地，保持槽80位於凹槽70和外座圈54的上遊邊84之間，保持槽70距邊84的距離為86。在示例性實施例中，外座圈54包括兩個相同的槽80，槽80互相相對，並互相偏置大約180°。在可選擇的實施例中，外座圈54包括兩個以上的槽80。
各槽80具有寬度88和弧形長度90，弧形長度是從制動邊92測量到入口槽94。入口槽94從槽80沿圓周一部分延伸，並相對槽80徑向對準。在一實施例中，槽94通過機械加工形成。更具體地，入口槽94基本正交於轉子組件40的旋轉軸線，並具有從槽80測量到制動邊98的弧圓長度96。入口槽94從上遊邊84向後延伸到後壁112，後壁112形成槽80和槽94的後壁。因此，入口槽94的寬度114大於槽寬度88。
環形減震軸承120位於外座圈54的徑向向外的位置，故在減震軸承120的徑向內表面124和外座圈表面74之間形成間隙122。減震軸承120包括上遊側126和下遊側128。在示例性實施例中，邊128包括多個從中穿過的開孔130，可容納固定件(未顯示)，以連接減震軸承120到殼體44。減震軸承120還包括與減震軸承120整體形成的密封件132，可與從轉動空氣/油密封件延伸的密封齒134配合。
減震軸承120通過兩個相同的保持件140連接到彈性指狀件58，保持件從減震軸承120徑向向內延伸，各保持件140形成一部分間隙122。在示例性實施例中，保持件140與減震軸承120整體形成。在可選擇的實施例中，保持件140連接到減震軸承120。更具體地，各保持件140從減震軸承上遊邊126徑向向內延伸，使各保持件140的內邊142距減震軸承徑向內表面124的距離為144。在示例性實施例中，保持件140互相偏置大約180°。
各保持件140具有弧形長度146，其小於槽圓弧長度90和槽弧長96。此外，各保持件140具有厚度150，其稍小於槽寬度88。在可選擇的實施例中，減震軸承120包括多於兩個的保持件140。
套筒減震件160置於減震軸承120和外座圈54之間。具體地，套筒減震件160是環形的，並從保持件140向後延伸，穿過彈性指狀件58和減震軸承120之間的間隙122。套筒減震件160包括環形定位凸緣162，其從減震件下遊側128徑向向外延伸。
在安裝轉子組件40時，外座圈54繞軸44圓周定位，使軸44可轉動地連接到外座圈54。套筒減震件160然後繞外座圈54沿圓周定位。減震軸承120從外座圈54上遊進行定位，使保持件140沿圓周基本上與外座圈入口槽94對齊，如圖3所示。減震軸承120然後向後引導，並連接到油底殼殼體44，使保持件140容納在入口槽94中。然後轉動外座圈54，使保持件140沿圓周引導進入槽80中，使用延伸穿過孔130的固定件進行固定。當保持件140完全容納在槽80中時，如圖4所示，由於槽80和保持件140之間形成緊密連接，槽80幫助保持減震軸承120連接到外座圈54。
發動機工作期間，彈性件58幫助支撐軸承組件42，使軸46以必要的徑向剛度基本同心地位於外座圈54內。但是，由於減震件的徑向公差，發動機的不平衡可使外座圈54在殼體46內旋轉。旋轉運動通過彈性件58產生扭矩，稱為諧波激勵。保持件140可防止彈性件58和外座圈54變形超過製造彈性件58和外座圈54的材料的屈服極限。具體地，保持件140可限制外座圈54的圓周運動，並保持外座圈54的軸向位置，使轉子組件40的徑向載荷傳遞到框架46。因此，因為可減少外座圈54的軸向移動，所以可防止轉子軸44和框架46之間意外接觸使彈性件損壞。結果是，保持件140以節約和可靠的方式可幫助軸承組件40延長使用壽命。
上面介紹的轉子組件具有高成本效益和高可靠性。轉子組件包括兩個保持件，其從減震軸承向內延伸進入在彈性指狀件上形成的校準槽中。保持件可保持外座圈相對支撐框架的軸向位置。因此，軸承組件的徑向載荷可轉移到框架，防止轉子軸和框架之間意外接觸。結果是，對於工作中的發動機，保持件有助於延長軸承組件的使用壽命。
上面詳細介紹了轉子組件的示例性實施例。轉子組件並不限於所介紹的特定實施例，而是，各組件的零件可與所介紹的其他零件分開和單獨地使用。各轉子組件的零件還可與其他轉子組件的零件組合使用。
儘管本發明通過各種特定實施例進行了介紹，所屬領域的技術人員應認識到，可在權利要求限定的精神和範圍內對本發明進行改進。
部件表10燃氣輪發動機12風機組件14高壓壓縮機16燃燒室18高壓渦輪20低壓渦輪22增壓器24風機葉片26轉子機盤28吸氣側30排氣側40轉子組件42軸承組件44轉子軸46支撐結構框架50成對的座圈52滾動件53油底殼
54 外座圈56 內座圈58 彈性指狀件60 表面70，72 一對環形槽74 徑向外表面76 上遊側78 下遊側80 保持槽84 上遊邊88 寬度90 長度92 制動邊94 入口槽96 弧形長度98 制動邊112後壁114寬度120環形減震軸承122間隙124徑向內表面126上遊側128下遊側130開孔132密封件134密封齒140保持件142內邊
144距離146弧形長度150厚度160套筒減震件162環形定位凸緣
權利要求
1.一種燃氣輪發動機轉子(40)的軸承組件(42)，所述軸承組件包括環形彈性件(54)，可支撐所述燃氣輪發動機轉子；和環形減震軸承(120)，與所述環形彈性件同心對齊，所述減震軸承從所述環形彈性件徑向向外並可支撐所述彈性件；所述減震軸承和所述彈性件中至少一個包括至少一個凹槽(80)，所述減震軸承和所述彈性件中至少一個包括保持件(140)，所述至少一個凹槽的尺寸可容納所述保持件，以連接所述減震軸承到所述彈性件。
2.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述保持件(140)從所述彈性件(54)和所述減震軸承(120)中至少一個徑向向內延伸。
3.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述至少一個凹槽(80)繞所述彈性件(54)和所述減震軸承(120)中至少一個沿圓周向一部分延伸。
4.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述至少一個凹槽(80)包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽與所述第二凹槽偏置大約180°。
5.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述組件還包括環形套筒減震件(160)，在所述彈性件(54)和所述減震軸承(120)之間沿圓周延伸。
6.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述保持件(140)可在所述至少一個凹槽(80)中滑動連接，防止所述彈性件(54)相對所述減震軸承(120)沿圓周向移動。
7.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述減震軸承(120)和所述彈性件(54)中至少一個還包括空氣/油密封件(132)。
8.根據權利要求1所述的軸承組件(42)，其特徵在於，所述保持件(140)從所述減震軸承(120)徑向向內延伸，所述至少一個凹槽(80)在所述彈性件(54)的徑向外表面上形成，所述減震軸承可通過所述保持件滑動連接到所述彈性件，使所述彈性件和所述減震軸承之間形成環形間隙(122)。
9.一種轉子組件(40)，包括轉子軸(44)；和軸承組件(42)，可支撐所述轉子軸，所述軸承組件包括環形減震軸承(120)和環形彈性件(54)，所述減震軸承繞所述彈性件沿圓周延伸，使所述彈性件位於所述減震軸承和所述轉子軸之間，所述減震軸承和所述彈性件中至少一個包括至少一個凹槽(80)，可滑動連接所述減震軸承到所述彈性件。
10.根據權利要求9所述的轉子組件(40)，其特徵在於，所述軸承組件減震軸承(120)和所述彈性件(54)中至少一個包括向外延伸的保持件(140)，所述至少一個凹槽(80)的尺寸可容納所述保持件，以連接所述減震軸承到所述彈性件。
全文摘要
一種燃氣輪發動機轉子(40)的軸承組件(42)包括環形彈性件(54)，可支撐燃氣輪發動機轉子；和環形減震軸承(120)，與所述環形彈性件同心對齊，所述減震軸承從所述環形彈性件徑向向外並可支撐所述彈性件；所述減震軸承和所述彈性件中至少一個包括至少一個凹槽(80)，所述減震軸承和所述彈性件中至少一個包括保持件(140)，所述至少一個凹槽的尺寸可容納所述保持件，以連接所述減震軸承到所述彈性件。
文檔編號F04D29/05GK1506588SQ200310122600
公開日2004年6月23日 申請日期2003年12月11日 優先權日2002年12月11日
發明者U·M·斯卡迪基奧, M·斯盧舍爾, U M 斯卡迪基奧, 岫 申請人:通用電氣公司