帶有用於準確對準的安裝構造的界面的製作方法

2023-05-07 20:27:31 1

專利名稱：帶有用於準確對準的安裝構造的界面的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來起動燃氣渦輪發動機的空氣渦輪啟動機，且更為具體地涉及一種用於這種空氣渦輪啟動機的軸連接或軸連接構造。
背景技術：
包括渦扇發動機的許多較大渦輪發動機可以使用空氣渦輪啟動機(ATS)，以啟動渦輪發動機轉動。所述空氣渦輪啟動機包括耦合或聯接安裝在外殼內的輸出部分的渦輪部分。所述渦輪部分耦合或聯接到諸如壓縮空氣的高壓流體源，以驅動所述輸出部分。所述渦輪部分通過齒輪系驅動所述輸出部分。因而，當所述高壓流體源衝擊所述渦輪部分時，所述輸出部分向所述渦輪發動機供能。

發明內容
按照本發明的一個示例性方面，一種用於旋轉機器的連接，所述連接包括在第一過盈配合和第二過盈配合之間且與之相鄰的軸向上的界面。按照本發明的另一個示例性方面，一種齒輪，所述齒輪包括在齒輪內引直徑(或內側導引直徑)和齒輪外引直徑(或外側導引直徑)之間且與之相鄰的花鍵節距內徑。按照本發明的又一個示例性方面，一種渦輪轉子軸，所述渦輪轉子軸包括在渦輪轉子軸內引直徑(或內側導引直徑)和渦輪轉子軸外引直徑(或外側導引直徑)之間且與之相鄰的花鍵節距外徑。按照本發明的又一個示例性方面，一種氣體渦輪啟動機，所述氣體渦輪啟動機安裝到渦輪轉子軸上的齒輪，所述渦輪轉子軸和所述齒輪確定連接，所述連接具有在第一過盈配合和第二過盈配合之間且與之相鄰的軸向上的界面。


本領域技術人員從下列公開的非限制性實施例中將會對本發明的這些和其它特點了解的更為清楚。伴隨著詳細描述的附圖簡要地說明如下
圖1是用於通過附屬的齒輪箱起動較大渦輪(機)的轉動的空氣渦輪啟動機(ATS)的總體示意圖2是渦輪轉子軸的立體側視圖；以及
圖3是用於空氣渦輪啟動機的界面的剖視圖4是可安裝到所述渦輪轉子軸上的太陽輪的側剖面圖5是所述渦輪轉子軸的放大的側剖視圖6是所述渦輪轉子軸的花鍵的剖視圖；和
圖7是所述渦輪轉子軸的花鍵的立體剖視圖。
具體實施方式
圖1示意性地圖示出一種示例性空氣渦輪啟動機或氣動渦輪起動機(ATS) 20，所述空氣渦輪啟動機被用來通過附屬的齒輪箱24啟動或開啟諸如渦扇發動機等的較大的渦輪(機)22的轉動。空氣渦輪啟動機20總體上包括外殼組件30，所述外殼組件至少包括渦輪部分32和輸出部分34。渦輪部分32包括帶有多個葉片38的渦輪葉輪36，輪轂40，以及渦輪轉子軸42 (參見圖2)。渦輪轉子軸42通過(示意性地圖示出的)齒輪系或齒輪傳動裝置46聯接或耦合到啟動機輸出軸44上，所述齒輪系是例如行星齒輪系等。應當認識到， 本發明並不限於與特定類型的旋轉機器結合使用。因而，儘管為了便於解釋，對本發明的描述且說明是在空氣渦輪啟動機中實施的，但應當認識到，本發明能夠在許多其它的機器中來實施，這些機器包括，但不限於，燃氣渦輪發動機(gas turbine engine)，輔助動力裝置 (auxiliary power unit)，潤輪土曾壓器(turbo charger), JHfli器(super charger)空氣循環機(air cycle machine)，交流發電機，電動機，發電機，整合的恆速驅動發電機以及帶有受到嚴密控制的界面的各種類型的齒輪箱。空氣渦輪啟動機20通過齒輪系46傳遞較高的負載，以將氣動能量轉換成用於渦輪發動機起動的機械能量。行星齒輪系46總體上包括安裝到渦輪轉子軸42上的太陽輪 48，以驅動(示意性地圖示出的)行星齒輪組50，所述行星齒輪組依次驅動(示意性地圖示出的)單個環形齒輪52，所述單個環形齒輪連接到啟動機輸出軸44。為了使空氣渦輪啟動機的尺寸和重量最小，行星齒輪系46的精確(或準確)對準有利於獲得能夠滿足所希望的壽命要求的尺寸最小、重量最輕的齒輪。由此，由於所傳遞的高負載，在渦輪轉子軸42上的太陽輪48應當精密地或準確地被對準。參照圖3，利用連接部分或連接構造60將太陽輪48機械地安裝在渦輪轉子軸42 上。在所公開的非限制性實施例中，連接部分60包括過盈配合或緊配合62A、62B和界面(或對接面)66，以傳遞扭矩或轉矩，所述界面例如是成花鍵(或形成有花鍵)的界面；然而，諸如單個矩形鍵、多個矩形鍵或Woodruff鍵等的其它連接部分或連接方式與結構可以替代地或附加地來使用。成花鍵的界面將所傳遞的扭矩圍繞渦輪轉子軸42的外周分配或分布，而不是集中到所述鍵的位置。為了保持太陽輪48在渦輪轉子軸42上的準確的對準或對齊， 太陽輪48和渦輪轉子軸42構形成(或將它們的形狀製成)，在太陽輪48的每個端部分48A、 48B提供過盈配合62A，62B，從而留出(或空出(blank))傳統的界面66。過盈配合62A，62B可以確定成對所有操作條件提供過盈，但使所述過盈的規模或程度最小化，這樣的過盈規模必須在空氣渦輪啟動機(ATS) 20的組裝過程中能夠被克服。 界面66由在渦輪轉子軸42上的花鍵42S (參見圖2和圖5)和太陽輪48的花鍵48S (參見圖4)來確定，以提供作為典型的可具有某些遊隙的界面66。在一個非限制性實施例中，過盈配合62A，62B分別由內弓丨(或內側導弓丨(inboard pilot))直徑42A和外引(外側導引(outboard pilot))直徑42B。內引直徑42A徑向上大於渦輪轉子軸42上的花鍵42S的大直徑，而外引直徑42B小於花鍵42S的小直徑(參見圖 5)。那就是說，內引直徑42A徑向上大於渦輪轉子軸42上的花鍵42S的大直徑，而外引直徑42B小於花鍵42S的小直徑有利於單向組裝(轉子軸42從圖的左側向右側插入)。應當理解的是，其它關係是可以替換地設置。外引直徑42B可替代地僅略微小於轉子軸的花鍵的大直徑(齒的尖端的直徑)。這可以導致「剩餘」的花鍵齒橫過外引直徑42B的全部或部分寬度。然而，這對於操作使用而言是可以接受的。
內側過盈配合62A由渦輪轉子軸尺寸IPD (參見圖6)和齒輪內引直徑尺寸GIPD (參見圖4)來確定。外側過盈配合62B由渦輪轉子軸尺寸OPD (參見圖6)和齒輪外引直徑尺寸GOPD (參見圖4)來確定。渦輪轉子軸42還確定花鍵大直徑尺寸TS。在一個非限制性實施例中，IPD是大約0.59英寸(14. 99 mm) ;0PD是大約0. 50英寸(12. 7 mm) ;TS是大約 0. 575 英寸(14. 6 mm)。齒輪內引直徑尺寸GIPD，齒輪外引直徑尺寸G0PD，以及齒輪花鍵的的花鍵小直徑由尺寸GS來確定。在一個非限制性的實施例中，GIPD是大約0.59英寸(14. 99 mm) ；GOPD 是大約0. 50英寸(12. 7 mm)；而GS是大約0. 525英寸(13. 3 mm)。在相對於彼此以及也相對於太陽輪48的節徑(pitch diameter)的導引直徑之間的緊密控制的徑向位置關係確保了恰當的定位和對準。就是說，雙導引過盈配合確保了在太陽輪48的端面座靠或置靠安裝在渦輪轉子軸42上的相鄰元件C的端面時太陽輪48不發生傾斜(參見圖7)。應當認識到，元件C是可以安裝到渦輪轉子軸42上的各種部件的代表。不使用兩個過盈導向的配置達到的可能是不太有效的對齊，因為在齒輪通過元件D被卡持就位時所述齒輪可能經受傾斜，所述元件例如是與元件C相對的螺母(參見圖7)。這可能導致消弱齒輪的壽命。還應當認識到，在整個的附圖中，同樣的附圖標記指代相對應或類似的部件或元件。還應當理解的是，儘管在圖示的實施例中公開了特定的部件配置，但其它配置會從中獲得相應的益處。儘管示出、描述且要求保護特定的步驟順序，但應當理解的是，可以以任何的次序實施本發明的各步驟，獨立或組合實施所述各步驟，除非另外指出，而任何的步驟都會從本發明的公開內容中獲得益處。前面的描述是示例性的，而非限制性的。然而，在此公開了各種非限制性實施例， 對於本領域技術人員而言，基於上述的教導其所意識到的任何修改和變型都將落在本發明的保護範圍之內。因此，應當理解的是，在本發明請求保護的範圍內，除了如具體描述的那些之外，本發明的有關內容都是可以實現的。為此，所附的權利要求書將確定本發明的真實的保護範圍和內容。
權利要求
1.一種用於旋轉機器的連接，所述連接包括 第一過盈配合；第二過盈配合；在所述第一過盈配合和所述第二過盈配合之間且與之相鄰的軸向上的界面。
2.如權利要求1所述的連接，其特徵在於，所述第一過盈配合的導引直徑在徑向上大於所述第二過盈配合的導引直徑。
3.如權利要求1所述的連接，其特徵在於，所述第一過盈配合的導引直徑在徑向上大於所述界面的外直徑，而所述第二過盈配合的導引直徑小於所述界面的小直徑。
4.如權利要求1所述的連接，其特徵在於，所述第一過盈配合、所述第二過盈配合以及所述界面被限定在齒輪和軸之間。
5.如權利要求4所述的連接，其特徵在於，所述齒輪是太陽輪。
6.如權利要求5所述的連接，其特徵在於，所述軸是渦輪轉子軸。
7.如權利要求6所述的連接，其特徵在於，所述渦輪轉子軸處在氣體渦輪啟動機內， 而所述界面是成花鍵的界面。
8.一種齒輪，所述齒輪包括 齒輪內引直徑；齒輪外引直徑；在所述齒輪內引直徑和所述齒輪外引直徑之間且與之相鄰的軸向上的花鍵小直徑。
9.如權利要求8所述的齒輪，其特徵在於，所述齒輪外引直徑大於所述齒輪內引直徑。
10.如權利要求8所述的齒輪，其特徵在於，所述齒輪外引直徑和所述齒輪內引直徑每個都限定有內直徑。
11.一種渦輪轉子軸，所述渦輪轉子軸包括 渦輪轉子軸內引直徑；渦輪轉子軸外引直徑；在所述渦輪轉子軸內引直徑和所述渦輪轉子軸外引直徑之間且與之相鄰的軸向上的花鍵大直徑。
12.如權利要求11所述的渦輪轉子軸，其特徵在於，所述渦輪轉子軸內引直徑大於所述渦輪轉子軸外引直徑。
13.如權利要求12所述的渦輪轉子軸，其特徵在於，所述渦輪轉子軸內引直徑和所述渦輪轉子軸外引直徑每個都限定有外直徑。
14.一種氣體渦輪啟動機，所述氣體渦輪啟動機包括 渦輪轉子軸；安裝到所述渦輪轉子軸上的齒輪，所述渦輪轉子軸和所述齒輪確定連接，所述連接包括第一過盈配合； 第二過盈配合；和在所述第一過盈配合和所述第二過盈配合之間且與之相鄰的軸向上的界面。
15.如權利要求14所述的氣體渦輪啟動機，其特徵在於，所述第一過盈配合的導引直徑在徑向上大於所述第二過盈配合的導引直徑。
16.如權利要求14所述的氣體渦輪啟動機，其特徵在於，所述第一過盈配合的導引直徑在徑向上大於所述渦輪轉子軸的所述界面的大直徑，而所述第二過盈配合的導引直徑小於所述界面的所述大直徑。
17.如權利要求14所述的氣體渦輪啟動機，其特徵在於，其還包括安裝在所述渦輪轉子軸上鄰靠所述齒輪的元件，以及安裝到所述渦輪轉子軸上鄰靠所述齒輪的螺母，所述螺母有效的在軸向上朝向所述元件驅動所述齒輪。
全文摘要
本發明提供一種用於旋轉機器的連接，該連接包括在第一過盈配合和第二過盈配合之間且與之相鄰的軸向上的界面。
文檔編號F02C7/26GK102287454SQ20111016737
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月21日 優先權日2010年6月21日
發明者A. 斯塔德勒 J., M. 馬庫勒克 J. 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司