高负载事件期间的轴承外座圈固位制造技术

一种用于燃气涡轮发动机的轴承的外座圈的固位的壳体包括弹簧夹布置，其产生能够经得起与很高的扭转卷绕组合的很高的径向负载和轴向推力负载的轻量壳体。各个弹簧夹的两侧上的受控的周向间隙限制偏转且自动防止壳体的扭转。轴向间隙通过弹簧夹横梁结构的一部分在后端上产生，弹簧夹横梁结构与壳体的轴向面相对且限制轴向扭转。在壳体的接口硬件与内固位壳体之间产生的径向间隙也用于在沿径向方向的负载下维持弹簧夹。

【技术实现步骤摘要】
高负载事件期间的轴承外座圈固位
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机中的轴承，或更具体地涉及用于轴承的外座圈的固位(retention)的设备及方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心，其中核心沿穿过燃气轮机的流动方向设置在风扇下游。燃气涡轮发动机的核心大体上包括成串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。就多轴燃气涡轮发动机而言，压缩机区段可包括设置在低压压缩机(LP压缩机)下游的高压压缩机(HP压缩机)，且涡轮区段可类似地包括设置在高压涡轮(HP涡轮)下游的低压涡轮(LP涡轮)。就此构造而言，HP压缩机经由也称为高压转轴(HP转轴)的高压轴(HP轴)与HP涡轮联接。类似地，LP压缩机经由也称为低压转轴(LP转轴)的低压轴(LP轴)与LP涡轮联接。在操作中，风扇上的空气的至少一部分提供至核心的入口。空气的此部分由LP压缩机然后由HP压缩机逐渐地压缩，直到压缩的空气到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合且焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过HP涡轮且然后穿过LP涡轮。穿过涡轮区段的燃烧气流驱动HP涡轮和LP涡轮，其各自继而又经由HP轴(亦称HP转轴)和LP轴(亦称LP转轴)驱动HP压缩机和LP压缩机中的相应一个。燃烧气体然后被发送穿过排气区段，例如，至大气。在正常发动机操作期间，滚珠轴承组件可提供成用作使HP轴(亦称HP转轴)的轴向位置维持，且滚柱轴承80组件可提供成用作提供风扇/转子系统的径向阻尼。由与径向挤压膜油阻尼器组合的轴向弹簧夹(springfinger)壳体构成的传统设计途径可提供成在相对小的失衡负载情形期间保护轴承免受破坏。在这些正常操作状态期间，挤压膜阻尼轴承需要沿围绕轴承的所有方向(径向、切向和轴向)的空隙来用于动态操作。然而，此轴向弹簧夹壳体包含相对长的轴向弹簧夹，以用于滚珠轴承壳体的固位，且长的弹簧夹占据发动机壳体中的空间，增加了发动机的重量，具有有限的扭力负载能力，且制造复杂。此外，在由于无约束的风扇叶片、无约束的压缩机叶片或无约束的涡轮叶片引起的故障模式中，与很高的扭转卷绕组合的很高的径向负载向轴承和向用于滚珠轴承的弹簧夹壳体提供了显著的设计挑战。径向负载闭合阻尼器间隙和径向缓冲器间隙，且产生以扭转加载弹簧夹的谐波驱动效果。轴承和其固位壳体结构上的该扭转负载导致相对的正弦负载分布，其充分扭转弹簧夹，使得弹簧夹形成裂纹，这是很不期望的。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优点将在以下描述中阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本专利技术理解到。在本公开内容的一个示例性实施例中，一种用于用作维持HP轴的轴向位置的滚珠轴承的外座圈的固位的壳体结构具有平而短的弹簧夹。固位壳体包括弹簧夹壳体，其连接到滚珠轴承壳体上，滚珠轴承壳体设置在弹簧夹壳体的径向内侧。弹簧夹壳体包括多个弹簧夹，其连接到滚珠轴承壳体上，且沿周向方向与多个支柱相互交叉。各个弹簧夹的相对的周向边缘中的各个上的周向间隙限制弹簧夹的周向偏转，且自动防止弹簧夹结构的扭转。在各个弹簧夹的后端与弹簧夹壳体的后端的一部分之间，限定了轴向间隙，其用于限制固位壳体结构的轴向扭转。在各个指的内直径面与滚珠轴承壳体之间限定了径向间隙，其用于沿径向方向维持弹簧夹壳体。周向间隙、轴向间隙和径向间隙中的各个根据预期负载，考虑固位壳体结构的尺寸和材料成分来控制。弹簧夹壳体的所得设计整体结合结构构件，使得它们变得能够经得起扭转卷绕和高径向负载，径向负载在伴随叶片(不论风扇叶片、压缩机叶片或是涡轮叶片)故障的负载的突然增大出现。此外，由于独特的锥形和短弹簧夹设计，弹簧夹壳体所需的轴向和径向空间的量连同固位壳体结构的重量的伴随减少而减小，同时向固位壳体结构给予了很高的扭转负载能力。在本公开内容的另一个示例性实施例中，一种燃气涡轮发动机包括具有至少一个压缩机的压缩机区段，以及位于压缩机区段下游且包括至少一个涡轮的涡轮区段。压缩机区段可包括低压压缩机和在低压压缩机下游的高压压缩机。涡轮区段包括高压(HP)涡轮和HP涡轮下游的低压(LP)涡轮。燃气涡轮发动机还包括将高压压缩机经由滚珠轴承机械地联接到高压涡轮上且包括用于滚珠轴承的外座圈的固位壳体的高压轴。如上文概括描述和在下文中结合各种备选实施例更详细描述那样，固位壳体包括与支柱和夹指交叉的弹簧夹壳体。此外，如上文概括描述和下文结合各种备选实施例更详细描述那样，包括与支柱和夹指交叉的弹簧夹壳体的固位壳体的实施例也可应用于需要解决与滚珠轴承构件类似的挑战的具有低压轴的系统。本专利技术的第一技术方案提供了一种用于燃气涡轮发动机的高压转轴的滚珠轴承的外座圈的固位壳体，所述固位壳体包括：滚珠轴承壳体，其限定与沿轴向方向延伸的旋转轴线等距地设置的圆柱形内表面，径向方向沿正交于所述轴向方向的方向限定；弹簧夹壳体，其从所述滚珠轴承壳体沿径向向外设置，且围绕所述滚珠轴承壳体同心地设置，且限定与后端沿轴向分开而设置的前端；桥接腹板，其沿所述径向方向在所述滚珠轴承壳体与所述弹簧夹壳体之间延伸，且将所述滚珠轴承壳体连接至所述弹簧夹壳体；所述弹簧夹壳体限定多个沿轴向延伸的支柱，各个支柱均限定前端和设置成沿轴向与各个相应的支柱的所述前端间隔开且相对的后端，所述多个支柱与所述弹簧夹壳体形成整体结构；所述弹簧夹壳体限定多个沿轴向延伸的夹指，各个夹指均限定前端和设置成沿轴向与各个相应的支柱的所述前端间隔开且相对的后端，多个所述夹指的前端与所述弹簧夹壳体形成整体结构；其中所述多个夹指中的每一个的所述后端限定与所述弹簧夹壳体的所述后端间隔开的后缘，且限定相应夹指的所述后缘与所述弹簧夹壳体的所述后端之间的轴向间隙；以及其中所述多个夹指中的每一个的所述后端限定与彼此沿周向间隔开的一对沿轴向延伸的侧缘，其中各个夹指的所述后端的各个侧缘在所述弹簧夹壳体的所述后端处与相应的相邻支柱的相对的一对沿轴向延伸的侧缘间隔开，且限定在所述弹簧夹壳体的后端处的相应的夹指的相应侧缘与相应的支柱的相应相对的侧缘之间的周向间隙。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，径向间隙限定在各个支柱与所述滚珠轴承壳体的相对的表面之间。本专利技术的第三技术方案是在第一技术方案中，各个夹指均包括设置在各个夹指的所述前端与所述后端之间的中间部分，以及各个夹指的所述中间部分相对于各个夹指的所述前端和所述后端渐缩。本专利技术的第四技术方案是在第一技术方案中，各个支柱均包括设置在各个支柱的所述前端与所述后端之间的中间部分，以及各个支柱的所述中间部分相对于各个支柱的所述前端和所述后端渐缩。本专利技术的第五技术方案是在第三技术方案中，各个支柱均包括设置在各个支柱的所述前端与所述后端之间的中间部分，以及各个支柱的所述中间部分相对于各个支柱的所述前端和所述后端渐缩。本专利技术的第六技术方案是在第五技术方案中，各个夹指的所述中间部分比各个支柱的所述中间部分更粗。本专利技术的第七技术方案是在第一技术方案中，所述弹簧夹壳体、所述桥接腹板和所述滚珠轴承壳体形成为整体结构。本专利技术的第八技术方案是在第一技术方案中，所述支柱和所述夹指围绕所述弹簧夹壳体沿周向方向相互交叉。本专利技术的第九技术方案是在第八技术方案中，在围绕所述弹簧夹壳体沿周向前进时，单个所述夹指与单个所述支柱交错。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的高压转轴的滚珠轴承的外座圈的固位壳体，所述固位壳体包括：滚珠轴承壳体，其限定与沿轴向方向延伸的旋转轴线等距地设置的圆柱形内表面，径向方向沿正交于所述轴向方向的方向限定；弹簧夹壳体，其从所述滚珠轴承壳体沿径向向外设置，且围绕所述滚珠轴承壳体同心地设置，且限定与后端沿轴向分开而设置的前端；桥接腹板，其沿所述径向方向在所述滚珠轴承壳体与所述弹簧夹壳体之间延伸，且将所述滚珠轴承壳体连接至所述弹簧夹壳体；所述弹簧夹壳体限定多个沿轴向延伸的支柱，各个支柱均限定前端和设置成沿轴向与各个相应的支柱的所述前端间隔开且相对的后端，所述多个支柱与所述弹簧夹壳体形成整体结构；所述弹簧夹壳体限定多个沿轴向延伸的夹指，各个夹指均限定前端和设置成沿轴向与各个相应的支柱的所述前端间隔开且相对的后端，多个所述夹指的前端与所述弹簧夹壳体形成整体结构；其中所述多个夹指中的每一个的所述后端限定与所述弹簧夹壳体的所述后端间隔开的后缘，且限定相应夹指的所述后缘与所述弹簧夹壳体的所述后端之间的轴向间隙；以及其中所述多个夹指中的每一个的所述后端限定与彼此沿周向间隔开的一对沿轴向延伸的侧缘，其中各个夹指的所述后端的各个侧缘在所述弹簧夹壳体的所述后端处与相应的相邻支柱的相对的一对沿轴向延伸的侧缘间隔开，且限定在所述弹簧夹壳体的后端处的相应的夹指的相应侧缘与相应的支柱的相应相对的侧缘之间的周向间隙。...

【技术特征摘要】
2015.11.23 US 14/9489171.一种用于燃气涡轮发动机的高压转轴的滚珠轴承的外座圈的固位壳体，所述固位壳体包括：滚珠轴承壳体，其限定与沿轴向方向延伸的旋转轴线等距地设置的圆柱形内表面，径向方向沿正交于所述轴向方向的方向限定；弹簧夹壳体，其从所述滚珠轴承壳体沿径向向外设置，且围绕所述滚珠轴承壳体同心地设置，且限定与后端沿轴向分开而设置的前端；桥接腹板，其沿所述径向方向在所述滚珠轴承壳体与所述弹簧夹壳体之间延伸，且将所述滚珠轴承壳体连接至所述弹簧夹壳体；所述弹簧夹壳体限定多个沿轴向延伸的支柱，各个支柱均限定前端和设置成沿轴向与各个相应的支柱的所述前端间隔开且相对的后端，所述多个支柱与所述弹簧夹壳体形成整体结构；所述弹簧夹壳体限定多个沿轴向延伸的夹指，各个夹指均限定前端和设置成沿轴向与各个相应的支柱的所述前端间隔开且相对的后端，多个所述夹指的前端与所述弹簧夹壳体形成整体结构；其中所述多个夹指中的每一个的所述后端限定与所述弹簧夹壳体的所述后端间隔开的后缘，且限定相应夹指的所述后缘与所述弹簧夹壳体的所述后端之间的轴向间隙；以及其中所述多个夹指中的每一个的所述后端限定与彼此沿周向间隔开的一对沿轴向延伸的侧缘，其中各个夹指的所述后端的各个侧缘在所述弹簧夹壳体的所述后端处与相应的相邻支柱的相对的一对沿轴向延伸的侧缘间隔开，且限定在所述弹簧夹壳体的后端处的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS加尼格，BA卡特，ND鲁普纳，CA科曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US