用于载荷路径优化的整体式上部结构制造技术

本公开大体涉及用于相对定子支撑联接到转子的旋转轴的整体式上部结构。一体式上部结构支撑旋转部件。上部结构包括接触轴的轴承部分。定子部分与转子径向向外间隔关键尺寸。第一环形传递部分从轴承轴向向前延伸到定子部分。第二环形传递部分从定子部分轴向向后延伸到安装凸缘。安装凸缘将上部结构连接到框架。随着上部结构的温度增加，上部结构维持转子和定子之间的关键尺寸。转子可以是燃气涡轮发动机中的压缩机叶轮，并且定子可以是将空气传递到燃烧器中的航空部件。

Integral Superstructure for Load Path Optimization

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于载荷路径优化的整体式上部结构
本公开大体涉及用于相对定子支撑联接到转子的旋转轴的整体式上部结构。在一个示例中，转子是用于燃气涡轮发动机的叶轮，定子是用于引导来自叶轮的压缩空气的航空部件。
技术介绍
在燃气涡轮发动机中，进气通过压缩机压缩。将燃料添加到压缩空气中并且在燃烧器中点燃。膨胀的热空气穿过涡轮并从喷嘴出来，从而提供推力。涡轮将膨胀的热空气的一些能量转换成用于为压缩机供能的旋转能量。压缩机和燃烧器之间的交界处包括旋转叶轮和静止的航空部件之间的重要间隔。在一方面，旋转叶轮是产出高度压缩的空气的最终向心压缩机叶轮。静止的航空部件将压缩空气引导到燃烧室中，同时扩散压力并减少压缩空气内的涡流。叶轮和航空部件之间的对准和间隙是影响燃气涡轮发动机性能的关键尺寸。如果部件变成未对准或者间隙变得太大，则压缩空气不会正确地进入燃烧器。在常规燃气涡轮发动机中，叶轮护罩安装到燃烧器壳体(如，经由螺栓或铆钉)。航空部件支撑在叶轮护罩和燃烧器壳体之间的连接处。随着发动机的温度增加，热膨胀导致航空部件相对于叶轮移动。由此，航空部件和叶轮之间的对准和间隙改变，造成发动机的性能降低。图1是示出包括压缩机110和燃烧器120之间的交界处102的示范性常规系统100的横截面视图的示意图。压缩机壳体112与叶轮护罩116联接。叶轮114随轴126一起旋转。叶轮护罩116经由连接件118联接到燃烧器壳体122。轴128通过轴承128可旋转地支撑。轴承128将载荷从轴126传递到集油槽外壳134。集油槽外壳134联接到航空部件130，航空部件130又在连接器118和燃烧器壳体122之间的连接处安装到燃烧器壳体122。燃烧器壳体122包括用于将系统100安装到运载工具或其他框架(如，发电机外壳)的安装点124。载荷路径136图示了常规系统100中来自轴126的载荷分布。载荷施加到轴承128并传递到集油槽外壳134。集油槽外壳134将载荷传递到航空部件130，航空部件130又经由连接件118将载荷传递到压缩机110并且传递到包括安装点124的燃烧器120。插图部分150图示了随着系统100的温度改变，叶轮116和航空部件130的相对运动。如实线所指示的，当系统相对较冷时，叶轮116和航空部件130对准，而其间间隙小。例如，间隙可以是近似20密耳。如虚线所图示的，当系统相对较热时，热膨胀导致热的航空部件径向向外和向纵向远侧移位。这些方向部分地归因于航空部件130经由连接件118向压缩机110施加载荷，这向膨胀添加了纵向分量。热的叶轮152径向向外移位。叶轮116和航空部件150之间的间隙增加，部件变成未对准。鉴于以上情况，可以理解到，在燃气涡轮发动机中存在与相对于定子(诸如航空部件)支撑转子(诸如叶轮)关联的问题、短处或缺点，如果设计出用于相对于定子支撑转子的改进系统及方法，则是理想的。
技术实现思路
以下呈现本专利技术的一个以上方面的简要概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是对所有可预期方面的广泛概述，并且既不意在标识所有方面的关键或重要元件，也不意在描绘任何或所有方面的范围。其目的是以简化形式呈现一个以上方面的一些概念，作为稍后呈现的更加详细的描述的序言。在一个方面，本公开提供一种用于从包括纵向轴和转子的旋转部件传递载荷的装置。该装置包括支撑旋转部件的一体式上部结构。一体式上部结构包括接触轴的轴承部分。一体式上部结构包括与转子径向向外间隔关键尺寸的定子部分。一体式上部结构包括从轴承轴向向前延伸到定子部分的第一环形传递部分。一体式上部结构包括将上部结构连接到框架的安装凸缘。一体式上部结构包括从定子部分轴向向后延伸到安装凸缘的第二环形传递部分。在另一方面，本公开提供一种分配轴承载荷的方法。该方法包括经由轴和上部结构的轴承部分之间的接触将载荷从旋转轴传递到轴承部分。该方法包括将载荷从轴承部分经由上部结构的第一环形支撑件传递到定子部分。该方法包括将载荷从上部结构的定子部分传递到第二环形支撑件。该方法包括将载荷从第二环形支撑件传递到安装凸耳。该方法包括将载荷从安装凸耳传递到运载工具。在另一方面，本公开提供一种燃气涡轮发动机的部件，包含：该部件包括整体式上部结构，整体式上部结构包括外壳体，外壳体包括纵向近侧扩散器壳体部分、至少一个安装凸缘和纵向远侧燃烧器壳体部分。整体式上部结构还包括经由环形航空部分支撑件连接到外壳体的航空部件，航空部件包括扩散器部分和减涡器部分，减涡器部分包含从扩散器部分的径向端延伸到燃烧器壳体部分的内部的多个连结管。在又一方面，本公开提供一种支撑燃气涡轮发动机中的载荷的方法。该方法包括经由轴和集油槽外壳的轴承部分之间的接触将载荷从旋转轴传递到轴承部分。该方法包括经由集油槽外壳的锥形构件将载荷从轴承部分传递到航空部件，航空部件包括扩散器部分和减涡器部分，减涡器部分包含从扩散器部分的径向远端延伸到燃烧器壳体的内部的多个连结管。该方法包括将载荷从航空部件传递到环形航空部件支撑件，环形航空部件支撑件连接到多个连结管。该方法包括将载荷从环形航空部件支撑件传递到安装凸耳。该方法包括将载荷从安装凸耳传递到支撑燃气涡轮发动机的框架。阅读下面的详细描述以后，将更加全面地理解本专利技术的这些及其他方面。附图说明图1是示出包括压缩机和燃烧器之间的交界处的常规燃气涡轮发动机的示例的示意图。图2图示根据本公开一方面的示范性上部结构的立体图。图3图示图2的示范性上部结构的俯视图。图4图示图2的示范性上部结构的前视图。图5图示图2的示范性上部结构的后视图。图6图示图2的示范性上部结构的轴向横截面。图7图示图2的示范性上部结构的另一轴向横截面。图8图示经过示范性上部结构的前区域的径向横截面。图9图示经过示范性上部结构的航空部件的另一径向横截面。图10是示出针对示范性上部结构的载荷路径的示例的示意图。具体实施方式下面连同附图一起阐述的详细描述意在作为各种构造的描述，而不意在表示可以实践文中所描述的概念的唯一构造。出于提供对各种概念的透彻理解的目的，该详细描述包括具体细节。然而，这些概念可以在没有这些具体细节的情况下实践对本领域技术人员而言将是显然的。在一些实例中，众所周知的部件以框图形式示出，以便避免模糊这些概念。如文中所使用的，术语“轴向”或“轴向上”指的是沿着发动机的纵向轴线的维度。连同“轴向”或“轴向上”一起使用的术语“向前”指的是在朝向发动机入口的方向上移动，或者，一部件与另一部件相比相对地更接近于发动机入口。连同“轴向”或“轴向上”一起使用的术语“向后”指的是在朝向发动机的后部或出口的方向上移动，或者，相比于入口，一部件相对地更接近于出口。如文中所使用的，术语“径向”或“径向上”指的是在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的维度。独自使用或是连同术语“径向”或“径向上”一起使用术语“近侧”或“向近侧”指的是在朝向中心纵向轴线的方向上移动，或者，一部件与另一部件相比相对地更接近于中心纵向轴线。独自使用或是连同术语“径向”或“径向上”一起使用术语“远侧”或“向远侧”指的是在朝向外发动机外周的方向上移动，或者，一部件与另一部件相比相对地更接近于外发动机外周。如文中所使用，术语“横向”或“横向上”指的是垂直于轴向维度和径向维度的维度。图2至图9图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从包括纵向轴和转子的旋转部件传递载荷的装置，其特征在于，包含：一体式上部结构，所述一体式上部结构支撑所述旋转部件，所述一体式上部结构包含：轴承部分，所述轴承部分与所述轴接触；定子部分，所述定子部分与所述转子径向向外间隔关键尺寸；第一环形传递部分，所述第一环形传递部分从所述轴承部分轴向向前延伸到所述定子部分；安装凸缘，所述安装凸缘将所述上部结构连接到框架；以及第二环形传递部分，所述第二环形传递部分从所述定子部分轴向向后延伸到所述安装凸缘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.15 US 15/352,2531.一种用于从包括纵向轴和转子的旋转部件传递载荷的装置，其特征在于，包含：一体式上部结构，所述一体式上部结构支撑所述旋转部件，所述一体式上部结构包含：轴承部分，所述轴承部分与所述轴接触；定子部分，所述定子部分与所述转子径向向外间隔关键尺寸；第一环形传递部分，所述第一环形传递部分从所述轴承部分轴向向前延伸到所述定子部分；安装凸缘，所述安装凸缘将所述上部结构连接到框架；以及第二环形传递部分，所述第二环形传递部分从所述定子部分轴向向后延伸到所述安装凸缘。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，当所述装置的温度增加时，所述第一环形传递部分和所述第二环形传递部分允许所述定子部分在与所述转子相同的方向上移动。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，当所述装置的温度增加至少200华氏度时，所述关键尺寸维持在10％以内。4.一种分配轴承载荷的方法，其特征在于，包含：经由上部结构的轴和轴承部分之间的接触，将载荷从旋转的所述轴传递到所述轴承部分；经由所述上部结构的第一环形支撑件，将所述载荷从所述轴承部分传递到定子部分；将所述载荷从所述上部结构的所述定子部分传递到第二环形支撑件；将所述载荷从所述第二环形支撑件传递到安装凸耳；以及将所述载荷从所述安装凸耳传递到运载工具。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，所述旋转轴联接到转子，并且其中，关键尺寸限定在所述转子和所述定子部分之间。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包含：当所述转子的温度和所述定子部分的温度增加至少200华氏度时，将所述关键尺寸维持在10％以内。7.一种燃气涡轮发动机的部件，其特征在于，包含：整体式上部结构，所述整体式上部结构包含：外壳体，所述外壳体包括纵向近侧扩散器壳体部分、至少一个安装凸缘和纵向远侧燃烧器壳体部分；以及航空部件，所述航空部件经由环形航空部分支撑件连接到所述外壳体，所述航空部件包括扩散器部分和减涡器部分，所述减涡器部分包含从所述扩散器部分的径向端延伸到所述燃烧器壳体部分的内部的多个连结管。8.如权利要求7所述的部件，其特征在于，其中，所述环形航空部分支撑件将所述外壳体的内部划分成前区域和后区域，并且其中，所述多个连结管从所述前区域延伸到所述后区域。9.如权利要求7所述的部件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚·泰勒·慕克，约翰·艾伦·曼泰加，克里斯托弗·威廉姆斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US