具有两个有效面的非对称双向推力轴承制造技术

本发明专利技术涉及用于支撑燃气涡轮发动机(10)的轴(103)的轴承装置(100)。第一支撑盘(110)被安装至轴承壳体元件(104)。第一倾斜瓦(111)被沿着周向方向一个接一个地可倾斜地布置在第一支撑盘(110)处。第二支撑盘(210)被沿着轴向方向(102)与第一支撑盘(110)间隔开地安装至轴承壳体元件。第二倾斜瓦(211)沿着周向方向一个接一个地可倾斜地被布置在第二支撑盘(210)处。第一倾斜瓦(111)的第一数量大于第二倾斜瓦(211)的第二数量的一半但小于第二倾斜瓦(211)的第二数量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于支撑燃气涡轮发动机的轴、特别是转子端轴(stubshaft)的轴承装置并且涉及燃气涡轮发动机。此外，本专利技术涉及支撑燃气涡轮机的轴、特别是转子端轴的方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机的轴通常由被液体动力润滑的流体轴承支撑。特别地，所谓的可倾瓦轴承(tiltingpadbearing)可以被用于支撑轴。组合可倾瓦轴承模块具有三个支承表面，一个是用于传递径向力的转子轴颈支撑并且两个是轴向推力表面，其中的一个被设计成打算用于接收在燃气涡轮机的操作点的轴向推力的“有效”(active)侧(通常被设计用于接收最大推力)，并且另一个是用于涡轮机的瞬态关闭设计条件的短暂时期所要求的“无效”(inactive)侧(通常被设计用于接收有限的推力)。通常该组合轴承模块类型的轴承关于“无效”和“有效”侧的设计意图在于轴承将被“方向性地”使用，其中“有效”侧相对于转子的主推力方向布置。归因于作为或者法规的或者客户要求的结果的用于一些燃气涡轮机的可包括但不限于振动监测或轴向位移探针的仪器的要求，可能需要使用轴承的非对称设计(在推力瓦和例如润滑喷嘴的数量方面)，并因此在模块的各侧上具有均等止推能力(thrustcapacity)的轴承模块将是不可能的,再次确定轴承“方向性”。跨越燃气涡轮机(特别是处于单轴设计的涡轮机)的操作寿命，诸如环境的温度/湿度(其影响入口条件)、燃气涡轮机过滤/清洁度或组成部件劣化/结垢的各种状态等的外部影响会引起燃气涡轮机的净推力平衡(netthrustbalance)改变。净推力平衡上的微小改变引起施加在这些轴承上的推力负载上的变化，这正常情况下将会在轴承模块推力负载额定的能力内并且不会引起担忧。然而，在净推力平衡上的显著改变可以引起发动机以关于设计意图的相反的转子推力方向上操作，其中轴承模块的“无效”侧有效地变成操作点处的主推力侧，该侧固有地具有较小止推能力，并且已知当推力负载超过在该侧上的轴承模块推力负载能力额定时引起故障。GB309,124公开了被布置在两个壳体中使得公共轴上的端部推力相互平衡的径向-流动涡轮机。蒸汽可以流动通过串联或并联的径向-流动涡轮机。设置了推力轴环并且被驱动的机器布置在径向-流动涡轮机之间。WO2013/011150Al公开了具有被安装在轴承中的转子的转动机器。转子经受到在操作时间期间基本上仅在轴向方向上起作用的推力。推力经由滑动部件被轴承的第一推力轴承接收和消散。轴承进一步包括第二推力轴承，其至少与推力发生暂时同时地产生在推力的方向上作用于第一推力轴承的力。EP1479875Al公开了用于燃气涡轮机转子的轴向支撑的轴承。轴承具有其中安装有与液压系统连通的液压活塞布置的轴承组成部件。限流和流动控制阀介于液压活塞与液压系统之间并且可以被安装在轴承组成部件中。液压活塞布置具有被安装在各自的活塞室中的多个活塞，活塞室构造成筒状钻孔。US3,784,266公开了包括被中央支撑的枢转轴承节段的液体动力枢转分段推力轴承，该轴承节段包括被布置在节段的与其径向边缘中的至少一个相邻且平行的支承表面中的至少一个长形润滑液体收集槽。轴承节段进一步包括穿过节段开口在一端到槽内并且在另一端到轴承的推力轴承井内布置的至少一个流体出口孔。收集槽将流体从支承表面排出到轴承井内，并且中断了支承表面润滑流体膜的形成，由此减少了在节段的一侧上的有效支撑表面。GB2453143A公开了包括高熔化温度推力轴环和推力瓦的推力轴承。轴环和瓦的互相面对的表面涂覆有高硬度且低摩擦系数的涂层。基板优选是钢并且涂层优选是陶瓷涂层、更优选碳富集的钨碳化物层。专利技术主要适用于涡轮增压器的推力轴承。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供一种用于燃气涡轮机转子端轴的轴承，该轴承可以接收在两个轴向方向上的高轴向推力。该目的通过根据独立权利要求的用于支撑燃气涡轮发动机的轴(特别是转子端轴)的轴承装置、燃气涡轮发动机和支撑燃气涡轮发动机的轴(特别是转子端轴)的方法来解决。根据本专利技术的第一方面，呈现一种用于支撑燃气涡轮发动机的轴、特别是转子端轴的轴承装置。推力轴承装置包括轴承壳体元件和被安装至轴承壳体元件的第一支撑盘。轴承装置进一步包括被沿着周向方向一个接一个地可倾斜地布置在第一支撑盘处的第一倾斜瓦。轴承装置进一步包括被沿着轴向方向与第一支撑盘间隔开地安装至轴承壳体元件的第二支撑盘。轴承装置进一步包括被沿着周向方向一个接一个地可倾斜地布置在第二支撑盘处的第二倾斜瓦。第一倾斜瓦相对于安装至轴的第一推力轴环被布置成使得第一轴向推力可从第一推力轴环传递至第一倾斜瓦。第二倾斜瓦相对于安装至轴的第二推力轴环被布置成使得在相对于第一轴向推力的相反方向上定向的第二轴向推力可从第二推力轴环传递至第二倾斜瓦。第一倾斜瓦的第一数量大于第二倾斜瓦的第二数量的一半但小于第二倾斜瓦的第二数量。根据本专利技术的进一步的方面，描述了一种燃气涡轮发动机，包括燃气涡轮机壳体、轴、被安装至轴的第一推力轴环、被安装至轴的第二推力轴环和在上面所描述的轴承装置。第一推力轴环被沿着轴向方向与第二推力轴环间隔开地布置。轴承壳体元件被安装至燃气涡轮将壳体。根据本专利技术的进一步的方面，描述了一种通过上面所描述的轴承装置支撑燃气涡轮发动机的轴的方法。使第一轴向推力从第一推力轴环传递至第一倾斜瓦。使在相对于第一轴向推力的相反方向上定向的第二轴向推力从第二推力轴环传递至第二倾斜瓦。燃气涡轮发动机包括被联接至下游涡轮机的上游转动压气机，和在两者间的燃烧室。轴将上游转动压气机与下游涡轮机联接。在一些实施例中，提供了双轴设计，其中例如通过齿轮联接的两个轴被布置在燃气涡轮发动机内。术语上游和下游是指通过燃气涡轮发动机的空气流动和/或工作气体流动的流动方向，除非另有规定。术语向前和向后是指通过发动机的气体的大体流动方向。术语轴向、径向和周向是参照燃气涡轮发动机的轴的转动轴线做出的。燃气涡轮发动机的轴由上面所描述的轴承装置可转动地支撑。特别地，上面所描述的轴承装置接收沿着轴的轴向方向作用的轴向推力。轴向推力分别通过第一和第二倾斜瓦被从轴分别传递至第一和第二支撑盘。第一推力轴环和第二推力轴环被固定至轴并因此围绕转动轴线与轴一起转动。各自的推力轴环可以包括用于提供与各自的倾斜瓦滑动接触的接触表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于支撑燃气涡轮发动机(10)的轴(103)的轴承装置(100)，所述轴承装置包括轴承壳体元件(104)，第一支撑盘(110)，其被安装至所述轴承壳体元件(104)，第一倾斜瓦(111)，其被沿着周向方向(101)一个接一个地可倾斜地布置在所述第一支撑盘(110)处，第二支撑盘(210)，其被沿着轴向方向(102)与所述第一支撑盘(110)间隔开地安装至所述轴承壳体元件(104)，第二倾斜瓦(211)，其被沿着所述周向方向(101)一个接一个地可倾斜地布置在所述第二支撑盘(210)处，其中所述第一倾斜瓦(111)相对于安装至所述轴(103)的第一推力轴环(303)被布置成使得第一轴向推力(301)能从所述第一推力轴环(303)传递至所述第一倾斜瓦(111)，并且其中所述第二倾斜瓦(211)相对于安装至所述轴(103)的第二推力轴环(304)被布置成使得在相对于所述第一轴向推力(301)的相反方向上定向的第二轴向推力(302)能从所述第二推力轴环(304)传递至所述第二倾斜瓦(211)，并且其中所述第一倾斜瓦(111)的第一数量大于所述第二倾斜瓦(211)的第二数量的一半但小于所述第二倾斜瓦(211)的所述第二数量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.13 EP 13192642.01.一种用于支撑燃气涡轮发动机(10)的轴(103)的轴承装
置(100)，所述轴承装置包括
轴承壳体元件(104)，
第一支撑盘(110)，其被安装至所述轴承壳体元件(104)，
第一倾斜瓦(111)，其被沿着周向方向(101)一个接一个地
可倾斜地布置在所述第一支撑盘(110)处，
第二支撑盘(210)，其被沿着轴向方向(102)与所述第一支
撑盘(110)间隔开地安装至所述轴承壳体元件(104)，
第二倾斜瓦(211)，其被沿着所述周向方向(101)一个接一
个地可倾斜地布置在所述第二支撑盘(210)处，
其中所述第一倾斜瓦(111)相对于安装至所述轴(103)的第
一推力轴环(303)被布置成使得第一轴向推力(301)能从所述第
一推力轴环(303)传递至所述第一倾斜瓦(111)，并且
其中所述第二倾斜瓦(211)相对于安装至所述轴(103)的第
二推力轴环(304)被布置成使得在相对于所述第一轴向推力(301)
的相反方向上定向的第二轴向推力(302)能从所述第二推力轴环
(304)传递至所述第二倾斜瓦(211)，并且
其中所述第一倾斜瓦(111)的第一数量大于所述第二倾斜瓦
(211)的第二数量的一半但小于所述第二倾斜瓦(211)的所述第
二数量。
2.根据权利要求1所述的轴承装置(100)，进一步包括
至少三个轴颈瓦(401)，其被沿着所述周向方向(101)彼此
间隔开地安装至所述第一支撑盘(110)和所述第二支撑盘(210)，
其中所述三个轴颈瓦(401)被布置在所述第一支撑盘(110)
与所述第二支撑盘(210)之间使得径向力能在所述三个轴颈瓦(401)
与所述轴(103)之间传递并且使得所述轴(103)能相对于所述三
个轴颈瓦(401)转动。
3.根据权利要求1或2所述的轴承装置(100)，
其中所述第一支撑盘(110)包括第一支撑表面(112)，在所
述第一支撑表面上布置所述第一倾斜瓦(111)，
其中所述第一支撑盘(110)包括沿着所述轴向方向(102)从
所述第一表面突出的至少一个间隔元件，并且
其中所述间隔元件被...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·希尔德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE