[发明专利]高负载事件期间的轴承外座圈固位

说明书

本发明涉及高负载事件期间的轴承外座圈固位。具体而言，一种用于燃气涡轮发动机(10)的轴承的外座圈(94)的固位壳体(98)包括弹簧夹壳体(110)，弹簧夹壳体(110)连接至与轴承(90)的外座圈连接的轴承壳体(100)且上覆轴承壳体(100)。弹簧夹壳体(110)包括弹簧夹(120)布置，其产生能够承受与很高的扭转卷绕和轴向推力负载组合的很高的径向负载的轻质壳体(98)。多个边缘凹部(130)限定于轴承壳体(100)中且从发动机的对接壳(86)沿径向延伸的多个耳片(136)设置于边缘凹部(130)中以限制偏转且自动防止固位壳体(98)的变形。燃气涡轮发动机(10)包括上述固位壳体(98)。

技术领域

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。

背景技术

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涡轮的流的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，并且限制在外壳内。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压缩机且然后由HP压缩机逐渐地压缩，直到压缩的空气到达燃烧区段。燃料与压缩的空气混合且在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送穿过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。燃烧气体然后传送穿过排气区段，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与对接壳(interface shell)一起作用以维持HP轴(亦称HP转轴)的轴向位置，其中，对接壳非可旋转地联接至发动机的外壳，且滚柱轴承组件可提供成提供风扇/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(spring finger)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。在这些正常操作情况期间，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，具有有限的扭转负载能力，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以及向用于滚珠轴承的弹簧夹壳体提供了显著的设计挑战。径向负载封闭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，其充分扭曲弹簧夹，使得弹簧夹形成裂纹，这是很不期望的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明理解到。

在本公开内容的一个示例性实施例中，一种用于作用成维持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，其连接至滚珠轴承壳体，滚珠轴承壳体设置在弹簧夹壳体的径向内侧。弹簧夹壳体的前端经由连接腹板连接至滚珠轴承壳体的前端，且弹簧夹壳体包括多个弹簧夹。