[发明专利]用于载荷路径优化的整体式上部结构

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

以下呈现本发明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。