[发明专利]三轴发动机的涡轮框架和轴承布置

说明书

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其限定径向方向，周向方向，沿着纵向方向的轴向中心线。燃气涡轮发动机沿着纵向方向限定上游端和下游端，并且包括围绕轴向中心线限定的涡轮框架。涡轮框架包括第一轴承表面，第二轴承表面和第三轴承表面。第一轴承表面对应于第一涡轮转子，第二轴承表面对应于第二涡轮转子，并且第三轴承表面对应于第三涡轮转子，并且每个涡轮转子能够独立地旋转。

技术领域

本主题大体涉及燃气涡轮发动机的架构。更具体地，本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机的涡轮区段。

背景技术

燃气涡轮发动机大体包括涡轮区段，该涡轮区段在燃烧区段的下游，可与压缩机区段一起旋转以旋转并操作燃气涡轮发动机以产生动力，例如推进推力。一般燃气涡轮发动机的设计标注通常包括必须加以权衡或折衷的冲突标准，包括提高燃料效率，运行效率和/或动力输出，同时保持或减少重量，零件数量和/或包装(即发动机的轴向和/或径向尺寸)。

常规三轴燃气涡轮发动机大体包括涡轮区段，该涡轮区段限定与中压涡轮和低压涡轮串行流动布置的高压涡轮。但是，已知的三轴发动机包括多个涡轮框架，以容纳支撑三个轴的各种轴承组件。另外，包括交叉(interdigitated)涡轮的已知的三轴燃气涡轮发动机通常至少部分地由于悬挂质量而在可以交叉的级的数量上受到限制。支撑三轴轴承构造(例如，增加的发动机的轴向长度和重量)的多个涡轮框架的组合加上由于悬挂质量而导致的对涡轮交叉的限制因此显著地限制了交叉涡轮区段的实际和潜在应用。

因此，需要一种能够使涡轮区段中的涡轮进一步交叉的结构。另外，需要一种可以减小发动机的轴向长度和重量的涡轮框架。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来得知。

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其限定径向方向，周向方向和沿着纵向方向的轴向中心线。燃气涡轮发动机沿着纵向方向限定上游端和下游端，并且包括围绕轴向中心线限定的涡轮框架。涡轮框架包括第一轴承表面，第二轴承表面和第三轴承表面。第一轴承表面对应于第一涡轮转子，第二轴承表面对应于第二涡轮转子，并且第三轴承表面对应于第三涡轮转子，并且每个涡轮转子能够独立地旋转。

在一个实施例中，一个或多个轴承表面各自限定外轴承座圈。

在各种实施例中，涡轮框架限定第一平台，第一轴承表面被联接至该第一平台。在一个实施例中，涡轮框架限定第二平台，第二轴承表面和第三轴承表面分别被联接至该第二平台。在另一个实施例中，第二平台被限定在第一平台的沿着径向方向的内侧。在又一个实施例中，第一平台和/或第二平台限定装配到涡轮框架上的套筒，轴承组件被联接至该套筒上。

仍在各种实施例中，第一涡轮转子限定低速涡轮。在一个实施例中，第二涡轮转子和第三涡轮转子分别各自限定中速涡轮和高速涡轮。在另一个实施例中，每个涡轮转子限定布置在每个相应的轴承表面和每个涡轮转子之间的轴承组件。在又一个实施例中，每个轴承组件限定滚子轴承，滚珠轴承，轴颈轴承或其组合。

在各种实施例中，涡轮框架进一步包括布置在燃气涡轮发动机的核心流动路径内的轮叶。轮叶包括限定翼型件的表面。在一个实施例中，发动机进一步包括围绕涡轮框架布置的外部涡轮壳体。涡轮框架进一步包括辐条，该辐条大体沿着径向方向从外部涡轮壳体的外侧延伸，并且通过涡轮框架的一个或多个轮叶联接至外部涡轮壳体。在一个实施例中，涡轮框架包括三个或更多个辐条。在另一个实施例中，涡轮框架进一步包括沿着径向方向布置在轮叶内侧的第一轴承外壳。在又一个实施例中，辐条在发动机的核心流动路径的内部被联接至第一轴承外壳。在又一个实施例中，涡轮框架进一步包括第二轴承外壳，该第二轴承外壳沿着径向方向布置在第一轴承外壳的内侧，并且第二轴承外壳被联接至第一轴承外壳。在又一个实施例中，第一平台被联接至第一轴承外壳，第二平台被联接到第二轴承外壳。第一轴承表面被联接至第一平台，第二轴承表面和第三轴承表面均被联接至第二平台。