[发明专利]转子支承结构以及燃气轮机

说明书

本发明涉及支承结构以及包括其的燃气轮机，其中，上述支承结构包括第一支承部件，包括用于连接风扇转子轴承组件的第一段以及用于连接支承框架的第二段；以及连接装置，包括熔断部和弹性组件；其中，所述第一段和所述第二段的相邻端由所述熔断部和所述弹性组件并联连接，所述弹性组件容许当所述熔断部因不平衡载荷断开时，承受所述第一段传递来的载荷，在所述风扇转子轴承组件与所述支承框架之间形成弹性约束。上述支承结构具有发生FBO事件时部分卸载，防止应力集中，易于进行设计等优点，上述燃气轮机具有安全可靠等优点。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，特别涉及一种转子支承结构以及包括其的燃气轮机。

背景技术

目前,大部民用涡扇发动机的转子由高压转子和低压转子组成,低压转子穿过高压转子,并通过支承结构支承到静子机匣。低压转子一般由风扇、增压级和转轴组成，通常由三个轴承支承。连接第一轴承组件和第二轴承组件的转子支承结构将低压转子风扇部位产生的载荷传递到支承框架。

涡扇发动机的运行过程中，大尺寸风扇叶片由于鸟撞或疲劳等因素导致风扇叶片断裂或脱落(FBO)。FBO事件后，低压转子仍保持较高转速，并且脱落风扇叶片尺寸和质量都很大，导致风扇的重心线与发动机的中心线不对中，会引起巨大的不平衡载荷。由于轴承的限制，风扇仍绕低压转子的中心线转动，载荷会沿轴承及支承结构传递到中介机匣，然后通过静子机匣传到安装节上，并进一步传递到飞机上。为了保障发动机发生FBO事件时飞机不出现灾难性事故，保证安装节不发生破坏，需要增加载荷传递路径上部件和安装节的强度或者渐小传递路径上关键部件的载荷。增加传递路径上零件的强度，虽满足了安全性要求，但是会增加发动机的重量和运行成本，降低其经济性。

为了减小传递到安装节的载荷，就需要通过设计熔断结构主动发生失效破坏，改变载荷分配，减少关键部件和安装节上的载荷，起到保护关键部件合安装节的作用，提高发动机的安全性。

传统熔断设计方案之一是第一轴承组件的支承结构完全失效，释放第一轴承组件的径向刚度能够使低压转轴绕着接近于其新的重心所在线的轴转动，在不增加发动机重量和体积的情况下，减小FBO不平衡载荷。然而，释放第一轴承的径向约束会使转子发生径向振荡变形，容易损坏轴承部件的密封圈，使部件的润滑和冷却油泄漏，这容易导致轴承在转动过程中发生过热和卡死现象，导致发动机不能正常转动。

传统熔断设计方案之二是包含第一轴承的支承结构的首要熔断和第二轴承的支承结构的支撑次要熔断，其将导致第一轴承和第二轴承的支撑结构复杂。而且，要求第二轴承的支承结构不能完全熔断，否则会使高低压转子产生碰磨，并使风车转动阶段振动增大，但由于加工和装配误差等原因，首要熔断结构破损后，存在载荷重新分配的不确定性，导致次要熔断门槛值计算困难。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种支承结构。

本发明的另一个目的是提供一种燃气轮机。

根据本发明一个方面的一种支承结构，包括第一支承部件，包括用于连接风扇转子轴承组件的第一段以及用于连接支承框架的第二段；以及连接装置，包括熔断部和弹性组件；其中，所述第一段和所述第二段的相邻端由所述熔断部和所述弹性组件并联连接，所述弹性组件容许当所述熔断部因不平衡载荷断开时，承受所述第一段传递来的载荷，在所述风扇转子轴承组件与所述支承框架之间形成弹性约束。

在所述支承结构的实施例中，所述第一支承部件还包括从所述第一段凸伸的第一法兰以及从所述第二段凸伸的第二法兰，所述连接装置位于所述第一法兰与所述第二法兰之间，所述熔断部的两端分别连接所述第一段与所述第二段，所述弹性组件连接所述第一法兰与第二法兰。

在所述支承结构的实施例中，所述弹性组件包括连接体以及与所述连接体相连的弹性件，所述连接体的两端分别与所述第一法兰、第二法兰的孔存在配合间隙。