[发明专利]用于燃气涡轮发动机的串联轴承支承装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及滚动元件轴承，并且更具体地涉及此类轴承在燃气涡轮发动机中的安装。

背景技术

燃气涡轮发动机包括一个或更多个轴，轴安装以用于在通常为滚动元件类型的若干轴承中旋转。轴承包围在称为“储槽(sump)”的封壳中，封壳被加压且具有用于润滑和冷却的油流。燃气涡轮发动机中的轴承通常为滚柱轴承和滚珠轴承的组合。滚柱轴承对轴的径向负载起作用，且滚珠轴承对径向和推力负载起作用。通常，轴承成对地安装，其中滚珠和滚柱轴承在单个轴承储槽中的沿轴向相邻的位置处。

滚珠轴承通常为发动机中最不可靠的轴承。滚珠轴承在经历轴向负载和径向负载的组合时更易于故障，而在径向方向上负载不足的滚柱轴承通常由于滚柱滑移(skidding)破坏而故障。增大滚柱轴承上的径向负载增大了罩速度，这降低了此类破坏的风险。因此，此类轴承构造需要隔离负载，其中推力负载引导至滚珠轴承，且径向负载尽可能多地引导至滚柱轴承。现有技术的轴承支承设计仅隔离了径向负载中的大部分。

一些现有的发动机已通过结合“并联”弹簧指(spring finger)壳体来支承相邻的滚珠轴承和阻尼滚柱轴承解决了负载隔离问题。该设计在使径向负载与滚珠轴承隔离方面不完全有效，其中施加的径向负载中的通常10-30%通过滚珠轴承传递。

其它已知的现有发动机通过包括与预载非中心阻尼滚柱轴承“并联”的滚珠轴承弹簧指来解决负载隔离。该设计在负载隔离方面有效，但制造和操作起来复杂。

因此，需要一种用于滚珠和滚柱轴承组合的轴承支承件，其将径向和推力负载隔离至适合的轴承，且其在机械上简单。

发明内容

该需要通过本发明来解决，本发明提供了一种轴承支承装置，其中滚珠和滚柱轴承通过弹簧元件串联安装，以便使径向负载与滚珠轴承隔离。

根据本发明的一个方面，一种用于燃气涡轮发动机的轴承支承装置包括：第一环形部件；第二环形部件，其设置在第一环形部件内；第一和第二沿轴向间隔开的滚动元件轴承，其设置在第一与第二环形部件之间以便实现第一和第二部件的相对旋转；第一弹簧元件，其将第一轴承安装于第一部件；和第二弹簧元件，其通过第一弹簧元件将第二轴承安装于第一部件，使得第一和第二轴承相对于第一部件串联地受到物理支承；

根据本发明的另一个方面，一种用于燃气涡轮发动机的轴承装置包括：静止的环形框架；第一轴承罩，其包括由沿轴向延伸的第一弹簧指的环形阵列互连的环形前环和后环，其中，前环安装于框架；第二轴承罩，其包括由沿轴向延伸的第二弹簧指的环形阵列互连的环形前环和后环，后环安装于第一轴承罩的后环；滚柱轴承，其由第二轴承罩的后环承载；滚珠轴承，其由第二轴承罩的前环承载；和轴，其安装在滚柱轴承和滚珠轴承中。

附图说明

本发明可通过结合附图参照以下说明来更好地理解，在附图中： 

图1为结合根据本发明的方面构造的轴承支承装置的燃气涡轮发动机的半剖视图；

图2为图1的燃气涡轮发动机的一部分的放大视图，示出了轴承支承装置；

图3为燃气涡轮发动机的一部分的半剖视图，示出了备选轴承支承装置；

图4为燃气涡轮发动机的半剖视图，示出了设置在两个轴之间的另一个备选轴承支承装置；并且

图5为燃气涡轮发动机的一部分的半剖视图，示出了设置在两个轴之间的又一个备选轴承支承装置。

具体实施方式

参看附图，其中相同参考标号遍及各种视图表示相同元件，图1绘出了燃气涡轮发动机10。发动机10具有纵轴线11且包括共同地称为“低压系统”的风扇12、低压压缩机或“增压器”14和低压涡轮(“LPT”)16。LPT16通过也称为“LP轴”的内轴18来驱动风扇12和增压器14。发动机10还包括共同地称为“气体发生器”或“芯”的高压压缩机(“HPC”)20、燃烧器22和高压涡轮(“HPT”)24。HPT24通过也称为“HP轴”的外轴26驱动HPC20。高压系统和低压系统能够在一起以已知方式操作，以生成主流或芯流以及风扇流或旁通流。尽管所示的发动机10为高旁通涡扇发动机，但本文所述的原理同样能够适用于涡轮螺桨发动机、涡轮喷气发动机和涡轮轴发动机，以及用于其它车辆或在静止应用中使用的涡轮发动机。

内轴18和外轴26安装以用于在若干滚动元件轴承中旋转。轴承位于发动机10的称为“储槽”的包围部分中。图2示出了图1所示的发动机的一个储槽的一部分。内轴18由具有环形凸缘30的静止结构框架28包绕，凸缘30沿径向向内延伸。