[发明专利]具有两个有效面的非对称双向推力轴承

说明书

本发明涉及用于支撑燃气涡轮发动机(10)的轴(103)的轴承装置(100)。第一支撑盘(110)被安装至轴承壳体元件(104)。第一倾斜瓦(111)被沿着周向方向一个接一个地可倾斜地布置在第一支撑盘(110)处。第二支撑盘(210)被沿着轴向方向(102)与第一支撑盘(110)间隔开地安装至轴承壳体元件。第二倾斜瓦(211)沿着周向方向一个接一个地可倾斜地被布置在第二支撑盘(210)处。第一倾斜瓦(111)的第一数量大于第二倾斜瓦(211)的第二数量的一半但小于第二倾斜瓦(211)的第二数量。

技术领域

本发明涉及用于支撑燃气涡轮发动机的轴、特别是转子端轴(stub shaft)的轴承装置并且涉及燃气涡轮发动机。此外，本发明涉及支撑燃气涡轮机的轴、特别是转子端轴的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机的轴通常由被液体动力润滑的流体轴承支撑。特别地，所谓的可倾瓦轴承(tilting pad bearing)可以被用于支撑轴。

组合可倾瓦轴承模块具有三个支承表面，一个是用于传递径向力的转子轴颈支撑并且两个是轴向推力表面，其中的一个被设计成打算用于接收在燃气涡轮机的操作点的轴向推力的“有效”(active)侧(通常被设计用于接收最大推力)，并且另一个是用于涡轮机的瞬态关闭设计条件的短暂时期所要求的“无效”(inactive)侧(通常被设计用于接收有限的推力)。

通常该组合轴承模块类型的轴承关于“无效”和“有效”侧的设计意图在于轴承将被“方向性地”使用，其中“有效”侧相对于转子的主推力方向布置。

归因于作为或者法规的或者客户要求的结果的用于一些燃气涡轮机的可包括但不限于振动监测或轴向位移探针的仪器的要求，可能需要使用轴承的非对称设计(在推力瓦和例如润滑喷嘴的数量方面)，并因此在模块的各侧上具有均等止推能力(thrustcapacity)的轴承模块将是不可能的,再次确定轴承“方向性”。

跨越燃气涡轮机(特别是处于单轴设计的涡轮机)的操作寿命，诸如环境的温度/湿度(其影响入口条件)、燃气涡轮机过滤/清洁度或组成部件劣化/结垢的各种状态等的外部影响会引起燃气涡轮机的净推力平衡(net thrust balance)改变。净推力平衡上的微小改变引起施加在这些轴承上的推力负载上的变化，这正常情况下将会在轴承模块推力负载额定的能力内并且不会引起担忧。然而，在净推力平衡上的显著改变可以引起发动机以关于设计意图的相反的转子推力方向上操作，其中轴承模块的“无效”侧有效地变成操作点处的主推力侧，该侧固有地具有较小止推能力，并且已知当推力负载超过在该侧上的轴承模块推力负载能力额定时引起故障。

GB 309,124公开了被布置在两个壳体中使得公共轴上的端部推力相互平衡的径向-流动涡轮机。蒸汽可以流动通过串联或并联的径向-流动涡轮机。设置了推力轴环并且被驱动的机器布置在径向-流动涡轮机之间。

WO 2013/011150 Al公开了具有被安装在轴承中的转子的转动机器。转子经受到在操作时间期间基本上仅在轴向方向上起作用的推力。推力经由滑动部件被轴承的第一推力轴承接收和消散。轴承进一步包括第二推力轴承，其至少与推力发生暂时同时地产生在推力的方向上作用于第一推力轴承的力。

EP 1 479 875 Al公开了用于燃气涡轮机转子的轴向支撑的轴承。轴承具有其中安装有与液压系统连通的液压活塞布置的轴承组成部件。限流和流动控制阀介于液压活塞与液压系统之间并且可以被安装在轴承组成部件中。液压活塞布置具有被安装在各自的活塞室中的多个活塞，活塞室构造成筒状钻孔。

US 3,784,266公开了包括被中央支撑的枢转轴承节段的液体动力枢转分段推力轴承，该轴承节段包括被布置在节段的与其径向边缘中的至少一个相邻且平行的支承表面中的至少一个长形润滑液体收集槽。轴承节段进一步包括穿过节段开口在一端到槽内并且在另一端到轴承的推力轴承井内布置的至少一个流体出口孔。收集槽将流体从支承表面排出到轴承井内，并且中断了支承表面润滑流体膜的形成，由此减少了在节段的一侧上的有效支撑表面。