轴承锁定组件及其组装方法
【专利摘要】提供了一种用于在燃气涡轮发动机中使用的轴承组件。轴承组件包括轴承固持件(104)，其具有内部分、与内部分沿径向间隔开的外部分，以及连接内部分和外部分的中间部分，其中内部分和外部分限定其间的空间(120)。轴承组件还包括轴承壳体，其具有定位在空间内的延伸部分(122)。轴承组件还包括锁定组件(110)，其包括锁定板和远离锁定板沿轴向延伸的轴向键槽。锁定板联接于轴承固持件，并且轴向键槽联接于轴承壳体的延伸部分。
【专利说明】
轴承锁定组件及其组装方法
技术领域
[0001]本公开的领域大体上涉及涡轮发动机构件，并且更具体地涉及将轴承固持件联接于轴承壳体的轴承锁定组件。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机典型地包括压缩机、燃烧器和至少一个涡轮。压缩机压缩空气，该空气可与燃料混合并且导送至燃烧器。燃烧器接着点燃燃料混合物以生成热燃烧气体。热燃烧气体可导送至涡轮，其从热燃烧气体抽取能量。从燃烧气体抽取的能量对压缩机供能，并且产生有用功。例如，抽取的功可通过驱动风扇或螺旋桨来推进飞行中的飞行器;作为备选，抽取的功可生成用于电负载的功率。
[0003]燃气涡轮发动机经常包含一个或更多个轴承组件，以支承静止壳体内的旋转构件。例如，旋转轴可由轴承支承，以容纳旋转轴，同时将轴联接于静止壳体。轴承组件还可支承其它旋转元件之间或内的旋转元件。轴承组件典型地特征为一个或更多个轴承固持件，其将轴承关于其它结构装固就位，例如，轴承固持件可将轴承装固在轴承壳体内。例如，轴承固持件可为可除去的，以容许初始组装和/或修理轴承组件的元件。更具体而言，可除去的轴承固持件典型地在外部或内部螺纹接合于轴或壳体的端部，并且利用锁定组件锁定就位，如，螺栓和螺母组合。
[0004]然而，已知的可除去的轴承固持件具有锁定组件，其需要用于组装和拆卸的大量径向空隙。例如，已知的轴承固持件如环形扳手螺母利用围绕轴承固持件的圆周间隔的一组沿径向向外突出的螺栓联接于壳体。螺母或类似的装置联接于螺栓的径向外侧端，使得轴承固持件和轴承壳体装固就位。然而，由于当前的轴承组件具有方向沿径向向外的螺母和螺栓，故组装需要相当大的径向空隙来容纳组装和拆卸轴承组件的工具。因此，特征如径向外阻尼器壳体和轴承壳体中的较深的扇形部难以在不阻挡或限制至锁定组件的通路的情况下使用。因此，仍需要可利用有限的轴向和/或径向空间安装的轴承锁定组件。
【发明内容】
[0005]在一方面，一种用于在燃气涡轮发动机中使用的轴承组件包括轴承固持件，其具有内部分、与内部分沿径向间隔开的外部分，以及连接内部分和外部分的中间部分，其中内部分和外部分限定其间的空间。轴承组件还包括轴承壳体，其具有定位在空间内的延伸部分。轴承组件还包括锁定组件，其包括锁定板和远离锁定板沿轴向延伸的轴向键槽。锁定板联接于轴承固持件，并且轴向键槽联接于轴承壳体的延伸部分。
[0006]在另一方面，一种用于在燃气涡轮发动机中使用的锁定组件包括大致平的锁定板，其限定至少一个槽口。锁定组件还包括轴向键槽，其联接于平锁定板，并且从锁定板沿轴向向外延伸。轴向键槽构造成插入穿过轴承固持件的窗口并且联接于轴承壳体。锁定组件还包括至少一个固持元件，其构造成插入穿过锁定板的相应槽口，使得锁定板装固于轴承固持件。
[0007]在另一方面，一种组装用于在燃气涡轮发动机中使用的轴承壳体的方法包括将轴承壳体的延伸部分定位在轴承固持件的内部分与外部分之间。内部分与外部分沿径向间隔，并且中间部分连接内部分和外部分。该方法还包括限定轴承固持件的中间部分中的窗口，其中窗口从中间部分的第一轴向端延伸至第二轴向端。该方法还包括将轴向键槽联接于锁定板，其中轴向键槽远离锁定板沿轴向延伸。该方法还包括将锁定板联接于轴承固持件、将轴向键槽插入穿过窗口，以及使轴向键槽与轴承壳体的延伸部分联接。
【附图说明】
[0008]图1为示例性涡轮发动机组件的截面示意图。
[0009]图2为可与图1中所示的燃气涡轮发动机一起使用的示例性轴承组件的局部断面截面图。
[0010]图3为图2中所示的轴承组件的放大视图，其更详细地示出了图2中所示的轴承固持件、轴承壳体和锁定组件的空间关系。
[0011 ]图4为图3中所示的示例性锁定组件的透视图。
[0012]图5为图2中所示的示例性轴承固持件104的一部分的透视图。
[0013]图6为图2中所示且具有带D形头螺母的锁定组件的轴承组件的备选实施例的截面图。
【具体实施方式】
[0014]本文中所述的实施例提供了涡轮发动机构件，其包括轴承组件。更具体而言，本文中所述的轴承组件包括轴承，其由轴承固持件和轴承壳体装固就位。轴承固持件和轴承壳体由锁定组件装固在一起，该锁定组件单独地联接于轴承固持件和轴承组件中的各个。锁定组件用作防旋转装置，以减小轴承在重循环力下的偏转，并且防止轴承固持件与轴承壳体之间的相对旋转。
[0015]在示例性实施例中，锁定组件包括大致平的锁定板，其限定构造成收纳固持元件的至少一个槽口。固持元件穿过槽口至限定在轴承固持件中的自锁插入部，以便将锁定板联接于轴承固持件。锁定组件还包括轴向键槽，其联接于锁定板或与锁定板集成地形成。轴向键槽从锁定板朝轴承组件沿轴向向后延伸。轴向键槽具有限定在键槽的后轴向端中的腔，并且腔构造成收纳轴承壳体的一部分。键槽延伸穿过限定在轴承固持件中的窗口，并且将轴承壳体的延伸部分收纳在腔内。轴向键槽和轴承壳体的延伸部分可具有将两个元件装固在一起的对应的固持特征。因此，锁定组件联接于轴承壳体和轴承固持件两者，并且便于防止两个元件之间的相对旋转。具体而言，轴向键槽防止两个元件之间的相对旋转，并且锁定板将锁定组件牢固地联接就位。
[0016]当固持元件和轴向键槽沿轴向方向定向时，锁定组件便于防止轴承固持件与轴承壳体之间的旋转，同时需要较少径向或轴向空隙。此外，本文中限定的锁定组件通过将锁定组件装固于轴承固持件的轴向面来便于机械修理和组装。此外，阻尼材料和/或较深的轴承壳体扇形部可实施，而不在维护期间显著限制至轴承组件的通路。
[0017]图1为示例性燃气涡轮发动机10的示意图，示例性燃气涡轮发动机10包括风扇组件12、增压器14、高压压缩机16和燃烧器18。发动机10还包括高压涡轮20和低压涡轮22。风扇组件12包括从转子盘26沿径向向外延伸的风扇叶片24的阵列。发动机10具有进气侧28和排气侧30。风扇组件12、增压器14和低压涡轮22可联接于第一转子轴32，并且压缩机16和高压涡轮20可联接于第二转子轴34。尽管描述为燃气涡轮发动机10，但发动机10可为包括涡轮机构件的任何类型的涡轮发动机。
[0018]在操作中，空气流过风扇组件12，并且压缩空气通过增压器14供应至高压压缩机16。高度压缩的空气输送至燃烧器18，其中其与燃料混合并且点燃以生成燃烧气体。燃烧气体从燃烧器18导送成驱动涡轮20和22。涡轮22经由轴32驱动风扇组件12和增压器14。涡轮20经由轴34驱动压缩机16。
[0019]图2为用于在燃气涡轮发动机10(图1中所示)中使用的轴承组件100的局部断面截面图。在示例性实施例中，轴承组件100包括滚珠轴承102、轴承固持件104、轴承壳体106、阻尼器壳体108和锁定组件110。
[0020]轴承固持件104包括内部分112、外部分114以及连接内部分112和外部分114的中间部分116。在示例性实施例中，轴承固持件104形成为环形扳手螺母，其中内部分112和外部分114沿径向方向间隔开。在示例性实施例中，中间部分116形成在轴承固持件104的前轴向部分118上，使得轴承固持件104具有〃钩形〃轮廓(S卩，在本体的一部分之上向前、向上并且接着向后延伸的轴向端)、J形轮廓和/或C形轮廓。更具体而言，轴承固持件104限定内部分112与外部分114之间的空间120。轴承壳体106的延伸部分122(例如，弹簧指部壳体)定位在空间120内，并且与中间部分116的一部分沿径向对准。延伸部分122可包括延伸部分122的前轴向部分126上的机加工的槽口特征124。
[0021 ]中间部分116限定窗口 128，其从第一轴向端130沿轴向延伸穿过中间部分116至第二轴向端132。窗口 128可为大致矩形形状，并且构造成收纳锁定组件110的轴向键槽134。轴承固持件104还限定内部分112中的至少一个自锁插入部136。自锁插入部136构造成收纳锁定组件110的至少一个固持元件138。
[0022]轴承固持件104还可包括形成在内部分112的径向外表面142上的螺纹接触表面140。螺纹接触表面140与轴承壳体106的延伸部分122接触，并且便于将轴承固持件104装固于轴承壳体106。轴承固持件104和轴承壳体106联接于轴承组件100的外圈144，并且便于将轴承102装固在外圈144内。在示例性实施例中，接触表面140构造成可释放的，使得接触表面140和轴承固持件104可除去地联接于轴承壳体106。可除去的联接使得轴承固持件104和轴承壳体106能够拆卸用于修理或替换构件。
[0023]轴承组件100还包括锁定组件110，其将轴承固持件104可除去地联接于轴承壳体106。在示例性实施例中，锁定组件110包括锁定板146，其构造成与轴承固持件104的前轴向部分118接合。更具体而言，锁定板146限定至少一个槽口 148，其构造成收纳相应的固持元件138，并且将锁定板146装固于轴承固持件104。固持元件138可为螺栓、螺钉、开口销、键、锁线、聚合化合物，或将锁定板146装固于内部分112的任何其它装置。例如，在一个实施中，固持元件138为柱，其从轴承固持件104延伸穿过槽口 148，并且由螺母(未示出)盖住。在一些实施中，多个固持元件138可按需要用于将锁定板146联接于轴承固持件104。
[0024]锁定组件110还包括轴向键槽134，其联接于锁定板146或与其集成地形成。轴向键槽134可为大致矩形形状。作为备选，轴向键槽134可为使得轴向键槽134能够如本文中所述起作用的任何形状。轴向键槽134的后轴向端150限定腔152，其尺寸和形状确定成将延伸部分122的一部分收纳在其中。当组装时，轴向键槽134的腔152与轴承壳体106的延伸部分122接合。更具体而言，轴向键槽134延伸穿过轴承固持件104的窗口 128，并且将延伸部分134的一部分收纳在腔152内。锁定组件110还便于防止轴承固持件104相对于轴承壳体106的旋转，并且便于减小由高过度转动力矩负载引起的轴承102的轴向偏转。
[0025]轴承组件100还包括与轴承壳体106匹配地接合的阻尼器壳体108。阻尼器壳体108可为减小燃气涡轮发动机10(图1中所示)的振动的挤压膜阻尼器和/或任何其它类型的阻尼器。在示例性实施例中，阻尼器壳体108定位在轴承壳体106的延伸部分122之上。
[0026]在示例性实施例中，轴承组件100通过将轴承壳体106的延伸部分122定位在轴承固持件104的内部分112与外部分114之间而组装。中间部分116将内部分112和外部分114连接在一起，并且限定窗口 128，其从中间部分116的第一轴向端130延伸至第二轴向端132。组装轴承组件100还包括将轴向键槽134联接于锁定板146。轴向键槽134远离锁定板146朝轴承壳体106轴向地延伸。组装轴承组件100还包括将锁定板146联接于轴承固持件104，将轴向键槽134插入穿过窗口 128，以及使轴向键槽134与延伸部分122联接。
[0027]图3为轴承组件100的放大视图，轴承组件100包括轴承固持件104、轴承壳体106、阻尼器壳体108和锁定组件110，该放大视图更详细示出了轴承固持件104与轴承壳体106的空间关系。轴承组件包括限定在阻尼器壳体108与轴承固持件104的外部分114之间的后间隙154。后间隙154便于在外部分114接触阻尼器壳体108之前，内部分112的面156接触外圈144。轴承组件还包括径向间隙158。径向间隙158限定在轴承固持件104的外部分114与轴承壳体106的延伸部分122之间。径向间隙158控制在轴承固持件104与轴承102—起移动之前可能的螺纹解除接合的量。
[0028]锁定组件110的轴向键槽134可包括至少一个固持特征160，其构造成与轴承壳体106的机加工槽口特征124匹配地接合。具体而言，固持特征160与对应的槽口特征124匹配，以将锁定组件110装固于延伸部分122。例如，固持特征160可为多个齿，其沿径向向内突出到腔152中以与对应的槽口特征124接合。在装固时，锁定组件110便于防止轴承固持件104关于轴承壳体106的旋转。
[0029]图4为示例性锁定组件110的透视图。在示例性实施例中，锁定组件110可使用任何适合的制造方法形成。例如，锁定组件110可通过将单个材料件锻造和机加工成期望的几何形状来由单个材料件形成，如图2中所示。作为备选，多个独立元件可经由适合于待连结的材料或多种材料的任何方法连结在一起。例如，锁定组件110可通过将两个或更多个单独件连结来形成，例如，通过硬钎焊、软钎焊和/或焊接。
[0030]在示例性实施例中，燃气涡轮发动机10(图1中所示)包括围绕轴承固持件104沿周向间隔的多个锁定组件110。具体而言，各个锁定组件110包括单个轴向键槽134和至少一个槽口 148。各个锁定组件110通过将固持元件138插入到相应的槽口 148中来装固于轴承固持件104。各个锁定组件110通过使轴向键槽134延伸穿过相应的窗口 128并且将轴向键槽联接于延伸部分122来装固于轴承壳体106。各个锁定组件110可通过将固持特征160联接于对应的槽口特征124来装固于轴承壳体106。
[0031]在另一个实施中，燃气涡轮发动机10包括制作为环或垫圈的锁定组件110。在此类实施例中，锁定组件110包括绕着锁定组件110的外周沿周向间隔的多个轴向键槽134和槽口 148。多个轴向键槽134中的各个插入穿过相应的窗口 128，以与轴承壳体106的延伸部分联接。在此类实施中，锁定组件110大致外接滚珠轴承102。作为备选，燃气涡轮发动机可包括具有任何数量的轴向键槽134的任何数量的锁定组件110。
[0032]图5为示例性轴承固持件104的一部分的透视图。在所示实施例中，轴承固持件104为〃钩形〃环形扳手螺母。如上文所述，轴承固持件104限定窗口 128，其构造成接收锁定组件110的轴向键槽134。窗口 128可为大致矩形的，并且尺寸和形状确定成以围绕轴向键槽134的相对最小空隙收纳轴向键槽134。作为备选，窗口 128可为使得窗口 128能够收纳轴向键槽134的任何形状。
[0033]轴承固持件104可使用任何适合的制造方法形成。例如，轴承固持件104可由单个材料件形成，或者可由连结在一起的两个或更多个独立元件形成。具体而言，在至少一个实施例中，内部分112、外部分114和中间部分116可为硬钎焊和或焊接在一起的独立元件。
[0034]图6为包括具有D形头螺母162的锁定组件110的轴承组件100的备选实施例的截面图。在备选实施例中，轴承固持件104和轴承壳体106由沿径向延伸的固持元件138联接。具体而言，固持元件138插入穿过限定在轴承固持件104中的沿径向定向的开口 164。开口 164可沿径向延伸穿过轴承固持件104的内部分112和外部分114。在一些实施例中，开口 164有螺纹，以便于收纳螺栓和/或其它螺纹固持元件138』形头螺母162收纳固持元件138，并且基于固持元件138的旋转将夹持力施加在轴承固持件104上。D形头螺母162可为自锁螺母，其不需要手动夹持来装固固持元件138。
[0035]D形头螺母162具有平的延伸部分166，其从D形头螺母162沿轴向延伸，并且与轴承壳体106中的对应槽口 168接合。平延伸部分166和槽口 168将轴承壳体106联接于D形头螺母162。在组装时，固持元件138和D形头螺母162将轴承固持件104装固于轴承壳体106，并且便于防止轴承固持件104与轴承壳体106之间的相对旋转。
[0036]在一个实施中，D形头螺母162定位在限定在轴承固持件104中的窗口 128(图2中所示)内，以减小由锁定组件110使用的径向空间。此外，锁定凸片(未示出)可联接于D形头螺母162。具体而言，锁定凸片可定形成部分地外接D形头螺母162，并且在固持元件138的插入期间将D形头螺母162固持在大致静止位置。
[0037]上文所述的实施例提供了可除去的轴承组件，其容易组装和拆卸，并且需要减小的径向空隙。本文中所述的轴承组件包括多个滚珠轴承，其由轴承固持件和轴承壳体装固就位。轴承固持件和轴承壳体由锁定组件装固在一起，该锁定组件单独地联接于轴承固持件和轴承组件中的各个。锁定组件用作防旋转装置，以减小轴承在重循环力下的偏转，并且防止轴承固持件与轴承壳体之间的相对旋转。
[0038]在示例性实施例中，锁定组件包括大致平的锁定板，其限定构造成收纳固持元件的至少一个槽口。固持元件穿过槽口至限定在轴承固持件中的自锁插入部，以便将锁定板联接于轴承固持件。锁定组件还包括轴向键槽，其联接于锁定板或与锁定板集成地形成。轴向键槽远离锁定板向后且朝轴承组件沿轴向延伸。轴向键槽具有限定在键槽的后轴向端中的腔，并且腔构造成收纳轴承壳体的一部分。键槽延伸穿过限定在轴承固持件中的窗口，并且将轴承壳体的延伸部分收纳在腔内。轴向键槽和轴承壳体的延伸部分可具有将两个元件装固在一起的对应的固持特征。因此，锁定组件联接于轴承壳体和轴承固持件两者，并且便于防止两个元件之间的相对旋转。具体而言，轴向键槽防止两个元件之间的相对旋转，并且锁定板将锁定组件牢固地联接就位。
[0039]当固持元件和轴向键槽沿轴向方向定向时，锁定组件需要较小径向空隙。此外，本文中限定的锁定组件通过将锁定组件装固于轴承固持件的轴向面来便于机械修理和组装。此外，阻尼材料和/或较深的轴承壳体扇形部可实施，而不在维护期间显著限制至轴承组件的通路。因此，技术人员可更有效地修理和替换具有如本文中所述的锁定组件的轴承组件。
[0040]本文中所述的类型的轴承固持件和锁定组件可在除燃气涡轮发动机之外的其它设备中有用。例如，此类固持件可用于汽车领域、发电领域和/或其中期望在操作期间将轴承固持就位的任何其它领域中。本公开可涉及其中存在有限轴向和/或径向空间并且旋转力可成问题的任何其它类型的机器。
[0041]该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种轴承组件，包括: 轴承固持件，其包括内部分、与所述内部分沿径向间隔开的外部分，以及连接所述内部分和所述外部分的中间部分，其中所述内部分和所述外部分限定其间的空间； 轴承壳体，其具有定位在所述空间内的延伸部分；以及 锁定组件，其包括锁定板和轴向键槽，所述轴向键槽远离所述锁定板且朝所述轴承壳体沿轴向延伸，其中所述锁定板联接于所述轴承固持件，并且所述轴向键槽联接于所述轴承壳体的所述延伸部分。2.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述中间部分具有第一轴向端和第二轴向端，并且窗口限定成从所述第一轴向端穿过所述中间部分的一部分至所述第二轴向端。3.根据权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述窗口为大致矩形形状，并且尺寸确定成收纳所述轴向键槽。4.根据权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述轴向键槽延伸穿过所述窗口，并且与所述轴承壳体的所述延伸部分联接。5.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述锁定组件可除去地装固于所述轴承固持件和所述轴承壳体。6.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴向键槽限定所述轴向键槽的后轴向端中的腔，并且所述腔构造成收纳所述轴承壳体的所述延伸部分的一部分。7.根据权利要求6所述的轴承组件，其特征在于，所述腔包括多个固持特征，所述延伸部分包括多个对应的机加工槽口，并且所述固持特征和对应的机加工槽口牢固地接合所述轴向键槽和所述延伸部分。8.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件还包括绕着所述轴承固持件的外周沿周向间隔的多个锁定组件。9.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述锁定组件为环形环，其具有绕着所述环的外周间隔的多个轴向键槽，其中所述多个轴向键槽中的各个构造成延伸穿过所述轴承固持件中的对应窗口。10.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承固持件限定多个自锁插入部，其构造成收纳将所述锁定板装固于所述轴承固持件的相应的固持元件。11.根据权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，所述固持元件为螺栓、螺钉、开口销、锁线和聚合化合物中的至少一种。12.—种用于在燃气涡轮发动机中使用的锁定组件，所述锁定组件包括: 限定至少一个槽口的大致平的锁定板； 轴向键槽，其联接于所述平锁定板并且从所述锁定板沿轴向向外延伸，其中所述轴向键槽构造成插入穿过轴承固持件的窗口并且联接于轴承壳体;以及 至少一个固持元件，其构造成插入穿过所述锁定板的相应槽口，使得所述锁定板装固于所述轴承固持件。13.根据权利要求12所述的锁定组件，其特征在于，所述轴向键槽的后轴向端限定构造成收纳所述轴承壳体的一部分的腔。14.根据权利要求13所述的锁定组件，其特征在于，多个固持特征从所述轴向键槽延伸至所述腔，并且所述多个固持特征构造成与所述轴承壳体上的对应槽口接合。15.—种组装用于在燃气涡轮发动机中使用的轴承组件的方法，所述方法包括: 将轴承壳体的延伸部分定位在轴承固持件的内部分与外部分之间，其中所述内部分与所述外部分沿径向间隔，并且中间部分连接所述内部分和所述外部分； 限定所述轴承固持件的所述中间部分中的窗口，其中所述窗口从所述中间部分的第一轴向端延伸至第二轴向端； 将轴向键槽联接于锁定板，其中所述轴向键槽远离所述锁定板沿轴向延伸； 将所述锁定板联接于所述轴承固持件； 将所述轴向键槽插入穿过所述窗口；以及 使所述轴向键槽与所述轴承壳体的所述延伸部分联接。
【文档编号】F16C19/26GK105899828SQ201480073305
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月5日
【发明人】B.A.卡特, R.S.贾尼格尔, R.C.万赖特, V.蒙吉尔帕拉亚姆钦尼亚潘, K.彻尔斯托夫斯基
【申请人】通用电气公司