专利名称：一种具有紧凑的滚柱轴承的涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮机滚柱轴承的一般技术领域，并且特别地提出了一种类型的滚柱轴承，它支撑高压耳轴，使之相对于与涡轮机壳体相联的静止支座旋转。
背景技术：
在涡轮机中，高压轴轴系的耳轴通常由滚柱轴承支撑，它相对于与涡轮机壳体相联的静止支座旋转。
依据附图6对这样的轴承进行描述。在该图中，特别地，涡轮机的高压轴由高压涡轮盘100组成，其上安装的旋转叶片(图中没有显示)围绕涡轮机的纵向轴X-X运动。轴102由涡轮机的高压轴轴系的耳轴组成，通过螺栓连接104确保轴102对高压涡轮盘100的安全性。高压耳轴102由与涡轮机壳体相连的滚柱轴承108支撑。
滚柱轴承108由被嵌入到外环112和内环114之间的滚柱110组成，外环112被布置为与静止支座106相邻，而内环114与高压耳轴102相邻。外环112和内环114组成了滚柱110的边界。
轴承108的外环112直接由静止支座106固定。内环114被安装在高压耳轴102下游端的外表面上。被设置在内环114下游端的夹紧螺母116的作用是保持所述内环与高压耳轴102之间的轴向作用力。
这种滚柱轴承的结构存在大量的缺点。特别是，独立于高压耳轴的配合的内环的使用增加了滚柱轴承的径向尺寸和额外的重量。此外，为保持内环所必需的且被布置在内环下游的夹紧螺母的存在增加了组件的轴向尺寸。
为了解决这些问题，曾经设想把滚柱轴承的内环直接集成在高压耳轴内。这种技术也有缺点。首先，如果滚柱轴承失灵的话，就必须替换整个高压耳轴，这会增加成本。其次，通过将两种不同的金属的焊接在一起以实现内环和高压耳轴的联接，但这种技术难于掌握。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提出一种滚柱轴承来降低这些缺点，它具有紧凑、重量轻、易于维护等优点。
为了实现这一目的，本发明提出了一种涡轮机滚柱轴承，其支撑由高压轴轴系的耳轴构成的轴，使之相对于与涡轮机壳体相联接的静止支座旋转，所述的轴承包含滚柱，滚柱被嵌入在与静止支座相邻的外环和被设置在与高压耳轴相邻的内环之间，所述滚柱轴承的特征在于，内环(沿着轴向延伸，超过高压耳轴的下游端，通过夹紧装置内环被固定到高压耳轴上，所述内环还具有反旋转装置，用于防止所述内环相对于高压耳轴的旋转。
在这种结构中，由于滚柱轴承的内环没有被直接安装在高压耳轴上，轴承的轴向和径向尺寸可以减小。另外，由于内环是独立于高压耳轴的一部分，一旦滚柱轴承失灵，不必替换高压耳轴。所以，这种轴承更易于维护。
内环可以布置在高压耳轴的内侧。
如果这样的话，内环包括至少一个凹槽，用来与被布置在高压耳轴的下游端的至少一个锁销形成轴向配合，以便防止所述的内环相对于高压耳轴转动。
内环还含有多个被置于其上游端的花键，用来与高压耳轴的互补花键形成径向配合，以便防止所述内环相对于高压耳轴的转动。
在一可替换的实施例中，内环的至少一部分被布置在高压耳轴的外侧。如果这样的话，轴承还包括至少一个销子，销子被径向地嵌入在内环和高压耳轴的各自的孔内，以便防止内环相对于高压耳轴转动。
在另外一个实施例中，可以将内环布置成与高压耳轴在一直线上。如果这样的话，内环可以包含多个齿，它们最好呈梯形，被布置在上游端，与被布置在高压耳轴下游端的互补齿形成轴向配合，以便防止所述内环相对于高压耳轴转动。
内环可以通过夹紧螺母固定在高压耳轴上。
本发明还提出了一个用于上面所述的滚柱轴承的内环。
本发明还进一步提出了一个涡轮机的高压耳轴，它被所述的滚柱轴承支撑而旋转。
根据下面的非限制性实施例的附图，本发明的其它特性和优点将在下面的描述中得以体现。在图中图1是本发明的一种实施例中具有滚柱轴承的涡轮机的高压轴的轴向局部视图。
图2-4是本发明的另一个实施例中滚柱轴承的轴向视图。
图5是图4沿线V的局部视图。
图6是现有技术中的一个滚柱轴承。
具体实施例方式
图1是一个轴向视图，反映了涡轮机高压轴的一部分。
特别地，纵轴线X-X的涡轮机高压轴包含一个高压涡轮，它由随着来自燃烧室(图中没有显示)的热空气的流动而转动的许多叶片组成(图中没有显示)。叶片安装在以X-X轴为中心的高压涡轮盘2上。
高压涡轮盘2使一轴转动，该轴是涡轮机高压轴轴系的耳轴。
高压耳轴4由一基本径向部分4a和一部分4b两部分组成，部分4a通过螺栓联接件6固定在高压涡轮盘2上，和部分4b沿着盘2的下游轴线延伸。
高压耳轴4被本发明的滚柱轴承10支撑，它相对于与涡轮机壳体相连的静止支座8转动。为了承受涡轮机的径向载荷，所述轴承10是滚柱轴承中常见的一种。
通过对它本身的了解，滚柱轴承10由滚柱12组成。滚柱12被嵌入到被布置为与静止支座8相邻的外环14和与高压耳轴4相邻的内环16之间。因此，外环14和内环16确定了滚柱12的轴承座圈。
具有代表性的是，外环14直接固定到与涡轮机壳体相连的静止支座8上。
另外，位于滚柱轴承10下游的喷油器18固定在静止支座8上。所述的喷油器从把滚柱轴承10浸没的油封20中输送油。特别地，所述油封中的油是用来润滑、冷却滚柱轴承10中滚柱12的。
为了达到这一目的，滚柱轴承10的内环16上有孔22，在高压耳轴4围绕X-X轴旋转产生的离心力作用下，孔22向滚柱12中导油，使它们得到润滑和冷却。
本发明中，滚柱轴承10的内环16沿着轴线延伸，超过高压耳轴4的下游端，达到用夹紧装置固定所述内环的地方。此外，具有反旋转装置的内环16可以阻止所述内环相对于高压耳轴4的旋转。
因此，内环16被放置在超过高压耳轴4下游端面的地方，这样可以减小为滚柱12安装轴承座圈所需的径向高度，也可以减小滚柱轴承10的径向尺寸。
在图1所示的本发明的实施例中，滚柱轴承10的内环16被放置在高压耳轴4的内侧。
更准确的说，独立于高压耳轴4的内环16，沿轴向从高压耳轴的轴向部分4b的上游端延伸至超过所述轴向部分的下游端。
而且，内环16包括至少一个凹槽24，用来与被布置在高压耳轴4的下游端的至少一个锁销26形成轴向配合，以便阻止所述的内环相对于高压耳轴4的转动。
更具体地说，凹槽24加工在内环16的径向肩部16a中。
为了保障内环16与高压耳轴4的连接，利用螺母28固定住内环16的上游端，为此，内环16的上游端沿着轴向延伸，略微超过高压耳轴4的轴向部分4b的上游端。
当利用螺母28固定内环16的上游端时，所述螺母28与高压耳轴4的轴向部分4b的上游端抵靠结合，这样可以阻止内环16和高压耳轴4之间任何轴向的相对运动。
将夹紧螺母28安放在滚柱轴承10的上游端，这与以前发明中的滚柱轴承的夹紧螺母不同，在以前的发明中，螺母的典型安装方式是在轴承的上游端。这样，就有可能减小滚柱轴承10下游的油封20的轴向尺寸。
在所述的实施例中，可以看出内环16和高压耳轴4设置有各自的孔30、32，它们容许通风空气从来自于油封20上游的空气室34向外流动。当然，所述的孔30、32在径向上互成一条直线。
本发明其它的滚柱轴承的实施例描述如下，如图2至5。
在图2所示的本发明的实施例中，滚柱轴承10的内环16也被安装在所述的滚柱轴承内侧，这里的内环也是独立于高压耳轴4。
该实施例与所述装置的不同之处在于反旋转装置和夹紧装置。
利用内环上游端的外表面花键36可以阻止内环16相对于高压耳轴4转动。花键36用来与加工在高压耳轴的轴向部分上游端的内表面的互补花键38相配合。
通过作用在内环上的夹紧螺母40，将内环16与高压耳轴4的下游端固定，更确切的说，是在其轴向部分4b的下游端固定。
为了将内环16与高压耳轴在轴线方向上锁在一起，可以采用卡口系统。这样，夹紧螺母40提供了一凹槽41，用来夹紧在高压耳轴下游端形成的径向凸肩。
由于将夹紧螺母40安装在滚柱轴承的上游端，这样就有可能降低轴承的轴向尺寸。
在图3中所示的实施例中，至少滚柱轴承10的内环16的一部分被安装在高压耳轴4的外部。
更确切地说，独立于高压耳轴4的内环16包括一个上游部分，该部分被安装在高压耳轴的轴向部分4b的外部，并且通过一下游部分延伸超过所述轴向部分而延伸。
为了阻止内环相对于高压耳轴的转动，内环16至少有一个销子42，销子42被径向嵌入在内环16的孔44和高压耳轴4的孔46内。
举个例子，孔44、46可以加工在高压耳轴4的轴向部分4b的下游端。
在所述的实施例中，滚柱轴承10还包括一个布置在高压耳轴4内侧的附加环48。
所述附加环48沿着轴从高压耳轴4的轴向部分4b的上游端一直延伸到内环16的下游端。
附加环48的下游端具有一径向凸肩50，用来承受内环16下游端的轴向作用力。
此外，为了确保内环16对高压耳轴4的连接，可以用一个螺母52来夹紧附加环48的上游端。
为了达到这个目的，附加环48上游端沿着轴线延伸，略微超过、高压耳轴4的轴向部分4b的上游端。
和图1所描述的实施例一样，当夹紧附加环48的上游端时，螺母52在高压耳轴4的轴向部分4b的上游端与之抵靠结合，这样可以阻止内环16和高压耳轴4之间任何轴向的相对运动。
将夹紧螺母52安放在滚柱轴承10的上游端，这样就有可能减小轴承轴向尺寸。
正如所观察到的一样，为了确保流通空气从空气室中被有效地疏散，附加环48必须具有与内环和高压耳轴的各自的孔30，32在径向上呈一条直线的多个孔54。
与所述的实施例相比，在图3中描述的滚柱轴承具有内环相对更容易制造的优点。
在图4和5中所示本发明的实施例中，独立于高压耳轴4的滚柱轴承10的内环16被设置成与所述滚柱轴承10成一直线，具体来说，与它的轴向部分4b成一直线。
为了阻止内环16相对于高压耳轴4的转动，所述内环16包括一被布置在其上游端的多个齿56。
所述的齿56与安装在高压耳轴下游端的互补齿58在轴向上协同作用，并且所述齿更特别地是在高压耳轴轴向部分4b的下游端。
内环16由夹紧螺母60被固定到高压耳轴4上，用于夹紧内环16的上游端。
更特别的是，夹紧螺母60被布置在高压耳轴4的内侧和内环16的内侧，其螺纹被加工在外表面。
螺母60的上游端有一径向的凸肩62。当螺母60被安在内环16上时，凸肩62承受着高压耳轴4的径向凸肩64的轴向作用力，这样可以阻止内环和高压耳轴4之间的任何轴向的相对运动。
夹紧螺母60在滚柱轴承10上游端的安装减少了轴承的轴向尺寸。
如图5所示，内环16和高压耳轴4的齿56、58最好是形成曲线型(Curvic-type)啮合。
该曲线型啮合的特征在于作用力是通过轴向具有梯形齿的花键轴施加的。在图5中，显而易见，齿56，58是梯形的。
这种啮合类型有明显的优点，因为它能够使空气流穿过齿56，58组。在该应用中，通过所述的啮合疏导来自空气室流通空气室是可能的。此外，夹紧螺母60上必须具有多个孔66，孔66与啮合齿组56、58呈径向对齐分布。
这种啮合的另外一个优点在于，在装配滚柱轴承10的过程中，容易使内环16在高压耳轴4上对中。
权利要求
1.一种涡轮机滚柱轴承(10)，其支撑由涡轮机的高压轴轴系的耳轴构成的轴(4)，使之相对于与涡轮机壳体相联接的静止支座(8)旋转，所述的轴承(10)包含滚柱(12)，滚柱(12)被嵌入在与静止支座(8)相邻的外环(14)和被设置在与高压耳轴(4)相邻的内环(16)之间，所述滚柱轴承的特征在于，内环(16)沿着轴向延伸，超过高压耳轴(4)的下游端，通过夹紧装置内环被固定到高压耳轴上，所述内环还具有反旋转装置，用于防止所述内环相对于高压耳轴(4)旋转。
2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，内环(16)被布置在高压耳轴(4)的内侧。
3.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，内环(16)包括至少一个凹槽(24)，用来与被布置在高压耳轴(4)的下游端的至少一个锁销(26)形成轴向配合，以便防止所述内环相对于高压耳轴(4)转动。
4.根据权利要求3所述的轴承，其特征在于，它还包括螺母(28)，该螺母与内环(16)的上游端抵靠夹紧，以便将内环(16)固定到高压耳轴(4)上。
5.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，内环(16)包括多个被设置在上游端的花键(36)，用来与高压耳轴(4)的互补花键(38)形成径向配合，以便防止所述内环相对于高压耳轴(4)转动。
6.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于，它还包括螺母(40)，用于在高压耳轴(4)的下游端被夹紧到内环(16)上，以便将内环(16)固定到高压耳轴(4)上。
7.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，内环(16)的至少一部分被布置在高压耳轴(4)的外侧，它还包括至少一个销子(42)，销子(42)被径向地嵌入在内环(16)和高压耳轴(4)的各自的孔(44，46)内，以便防止内环相对于高压耳轴转动。
8.根据权利要求7所述的轴承，其特征在于，它包括一个布置在高压耳轴(4)内侧的附加环(48)，该附加环(48)具有一下游端，该下游端设置有径向凸肩(50)，用来轴向地抵靠支撑内环(16)的下游端，和还包括螺母(52)，用于抵靠夹紧附加环(48)的上游端，以便将内环固定到高压耳轴上。
9.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，内环(16)被布置成与高压耳轴(4)在一直线上。
10.根据权利9的要求所述的轴承，其特征在于，内环(16)包括被安装在上游端的多个齿(56)，用来与被安装在高压耳轴(4)的下游端的多个互补齿(58)形成轴向配合，以便防止内环相对于高压耳轴(4)转动。
11.根据权利要求10所述的轴承，其特征在于，它还包括螺母(60)，用于抵靠夹紧内环(16)的上游端，以便将内环固定到高压耳轴上。
12.根据权利要求10或11所述的轴承，其特征在于，内环(16)和高压耳轴(4)的各自的齿(56，58)是梯形的。
13.一种用于根据权利要求1至12中任何一个所述的涡轮机滚柱轴承(10)的内环(16)。
14.一种涡轮机的高压轴轴系的耳轴(4)，其特征在于，它被根据权利要求1至12中的任何一个所述的滚柱轴承(10)支撑，以相对于连接在涡轮机壳体上的静止支座(8)旋转。
全文摘要
一种涡轮机滚柱轴承(10)，它支撑由高压轴轴系的耳轴构成的轴(4)，使之相对于与涡轮机壳体相联接的静止支座(8)旋转，所述的轴承(10)包含滚柱(12)，滚柱(12)被设置在与静止支座(8)相邻的外环(14)和被设置在与高压耳轴(4)相邻的内环(16)之间，内环(16)沿着轴向延伸，超过高压耳轴(4)的下游端面，通过夹紧装置内环被固定到高压耳轴上，以及内环(16)还具有反旋转装置，可以防止其相对于高压耳轴(4)旋转。
文档编号F02C7/06GK1664319SQ200510052990
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月4日 优先权日2004年3月5日
发明者吉勒·沙里耶, 居伊·迪赛尔-泰尔蒙, 马克·马奇, 让-皮埃尔·穆兰, 帕特里斯·罗塞, 佐尔坦·日高 申请人:Snecma发动机公司