本发明涉及涡轮发动机领域，尤其是飞机发动机，而且特别涉及一种对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备，包括通常称之为“柔性轴承”的轴承类型。在这种轴承中，将轴承外座圈(outer race)联接到轴承架(bearing bracket)上的装置包括安装在轴承架上的紧固凸缘和将轴承外座圈连接到紧固凸缘上的弹性可变形装置。
本发明尤其适用于通过油膜来阻尼的轴承，又称之为“挤压油膜”(squeeze film)。
本发明还涉及一种装配这种设备的方法。
背景技术：
在涡轮发动机中，诸如风扇叶片损耗或轴承因缺少润滑油而卡住这样的事故的发生会在涡轮发动机轴承上产生非常大的载荷。
这种载荷会导致弹性可变形装置的断裂，而后者是用来将“柔性”式轴承的外座圈连接到凸缘上，该凸缘确保了轴承在轴承架上的紧固。弹性可变形装置一般由通常称之为“柔性保持架(flexible cage)”或“鼠笼(squirrel cage)”的部件构成。
当弹性可变形装置断裂时，其不能继续确保轴承外座圈的固定，不论是轴向地还是切向地。如果不能提供合适的装置，滚柱的功能就不再能保证，这会引起轴承和周围部件的性能迅速下降。那么，轴承则不能确保发动机的运行，尤其是在“发动机的风力旋转(windmilling)”阶段。
甚至在连接轴承外座圈到轴承架上的弹性可变形装置断裂时，为了可以确保轴承外座圈相对于轴承架的轴向固定，人们已经提出了各种不同的解决方案。
一种已知的解决方案是在轴承架和座圈上游端之间设置外座圈的轴向固定装置 (retaining means)。该轴向固定装置呈多个径向支腿形式，后者通过螺栓安装在轴承架的上游端，并形成外座圈上游端的轴向凸肩(axial abutment)。该技术方案的不足之处是体积大和整体重量很大，尤其是外轴承座圈必须要向上游延伸，以便向由轴承架支撑的径向支腿提供对接表面。事实上，由于座圈需要延伸越过其所位于的保护环，设置上游座圈延伸部证明是合理的，其目的是容纳位于保护环周围的由轴承架支撑的径向支腿。
考虑到在涡轮发动机的这个已经非常密集区域内的拥塞问题，轴承外座圈的这种上游延伸部有时甚至证明是不可能实现的。
文献FR 2960907中提出了另一个解决方案是，确保通过销钉来轴向固定轴承外座圈，这些销钉一起啮合在外座圈的沟槽内和轴承保护环下游延伸部的孔口内(例如，参见上述文献的图3)。
尽管如此，该后一种解决方案的装配程序很复杂。实际上，销钉必须沿径向方向从里向外安装。只有在轴承外座圈安装到其支架上后才可进行销钉的安装，而且由于支架体积庞大也使得安装复杂化。同样，在拆卸时，在将轴承外座圈从其架上取下来之前，必须退出销钉，而这则会存在损坏这些部件的风险。此外，为了确保销钉不会被丢失，必须能够在其支架上转动轴承外座圈，即使其已经处于最终的轴向位置。这种操作会妨碍外座圈在其支架上的牢固安装，而牢固安装却是需要的。
技术实现要素：
特别是，本发明的目的是针对至少一部分上述问题提供一种简单、经济而有效的解决方案。
为此，本发明提供了一种对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备，包括：
包含外座圈的滚动轴承；
围绕外座圈的轴承架；
位于外座圈和轴承架之间的保护环；
将外座圈联接到轴承架上的联接装置，所述联接装置包括安装在轴承架上的环形的紧固凸缘和将外座圈连接到紧固凸缘上的弹性可变形装置；以及
在所述弹性可变形装置断裂的情况下，用来轴向固定外座圈的固定装置。
根据本发明，所述固定装置包括：
与保护环相分离并具有径向内部和径向外部的第一装置，所述径向内部啮合在外座圈径向外表面上形成的至少一个凹槽内，所述径向外部相对于外座圈的径向外表面径向向外伸出，这样，在弹性可变形装置断裂的情况下，紧固凸缘防止第一装置的所述径向外部沿着朝向弹性可变形装置的第一方向轴向移动，且轴承架防止第一装置的所述径向外部沿着与第一方向相反的第二方向轴向移动，以及
与保护环相分离并设置成与第一装置是我径向外部轴向相对的固定构件，以便形成阻止第一装置沿所述第一方向轴向移动的凸肩。
为此，在弹性可变形装置断裂的情况下，根据本发明的设备可以确保轴承外座圈在两个方向上的轴向固定，同时，装配也特别简单，这是因为确保第一装置在第一方向上固定的所述固定构件是与保护环相分离的构件。
优选地，固定构件是与保护环相分离且具有径向内部和径向外部的固定环，所述径向内部从外座圈延伸一定距离并构成凸肩，在弹性可变形装置断裂的情况下，凸肩可防止第一装置的所述径向外部沿这所述第一方向轴向移动，且径向外部轴向位于轴承架和紧固凸缘之间。
有利的是，固定环具有牢固地安装在紧固凸缘的环形表面上的径向外端，环形表面由紧固凸缘的环形肩部轴向限定，阻止固定环沿所述第一方向轴向移动。
在一种方式中，固定环的径向外部可以具有孔口，供部件穿过，以便将紧固凸缘紧固到轴承架上。
此外，在本发明的优选实施方式中，第一装置呈多个固定销的形式，每个销都具有径向内部和径向外部，径向内部牢固地安装在外座圈的相应孔口内，径向外部从外座圈的径向外表面伸出，从而在固定环的径向内部对面轴向延伸。
在该示例中，有利的是，每个固定销的径向外部位于与轴承架为一体的两个相应的支腿之间，这样，在弹性可变形装置断裂的情况下，支腿会限制外座圈的转动。
在本发明的另一个优选实施方式中，第一装置呈环形构件的形式，该环形构件具有径向内部和径向外部，该径向内部啮合在外座圈环形槽内，该径向外部从外座圈的径向外表面伸出，以便在固定环的径向内部的对面轴向延伸。
在本发明的再一个优选实施方式中，固定构件为所述紧固凸缘，该第一装置采用环的形式，该环由至少两个周向地端对端安装的环段构成，且该第一装置具有径向内部和径向外部，该径向内部啮合在外座圈环形槽内，该径向外部具有供部件穿过的孔口，用来将紧固凸缘紧固到轴承架上。
本发明还涉及到包括至少一个上述类型的设备的涡轮发动机。
本发明进一步涉及到装配上述类型的设备的方法，包括至少如下步骤：
-提供第一固体组件，该固体组件由轴承架和预先安装在轴承架内的保护环构成；
-提供外座圈，和与外座圈为一体的联接装置，以及固定构件；
-相对于外座圈的回转轴线，从外向内轴向地移动所述第一装置，以便将第一装置的所述径向内部插入至在外座圈上形成的一个或每个相对应的凹槽内，从而获得第二固体组件，该固体组件包括外座圈、联接装置、固定构件和第一装置；接着
-相对于所述第一固体组件移动第二固体组件直到外座圈被轴承架所包围；接着
-将所述紧固凸缘紧固在轴承架上。
然后，第一装置(更通常的是固定装置)被预先装配到与外座圈为一体的联接装置上，以便形成不可分组件，所述组件然后可按传统方式装配到所述第一组件上，具体是轴承架上。
由此，本发明提供了一种特别简单的装配方法。
此外，固定装置与联接装置的预先装配可以由第一实体(entity)来进行，诸如各个部件的制造商，而最终装配则可由第二实体来进行，诸如涡轮发动机制作商。在该示例中，本发明允许第二实体采用传统的最终装配方法。
如果需要，有利的是，在将第一装置移动并插入外座圈内的步骤之前，本方法包括将固定环置于外座圈周围的步骤，这样，固定环的所述径向内部就被轴向设置在紧固凸缘的至少一部分和安装第一装置的径向内部的一个或每个凹槽之间。
附图说明
通过阅读以非限定性示例和参照附图给出的如下说明，可以更好地理解本发明，本发明的其它细节、优点和特性会更清楚地显现出来，附图如下：
图1为根据本发明第一种优选实施方式的对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备的轴向截面的示意性半视图；
图2为图1中II部分细节的较大比例示意图；
图3为在图1所示设备的装配期间，由轴承架和保护环形成的第一组件的轴向截面的示意性半视图；
图4为在图1所示设备的装配期间，由轴承外座圈和用于将外座圈联接到轴承架上的装置所形成的第二组件的轴向截面的示意性局部半视图；
图5为根据本发明第二种优选实施方式的对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备的轴向截面的示意性局部半视图；
图6为根据本发明第三种优选实施方式的对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备的轴向截面的示意性局部半视图；
图7为根据本发明第四种优选实施方式的对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备的轴向截面的示意性局部半视图；
图8为根据本发明第五种优选实施方式的对涡轮发动机轴的旋转进行定心和导向的设备的轴向截面的示意性局部半视图；
图9为用来形成图8所示设备的环的两个环段的局部面对面示意图。
在所有这些附图中，相同的参考符号可表示相同或相似的构件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明第一种优选实施方式的对涡轮发动机内的轴12的旋转进行定心和导向的设备10的一部分。
在以下说明中，“上游”和“下游”方向是相对于气体流动的一般方向来定义的，所述气体流动方向与轴12的轴线13相平行，而轴线13则对应于涡轮发动机的轴线，并且“向内”和“向外”径向方向是相对于轴线13来定义的。
设备10包括由内座圈14、滚柱16和外座圈18所形成的轴承，内座圈14与轴 12形成一体，外座圈18与整体环形的轴承架20形成一体。
轴承架20包括截头圆锥体壁22、环形凸缘24和上游部分26，截头圆锥形壁 22用来联接到涡轮发动机机匣或联接到同轴延伸到轴12的另一个轴承架上，环形凸缘24从截头锥形壁22的上游端径向向内延伸，呈圆柱形回转的上游部分26从环形凸缘24的径向内端向上游延伸。
设备10包括紧密安装在轴承架20的上游部分26内的保护环28。
设备10进一步包括用来将外座圈18联接到轴承架20上的装置29。该装置包括环形紧固凸缘30和弹性可变形装置32，所述环形紧固凸缘30(例如)通过螺栓 31紧固在轴承架的环形凸缘24上，而弹性可变形装置32则由设置成环形的一排U 形花键(splines)或“小柱(small columns)”34构成，小柱34朝向上游打开，形成通常称之为“柔性保持架”或“鼠笼式”的组件。这些花键34具有联接到紧固凸缘30上的上部上游端36，和联接到轴承外座圈18上的下部上游端38。
在所示示例中，外座圈18由两个同轴部件形成，即联接到花键34的下部上游端38上的环形支架40，和紧密安装在环形支架40内的滚道42。在一个变化形式中，外座圈18可以由一个单一件，随后会更清楚地介绍。
外座圈18具有呈整体圆柱形回转形状的径向外环形表面44，其上设具有两个沟槽46，分别装有轴向限定了环形空间49的两个环形密封段48，该环形空间用来容纳油膜。在所示示例中，两个沟槽46形成于外座圈18的环形支架40内并设置在外座圈的两个圆筒形凸部50之间，通常称之为“对接凸部”，在该凸部上，外座圈 18和保护环28之间的间隙形成了柔性轴承的径向行程。该间隙小于油膜厚度，但足够保持其阻尼功能，直到柔性轴承在径向载荷下实现对接。
设备10进一步包括固定装置，该固定装置在弹性可变形装置32断裂的情况下，特别是在一个或多个花键34断裂的情况下，轴向固定外座圈18。
图2以较大比例示出了上述固定装置。
根据本发明，该固定装置包括与保护环28相分离并具有径向内部54和径向外部58的第一装置52，径向内部54啮合在外座圈18的径向外表面44内形成的至少一个凹槽56内，径向外部58相对于外座圈18的径向外表面44径向向外延伸突出。该固定装置进一步包括与保护环相分离并轴向设置在第一装置52的径向外部58的对面的固定构件，下文将会更清楚地介绍。
在本发明的第一种优选实施方式中，第一装置52采用的形式是环形设置的一排固定销60，每个销具有紧密安装在外座圈18内的径向内部62和从外座圈18的径向外表面44伸出的径向外部64。更确切地说，每个固定销60的径向内部62延伸穿过环形支架40的相应孔口66，并具有插入到滚道42的相应孔口68内的径向内端。这样，即使在这两个部件之间未能拧紧的情况下，仍能保持滚道42固定在环形支架40内。滚道42的每个孔口68的截面直径稍小于环形支架40的相应孔口66 的截面直径，而每个固定销60的径向内部62的截面变窄，以便在向内径向方向上防止固定销60，在固定销60和孔口66之间未拧紧情况下，防止固定销60从其孔内脱出，从而不会出现损坏滚柱的风险。
固定销60的各个径向外部64都延伸进入由肩部70所限定的环形空间内，肩部 70形成于轴承架的环形凸缘24的基部。
在本发明的第一种优选实施方式中，上述固定构件是一种与保护环28相分离并具有径向内部74和径向外部76的固定环72，径向内部74从外座圈18延伸一定距离并形成凸台，防止第一装置52的径向外部58沿第一方向D1轴向移动，该第一方向即为向弹性可变形装置32的方向移动，在该示例中的方向为向下游，而径向外部76则轴向地设置在轴承架20和紧固凸缘30之间。
固定销60因而在固定环72的径向内部74的对面轴向延伸。
固定环72由紧固凸缘30沿第一方向D1(即沿下游方向)被轴向固定。固定环 72因而形成一种凸台，防止第一装置52沿第一方向D1轴向移动。
所以，很显然，在弹性可变形装置32断裂的情况下，紧固凸缘30会防止第一装置52的径向外部58沿第一方向D1的轴向移动，而轴承架20的环形凸缘24则防止第一装置52的径向外部58沿与第一方向D1相反的第二方向D2(在本示例中是上游的方向)的轴向移动。
显然，上述第一和第二方向D1和D2可以与上游和下游方向相反，只要本发明的设备10的布局也是倒置时。
在所示示例中，固定环72具有紧密安装在紧固凸缘30的环形表面80上的径向外端78，该紧固凸缘的环形表面由紧固凸缘的环形肩部82轴向划定，防止固定环 72沿所述第一方向D1(在本示例中是下游的方向)的轴向移动。
在本发明的第一种优选实施方式中，环形设置的一排支耳84与轴承架20为一体，其设置成每个固定销60的径向外部64位于两个支耳84之间。在所示示例中，支耳84形成保护环28的下游的延伸部86的端部。
这样，在弹性可变形装置32断裂的情况下，支耳84与固定销60的配合可以限制外座圈18的转动。
保护环28的延伸部86包括至少一个凹槽88，该凹槽与安全销90配合，紧密安装在形成于轴承架20的肩部70的孔口92内。安全销90可以指示保护环28相对于轴承架20的角度位置，进而可以指示支耳84相对于轴承架20的角度位置。优选地，每个安全销90与其中一个固定销60基本对准，在固定销在孔口92内未能拧紧情况下，可防止其从中脱出，从而不会让滚柱脱落而导致损坏。此外，固定销60 相对于轴承架20的角度指示范围通过参考紧固凸缘30的孔口94与环形凸缘24的孔口96之间的角度而得到保证；其中，紧固凸缘30属于联接装置29，环形凸缘24 属于轴承架20。一些孔口94和96用于供螺栓31穿过，而另一些孔口则可用于润滑剂在流动通道或通风通道内流动，或者，在设备10的拆卸期间，与工具配合以便于拆开联接装置29和轴承架20。
图1和图2所示的设备10可以按如下方式装配：
一方面，将安全销90插入轴承架20的孔口92内，例如，通过热胀冷缩技术将安全销与轴承架20制成一体；然后，例如，通过热胀冷缩技术，将保护环28紧密安装在由轴承架20的上游部分26所形成的孔内。保护环28的置放到位是通过将其向上游(即，沿着第二方向D2)移动来进行的。与此同时，凹槽88确保了在角度上对准安全销90，直到安全销9在凹槽88内啮合。从而获得如图3所示的并包括轴承架20和保护环28的第一固体组件98。
另一方面，外座圈18与联接装置29被制成一体。在上述的具体示例中，外座圈18由两部分形成，即与联接装置29制成一体的环形支架40，和冷缩配合(例如，通过热胀冷缩技术)地安装在环形支架40的孔内的滚道42。
然后，围绕外座圈18轴向地向下游移动固定环72，同样地，例如，通过热胀冷缩技术，将固定环紧密装配在紧固凸缘30的环形表面80内。
此时，固定环72的径向内部74被轴向地设置在紧固凸缘30的环形肩部82和每个凹槽56之间，后者用来容纳第一装置52的径向内部54。
然后，从外向内径向移动固定销60，以及例如通过热胀冷缩技术，将固定销60 的各个径向内部62安装在孔口66,68内。
另一方面，如果需要，密封段48可以置入外座圈18的沟槽46内。
然后，由外座圈18、联接装置29、固定环72、固定销60和密封段48(图4) 形成的第二固体组件100按一定角度定位，以便使得紧固凸缘30的孔口94与轴承架20的环形凸缘24的孔口96相对应。然后，轴向地向上游移动该第二固体组件 100直到外座圈18被轴承架20的上游部分26所包围。当紧固凸缘30被应用到轴承架20的环形凸缘24上时，这两个凸缘通过螺栓31(图1)被紧固在一起。
应该注意的是，采用热胀冷缩技术进行的一个或多个安装可以被粘结、压接、螺丝安装来取代，或者通过焊接，或任何其它合适的技术来取代。
图5示出了本发明的第二种优选实施方式，其整体上类似于上述第一种实施方式，但是，在该实施方式中，保护环28没有任何下游延伸部，因此也没有切向方向的能够阻止固定销的支耳。
此外，在图5所示的示例中以及在如下示例中，外座圈18由一个单一件构成，其具有径向外环形表面44和形成滚道的径向内表面102。在该示例中，凹槽56可以是贯通的或非贯通的。在图5的示例中，为了简化制作，凹槽56呈通孔形式，截面103较窄，可以保证固定销60沿向内的径向方向固定。
此外，在该示例中，固定环72包括轴向挡圈104，可以增强其与联接装置29 的连接。
最后，在图5所示示例以及如下示例中，弹性可变形装置32包括连接花键34 各下游端的加强环106。显然，这种加强环可以装在图1所示的设备上。
应该注意的是，紧固凸缘30的孔口94a和环形凸缘24的孔口96a都可以在图 5中看到，这些孔口都不是供螺栓31穿过，而是供滑油循环的孔口，用来在保护环 28和外座圈18之间形成油膜。
图6示出了本发明的第三种优选实施方式，整体上类似于上述第一种实施方式，但是，在这个实施方式中，第一装置52的形式并不是环形的一排固定销，而是呈环形构件108的形式，该环形构件具有啮合在外座圈18的环形槽112内的径向内部 110，和从外座圈的径向外表面44伸出的径向外部114，从而在固定环72的径向内部74的对面轴向延伸。
例如，环形构件108采用弹性环的形式，也就是说，一种开口的预加应力的金属环。
然后，进行环形构件108的安装，打开该构件，让其围绕外座圈18向下游移动，然后，当所述构件与环形沟槽112对齐时，释放环形构件，从而使得环形构件啮合在环形沟槽112内。
此外，为了减低环形构件脱开的风险，保护环28包括下游的延伸部116，当环形构件啮合在环形沟槽112内时，延伸部会覆盖环形构件108的径向外端。
图7示出了本发明的第四种优选实施方式，整体上类似于上述第一种实施方式，但是，在这个实施方式中，固定环72的径向外部76上设有孔口118，供螺栓31穿过，确保紧固凸缘30紧固到轴承架20上。
如图所示，固定环72的径向外部76径向地向外延伸，直到达到紧固凸缘30 径向外端的程度。
在所示示例中，保护环28没有与图6延伸部116相似的下游延伸部。
根据该第四种实施方式的装置的装配采用类似于根据本发明第三种实施方式的装置的装配方式进行，但除固定环72外，在第一装置52啮合在凹槽56内之前，固定环72并未拧紧在紧固凸缘30内，而只是设置在外座圈18的周围，靠近紧固凸缘 30，优选与其接触。在所示示例中，第一装置52的啮合旨在将环形构件108径向内部110啮合在外座圈18环形沟槽112内。
然后，只要上述第二固体组件未被螺栓31紧固到第一固体组件上，第一装置 52便可以轴向固定固定环72。
图8示出了本发明的第五种优选实施方式，整体上类似于上述第一种实施方式，但是，在这个实施方式中，上述固定构件为所述紧固凸缘30，第一装置52呈现环 120的形式，后者由至少两个周向地端对端安装的环段122a,122b构成(图9)。第一装置具有径向内部124和径向外部126；其中，该径向内部啮合在外座圈18(图 8)的环形沟槽112内，该径向外部设有供部件(即，在图示示例中，为螺栓31) 穿过的孔口128，用来将紧固凸缘30固定到轴承架20上。
在该第五种实施方式的设备10中，固定构件因此而采用固定环构成，不同于图 1至图7所示固定环72，其独立于第一装置52。
构成所述第一装置的环120具有固定外座圈18和固定面向轴承架20和紧固凸缘30的双重作用，紧固凸缘30属于联接装置29。
图8所示设备10的装配整体上类似于上述装置的装配，但是，第一装置52的置放包括将环段122a,122b设置在外座圈18周围，以便将这些环段啮合在环形沟槽 112内，同时按一定角度定位环段，以便使其孔口128与紧固凸缘30的相应孔口94 对准。然后，将螺栓31或任何其它合适形式紧固件插入孔口94和128内，从而径向固定环段122a,122b。
然后，按上述方式，将由此而形成的第二固体组件与轴承架20装配在一起。
在上述的本发明的所有实施方式中，上述固定装置可以确保外座圈18沿两个彼此相对的方向D1，D2固定。由于确保第一装置52沿第一方向D1固定的固定构件 72,30是与保护环28相分离的构件，保护环28与轴承架为一体，该装置的装配可以采用特别简单而有效的方式进行。