專利名稱：帶有用于航空器的雙路冷卻的徑向軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種航空器(或航空機)，在所述航空器中受空氣驅(qū)動的渦輪機(或透平機)驅(qū)動空氣壓縮機，其中，用于中心軸(或中間軸)的徑向軸承(或軸頸軸承)設有一種雙路徑冷卻。
背景技術：
航空器是為人們所熟知的，且它包括驅(qū)動壓縮機的渦輪機。部分被壓縮的空氣被輸送到所述壓縮機，而所述壓縮機被驅(qū)動來進一步壓縮所述空氣。所述被壓縮的空氣被向下游傳送來驅(qū)動渦輪機，當所述空氣穿過所述渦輪機膨脹時所述渦輪機又驅(qū)動所述壓縮機。這種膨脹的空氣隨后被使用到下游應用(或下游使用)，如用于飛機的艙內(nèi)空氣。已知的航空器具有連接所述壓縮機和所述渦輪機的軸。徑向軸承設置成用于所述軸。在過去，空氣冷卻系統(tǒng)設置成使空氣在所述徑向軸承的內(nèi)周邊和所述軸的外周邊之間通過。

發(fā)明內(nèi)容
一種空氣供給機器，所述空氣供給機器具有壓縮機轉(zhuǎn)子，所述壓縮機轉(zhuǎn)子用于壓縮空氣并將壓縮的空氣輸送到下游入口。來自所述下游入口的空氣穿過渦輪機轉(zhuǎn)子，以驅(qū)動所述渦輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。所述渦輪機轉(zhuǎn)子被連接到所述壓縮機轉(zhuǎn)子，使得所述渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動驅(qū)動所述壓縮機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并壓縮所述空氣。軸被連接成與所述渦輪機轉(zhuǎn)子和所述壓縮機轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。所述軸是中空的，帶有內(nèi)孔和外周邊。至少一個徑向軸承定位成支撐所述軸的一部分，且具有與所述軸的外周邊間隔開的內(nèi)孔。冷卻空氣路徑在所述軸的外周邊和所述軸承的內(nèi)周邊之間提供冷卻空氣，且沿著所述軸承的長度將冷卻空氣提供到至少一個連接孔(或連通孔)。所述連接孔從所述軸的外周邊向所述軸的所述內(nèi)孔提供冷卻空氣。 然后所述冷卻空氣經(jīng)過所述軸的所述內(nèi)孔并沿著所述軸承的長度通過。作為單獨的特征，用來在空氣供給機器中使用的軸包括中空的內(nèi)部，帶有用于將冷卻空氣從所述軸的外周邊傳送到所述軸的內(nèi)孔的連接孔。本發(fā)明的這些和其它特點能夠從下面的描述和作為簡要說明的附圖中得到更清楚的理解。


圖1示意性地表示結(jié)合有本發(fā)明的系統(tǒng)； 圖2表示圖1所示系統(tǒng)的細節(jié)；以及
圖3是沿如圖2中所示的線3 - 3取的剖面圖。
具體實施例方式圖1示出了一種航空器18，所述航空器具有空氣進口 20。所述空氣進口接收部分經(jīng)壓縮的空氣，例如在燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)的壓縮機的下游接納部分被壓縮的空氣。所述空氣被輸送到另一個壓縮機葉輪或轉(zhuǎn)子22，在那里所述空氣被進一步壓縮并被輸送到排氣室 (或排放高壓腔》4。來自排氣室M的所述空氣經(jīng)過熱交換器26。風扇27由軸觀來驅(qū)動， 所述軸是具有內(nèi)孔30的中空軸。盡管在本實施例中所述軸表示為幾個不同的部件，但應當理解的是，術語“軸”可以從本圖的左手側(cè)直到渦輪機轉(zhuǎn)子或葉輪34，然后到達壓縮機轉(zhuǎn)子 22而擴展至所有的部件。內(nèi)孔30形成在中空軸觀內(nèi)。中間聯(lián)系軸(或中央聯(lián)接軸)32將風扇27與渦輪機葉輪34和壓縮機葉輪22聯(lián)系起來(或聯(lián)接起來)。來自排氣室M的壓縮空氣因而流經(jīng)熱交換器沈，通過風扇27進行冷卻并返回到壓縮機轉(zhuǎn)子22下游的進氣室134，在那里，所述壓縮空氣隨之流過渦輪機轉(zhuǎn)子34。所述空氣受到膨脹且所述渦輪機受到驅(qū)動，以驅(qū)動壓縮機轉(zhuǎn)子22和風扇27。這一經(jīng)膨脹的空氣然后流入到排氣室36，且隨后流到下游應用(或下游使用)38。所述下游應用的一個示例就是飛機的機艙空氣供給源。冷卻空氣源在附圖標記40所指示的位置被從進氣室134分接出，并接入到冷卻路徑，且所述冷卻空氣源被分接到到達止推軸承的圓柱形部件46的兩側(cè)的冷卻空氣路徑103 和105。所述圓柱形部件與軸觀垂直且被驅(qū)動與所述軸觀一起轉(zhuǎn)動。相對最靠近轉(zhuǎn)子22 和M的一側(cè)，所述空氣在部件46和外殼(或殼體)44之間流過，經(jīng)過曲折的路徑M，并隨之冷卻徑向軸承(或軸頸軸承)56和所述軸28的外周邊(或外周表面)之間的交界面(或交界的空間)。如圖所示，所述空氣流過所述交界面通過軸觀上的(徑向)連接孔(或連通孔)58， 而進入聯(lián)系軸32的外周邊和軸28的內(nèi)孔30之間的內(nèi)部孔中。所述空氣在離開出口 52之前流經(jīng)軸承56，還有軸承48，的整個長度。另一方面，在部件46的相對側(cè)邊被分流出的空氣在外殼(或殼體)42和部件46之間流過，并隨之處于軸承48的內(nèi)孔和所述軸觀的外周邊之間。因而，這兩個軸承48和56和相關聯(lián)的軸表面設置有雙冷卻空氣流動路徑。連通孔200在所述軸28的后面向外(或徑向向外)延伸，以將所述空氣從所述軸的所述內(nèi)孔向外傳送到最終的出口 52。如從附圖中可以理解的那樣，所述冷卻空氣路徑可以在內(nèi)周向流動路徑部分和外周向流動路徑部分處經(jīng)過軸承56和軸承48的整個長度。然而，在本申請文件中，術語“軸承的長度”指的是所述軸承的長度的一部分，且可以包括軸承48和/或軸承56的整個長度。如圖2中所示的，軸承56 (且軸承48可以形成類似的結(jié)構(gòu))具有軸承箔片(或薄片)60.如從圖3可以理解的那樣，軸承箔片60實際上具有波紋，所述波紋于所述軸承56的內(nèi)孔中在軸承56的內(nèi)周邊和軸觀的外周邊之間形成流動路徑62和64。提供所述徑向軸承的氣體軸承典型地設置在箔片60的各部分之間，所述箔片的所述各部分最接近軸觀的所述外周邊彼此間隔開。然而，所述冷卻空氣在流動路徑62和64的所有空間內(nèi)流動，以冷卻所述軸承和軸28的所述外周邊。如在圖2中進一步示出的，氣體流過一個或優(yōu)選幾個連接孔58進入內(nèi)孔30。如從圖2中可以理解的那樣，軸觀具有外徑D1，而連接孔58具有直徑D2。在各實施例中，直徑D2的范圍為0. 070 - 0. 085英寸(1. 77 一 2. 15mm)。存在有六個孔，它們在一個共同的軸向平面(或徑向平面)內(nèi)周向上均等地間隔開。這個共同的軸向或徑向平面與軸承56的端部隔開一定距離dl。在這個實施例中，距離dl是0.50英寸(12. 7mm)。所有
5這些測量都是在航空器中，其中Dl為0.90英寸(22. 9mm)。如按照另一種方式描述，D2與 Dl的比率在0.077和0.094之間。進一步地，dl小于直徑D1，但大于D2。此外，在直徑Dl上存在有所述軸的微小部分，即溝202，所述溝在氣室或腔室中形成較小直徑的部分，以收集用于輸送到連通孔58中的空氣。在共同未決的專利申請系列號12/7觀313中公開了與之同一天提交的，題為“止推軸承的冷卻路徑”(^Thrust Bearing Cooling Path)的一種止推軸承冷卻系統(tǒng)。雖然已披露了本發(fā)明的實施例，但是本領域技術人員將認識到落入本發(fā)明范圍內(nèi)的某些變型?；诖死碛?，所附權(quán)利要求應當被視為用來確定本發(fā)明的真實的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種在空氣供給機器中使用的軸，所述軸包括所述軸是中空的，帶有內(nèi)孔和外周邊，且多個連接孔形成在所述軸中，以從所述外周邊到所述內(nèi)孔提供冷卻空氣，而所述多個連接孔用來使空氣沿所述軸的所述內(nèi)孔流過。
2.按照權(quán)利要求1所述的軸，其特征在于，所述連接孔的直徑與所述軸的所述外周邊的外徑的比率在0. 077和0. 094之間。
3.按照權(quán)利要求2所述的軸，其特征在于，存在有六個所述連接孔，且所述連接孔間隔開，以在距止推軸承的端部一定距離處形成，所述止推軸承要與所述外周邊相關聯(lián)，且所述距離小于所述軸的所述外周邊的所述外徑。
4.按照權(quán)利要求2所述的軸，其特征在于，所述軸具有第一外周邊部分，所述第一外周邊部分與軸承且處在所述外徑處，且所述軸具有小直徑的溝，而所述多個連接孔形成在所述溝中。
5.一種空氣供給機器，所述空氣供給機器包括壓縮機轉(zhuǎn)子，所述壓縮機轉(zhuǎn)子用于壓縮空氣并將壓縮的空氣輸送到下游入口，來自所述下游入口的空氣穿過渦輪機轉(zhuǎn)子，以驅(qū)動所述渦輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，且所述渦輪機轉(zhuǎn)子被連接到所述壓縮機轉(zhuǎn)子，使得所述渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動驅(qū)動所述壓縮機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并壓縮所述空氣；連接成與所述渦輪機轉(zhuǎn)子和所述壓縮機轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動的軸，所述軸是中空的，帶有內(nèi)孔和外周邊，且徑向軸承定位成支撐所述軸的一部分，并具有內(nèi)孔，內(nèi)周邊與所述軸的所述外周邊間隔開；以及冷卻空氣路徑，以在所述軸的所述外周邊和所述徑向軸承的所述內(nèi)周邊之間提供冷卻空氣，且沿著所述徑向軸承的長度將所述冷卻空氣提供到至少一個連接孔，所述至少一個連接孔使所述冷卻空氣從所述軸的所述外周邊提供到所述軸的所述內(nèi)孔，然后所述冷卻空氣路徑經(jīng)過所述軸的所述內(nèi)孔并所述徑向軸承的長度。
6.按照權(quán)利要求5所述的空氣供給機器，其特征在于，存在有至少兩個所述徑向軸承， 所述徑向軸承中的每一個在所述軸的所述外周邊上和所述軸的所述內(nèi)孔中具有冷卻空氣流動。
7.按照權(quán)利要求6所述的空氣供給機器，其特征在于，所述冷卻空氣路徑在用于所述徑向軸承中的第一徑向軸承的第一方向上和在用于所述徑向軸承中的第二徑向軸承的第二方向上經(jīng)過所述軸的所述外周邊，但是在所述軸的所述內(nèi)孔中用于所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承的冷卻空氣路徑處在相同方向上。
8.按照權(quán)利要求7所述的空氣供給機器，其特征在于，流經(jīng)所述軸的所述內(nèi)孔的空氣流過所述軸到達在所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承中其中一個的端部處所述連接孔，且隨后流經(jīng)所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承的長度。
9.按照權(quán)利要求8所述的空氣供給機器，其特征在于，傳送到所述第二徑向軸承的冷卻空氣擴展到所述第二徑向軸承的長度下游的出口，且流過所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承的長度的所述空氣也通過相同的出口離開所述空氣供給機器。
10.按照權(quán)利要求5所述的空氣供給機器，其特征在于，所述徑向軸承具有內(nèi)部軸承箔片，所述內(nèi)部軸承箔片在所述徑向軸承和所述軸的所述外周邊之間形成非圓柱形的內(nèi)表
11.按照權(quán)利要求10所述的空氣供給機器，其特征在于，所述箔片通常形成有波紋。
12.按照權(quán)利要求5所述的空氣供給機器，其特征在于，所述冷卻空氣路徑被從通向所述渦輪機轉(zhuǎn)子的入口分路。
13.按照權(quán)利要求5所述的空氣供給機器，其特征在于，所述空氣供給機器將空氣提供給飛機上的下游應用。
14.按照權(quán)利要求5所述的空氣供給機器，其特征在于，所述冷卻空氣路徑在所述軸的所述外周邊和所述軸的所述內(nèi)孔處沿著所述徑向軸承的整個長度伸展。
15.按照權(quán)利要求5所述的空氣供給機器，其特征在于，所述至少一個連接孔的直徑與所述軸的所述外周邊的外徑的比率在0. 077和0. 094之間。
16.一種航空器，所述航空器包括壓縮機轉(zhuǎn)子，所述壓縮機轉(zhuǎn)子用于壓縮空氣并將壓縮的空氣輸送到下游入口，來自所述下游入口的空氣穿過渦輪機轉(zhuǎn)子，以驅(qū)動所述渦輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，且所述渦輪機轉(zhuǎn)子被連接到所述壓縮機轉(zhuǎn)子，使得所述渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動驅(qū)動所述壓縮機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并壓縮所述空氣；連接成與所述渦輪機轉(zhuǎn)子和所述壓縮機轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動的軸，所述軸是中空的，帶有內(nèi)孔和外周邊，且至少兩個徑向軸承定位成支撐所述軸的一部分，并且每一個徑向軸承具有內(nèi)孔，內(nèi)周邊與所述軸的所述外周邊間隔開；以及冷卻空氣路徑，以在所述軸的所述外周邊和每個所述徑向軸承的所述內(nèi)周邊之間提供冷卻空氣，且沿著其中一個所述徑向軸承的長度將所述冷卻空氣提供到至少一個連接孔， 所述至少一個連接孔將所述冷卻空氣從所述軸的所述外周邊提供到所述軸的所述內(nèi)孔，然后所述冷卻空氣流經(jīng)所述軸的所述內(nèi)孔并每個所述徑向軸承的長度；所述冷卻空氣路徑在用于所述徑向軸承中的第一徑向軸承的第一方向上和在用于所述徑向軸承中的第二徑向軸承的第二方向上經(jīng)過所述軸的所述外周邊，但是在所述軸的所述內(nèi)孔中用于所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承的冷卻空氣路徑處在相同方向上，流經(jīng)所述軸的所述內(nèi)孔的空氣流過所述軸到達在所述第一徑向軸承的端部處的所述至少一個連接孔，且隨后流經(jīng)所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承的長度，流到所述第二徑向軸承的冷卻空氣流向所述第二徑向軸承的長度下游的出口，且在所述軸的所述內(nèi)孔中流動的所述冷卻空氣也通過相同的出口離開所述空氣供給機器；以及所述空氣供給機器將空氣提供給飛機上的下游應用。
17.按照權(quán)利要求16所述的空氣供給機器，其特征在于，所述冷卻空氣路徑在所述軸的所述外周邊和所述軸的所述內(nèi)孔處沿著所述第一徑向軸承和所述第二徑向軸承的整個長度伸展。
18.按照權(quán)利要求16所述的空氣供給機器，其特征在于，所述至少兩個徑向軸承中的至少一個具有內(nèi)部軸承箔片，所述內(nèi)部軸承箔片在所述至少一個徑向軸承和所述軸的所述外周邊之間形成非圓柱形的內(nèi)表面，且所述箔片通常形成有波紋。
19.按照權(quán)利要求16所述的空氣供給機器，其特征在于，所述冷卻空氣路徑被從通向所述渦輪機轉(zhuǎn)子的入口分路。
20.按照權(quán)利要求16所述的空氣供給機器，其特征在于，所述至少一個連接孔的直徑與所述軸的所述外周邊的外徑的比率在0. 077和0. 094之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓縮機轉(zhuǎn)子，它壓縮空氣并將壓縮的空氣輸送到下游入口并穿過渦輪機轉(zhuǎn)子。軸與渦輪機轉(zhuǎn)子和壓縮機轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。軸是中空的，帶有內(nèi)孔和外周邊。至少一個徑向軸承支撐軸的一部分，且具有與軸的外周邊間隔開的內(nèi)孔。冷卻空氣路徑設置在軸的外周邊和軸承的內(nèi)周邊之間，且沿著軸承的長度延伸到至少一個連接孔。連接孔從軸的外周邊向軸的內(nèi)孔提供冷卻空氣。作為單獨的特征，用來在空氣供給機器中使用的軸包括中空的內(nèi)部，軸帶有這樣的連接孔。
文檔編號F16C3/02GK102200165SQ20111006897
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者C·M·比爾斯, C·麥奧里弗, D·A·科森 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司