專利名稱：用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)引和密封裝置，具有碳?jí)|片和內(nèi)置的滑動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸通過的殼體孔口中用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸的導(dǎo)引和密封裝置，也涉及包括這種裝置的齒輪箱。
背景技術(shù)：
在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，各個(gè)設(shè)備，特別是諸如用于產(chǎn)生液壓能，輸送燃油，提供潤(rùn)滑的泵，產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)等，都是通過與發(fā)動(dòng)機(jī)軸相連的齒輪箱驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
每臺(tái)設(shè)備都帶有與齒輪箱傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)軸。每個(gè)傳動(dòng)軸在齒輪箱內(nèi)部帶有齒輪，該齒輪與傳動(dòng)齒輪相嚙合，該傳動(dòng)齒輪通過齒輪系而與發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)軸相連接。
傳動(dòng)軸在其端部在滾動(dòng)軸承中被旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)向，所述滾動(dòng)軸承帶有固定于傳動(dòng)軸的其內(nèi)圈和固定于齒輪箱殼體上的其外圈。傳動(dòng)軸的端部之一通過齒輪箱殼體中孔口和旋轉(zhuǎn)地連接一臺(tái)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸。
噴射在齒輪箱軸承上以潤(rùn)滑它們的油會(huì)與空氣混合，因此在齒輪箱內(nèi)產(chǎn)生油霧。 為了防止 該油霧在傳動(dòng)軸和殼體中孔口邊緣之間泄露，已知在軸和殼體之間孔口中安裝密封裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，密封裝置由碳?jí)|片類型的動(dòng)態(tài)墊片形成，墊片具有固定于軸和帶有環(huán)形摩擦面的圈，該環(huán)形摩擦面用于摩擦由碳顆粒所制成和具有低摩擦系數(shù)的環(huán)形多孔材料。碳環(huán)固定于與殼體所固定的支撐襯套中所安裝的顆粒支座和向圈軸向地被迫緊，以保持碳環(huán)軸向壓靠圈。碳?jí)|片因此具有旋轉(zhuǎn)固定的部分(支撐襯套、顆粒支座和碳環(huán))和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的部分(圈)。傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)期間碳環(huán)和圈之間的摩擦在軸和殼體之間提供了良好的密封。
碳?jí)|片安裝在上述齒輪箱滾動(dòng)軸承之一的旁邊。固定軸承的外圈于殼體的裝置獨(dú)立于固定碳?jí)|片的支撐襯套于殼體的裝置，因此對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)而言產(chǎn)生了明顯的軸向長(zhǎng)度和重量。而且，用于潤(rùn)滑和/或冷卻碳?jí)|片的裝置不同于作用于滾動(dòng)軸承的裝置，這是昂貴的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特別目的是提供針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)這些問題的簡(jiǎn)單、有效和便宜的解決方案。
為此，本發(fā)明提供了一種用于安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中軸通過的殼體中孔口中的導(dǎo)引和密封裝置，該裝置包括繞著殼體的孔口中軸所安裝的碳?jí)|片和包括軸所帶有的圈，該圈具有用于摩擦碳環(huán)的環(huán)形摩擦面，該碳環(huán)安裝在與殼體所固定的支撐襯套中和向圈軸向地被迫緊，該裝置的特征在于該圈具有在支撐襯套的圓柱形壁中被居中和被旋轉(zhuǎn)導(dǎo)引的圓柱形壁，以形成用于導(dǎo)引軸的滑動(dòng)軸承。
在本發(fā)明中，滑動(dòng)軸承與本發(fā)明裝置的碳?jí)|片是一體的。該滑動(dòng)軸承取代了現(xiàn)有3技術(shù)的滾動(dòng)軸承，由此可以省略該滾動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承與碳?jí)|片結(jié)合為一體使得碳?jí)|片和軸承可以具有共用的支撐和緊固裝置，也使得碳?jí)|片和軸承可以具有共用的潤(rùn)滑和冷卻裝置。碳?jí)|片與滑動(dòng)軸承的結(jié)合也可以減少導(dǎo)引和密封裝置的部件數(shù)量和重量。
圈的圓柱形壁可以和圈形成為單件或者可以是與圈固定的配件。以相同的方式， 支撐襯套的圓柱形壁可以與支撐襯套一起制成單件或它可以是與襯套固定的配件。
圈的圓柱形壁的外圓柱形表面和/或支撐襯套的圓柱形壁的內(nèi)圓柱形表面可以覆蓋薄層或環(huán)箍，該薄層或環(huán)箍由硬的和具有低摩擦系數(shù)的材料制成。
圈的圓柱形壁的內(nèi)圓柱形表面可以限定遠(yuǎn)離碳環(huán)的軸向地向外開口的和冷卻油噴入其中的環(huán)形溝槽，目的是消耗運(yùn)行中滑動(dòng)軸承和碳?jí)|片所產(chǎn)生的熱。
有利地，支撐襯套的圓柱形壁的內(nèi)圓柱形表面限定其內(nèi)已經(jīng)安裝了圈和碳環(huán)的凹部，該碳環(huán)固定于支撐襯套中所導(dǎo)引的顆粒支座。本發(fā)明的裝置因此相對(duì)緊湊，因此使得發(fā)動(dòng)機(jī)作為整體組裝和拆裝更簡(jiǎn)單。
本發(fā)明也提供了用于給至少一臺(tái)旋轉(zhuǎn)設(shè)備提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱，該齒輪箱的特征在于它包括具有傳動(dòng)軸通過的孔口的殼體，以及安裝在殼體孔口中軸周圍的上述類型的導(dǎo)引和密封裝置。
有利地，軸可以具有被殼體的圓柱形壁以距離其一段間隙所環(huán)繞的圓柱形壁，以形成在正常工作中不運(yùn)行的緊急滑動(dòng)軸承。該緊急滑動(dòng)軸承用于在密封裝置的滑動(dòng)軸承破裂情況下，臨時(shí)使得傳動(dòng)軸居中和導(dǎo)引它。由此確定了軸的圓柱形壁和殼體之間的徑向間隙，這樣這些壁在正常工作中不會(huì)互相配合。緊急軸承也用于在組裝和拆裝本發(fā)明裝置的操作期間徑向地固定傳動(dòng)軸在其位置。
本發(fā)明也提供了包括如上所述導(dǎo)引和密封裝置的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
通過閱讀下面通過非限制性實(shí)施例和參考附圖所進(jìn)行的描述，可以更好地理解本發(fā)明，和呈現(xiàn)本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征。其中


圖I是現(xiàn)有技術(shù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱的一部分的示意性軸向剖面圖。
圖2是圖I 一部分的放大比例的視圖。
圖3是對(duì)應(yīng)于圖2和表不本發(fā)明的視圖。和
圖4是對(duì)應(yīng)于圖2和表不本發(fā)明變化實(shí)施方式的另一個(gè)視圖。
具體實(shí)施方式
首先，參考圖I和圖2，它們表示一部分現(xiàn)有技術(shù)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱10，齒輪箱 10具有連接發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的主動(dòng)軸的入口件(未示出)和驅(qū)動(dòng)多臺(tái)設(shè)備，諸如，例如油泵、 液壓泵、燃油泵、啟動(dòng)器和發(fā)電機(jī)等的齒輪。
齒輪箱10具有前殼體12和后殼體14，二者之間延伸有用于聯(lián)接多臺(tái)旋轉(zhuǎn)設(shè)備40 的多個(gè)傳動(dòng)軸18。
圖中所示的傳動(dòng)軸18在兩個(gè)滾動(dòng)軸承內(nèi)在其端部被導(dǎo)向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中一個(gè)滾動(dòng)軸承20為滾珠軸承，另一個(gè)軸承22為滾柱軸承。每個(gè)軸承20、22都包括由傳動(dòng)軸18所攜帶的內(nèi)圈24和通過螺栓28分別固定到前殼體12和后殼體14的凸部30上的外圈26。每個(gè)軸承20、22經(jīng)由特定的潤(rùn)滑管路供油。
傳動(dòng)軸18帶有布置在兩個(gè)滾動(dòng)軸承20和22之間和與傳動(dòng)齒輪34相嚙合的齒輪 32。
在圖2中可以更好地看出，傳動(dòng)軸18的前端部通過殼體凸部30中所形成的孔口 36，并且它在該孔口中居中和通過上述滾珠軸承20而被導(dǎo)向。
滾珠軸承20接合在殼體中孔口 36的后端部，并且密封墊片，諸如碳?jí)|片40安裝在孔口 36前端部中傳動(dòng)軸18周圍。碳?jí)|片40防止齒輪箱中所包含的氣/油混合物泄露出，油被噴射到軸承20和22上以潤(rùn)滑它們，也噴射到碳?jí)|片40上以冷卻它。
碳?jí)|片40具有安裝在傳動(dòng)軸18上的圈42，該圈42包括在其后端的與軸承20的內(nèi)圈24的互補(bǔ)裝置配合的互連裝置44以強(qiáng)制它與軸一起旋轉(zhuǎn)。
在圈42的前端，該圈42具有摩擦碳環(huán)46的徑向摩擦面，該碳環(huán)46固定于顆粒支座48上，該顆粒支座48通過安裝在顆粒支座和支撐襯套52之間的顆粒支座前部的彈簧裝置50向圈42軸向地被迫緊，該支撐襯套52固定于殼體12上。
碳環(huán)46由混合有粘合劑和浸潰有潤(rùn)滑劑的碳顆粒制成。圈具有低動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)。
支撐襯套52帶有配合顆粒支座48以防止其轉(zhuǎn)動(dòng)和限制其向后軸向沖程的鎖定裝置58。它也具有用于通過螺栓54(圖I)固定在前殼體12上的外環(huán)形凸緣。
如上所解釋的，軸承20和碳?jí)|圈40的緊固裝置(螺栓28和54)是不同的，因此對(duì)于包括碳?jí)|圈和軸承的組件產(chǎn)生了相當(dāng)大的徑向長(zhǎng)度E(圖I)。該技術(shù)也具有上述的其它缺陷。
本發(fā)明通過將滑動(dòng)軸承和碳?jí)|圈結(jié)合為一體提供了對(duì)這些缺陷的解決方案，因此可以排除現(xiàn)有技術(shù)的滾動(dòng)軸承及其緊固裝置，因此對(duì)于碳?jí)|片和軸承所形成的導(dǎo)引和密封裝置產(chǎn)生了小于現(xiàn)有技術(shù)中長(zhǎng)度E的徑向長(zhǎng)度E’。
如圖3中所示，碳?jí)|片140不同于上述墊片，因?yàn)樗娜?42具有接合在支撐襯套 152的圓柱形壁162中并且被導(dǎo)向的圓柱形壁160，以形成所述滑動(dòng)軸承156。
在所示實(shí)施例中，圈142的圓柱形壁160從圈的外周緣向后延伸。壁160的內(nèi)圓柱形表面限定油將要所噴射到其中的環(huán)形溝槽164 (箭頭166)以消耗滑動(dòng)軸承156和碳?jí)|片140中摩擦所產(chǎn)生的熱。
支撐襯套152的圓柱形壁162在軸下游延伸和圍繞彈簧裝置150、顆粒支座148、 碳環(huán)146和圈142。
圓柱形壁160和162的接觸圓柱形表面可以用薄層硬材料，諸如碳化鎢或碳化鉻涂層。
壁162的外圓柱形表面配合殼體12的孔口 136的內(nèi)圓柱形表面以在組裝期間使碳塾片40在孔口中居中。
支撐襯套152在前部帶有通過螺栓被固定到殼體12前面的環(huán)形凸緣。
支撐襯套152在其內(nèi)周緣上也具有開口徑向地向內(nèi)和容納密封O型圈170的環(huán)形溝槽，該密封O型圈170配合顆粒支座148的前圓柱形壁172，該前圓柱形壁172的后端連接徑向壁174。
支撐襯套152和圈142由例如，剛制成。
彈簧裝置150安裝在支撐襯套152的后面徑向面和顆粒支座148的徑向壁174前面徑向面之間。舉例說明，這些裝置150由波狀墊圈所形成。
顆粒支座148的軸向沖程(例如，其等于大約十分之幾毫米)受鎖定裝置158限制，該鎖定裝置158構(gòu)成支座和安裝在顆粒支架后面以及由支撐襯套152所帶有。這些鎖定裝置158防止顆粒支架148在支撐襯套152中轉(zhuǎn)動(dòng)。
碳環(huán)146固定在顆粒支架148的后部徑向面上和在傳動(dòng)軸18旋轉(zhuǎn)期間軸向固定軸承抵靠圈142的前部徑向面145上，以提供繞著軸的軸向密封，由于確保了該軸向密封就不用考慮碳環(huán)的磨損程度。
在圈142的內(nèi)周緣，圈142具有開口徑向地向內(nèi)和容納密封O型圈175的環(huán)形溝槽，該密封O型圈175配合傳動(dòng)軸18的外圓柱形表面。圈142也包括互連裝置144，在該實(shí)施例中其配合傳動(dòng)軸18的互補(bǔ)裝置以強(qiáng)制隨著軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在工作中，滑動(dòng)軸承156引導(dǎo)傳動(dòng)軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，碳環(huán)146摩擦圈142以限制氣/油混合物通過孔口 36從齒輪箱內(nèi)部泄露到外部。冷卻油被噴射到溝槽164(箭頭166)中以移除滑動(dòng)軸承156和碳?jí)|片140中摩擦所產(chǎn)生的熱。
在圖4的變化實(shí)施方式中，碳?jí)|片140和滑動(dòng)軸承156與上述相同，并且僅僅改變了傳動(dòng)軸118和殼體12以產(chǎn)生在正常工作中不起作用的緊急滑動(dòng)軸承178。
對(duì)于碳?jí)|片140和滑動(dòng)軸承156的后部，傳動(dòng)軸118具有截頭圓錐形壁180，該截頭圓錐形壁180在其大直徑前端連接圓柱形壁182，殼體12的圓柱形壁184以徑向間隙R 圍繞該圓柱形壁182，該圓柱形壁184在該實(shí)施例中從殼體的凸部30軸下游延伸。
計(jì)算間隙R(其是大約十分之幾毫米的數(shù)量級(jí))，這樣圓柱形壁182和184在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作中互相不配合。在與碳?jí)|片140 —體的滑動(dòng)軸承156破裂的情況下，滑動(dòng)軸承 178可以給傳動(dòng)軸118提供緊急臨時(shí)導(dǎo)向。而且，當(dāng)拆除碳?jí)|片140和從齒輪箱移除它時(shí)， 傳動(dòng)軸118的軸下游端部通過緊急軸承保持徑向固定。
在該實(shí)施例中，傳動(dòng)軸118的截頭圓錐形壁180具有用于通過油的孔口 186，該油被噴射到碳?jí)|片的圈142的圓柱形壁所形成的溝槽164中。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中軸(18)通過的殼體(12)的孔口(36)中的導(dǎo)引和密封裝置，該裝置包括繞著殼體的孔口中軸所安裝的碳?jí)|片(140)和包括軸所帶有的圈 (142)，該圈具有用于摩擦碳環(huán)(146)的環(huán)形摩擦面，該碳環(huán)安裝在與殼體所固定的支撐襯套(152)中和向圈軸向地被迫緊，該裝置的特征在于該圈具有在支撐襯套的圓柱形壁 (162)中被居中和被導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)的圓柱形壁(160)，以形成用于導(dǎo)引軸的滑動(dòng)軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于圈(142)的圓柱形壁(160)與圈形成為單件或者是固定于圈的配件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于圈(142)的圓柱形壁(160)具有用薄層涂層或用環(huán)箍環(huán)繞的外圓柱形表面，該薄層或環(huán)箍由硬的和具有低摩擦系數(shù)的材料制成。
4.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于圈(142)的圓柱形壁(160)的內(nèi)圓柱形表面限定遠(yuǎn)離碳環(huán)(146)的軸向地向外開口的和冷卻油噴入其中的環(huán)形溝槽 (164)。
5.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支撐襯套(152)的圓柱形壁(162) 與支撐襯套制成單件或是固定于襯套的配件。
6.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支撐襯套(152)的圓柱形壁(162) 具有內(nèi)圓柱形表面，該內(nèi)圓柱形表面被薄層涂層或具有安裝在其上的環(huán)箍，該薄層或環(huán)箍由硬的和具有低摩擦系數(shù)的材料制成。
7.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于支撐襯套(152)的圓柱形壁(162) 的內(nèi)圓柱形表面限定其內(nèi)已經(jīng)安裝了圈(142)和碳環(huán)(146)的凹部，該碳環(huán)(146)固定于支撐襯套中所導(dǎo)引的顆粒支座(148)。
8.用于給至少一臺(tái)旋轉(zhuǎn)設(shè)備提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱，該齒輪箱的特征在于它包括具有傳動(dòng)軸(18)通過的孔口(36)的殼體(12)，以及安裝在殼體孔口中軸周圍的任何前述權(quán)利要求所述的導(dǎo)引和密封裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的齒輪箱，其特征在于傳動(dòng)軸(118)具有被殼體(12)的圓柱形壁(184)以距離其一段間隙所環(huán)繞的圓柱形壁(182)，以形成在正常工作中不工作的緊急滑動(dòng)軸承。
10.渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于它包括根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一權(quán)利要求所述的至少一個(gè)導(dǎo)引和密封裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)引和密封渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中殼體(12)孔口中軸(18)的裝置，包括繞著軸安裝的碳?jí)|片(140)和包括固定于軸的圈(142)，該圈包括接合碳環(huán)(146)的環(huán)形摩擦面，該碳環(huán)安裝在與殼體所連接的支撐襯套(152)中，所述圈具有在支撐襯套的圓柱形壁(162)中被居中和被旋轉(zhuǎn)導(dǎo)引的圓柱形壁(160)，以形成用于導(dǎo)引軸的滑動(dòng)軸承。
文檔編號(hào)F02C7/06GK102939438SQ201180029987
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者吉恩-皮埃爾·伊利·加利維爾 申請(qǐng)人:斯奈克瑪