專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及栓接凸緣連接，并且特別地，涉及用于在渦輪機(jī)中的不平衡事件期間限制傳遞的載荷的那種連接。
背景技術(shù)：
一般用螺栓將凸緣保持在一起，螺栓通過(guò)設(shè)置在各個(gè)凸緣中且對(duì)準(zhǔn)彼此的螺栓孔。相對(duì)于栓接接頭的軸向中心線(xiàn)的大的徑向、切向或軸向載荷可在凸緣中施加撓矩或張力，這可導(dǎo)致螺栓變形或斷裂。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，異物(諸如鳥(niǎo))可影響風(fēng)扇組件，以及使風(fēng)扇葉片的一部分或全部變得與轉(zhuǎn)子盤(pán)脫開(kāi)。根據(jù)FAA 14 CFR部分第33條準(zhǔn)則，這樣的葉片損失是認(rèn)證要求。風(fēng)扇葉片損失會(huì)產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)子不平衡，特別是在導(dǎo)致不平衡的事件的早期旋轉(zhuǎn)中。這會(huì)導(dǎo)致潛在地有損害的不平衡力傳遞到栓接連接部，可能導(dǎo)致它們幫助支承的凸緣和軸承不對(duì)準(zhǔn)。這可能是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的特定問(wèn)題，在航空器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中更是這樣，航空器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用栓接連接來(lái)支承軸承，軸承又支承可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子葉片失效(這是由于被吸入到風(fēng)扇或壓縮機(jī)中的異物引起的)可引起轉(zhuǎn)子不平衡狀況。這樣的轉(zhuǎn)子不平衡狀況可施加徑向載荷、周向載荷，以及可能還有軸向載荷，它們足以使支承結(jié)構(gòu)失效而導(dǎo)致失去中心線(xiàn)。這樣的轉(zhuǎn)子不平衡狀況可導(dǎo)致不意圖的高剪切載荷、彎曲載荷或張力載荷，或者這樣的載荷的組合施加到凸緣連接螺栓上，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷、螺栓變形，而且可能導(dǎo)致螺栓斷裂以及栓接殼體彼此分離。這可使軸承殼體的凸緣的中心線(xiàn)移位。這又可使軸承的徑向位置移位，這是不合需要的狀況，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉和自由旋轉(zhuǎn)的情況下。因而，當(dāng)存在不平衡載荷事件(例如風(fēng)扇葉片脫離)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)將被關(guān)閉且風(fēng)扇自由旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持支承軸承的軸承殼體的凸緣的中心線(xiàn)是非常合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
一種栓接凸緣組件包括:第一凸緣，其栓接到第二凸緣上；第一圓形排的第一螺栓孔，其沿軸向延伸通過(guò)第一凸緣；螺栓，其設(shè)置成通過(guò)第一螺栓孔以及通過(guò)第二螺栓孔，螺栓沿軸向至少部分地延伸通過(guò)第二凸緣。各個(gè)螺栓包括螺栓頭、螺紋，以及在螺栓頭和螺紋之間的柄。設(shè)置在第一多個(gè)螺栓的柄周?chē)目蓧罕?crush)式間隔件接觸螺栓頭和第一凸緣，并且在螺栓頭和第一凸緣之間沿軸向延伸。設(shè)置在第二多個(gè)螺栓周?chē)囊r套接觸螺栓頭和第二凸緣，并且在螺栓頭和第二凸緣之間沿軸向延伸。在該組件的示例性實(shí)施例中，柄的柄外徑小于螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)?。間隔件在第一凸緣的第一平坦環(huán)形表面上接觸第一凸緣，并且襯套在第二凸緣的第二平坦環(huán)形表面上接觸第二凸緣。間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。第二螺栓孔可帶螺紋，并且沿軸向部分地延伸通過(guò)第二凸緣。
襯套可包括在第一襯套端和第二襯套端之間沿軸向延伸的管狀襯套本體。環(huán)形襯套凸緣可在第一襯套端上且在螺栓頭附近，其中，在環(huán)形襯套凸緣和第一凸緣之間有間隙。在組件的更具體的示例性實(shí)施例中，第一螺栓孔通過(guò)第一凸緣而沿軸向延伸到第一凸緣上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口中，第二螺栓孔部分地延伸通過(guò)第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔(rail)，并且環(huán)形橫檔接納在環(huán)形槽口內(nèi)。在組件的另一個(gè)更具體的示例性實(shí)施例中，第一螺栓孔沿軸向延伸通過(guò)第一凸緣，第二螺栓孔部分地延伸通過(guò)第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔，并且環(huán)形橫檔接納在內(nèi)凹槽或外凹槽內(nèi)，內(nèi)凹槽或外凹槽分別由從第一凸緣向后延伸的內(nèi)唇緣或外唇緣限定。栓接凸緣組件可結(jié)合在包括前部軸承支承結(jié)構(gòu)和風(fēng)扇框架的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)前部軸承系統(tǒng)中。第一凸緣在前部軸承支承結(jié)構(gòu)的后部端處，栓接到風(fēng)扇框架上的第二凸緣上。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)前部軸承系統(tǒng)可結(jié)合在航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，該航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括以向下游串行的方式處于流連通的風(fēng)扇、低壓壓縮機(jī)或增壓器、高壓壓縮機(jī)、燃燒器、高壓渦輪和低壓渦輪，它們被限定成圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心線(xiàn)軸線(xiàn)。低壓渦輪被低壓傳動(dòng)軸連結(jié)到風(fēng)扇和低壓壓縮機(jī)或增壓器上。前部軸承支承結(jié)構(gòu)支承前部軸承，前部軸承可旋轉(zhuǎn)地部分地支承低壓傳動(dòng)軸。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種栓接凸緣組件包括:第一凸緣，栓接到第二凸緣上；第一圓形排的第一螺栓孔，沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣；螺栓，設(shè)置成通過(guò)所述第一螺栓孔以及通過(guò)第二孔，所述第二孔沿軸向至少部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣；所述螺栓中的各個(gè)包括螺栓頭、螺紋，以及在所述螺栓頭和所述螺紋之間的柄；可壓扁式間隔件，設(shè)置在第一多個(gè)所述螺栓的柄周?chē)凰鲩g隔件接觸所述螺栓頭和所述第一凸緣，并且在所述螺栓頭和所述第一凸緣之間沿軸向延伸；襯套，設(shè)置在第二多個(gè)所述螺栓周?chē)徊⑶宜鲆r套接觸所述螺栓頭和所述第二凸緣，并且在所述螺栓頭和所述第二凸緣之間沿軸向延伸。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)?。所述間隔件在所述第一凸緣的第一平坦環(huán)形表面上接觸所述第一凸緣，并且所述襯套在所述第二凸緣的第二平坦環(huán)形表面上接觸所述第二凸緣。所述間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述襯套包括在第一襯套端和第二襯套端之間沿軸向延伸的管狀襯套本體；環(huán)形襯套凸緣，在所述第一襯套端上且在所述螺栓頭附近；并且間隙，在所述環(huán)形襯套凸緣和所述第一凸緣之間。所述第二孔帶螺紋且沿軸向部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣。所述第一螺栓孔通過(guò)所述第一凸緣而沿軸向延伸到所述第一凸緣上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口中；所述第二孔部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔；并且所述環(huán)形橫檔接納在所述環(huán)形槽口內(nèi)。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)Ｋ鲩g隔件在所述第一凸緣的第一平坦環(huán)形表面上接觸所述第一凸緣，并且所述襯套在所述第二凸緣的第二平坦環(huán)形表面上接觸所述第二凸緣。所述間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述第一螺栓孔沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣；所述第二孔部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔；并且所述環(huán)形橫檔接納在內(nèi)凹槽或外凹槽內(nèi)，所述內(nèi)凹槽或所述外凹槽分別由從所述第一凸緣向后延伸的內(nèi)唇緣或外唇緣限定。
根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)前部軸承系統(tǒng)包括:前部軸承支承結(jié)構(gòu)和風(fēng)扇框架；栓接凸緣組件，包括在所述前部軸承支承結(jié)構(gòu)的后部端處的第一凸緣，所述第一凸緣栓接到所述風(fēng)扇框架上的第二凸緣上；第一圓形排的第一螺栓孔，沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣；螺栓，設(shè)置成通過(guò)所述第一螺栓孔以及通過(guò)第二孔，所述第二孔沿軸向至少部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣；所述螺栓中的各個(gè)包括螺栓頭、螺紋，以及在所述螺栓頭和所述螺紋之間的柄；可壓扁式間隔件，設(shè)置在第一多個(gè)所述螺栓的柄周?chē)?；所述間隔件接觸所述螺栓頭和所述第一凸緣，并且在所述螺栓頭和所述第一凸緣之間沿軸向延伸；襯套，設(shè)置在第二多個(gè)所述螺栓周?chē)?；并且所述襯套接觸所述螺栓頭和所述第二凸緣，并且在所述螺栓頭和所述第二凸緣之間沿軸向延伸。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)?。所述間隔件在所述第一凸緣的第一平坦環(huán)形表面上接觸所述第一凸緣，并且所述套管在所述第二凸緣的第二平坦環(huán)形表面上接觸所述第二凸緣。所述間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述襯套包括在第一襯套端和第二襯套端之間沿軸向延伸的管狀襯套本體；環(huán)形襯套凸緣，在所述第一襯套端上且在所述螺栓頭附近，以及間隙，在所述環(huán)形襯套凸緣和所述第一凸緣之間。所述第二孔帶螺紋且沿軸向部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)?。所述間隔件在所述第一凸緣的第一平坦環(huán)形表面上接觸所述第一凸緣，并且所述襯套在所述第二凸緣的第二平坦環(huán)形表面上接觸所述第二凸緣。所述間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述第一螺栓孔通過(guò)所述第一凸緣而沿軸向延伸到所述第一凸緣上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口中；所述第二孔部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔；并且所述環(huán)形橫檔接納在所述環(huán)形槽口內(nèi)。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)Ｋ鲩g隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述第一螺栓孔沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣；所述第二孔部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔；并且所述環(huán)形橫檔接納在內(nèi)凹槽或外凹槽內(nèi)，所述內(nèi)凹槽或所述外凹槽分別由從所述第一凸緣向后延伸的內(nèi)唇緣或外唇緣限定。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:以向下游串行的方式處于流連通的風(fēng)扇、低壓壓縮機(jī)或增壓器、高壓壓縮機(jī)、燃燒器、高壓渦輪和低壓渦輪，它們被限定成圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心線(xiàn)軸線(xiàn)；所述低壓渦輪被低壓傳動(dòng)軸連結(jié)到所述風(fēng)扇和所述低壓壓縮機(jī)或增壓器上；前部軸承支承結(jié)構(gòu)，支承前部軸承；所述前部軸承可旋轉(zhuǎn)地部分地支承所述低壓傳動(dòng)軸；栓接凸緣組件，包括在所述前部軸承支承結(jié)構(gòu)的后部端處的第一凸緣，所述第一凸緣栓接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇框架上的第二凸緣上；第一圓形排的第一螺栓孔沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣；螺栓，設(shè)置成通過(guò)所述第一螺栓孔以及通過(guò)第二孔，所述第二孔沿軸向至少部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣；可壓扁式間隔件，設(shè)置在第一多個(gè)所述螺栓的柄周?chē)?；所述間隔件接觸所述螺栓頭和所述第一凸緣，并且在所述螺栓頭和所述第一凸緣之間沿軸向延伸；襯套，設(shè)置在第二多個(gè)所述螺栓周?chē)徊⑶宜鲆r套接觸所述螺栓頭和所述第二凸緣，并且在所述螺栓頭和所述第二凸緣之間沿軸向延伸。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)?。所述間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述第二孔帶螺紋且沿軸向部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣。所述第一螺栓孔通過(guò)所述第一凸緣而沿軸向延伸到所述第一凸緣上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口中；所述第二孔部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔；并且所述環(huán)形橫檔接納在所述環(huán)形槽口內(nèi)。所述柄的柄外徑小于所述螺紋的螺紋直徑，并且熱縮管設(shè)置在所述間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)?。所述間隔件包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部之間沿軸向延伸的管狀本體。所述間隔件在所述第一凸緣的第一平坦環(huán)形表面上接觸所述第一凸緣，并且所述襯套在所述第二凸緣的第二平坦環(huán)形表面上接觸所述第二凸緣。所述第一螺栓孔沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣；所述第二孔部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔；并且所述環(huán)形橫檔接納在內(nèi)凹槽或外凹槽內(nèi)，所述內(nèi)凹槽或所述外凹槽由分別從所述第一凸緣向后延伸的內(nèi)唇緣或外唇緣限定。所述襯套包括在第一襯套端和第二襯套端之間沿軸向延伸的管狀襯套本體；環(huán)形襯套凸緣，在所述第一襯套端上且在所述螺栓頭附近；并且間隙，在所述環(huán)形襯套凸緣和所述第一凸緣之間。


在結(jié)合附圖得到的以下描述中闡明本發(fā)明的前述方面和其它特征，其中:
圖1是具有用于轉(zhuǎn)子軸承支承件的栓接凸緣組件的動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D。圖2是具有圖1中示出的動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的前部部分的放大的橫截面?zhèn)纫晥D。圖3是圖2中示出的栓接凸緣組件和動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的透視圖。圖4是具有圖3中示出的栓接凸緣組件中的可壓扁式間隔件的示例性螺栓的橫截面圖。圖5是具有圖3中示出的栓接凸緣組件中的帶凸緣襯套的示例性螺栓的橫截面圖。圖6是另一個(gè)示例性栓接凸緣組件中的具有帶凸緣的襯套的螺栓的橫截面圖。部件列表
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 12發(fā)動(dòng)機(jī)中心線(xiàn)軸線(xiàn) 14風(fēng)扇
15內(nèi)部空氣流
16低壓壓縮機(jī)或增壓器
18聞壓壓縮機(jī)
20燃燒器
22高壓渦輪(HPT)
23高壓傳動(dòng)軸 24低壓渦輪(LPT)
25低壓傳動(dòng)軸26空氣
28熱的燃燒氣體
30風(fēng)扇殼體
32尖銳前緣
33風(fēng)扇框架
34分流器
36旁通管道
60動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)
64栓接凸緣組件
112風(fēng)扇轉(zhuǎn)子
114風(fēng)扇盤(pán)
116風(fēng)扇葉片
118風(fēng)扇軸
128支承系統(tǒng)
130外部殼體
132內(nèi)部轂
134支柱
136前部軸承系統(tǒng)138前部軸承支承結(jié)構(gòu)139前部軸承146第一凸緣147第二凸緣148后部端
152向前延伸的環(huán)形橫檔
154向后開(kāi)口的環(huán)形槽口
156第一圓形排
158第一螺栓孔
160螺栓
166第二圓形排
168第二螺栓孔
170螺栓頭
172柄
174螺紋
176帶螺紋插件
178鋸齒狀鎖定環(huán)
180第一多個(gè)
182可壓扁式間隔件
183第一環(huán)形表面
184第二環(huán)形表面 185熱縮管 186管狀本體
188第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部
190第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部
192襯套
194第二多個(gè)
196管狀襯套本體
200第一襯套端
202第二襯套端
204襯套凸緣
206內(nèi)唇緣
208外唇緣
210內(nèi)部槽口壁
216內(nèi)凹槽
218外凹槽
220內(nèi)斜面
222外斜面
226最前端
246第一凸緣
247第二凸緣
250螺母
256第一圓形排
258第一螺栓孔
266第二圓形排
268第二螺栓孔
A彎箭頭
L間隙
ID間隔件內(nèi)徑 SD柄外徑 TD螺紋直徑 EOD有效柄外徑 RI內(nèi)部接觸長(zhǎng)度 RO外部接觸長(zhǎng)度。
具體實(shí)施例方式圖1和2中示出的示例性航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10，其被限定成圍繞發(fā)
動(dòng)機(jī)中心線(xiàn)軸線(xiàn)12，并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)成安裝到航空器的機(jī)翼或機(jī)身上。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括以向
下游串行的方式處于流連通的風(fēng)扇14、低壓壓縮機(jī)或增壓器16、高壓壓縮機(jī)18、燃燒器20、
高壓渦輪(HPT) 22和低壓渦輪(LPT) 24。HPT或高壓渦輪22通過(guò)高壓傳動(dòng)軸23連結(jié)到高壓壓縮機(jī)18上。LPT或低壓渦輪24通過(guò)低壓傳動(dòng)軸25連結(jié)到風(fēng)扇14和增壓器16兩者上。在典型的運(yùn)行中，空氣26被風(fēng)扇14加壓，并且產(chǎn)生內(nèi)部空氣流15，內(nèi)部空氣流15被引導(dǎo)通過(guò)增壓器16，增壓器16進(jìn)一步對(duì)內(nèi)部空氣流15加壓。然后加壓空氣流到高壓壓縮機(jī)18，高壓壓縮機(jī)18進(jìn)一步對(duì)空氣加壓。加壓空氣在燃燒器20中與燃料混合，以產(chǎn)生熱的燃燒氣體28，熱的燃燒氣體28進(jìn)而向下游流過(guò)HPT 22和LPT 24。更具體地參照?qǐng)D2，在風(fēng)扇14后面不遠(yuǎn)處包圍增壓器16的分流器34包括尖銳前緣32，尖銳前緣32把被風(fēng)扇14加壓的風(fēng)扇空氣26分成被引導(dǎo)通過(guò)增壓器16的徑向內(nèi)部流和被引導(dǎo)通過(guò)旁通管道36的徑向外部流。包圍風(fēng)扇14的風(fēng)扇殼體30由環(huán)形風(fēng)扇框架33支承。風(fēng)扇14包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)子112,風(fēng)扇轉(zhuǎn)子112具有多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的風(fēng)扇葉片116,風(fēng)扇葉片116從風(fēng)扇盤(pán)114沿徑向向外延伸。風(fēng)扇盤(pán)114連接到風(fēng)扇軸118上,風(fēng)扇軸118由LPT 24提供功率。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子112被支承系統(tǒng)128可旋轉(zhuǎn)地支承在風(fēng)扇框架33上。風(fēng)扇框架33包括環(huán)形外部殼體130、內(nèi)部輪轂132，以及在環(huán)形外部殼體130和內(nèi)部輪轂132之間延伸的多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的支柱134。支柱134為翼形形狀，因?yàn)榕酝諝庠谙噜彽闹еg穿過(guò)。支承系統(tǒng)128包括前部軸承系統(tǒng)136，前部軸承系統(tǒng)136包括支承前部軸承139 (備選地稱(chēng)為“I號(hào)軸承”)的前部軸承支承結(jié)構(gòu)138。前部軸承139可旋轉(zhuǎn)地部分地支承低壓傳動(dòng)軸25，低壓傳動(dòng)軸25連接到風(fēng)扇軸118上。前部軸承139是推力軸承。圖2中示出的前部軸承支承結(jié)構(gòu)138為圓錐形，而且也被稱(chēng)為軸承殼體。其它適當(dāng)?shù)爻尚蔚闹С薪Y(jié)構(gòu)也可用來(lái)支承前部軸承。前部軸承系統(tǒng)136設(shè)置在風(fēng)扇軸118和前部軸承支承結(jié)構(gòu)138之間。前部軸承支承結(jié)構(gòu)138固定到風(fēng)扇框架33的內(nèi)部輪轂132上。圖2-5示出了用于前部軸承支承結(jié)構(gòu)138的栓接凸緣組件64的動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)60。前部軸承支承結(jié)構(gòu)138包括在前部軸承支承結(jié)構(gòu)138的后部端148處的第一凸緣146。第一凸緣146栓接到上第二凸緣147上，第二凸緣147連接到風(fēng)扇框架33的內(nèi)部輪轂132上。第二凸緣147包括接納在第一凸緣146上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口 154內(nèi)的向前延伸的環(huán)形橫檔152。第一圓形排156的第一螺栓孔158通過(guò)第一凸緣146而沿軸向延伸到環(huán)形槽口154中。對(duì)應(yīng)的第二圓形排166的帶螺紋的第二螺栓孔168沿軸向部分地延伸到第二凸緣147的向前延伸的環(huán)形橫檔152中。螺栓160設(shè)置成通過(guò)第一螺栓孔158，并且旋到帶螺紋的第二螺栓孔168中。各個(gè)螺栓160包括螺栓頭170、柄172和螺紋174。本文示出的帶螺紋的第二螺栓孔168的示例性實(shí)施例在其中插入有帶螺紋的插件176，以對(duì)第二螺栓孔提供螺紋。鋸齒狀鎖定環(huán)178用來(lái)將帶螺紋的插件176保持在第二螺栓孔168中。本文公開(kāi)的螺栓160的示例性實(shí)施例具有柄外徑為SD的柄172，柄外徑SD小于螺紋174的螺紋直徑TD0可壓扁式間隔件182設(shè)置在第一多個(gè)180螺栓160的柄172周?chē)ｉg隔件182接觸螺栓頭170和第一凸緣146的(優(yōu)選平坦的)第一環(huán)形表面183，并且在螺栓頭170和第一環(huán)形表面183之間沿軸向延伸。各個(gè)間隔件182包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部188和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部190之間沿軸向延伸的管狀本體186?？蓧罕馐介g隔件182被壓扁，并且用來(lái)在第一凸緣和第二凸緣相對(duì)于彼此以及相對(duì)于中心線(xiàn)軸線(xiàn)12旋轉(zhuǎn)或樞轉(zhuǎn)(圖中的彎箭頭A所示出的那樣)時(shí)降低旋轉(zhuǎn)載荷。在瞬態(tài)事件(諸如葉片脫離事件)期間，這可如上面提到的那樣進(jìn)行?？蓧罕馐介g隔件182設(shè)計(jì)成使旋轉(zhuǎn)載荷傳播開(kāi)，以及降低通過(guò)凸緣傳遞到相鄰結(jié)構(gòu)中的峰值載荷。參照?qǐng)D3和5，襯套192設(shè)置在第二多個(gè)194螺栓160周?chē)?，以在凸緣中的至少一個(gè)在間隔件被壓扁之后變松時(shí)，保持凸緣中心線(xiàn)(在正常發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，凸緣中心線(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)中心線(xiàn)軸線(xiàn)12重合)。襯套192設(shè)置在第二多個(gè)194螺栓160的柄172周?chē)?，并且沿軸向完全延伸通過(guò)第一螺栓孔158。襯套192接觸螺栓頭170和第二凸緣147的第二環(huán)形平坦表面184，并且在螺栓頭170和第二凸緣147的第二環(huán)形平坦表面184之間沿軸向延伸。各個(gè)襯套192包括在第一襯套端200和第二襯套端202之間沿軸向延伸的管狀襯套本體 196。本文示出的襯套192的示例性實(shí)施例包括具有可選的環(huán)形襯套凸緣204的帶凸緣的襯套第一端200。第一凸緣146上的環(huán)形槽口 154部分地由從第一凸緣146上的環(huán)形內(nèi)部槽口壁210向后延伸的環(huán)形徑向內(nèi)唇緣206和外唇緣208限定。內(nèi)唇緣206和外唇緣208與內(nèi)部槽口壁210共同限定環(huán)形徑向內(nèi)凹槽216和外凹槽218。環(huán)形徑向內(nèi)斜面220和外斜面222在第二凸緣147的向前延伸的環(huán)形橫檔152的最前端226上。雖然本文示出了兩個(gè)凹槽，但也可使用單個(gè)凹槽來(lái)在徑向上使前部軸承支承結(jié)構(gòu)138居中和支承前部軸承支承結(jié)構(gòu)138。內(nèi)凹槽216和外凹槽218具有沿軸向延伸的內(nèi)部接觸長(zhǎng)度RI和外部接觸長(zhǎng)度R0，沿著內(nèi)部接觸長(zhǎng)度RI和外部接觸長(zhǎng)度R0，凹槽進(jìn)行金屬-金屬接觸，并且接合向前延伸的環(huán)形橫檔152。在環(huán)形襯套凸緣204和第一凸緣146的第一環(huán)形表面183之間可包括間隙L。襯套凸緣204 (其為可選特征)設(shè)計(jì)成在不平衡事件期間，限制第一凸緣146沿軸向可與第二凸緣147分開(kāi)多遠(yuǎn)。為了使襯套凸緣的這個(gè)方面有效，間隙L應(yīng)當(dāng)小于最長(zhǎng)接合長(zhǎng)度或接觸長(zhǎng)度，這被不為內(nèi)部接觸長(zhǎng)度RI。圖6示出了栓接凸緣組件的栓接凸緣組件64的備選實(shí)施例，其中第一凸緣246和第二凸緣247具有沿軸向完全延伸通過(guò)第一凸緣246和第二凸緣247的第一圓形排256的第一螺栓孔258和第二圓形排266的第二螺栓孔268。螺母250固定螺栓160。間隔件182和襯套布置成如上面描述的那樣。置于螺栓上的可壓扁式間隔件之間的襯套是要在間隔件被壓扁之后保持凸緣中心線(xiàn)。這在具有由兩個(gè)而不是三個(gè)軸承支承的軸的發(fā)動(dòng)機(jī)上是優(yōu)選的。關(guān)于尺寸標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)螺栓所容許的最大組件夾緊力來(lái)確定間隔件的壓扁區(qū)域的大小，并且然后如由設(shè)計(jì)實(shí)踐要求所規(guī)定的那樣，將螺栓數(shù)設(shè)定成滿(mǎn)足或超過(guò)所有正常載荷和極限載荷。如同所有保險(xiǎn)絲一樣，間隔件必須可靠地傳遞正常載荷，并且僅在極端載荷下才啟動(dòng)。通過(guò)首先針對(duì)組件載荷確定大小，間隔件預(yù)先受到接近屈服點(diǎn)的應(yīng)力，并且準(zhǔn)備好被最小的凸緣分離啟動(dòng)，同時(shí)最大程度地提高正常載荷的凸緣夾緊力。同時(shí)，將壓扁高度設(shè)定成最大程度地降低動(dòng)態(tài)載荷,并且當(dāng)其它發(fā)動(dòng)機(jī)軸向間隔開(kāi)始沖突時(shí),壓扁高度往往占先(cap)。本文公開(kāi)的螺栓160的示例性實(shí)施例具有柄172的柄外徑SD，柄外徑SD小于螺紋174的螺紋直徑TD。因?yàn)榭蓧罕馐介g隔件182必須在安裝期間配合在螺紋174上，所以在柄外徑SD和間隔件內(nèi)徑ID之間可存在松散配合。這可在間隔件和螺栓之間的組裝部處產(chǎn)生不同心的狀況，這又會(huì)使間隔件和螺栓彎曲，而具有相關(guān)聯(lián)的不均勻應(yīng)力。本文提出的解決這個(gè)問(wèn)題的方法提供一種熱縮管185，熱縮管185設(shè)置在螺栓柄172周?chē)?，并且收縮到螺栓柄172上，以產(chǎn)生等于或大于螺紋直徑TD(也稱(chēng)為主直徑)的有效柄外徑E0D，從而容許間隔件182在間隔件內(nèi)徑ID處緊密配合。這有效地使間隔件居中，從而改進(jìn)間隔件內(nèi)的壓縮應(yīng)力均勻性，并且容許有較高的組件夾緊載荷，以便最大程度地提高正常載荷能力。在間隔件的間隔件內(nèi)徑ID在大小上設(shè)置成在收縮到螺栓柄上時(shí)配合在管道上以及配合在管道周?chē)那闆r下，然后間隔件的間隔件外徑針對(duì)壓扁區(qū)域確定大小?？蓧罕馐介g隔件材料應(yīng)當(dāng)具有大體高的抗張強(qiáng)度，以及盡可能低的極限抗張強(qiáng)度(UTS)與屈服強(qiáng)度(YS)極限強(qiáng)度的比。間隔件應(yīng)當(dāng)針對(duì)組件夾緊載荷下的屈服強(qiáng)度YS確定大小，并且撓度以在諸如葉片脫離的事件中所預(yù)計(jì)的載荷的極限抗張強(qiáng)度UTS為基礎(chǔ)。UTS/YS的比越低，壓扁間隔件所需的凸緣載荷(前面的凸緣分離)就越低。間隔件材料的熱膨脹系數(shù)與螺栓材料匹配也是一種考量。已經(jīng)以說(shuō)明的方式描述了本發(fā)明。要理解的是，已經(jīng)使用的術(shù)語(yǔ)意圖為描述詞而非限制詞的性質(zhì)。雖然已經(jīng)在本文中描述了認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例的內(nèi)容，但根據(jù)本文的教導(dǎo)，本發(fā)明的其它修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，因此，期望將落在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這樣的修改保護(hù)在所附權(quán)利要求中。因此，期望由美國(guó)專(zhuān)利證書(shū)保護(hù)的是在所附權(quán)利要求中限定和區(qū)別的發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種栓接凸緣組件(64),包括: 第一凸緣(146)，栓接到第二凸緣(147)上； 第一圓形排(156)的第一螺栓孔(158)，沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣(146)； 螺栓(160)，設(shè)置成通過(guò)所述第一螺栓孔(158)以及通過(guò)第二孔(168)，所述第二孔(168)沿軸向至少部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)； 所述螺栓(160)中的各個(gè)包括螺栓頭(170)、螺紋(174)，以及在所述螺栓頭(170)和所述螺紋(174)之間的柄(172)； 可壓扁式間隔件(182)，設(shè)置在第一多個(gè)(180)所述螺栓(160)的柄(172)周?chē)? 所述間隔件(182)接觸所述螺栓頭(170)和所述第一凸緣(146)，并且在所述螺栓頭(170)和所述第一凸緣(146)之間沿軸向延伸； 襯套(192)，設(shè)置在第二多個(gè)(194)所述螺栓(160)周?chē)?；并且所述襯套(192)接觸所述螺栓頭(170)和所述第二凸緣(147)，并且在所述螺栓頭(170)和所述第二凸緣(147)之間沿軸向延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括:所述柄(172)的柄外徑(SD)小于所述螺紋(174)的螺紋直徑(TD)，并且熱縮管(185)設(shè)置在所述間隔件(182)中的至少一些的螺栓柄(172)周?chē)?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括:所述間隔件(182)在所述第一凸緣(146)的第一平坦環(huán)形表面(183)上接觸所述第一凸緣(146)，并且所述襯套 (192)在所述第二凸緣(147)的第二平坦環(huán)形表面(184)上接觸所述第二凸緣(147)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括:所述間隔件(182)包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部(188，190)之間沿軸向延伸的管狀本體(186)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 所述襯套(192)包括在第一襯套端(200)和第二襯套端(202)之間沿軸向延伸的管狀襯套本體(196)； 環(huán)形襯套凸緣(204)，在所述第一襯套端(200)上且在所述螺栓頭(170)附近；并且 間隙(L)，在所述環(huán)形襯套凸緣(204)和所述第一凸緣(146)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括:所述第二孔(168)帶螺紋且沿軸向部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 所述第一螺栓孔(158)通過(guò)所述第一凸緣(146)而沿軸向延伸到所述第一凸緣(146)上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口(154)中； 所述第二孔(168)部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)的向前延伸的環(huán)形橫檔(152)；并且 所述環(huán)形橫檔(152)接納在所述環(huán)形槽口(154)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(64)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 所述第一螺栓孔(158)沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣(146)； 所述第二孔(168)部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)的向前延伸的環(huán)形橫檔(152)；以及所述環(huán)形橫檔(152)接納在內(nèi)凹槽或外凹槽(216，218)內(nèi)，所述內(nèi)凹槽或所述外凹槽(216，218)分別由從所述第一凸緣(146)向后延伸的內(nèi)唇緣或外唇緣(206，208)限定。
9.一種燃?xì)鉂?rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)前部軸承系統(tǒng)(136),包括: 前部軸承支承結(jié)構(gòu)(138)和風(fēng)扇框架(33)； 栓接凸緣組件(64)，包括在所述前部軸承支承結(jié)構(gòu)(138)的后部端(148)處的第一凸緣(146)，所述第一凸緣(146)栓接到所述風(fēng)扇框架(33)上的第二凸緣(147)上； 第一圓形排(156)的第一螺栓孔(158)，沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣(146)； 螺栓(160)，設(shè)置成通過(guò)所述第一螺栓孔(158)以及通過(guò)第二孔(168)，所述第二孔(168)沿軸向至少部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)； 所述螺栓(160)中的各個(gè)包括螺栓頭(170)、螺紋(174)，以及在所述螺栓頭(170)和所述螺紋(174)之間的柄(172)； 可壓扁式間隔件(182)，設(shè)置在第一多個(gè)(180)所述螺栓(160)的柄(172)周?chē)?；所述間隔件(182)接觸所述螺栓頭(170)和所述第一凸緣(146)，并且在所述螺栓頭(170)和所述第一凸緣(146)之間沿軸向延伸； 襯套(192)，設(shè)置在第二多個(gè)(194)所述螺栓(160)周?chē)?；并且所述襯套(192)接觸所述螺栓頭(170)和所述第二凸緣(174)，并且在所述螺栓頭(170)和所述第二凸緣(147)之間沿軸向延伸。
10.一種航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，包括: 以向下游串行的方式處 于流連通的風(fēng)扇(14)、低壓壓縮機(jī)或增壓器(16)、高壓壓縮機(jī)(18)、燃燒器(20)、高壓渦輪(22)和低壓渦輪(24)，它們被限定成圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心線(xiàn)軸線(xiàn)(12)； 所述低壓渦輪(24)被低壓傳動(dòng)軸(25)連結(jié)到所述風(fēng)扇(14)和所述低壓壓縮機(jī)或增壓器(16)上； 前部軸承支承結(jié)構(gòu)(138)，支承前部軸承(139)； 所述前部軸承(139)可旋轉(zhuǎn)地部分地支承所述低壓傳動(dòng)軸(25)； 栓接凸緣組件(64)，包括在所述前部軸承支承結(jié)構(gòu)(138)的后部端(148)處的第一凸緣(146)，所述第一凸緣(146)栓接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的風(fēng)扇框架(33)上的第二凸緣(147)上； 第一圓形排(156)的第一螺栓孔(158)，沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣(146)； 螺栓(160)，設(shè)置成通過(guò)所述第一螺栓孔(158)以及通過(guò)第二孔(168)，所述第二孔(168)沿軸向至少部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)； 可壓扁式間隔件(182)，設(shè)置在第一多個(gè)(180)所述螺栓(160)的柄(172)周?chē)?；所述間隔件(182)接觸所述螺栓頭(170)和所述第一凸緣(146)，并且在所述螺栓頭(170)和所述第一凸緣(146)之間沿軸向延伸； 襯套(192)，設(shè)置在第二多個(gè)(194)所述螺栓(160)周?chē)?；并? 所述襯套(192)接觸所述螺栓頭(170)和所述第二凸緣(147)，并且在所述螺栓頭(170)和所述第二凸緣(147)之間沿軸向延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 所述第二孔(168)帶螺紋且沿軸向部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)；所述第一螺栓孔(158)通過(guò)所述第一凸緣(146)而沿軸向延伸到所述第一凸緣(146)上的向后開(kāi)口的環(huán)形槽口(154)中； 所述第二孔(168)部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)的向前延伸的環(huán)形橫檔(152)； 所述環(huán)形橫檔(152)接納在所述環(huán)形槽口(154)內(nèi)； 所述柄(172)的柄外徑(SD)小于所述螺紋(174)的螺紋直徑(TD)，并且熱縮管(185)設(shè)置在所述間隔件(182)中的至少一些的螺栓柄(172)周?chē)? 所述間隔件(182)包括在第一擴(kuò)大或帶凸緣的端部和第二擴(kuò)大或帶凸緣的端部(188，190)之間沿軸向延伸的管狀本體(186)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 所述第一螺栓孔(158)沿軸向延伸通過(guò)所述第一凸緣(146)； 所述第二孔(168)部分地延伸通過(guò)所述第二凸緣(147)的向前延伸的環(huán)形橫檔(152)； 所述環(huán)形橫檔(1 52)接納在內(nèi)凹槽或外凹槽(216，218)內(nèi)，所述內(nèi)凹槽或所述外凹槽(216,218)分別由從所述第一凸緣(146)向后延伸的內(nèi)唇緣或外唇緣(206，208)限定； 所述襯套(192)包括在第一襯套端(200)和第二襯套端(202)之間沿軸向延伸的管狀襯套本體(196)； 環(huán)形襯套凸緣(204)，在所述第一襯套端(200)上且在所述螺栓頭(170)附近；并且 間隙(L)，在所述環(huán)形襯套凸緣(204)和所述第一凸緣(146)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及動(dòng)態(tài)載荷減小系統(tǒng)。栓接在一起的第一凸緣和第二凸緣包括設(shè)置成通過(guò)第一凸緣中的第一螺栓孔的螺栓。螺栓至少部分地延伸通過(guò)第二凸緣中的第二孔。螺栓包括螺栓頭、螺紋，以及在螺栓頭和螺紋之間的柄。可壓扁式間隔件設(shè)置在第一多個(gè)螺栓的柄周?chē)?，并且接觸螺栓頭和第一凸緣，且在螺栓頭和第一凸緣之間沿軸向延伸。襯套設(shè)置在第二多個(gè)螺栓周?chē)医佑|螺栓頭和第二凸緣，而且在螺栓頭和第二凸緣之間沿軸向延伸。柄外徑(SD)可小于螺紋直徑(TD)，并且熱縮管可設(shè)置在間隔件中的至少一些的螺栓柄周?chē)５谝宦菟卓裳由斓降谝煌咕壣系拈_(kāi)口環(huán)形槽口中，且第二孔可部分地延伸通過(guò)第二凸緣的向前延伸的環(huán)形橫檔，其中橫檔接納在槽口內(nèi)。
文檔編號(hào)F02C7/06GK103161523SQ201210521830
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者T.T.華萊士, W.J.辛普森, J.H.利斯特, J.J.陶, T.R.斯蒂恩 申請(qǐng)人:通用電氣公司