本主題大體上涉及軸承，或者更具體而言，涉及可在燃氣渦輪發(fā)動機中使用的空氣軸承。

背景技術(shù)：

燃氣渦輪發(fā)動機大體上包括與彼此流連通地布置的風(fēng)扇和核心。此外，燃氣渦輪發(fā)動機的核心大體上以串流順序包括壓縮機區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在操作時，空氣從風(fēng)扇提供至壓縮機區(qū)段的入口，在壓縮機區(qū)段處，一個或更多個軸向壓縮機逐漸地壓縮空氣，直到其到達燃燒區(qū)段。燃料在燃燒區(qū)段內(nèi)與壓縮空氣混合且被焚燒以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區(qū)段傳送至渦輪區(qū)段。穿過渦輪區(qū)段的燃燒氣體的流驅(qū)動渦輪區(qū)段，且然后傳送穿過排氣區(qū)段，例如，至大氣。

常規(guī)的燃氣渦輪發(fā)動機包括具有軸的轉(zhuǎn)子組件、壓縮機、渦輪、聯(lián)接件、密封包裝，和給定操作條件下的最佳操作所需的其它元件。這些轉(zhuǎn)子組件具有由于重力生成恒定靜態(tài)力的質(zhì)量，且還例如因為操作期間轉(zhuǎn)子組件中的不平衡而生成動態(tài)力。這樣的燃氣渦輪發(fā)動機包括軸承以維持和支撐這些力，同時允許轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)。

至少一些已知的旋轉(zhuǎn)機械在期望非油潤滑軸承的地方使用氣體軸承。然而，典型的氣體軸承由于常規(guī)的向內(nèi)定位的阻尼器組件而支撐在軸承墊的外周邊處。這樣的構(gòu)造可使得氣體軸承難以適應(yīng)轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的任何失準(zhǔn)，因為由于此類失準(zhǔn)而在軸承墊與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間產(chǎn)生點或線力。

因此，能夠適應(yīng)轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的失準(zhǔn)的氣體軸承將為有用的。更具體而言，能夠支撐轉(zhuǎn)子組件的失準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件而不生成實質(zhì)的點力或線力的氣體軸承將為特別有益的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在以下描述中部分地闡述，或可從描述顯而易見，或可通過本發(fā)明的實踐了解。

在本公開的一個示例性實施例中，提供了一種限定軸向方向和徑向方向的軸承。軸承包括用于支撐旋轉(zhuǎn)構(gòu)件并且限定外周邊的軸承墊。軸承額外包括附接于軸承墊或者與該軸承墊一體地形成的外罩。外罩包括朝軸承墊延伸的柔性柱以用于向軸承墊提供氣流。柱沿軸向方向從軸承墊的外周邊內(nèi)側(cè)的位置支撐軸承墊，使得在外周邊處軸承墊沿徑向方向的抵抗力小于軸承墊在柱附近沿徑向方向的抵抗力。

在本公開的另一個示例性實施例中，提供一種用于具有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的燃氣渦輪發(fā)動機的軸承。軸承包括用于支撐燃氣渦輪發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件并且限定外周邊的軸承墊。軸承額外包括具有內(nèi)壁的外罩，該內(nèi)壁附接于軸承墊或者與該軸承墊一體地形成。內(nèi)壁至少部分地形成柔性柱，柔性柱從軸承墊的外周邊內(nèi)側(cè)的位置支撐軸承墊，并且限定用于向軸承墊提供氣流的通道。

技術(shù)方案1.一種限定軸向方向和徑向方向的軸承，所述軸承包括：

軸承墊，其用于支撐旋轉(zhuǎn)構(gòu)件且限定外周邊；以及

外罩，其附接于所述軸承墊或與所述軸承墊一體地形成，所述外罩包括朝所述軸承墊延伸的柔性柱以用于向所述軸承墊提供氣流，所述柱沿所述軸向方向從所述軸承墊的所述外周邊內(nèi)側(cè)的位置支撐所述軸承墊，使得在所述外周邊處所述軸承墊沿所述徑向方向的抵抗力小于在所述柱附近所述軸承墊沿所述徑向方向的抵抗力。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述軸承限定中心軸線，其中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件限定中心軸線，且其中所述柔性柱構(gòu)造成樞轉(zhuǎn)以適應(yīng)所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的中心軸線與所述軸承的中心軸線的失準(zhǔn)。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述柱是雙壁柱，限定用于向所述軸承墊提供所述氣流的內(nèi)通道。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述外罩限定第一流體阻尼腔和與所述第一流體阻尼腔間隔的第二流體阻尼腔，且其中所述第一流體阻尼腔通過所述柱與所述第二流體阻尼腔處于流連通。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的軸承，其中，所述柱限定內(nèi)通道和外通道，且其中所述第一流體阻尼腔通過所述外通道與所述第二流體阻尼腔處于流連通。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的軸承，其中，所述外通道與所述內(nèi)通道同心。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案5所述的軸承，其中，所述外通道構(gòu)造為間隔間隙，使得所述第一流體阻尼腔與所述第二流體阻尼腔處于限制性流連通。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述軸承墊沿所述軸向方向限定中心，且其中所述柱沿所述軸向方向大致位于所述軸承墊的中心處。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述軸承限定周向方向，其中所述軸承墊沿所述周向方向限定中心，且其中所述柱沿所述周向方向大致位于所述軸承墊的中心處。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述軸承墊包括內(nèi)表面，其中所述內(nèi)表面限定與所述柱處于氣流連通的一個或更多個開口。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案1所述的軸承，其中，所述軸承墊和外罩由單個連續(xù)的材料一體地形成。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的軸承，其中，所述軸承墊和外罩使用增材制造過程形成。

技術(shù)方案13.一種用于包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的燃氣渦輪發(fā)動機的軸承，所述軸承包括：

軸承墊，其用于支撐所述燃氣渦輪發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述軸承墊限定外周邊；以及

外罩，其包括附接于所述軸承墊或與所述軸承墊一體地形成的內(nèi)壁，所述內(nèi)壁至少部分地形成柔性柱，所述柔性柱從所述軸承墊的所述外周邊內(nèi)側(cè)的位置支撐所述軸承墊，并且限定用于向所述軸承墊提供氣流的通道。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的軸承，其中，所述柱從所述軸承墊的所述外周邊內(nèi)側(cè)的位置完全地支撐所述軸承墊，使得在所述外周邊處所述軸承墊沿所述徑向方向的抵抗力小于在所述柱附近所述軸承墊沿所述徑向方向的抵抗力。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案13所述的軸承，其中，所述軸承限定中心軸線，其中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件限定中心軸線，且其中所述柔性柱構(gòu)造成樞轉(zhuǎn)以適應(yīng)所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的中心軸線與所述軸承的中心軸線的失準(zhǔn)。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的軸承，其中，所述軸承限定軸向方向和周向方向，其中所述軸承墊沿所述軸向方向和所述周向方向限定中心，且其中所述柱在所述周向方向上沿所述軸向方向大致位于所述軸承墊的中心處。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案13所述的軸承，其中，所述內(nèi)壁為內(nèi)蛇形壁，其中所述外罩還包括附接于所述軸承墊或與所述軸承墊一體地形成并且至少部分地限定第一流體阻尼腔的外蛇形壁，且其中所述外蛇形壁和所述內(nèi)蛇形壁一起至少部分地限定第二流體阻尼腔。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的軸承，其中，所述外蛇形壁還至少部分地限定所述柔性柱，且其中所述第一流體阻尼腔通過所述柱與所述第二流體阻尼腔處于流連通。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案17所述的軸承，其中，由所述內(nèi)蛇形壁限定的所述通道為內(nèi)通道，其中所述外蛇形壁和內(nèi)蛇形壁一起形成所述柱并且一起限定外通道，且其中所述第一流體阻尼腔通過所述外通道與所述第二流體阻尼腔處于流連通。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的軸承，其中，所述外通道與所述內(nèi)通道同心。

參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解。并入本說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖說明了本發(fā)明的實施例，并與該描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

包括針對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整和開放的公開在參照附圖的說明書中闡述，在附圖中：

圖1是根據(jù)本主題的各種實施例的示例性燃氣渦輪發(fā)動機的示意截面圖。

圖2是根據(jù)本公開的示例性實施例的軸承的側(cè)視圖。

圖3是圖2的示例性軸承的端視圖。

圖4是圖2的示例性軸承的透視剖開視圖。

圖5是沿圖2中的線5-5截取的圖2的示例性軸承的截面圖。

圖6是沿圖3中的線6-6截取的圖2的示例性軸承的截面圖。

圖7是處于受壓狀態(tài)的圖2的示例性軸承的局部放大截面圖。

圖8是處于伸展?fàn)顟B(tài)的圖2的示例性軸承的局部放大截面圖。

圖9是適應(yīng)偏離軸線的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的圖2的示例性軸承的局部放大截面圖。

構(gòu)件清單

12　　渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機

13　　縱向或軸向中心線

14　　風(fēng)扇區(qū)段

16　　核心渦輪發(fā)動機

18　　外殼體

20　　入口

22　　低壓壓縮機

24　　高壓壓縮機

26　　燃燒區(qū)段

28　　高壓渦輪

30　　低壓渦輪

32　　噴氣排氣區(qū)段

34　　高壓軸/轉(zhuǎn)軸

36　　低壓軸/轉(zhuǎn)軸

38　　風(fēng)扇

40　　葉片

42　　盤

44　　促動部件

46　　功率齒輪箱

48　　機艙

50　　風(fēng)扇外罩或機艙

52　　出口導(dǎo)向?qū)~

54　　下游區(qū)段

56　　旁通空氣流通路

58　　空氣

60　　入口

62　　空氣的第一部分

64　　空氣的第二部分

66　　燃燒氣體

68　　定子導(dǎo)葉

70　　渦輪轉(zhuǎn)子葉片

72　　定子導(dǎo)葉

74　　渦輪轉(zhuǎn)子葉片

76　　風(fēng)扇噴嘴排氣區(qū)段

78　　熱氣體路徑

100　　軸承組件

102　　中心軸線

104　　軸向開口

106　　軸承墊

108　　內(nèi)表面

110　　外罩

112　　氣體入口

114　　供應(yīng)通道

116　　柱

118　　墊的中心

120　　分配孔

122　　軸承區(qū)段

124　　第一流體阻尼腔

126　　第二流體阻尼腔

128　　外壁

130　　內(nèi)壁

132　　外周邊

134　　外罩的本體

136　　外壁的半剛性部分

138　　外壁的剛性部分

140　　內(nèi)壁的半剛性部分

142　　內(nèi)通道

144　　外通道

146　　阻尼流體供應(yīng)源

148　　旋轉(zhuǎn)構(gòu)件

150　　148的中心軸線

200　　噴嘴

202　　導(dǎo)向?qū)~

204　　外環(huán)。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的提出的實施例，其一個或更多個示例在附圖中示出。詳細描述使用數(shù)字和字母標(biāo)號來指示圖中的特征。圖和描述中的相似或類似的標(biāo)號用于指示本發(fā)明的相似或類似的部分。如在本文中所使用的，用語“第一”、“第二”和“第三”可以可互換地使用以將一個構(gòu)件與另一個構(gòu)件區(qū)分，且不意在表示單獨構(gòu)件的位置或重要性。用語“上游”和“下游”指相對于流體路徑中的流體流的相對方向。例如，“上游”指流體從其流動的方向，且“下游”指流體流到其的方向。

現(xiàn)在參考附圖，其中，相同的數(shù)字貫穿附圖指示相同的元件，圖1是根據(jù)本公開的示例性實施例的渦輪機的示意截面圖。更具體而言，對于圖1的實施例，渦輪機構(gòu)造為燃氣渦輪發(fā)動機，或更確切地說構(gòu)造為高旁通渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機12，其在本文中稱為“渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12”。如圖1中所示，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12限定軸向方向a1(與用于參考而提供的縱向中心線13平行地延伸)、徑向方向r1和圍繞軸向方向a1延伸的周向方向(未示出)。一般來說，渦輪風(fēng)扇10包括風(fēng)扇區(qū)段14和配置在風(fēng)扇區(qū)段14下游的核心渦輪發(fā)動機16。

所描繪的示例性核心渦輪發(fā)動機16大體上包括基本上管狀的外殼體18，該外殼體18限定環(huán)形入口20。外殼體18包圍且核心渦輪發(fā)動機16包括(以串聯(lián)流動的關(guān)系)：包括增壓機或低壓(lp)壓縮機22和高壓(hp)壓縮機24的壓縮機區(qū)段；燃燒區(qū)段26；包括高壓(hp)渦輪28和低壓(lp)渦輪30的渦輪區(qū)段；和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(hp)軸或轉(zhuǎn)軸34將hp渦輪28傳動地連接至hp壓縮機24。低壓(lp)軸或轉(zhuǎn)軸36將lp渦輪30傳動地連接至lp壓縮機22。因此，lp軸36和hp軸34各自是在渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12的操作期間圍繞軸向方向a1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。

為了支撐這樣的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機包括附接于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的多個空氣軸承100。具體而言，對于所描繪的實施例，軸承100有助于例如lp軸36和hp軸34的旋轉(zhuǎn)，且阻尼在渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12的操作期間施加于軸承100的振動能量。雖然軸承100被描繪且示為大體上位于相應(yīng)的lp軸36和hp軸34的前端和后端處，軸承100可額外地或備選地位于沿著lp軸36和hp軸34的任何期望位置，包括但不限于，軸34、36的中心或中間跨度區(qū)域，或沿著軸34、36的常規(guī)軸承100的使用將帶來顯著設(shè)計挑戰(zhàn)的其它位置。此外，軸承100可以與常規(guī)油潤滑軸承組合地使用。例如，在一個實施例中，常規(guī)油潤滑軸承可位于軸34、36的端部處，且一個或更多個軸承100可沿軸34、36的中心或中間跨度區(qū)域定位。

仍參照圖1的實施例，風(fēng)扇區(qū)段14包括風(fēng)扇38，該風(fēng)扇38具有以間隔開的方式聯(lián)接至盤42的多個風(fēng)扇葉片40。如所描繪的那樣，風(fēng)扇葉片40大體上沿徑向方向r從盤42向外延伸。各風(fēng)扇葉片40能夠相對于盤42圍繞槳距軸線p借助于風(fēng)扇葉片40而旋轉(zhuǎn)，風(fēng)扇葉片40操作地聯(lián)接至合適的槳距改變機構(gòu)44，槳距改變機構(gòu)44構(gòu)造成一致共同地改變風(fēng)扇葉片40的槳距。風(fēng)扇葉片40、盤42和槳距改變機構(gòu)44能夠通過跨過功率齒輪箱46的lp軸36圍繞縱向軸線12一起旋轉(zhuǎn)。功率齒輪箱46包括多個齒輪，以用于將風(fēng)扇38相對于lp軸36的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至更有效率的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇速度。更具體而言，風(fēng)扇區(qū)段包括能夠通過跨過功率齒輪箱46的lp軸36旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇軸。因此，風(fēng)扇軸也可以被認為是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，且類似地由一個或更多個軸承支撐。

仍參照圖1的示例性實施例，盤42由可旋轉(zhuǎn)的前轂48覆蓋，該前轂48空氣動力地形成輪廓，以促進穿過多個風(fēng)扇葉片40的空氣流。此外，示例性風(fēng)扇區(qū)段14包括環(huán)形風(fēng)扇外罩或外機艙50，環(huán)形風(fēng)扇外罩或外機艙50周向地圍繞風(fēng)扇38和/或核心渦輪發(fā)動機16的至少一部分。示例性機艙50由多個周向地間隔的出口導(dǎo)向?qū)~52相對于核心渦輪發(fā)動機16支撐。而且，機艙50的下游區(qū)段54在核心渦輪發(fā)動機16的外部上方延伸，以便在其間限定旁通空氣流通路56。

在渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12的操作期間，一定量的空氣58穿過機艙50和/或風(fēng)扇區(qū)段14的相關(guān)聯(lián)的入口60進入渦輪風(fēng)扇10。在一定量的空氣58行進跨過風(fēng)扇葉片40時，由箭頭62指示的空氣58的第一部分被引導(dǎo)或傳送到旁通空氣流通路56中，且由箭頭64指示的空氣58的第二部分被引導(dǎo)或傳送到核心空氣流徑37中，或更具體而言到lp壓縮機22中?？諝獾牡谝徊糠?2與空氣的第二部分64之間的比率通常稱為旁通比。空氣的第二部分64的壓力然后在其被傳送穿過高壓(hp)壓縮機24且到燃燒區(qū)段26中時增大，在燃燒區(qū)段26處，其與燃料混合且被焚燒以提供燃燒氣體66。

燃燒氣體66被傳送穿過hp渦輪28，在此，經(jīng)由聯(lián)接至外殼體18的hp渦輪定子導(dǎo)葉68和聯(lián)接至hp軸或轉(zhuǎn)軸34的hp渦輪轉(zhuǎn)子葉片70的連續(xù)級獲取來自燃燒氣體66的熱能和/或動能的一部分，因而導(dǎo)致hp軸或轉(zhuǎn)軸34旋轉(zhuǎn)，從而支持hp壓縮機24的操作。燃燒氣體66然后被傳送穿過lp渦輪30，在此，經(jīng)由聯(lián)接至外殼體18的lp渦輪定子導(dǎo)葉72和聯(lián)接至lp軸或轉(zhuǎn)軸36的lp渦輪轉(zhuǎn)子葉片74的連續(xù)級從燃燒氣體66獲取熱能和動能的第二部分，因而導(dǎo)致lp軸或轉(zhuǎn)軸36旋轉(zhuǎn)，從而支持lp壓縮機22的操作和/或風(fēng)扇38的旋轉(zhuǎn)。

燃燒氣體66隨后被傳送穿過核心渦輪發(fā)動機16的噴氣排氣噴嘴區(qū)段32以提供推進推力。同時，當(dāng)空氣的第一部分62在其從渦輪風(fēng)扇10的風(fēng)扇噴嘴排氣區(qū)段76排出之前被傳送穿過旁通空氣流通路56時，空氣的第一部分62的壓力顯著地增大，從而也提供推進推力。hp渦輪28、lp渦輪30和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32至少部分地限定熱氣體路徑78，以用于將燃燒氣體66傳送穿過核心渦輪發(fā)動機16。

然而，應(yīng)理解的是，圖1中描繪的示例性渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12僅是作為示例提供的，且在其它示例性實施例中，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12可具有任何其它適合的構(gòu)造。還應(yīng)理解的是，在其它示例性實施例中，本公開的方面可并入任何其它適合的燃氣渦輪發(fā)動機中。例如，在其它示例性實施例中，本公開的方面可并入例如渦輪螺旋槳發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機或渦輪噴氣發(fā)動機中。此外，在其它示例性實施例中，本公開的方面可并入任何其它適合的渦輪機中，包括但不限于蒸汽渦輪、離心壓縮機和/或渦輪增壓器。

現(xiàn)在參照圖2到圖4，描繪了根據(jù)本公開的示例性實施例的軸承100。具體而言，圖2提供根據(jù)本公開的示例性實施例的軸承100的側(cè)視圖；圖3提供圖2的示例性軸承100的端視圖；且圖4提供圖2的示例性軸承100的透視剖開視圖。在某些示例性實施例中，示例性軸承100可并入在上面參照圖1描述的示例性渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12中，或者備選地，軸承100可并入任何其它適合的燃氣渦輪發(fā)動機或渦輪機中。

如圖所示，示例性軸承100大體上限定軸向方向a2(和大體上沿軸向方向a2延伸的中心軸線102)、徑向方向r2和周向方向c2。軸承100限定軸向開口104，且構(gòu)造成在軸向開口104內(nèi)支撐例如渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。軸承100大體上包括一個或更多個軸承墊106和外罩110，軸承墊106各自限定用于支撐旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的內(nèi)表面108，外罩110附接至軸承墊106或與軸承墊106一體地形成。軸承100構(gòu)造為“空氣”軸承，或無油/不加油軸承，且因此外罩110大體上構(gòu)造成在操作期間對該一個或更多個軸承墊106的內(nèi)表面108提供工作氣體(例如，空氣、壓縮空氣和燃燒氣體等)的流以形成與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的分離且提供用于支撐這樣的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(未描繪)的低摩擦器件。

軸承100的外罩110包括在沿軸向方向a2的第一端處的氣體入口112(圖3)和從氣體入口112延伸到柱116的供應(yīng)通道114(圖4)。柱116構(gòu)造成從供應(yīng)通道114對軸承墊106提供工作氣體的流，如將在下面更詳細地論述的那樣。此外，如所描繪的那樣，柱116朝軸承墊106延伸且支撐軸承墊106。對于所描繪的實施例，柱116完全地支撐軸承墊106。此外，對于所描繪的實施例，柱116大致位于軸承墊106的中心處。更具體而言，所描繪的軸承墊106沿軸向方向a2且沿周向方向c2限定中心118，且柱116至少部分地接近軸承墊106的中心118附接至軸承墊106或與其一體地形成。然而，在其它實施例中，柱116可以改為定位成偏離軸承墊106的中心。

在某些實施例中，軸承墊106可構(gòu)造成分散和/或擴散工作氣體，以在軸承100的操作期間支撐和/或潤滑旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。在這樣的方式下，軸承100可提供靜液壓加壓的順應(yīng)性軸承墊。例如，所描繪的示例性軸承墊106包括跨過軸承墊106配置的多個氣體分配孔120以在軸向開口104內(nèi)提供均勻地分配的壓力場，以用于支撐和/或潤滑旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。

該多個氣體分配孔120可構(gòu)造成具有適于如本文中描述的那樣起作用的任何尺寸或布置(例如，陣列、樣式或構(gòu)造)。例如，在一些實施例中，該多個氣體分配孔120可大體上具有在大約2密爾(大約50微米)和大約100密爾(大約2540微米)之間且更具體而言在大約5密爾(大約127微米)和大約20密爾(大約508微米)之間的范圍內(nèi)的直徑。備選地，或此外，在一些實施例中，各軸承墊106可具有足夠高的氣體滲透性，以允許從柱116接收的工作氣體在軸向開口104內(nèi)生成足夠的壓力，以提供旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的支撐和/或潤滑。

此外，如所描繪的那樣，軸承100包括沿軸承100的周向方向c2間隔的多個區(qū)段122。各區(qū)段122可大體上包括軸承墊106(例如，在與上述相同的方式下構(gòu)造)和外罩110的構(gòu)造為阻尼器組件的相應(yīng)部分。因此，如可在例如圖3中最清楚地看出的那樣，軸承100包括沿周向方向c2基本上均勻地間隔的多個軸承墊106。軸承墊106中的各個限定相應(yīng)的內(nèi)表面108，多個軸承墊106的內(nèi)表面108一起限定沿周向方向c2的基本上環(huán)形的支撐表面(例如見圖3)和沿軸向方向a2的線性支撐表面(例如見圖6，在下面論述)以用于支撐旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。

軸承墊106可由適于耐受軸承100的工作條件的任何材料制造。此外，在一些實施例中，軸承墊106由具有足夠低的孔隙率的材料制造，以防止在例如渦輪機的操作期間在軸承墊106和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間形成的薄氣體膜中的不穩(wěn)定性。例如，在一些實施例中，軸承墊106可由多孔碳(諸如碳石墨)、燒結(jié)多孔陶瓷和燒結(jié)多孔金屬(諸如鈷基、鎳基或鐵基合金)制造。

而且，在一些實施例中，各區(qū)段122的軸承墊106和外罩110可由單個連續(xù)的材料一體地形成。例如，在一些實施例中，軸承墊106中的各個可與軸承100的相應(yīng)區(qū)段122的外罩110一體地形成，使得相應(yīng)區(qū)段122的軸承墊106和外罩110制造成形成單個一體部分。而且，在某些實施例中，形成兩個或更多個區(qū)段122的多個軸承墊106和外罩110的相應(yīng)部分可一體地形成，或者更進一步，形成軸承100的外罩110的相應(yīng)部分和多個軸承墊106中的各個可以一體地形成。

軸承墊106和外罩110可以經(jīng)由適合促進形成在下面描繪且描述的一體部分的任何技術(shù)來制造。例如，在一些實施例中，軸承墊106和外罩110可使用增材制造工藝(也稱為快速原型制造、快速制造和3d打印)，諸如選擇性激光燒結(jié)(sls)、直接金屬激光燒結(jié)(dmls)、電子束熔化(ebm)、擴散結(jié)合或選擇性熱燒結(jié)(shs)制造。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它實施例中，包括軸承墊106和外罩110的相應(yīng)部分的軸承區(qū)段122中的一個或更多個可由單個連續(xù)的材料一體地形成且以任何其它適合的方式(諸如通過機械緊固器件)連結(jié)至分別地形成的、相鄰的軸承區(qū)段122。

現(xiàn)在具體參照圖4，且現(xiàn)在還參照提供示例性渦輪100的截面視圖的圖5和圖6(分別沿圖2中的線5-5和沿圖3中的線6-6)，如在上面簡要地提到的，軸承區(qū)段122中的各個包括外罩110的構(gòu)造為阻尼器組件的部分。更具體而言，對于所描繪的實施例，外罩110至少部分地限定第一流體阻尼腔124和第二流體阻尼腔126。對于所描繪的實施例，第一流體阻尼腔124和第二流體阻尼腔126各自圍繞柱116延伸三百六十度(360°)。此外，第一流體阻尼腔124定位為鄰近軸承墊106，且第二流體阻尼腔126與第一流體阻尼腔124間隔，或者更具體而言，沿徑向方向r2與第一流體阻尼腔124間隔。

對于所描繪的實施例，外罩110的構(gòu)造為用于各軸承區(qū)段122的阻尼器組件的部分大體上包括第一外壁128和第二內(nèi)壁130。對于所描繪的實施例，內(nèi)壁130和外壁128分別構(gòu)造為蛇形內(nèi)壁130和蛇形外壁128(即，在多種方向上延伸的壁)。例如，軸承墊106大體上限定外周邊132。蛇形外壁128接近軸承墊106的外周邊132(或更確切地說，在軸承墊106的外周邊132處)附接至軸承墊106或與其一體地形成，沿軸向方向a2大體上朝軸承墊106的中心118延伸，且隨后沿軸向方向a2遠離軸承墊106的中心118往回延伸，與外罩110的本體134連接。類似地，對于所描繪的實施例，內(nèi)壁130接近軸承墊106的中心118(或者更確切地說，在軸承墊106的中心118處)附接至軸承墊106或與其一體地形成，沿徑向方向r2大體上遠離軸承墊106延伸，且隨后沿軸向方向a2遠離軸承墊106的中心118延伸，也與外罩110的本體134連接。

此外，外壁128大體上包括半剛性部分136和剛性部分138，且類似地，內(nèi)壁130包括半剛性部分140。如所描繪的那樣，外壁128至少部分地限定第一流體阻尼腔124且至少部分地限定第二流體阻尼腔126。此外，軸承墊106至少部分地限定第一流體阻尼腔124，且內(nèi)壁130至少部分地限定第二流體阻尼腔126。更具體而言，對于所描繪的實施例，外壁128的半剛性部分136和軸承墊106一起限定第一流體阻尼腔124，且外壁128的剛性部分138和內(nèi)壁130的半剛性部分140一起限定第二流體阻尼腔126。

應(yīng)理解的是，如在本文中使用的，用語“半剛性”和“剛性”是相對用語。因此，軸承100的構(gòu)件的被描述為半剛性的部分可構(gòu)造成在軸承100的構(gòu)件的被描述為剛性的部分之前彎曲、撓曲，或屈服。對于所描繪的實施例，各種構(gòu)件的半剛性部分是通過與此構(gòu)件的剛性部分相比以更小的厚度形成此部分來形成的。此外，軸承100的描述為“半剛性”的構(gòu)件在本文中指的是構(gòu)造成在軸承100的正常操作期間彎曲、撓曲或屈服同時招致較少損傷或不招致?lián)p傷的構(gòu)件。

此外，對于所描繪的實施例，第一流體阻尼腔124通過柱116的一部分與第二流體阻尼腔126處于流連通。具體而言，所描繪的示例性柱116構(gòu)造為由內(nèi)壁130的一部分和外壁128的一部分形成的雙壁柱116。因此，柱116在徑向外端處由外壁128的剛性部分138和內(nèi)壁130的半剛性部分140支撐。此外，在徑向內(nèi)端處，由內(nèi)壁130形成的柱116的部分附接至軸承墊106(或者更確切地說，與軸承墊106一體地形成)，且由外壁128形成的柱116的部分通過外壁128的半剛性部分136附接至軸承墊106。

而且，內(nèi)壁130限定用于對軸承墊106提供工作氣體的內(nèi)通道142，且外壁128和內(nèi)壁130一起限定外通道144。如將理解的，對于所描繪的實施例，外通道144與內(nèi)通道142同心，且圍繞內(nèi)通道142限定基本上環(huán)形的形狀。此外，對于所描繪的實施例，外通道144構(gòu)造為間隔間隙，使得第一流體阻尼腔124和第二流體阻尼腔126通過外通道144處于限制性地流連通。

此外，第一流體阻尼腔124、第二流體阻尼腔126以及外通道144都被一起密封，且一起限定固定的容積。所描繪的示例性外罩110限定阻尼腔供應(yīng)源146(圖6)，以用于對第一和第二流體阻尼腔124、126填充阻尼流體，使得在操作期間，第一和第二流體阻尼腔124、126和外通道144各自完全地填充有阻尼流體。在腔被填充之后，帽或可移除或持久的封閉器件可定位在阻尼腔供應(yīng)源146上方。阻尼流體例如可為油，諸如熱傳遞油，或者備選地，可為任何其它適合的流體，諸如任何適合的不可壓縮液體。軸承100構(gòu)造成響應(yīng)于作用在軸承墊106上的力，穿過外通道144/間隔間隙從第一流體阻尼腔124轉(zhuǎn)移阻尼流體，且將其轉(zhuǎn)移至第二流體阻尼腔126。

更具體而言，現(xiàn)在將參照提供了示例性軸承100的一部分的側(cè)截面視圖的圖7和圖8。圖7提供了已吸收了作用在軸承墊106上的力的示例性軸承100的側(cè)視局部放大截面視圖，且圖8提供了沒有作用在軸承墊106上的力的示例性軸承100的側(cè)視局部放大截面視圖。

當(dāng)力作用在軸承墊106上時，諸如當(dāng)由軸承100支撐的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件大體上沿徑向方向r2壓在軸承墊106上時，外罩110的形成阻尼器組件的部分允許軸承墊106沿徑向方向r2移動，從而吸收此力。更具體而言，在支撐軸承墊106的柱116向上移動時，外壁128的半剛性部分136部分地變形(減小第一流體阻尼腔124的容積)，第一流體阻尼腔124內(nèi)的阻尼流體的一部分被推過柱116的構(gòu)造為間隔間隙的外通道144，且流入第二流體阻尼腔126中。與此同時，外壁128的剛性部分138保持基本上靜止，且內(nèi)壁130的半剛性部分140部分地變形，以增大第二流體阻尼腔126的容積，且從第一流體阻尼腔124接收穿過柱116的外通道144提供的阻尼流體的部分。這樣的移動吸收施加在軸承墊106上的力，且阻尼這樣的移動。例如，外通道144/間隔間隙的相對緊密的間隔抵抗軸承墊106沿徑向方向r2的相對快速的移動。在沒有施加在軸承墊106上的力的情況下，轉(zhuǎn)移至第二流體阻尼腔126的阻尼流體可在流動方向上反轉(zhuǎn)，且穿過柱116的外通道144流回到第一流體阻尼腔124(圖8)。

而且，現(xiàn)在參照圖9，提供了截面視圖，其描繪了適應(yīng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件148的偏離軸線旋轉(zhuǎn)的軸承100。所描繪的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件148可例如為圖1的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機12的lp軸36或hp軸34。如在本文中論述的那樣，根據(jù)本公開的一個或更多個實施例的軸承100可能夠適應(yīng)失準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件148或其它偏離軸線旋轉(zhuǎn)。更具體而言，示例性柔性柱116構(gòu)造成從沿軸向方向a2在軸承墊106的外周邊132的內(nèi)側(cè)的位置支撐軸承墊106，或者對于所描繪的實施例而言，從接近軸承墊106的中心118的位置支撐軸承墊106。因此，在柱116支撐軸承墊106的位置附近與例如軸承墊106的外周邊132相比，軸承墊106的沿徑向方向r2的阻力大得多。具體而言，在外周邊132處軸承墊106沿徑向方向r2的抵抗力小于在柱116支撐軸承墊106的位置附近軸承墊106沿徑向方向r2的抵抗力。因此，軸承100的示例性柔性柱116構(gòu)造成樞轉(zhuǎn)或彎曲，以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件148的中心軸線150與軸承100的中心軸線102的失準(zhǔn)。例如，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件148的中心軸線150可例如因為軸承100的不正確安裝或其中安裝了軸承100的燃氣渦輪發(fā)動機的特定操縱而與軸承100的中心軸線102限定角度。軸承100的柔性柱116可撓曲或樞轉(zhuǎn)，以允許軸承墊106適應(yīng)這樣的失準(zhǔn)。更具體而言，形成柱116的內(nèi)壁128和/或外壁130的部分可構(gòu)造成折曲以適應(yīng)失準(zhǔn)。此外，或作為備選，柔性柱116可樞轉(zhuǎn)，以允許軸承墊106適應(yīng)失準(zhǔn)，使得支撐柱116的內(nèi)壁128和/或外壁130的一部分可折曲，以允許柱116樞轉(zhuǎn)和適應(yīng)失準(zhǔn)。

此外，發(fā)明人觀察到，軸承100的上述實施例可引起大小和重量的減小。此外，軸承100的大小和重量的減小可進一步允許軸承100用在非常規(guī)位置和/或貫穿渦輪機的整合，而不破壞渦輪機的現(xiàn)有截面、長度或架構(gòu)。軸承100的此類利用可由于在負載的操縱期間減小的間隔封閉、設(shè)計具有額外級的獨立轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的能力、動態(tài)軸承和結(jié)構(gòu)負載的減小、同步振動響應(yīng)的減少和改善的穩(wěn)定性而有利地有益于發(fā)動機操作。

因此，本文中提供了具有一體地形成的構(gòu)件的軸承的實施例。在至少一些實施例中，發(fā)明的軸承有利地包括一個或更多個一體的部分，從而減少將在其它情況下用在常規(guī)氣體軸承結(jié)構(gòu)中的部分的總數(shù)，因而與常規(guī)氣體軸承相比較，降低軸承的重量、復(fù)雜度、成本和總體大小。

該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)元件，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。