CN106460916A - 用于涡轮发动机的球形接头设备 - Google Patents

Abstract

用于将涡轮发动机从支柱悬吊或者将装备悬吊在涡轮发动机的机体上的球形接头设备(10)。所述设备包括第一构件(12)，该第一构件的一个端部承载球形接头(14)并且被置于第二构件(18)的两个凸耳(16，17)之间，球形接头包括用于使轴(30)通过的孔(28)，该轴的端部穿过凸耳的开口(20，22)。第一凸耳(16)包括或承载第一装置，该第一装置用于将轴轴向地保持在与球形接头相对的一侧，该装置包括盖(52，52')，第二凸耳(17)包括或承载第二装置(38)，该第二装置用于将轴轴向地保持在与球形接头相对的一侧。设备进一步包括弹性构件(62，62')，该弹性构件在压缩下是可变形的并且被盖保持，所述弹性构件(62，62')被构造为使支撑元件(40)沿与盖相反的方向轴向地偏移，轴穿过该支撑元件并且该支撑元件轴向地抵靠在球形接头(14)上。

Description

用于涡轮发动机的球形接头设备

技术领域

本发明涉及一种球形接头设备，该球形接头设备用于将涡轮发动机从支柱悬吊或者将一件装备悬吊在涡轮发动机的机体上。

背景技术

现有技术尤其包括文件FR-A1-2 887 853、EP-A1-0 357 504、JP-A-2003 205251和JP H02 49797。

涡轮发动机通常通过轭状件被从支柱悬吊，该轭状件在涡轮发动机的中间壳体处被固定到该涡轮发动机的机体。该轭状件包括U形接头，连接杆的端部铰接在该U形接头上，该连接杆的其它端部连接到用于将涡轮发动机悬吊在支柱上的装置。每个连接杆通常通过球形接头设备被铰接在U形接头上。

在现有技术中，每个连接杆具有承载球形接头并且被置于U形接头的两个凸耳之间的端部，球形接头包括用于使轴通过的孔，该轴的端部穿过U形接头的凸耳中的开口。

然而，当前所使用的这种类型的设备不完全满足安全性的观点。一个重要的安全性准则是，尤其在穿过由连接杆承载的球形接头的轴发生破裂的情况下，维持连接杆到U形接头的连接。

例如在申请FR-A1-2 879 695和FR-A1-2 923 460中的每一个中，在轴发生破裂的情况下，轴的破裂的部分可能从凸耳中的开口脱出，这将导致连接杆与U形接头之间的连接破裂。

本发明的目的是尤其对该问题提供一种简单、有效和经济的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种球形接头设备，该球形接头设备用于将涡轮发动机从支柱悬吊或者将一件装备悬吊在涡轮发动机的机体上，该球形接头设备包括第一构件，该第一构件的一个端部承载球形接头并且被置于第二构件的两个凸耳之间，球形接头包括用于使轴通过的孔，该轴的端部穿过凸耳中的开口，凸耳中的第一凸耳包括或承载第一装置，该第一装置用于将轴轴向地保持在与球形接头相对的一侧，凸耳中的第二凸耳包括或承载第二装置，该第二装置用于将轴轴向地保持在与球形接头相对的一侧，其特征在于，第一轴向保持装置包括盖，该盖被固定到第一凸耳，并且该盖至少部分地覆盖轴的第一端部或者与轴的第一端部形成为一件，以及，设备进一步包括弹性构件，该弹性构件在压缩下是可变形的并且被盖保持，所述弹性构件被设计为使支撑元件沿远离盖的方向轴向地偏移，轴穿过该支撑元件并且该支撑元件轴向地抵靠在球形接头上。

因此，根据本发明的设备配备有用于轴向地保持轴的装置，以使得所述轴不会变得从凸耳分离。因此，即使轴发生破裂，这些破裂的部分被保持并且不会变得离开凸耳中的开口，这使得能够维持第一构件与第二构件的连接。

此外，使球形接头在与盖相对的一侧轴向地偏移的弹性构件使得能够在安装之后消除球形接头与两个例如呈衬套的形式的保持元件之间的轴向间隙，两个保持元件被轴向地布置在球形接头的两侧并且将球形接头轴向地固定在轴上。这种轴向间隙对安装球形接头而言通常是必要的，因为在对轴被安装之前，一旦通过将保持元件引入到在两个凸耳之间延伸的内部空间中来对该保持元件进行定位，球形接头也必须被定位在第二构件的两个凸耳之间。在运行过程中这种间隙是不利的，因为该间隙可能增进球形接头的不必要的轴向移动并且促使该球形接头加快磨损，促使轴加快磨损，或者甚至还可能促使两个保持元件加快磨损。换言之，弹性构件确保在运行过程中消除了球形接头的轴向安装间隙。

根据本发明的设备可包括以下特征中的一个或多个，该特征被相互独立地采用或者被相互结合地采用：

-第二轴向保持装置包括保持元件，该保持元件被布置在第二凸耳的与球形接头相对的一侧，并且轴向间隙被设置在轴的第二端部与所述保持元件之间，以使得所述元件除了可能在轴发生破裂的情况下之外不被轴轴向地偏移；由于该轴向间隙，轴在运行期间不抵靠在保持元件上并且因此不在该元件上施加任何压力，这是有利的，

-包括支撑元件的第一衬套被安装在第一凸耳的开口中，并且使轴穿过该第一衬套，

-支撑元件由第一衬套的在球形接头侧的一个端部处的外环形边缘构成，

-在安装位置，轴向间隙被设置在第一凸耳与支撑元件之间，

-弹性构件直接或间接地轴向抵靠在第一衬套的一个端部上，

-包括保持元件的第二衬套被安装在第二凸耳中的开口中，并且使轴穿过该第二衬套，保持元件由所述第二衬套的内环形边缘构成，

-第二衬套在球形接头侧的内端部处包括被置于第二凸耳的内侧面与球形接头之间的外环形边缘，以及，球形接头间接地被所述弹性构件偏移，以轴向地支承在所述外环形边缘上，

-诸如为贝氏垫圈(Belleville washer)的弹性构件被安装，以被轴向地夹在盖与轴的第一端部之间，以便使所述轴沿远离盖的方向轴向地偏移，轴的所述第一端部包括在与球形接头相对的一侧轴向地抵靠在第一衬套的一个端部上的外环形边缘，

-所述衬套或每个衬套被设计为从在所述凸耳之间延伸的内部空间安装在对应的凸耳中的开口中，

-盖在形状上为大约环形的，并且包括外周缘部分，该外周缘部分围绕轴的所述端部延伸并且被施加以及被固定到第一凸耳的外侧面，以及

-盖被固定到轴。

本发明还涉及一种涡轮发动机，所述涡轮发动机诸如为飞行器涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机，其特征在于，所述涡轮发动机配备有至少一个如上文所描述的设备。

附图说明

通过阅读以非限制性示例的方式给出的以下说明并且参照附图，本发明将被更好地理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将显现，在附图中：

图1为根据本发明的球形接头设备的实施例的示意性轴向截面视图，

图2为图2的球形接头设备的示意性轴向截面视图，在这里轴是破裂的，

图3至图6为图2的球形接头设备的示意性透视图，以及

图7为根据本发明的球形接头设备的另一个实施例的示意性轴向截面视图。

具体实施方式

图1至图6示出了根据本发明的球形接头设备10的第一实施例。该设备10包括连接杆12，该连接杆的一个端部承载球形接头14，并且该端部被置于U形接头18的两个凸耳16、17之间。

在将涡轮发动机从支柱悬吊的情况下，典型地，U形接头18与发动机的壳体共同地成型或者被固定到该壳体。U形接头18为凹型的，其两个凸耳16、17为平的并且相互平行，这些凸耳16、17包括同轴的开口20、22，该开口具有圆筒形的内壁。

连接杆12被连接到用于在支柱上进行悬吊的装置，所述杆的在图中可见的端部为平的并且包括开口24，该开口具有用于安装保持架(cage)26的圆筒形的内壁，该保持架被夹在开口中，并且该保持架的球形内壁接纳球形接头14，该球形接头在保持架26中可自由地旋转。球形接头14包括圆柱形的孔28，具有圆柱形的主体的轴30穿过该孔，该轴的端部进入到凸耳16、17中的开口20、22中。轴30在第一端部处包括外环形边缘32。

在示出的示例中，两个衬套36、38被分别安装在凸耳中的开口20、22中。这些衬套36、38是同轴的，并且各自包括管状的圆筒形主体。

第一衬套36从凸耳16的内侧接合在开口20中，并且在其内端部(位于与球形接头14相同的一侧)处包括外环形边缘40，该外环形边缘与凸耳16的内侧面42相对(以及更准确地，该外环形边缘与面42的围绕开口20延伸的周缘部分相对地延伸)。

如在图1中可见的，在安装位置，边缘40与面42隔开一轴向间隙A1。第一衬套36的边缘40支承在球形接头14上。因此，边缘40形成了支撑元件，轴30穿过该支撑元件，并且该支撑元件轴向地抵靠在球形接头上。在这种情况下，该支撑元件40由衬套36构成，但例如也可能具有一种不具有外环形边缘的衬套36，则支撑元件40由被轴向地置于衬套36与球形接头14之间的环形垫圈构成。此外，轴30的边缘32轴向地抵靠在衬套36的外端部(位于与球形接头相对的一侧)上，并且与凸耳的外部面44隔开一轴向间隙A2。

第二衬套38从凸耳16的内侧接合在开口22中，并且在其内端部(位于与球形接头相同的一侧)处包括外环形边缘46，该外环形边缘与凸耳的内侧面48相对(以及更准确地，该外环形边缘与面48的围绕开口22延伸的周缘部分相对地延伸)。如在图1中可见的，在安装位置，边缘46轴向地抵靠在面48上。第二衬套38的边缘46支承在球形接头上。

第二衬套38在其外端部(位于与球形接头相对的一侧)处包括内环形边缘50，该内环形边缘用于朝向凸耳18的外侧轴向地保持轴30。如在图1中可见的，在安装位置，边缘50与轴30隔开一轴向间隙A3，使得轴30与第二衬套38之间产生轴向抵靠。事实上，这种轴向抵靠将具有下述风险：对轴30在第一衬套36上的轴向抵靠造成损害，并且因此对球形接头14在两个衬套之间的夹持造成损害。如果轴30发生破裂(见图2)，轴的在第二衬套38中延伸的部分30a可轴向地支承在该衬套38的边缘50上，因此该部分被保持并且被防止变为从凸耳17脱离。

在图2中，轴30的破裂由附图标记39来指示。优选地，该破裂出现在轴30上的下述位置处：该位置基本对应于球形接头的沿轴向方向的孔的中间，使得破裂表面相对于轴基本沿径向方向尽可能远地延伸。因此，轴30的两个断裂的部分继续对球形接头进行保持。为此，轴30基本在其中心处可包括相对脆弱的区域，该区域促进轴在该区域中破裂而不是在其它位置破裂，而未对轴的总体强度造成损害。该相对脆弱的区域可由轴上的外周环形槽产生，该外周环形槽相对于轴的直径具有足够小的深度，以维持所述轴的机械性能。

因此，衬套38形成了用于保持轴30的装置，如根据附图清楚明确的，这些装置由凸耳17承载。根据本发明的设备10包括用于保持轴30的其它装置，这些装置由另一凸耳16承载，并且在这里，这些装置包括附接并固定到凸耳16的盖52。

在示出的示例中，盖52在形状上为环形的，并且覆盖轴30的包括边缘32的端部。盖52被布置在凸耳16的外部，该盖的外周缘54围绕轴30的边缘32延伸，并且该外周缘被施加以及被固定到凸耳16的外部面44。在这里，盖52在其周缘54处包括四个开口56，四个开口用于使螺钉58穿过，该螺钉被从外部直接旋到凸耳16的有螺纹的开口60中。螺钉58在这里基本与轴30平行地延伸。

在压缩下可变形的弹性构件62被安装，以被轴向地夹在盖52与轴30的包括边缘32的端部之间。一旦盖52被固定到凸耳16，则该弹性构件62被预加应力，并且该弹性构件使轴30朝向与盖52相反的一侧轴向地偏移。因为轴30的边缘32由于轴向间隙A2而轴向地抵靠在第一衬套36上，所以弹性构件62使轴向地抵靠在球形接头14上的支撑元件40沿远离盖的方向轴向地偏移。在这种情况下，弹性构件62为贝氏垫圈，该贝氏垫圈的外周缘抵靠在轴30上并且被轴30的圆筒形的边缘64包围，该边缘相对于轴以垫圈为中心并且对该垫圈的压缩进行引导。因此，在安装位置，轴30与盖52隔开一轴向间隙A4，弹性构件62在该轴向间隙中延伸。

在该第一实施例中，将垫圈62布置在轴30与盖52之间是相当大的优势。这是因为：垫圈可具有或多或少地与轴相同的直径(虽然两个直径之间可能有大的差异)，并且此外，通过为此调节盖52的轴向尺寸可将轴向间隙A4设置成更大或更小。因此，选取下述的可商购的垫圈：该垫圈具有或多或少地接近于轴30的直径的直径，圆筒形的边缘64将根据所选择的垫圈的直径而适于轴的端部，并且将设置合适的轴向间隙A4，以顾及到垫圈的高度。以这种方式，节省了在必须对垫圈加以特定的尺寸的情况下将会需要的开发成本，而该特定的尺寸在可商购的垫圈中未被找到。

如在图3至图6中可见的，U形接头18的凸耳16、17通过加强的壁66相互连接，该加强的壁基本与轴30平行地延伸。

根据本发明的设备10可以以如下的方式被安装。如上文所描述的，衬套36、38从凸耳的内部安装在U形接头18的凸耳16、17中的开口20、22中。由连接杆12承载的球形接头14被接合在凸耳之间以及被布置在衬套36、38之间，以使得该球形接头的孔28与衬套的孔对齐。间隙A1利于球形接头14的接合，这使得安装能够以超出球形接头14的轴向尺寸一距离A1而将衬套36、38之间的距离增加。因此，该间隙A1为可设置在球形接头与两个保持元件之间的轴向安装间隙，在这里，两个保持元件为被轴向地布置在球形接头的两侧上的衬套36和38。之后轴30被接合在衬套36、球形接头14的孔、以及之后在衬套38中，直至所述轴的边缘32抵靠在衬套36上为止。弹性构件62被置于轴30上，之后盖52被安装在弹性构件62上并且通过螺钉58被固定到凸耳16。螺钉58的旋紧引起了对弹性构件62的压缩，使得轴30的边缘32被保持为抵靠在衬套36上，并且使得球形接头14被夹在衬套36、38之间。弹性构件62的刚性被设计为足以使得：在运行期间，衬套36在轴30上保持轴向地固定。则称在运行期间，球形接头的轴向安装间隙被消除了。当设备被拆卸时(例如用于维护)，一旦盖52被拆卸，就重新产生该间隙，因为那时弹簧62不再使支撑元件40偏移。

图7示出了根据本发明的球形接头设备10'的另一个实施例。设备10'的已在上文关于设备10进行了描述的元件在图7中以相同的附图标记来指示。

能够看到的是，在该实施例中，由凸耳17承载的用于轴向地对轴30'进行保持的装置包括衬套38，该衬套与第一实施例的衬套相同。

在这种情况下，由凸耳16承载的保持装置包括盖52'，该盖至少部分地覆盖轴30'的一个端部。盖52'在这里通过螺钉68固定到轴30'，该螺钉与轴30'同轴并且被旋到轴的端部中的有螺纹的开口70中，并且该盖还通过与上文所描述的螺钉相似的螺钉58固定到凸耳16。在变型中，盖52'可与轴30'形成为一件。

在图7中示出的示例中，由盖52'和螺钉58形成的组件确保了轴30'被轴向地保持在凸耳16的与球形接头14相对的一侧。在前述的变型中，仅由螺钉58确保了轴30'被沿该方向轴向地保持。

在这种情况下，在压缩下可变形的弹性构件62'被安装，以被轴向地夹在盖52'与衬套36之间，该衬套被安装在凸耳16中的开口20中。在这种情况下，弹性构件62'围绕轴30'延伸。弹性构件62'使衬套36沿远离盖52'的方向轴向地偏移。因此，由衬套36构成的支撑元件40被弹性构件62'偏移，以轴向地支承在球形接头14上。应当注意的是，如在设备10的之前的实施例中，设置在支撑元件40与第一凸耳16的内表面之间的轴向距离对应于前述的距离A1，该轴向距离使得能够提供用于球形接头的轴向安装间隙。

弹性构件62'可直接地轴向抵靠在衬套36的一个端部上。相反，在示出的示例中，弹性构件62'间接地轴向抵靠在衬套36的该端部上，因为环72被置于弹性构件62'与该端部之间。该弹性构件62'还可以为贝氏垫圈。

在这种情况下，弹性构件62'的尺寸被设置，以使得该弹性构件的内直径很小程度地大于轴30'的直径。

该实施例使得在拆卸期间，一旦固定盖52'的螺钉58被从U形接头移除，则能够以单个单元的形式将包括盖52'、轴30'和构件62'的组件与环72一起移除。

Claims (13)

1.球形接头设备(10，10')，所述球形接头设备用于将涡轮发动机从支柱悬吊或者将一件装备悬吊在涡轮发动机的机体上，所述球形接头设备包括第一构件(12)，所述第一构件的一个端部承载球形接头(14)并且被置于第二构件(18)的两个凸耳(16，17)之间，所述球形接头包括用于使轴(30，30')通过的孔(28)，所述轴的端部穿过所述凸耳中的开口(20，22)，所述凸耳中的第一凸耳(16)包括或承载第一装置(52，58，52')，所述第一装置用于将所述轴轴向地保持在与所述球形接头相对的一侧，所述凸耳中的第二凸耳(17)包括或承载第二装置(38)，所述第二装置用于将所述轴轴向地保持在与所述球形接头相对的一侧，其特征在于，第一轴向保持装置包括盖(52，52')，所述盖被固定到所述第一凸耳(16)，并且所述盖至少部分地覆盖所述轴(30，30')的第一端部或者与所述轴的第一端部形成为一件，以及，所述设备进一步包括弹性构件(62，62')，所述弹性构件在压缩下是可变形的并且被所述盖保持，所述弹性构件(62，62')被设计为使支撑元件(40)沿远离所述盖的方向轴向地偏移，所述轴穿过所述支撑元件并且所述支撑元件轴向地抵靠在所述球形接头(14)上。

2.根据权利要求1所述的设备(10，10')，其特征在于，第二轴向保持装置包括保持元件(50)，所述保持元件被布置在所述第二凸耳(17)的与所述球形接头(14)相对的一侧，以及，在所述轴(30，30')的第二端部与所述保持元件(50)之间设置轴向间隙(A3)，以使得所述元件除了可能在所述轴发生破裂的情况下之外不被所述轴轴向地偏移。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备(10，10')，其特征在于，包括所述支撑元件(40)的第一衬套(36)被安装在所述第一凸耳(16)的开口(20)中，并且使所述轴穿过所述第一衬套。

4.根据权利要求3所述的设备(10，10')，其特征在于，所述支撑元件(40)由所述第一衬套(36)的在所述球形接头(14)侧的一个端部处的外环形边缘构成。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的设备(10，10')，其特征在于，在安装位置，轴向间隙(A1)被设置在所述第一凸耳(16)与所述支撑元件(40)之间。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的设备(10')，其特征在于，所述弹性构件(62')直接或间接地轴向抵靠在所述第一衬套(36)的一个端部上。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备(10，10')，其特征在于，包括所述保持元件(50)的第二衬套(38)被安装在所述第二凸耳(17)中的所述开口(22)中，并且使所述轴(30，30')穿过所述第二衬套，所述保持元件(50)由所述第二衬套(38)的内环形边缘构成。

8.根据权利要求7所述的设备(10，10')，其特征在于，所述第二衬套(38)在所述球形接头(14)侧的内端部处包括被置于所述第二凸耳(17)的内侧面(48)与所述球形接头之间的外环形边缘(46)，以及，所述球形接头间接地被所述弹性构件(62，62')偏移，以轴向地支承在所述外环形边缘(46)上。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的设备(10)，其特征在于，诸如为贝氏垫圈的所述弹性构件(62)被安装，以被轴向地夹在所述盖(52)与所述轴(30)的第一端部之间，以便使所述轴沿远离所述盖的方向轴向地偏移，所述轴的所述第一端部包括在与所述球形接头(14)相对的一侧轴向地抵靠在所述第一衬套(36)的一个端部上的外环形边缘(32)。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的设备，其中，所述衬套或每个衬套(36，38)被设计为从在所述凸耳之间延伸的内部空间安装在对应的凸耳中的开口中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述盖(52)在形状上为大约环形的，并且包括外周缘部分(54)，所述外周缘部分围绕所述轴(30，30')的所述端部延伸并且被施加以及被固定到所述第一凸耳(16)的外侧面(44)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10')，其特征在于，所述盖(52')被固定到所述轴(30')。

13.涡轮发动机，所述涡轮发动机例如为飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机，其特征在于，所述涡轮发动机配备有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的设备(10，10')。