动态载荷减小系统.pdf

本发明涉及动态载荷减小系统。栓接在一起的第一凸缘和第二凸缘包括设置成通过第一凸缘中的第一螺栓孔的螺栓。螺栓至少部分地延伸通过第二凸缘中的第二孔。螺栓包括螺栓头、螺纹，以及在螺栓头和螺纹之间的柄。可压扁式间隔件设置在第一多个螺栓的柄周围，并且接触螺栓头和第一凸缘，且在螺栓头和第一凸缘之间沿轴向延伸。衬套设置在第二多个螺栓周围，且接触螺栓头和第二凸缘，而且在螺栓头和第二凸缘之间沿轴向延伸。柄外径(SD)可小于螺纹直径(TD)，并且热缩管可设置在间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。第一螺栓孔可延伸到第一凸缘上的开口环形槽口中，且第二孔可部分地延伸通过第二凸缘的向前延伸的环形横档，其中横档接纳在槽口内。

权利要求书一种栓接凸缘组件(64)，包括：
第一凸缘(146)，栓接到第二凸缘(147)上；
第一圆形排(156)的第一螺栓孔(158)，沿轴向延伸通过所述第一凸缘(146)；
螺栓(160)，设置成通过所述第一螺栓孔(158)以及通过第二孔(168)，所述第二孔(168)沿轴向至少部分地延伸通过所述第二凸缘(147)；
所述螺栓(160)中的各个包括螺栓头(170)、螺纹(174)，以及在所述螺栓头(170)和所述螺纹(174)之间的柄(172)；
可压扁式间隔件(182)，设置在第一多个(180)所述螺栓(160)的柄(172)周围；
所述间隔件(182)接触所述螺栓头(170)和所述第一凸缘(146)，并且在所述螺栓头(170)和所述第一凸缘(146)之间沿轴向延伸；
衬套(192)，设置在第二多个(194)所述螺栓(160)周围；并且
所述衬套(192)接触所述螺栓头(170)和所述第二凸缘(147)，并且在所述螺栓头(170)和所述第二凸缘(147)之间沿轴向延伸。
 根据权利要求1所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：所述柄(172)的柄外径(SD)小于所述螺纹(174)的螺纹直径(TD)，并且热缩管(185)设置在所述间隔件(182)中的至少一些的螺栓柄(172)周围。
 根据权利要求2所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：所述间隔件(182)在所述第一凸缘(146)的第一平坦环形表面(183)上接触所述第一凸缘(146)，并且所述衬套(192)在所述第二凸缘(147)的第二平坦环形表面(184)上接触所述第二凸缘(147)。
 根据权利要求2所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：所述间隔件(182)包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部(188，190)之间沿轴向延伸的管状本体(186)。
 根据权利要求1所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：
所述衬套(192)包括在第一衬套端(200)和第二衬套端(202)之间沿轴向延伸的管状衬套本体(196)；
环形衬套凸缘(204)，在所述第一衬套端(200)上且在所述螺栓头(170)附近；并且
间隙(L)，在所述环形衬套凸缘(204)和所述第一凸缘(146)之间。
 根据权利要求1所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：所述第二孔(168)带螺纹且沿轴向部分地延伸通过所述第二凸缘(147)。
 根据权利要求6所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：
所述第一螺栓孔(158)通过所述第一凸缘(146)而沿轴向延伸到所述第一凸缘(146)上的向后开口的环形槽口(154)中；
所述第二孔(168)部分地延伸通过所述第二凸缘(147)的向前延伸的环形横档(152)；并且
所述环形横档(152)接纳在所述环形槽口(154)内。
 根据权利要求1所述的组件(64)，其特征在于，进一步包括：
所述第一螺栓孔(158)沿轴向延伸通过所述第一凸缘(146)；
所述第二孔(168)部分地延伸通过所述第二凸缘(147)的向前延伸的环形横档(152)；以及
所述环形横档(152)接纳在内凹槽或外凹槽(216，218)内，所述内凹槽或所述外凹槽(216，218)分别由从所述第一凸缘(146)向后延伸的内唇缘或外唇缘(206，208)限定。
 一种燃气涡轮发动机前部轴承系统(136)，包括：
前部轴承支承结构(138)和风扇框架(33)；
栓接凸缘组件(64)，包括在所述前部轴承支承结构(138)的后部端(148)处的第一凸缘(146)，所述第一凸缘(146)栓接到所述风扇框架(33)上的第二凸缘(147)上；
第一圆形排(156)的第一螺栓孔(158)，沿轴向延伸通过所述第一凸缘(146)；
螺栓(160)，设置成通过所述第一螺栓孔(158)以及通过第二孔(168)，所述第二孔(168)沿轴向至少部分地延伸通过所述第二凸缘(147)；
所述螺栓(160)中的各个包括螺栓头(170)、螺纹(174)，以及在所述螺栓头(170)和所述螺纹(174)之间的柄(172)；
可压扁式间隔件(182)，设置在第一多个(180)所述螺栓(160)的柄(172)周围；
所述间隔件(182)接触所述螺栓头(170)和所述第一凸缘(146)，并且在所述螺栓头(170)和所述第一凸缘(146)之间沿轴向延伸；
衬套(192)，设置在第二多个(194)所述螺栓(160)周围；并且
所述衬套(192)接触所述螺栓头(170)和所述第二凸缘(174)，并且在所述螺栓头(170)和所述第二凸缘(147)之间沿轴向延伸。
 一种航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机(10)，包括：
以向下游串行的方式处于流连通的风扇(14)、低压压缩机或增压器(16)、高压压缩机(18)、燃烧器(20)、高压涡轮(22)和低压涡轮(24)，它们被限定成围绕发动机中心线轴线(12)；
所述低压涡轮(24)被低压传动轴(25)连结到所述风扇(14)和所述低压压缩机或增压器(16)上；
前部轴承支承结构(138)，支承前部轴承(139)；
所述前部轴承(139)可旋转地部分地支承所述低压传动轴(25)；
栓接凸缘组件(64)，包括在所述前部轴承支承结构(138)的后部端(148)处的第一凸缘(146)，所述第一凸缘(146)栓接到所述发动机(10)的风扇框架(33)上的第二凸缘(147)上；
第一圆形排(156)的第一螺栓孔(158)，沿轴向延伸通过所述第一凸缘(146)；
螺栓(160)，设置成通过所述第一螺栓孔(158)以及通过第二孔(168)，所述第二孔(168)沿轴向至少部分地延伸通过所述第二凸缘(147)；
可压扁式间隔件(182)，设置在第一多个(180)所述螺栓(160)的柄(172)周围；
所述间隔件(182)接触所述螺栓头(170)和所述第一凸缘(146)，并且在所述螺栓头(170)和所述第一凸缘(146)之间沿轴向延伸；
衬套(192)，设置在第二多个(194)所述螺栓(160)周围；并且
所述衬套(192)接触所述螺栓头(170)和所述第二凸缘(147)，并且在所述螺栓头(170)和所述第二凸缘(147)之间沿轴向延伸。
 根据权利要求10所述的发动机(10)，其特征在于，进一步包括：
所述第二孔(168)带螺纹且沿轴向部分地延伸通过所述第二凸缘(147)；
所述第一螺栓孔(158)通过所述第一凸缘(146)而沿轴向延伸到所述第一凸缘(146)上的向后开口的环形槽口(154)中；
所述第二孔(168)部分地延伸通过所述第二凸缘(147)的向前延伸的环形横档(152)；
所述环形横档(152)接纳在所述环形槽口(154)内；
所述柄(172)的柄外径(SD)小于所述螺纹(174)的螺纹直径(TD)，并且热缩管(185)设置在所述间隔件(182)中的至少一些的螺栓柄(172)周围；
所述间隔件(182)包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部(188，190)之间沿轴向延伸的管状本体(186)。
 根据权利要求10所述的发动机(10)，其特征在于，进一步包括：
所述第一螺栓孔(158)沿轴向延伸通过所述第一凸缘(146)；
所述第二孔(168)部分地延伸通过所述第二凸缘(147)的向前延伸的环形横档(152)；
所述环形横档(152)接纳在内凹槽或外凹槽(216，218)内，所述内凹槽或所述外凹槽(216，218)分别由从所述第一凸缘(146)向后延伸的内唇缘或外唇缘(206，208)限定；
所述衬套(192)包括在第一衬套端(200)和第二衬套端(202)之间沿轴向延伸的管状衬套本体(196)；
环形衬套凸缘(204)，在所述第一衬套端(200)上且在所述螺栓头(170)附近；并且
间隙(L)，在所述环形衬套凸缘(204)和所述第一凸缘(146)之间。

说明书动态载荷减小系统
技术领域
本发明涉及栓接凸缘连接，并且特别地，涉及用于在涡轮机中的不平衡事件期间限制传递的载荷的那种连接。
背景技术
一般用螺栓将凸缘保持在一起，螺栓通过设置在各个凸缘中且对准彼此的螺栓孔。相对于栓接接头的轴向中心线的大的径向、切向或轴向载荷可在凸缘中施加挠矩或张力，这可导致螺栓变形或断裂。
在燃气涡轮发动机运行期间，异物(诸如鸟)可影响风扇组件，以及使风扇叶片的一部分或全部变得与转子盘脱开。根据FAA 14 CFR部分第33条准则，这样的叶片损失是认证要求。风扇叶片损失会产生大的转子不平衡，特别是在导致不平衡的事件的早期旋转中。这会导致潜在地有损害的不平衡力传递到栓接连接部，可能导致它们帮助支承的凸缘和轴承不对准。
这可能是燃气涡轮发动机中的特定问题，在航空器燃气涡轮发动机中更是这样，航空器燃气涡轮发动机使用栓接连接来支承轴承，轴承又支承可旋转的转子。转子叶片失效(这是由于被吸入到风扇或压缩机中的异物引起的)可引起转子不平衡状况。这样的转子不平衡状况可施加径向载荷、周向载荷，以及可能还有轴向载荷，它们足以使支承结构失效而导致失去中心线。这样的转子不平衡状况可导致不意图的高剪切载荷、弯曲载荷或张力载荷，或者这样的载荷的组合施加到凸缘连接螺栓上，从而导致结构损伤、螺栓变形，而且可能导致螺栓断裂以及栓接壳体彼此分离。这可使轴承壳体的凸缘的中心线移位。这又可使轴承的径向位置移位，这是不合需要的状况，即使在发动机关闭和自由旋转的情况下。因而，当存在不平衡载荷事件(例如风扇叶片脱离)，并且发动机将被关闭且风扇自由旋转时，保持支承轴承的轴承壳体的凸缘的中心线是非常合乎需要的。
发明内容
一种栓接凸缘组件包括：第一凸缘，其栓接到第二凸缘上；第一圆形排的第一螺栓孔，其沿轴向延伸通过第一凸缘；螺栓，其设置成通过第一螺栓孔以及通过第二螺栓孔，螺栓沿轴向至少部分地延伸通过第二凸缘。各个螺栓包括螺栓头、螺纹，以及在螺栓头和螺纹之间的柄。设置在第一多个螺栓的柄周围的可压扁(crush)式间隔件接触螺栓头和第一凸缘，并且在螺栓头和第一凸缘之间沿轴向延伸。设置在第二多个螺栓周围的衬套接触螺栓头和第二凸缘，并且在螺栓头和第二凸缘之间沿轴向延伸。
在该组件的示例性实施例中，柄的柄外径小于螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。间隔件在第一凸缘的第一平坦环形表面上接触第一凸缘，并且衬套在第二凸缘的第二平坦环形表面上接触第二凸缘。间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。
第二螺栓孔可带螺纹，并且沿轴向部分地延伸通过第二凸缘。
衬套可包括在第一衬套端和第二衬套端之间沿轴向延伸的管状衬套本体。环形衬套凸缘可在第一衬套端上且在螺栓头附近，其中，在环形衬套凸缘和第一凸缘之间有间隙。
在组件的更具体的示例性实施例中，第一螺栓孔通过第一凸缘而沿轴向延伸到第一凸缘上的向后开口的环形槽口中，第二螺栓孔部分地延伸通过第二凸缘的向前延伸的环形横档(rail)，并且环形横档接纳在环形槽口内。
在组件的另一个更具体的示例性实施例中，第一螺栓孔沿轴向延伸通过第一凸缘，第二螺栓孔部分地延伸通过第二凸缘的向前延伸的环形横档，并且环形横档接纳在内凹槽或外凹槽内，内凹槽或外凹槽分别由从第一凸缘向后延伸的内唇缘或外唇缘限定。
栓接凸缘组件可结合在包括前部轴承支承结构和风扇框架的燃气涡轮发动机前部轴承系统中。第一凸缘在前部轴承支承结构的后部端处，栓接到风扇框架上的第二凸缘上。
燃气涡轮发动机前部轴承系统可结合在航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机中，该航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机包括以向下游串行的方式处于流连通的风扇、低压压缩机或增压器、高压压缩机、燃烧器、高压涡轮和低压涡轮，它们被限定成围绕发动机中心线轴线。低压涡轮被低压传动轴连结到风扇和低压压缩机或增压器上。前部轴承支承结构支承前部轴承，前部轴承可旋转地部分地支承低压传动轴。
根据另一个示例性实施例，一种栓接凸缘组件包括：第一凸缘，栓接到第二凸缘上；第一圆形排的第一螺栓孔，沿轴向延伸通过所述第一凸缘；螺栓，设置成通过所述第一螺栓孔以及通过第二孔，所述第二孔沿轴向至少部分地延伸通过所述第二凸缘；所述螺栓中的各个包括螺栓头、螺纹，以及在所述螺栓头和所述螺纹之间的柄；可压扁式间隔件，设置在第一多个所述螺栓的柄周围；所述间隔件接触所述螺栓头和所述第一凸缘，并且在所述螺栓头和所述第一凸缘之间沿轴向延伸；衬套，设置在第二多个所述螺栓周围；并且所述衬套接触所述螺栓头和所述第二凸缘，并且在所述螺栓头和所述第二凸缘之间沿轴向延伸。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件在所述第一凸缘的第一平坦环形表面上接触所述第一凸缘，并且所述衬套在所述第二凸缘的第二平坦环形表面上接触所述第二凸缘。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述衬套包括在第一衬套端和第二衬套端之间沿轴向延伸的管状衬套本体；环形衬套凸缘，在所述第一衬套端上且在所述螺栓头附近；并且间隙，在所述环形衬套凸缘和所述第一凸缘之间。所述第二孔带螺纹且沿轴向部分地延伸通过所述第二凸缘。所述第一螺栓孔通过所述第一凸缘而沿轴向延伸到所述第一凸缘上的向后开口的环形槽口中；所述第二孔部分地延伸通过所述第二凸缘的向前延伸的环形横档；并且所述环形横档接纳在所述环形槽口内。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件在所述第一凸缘的第一平坦环形表面上接触所述第一凸缘，并且所述衬套在所述第二凸缘的第二平坦环形表面上接触所述第二凸缘。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述第一螺栓孔沿轴向延伸通过所述第一凸缘；所述第二孔部分地延伸通过所述第二凸缘的向前延伸的环形横档；并且所述环形横档接纳在内凹槽或外凹槽内，所述内凹槽或所述外凹槽分别由从所述第一凸缘向后延伸的内唇缘或外唇缘限定。
根据另一个示例性实施例，一种燃气涡轮发动机前部轴承系统包括：前部轴承支承结构和风扇框架；栓接凸缘组件，包括在所述前部轴承支承结构的后部端处的第一凸缘，所述第一凸缘栓接到所述风扇框架上的第二凸缘上；第一圆形排的第一螺栓孔，沿轴向延伸通过所述第一凸缘；螺栓，设置成通过所述第一螺栓孔以及通过第二孔，所述第二孔沿轴向至少部分地延伸通过所述第二凸缘；所述螺栓中的各个包括螺栓头、螺纹，以及在所述螺栓头和所述螺纹之间的柄；可压扁式间隔件，设置在第一多个所述螺栓的柄周围；所述间隔件接触所述螺栓头和所述第一凸缘，并且在所述螺栓头和所述第一凸缘之间沿轴向延伸；衬套，设置在第二多个所述螺栓周围；并且所述衬套接触所述螺栓头和所述第二凸缘，并且在所述螺栓头和所述第二凸缘之间沿轴向延伸。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件在所述第一凸缘的第一平坦环形表面上接触所述第一凸缘，并且所述套管在所述第二凸缘的第二平坦环形表面上接触所述第二凸缘。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述衬套包括在第一衬套端和第二衬套端之间沿轴向延伸的管状衬套本体；环形衬套凸缘，在所述第一衬套端上且在所述螺栓头附近，以及间隙，在所述环形衬套凸缘和所述第一凸缘之间。所述第二孔带螺纹且沿轴向部分地延伸通过所述第二凸缘。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件在所述第一凸缘的第一平坦环形表面上接触所述第一凸缘，并且所述衬套在所述第二凸缘的第二平坦环形表面上接触所述第二凸缘。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述第一螺栓孔通过所述第一凸缘而沿轴向延伸到所述第一凸缘上的向后开口的环形槽口中；所述第二孔部分地延伸通过所述第二凸缘的向前延伸的环形横档；并且所述环形横档接纳在所述环形槽口内。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述第一螺栓孔沿轴向延伸通过所述第一凸缘；所述第二孔部分地延伸通过所述第二凸缘的向前延伸的环形横档；并且所述环形横档接纳在内凹槽或外凹槽内，所述内凹槽或所述外凹槽分别由从所述第一凸缘向后延伸的内唇缘或外唇缘限定。
根据另一个示例性实施例，一种航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机包括：以向下游串行的方式处于流连通的风扇、低压压缩机或增压器、高压压缩机、燃烧器、高压涡轮和低压涡轮，它们被限定成围绕发动机中心线轴线；所述低压涡轮被低压传动轴连结到所述风扇和所述低压压缩机或增压器上；前部轴承支承结构，支承前部轴承；所述前部轴承可旋转地部分地支承所述低压传动轴；栓接凸缘组件，包括在所述前部轴承支承结构的后部端处的第一凸缘，所述第一凸缘栓接到所述发动机的风扇框架上的第二凸缘上；第一圆形排的第一螺栓孔沿轴向延伸通过所述第一凸缘；螺栓，设置成通过所述第一螺栓孔以及通过第二孔，所述第二孔沿轴向至少部分地延伸通过所述第二凸缘；可压扁式间隔件，设置在第一多个所述螺栓的柄周围；所述间隔件接触所述螺栓头和所述第一凸缘，并且在所述螺栓头和所述第一凸缘之间沿轴向延伸；衬套，设置在第二多个所述螺栓周围；并且所述衬套接触所述螺栓头和所述第二凸缘，并且在所述螺栓头和所述第二凸缘之间沿轴向延伸。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述第二孔带螺纹且沿轴向部分地延伸通过所述第二凸缘。所述第一螺栓孔通过所述第一凸缘而沿轴向延伸到所述第一凸缘上的向后开口的环形槽口中；所述第二孔部分地延伸通过所述第二凸缘的向前延伸的环形横档；并且所述环形横档接纳在所述环形槽口内。所述柄的柄外径小于所述螺纹的螺纹直径，并且热缩管设置在所述间隔件中的至少一些的螺栓柄周围。所述间隔件包括在第一扩大或带凸缘的端部和第二扩大或带凸缘的端部之间沿轴向延伸的管状本体。所述间隔件在所述第一凸缘的第一平坦环形表面上接触所述第一凸缘，并且所述衬套在所述第二凸缘的第二平坦环形表面上接触所述第二凸缘。所述第一螺栓孔沿轴向延伸通过所述第一凸缘；所述第二孔部分地延伸通过所述第二凸缘的向前延伸的环形横档；并且所述环形横档接纳在内凹槽或外凹槽内，所述内凹槽或所述外凹槽由分别从所述第一凸缘向后延伸的内唇缘或外唇缘限定。所述衬套包括在第一衬套端和第二衬套端之间沿轴向延伸的管状衬套本体；环形衬套凸缘，在所述第一衬套端上且在所述螺栓头附近；并且间隙，在所述环形衬套凸缘和所述第一凸缘之间。
附图说明
在结合附图得到的以下描述中阐明本发明的前述方面和其它特征，其中：
图1是具有用于转子轴承支承件的栓接凸缘组件的动态载荷减小系统的示例性实施例的航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机的示例性实施例的横截面侧视图。
图2是具有图1中示出的动态载荷减小系统的示例性实施例的发动机的前部部分的放大的横截面侧视图。
图3是图2中示出的栓接凸缘组件和动态载荷减小系统的示例性实施例的透视图。
图4是具有图3中示出的栓接凸缘组件中的可压扁式间隔件的示例性螺栓的横截面图。
图5是具有图3中示出的栓接凸缘组件中的带凸缘衬套的示例性螺栓的横截面图。
图6是另一个示例性栓接凸缘组件中的具有带凸缘的衬套的螺栓的横截面图。
部件列表
10燃气涡轮发动机
12发动机中心线轴线
14风扇
15内部空气流
16低压压缩机或增压器
18高压压缩机
20燃烧器
22高压涡轮(HPT)
23高压传动轴
24低压涡轮(LPT)
25低压传动轴
26空气
28热的燃烧气体
30风扇壳体
32尖锐前缘
33风扇框架
34分流器
36旁通管道
60动态载荷减小系统
64栓接凸缘组件
112风扇转子
114风扇盘
116风扇叶片
118风扇轴
128支承系统
130外部壳体
132内部毂
134支柱
136前部轴承系统
138前部轴承支承结构
139前部轴承
146第一凸缘
147第二凸缘
148后部端
152向前延伸的环形横档
154向后开口的环形槽口
156第一圆形排
158第一螺栓孔
160螺栓
166第二圆形排
168第二螺栓孔
170螺栓头
172柄
174螺纹
176带螺纹插件
178锯齿状锁定环
180第一多个
182可压扁式间隔件
183第一环形表面
184第二环形表面
185热缩管
186管状本体
188第一扩大或带凸缘的端部
190第二扩大或带凸缘的端部
192衬套
194第二多个
196管状衬套本体
200第一衬套端
202第二衬套端
204衬套凸缘
206内唇缘
208外唇缘
210内部槽口壁
216内凹槽
218外凹槽
220内斜面
222外斜面
226最前端
246第一凸缘
247第二凸缘
250螺母
256第一圆形排
258第一螺栓孔
266第二圆形排
268第二螺栓孔
A弯箭头
L间隙
ID间隔件内径
SD柄外径
TD螺纹直径
EOD有效柄外径
RI内部接触长度
RO外部接触长度。
具体实施方式
图1和2中示出的示例性航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机10，其被限定成围绕发动机中心线轴线12，并且适当地设计成安装到航空器的机翼或机身上。发动机10包括以向下游串行的方式处于流连通的风扇14、低压压缩机或增压器16、高压压缩机18、燃烧器20、高压涡轮(HPT)22和低压涡轮(LPT)24。HPT或高压涡轮22通过高压传动轴23连结到高压压缩机18上。LPT或低压涡轮24通过低压传动轴25连结到风扇14和增压器16两者上。
在典型的运行中，空气26被风扇14加压，并且产生内部空气流15，内部空气流15被引导通过增压器16，增压器16进一步对内部空气流15加压。然后加压空气流到高压压缩机18，高压压缩机18进一步对空气加压。加压空气在燃烧器20中与燃料混合，以产生热的燃烧气体28，热的燃烧气体28进而向下游流过HPT 22和LPT 24。
更具体地参照图2，在风扇14后面不远处包围增压器16的分流器34包括尖锐前缘32，尖锐前缘32把被风扇14加压的风扇空气26分成被引导通过增压器16的径向内部流和被引导通过旁通管道36的径向外部流。包围风扇14的风扇壳体30由环形风扇框架33支承。
风扇14包括风扇转子112，风扇转子112具有多个沿周向间隔开的风扇叶片116，风扇叶片116从风扇盘114沿径向向外延伸。风扇盘114连接到风扇轴118上，风扇轴118由LPT 24提供功率。风扇转子112被支承系统128可旋转地支承在风扇框架33上。风扇框架33包括环形外部壳体130、内部轮毂132，以及在环形外部壳体130和内部轮毂132之间延伸的多个沿周向间隔开的支柱134。支柱134为翼形形状，因为旁通空气在相邻的支柱之间穿过。
支承系统128包括前部轴承系统136，前部轴承系统136包括支承前部轴承139(备选地称为“1号轴承”)的前部轴承支承结构138。前部轴承139可旋转地部分地支承低压传动轴25，低压传动轴25连接到风扇轴118上。前部轴承139是推力轴承。图2中示出的前部轴承支承结构138为圆锥形，而且也被称为轴承壳体。其它适当地成形的支承结构也可用来支承前部轴承。前部轴承系统136设置在风扇轴118和前部轴承支承结构138之间。前部轴承支承结构138固定到风扇框架33的内部轮毂132上。
图2‑5示出了用于前部轴承支承结构138的栓接凸缘组件64的动态载荷减小系统60。前部轴承支承结构138包括在前部轴承支承结构138的后部端148处的第一凸缘146。第一凸缘146栓接到上第二凸缘147上，第二凸缘147连接到风扇框架33的内部轮毂132上。第二凸缘147包括接纳在第一凸缘146上的向后开口的环形槽口154内的向前延伸的环形横档152。
第一圆形排156的第一螺栓孔158通过第一凸缘146而沿轴向延伸到环形槽口154中。对应的第二圆形排166的带螺纹的第二螺栓孔168沿轴向部分地延伸到第二凸缘147的向前延伸的环形横档152中。螺栓160设置成通过第一螺栓孔158，并且旋到带螺纹的第二螺栓孔168中。各个螺栓160包括螺栓头170、柄172和螺纹174。本文示出的带螺纹的第二螺栓孔168的示例性实施例在其中插入有带螺纹的插件176，以对第二螺栓孔提供螺纹。锯齿状锁定环178用来将带螺纹的插件176保持在第二螺栓孔168中。本文公开的螺栓160的示例性实施例具有柄外径为SD的柄172，柄外径SD小于螺纹174的螺纹直径TD。
可压扁式间隔件182设置在第一多个180螺栓160的柄172周围。间隔件182接触螺栓头170和第一凸缘146的(优选平坦的)第一环形表面183，并且在螺栓头170和第一环形表面183之间沿轴向延伸。各个间隔件182包括在第一扩大或带凸缘的端部188和第二扩大或带凸缘的端部190之间沿轴向延伸的管状本体186。可压扁式间隔件182被压扁，并且用来在第一凸缘和第二凸缘相对于彼此以及相对于中心线轴线12旋转或枢转(图中的弯箭头A所示出的那样)时降低旋转载荷。在瞬态事件(诸如叶片脱离事件)期间，这可如上面提到的那样进行。可压扁式间隔件182设计成使旋转载荷传播开，以及降低通过凸缘传递到相邻结构中的峰值载荷。
参照图3和5，衬套192设置在第二多个194螺栓160周围，以在凸缘中的至少一个在间隔件被压扁之后变松时，保持凸缘中心线(在正常发动机运行期间，凸缘中心线与发动机中心线轴线12重合)。衬套192设置在第二多个194螺栓160的柄172周围，并且沿轴向完全延伸通过第一螺栓孔158。衬套192接触螺栓头170和第二凸缘147的第二环形平坦表面184，并且在螺栓头170和第二凸缘147的第二环形平坦表面184之间沿轴向延伸。各个衬套192包括在第一衬套端200和第二衬套端202之间沿轴向延伸的管状衬套本体196。
本文示出的衬套192的示例性实施例包括具有可选的环形衬套凸缘204的带凸缘的衬套第一端200。第一凸缘146上的环形槽口154部分地由从第一凸缘146上的环形内部槽口壁210向后延伸的环形径向内唇缘206和外唇缘208限定。内唇缘206和外唇缘208与内部槽口壁210共同限定环形径向内凹槽216和外凹槽218。环形径向内斜面220和外斜面222在第二凸缘147的向前延伸的环形横档152的最前端226上。虽然本文示出了两个凹槽，但也可使用单个凹槽来在径向上使前部轴承支承结构138居中和支承前部轴承支承结构138。内凹槽216和外凹槽218具有沿轴向延伸的内部接触长度RI和外部接触长度RO，沿着内部接触长度RI和外部接触长度RO，凹槽进行金属‑金属接触，并且接合向前延伸的环形横档152。
在环形衬套凸缘204和第一凸缘146的第一环形表面183之间可包括间隙L。衬套凸缘204(其为可选特征)设计成在不平衡事件期间，限制第一凸缘146沿轴向可与第二凸缘147分开多远。为了使衬套凸缘的这个方面有效，间隙L应当小于最长接合长度或接触长度，这被示为内部接触长度RI。
图6示出了栓接凸缘组件的栓接凸缘组件64的备选实施例，其中第一凸缘246和第二凸缘247具有沿轴向完全延伸通过第一凸缘246和第二凸缘247的第一圆形排256的第一螺栓孔258和第二圆形排266的第二螺栓孔268。螺母250固定螺栓160。间隔件182和衬套布置成如上面描述的那样。
置于螺栓上的可压扁式间隔件之间的衬套是要在间隔件被压扁之后保持凸缘中心线。这在具有由两个而不是三个轴承支承的轴的发动机上是优选的。关于尺寸标准，针对螺栓所容许的最大组件夹紧力来确定间隔件的压扁区域的大小，并且然后如由设计实践要求所规定的那样，将螺栓数设定成满足或超过所有正常载荷和极限载荷。如同所有保险丝一样，间隔件必须可靠地传递正常载荷，并且仅在极端载荷下才启动。通过首先针对组件载荷确定大小，间隔件预先受到接近屈服点的应力，并且准备好被最小的凸缘分离启动，同时最大程度地提高正常载荷的凸缘夹紧力。同时，将压扁高度设定成最大程度地降低动态载荷，并且当其它发动机轴向间隔开始冲突时，压扁高度往往占先(cap)。
本文公开的螺栓160的示例性实施例具有柄172的柄外径SD，柄外径SD小于螺纹174的螺纹直径TD。因为可压扁式间隔件182必须在安装期间配合在螺纹174上，所以在柄外径SD和间隔件内径ID之间可存在松散配合。这可在间隔件和螺栓之间的组装部处产生不同心的状况，这又会使间隔件和螺栓弯曲，而具有相关联的不均匀应力。
本文提出的解决这个问题的方法提供一种热缩管185，热缩管185设置在螺栓柄172周围，并且收缩到螺栓柄172上，以产生等于或大于螺纹直径TD(也称为主直径)的有效柄外径EOD，从而容许间隔件182在间隔件内径ID处紧密配合。这有效地使间隔件居中，从而改进间隔件内的压缩应力均匀性，并且容许有较高的组件夹紧载荷，以便最大程度地提高正常载荷能力。在间隔件的间隔件内径ID在大小上设置成在收缩到螺栓柄上时配合在管道上以及配合在管道周围的情况下，然后间隔件的间隔件外径针对压扁区域确定大小。
可压扁式间隔件材料应当具有大体高的抗张强度，以及尽可能低的极限抗张强度(UTS)与屈服强度(YS)极限强度的比。间隔件应当针对组件夹紧载荷下的屈服强度YS确定大小，并且挠度以在诸如叶片脱离的事件中所预计的载荷的极限抗张强度UTS为基础。UTS/YS的比越低，压扁间隔件所需的凸缘载荷(前面的凸缘分离)就越低。间隔件材料的热膨胀系数与螺栓材料匹配也是一种考量。
已经以说明的方式描述了本发明。要理解的是，已经使用的术语意图为描述词而非限制词的性质。虽然已经在本文中描述了认为是本发明的优选的和示例性的实施例的内容，但根据本文的教导，本发明的其它修改对本领域技术人员将是显而易见的，因此，期望将落在本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改保护在所附权利要求中。
因此，期望由美国专利证书保护的是在所附权利要求中限定和区别的发明。