安装系统及安装装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及一种用于安装涡轮发动机的系统和方法，更具体地，涉及一种利用齿轮箱来安装和校平涡轮发动机的系统和方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮系统包括转子单元，该转子单元被安装以在固定的外部壳体内部转动，并且燃气涡轮系统通常具有安装到外部壳体的齿轮箱。齿轮箱通常定位于涡轮发动机的附近，并以一种方式被连接以使用来自涡轮发动机的动力来驱动发动机的配件，如发电机、流体泵以及用于冷却油或加热燃料的热交换器。使用至少两个纵向间隔开的支撑件来承受发动机及其齿轮箱的各种负载，例如，涡轮发动机被安装在其船尾端，并安装到在齿轮箱的前端。这些负载通常包括垂直负载(如发动机的重量)、由发动机生成的推力所产生的轴向负载以及根据发动机的应用而产生的横向和滚动负载。
[0003]船尾发动机安装件(aft engine mount)通常设置有弹簧或其他偏压件，以在垂直方向上将弹簧力提供给发动机。然而，弹簧负载的船尾安装件已证实表现不一致，其在非平面表面的条件下高度可变的弹簧力(高达1000镑)方面有困难，并且在维持一致的校平方面有困难。由于有缺陷的船尾安装件，发动机如悬臂向外突出，并使得齿轮箱与发动机错位。结果，齿轮箱中的一个或多个齿轮经受额外负载，造成轮齿的过度磨损。因此，带有弹簧负载的船尾安装件的发动机的齿轮箱很容易出现故障，原因是发动机没有被完全支撑和/或发动机的位置变化过大。此外，由技术人员设置弹簧负载的船尾安装件可能变化很大。
[0004]Busekros等人的美国专利申请8，028, 967中描述了一种用于安装的装置和方法。具体地说，该专利公开了一种通过支撑件安装在底架上的燃气涡轮发动机。支撑件在与底架可操作地接合时通过多个支撑板元件提供了支撑面。仅仅改变支撑板的布置方式就能使其对燃气涡轮机系统的安装进行后期调整，以使得振动最小化并能承受发动机的重量。升降装置被设置成简单地升高燃气涡轮发动机，从而改变支撑板的布置方式。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，提供了一种安装系统，所述安装系统用于将发动机组连接到支撑结构，所述发动机组包括涡轮发动机部，所述涡轮发动机部围绕轴向轴线并连接至齿轮箱部；船尾安装装置可以将涡轮发动机部连接到支撑结构；测力器可以配置成测定发动机组在船尾安装装置的位置上的负载力；所述船尾安装装置的长度在涡轮发动机部和支撑结构之间在大致正交于所述轴向轴线的径向上调节，以相对于所述轴向轴线基本上对齐齿轮箱部和发动机部。
[0006]发动机组在发动机运转状态下可具有可确定的负载力。在发动机运转状态下，发动机组可沿着所述轴向轴线以及沿径向发生热膨胀，并且船尾安装装置的尺寸可以设置到期望的长度以对应于可确定的负载力，以便在发动机运转状态下相对于所述轴向轴线基本上对齐齿轮箱部和发动机部。
[0007]在一个示例中，提供了一种用于对齐齿轮箱部和发动机组相对于轴向轴线的发动机部的方法，所述方法可以包括以下步骤中的一个或多个，例如，可以用测力器来测定连接在发动机部和支撑结构之间的船尾安装装置的位置上的发动机组的负载力；可以测定发动机部与支撑结构之间的船尾安装装置在基本上正交于轴向轴线的径向上的长度，所述长度可以对应于负载力；可以调整负载力和船尾安装装置长度中的至少一个，以相对于所述轴向轴线基本上对齐齿轮箱部和发动机部。
[0008]在一个示例中，提供了一种安装装置，用于将可热膨胀结构连接到支撑结构，包括第一安装段，连接到可热膨胀结构；第二安装段，连接到支撑结构；连接杆，连接在第一安装段和第二安装段之间；连接杆可包括枢转地连接到第一安装装置的第一端和/或可枢转地连接到第二安装装置的第二端，以允许在热膨胀期间可热膨胀结构沿着轴向轴线做轴向运动；连接杆可以是可调节的，以调整可热膨胀结构和支撑结构之间的安装装置在基本上正交于轴向轴线的径向上的长度；所述安装装置可包括测力器。
[0009]进一步的，所述第二安装段包括支撑壳体，所述支撑壳体至少部分地包括所述测力器，具有所述测力器的所述支撑壳体可拆卸式地连接到所述支撑结构上。
【附图说明】
[0010]图1是示例性的所公开的发动机组的示意图；
[0011]图2是可与图1的发动机组一起使用的示例性的所公开的船尾安装装置的透视图；
[0012]图3是图2中示例性的所公开的船尾安装装置的侧视图；
[0013]图4是绘示一种对齐发动机组的示例性方法的示意图。
【具体实施方式】
[0014]图1示出了发动机组10的一个示例，该发动机组10可以包括涡轮发动机12和齿轮箱14(部分以虚线示出)。涡轮发动机12可包括风扇部分(未示出)、压缩部分16、燃烧室部分18和涡轮部分20，可以按处于轴向流动关系的图中所示的顺序来布置这些部分。空气能够通过风扇部分(如果提供的话)和压缩部分16进入发动机，在那里空气可以在每一部分被加压。离开压缩部分16的压缩空气可以进入燃烧室部分18，在那里空气可以与燃料混合并燃烧，以提供高能量的气体流。离开燃烧室部分18的高能量气体流可以进入涡轮部分20，在那里它可以膨胀。高能量气体流膨胀期间提取的能量可以被指引去驱动风扇部分(如果提供的话)和压缩部分16。空气也可以绕过核心发动机以产生一部分发动机推力。这些部分可以包括一个或多个可转动元件，诸如其他的压缩机或涡轮机(未示出)，所述可转动元件绕中心旋转轴线Y旋转。外部壳体(未示出)可以容纳上述各个部分。壳体可以为发动机提供主要的结构性支撑，并且可以由一个或多个套管部分构成，这些套管部分可以通过各种连接机构(如螺栓连接的法兰)被接合到一起。发动机组10可以在一个或多个安装位置被安装到支撑结构22，如将在本文中描述的那样。发动机组10可以在运行状态期间沿Y轴轴向和/或沿X轴径向发生热膨胀。
[0015]齿轮箱14可安装到涡轮发动机12的外部壳体。齿轮箱14可以传输来自涡轮发动机12的动力以驱动一个或多个附件(未示出)，例如用于供电的发电机、用于循环流体的泵、用于冷却油或加热燃料的热交换器、本领域中已经的任何其他附件或其组合。每个附件都可以安装在齿轮箱14上。
[0016]在图1中，齿轮箱14可以被前安装装置30安装在发动机壳体的前端，以将齿轮箱部32连接到支撑结构22。在一个示例中，前安装装置30可以以安全的方式连接齿轮箱部32和支撑结构22，以基本抑制上述二者之间的轴向和/或径向的相对运动。前安装装置30可包括扁平支架34，该扁平支架34具有竖直部分36和平面部分38，其中竖直部分36从支撑结构22处延伸出去，而平面部分38大致正交于竖直部分36。平面部分38可与齿轮箱14的安装法兰40共面。为此，平面部分38和安装法兰40可以包括对齐的开口，这些对齐的开口用于接收机械紧固件(如螺栓)，或者作为选择，平面部分38和安装法兰40可以由其他已知的接合机制(如焊接、粘接等等)固定在一起。前安装装置30可以被配置为传输齿轮箱的偏移和失真。在一个示例中，扁平支架34可以是“L形”构件，该“L形”构件具有竖直部分36与平面部分38，形成支腿。
[0017]在图1中，也可提供船尾安装装置50 ο船尾安装装置50可以连接在涡轮发动机部52和支撑结构22之间。船尾安装装置50可被配置成在热膨胀期间允许发动机组10的轴向运动。船尾安装装置50可被配置成在热膨胀期间允许发动机组10的径向运动，并在热膨胀过后抑制发动机组10的径向运动。在一个示例中，在发动机组10的热膨胀期间，船尾安装装置50可以被配置成允许发动机组的轴向运动和发动机组的径向运动。
[0018]船尾安装装置50可包括测力器60，该测力器60用于测定在船尾安装装置50的位置上发动机组10的负载力。船尾安装装置50可以从涡轮发动机12的重心沿轴向定位。在一个示例中，测力器60可以包括应变仪，例如在负载传感器或校准弹簧秤中发现的应变仪。然而，可以使用其他构造的测力器，例如，直接放置应变仪到发动机组上来测定负载。可以理解的是，本领域的普通技术人员可以使用其他机械装置去测定发动机组的负载。
[0019]支撑壳体62可以至少部分地包括测力器60。在一个示例中，测力器60包括应变仪，可以将测量到的变形转换为电信号，因为应变改变了导线的有效电阻。电信号可通过一个或多个导体携传输至具有显示器的控制器，所述显示器用于以数值显示或以其他方式(如用图表)表示力负载，所述控制器例如为手持设备的一部分。应该理解的是，控制器可以是计算装置，例如处理器，所述计算装置可以从计算机可读介质读取计算机可执行指令，并可以执行那些指令。计算机可读介质可包括永久性和暂时性介质。前者的例子包括:磁盘、光盘、闪存存储器、RAM、ROM、磁带、存储卡等。后者的例子包括:声信号、电信