CN104603504B - 行星减速齿轮，尤其用于涡轮机 - Google Patents

Abstract

一种减速单元(1)，其具有尤其用于涡轮机的行星齿轮系，并包括同轴的内行星齿轮(2)和外行星齿轮(3)，该内行星齿轮(2)围绕其轴线(X)可旋转，外行星齿轮(3)静止，至少一个行星齿轮(4)可旋转地安装在行星齿轮架(6)上并与内行星齿轮(2)和外行星齿轮(3)接合，行星齿轮架(6)围绕内行星齿轮(2)和外行星齿轮(3)的轴线(X)枢转，行星齿轮(4)包括内圆柱形表面(7)，内圆柱形表面(7)围绕行星齿轮系(6)的圆柱形表面(8)可枢转地安装。减速单元(1)进一步包括用于将油供应到在所述圆柱形表面(7,8)之间的界面处的装置。本发明的特征在于，供油装置包括：室(10)，所述室(10)设置在行星齿轮架(6)中，形成缓冲油量，并包括距离行星齿轮架(6)的旋转轴线(X)一距离的所称的下区域(15)，更靠近于行星齿轮架(6)的旋转轴线(X)的所述高区域(16)，至少一个在界面(9)处和在高区域(16)处敞开的主通道(19)，以及至少一个在界面(9)处和在低区域(15)处敞开的次级通道(20a，20b)。

Description

行星减速齿轮，尤其用于涡轮机

技术领域

本发明涉及一种行星减速齿轮，尤其是用于涡轮机的。

背景技术

行星减速齿轮通常包括同轴的内太阳齿轮和外太阳齿轮，内太阳齿轮围绕其轴线可旋转移动，外太阳齿轮是静止的，至少一个行星齿轮安装为可在行星齿轮架上可旋转移动，并与内太阳齿轮和外太用齿轮啮合，行星齿轮架可以围绕内太阳齿轮和外太阳齿轮的轴线枢转。进口通常由也被称为“太阳”的内太阳齿轮形成，出口由行星齿轮架形成。外行星齿轮也被称为轨道齿轮。

在涡轮机中，无论涡轮的旋转速度如何，行星减速齿轮具体被使用为用于降低风扇转子的旋转速度的速度减速器。

文献EP 1 703 174描述了这种行星减速齿轮，其中形成行星齿轮的链轮利用轴颈轴承安装在行星齿轮架的枢轴上。换句话说，行星齿轮架包括接合在行星齿轮的圆柱形孔中的圆柱形枢轴。减速器进一步包括油供应通道，所述油供应通道在所述圆柱形表面之间的界面处张开。在操作过程中，在界面处必须具有油层界面，以防止卡住。

轴颈轴承整体来说比使用滚动元件的轴承更轻、体积更小且更可靠。只要它们被持续供油，且油不包含磨损颗粒，则它们的使用寿命几乎是无限期的。

在油供应回路失效的情况下，例如在泵失效的情况下，供应到轴颈轴承上的油必须维持足够长的时间，以例如启动辅助泵或停止涡轮机。此阶段例如达到几十秒钟。

为此，文献EP 1 703 174使蓄能器在行星齿轮架中形成，各蓄能器可以针对一给定时间，在失效情况下向轴颈轴承供油。

这种蓄能器的结构及其位置使行星齿轮架的制造困难，并提高了其尺寸和重量

发明内容

本发明更特别是目的在于针对这种问题提供简单、有效且具有成本效益的方案。

为此，提供了一种特别用于涡轮机的行星减速齿轮，所述行星减速齿轮包括同轴的内太阳齿轮和外太阳齿轮，内太阳齿轮围绕其轴线可旋转移动，外太阳齿轮是静止的，至少一个行星齿轮安装为在行星齿轮架上可旋转移动，并与内太阳齿轮和外太用齿轮啮合，行星齿轮架可以围绕内太阳齿轮和外太阳齿轮的轴线枢转，行星齿轮架具有圆柱形内表面，所述圆柱形内表面安装为围绕行星齿轮架的圆柱形表面可旋转移动，减速齿轮进一步包括一装置，所述装置用于将油供应到在所述圆柱表面之间的界面，其特征在于，供油装置包括：室，所述室设置在行星齿轮架中，形成缓冲油量，以及具有与行星齿轮架的旋转轴线分隔的所称的下区域(15)；所称的上区域，所述上区域接近于行星齿轮架的旋转轴线；至少一个主通道，所述主通道在所述界面处和在上区域处张开；以及至少一个次要通道，所述次要通道在所述界面处和在下区域处张开。

在操作过程中，在离心力的作用下，出现在室中的油沿着径向向外被强压。因此，设置在行星齿轮架中的室首先填充在与行星齿轮架的旋转轴分隔的下区域中，然后填充在上区域中。

在正常操作过程中，即在不存在油供应回路失效的情况下，进入到室中的油流是高的，油水平因此到达所述室的上区域。然后，油可以通过主通道漏出，以供应轴颈轴承，即在行星齿轮架与行星齿轮的圆柱形表面之间的界面。

应注意的是，考虑到其尺寸，次要通道不让全部油流通过，以使在正常操作过程中，室进行填充。

在失效的情况下，进入到室中的油流变得无效，在室中的油的体积降低，并且不再到达上区域：油可能不再通过主通道漏出，但仅仅穿过次要通道。这样，供应轴颈轴承的油流减少，但针对所必须的有限的时间段，例如针对启动辅助泵或停止涡轮机(轴颈轴承的劣化操作)，足够防止轴承被卡住。

根据本发明的一个特性，室基本为圆柱形。

次要通道的截面优选地小于主通道的截面。

这样的截面根据需要用于轴颈轴承的正常操作及其劣化操作的油流速来确定。

根据本发明的一个实施例，室包括至少两个零件，所述零件沿着轴向相互移动，并通过在室的各零件的下区域处张开的至少一个连通孔连接在一起。

在这种情况下，室的两个零件可以通过分隔壁分隔，所述分隔壁包括连接两个零件的孔，并在各零件的上区域处张开，主通道在所述孔中张开。

根据本发明的另外特性，次要通道在沿着径向离开室的最低点的点处的室中张开。

当颗粒被释放到室中时，在操作过程中，它们在室的最低点处，即在距离行星齿轮架的旋转轴线的最远的点处，受到离心的作用。当次要通道的开口相对于最低点移动时，没有颗粒被带到轴颈轴承，也没有颗粒堵塞次要通道。

根据本发明的一个特性，次要通道在相对于室的内壁突出的区域处的室中张开。

减速齿轮有利地包括至少两个次要通道，所述次要通道在穿过在沿着径向远离室的最低点的点处的行星齿轮架的旋转轴线的径向平面的任何一侧上张开。

各次要通道优选地在室的零件中张开。

当机器停止时，无论行星齿轮架的位置如何，室的两个零件因此不可以同时在重力下清空。当重启该机器时，因此可获得(甚至小的)数量的油，以供应轴颈轴承。

此外，室因此可以包括凹槽，所述凹槽设置在室的下区域中，所述凹槽包括沿着轴向相互分隔的至少上区域和至少下区域，凹槽的下区域沿着径向比凹槽的上区域更远离于行星齿轮架的旋转轴线，凹槽的所述下区域沿着轴向远离在室中的次要通道的开口。

这样，凹槽形成微粒收集器，所述微粒收集器使得可在操作过程中收集并发送远离次要通道的开口的颗粒。事实上，在操作过程中，颗粒首先在离心作用下被收集在凹槽中，然后，它们逐渐地被带至凹槽的下区域(仍然通过离心作用)，即被带至充分远离次要通道的开口的点。因此，在机器的停止和然后再启动的情况下，颗粒在因此避免到达次要通道并堵塞次要通道之前，再次被收集在凹槽中。

附图说明

通过阅读由非限制性例子所提供的以下描述同时参考附图，本发明将更好地被理解，其他的细节、特性和优点将显而易见，其中：

-图1是行星齿轮的前视图，

-图2是行星齿轮的运动视图，

-图3是根据本发明的行星齿轮架部分和减速齿轮的行星齿轮的截面图，

-图4和5是分别沿着图3的线A和B的行星齿轮架的零件的纵向截面图，

-图6和7是基本对应于图3的视图，并图示本发明的里另外两个实施例，

-图8和9是示意地图示次要通道的位置以及在行星齿轮架的两个不同停止位置中的室中的油的剩余体积的视图，

-图10是室的零件的立体图，所述室包括突出区域，次要通道在所述突出区域处张开，

-图11是室的零件的纵向截面立体图，所述室包括使用于收集颗粒的凹槽。

具体实施方式

图1和2示意地图示了根据本发明的行星减速齿轮1的结构。所述行星减速齿轮通常包括同轴的内太阳齿轮2(也被称为太阳)以及外太阳齿轮3(也被称为轨道齿轮)。内太阳齿轮2围绕其轴线可旋转移动，外太阳齿轮3是静止的。该减速齿轮进一步包括行星齿轮4，所述行星齿轮4安装为在行星齿轮架6的枢轴5上可旋转移动。每个行星齿轮4均与内太阳齿轮2和外太阳齿轮3啮合。行星齿轮架6能够围绕内太阳齿轮2和外太阳齿轮3的轴线X枢转。

进口通常由内太阳齿轮2形成，出口由行星齿轮架6形成。

在涡轮机中，行星减速齿轮具体用作用于降低风扇转子的旋转速度的减速器，无论涡轮的旋转速度如何。如在图3至5中最好地看到的那样，每个行星齿轮4均包括圆柱形内表面7，所述圆柱形内表面7安装为围绕对应于行星齿轮架6的枢轴5的圆柱形表面8枢转，以形成一轴颈齿轮。

因此，在两个圆柱形表面7，8之间的界面9必须被供油。为此，减速器1包括供应装置，所述供应装置包括室10，所述室10基本沿着每个枢轴5的Y轴线延伸，所述室10的端部11中的至少一个与一油进口通道相连。如果仅仅所述端部11中的一个形成一油进口，则另一个端部被堵塞。

室10大体上是圆柱形的，更具体为包括两个部分10a，10b，所述部分10a，10b由沿着径向延伸的中心分隔壁12分隔。室10的侧端11设置有孔，所述孔的直径小于室10的直径，至少一个这样的孔形成油进口，如上所指示的那样。

具有附图标记13的线形成室10的所称的下点，即距离行星齿轮架6的旋转轴线最远的点。相反，具有附图标记14的线形成室10的所称的上点，即距离行星齿轮架6的X轴线最近的点。同样，所称的上区和下区域分别具有附图标记15和16。X轴线位于图3的A截面中，但在图3至5中不可见。

在工作中，在由行星齿轮架6的旋转所产生的离心力的作用下，油被沿着径向向外推回到室10中。因此，首先填充室10的下区域15，然后是上区域16。

通到室10的部分10a，10b的上区域16中的孔17穿过中心壁12。通到室10的部分10a，10b的下区域15中的两个孔18进一步穿过中心壁12。孔18位于图3的A平面的任一侧，即在穿过行星齿轮架6的旋转轴线X以及穿过室10和对应枢轴5的轴线Y的径向平面的任一侧。每个孔18的直径均可小于孔17的直径。

主通道19沿着径向延伸到中心分隔壁12中，并在枢轴5的外圆柱形壁8和孔17处敞开。

在图3至5的实施例中，室10的每个部分10a，10b均进一步包括一次要通道20a，20b，所述次要通道20a，20b沿着径向延伸，并在枢轴5的外圆柱形壁8处敞开，以及在室10的对应部分10a，10b的下点13处敞开。

每个次要通道20a，20b的截面均小于主通道19的截面。例如，主通道19的直径近似为5mm，每个次要通道20a，20b的直径近似为0.5mm。

在正常运转中，油以将位于室10的上区域16中的油水平的足够速度进入到室10中。由于孔18以及通过孔17，室10的两个部分10a，10b的油量相等。

油随后进入到主通道19中，并在离心作用下被供应到界面9上。

确定主通道19的截面的尺寸，以在界面9处获得一油膜，所述油膜的厚度对应于所利用或经计算的规格，以使该轴颈轴承正确运转，并避免任何卡住现象。

在润滑系统失效的情况下，油量迅速减少，直至到达图3中的附图标记21的水平，来自该水平的油无法再通过孔17进入到主通道19中。从那刻开始，油无法(在离心力作用下)流出，但其穿过次级通道20a，20b。在此衰退运转的阶段中，足够的油速经由次级通道20a，20b到达界面9，以在一例如30秒量级的给定期间内，防止轴颈轴承卡住。此期间必须足够长，以能够例如再启动辅助泵或停止引擎。这样，次级通道20a，20b的截面如此确定，以容许这种衰退模式所期望的时间。

图6显示另一实施例，其中每个次级通道均平行于上述A平面延伸，并与该平面间隔一距离d。这使得每个次级通道20a，20b均能在相对于最低点13沿着径向向内移动的点处的室10的对应部分10a，10b中敞开。此外，次级通道20a，20b位于A平面的任一侧。

在图7中所示的可替代方案中，次级通道20a，20b可相对于A平面倾斜，以使每个次级通道20a，20b在相对于最低点13沿着径向向内移动的点处的室10中敞开，也在沿着A平面的圆柱形表面8处敞开。同样，在此情况下，次级通道20a，20b位于A平面的任一侧。

在图6和7中所示的实施例使得可避免颗粒堵塞次级通道20a，20b或被带至轴颈轴承。实际上，当颗粒在室10中释放时，在运转过程中，它们在室的最低点13处，即在距离行星齿轮架6的旋转轴线X的最远的点处受到离心作用。由于次级通道20a，20b的开口相对于最低点13移动，因此颗粒无法进入或堵塞次级通道20a，20b。

图8和9示意地显示图6中实施例的在行星齿轮架6的两个不同的停止位置处的室10。

在图8中所示的情况下，A平面根据由g矢量所显示的重力场而定向。仍然保留在室中的油22在重力作用下落入到下区域中。油随后可以通过次级通道20a，20b流出，但因为次级通道20a，20b的开口和最低点13的移动，大量的油22保留在各室10中。

这样，在重新启动的一后续阶段过程中，此体积的油22可进入到次级通道20a，20b中，并在油供应到室10中之前润滑轴颈轴承。

在图9所示出的另一情况下，A平面相对于重力场的方向倾斜。更特别是，油22落回到一区域中，该区域的底部包括次级通道20a，20b中的一个，即通道20a的开口。在这种情况下，油从室10的一个部分10a中清空，并经次级通道20a流出，然而，室10的另一部分10b仍然包含大量的油22。如以前，在重新启动的情况下，该量的油22可以通过孔18从一个部分循环到另一个部分，进入到次级通道20a，20b中，并在油供应到室10中之前润滑轴颈轴承。应该注意到，在室10中的油22的量在图9中所示出的情况下大于在图8中所示出的情况。

图10也图示另一实施例，其中每个次级通道20a，20b在相对于室的内壁24突出的区域23处的室10中张开，以阻止上述颗粒进入或堵塞次级通道20a，20b

另外一种类型的颗粒收集器显示在图11中。在该实施例中，室10的每个部分10a，10b均包括凹槽25，所述凹槽25设置在室10的下区域15中，所述凹槽25包括相互间隔的至少一上区域26和至少一下区域27，凹槽25的下区域27沿径向比凹槽25的上区域26更远离行星齿轮架6的旋转轴线X，凹槽25的所述下区域27沿着轴向远离在室10中的次级通道20a，20b的开口。更特别的是，凹槽25包括连续的级，所述连续的级可从上区域26通到其下区域27。

这样，凹槽25形成一微粒收集器，所述微粒收集器使得可在操作过程中收集颗粒并发送到远离对应的次要通道20a，20b的开口处。事实上，在运转过程中，颗粒首先通过离心作用而被收集在凹槽25中，然后，它们逐渐地被带至(仍然通过离心作用)凹槽25的下区域27，即被带至足够远离次要通道20a，20b的开口的点。这样，甚至在机器的停止和随后的重新启动的情况下，颗粒在到达次级通道20a，20b之前再次被收集在凹槽25中。这样，避免了堵塞次级通道20a，20b的所有风险。

这样，本发明提供一种行星减速齿轮，所述行星减速齿轮包括配备有可靠且小尺寸的供油装置的轴颈轴承，所述供油装置适于对于确定时间，在油回路失效的情况下，供应足够的油流速。

Claims (5)

1.一种行星减速齿轮(1)，所述行星减速齿轮(1)包括同轴的内太阳齿轮(2)和外太阳齿轮(3)，所述内太阳齿轮(2)围绕其轴线(X)可旋转移动，所述外太阳齿轮(3)是静止的，至少一个行星齿轮(4)安装为在一行星齿轮架(6)上可旋转移动，并与所述内太阳齿轮(2)和所述外太阳齿轮(3)啮合，所述行星齿轮架(6)可围绕所述内太阳齿轮(2)和外太阳齿轮(3)的轴线(X)枢转，所述行星齿轮(4)具有圆柱形的内表面(7)，所述内表面(7)安装为围绕所述行星齿轮架(6)的圆柱形的表面(8)可旋转移动，所述减速齿轮(1)进一步包括用于在所述内表面(7)与所述表面(8)之间的界面(9)处供油的装置，其特征在于，所述供油装置包括：室(10)，所述室(10)设置在所述行星齿轮架(6)中，用于形成一缓冲油量，并具有一与所述行星齿轮架(6)的旋转轴线(X)间隔开的所称的下区域(15)，一接近于所述行星齿轮架(6)的旋转轴线(X)的所称的上区域(16)，至少一个在所述界面(9)处和在所述上区域(16)处敞开的主通道(19)，以及至少一个在所述界面(9)处和在所述下区域(15)处敞开的次要通道。

2.根据权利要求1所述的减速齿轮(1)，其特征在于，所述室(10)大致为圆柱形。

3.根据权利要求1或2所述的减速齿轮(1)，其特征在于，所述次要通道的截面小于所述主通道(19)的截面。

4.根据权利要求1或2所述的减速齿轮(1)，其特征在于，所述室(10)包括两个次要通道(20a，20b)以及两个部分(10a，10b)，所述两个部分由一分隔壁(12)分离，所述分隔壁(12)包括连接所述两个部分，并在每个部分的所述上区域(16)处敞开的孔(17)，所述两个次要通道分别对应地在所述两个部分中敞开，所述主通道(19)在所述孔(17)中敞开。

5.根据权利要求1或2所述的减速齿轮(1)，其特征在于，所述室(10)包括凹槽(25)，所述凹槽(25)设置在所述室(10)的下区域(15)中，所述凹槽(25)包括沿着轴向相互间隔开的至少一上区域(26)和至少一下区域(27)，所述凹槽(25)的下区域(27)沿着径向比所述凹槽(25)的上区域(26)更远离于所述行星齿轮架(6)的旋转轴线(X)，所述凹槽(25)的所述下区域(27)沿着轴向远离在所述室(10)中的次要通道(20a，20b)的开口。