CN104641151A - 特别是用于涡轮机的周转减速齿轮 - Google Patents

特别是用于涡轮机的周转减速齿轮 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特别地用于涡轮机的周转减速齿轮，其装配有形成能够产生压降的流体流通通道(20a，20b)的装置，通过堆叠至少两个元件(22)产生所述装置。每个元件(22)均包括这样的通道(27)，所述通道用于运载能够产生压降的流体并且包括入口(28)和出口(29)。元件(22)中的一个的通道(27)的出口(29)和入口(28)分别连接到另一个元件(22)的通道(27)的入口(28)和出口(29)。

Description

特别是用于涡轮机的周转减速齿轮
技术领域
本发明涉及一种特别是用于涡轮机的周转减速齿轮，所述周转减速齿轮包括这样的装置，所述装置形成流体流通通道，所述流体流通通道适于产生压降。
背景技术
周转齿轮通常包括共轴的内太阳齿轮和外太阳齿轮，所述内太阳齿轮能够绕其轴线旋转运动，所述外太阳齿轮固定，至少一个行星齿轮安装成在行星齿轮架上可旋转运动并且与内太阳齿轮和外太阳齿轮相啮合，所述行星齿轮架能够绕内太阳齿轮和外太阳齿轮的轴线枢转。通常由内太阳齿轮形成输入而由行星齿轮架形成输出。外行星齿轮还称作轨道齿轮。
在涡轮机中，周转减速齿轮特别地应用在减速器中，用于不受涡轮机转速的影响减小风扇转子的转速。
文献EP 1703174描述了这种周转减速齿轮，其中，形成行星齿轮的链轮凭借径向轴承安装在行星齿轮架的枢轴上。换言之，行星齿轮架包括圆柱枢轴，所述圆柱枢轴咬合在行星齿轮的圆筒孔内。减速器还包括供油通道，所述供油通道在所述圆柱表面之间的接触面处开口。在操作中，油层必须存在于接触面处，以为了防止抱轴。
径向轴承通常比使用滚动元件的轴承更轻、体积更小并且更加可靠，而且，如果恒定地向径向轴承供应油并且油不包含磨料颗粒，则径向轴承具有几乎无限的使用寿命。
在供油环路中出现故障的情况中，例如，在泵发生故障的情况中，必须向径向轴承的供油必须持续到启动辅助泵或者停止涡轮机为止。这种时间量相当于例如几十秒。
为此，文献EP 1703174提供的方案在行星齿轮架中形成蓄能器，每个蓄能器均能够在发生故障的情况中向径向轴承供油一给定时间。这种蓄能器的结构和其位置使得生产行星齿轮架存在难度并且增大了其尺寸和质量。
而且，在停止运行的情况中控制供应到径向轴承的油流相对较难。特别地，流量应当相对较低，以便能够供应油一足够长时间，而同时足以防止抱轴。
小直径通道通常用于限制流体流量。然而，在本申请中，针对相对长的长度(例如，长度为通道的直径大约100倍)具有足够小的直径的通道不仅仅难以实现而且还承受因包含在油路中的颗粒造成的堵塞的风险。另一个解决方案是在通道入口处使用过滤器，以便限制流量，但是在这种情况中仍然面临颗粒堵塞过滤器的风险。
发明内容
本发明更加特别地旨在提供解决这个问题的简单、有效且具有成本效率的解决方案。
为此，本发明提供了一种由堆叠至少两个元件产生的装置，所述装置形成适于产生压降的流体流通通道，每个所述元件均包括适于产生压降的流体流通通道并且包括入口和出口，其中，元件中的一个的通道的出口连接到另一个元件的通道的入口，而元件中的一个的通道的入口连接到另一个元件的通道的出口。
易于实现这种单个元件并且在组装之后形成连续的通道，所述连续的通道由多种组装的元件的一系列通道形成。元件的数量越多，则装置的通道中的压降越显著。此外，每个元件的通道均不必具有大大减小的截面，这使得能够防止存在于流体中的颗粒堵塞装置。
这种装置优选地包括用于相对于彼此定位元件的设施。
然后，元件中的至少一个包括定位销，所述定位销与毗邻元件的互补凹陷部相配合。
因此元件的通道的入口或者出口被确保与毗邻元件的通道的出口或者入口相对。因此确保装置的通道的连续性。
有利地，每个元件的通道均具有大体迷宫形状并且包括至少一个弯曲区域，这使得能够增加压降而同时又不必减小通道截面。
根据本发明的一个实施例，元件中的至少一个的通道具有用于捕获颗粒的凹陷部。
因此由装置捕获颗粒并且所述颗粒被排放到下游，例如排放在径向轴承处。
另外，每个元件均可以包括两个相对的表面，其中，所述通道形成在表面中的一个处，所述通道的入口或者出口包括孔，所述孔贯穿所述元件并且在另一个表面上开口。
具有这种结构的元件相对易于制造。
此外，这种装置可以包括数个圆柱元件，所述数个圆柱元件具有相同的结构，每个所述元件的通道的入口和出口均呈角度地间隔开一预定角度，其中，定位设施使得两个毗邻的元件呈角度地偏移相同的角度值。
本发明还涉及一种特别地用于涡轮机的周转减速齿轮，所述周转减速齿轮包括共轴的内太阳齿轮和外太阳齿轮，所述内太阳齿轮能够绕其轴线旋转运动，所述外太阳齿轮固定，至少一个行星齿轮安装成能够在行星齿轮架上旋转运动并且与所述内太阳齿轮和所述外太阳齿轮啮合，所述行星齿轮架能够绕所述内太阳齿轮和所述外太阳齿轮的轴线枢转，所述行星齿轮具有圆柱内表面，所述圆柱内表面安装成在所述行星齿轮架的圆柱表面周围旋转运动，所述减速齿轮还包括用于将油供应到所述圆柱表面之间的接触面的设施，其特征在于，供油设施包括设置在行星齿轮架中的用于形成油的缓冲体积的室，其具有与行星齿轮架的旋转轴线间隔开的所谓下区域、靠近行星齿轮架的旋转轴线的所谓上区域、位于所述接触面和上区域处的至少一个主通道开口、位于所述接触面和下区域处的至少一个辅助通道开口，所述辅助通道包括上述类型的装置。
在操作中，在离心力的作用下，径向向外推动室内的油。设置在行星齿轮架中的室因此首先填充在与行星齿轮架的旋转轴线间隔开的下区域中，继而填充在上区域中。
在正常操作中，即，在供油环路中没有发生故障的情况中，因为进入室的油流量较高，所以油位达到所述室的上区域。然后，油能够通过主通道逃出，以便供应径向轴承，即，行星齿轮架的圆柱表面和行星齿轮的圆柱表面之间的接触面。
应当指出的是，给定其尺寸，辅助通道将不会使得全部油流过，使得在正常操作中，室填满。
在发生故障的情况中，进入到室中的油的流量为零并且室中的油的体积减小而且不再达到上区域：油不再能够通过主通道逃出，而是仅仅通过辅助通道。因此减小了供给径向轴承的油流量，但是其足以在例如启动辅助泵或者停止涡轮机所需的有限时间内防止轴承抱轴(径向轴承的降级操作)。
本发明还使得能够提供一种辅助通道，所述辅助通道具有这样的压降，所述压降足够高并且受控，以便在发生故障的情况中产生低油流量，而与此同时避免发生包含在油中的颗粒堵塞辅助通道的风险。
凹陷部优选地沿着与行星齿轮架的旋转轴线相对的方向从对应元件的通道延伸，以便能够通过离心分离作用捕获颗粒。
此外，每个元件均具有第一表面，所述第一表面面向行星齿轮架的旋转轴线；和第二表面，所述第二表面与第一表面相对，每个元件的通道均形成在第一表面处，所述通道的出口具有贯穿所述元件且在第二表面上开口的孔。
附图说明
将更好地理解本发明，并且在参照附图阅读以非限制性形式的方式给出以下描述时,其它细节、特征和优势将变得显而易见，其中：
图1是周转齿轮的示意性正视图；
图2是周转齿轮的动态图；
图3是根据本发明的减速齿轮的行星齿轮架和行星齿轮的一部分的剖视图；
图4和图5是行星齿轮架的一部分的分别沿着图3的线A和B获得的纵向截面的视图；
图6是行星齿轮架的安装有根据本发明的装置的一部分的细节截面图；
图7和图8是根据本发明的装置的元件的透视图；
图9是图解两个相同元件的堆叠的透视图。
具体实施方式
图1和图2示意性图解了根据本发明的周转减速齿轮1的结构。周转减速齿轮1通常包括共轴的内太阳齿轮2(还称作太阳)和外太阳齿轮3(还称作轨道齿轮)。内太阳齿轮2能够绕其轴线旋转运动，其中，外太阳齿轮3固定。减速齿轮还包括安装成在行星齿轮架6的枢轴5上可旋转运动的行星齿轮4。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能够绕内太阳齿轮2和外太阳齿轮3的X轴线枢转。
由内太阳齿轮2形成输入而由行星齿轮架6形成输出。
在涡轮机中，周转减速齿轮特别地用作减速器，所述减速器不受涡轮机的转速影响用于减小风扇转子转速。
如图3至图5所示，每个行星齿轮4均包括圆柱内表面7，所述圆柱内表面7安装成绕枢轴5(与行星齿轮架6相对应)的圆柱表面8枢转，以便形成径向轴承。
因此必须向两个圆柱表面7、8之间的接触面9供油。为此，减速器1包括供应设施，所述供应设施包括室10，所述室10基本沿着每根枢轴5的Y轴线延伸，其中，所述室10的端部11中的至少一个连接到进油通道。如果端部11中的仅仅一个形成进油口，则堵塞另一个端部。
室10整体为圆柱状，更加具体地，包括两个部分10a、10b，由径向延伸的中央分隔壁12分离开所述两个部分10a、10b。室10的侧端部11设置有孔，所述孔的直径小于室10的直径，其中，如上所述，至少一个这样的孔形成进油口。
由附图标记13表示的线形成室10的所谓下点，即，距离行星齿轮架6的旋转轴线最远的点。相反，由附图标记14表示的线形成室10的所谓上点，即，最靠近行星齿轮架6的X旋转轴线的点。类似地，所谓的上和下区域分别用附图标记15和16表示。X轴线位于图3的A截面中而其在图3至图5中不可见。
在操作中，在通过行星齿轮架6的旋转产生的离心力的作用下，将油径向向外推回到室10中。因此，首先填充室10的下区域15，然后填充上区域16。
开口到室10的部分10a、10b的上区域16中的孔17贯穿中央壁12。在室10的部分10a、10b的下区域15中开口的两个孔18还贯穿中央壁12。孔18位于图3的A平面的任意一侧上，即，位于穿过行星齿轮架6的X旋转轴线和室10的以及对应的枢轴5的Y轴线的径向平面的任意一侧上。每个孔18的直径均可以小于孔17的直径。
主通道19径向延伸到中央分隔壁12中并且在孔17和枢轴5的外圆柱壁8处开口。
在图3至图5的实施例中，室10的每个部分10a、10b均还包括辅助通道20a、20b，所述每条辅助通道20a、20b均径向延伸并且在枢轴5的外圆柱壁8处开口而且在室10的对应部分10a、10b的下点13处开口。
每个辅助通道20a、20b的截面均小于主通道19的截面。
在正常操作中，油充分速率进入到室10中，使得油位位于室10的上区域16中。由于孔18以及通过孔17，室10的两个部分10a、10b中的油体积相等。
然后，油进入到主通道19并且凭借离心分离作用被供应到接触面9。
主通道19的截面成适当的尺寸，以便在接触面9处获得这样的油膜，所述油膜的厚度对应于这样的经施加或计算的规格：其足以获得径向轴承的正确运行并且避免发生任何抱轴现象。
在发生故障的情形下，油体积快速减小，直到其达到图3中的由附图标记21表示的水平高度，从所述水平高度油能够不再通过孔17进入到主通道19中。从此之后，油不能逃出(在离心分离作用下)，而是流经辅助通道20a、20b。在这个降级操作阶段，充足的油流量经由辅助通道20a、20b达到接触面9，以便在一给定时间段内，例如大约30秒内防止径向轴承抱轴。这个时间段必须足以例如使得能够再启动辅助泵或者停止发动机。辅助通道20a、20b的截面因此成适当的尺寸，以便允许这种降级模式持续所需时间。
如图6至图9所最佳示出，每条辅助通道20a、20b均由包括一堆多个相同的元件22的装置形成，其中，在图7和图8中示出了所述元件22的结构。
每个元件22均具有大体圆柱状并且包括远离行星齿轮架6的X旋转轴线的所谓下面23和靠近X轴线的所谓相对的上面24。两个面23、24均相互平行。每个元件22的轴线均用附图标记Z表示。
定位销25从上面24突出，其中，具有配合形状的凹陷部26形成在下面23中。替代地，可以提供颠倒的设置。
还有通道27形成在上面24中，通道27仅占元件22的部分厚度。通道27具有整体呈矩形或者正方形的截面。其包括由分别由附图标记30、31、32表示的第一、第二和第三连续笔直部分连接的入口28和出口29。第一部分30连接到入口28。第二部分31基本垂直于第一部分30延伸，以便形成第一弯曲部。类似地，第三部分32基本垂直于第二部分31延伸，以便形成第二弯曲部。第三部分32还连接到出口29。出口29由贯穿元件22的孔形成并且在元件22的下面23处开口。
第一部分30和第二部分31各个均包括在对应部分30、31的整个宽度上延伸的凹陷部33。每个凹陷部33均从通道27的底部朝向下面23延伸。
每个凹陷部33的底壁均可以通常倾斜于元件22的下面23和上面24，其中，最深的凹陷区域位于入口28侧上。
通道27的入口28和出口29相对于Z轴线彼此呈角度地偏移一个角度α。在附图中示出的示例中，这个角度α为大约90°。销25和凹陷部26也偏移相同的角度值α。
如上所述，通过堆叠数个相同元件22来实现这种装置。元件22的销25因此咬合在毗邻元件22的凹陷部26中并且元件22的通道27的出口29与毗邻元件22的通道27的入口28相对，以便形成连续的辅助通道20a、20b。
应当指出的是，位于堆端部处的元件22可以具有相互不同的结构。事实上，所谓的上元件，即，堆中的最靠近X轴线的元件可以不具有销25。另外，所谓下元件，即，距离X轴线最远的元件可以不具有凹陷部26。
另外，能够使用适当的紧固设施(未示出)(例如由相对的肩部和凸缘构成的系统、卡簧式的止动设施或者螺丝系统)保持多种元件堆22。在替代解决方案中，元件22能够收缩在枢轴5的孔中。这种紧固设施使得能够保持多种元件22的下面23和上面24相接触，以便确保辅助通道20a、20b具有某种程度的密封性。
在操作中，在停止运行期间，油通过上元件22的入口28进入，在多个连续的元件22的通道27中向前运动并且通过元件22的下出口29逃出，以便如图9中的箭头34所示供应接触面9。元件22的连续弯曲部致使压降，以便在辅助通道20a、20b中获得受限的油流量，而同时还具有足够大的通道截面，以避免包含在油中的颗粒堵塞。而且，在操作中，这种颗粒因离心分离作用33被捕获在凹陷部中，以便避免它们被抽吸到接触面9。

Claims (9)

1.一种特别用于涡轮机的周转减速齿轮(1)，所述周转减齿轮包括共轴的内太阳齿轮(2)和外太阳齿轮(3)，所述内太阳齿轮(2)能够绕其轴线(X)旋转运动，所述外太阳齿轮(3)是固定的，至少一个行星齿轮(4)安装成能够在行星齿轮架(6)上旋转运动并且与所述内太阳齿轮(2)和所述外太阳齿轮(3)相啮合，所述行星齿轮架(6)能够绕所述内太阳齿轮(2)和所述外太阳齿轮(3)的所述轴线(X)枢转，所述行星齿轮(4)具有圆柱内表面(7)，所述圆柱内表面安装成能够绕所述行星齿轮架(6)的圆柱表面(8)旋转运动，所述减速齿轮(1)还包括用于将油供应到所述圆柱表面(7，8)之间的接触面(9)的设施，其特征在于，所述供油设施包括：设置在所述行星齿轮架(6)中的室(10)，所述室用于形成油的缓冲体积，所述室具有与所述行星齿轮架(6)的所述旋转轴线(X)间隔开的所谓下区域(15)和靠近所述行星齿轮架(6)的所述旋转轴线(X)的所谓上区域(16)；至少一条主通道(19)，所述至少一条主通道在所述接触面(9)处和所述上区域(16)处开口；和至少一条辅助通道(20a，20b)，所述辅助通道在所述接触面(9)处和所述下区域(15)处开口，所述辅助通道(20a，20b)包括能够产生压降的装置，通过堆叠至少两个元件(22)获得所述装置，每个所述元件(22)均包括流体流通通道(27)，所述流体流通通道能够产生压降并且包括入口(28)和出口(29)，所述元件(22)中的一个的所述通道(27)的所述出口(29)连接到另一个元件(22)的所述通道(27)的所述入口(28)，而所述元件中的一个的所述通道的所述入口连接到另一个元件的所述通道的所述出口。
2.根据权利要求1所述的减速齿轮，其特征在于，适于产生压降的装置包括用于相对于彼此定位元件(22)的设施(25，26)。
3.根据权利要求2所述的减速齿轮，其特征在于，所述元件(22)中的至少一个包括定位销(25)，所述定位销与毗邻元件(22)的互补壳体(26)相配合。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的减速齿轮，其特征在于，每个元件(22)的所述通道(27)均具有大体迷宫形状并且包括至少一个弯曲区域(30，31，32)。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的减速齿轮，其特征在于，所述元件(22)中的至少一个的所述通道(27)具有用于捕获颗粒的凹陷部(33)。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的减速齿轮，其特征在于，每个元件(22)均包括两个相对的表面(23，24)，所述通道(27)形成在所述表面中的一个(24)处，其中，所述通道(27)的所述入口(28)或者所述出口(29)包括贯穿所述元件(22)且在另一个表面(23)上开口的孔。
7.根据权利要求1和2所述的减速齿轮，其特征在于，其包括数个圆柱元件(22)，所述圆柱元件具有相同结构，所述元件(22)中的每一个的所述通道(27)的所述入口(28)和所述出口(29)呈角度地间隔开一预定角度(α)，所述定位设施(25，26)使得两个毗邻元件(22)能够呈角度地偏移相同的角度值(α)。
8.根据权利要求5所述的减速齿轮，其特征在于，所述凹陷部(33)沿着与所述行星齿轮架(6)的所述旋转轴线(X)相对的方向从所述对应元件(22)的所述通道(27)延伸，以便能够通过离心分离作用捕获颗粒。
9.根据权利要求6所述的减速齿轮，其特征在于，每个元件(22)均具有面向所述行星齿轮架(6)的所述旋转轴线(X)的第一表面(24)和与所述第一表面(24)相对的第二表面(23)，每个元件(22)的所述通道(27)形成在所述第一表面(24)处，其中，所述通道(27)的所述出口(29)具有贯穿所述元件且在所述第二表面(23)上开口的孔。
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