CN105683528A - 用于在相对于彼此旋转的两个参考系之间传输油的设备和具有该设备的用于飞机的螺旋桨涡轮机 - Google Patents

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Abstract

设备(20)包括两个同心的外环和内环(22，23)，该外环和内环中的一个连接到来自参考系中的一个的油供应部，另一环连接到另一参考系，油在所述环之间流动，该设备还包括环之间的轴承以在两个环之间变更参考系。根据本发明，设备(20)进一步包括形成吸震器的挠性装置(31)，该挠性装置设置在所述环中的第一环与中间环(41)之间，该中间环通过所述轴承(25)与所述环中的第二环分隔开，所述挠性装置(31)限定出可变形的密封室(32)，油在可变形的密封室中在两个参考系之间传递。

Description

用于在相对于彼此旋转的两个参考系之间传输油的设备和具有该设备的用于飞机的螺旋桨涡轮机
技术领域
本发明涉及一种在相对于彼此旋转的两个参考系(例如一个是固定的，另一个是旋转的)之间的油传输设备，以及更具体但非排它地涉及在静态壳体与减速设备或涡轮发动机的减速器之间的油传输设备，该涡轮发动机包括一对反转螺旋桨。本发明还涉及包含所述油传输设备的这种涡轮发动机。
背景技术
包括一对反转螺旋桨(被称为“开式转子”)的涡轮发动机的结构与通常的涡轮喷气发动机的结构的区别之处在于下述事实：扇叶不再位于内部而是位于外部并且由两个同轴的反转螺旋桨组成，这两个同轴的反转螺旋桨可位于气体发生器的上游或下游。相比于在民用飞机上使用的多流涡轮喷气发动机，这样的结构产生了较低的燃料消耗。
如在图1中示意性地示出的，包括一对反转的上游螺旋桨2和下游螺旋桨3的涡轮轴发动机1沿中心纵向轴线A主要包括两个单独的部件。“气体发生器”部件G位于具有结构性壳体5的固定式圆筒形发动机舱4的内部，该结构性壳体5由飞机的结构(诸如飞机的机身的后部)所承载；以及“推进”部件P，该“推进”部件P包括构成桨扇发动机(“开式转子”)的反转螺旋桨2、3的对。在涡轮轴发动机的该示例中，此部件P延伸了气体发生器部件G与发动机舱4。
涡轮轴发动机1的气体发生器部件G相对于轴线A在流动(进入涡轮轴发动机的发动机舱4的气态流动F)的方向上从上游到下游通常包括：一个或两个压缩机7(取决于单轴或双轴气体发生器的结构)、环形燃烧室8和具有不同的压力(取决于所述结构)的一个或多个涡轮9，该一个或多个涡轮9中的一个涡轮的轴10通过减速设备或周转减速器11(被称为PGB，代表动力齿轮箱)并且以反转的方式驱动两个上游螺旋桨2和下游螺旋桨3的同心同轴的轴12和13，该同心同轴的轴12和13沿涡轮轴发动机的轴线A对准。喷嘴14以通常的方式终止于涡轮轴发动机1。此外，虽然未示出，但是提供了用于根据所遇到的各个飞行阶段改变轮叶的螺距(即反转螺旋桨的螺距)的控制系统。
在运行中并且简略地，进入涡轮轴发动机1的空气流动F被压缩，然后与燃料混合并且在燃烧室8中燃烧。所产生的燃烧气体然后进入到涡轮部件9中，以通过周转减速器11驱动螺旋桨2、3进行反向旋转，该螺旋桨2、3提供了推力的主要部分。燃烧气体通过喷嘴14排出，因此增加了涡轮轴发动机1的推力。
开式转子的减速器(PGB)11的目的是将动力涡轮9的所谓的快速旋转速度转换为两个螺旋桨的被称为慢速的两个单独的速度，该动力涡轮9的动力轴10与减速器11的行星轴15配合(能够在示意性的图2中看到)。为此，在示出的示例中，上游螺旋桨2的轴12终止于环形球状部16，以使得被旋转地固定到减速器的行星齿轮架17，行星齿轮架的行星齿轮18与减速器的行星轴15啮合。下游螺旋桨3的轴13转而旋转地固定到减速器的外齿圈19，该外齿圈19围绕行星齿轮啮合。
因此，该减速器11的特定特征是该减速器11不具有任何静态部件并且被认为是包括周转齿轮系的差动减速器，该差动减速器在其输入端处具有初始旋转速度(涡轮的旋转速度)并且在其输出端处具有在相反的方向上的两个单独的旋转速度(两个扇叶级的旋转速度)。
因此，考虑到该减速器承受输入(涡轮)轴和输出(螺旋桨)轴的各种力的同时遭受由涡轮发动机引起的显著的外部机械应力和热应力的事实，为了保证减速器11的最优的和可靠的运行，至关重要的是输送油以润滑并冷却构成所述减速器的运转的部件。
为此，如由图1和图2所示，连接到位于固定式发动机舱4中的油供应源21的油传输设备20被提供用于润滑减速器，并且该油传输设备20位于该减速器的上游侧上，该减速器的上游侧朝向涡轮，下游侧朝向螺旋桨轴。
传输设备20主要包括(图2)两个同心的外环22与内环23，该外环22与内环23径向地彼此间隔开，外环22固定到涡轮本体9的静态壳体24，内环23刚性地连接到减速器的行星齿轮架17。为了在连接到静态壳体(固定参考系)的固定的外环22与连接到减速器(旋转参考系)的旋转的内环23之间传递旋转，滑动轴承或滚子轴承25被布置在环之间。
从源21出现的供应管道26穿过设置在发动机舱4的结构性壳体5与涡轮本体9的静态壳体24之间的径向臂27(图1)中的一个，以被连接到传输设备20的外环22。油因此进入环之间的空间并且从内环23在行星齿轮架17的方向上冒出，以润滑减速器的内部(行星齿轮架17、行星齿轮18、行星轴15和齿圈19)。
此外，传动轴12、13通过位于减速器的下游侧上的轴承28、29引导，因此与传输设备20所在的侧部相反。具体地，两个轴承28被设置在螺旋桨的两个同心的轴12、13之间，其它的两个轴承29被设置在上游螺旋桨的外轴12与发动机的内本体的静态壳体30之间。
因此，旋转减速器(PGB)11能够在相对于涡轮发动机1的其余部分(尤其是静态壳体)是径向且成角度的位置中具有变化，该变化是所不期望的。然而，这样的变化可引起减速器11的轴线与油传输设备20的轴线之间的不对准，因为所述设备连接到减速器和所讨论的静态壳体。考虑到高旋转速度、渗漏和/或减速器的不良润滑，这样的不对准因此可导致这些部件之间的机械问题。
发明内容
本发明目的在于通过提出一种油传输设备来为以上缺陷提供解决方案，该油传输设备的设计完全地消除了任何不对准。
为此，相对于彼此旋转的两个参考系(诸如涡轮发动机的静态壳体和减速设备)之间的油传输设备包括：
-两个同心的外环和内环，外环和内环中的一个连接到由参考系中的一个产生(issuing)的油供应部，外环和内环中的另一个连接到参考系中的另一个，油在所述环之间循环，以及
-环之间的轴承，该轴承用于在所述环之间变更参考系，
值得注意的是，该油传输设备还包括形成阻尼器的挠性装置，该挠性装置设置在所述环中的第一环与中间环之间，该中间环通过所述轴承与所述环中的第二环分隔开，所述挠性装置限定出可变形的密封室，油在所述可变形的密封室中在两个参考系之间传递。
因此，凭借本发明，由于所述装置的挠性和可变形的性质，传输设备可跟随减速设备(PGB)的各种移动，油通过被限定在环之间的可变形室进行循环，从而对外部应力提供了阻抑，同时保证了对减速设备的部件的良好润滑。不对准(尤其是径向的和成角度的)因此被修正，使得在两个参考系之间维持了修正的对准。传输设备因此能够抵挡减速器的位置的变化。
优选地，连通孔被设置在外环、中间环和内环中，以用于对油进行循环。
有利地，设置在外环和内环中的连通孔被设计成通过所述设备使油能够在两个参考系之间进行整体的传输。因此，设备可通过这些外环和内环被连接到相对于彼此旋转的两个油回路，所述设备使得油能够在这两个油回路之间进行传输。
有利地，轴承被布置成与所述第二环的和中间环的所述连通孔被设置在的部分一起限定出空间，油在该空间中在两个参考系之间传递。
在优选的实施例中，形成阻尼器的挠性装置包括两个径向的环形凸缘，该两个径向的环形凸缘被密封地固定在中间环与所述第一环之间，所述可变形的油循环室由相对应的凸缘与环来界定。室中的油阻抑外部应力，并且凸缘的灵活的形状使得在前述的应用中例如能够使传输设备跟随减速器的移动而不会导致所述部件之间的问题的风险，同时能够润滑减速器的内部。
在另一实施例中，形成阻尼器的挠性装置呈挠性环形围封件的形式，该挠性环形围封件以固定的方式附接在中间环与所述第一环之间，所述油循环室通过围封件来界定。
此外，挠性装置可由各种材料生产，只要该材料提供可接受的挠性形变或弹性形变并且从机械强度和耐热性的视角考虑保证了运行的合适的可靠性。例如，聚合物、合成的或天然的塑性材料、弹性体、金属或者复合材料可以是适合的。
在上面的应用中，连接到油供应部的环所连接到的参考系被固定并且被连接到涡轮发动机的静态壳体，参考系中的另一个是旋转的并且被连接到减速设备。
有利地，挠性装置被设置在固定环与中间环之间，轴承被布置在该中间环内部。
还可以设想的是，在旋转环与中间环之间提供挠性装置，轴承然后被安装在该中间环外部。
优选地，同心的固定环与旋转环分别是外环和内环。
本发明还涉及一种尤其用于飞机的包括气体发生器部件和推进部件的类型的涡轮发动机，该推进部件包括一对同轴的反转的螺旋桨，该螺旋桨通过差动周转减速器来驱动，该差动周转减速器被连接到气体发生器部件的涡轮并且通过油传输设备来润滑。
有利地，油传输设备是如之前所限定的。
附图说明
所附的图将对本发明可被实施的方式给出清楚的理解。在这些图中，相同的标记指示相似的元件。
图1是诸如“开式转子”涡轮发动机的涡轮发动机的纵向半截面的示意性视图，该涡轮发动机包括一对反转螺旋桨。
图2是图1的放大视图，尤其示意性地示出了油传输设备，油传输设备根据本发明具有在静态涡轮壳体与旋转的减速设备之间的集成的可变形装置。
图3是油传输设备的实施例的详细的纵向半截面，该油传输设备根据本发明包括布置在静态壳体与减速设备之间的可变形装置。
图4是从涡轮发动机的静态壳体到包括可变形装置的传输设备的油供应部的局部透视图。
具体实施方式
参照图3对根据本发明的油传输设备20进行详细的描述，并且该油传输设备20使得能够将从涡轮发动机的静态壳体(固定参考系)到达的润滑油引领到对螺旋桨的轴进行驱动的减速设备或PGB减速器11(旋转参考系)。油的路径由箭头T来表示。设备20被定位在涡轮发动机1的环形内部空间中，位于涡轮轴10的周围，并且被界定在该涡轮发动机的固定壳体24与PGB减速器11的上游侧之间。
在示出的实施例中，油传输设备20包括固定的外环形环22、旋转的内环形环23、两个环之间的诸如滚子轴承的轴承25，以及根据本发明还包括形成阻尼器的挠性装置31，该阻尼器用于限定密封的且可变形的环形室32，润滑油在该环形室32中在减速器的方向上流动。
尤其地，在外环22的侧向壁33中设置有径向的入口孔34，来自固定壳体的各自的供油管道26被连接到该入口孔34，如在图4中(仅一个管道被示出)以透视图所示以及如图3中的箭头T所示。为此，用于连接相对应的管道26的突出部35围绕每个入口孔34被设置在壁33上。外环22还具有外径向端缘36，该外径向端缘36通过固定构件(螺钉)37刚性地连接到动力涡轮9的静态壳体24。外环22因此被连接到固定的参考系(静态壳体)。
内环23转而被刚性地连接到PGB减速器11，或者更准确地，被刚性地连接到旋转的行星齿轮架17的中间圆筒形部件47。内环因此被连接到旋转的参考系。径向的出口孔39被设置在所述环的侧向壁38中，使得油能够通过环23与部件47之间的各自的通道40在箭头T的方向上被输送到旋转的参考系中，直到被输送到减速器11的内部。
在传输设备20的两个环形的环22与23之间，有两个轴承25，在该实施例中，这两个轴承25被安装在内环23与中间环形环41之间。因此，被轴向地间隔开的两个轴承25支承在内环23的侧向壁38上和中间环41的侧向壁42上，并且提供对参考系进行的变更。
在该示例中，形成阻尼器31的挠性装置被设置在中间环41的侧向壁42与外环22的侧向壁33之间，以使得产生密封的可变形的内室32，润滑油到达该内室32中，然后在其中进行循环。为此，在中间环的侧向壁42中设置通孔43，以使得挠性装置31的密封室32与轴承25之间的空间44进行流体连通，并且因此直到内环的出口39和通向减速器11的内部的通道40。因此，油在传输设备20中穿过室、空间和通道连续地循环。
在参照图3所描述的示例中，挠性装置31通过两个可变形的环形凸缘或隔膜45所限定，该两个环形凸缘或隔膜45平行于彼此地间隔开并且基本被附接在中间环41和外环22的端部处。此外，尤其在图3中可见，这些凸缘45的外周缘与内周缘分别通过环形的密封固定装置46被固定到外环与中间环各自的侧向壁33、42。应当注意的是，凸缘是相同的，并且呈波纹管的形式，该波纹管彼此相对，提供挠性形变和弹性形变。
取决于所选择的材料(该材料必须赋予该凸缘合适的挠性并且使得该凸缘能够进行弹性变形，以跟随减速器的移动)，如果凸缘45由金属材料生产，该凸缘45可通过焊接被焊到环上，或者如果该凸缘45由合成的或天然的塑性材料(例如由弹性体)生产，其被黏结到环上。自然地，材料被选择为除其可弹性变形的性质之外，在涡轮发动机进行运作的期间保证了凸缘的机械强度和耐热性，并且因此提供了传输设备20的可靠性和长寿性。
挠性装置31的内密封室32因此被填充润滑油，该润滑油通过环形凸缘45的挠性提供了对减速器11与传输设备20的固定外环22之间的外部应力的阻抑，这因此使得能够跟随减速器的移动，同时保证了对减速器进行的润滑。因此，易于由减速器造成的任何不对准都通过传输设备20的挠性阻尼装置31来跟随并且修正，而不会导致该减速器与该传输设备20之间的任何的机械问题。应当注意的是，室的内容积基本保持不变，但是该室在凸缘处取决于所受到的应力而变形。
形成阻尼器(该阻尼器限定被油填充的密封内室32)的挠性装置31的横截面可以与示出的使用波纹管状凸缘的横截面不同。实际上，如果提供了合适的挠性，所述凸缘可以是弯曲的、倾斜的、阶梯状的或者甚至简单地是直线的，即径向的。
对具有逆转周转齿轮系的差动减速器11进行的说明在下文给出，其中两个上游螺旋桨2和下游螺旋桨3进行相反的旋转。
如图3所示，所述减速器相对于纵向轴线A包括呈齿形轮的形式的输入行星轴15，该齿形轮通过花键连接被安装在涡轮轴10上，当驱动减速器11时该涡轮轴10在一个旋转方向上旋转。存在相对于彼此以120°布置的三个行星齿轮18(在图中仅其中的一个可见)，该三个行星齿轮18围绕输入轴15啮合并且通过行星齿轮架17支撑，该行星齿轮架17因此在与输入轴相反的旋转方向上旋转。外齿圈19与行星齿轮啮合并且在与输入轴15相同的、与行星齿轮架17相反的旋转方向上旋转。
行星齿轮架17因此包括三个平行的中空轴50，行星齿轮18分别安装在该三个平行的中空轴50上，该三个平行的中空轴50在本示例中与安装成使得被对准并且彼此间隔开的两个相同的轴承(滚子轴承)相对应。中空轴50通过行星齿轮架相互连接。中间圆筒形部件47被接合在三个中空轴中，同时被刚性地连接到行星齿轮架，并且将从通道40流出的油输送到这些轴的内部中，然后如箭头T所示，输送到行星齿轮、齿圈和减速器11的行星轴中。
由于形成设在固定环与旋转环之间的阻尼器31的挠性装置，油传输设备20因此可承受PGB减速器相对于静态壳体的成角度的和/或径向的位置的变化，旋转环23连接到该PGB减速器，固定环22连接到该静态壳体。
在未示出的变型中，挠性装置可以呈类似空气室的挠性环形围封件的形式。挠性环形围封件则被布置在所涉及的环之间，同时被刚性地连接到该环。在围封件的壁中设置有开口，以使得来自外环的入口的油能够穿过挠性环形围封件的密封内室进行循环直到通向减速器的出口通道。
以与呈凸缘形式的前一实施例类似的方式，挠性装置的该实施例阻抑了外部应力并且跟随减速器的移动(不对准)同时保证了润滑。在不脱离本发明的范围的情况下，横截面不严格限于圆形的横截面，而可以是椭圆形的，卵形的，扁平圆筒形的等等。

Claims (10)

1.在相对于彼此旋转的两个参考系之间的油传输设备，所述两个参考系诸如为涡轮发动机的静态壳体和减速设备，所述油传输设备包括：
-两个同心的外环(22)和内环(23)，所述外环(22)和内环(23)中的一个连接到由所述参考系中的一个产生的油供应部，所述外环(22)和内环(23)中的另一个连接到所述参考系中的另一个，油在所述环之间循环，以及
-所述环之间的轴承(25)，用于在所述环之间变更参考系，
其特征在于，所述油传输设备进一步包括形成阻尼器的挠性装置(31)，该挠性装置(31)设置在所述环中的第一环与中间环(41)之间，该中间环(41)通过所述轴承(25)与所述环中的第二环分隔开，所述挠性装置(31)限定出可变形的密封室(32)，油在所述可变形的密封室(32)中在两个参考系之间传递。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，连通孔(34，43，39)被设置在所述外环、中间环和内环中，以用于对油进行循环。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，设置在所述外环(22)和所述内环(21)中的连通孔(34，39)被设计成通过所述设备使油能够在两个参考系之间进行整体的传输。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中，所述轴承(25)被布置成与所述第二环的和所述中间环的所述连通孔被设置所在的部分一起限定出空间(44)，油在该空间(44)中在两个参考系之间传递。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，形成阻尼器的挠性装置(31)包括两个径向的环形凸缘(45)，所述两个径向的环形凸缘(45)在其周缘处被密封地固定在所述中间环(41)与所述第一环之间，所述可变形的油循环室(32)由相对应的凸缘与环来界定。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，形成阻尼器的挠性装置(31)呈环形挠性围封件的形式，该环形挠性围封件以固定的方式附接在所述中间环与所述第一环之间，所述油循环室通过所述围封件来界定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，连接到所述油供应部的环所连接到的参考系被固定并且被连接到所述涡轮发动机的静态壳体，而参考系中的另一个是旋转的并且被连接到所述减速设备。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，同心的固定环(22)与旋转环(23)分别是外环与内环。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述挠性装置(31)由提供弹性形变和密封的聚合物、合成的或天然的塑性材料、弹性体、金属或者复合材料制成。
10.尤其用于飞机的涡轮发动机，包括气体发生器部件(G)和推进部件(P)，所述推进部件(P)包括一对同轴的反转的上游螺旋桨和下游螺旋桨(2，3)，所述上游螺旋桨和下游螺旋桨(2，3)通过差动减速设备(11)来旋转，该差动减速设备(11)被连接到所述气体发生器部件的涡轮并且通过根据权利要求1至9中任一项所限定的油传输设备(20)来润滑。
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