CN108603414B - 轴向分隔的油分配轮，以及包含这种轮的行星减速齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在涡轮发动机中分配润滑剂的轮(35)，所述轮具有轴线，一环形腔从该轴线延伸，所述腔沿着径向沿着轴向张开，并且具有第一通道(43)和第二通道(45)，所述通道从该轴线延伸，以向待润滑的不同部件提供润滑剂。环形腔平行于X轴线被分成至少环形的第一子腔和环形的第二子腔，它们由基本上径向的分隔件(38)分隔开，并且分别连接至第一通道(43)和第二通道(45)。

Description

轴向分隔的油分配轮，以及包含这种轮的行星减速齿轮

技术领域

本发明具体涉及一种安装在飞机的涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机中的涡轮发动机中的润滑剂分配轮和行星减速齿轮。

背景技术

减速齿轮通常包括：由输入轴，例如涡轮轴，驱动的内行星齿轮(也称为太阳齿轮)；外行星齿轮(也称为冠齿轮)，其与内行星齿轮同轴，行星齿轮与内行星齿轮和外行星齿轮啮合；以及行星齿轮安装在其上以旋转的行星齿轮架。

这种减速齿轮的减速比的变化是通过改变太阳齿轮的齿数、行星齿轮的数量和外冠齿轮的数量以及通过减速齿轮的结构来获得的。

在涡轮发动机中，已知润滑剂轮具有轴，环形腔围绕该轴延伸：

-该腔沿着径向朝该轴线打开，

-该腔由第一壁和第二壁沿着横向界定，所述第一壁和第二壁大致上径向于所述轴线，以接收润滑剂，

-至少第一和第二润滑剂供应管线从该腔处离开，用以润滑待润滑的各种不同的构件。

在WO 2010/092263中，平行于环形润滑剂腔围绕其延伸的轴线，所述腔体被分成至少第一环形子腔体和第二环形子腔体，它们：

-由大致径向于所述轴线的环形内分隔件分开，

-以及分别与第一行和第二行连通。

一系列问题在于为这些待润滑的构件提供压力。当所述构件位于旋转区域内(例如减速齿轮轴承和齿)并且由位于固定参考点的泵供应时尤其如此。而且，润滑剂要求根据减速器的操作阶段而不同地分布。而且，为了限制损失，必须尽可能地靠近所讨论的每个构件的需要来润滑，这需要调节润滑剂的分布。

发明内容

本发明更具体地用于提供一种有利于这种调节的轮解决方案，同时允许对待润滑的构件提供压力。

为此，最初提出在该轮上，上述环形腔在所述内分隔件的位置处具有溢流能力，使得可以从所述第一子腔平行于所述轴线进入第二子腔发生润滑剂的溢出，反之亦然。

如下所述，该轮安装在行星减速齿轮或供油装置上，旨在提供以下全部或部分优点：

-在连接到固定参考点的回路与连接到行星架的回路之间的连接零件通常不设置在减速齿轮上的情况下提供润滑，从而在成本和可靠性方面具有优势，

-将润滑剂(通常为油)从固定参考点转移到旋转参考点，而不磨损零件，再次提高可靠性，

-使减速齿轮模块化安装在发动机中，从而节省维护成本，

-将润滑剂分配到减速机的各种不同部件之间，并根据减速机的运行阶段改变这种分布，从而优化润滑，提高产量并可能限制发动机的总重量(使用的更少的润滑剂，因此少在车载上使用更少的润滑剂)，

-如果这些供气系统中的任何一个发生故障(例如：堵塞喷射，过高的流速等)，确保减速齿轮的润滑，再次提高可靠性。

与上述有关，还建议在轮上径向于其轴线：

-第一和第二子腔各有一底部，

-内分隔件相对于每个底部的高度小于第一和第二壁的高度。

这将有利于经由内分隔件位置处的所述溢流容量的简单实施例实现所需的溢出。

关于上述装置，所述装置用于向小齿轮的组件供油，所述组件围绕共同旋转轴线(X)旋转的同时相互啮合，建议该装置包括：

-润滑剂箱，

-至少一条固定管线，所述固定管线用于向所述组件供油和其他管线向旋转啮合小齿轮供油，所述其他供应管线可绕公共旋转轴线(X)旋转运动，

-至少一个喷油设备，所述喷油设备用于在固定供应管线的末端喷射油，

-以及上述轮，具有其全部或部分特征的，所述轮可围绕共同的旋转轴线(X)旋转地运动，并且与所述喷射设置相对地定位，以便接收油。

本发明还涉及一种这样的行星减速齿轮，其适于围绕所述共同旋转轴线(X)旋转，并且包括：

-上述彼此啮合的小齿轮的组件，和

-上述供油装置。

在该减速装置上，优选的是，所讨论的轮的内分隔件比该轮的第一和第二侧壁更远离旋转轴线(X)，使得优选地，从一个子腔到另一个子腔可以发生润滑剂的溢出，而不是向外，平行于所述轴，从第一子腔到第二子腔，反之亦然。

优点是已经提到的那些。

以上全部或部分内容也可以实现：

-一双流涡轮喷气发动机风扇模块，其包括由改进的减速齿轮驱动的风扇轴，如上所述，

-和/或一涡轮发动机，其包括至少一个这种减速齿轮。

本发明还涉及上述供油装置的操作方法。

根据该方法，规定：

-经由油喷射设备向轮的环形腔供油，使得通过内分隔件在轮的腔中发生润滑剂的初始分配，并且因此在所述第一和第二个子腔中产生油位。，

-随后过度供应所述第一和第二子腔，直到油在内分隔件的位置溢出，进入轮的所述第一和第二子腔中的另一个。

在某些运行情况下，润滑剂消耗量高于其他时间的。而且，可以希望避免由所讨论的轮润滑的构件飞溅。

因此，在给定的情况下，还可以继续供应所述第一和第二子腔中的至少一个，直到它们朝向轮的外侧溢出。

为了有效地操作轮润滑系统，还建议为了给轮的环形腔供油和过量供油，轮旋转并根据轮的转速和所述腔中油柱的高度在其腔内产生离心压力。

附图说明

如果需要，将更好地理解本发明，并且通过参考附图阅读以下描述作为非穷举的示例，本发明的其他细节、特征和优点将变得显而易见，其中：

图1显示了双流涡轮喷气发动机的原理，

图2示出了风扇轴行星减速齿轮，其配备有根据可能实施例的润滑系统，包括向减速齿轮和后者内部供应润滑剂的细节，其中轮没有根据本发明的改进。，

图3是上述减速齿轮的横截面立体图，包括根据本发明的在轮上的改进，

图4是沿箭头IV的侧视图，以及

图5-7显示了上述轮的三种填充状态。

具体实施方式

参考图1，可以看到涡轮发动机1，例如在本例中的涡轮喷气发动机，其通常沿涡轮发动机的纵向X轴线全局地并且连续地包括风扇S、低压压缩机1a、高压压缩机1b、燃烧室1c、高压涡轮1d、低压涡轮1e和排气喷嘴1h。高压压缩机1b和高压涡轮1d通过高压轴2相连，并与高压轴2形成一高压(HP)体。低压压缩机1a和低压涡轮通过低压轴3相连，并与低压轴3形成一低压(LP)体。在所示的包括传统涡轮风扇的结构中，其上安装有风扇S的叶片的盘由风扇轴4或LP耳轴驱动，该轴耳又由LP轴3通过行星减速齿轮10直接驱动。

纵向X轴线是涡轮发动机的旋转轴线X(风扇S、压缩机和涡轮机的可动叶片围绕其旋转)。这里所称的“径向”是相对于该X轴线的径向。

风扇S的叶片由风扇轴4承载，风扇轴4连接到发动机结构。该风扇轴的下游端固定在减速齿轮10的行星齿轮架13上。就其本身而言，LP轴3通过其肋7连接到减速齿轮10的行星齿轮11。

图2示出了这一点，并且更一般地来说，在一径向半横截面中，减速齿轮10的上部部分与下部部分相对于旋转轴线X对称。

如图所示，减速齿轮10借助于闭合和支撑法兰20固定到支撑壳体22的一端，法兰20从行星减速齿轮的冠齿轮延伸，从而将减速齿轮固定到风扇轴2并相对于LP轴3将其定位。

减速齿轮10的外壳在壳体24中加压。增压壳体24的目的是在减速齿轮周围形成一外壳，该外壳的压力高于周围压力，该压力通过抽吸泵置于真空下，该抽吸泵减速齿轮10中吸入油。壳体24围绕支撑壳体22。

减速齿轮10向外封闭在其冠齿轮14中，该冠齿轮14不能旋转运动，并被紧固到在法兰20处的发动机结构上。减速齿轮一方面通过行星减速齿轮的行星齿轮11的小齿轮接合到LP轴3的肋7上，另一方面接合到风扇轴4上，该风扇轴4连接到该相同的行星减速齿轮的行星齿轮架13。通常，太阳小齿轮11驱动一连串的行星小齿轮12，这些行星小齿轮12规则地分布在减速齿轮的圆周上。这些行星12也绕X轴线旋转，在冠齿轮14上滚动，该冠齿轮14通过支撑外壳22连接到涡轮发动机结构上。连接到行星架13上的行星轴线16位于每个行星的中心，如图所示，行星通过轴承绕该轴线自由地旋转。由于行星的小齿轮与冠齿轮14的小齿轮的配合，行星绕它们的轴线的旋转导致行星架13围绕X轴线旋转，并因此围绕与其相连的风扇轴4的旋转。风扇轴4由行星架13通过一系列定心指17驱动，定心指17从风扇轴4的下游端沿着轴向延伸。行星架13在减速齿轮的任何一侧对称地延伸，形成一其中可以实现润滑功能的壳体。衬套19通过在减速齿轮的任一侧在行星轴线16处阻挡该壳体来完全封闭该壳体。

图2中的箭头表示从特定油箱(称为缓冲罐31)到待润滑的小齿轮和轴承的油所遵循的路径。缓冲罐31位于减速齿轮的旁边，在顶部，使得油可以通过重力流向减速齿轮的中心。该罐31由管线30供给，管线30源自主罐(未示出)。油从缓冲罐31中流入至少一个配备有至少一个喷嘴33的喷射器32中。油以喷雾34的形式从喷嘴33中喷出，该喷雾34在由进料泵压力和位于喷射器上方的油柱的重量共同产生的压力下形成。该喷雾34开始于指向发动机外部的径向分量，并且终止于油分配轮35。

轮35形成一腔，用于保持油喷雾34。该油由轮35驱动旋转，在轮35的底部，其在离心力的作用下被加压。从轮底部引出分别在430和450中的一系列管线，用于向各种待润滑的构件供油。如图2所示，这些管线包括：

-第一系列的管线43，其数量与行星小齿轮12的数量相等，它们在轮进入每个行星轴16的内部封闭件之后，由行星架13再次关闭，

-和第二系列的管线45，它们与第一系列的管线一样有规律地分布在减速齿轮的周边上，并且在轮35之后，进入位于两个连续的行星小齿轮12之间的空间中。

在第一管线43中循环的油渗透到每个行星轴线16的内腔中。离心力将其驱动到沿着径向穿过这些轴线的引导通道44中。这些通道44在支撑行星12的它们的轴承处出现在行星轴线16的周边上，从而润滑这些轴承。第二管线45从轮35的底部在行星12之间穿过，并分支成若干通道45a，45b，这些通道45a，45b将油传送到一方面由行星12的小齿轮和行星齿轮11的小齿轮形成的齿轮，另一方面传送到由行星12的小齿轮和冠齿轮14的小齿轮形成的齿轮。每个通道45a沿行星小齿轮在行星小齿轮12与行星齿轮11之间沿着轴向延伸。在冠齿轮11与行星齿轮12之间为齿轮供应的管线45b将其油喷射到由每个行星形成的气缸的中心。

在功能上，油将通过重力从缓冲罐31流入喷射器32。在进料泵和位于喷嘴33上方的油柱的压力下，油被它流入的旋转轮35喷射以及回收。它随后进入每个行星12的第一管线43和第二管线45。穿过第一管线43的油进入相应的行星小齿轮12的内腔，并且随后同时受到先前的离心力场和由于行星小齿轮绕其行星轴线16旋转而产生的场的作用。它通过导向通道44穿过行星小齿轮12的厚度，并润滑位于行星12与其行星轴线16之间的轴承。离心加速度场导致沿管道的压力梯度，并确保该梯度在轴承处产生足够高的压力(约5巴)，以便能够供给该轴承。就其而言，穿过第二管线45的油在行星齿轮的第二供应管线45a和行星-冠齿轮系统的第二供应管线45b之间分支。管线45a通过其润滑杆在两个小齿轮的整个宽度上喷射油。管线45b使行星小齿轮向上行进至其在冠齿轮14上的传动装置，并以润滑该传动装置的喷嘴结束。

因此，润滑设备将能够确保从轮35的径向内部区域向相应的齿和轴承供应润滑剂。

在本例中，轮35是具有U形径向截面的圆柱形杯，其开口面向旋转轴线X。当(每个)喷射器32及其喷嘴33固定时，轮35围绕X轴线可旋转地运动。轮35的U形底部的开口与旋转轴线X和喷嘴相对，并且U的边缘指向该轴线。

因此，该轮的内环形腔37围绕其延伸的该轮的轴线是X轴线。而且，腔37因此朝向轴线X沿着径向开口，并且通过大致上径向于所述轴线的第一和第二壁39a，39b横向界定，以接收润滑剂。

如图所示，用于向轴承和齿供应润滑剂的第一和第二管线43，45从腔37开始。另外，平行于X轴线，腔37被分成环形子腔40a，40b，在本例中数量为两个。这些第一和第二子腔由大致径向于X轴线的环形内分隔件38分隔开，并分别与第一和第二管线连通。

内分隔件相对于子腔的相应底部41a，41b(这些底部由第一和第二壁横向界定)的高度h小于第一和第二壁39a，39b的高度(在本例中相同，H)。

换句话说，每个侧壁39a或39b的自由端沿周向沿着其延伸的半径R1小于分隔件38的自由端沿周向沿着其延伸的半径R2。

因此，润滑剂的溢出将能够在轮内平行于X轴线从第一子腔到第二子腔发生，反之亦然(图6中的箭头)。

而且，还将获得小齿轮减速齿轮(11；12......)和在围绕共同的旋转轴线X旋转的同时用于向这样的相互啮合的小齿轮的组件供油的装置，其中所述装置具体包括：

-润滑油罐31，

-小齿轮上的固定供油管路32，

-在旋转齿轮处的供油管线45，45a，45b，这些供应管线因此可绕X轴旋转运动，以便跟随所述齿轮的运动，

-在管线32的端部的喷油设备33，

-和轮35，该轮可绕同一X轴线旋转运动，因此与所述喷射装置33相对设置，以便接收油。

可注意到这些设备33开始于直接远离X轴的径向分量，以便有利地供应轴向分层的子腔40a，40b。

还应注意，现代的涡轮发动机，特别是双流涡轮喷气发动机，通常由模块的组件制造，模块可包括固定零件和运动零件。模块被定义为涡轮发动机的子组件，与其相邻模块的接口显示出足够精确的几何特征，以允许其单独输送。这些模块的组装使得可通过将界面中的零件的平衡和配对的操作减少到最小来构建完整的引擎。

例如模块可在此实现，其风扇轴4由前述类型的减速齿轮驱动。

通过前述的可动轮35，还可以在子腔中实现流动-压力平衡，喷嘴和轴承被供应压力并且轮被驱动旋转，使得离心压力根据轮的旋转速度和该腔中油柱的高度在腔37中形成。

为了确保相关的供油装置的操作，轮的子腔40a，40b通过设备33供油，使得润滑油的初始分配通过分隔件38在腔37中发生，一个(或先验的两个)油位47a，47b相应地在所述子腔中形成(见图5)。

在需要它的情况下，例如在爬升或起飞过程中，这些子腔中的一个，例如图6中标记为40b的子腔，甚至将过量供应，直到平行于X轴线，在分隔件38上方，油溢出到相邻的子腔中。排出油流所需的压力在本例中高于整个轮压力(图5中的情况)。

然后，溢出的子腔的流速不再增加。然而，子腔40a的流速继续增加。因此改变了供应部分之间的分配。如果两个子腔均溢出，则轮向外溢出(图7)。

应该注意的是，如图5-7所示，较短的内分隔件38的替代方案是提升该分隔件并通过所述内分隔件，通常在半径R2的位置处，产生油的通道，使子腔40a，40b中的一个可在所述内分隔件的位置处朝向另一个溢出。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机中的润滑剂轮，其中该润滑剂轮具有轴线(X)，一环形腔(37)围绕所述轴线(X)延伸：

-所述环形腔(37)朝向所述轴线沿着径向张开，

-所述环形腔(37)由第一壁(39a)和第二壁(39b)横向界定，所述第一壁(39a)和所述第二壁(39b)大致径向于所述轴线，以接收润滑剂，

-至少润滑剂供应第一管线(43)和润滑剂供应第二管线(45)从所述腔出发，以润滑待润滑的各种不同的构件，

-所述环形腔平行于所述轴线分成至少环形的第一子腔(40a)和环形的第二子腔(40b)，所述第一子腔和第二子腔：

-由大致径向于所述轴线的环形内分隔件(38)分开，

-分别与所述第一管线(43)和第二管线(45)连通，

其特征在于，所述环形腔(37)在所述内分隔件(38)的位置具有溢流能力，使得润滑剂可从所述第一子腔平行于所述轴线溢流到所述第二子腔，反之亦然，而无任何超过所述第一壁和所述第二壁的溢流。

2.根据权利要求1所述的润滑剂轮，其中，相对于所述轴线沿着径向：

-所述第一子腔(40a)和第二子腔(40b)各自具有底部(41a，41b)，

-所述内分隔件(38)相对于各底部的高度小于所述第一壁和第二壁的高度。

3.一种小齿轮(11，12，13)的组件的供油装置，所述小齿轮在围绕一共同的旋转轴线(X)旋转的同时相互啮合，其中所述装置包括：

-润滑油罐(31)，

-至少一条固定的管线(32)，用于向所述组件供油，以及其他管线，用于向旋转啮合的所述小齿轮供油，所述其他供应管线可绕所述共同的旋转轴线(X)旋转运动，

-至少一个设备(33)，所述设备用于在所述固定的供应管线(32)的端部喷射油，

其特征在于，它还包括根据前述权利要求中任何一项所述的润滑剂轮，所述润滑剂轮可围绕所述共同的旋转轴线(X)旋转运动，其位置与所述喷射设备(33)相对，以便接收所述油，所述子腔中的一个的过量供应使所述油可溢流。

4.一种行星减速齿轮，其适于围绕一旋转轴线(X)旋转，并包括：

-小齿轮(11，12，13)的组件，所述小齿轮在围绕一共同的旋转轴线(X)旋转的同时相互啮合，以及

-根据权利要求3所述的供油装置，或根据权利要求1或2所述的润滑剂轮。

5.根据权利要求4所述的行星减速装置，其中所述内分隔件(38)的自由端比所述润滑剂轮的第一侧壁(39a)和第二侧壁(39b)的自由端更远离所述旋转轴线(X)。

6.一种双流涡轮喷气发动机风扇模块，其包括由根据权利要求4或5所述的减速齿轮驱动的风扇轴(4)。

7.一种涡轮发动机，其包括至少一个根据权利要求4或5所述的减速齿轮或根据权利要求6所述的双流涡轮喷气发动机风扇模块。

8.一种根据权利要求3所述的供油装置的操作方法，根据该方法：

-通过油喷射装置(33)向润滑剂轮的环形腔供油，使得通过内分隔件在所述润滑剂轮的所述腔中发生润滑油的初始分布，因此在所述第一子腔(40a)和第二子腔(40b)中产生油位，

-发生所述第一子腔和第二子腔中的一个的过量供应，直到油在内分隔件(38)的位置溢流到所述润滑剂轮的第一子腔和第二子腔中的另一个中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一子腔(40a)和第二子腔(40b)中的至少一个的过量供应持续，直到朝向所述润滑剂轮的外侧溢流。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中为了向所述润滑剂轮的环形腔(37)供应和过量供应油，所述润滑剂轮被旋转并且根据所述润滑剂轮的旋转速度和所述腔中的油柱的高度在所述腔中产生一离心压力。

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