CN110520653B - 包括周转齿轮系的组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组件，该组件包括具有中央小齿轮(26)、外冠(28)和卫星小齿轮(32)的周转齿轮系(10)，卫星小齿轮(32)与中央小齿轮(26)和外冠(28)啮合，每个卫星小齿轮(32)都可自由旋转地安装在行星托架(36)上，中央小齿轮(26)围绕轴并可旋转地固定在轴(24)上，齿轮系包括润滑卫星小齿轮(32)的齿和轴(34)的装置，这些装置包括与卫星托架(36)一体的径向向内打开的环形杯(56)，其特征在于，它包括固定的喷油装置(64)，该固定的喷油装置配置成朝向偏转装置(70)喷油，偏转装置(70)用于将油朝向环形杯(56)的内部偏转。

Description

包括周转齿轮系的组件
技术领域
本发明的领域是涡轮机的领域，更具体地是周转齿轮系，并且在周转齿轮系中更具体地是周转减速器和差动变速器。
背景技术
通常，周转齿轮单元由行星或中央小齿轮、行星或外齿轮以及卫星齿轮组成，卫星齿轮与行星齿轮和冠部啮合，这三个部件之一的支撑件被锁定旋转用于齿轮系的运行。当托架固定旋转时，中央小齿轮和冠部分别驱动和被驱动，反之亦然。这样齿轮和卫星齿轮的轴的润滑和冷却不会出现问题，其是通过固定旋转的喷嘴来确保，这些喷嘴可以将油永久性地喷洒在卫星齿轮与中央小齿轮以及与冠部的啮合区域上以及卫星齿轮上。
然而，在最常见的情况下，外冠旋转固定，而中央小齿轮和卫星托架分别驱动和被驱动。这种类型的安装在希望减小比率大于三的情况下是优选的，因为它不那么麻烦。因此，啮合区域和卫星小齿轮的轴的润滑是当前技术中要解决的问题，该问题是通过使用必须定期检查和更换磨损的动态密封或旋转接头的复杂的加压油路管网来解决的。
因此，申请人在其申请WO2010092263中描述的第一构造中提出了一种润滑设备，其中，固定的喷射器将油喷射到固定在卫星托架上的环形杯中，因此，油通过离心作用被回收，然后被引导至用于润滑小齿轮的装置。该设备避免使用动态或旋转密封，从而提高了变速箱润滑系统及其维护的可靠性。
在第二种已知构造中，喷嘴可以由承载中央小齿轮的轴承载，使得其油直接向杯喷射。
然而，在上述两种构造中的任一种中，必须具有足够的空间以能够布置固定喷嘴或由轴承载的喷嘴，以便其可以将油直接向杯喷射。然而，在小直径涡轮机中，杯的径向内周和轴之间的径向空间太小，以至于不能考虑以任何一种构造进行安装。
发明内容
本发明的目的尤其是为上述现有技术的问题提供一种简单、有效和经济的解决方案。
为此，本发明提供了一种组件，该组件包括具有中央小齿轮、外冠和卫星小齿轮的周转齿轮系，卫星小齿轮与中央小齿轮和外冠啮合，并且每个卫星小齿轮都可自由旋转地安装在卫星托架上，中央小齿轮围绕并且可旋转地固定在轴上，并且齿轮系包括润滑卫星小齿轮的齿和轴的装置，这些装置包括固定地附接到卫星保持器并径向向内打开的环形杯，其特征在于，该组件包括固定的喷油装置，固定的喷油装置配置成在油偏转装置的方向向环形杯的内部喷油。
根据本发明，油不再直接喷射到杯上，而是喷射到能够使油朝向杯偏转的偏转装置上。当轴是诸如涡轮轴的输入轴时，其速度高于形成齿轮系的输出的卫星托架的速度。油朝向偏转装置的喷射允许在轴上的油的初始离心，这与现有技术相比增加了其压力。这导致卫星托架中更好的油循环。
偏转装置有利地固定至轴，即中央小齿轮固定于其上的轴。根据一个实施方式，它们可以形成在轴上。
偏转装置，例如可以包括环形壁，该环形壁在轴上径向向外突出。该壁例如可以具有凹形倾斜的油冲击面，以限制寄生油的喷射。
本发明例如可应用于齿轮系，诸如其中外冠固定在其中的齿轮系。在这种情况下，齿轮系可以用作减速器，因为输出速度，即卫星托架的速度低于输入速度，即中央小齿轮的旋转驱动轴的速度。本发明还涉及一种差动传动齿轮系，其中，卫星托架和外冠可以相反方向旋转移动，卫星托架优选地驱动第一上游风扇轮，而外冠优选地驱动第二下游风扇轮。通过这种布置，获得了双反向旋转的风扇轮组件。
环形壁基本上沿轴轴向定位，使得穿过杯的径向平面与偏转壁相交。它可以由具有V形截面的简单环形肋形成，环形肋顶点径向向外。
杯可包括上游径向环形壁和下游径向环形壁，其中一个径向环形壁轴向地插入喷油装置和油偏转装置之间，其包括至少一个能够将油喷射到轴上的喷嘴，该喷嘴设置在偏转装置和所述环形壁之间的轴向区域内，所述环形壁轴向地插入喷油装置和油偏转装置之间。
以这种方式，油首先冲击轴，然后通过偏转装置朝向杯定向。
喷油装置还可包括至少一个喷嘴，该喷嘴的油射流包括沿轴的旋转方向定向的切向分量。因此，从这种喷嘴出来的油以非零切向速度冲击轴，从而减少了油溅出。
本发明还涉及一种涡轮机，该涡轮机包括如下组件，其中，齿轮系安装在径向地形成在低压压缩机内部的环形腔室中，卫星托架连接至上游风扇轮和轴，该轴为低压压缩机的轴。在特定的配置中，外冠固定至环形壁，该环形壁在内部限定用于主要空气流的环形通道，齿轮系因此潜在地可用作减速器，因为它允许降低与中央小齿轮的速度有关的卫星托架的旋转速度。
齿轮系优选地轴向地插入在由低压压缩机的定子结构支撑的上游轴承和下游轴承之间，该上游轴承将连接轴从风扇轮可旋转地引导至卫星托架，并且下游轴承可旋转地引导低压压缩机轴。
附图说明
通过阅读以下非限制性示例给出的以下说明并参考附图，将更好地理解本发明，以及本发明的其他细节、特征和优点，其中：
-图1A是根据本发明的涡轮机中的摆线齿轮箱减速器的轴向截面的示意性半视图；
-图1B是齿轮箱减速器和卫星润滑装置的示意性截断透视图。
具体实施方式
首先，我们参考图1A，其示意性地示出了根据本发明的减速器10，其具有安装在诸如飞机涡轮喷气发动机的涡轮机中的周转齿轮系。具体地，齿轮系10安装在低压压缩机14内部的径向形成的环形腔室12中，低压压缩机14布置在风扇轮16的下游和高压压缩机(未示出)的上游。低压压缩机14包括沿轴线A轴向地交替布置的多排固定叶片18和环形排移动叶片20。排移动叶片20通过环形壁22连接至低压轴24，该低压轴也使下游低压涡轮机(未示出)的叶片旋转。
齿轮系10的减速器包括围绕低压压缩机的轴24的上游端并与之成一体的中央小齿轮26或行星小齿轮，围绕中央小齿轮26并固定地连接至环形壁30的外冠28或行星环形齿轮，环形壁30在内部限定用于在低压压缩机14中流动的主要空气流(箭头B)的流动路径的环形通道(vein)。齿轮单元10还包括卫星齿轮32，这些卫星齿轮的齿与中央小齿轮26和外冠28的齿啮合。这些卫星齿轮32自由旋转地安装在卫星托架36的轴34上，该卫星托架36的上游端通过连接轴38连接到风扇轮16。
低压压缩机14的轴24由下游的球轴承40支撑和旋转引导，该下游的球轴承的外环40a固定至低压压缩机14的第一定子部分42上，该第一定子部分42外部连接到主要空气通道的内环形壁30。连接轴38由布置在减速器10上游的两个轴承44、46支撑和旋转引导，布置在第二轴承46的上游的第一轴承44是滚子轴承，第二轴承46是球轴承。第一轴承和第二轴承的外圈44a、46a由低压压缩机的第二定子部分48支撑，该第二定子部分48外部连接至主要空气通道的内环形壁30。
因此，周转齿轮箱10减速器的环形腔室12由低压压缩机14的轴24径向向内界定，并由第一定子部分42和第二定子部分48和主要空气通道的内环形壁30径向向外界定，由第一上游轴承44界定上游和由下游轴承40界定下游。应当注意，连接轴38还包括环形壁50，该环形壁50与低压压缩机14的轴24的上游端52密封配合，以防止此时润滑油泄漏。同样，为限制油泄漏，第一上游轴承44的外圈44a和下游轴承40的外圈40a分别具有环形部分44b、40b，该环形部分44b、40b分别与连接轴38和低压压缩机14的轴24密封配合。
卫星齿轮32在卫星托架的轴34上的旋转是借助于滑动轴承进行的。
周转齿轮系齿轮箱减速器10包括用于通过在卫星齿轮32的齿轮齿上及其轴34喷油进行润滑的装置，这些装置主要包括具有环形杯56的接收叶轮54，更具体地讲，其为圆形。杯56在此具有U形的截面，该截面的开口朝向径向向内，即朝向旋转轴线A的方向。叶轮54的杯56具有带有孔的底壁58，所述孔中的一些连接到卫星齿轮32的轴34的供油管线60，而另一些连接到行星齿轮32的齿与中央小齿轮26的齿之间的接触区域的供油管线62(图1B)。杯56还包括由底壁58连接的上游径向环形壁56a和下游径向环形壁56b。
根据本发明，涡轮机包括固定的喷油装置，该固定的喷油装置包括围绕轴线A分布的多个喷油嘴66，喷油嘴66连接到泵和油箱。根据本发明的一个实施方式，喷油嘴66是布置在围绕低压轴24的固定环64上的孔。这些喷油嘴66被定向成使得它们的油射流(箭头C)将油朝向油的偏转装置70喷射，油的偏转装置70使油朝着杯56喷射。
喷嘴66的直径必须大于可能阻塞喷嘴的颗粒的最大直径。该直径还必须足够大以确保油流到杯56，并且其能量必须足够大以在大约5cm的距离上保持直线。在本发明的实际实施方式中，喷油装置配置成在诸如空转的最不利的情况下具有约1巴的出口压力。如果要将喷嘴66移离偏转装置70，则必须增加油压。
在图1所示的示例中，偏转装置70包括V形截面肋70，肋70顶部径向向外，该肋由轴24的外表面承载。该肋70包括上游环形壁70a和下游环形壁70b，上游环形壁70a和下游环形壁70b倾斜并在环形脊70c处彼此连接。因此，偏转壁由下游环形壁70b形成并且沿着轴24垂直于环形杯56定位。更具体地，环形肋70沿着轴24轴向定位，使得通过杯56的径向平面，即在其上游壁56a和下游壁56b之间通过的径向平面与偏转壁70b相交。偏转壁70b优选地具有轴向连续的形状，即没有跳跃。更具体地，肋70的顶部70c，即偏转壁70b的径向外端可沿轴24定位，以使上游径向壁56a与下游径向壁56b之间的距离在30％至60％之间，上游径向壁56a以0％为基准。而且，为了便于通过杯回收油，使偏转壁70b的径向外端成形为使得油喷射方向在上游径向环形壁56a和下游径向环形壁56b之间通过。为此，在喷油点处与偏转壁70b的切线在上游径向环形壁56a和下游径向环壁56b之间通过。
为了确保向环形杯56的最佳供油，喷嘴66的油喷射应优选地对准轴24上的冲击点，该冲击点轴向位于杯56的两个边缘之间，优选地在环形肋70和环形杯56的下游环形壁56b之间。因此，从喷嘴66喷出的油的方向包括从喷嘴66指向杯56的非零轴向分量和从喷嘴66指向轴24的非零径向分量。
在运行过程中，喷嘴66的油喷射(箭头C)将油送至轴24的径向外表面，然后，油流向偏转壁70b，该偏转壁将油偏转至环形杯56，这使得在尽管环形杯56和轴24之间的径向间距很小的情况下，仍可以向叶轮54提供润滑油。
根据一个实施方式，喷嘴66的每个射流的方向可以完全包括在包含轴24的旋转轴线A的平面中。油射流的方向可以优选地包括定向为沿轴24的旋转方向的非零的切向分量，以便于油的旋转驱动。冲击轴24的油具有非零的切向速度，这允许减小油与轴24之间的切向速度差，从而限制飞溅。
在本发明的替代构造中，应当理解，油喷射可直接冲击偏转壁70b。
被油冲击的偏转壁70b可在纵向和/或横向上具有凹形弯曲的形状，被优化为允许油良好地重新定向到环形杯56，同时限制了寄生油的喷出。
在上述组件中，连接至低压涡轮机的轴24的中央小齿轮26的旋转速度比带有杯56的卫星托架36的旋转速度快。轴24上的喷油可对油进行初步离心，从而导致与将油直接喷入杯56可获得的油压相比，卫星托架36的杯56的油压增加。此外，轴24上的油喷射使油沿着与杯旋转方向相同的方向旋转，这有助于油流入环形杯。因此，可以在很小的径向空间内设置供油设备。

Claims (8)

1.一种组件，该组件包括具有中央小齿轮(26)、外冠(28)和卫星小齿轮(32)的周转齿轮系(10)，卫星小齿轮(32)与中央小齿轮(26)和外冠(28)啮合，每个卫星小齿轮(32)都可自由旋转地安装在卫星托架(36)上，中央小齿轮(26)围绕轴并可旋转地固定在轴(24)上，齿轮系包括润滑卫星小齿轮(32)的齿和卫星小齿轮(32)的轴(34)的装置，这些装置包括与卫星托架(36)一体的径向向内打开的环形杯(56)，其特征在于，它包括固定的喷油装置(64)，该固定的喷油装置配置成直接朝向偏转装置喷油，偏转装置用于将油朝向环形杯(56)的内部偏转；并且，偏转装置固定至轴。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，偏转装置包括在轴(24)上径向向外形成的环形壁。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，环形壁沿轴(24)轴向定位，使得穿过环形杯的径向平面与偏转壁(70b)相交。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，偏转壁形成于V形肋上，V形肋顶点径向向外。
5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，环形杯(56)包括上游径向环形壁(56a)和下游径向环形壁(56b)，其中一个径向环形壁轴向地插入喷油装置和油偏转装置之间，其包括至少一个适于将油喷射到轴上的喷嘴(66)，该喷嘴(66)设置在偏转装置和所述下游径向环形壁(56b)之间的轴向区域内，所述下游径向环形壁(56b)轴向地插入喷油装置和油偏转装置之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其特征在于，所述喷油装置包括至少一个喷嘴(66)，所述喷嘴的油射流包括沿轴(24)的旋转方向定向的切向分量。
7.一种涡轮发动机，包括根据权利要求1至6中任一项所述的组件，其中，齿轮系安装在径向地形成在低压压缩机(14)内部的环形腔室(12)中，卫星托架(36)连接至上游风扇轮(16)和轴(24)，轴(24)是低压压缩机(14)的轴。
8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，齿轮系轴向地插入在由低压压缩机(14)的定子结构支撑的上游轴承(44、46)和下游轴承(40)之间，上游轴承(44、46)将连接轴(38)从上游风扇轮(16)可旋转地引导至卫星托架(36)，并且下游轴承(40)可旋转地引导低压压缩机(14)的轴(24)。
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