CN110520654B - 周转齿轮系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种周转齿轮系(10)，其包括中央小齿轮(26)、外冠(28)和与中央小齿轮(26)和外冠(28)啮合的卫星小齿轮(32)，每个所述卫星小齿轮可自由旋转地安装在行星托架(32)上，齿轮系(10)包括刚性连接到卫星托架(36)并径向向内打开的环形杯(56)。根据本发明，杯(56)被分成周向连续的属于第一油路的第一盆形区域(60)和属于第二油路的第二盆形区域(62)，第一盆形区域(60)与第二盆形区域(62)流体分离，并且杯(56)具有两个轴向面对的环形壁(56a、56b)，其中环形壁(56b)距包括通向第二盆形区域(62)的开口(76)的齿轮系(10)的中间横向平面(74)最远。

Description

周转齿轮系

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。

通常，周转齿轮系由行星或中央小齿轮、行星或外冠以及卫星小齿轮组成，卫星小齿轮与行星小齿轮和冠部啮合，这三个部件之一的支撑件被锁定旋转用于齿轮系的运行。当卫星托架固定旋转时，中央小齿轮和冠部分别驱动和被驱动，反之亦然。这样齿轮和卫星小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小齿轮与中央小齿轮以及与冠部的啮合区域上以及卫星小齿轮上。

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。这种类型的布置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的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WOA12010092263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，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，从而提高了减速器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何一种中，在低转速下，相对于卫星托架的转速，来自喷嘴的油流动可能过高，从而使油积聚在环形杯中，从而导致寄生油溢出。此外，多余的油可能会在卫星小齿轮的轴内循环，导致油过热，应在以后冷却。

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，本发明提供了一种周转齿轮系，其包括中央小齿轮、外冠和与中央小齿轮和外冠啮合的卫星小齿轮，并且每个卫星小齿轮可自由旋转地安装在卫星托架上，该齿轮系包括用于卫星小齿轮的齿与中央小齿轮的接触区域的第一润滑油回路和用于卫星小齿轮的轴的第二润滑油回路，环形杯与卫星托架成一体并且径向向内打开，其特征在于，杯被分成周向连续的第一油路的第一盆形区域(basin)和第二油路的第二盆形区域，第一盆形区域与第二盆形区域流体分离，并且其中杯包括两个轴向面对的环形壁，该环形壁距离包括通向第二盆形区域的开口的齿轮系的中间横向平面最远。

根据本发明，在限定第二盆形区域的壁的部分上形成的开口横向地允许多余的油通过开口逸出。

优选地，仅在限定第二盆形区域的壁的部分中形成开口，而向卫星小齿轮齿与中央小齿轮的接触区域提供油供应的第一盆形区域不包括开口，以避免在第一回路降低压力。

根据本发明，开口在限定第二盆形区域的部分的高度处周向地形成在距横向平面最远的环形壁中。

根据本发明的另一个特征，开口包括限定所述环形壁的径向内部环形边缘的部分的凹口，使得所述环形边缘具有缺口。凹口在径向方向上的深度可为第一盆形区域的深度的约20％至50％。

在本发明的特定实施方式中，凹口在第二盆形区域的整个角距离上延伸。

当第一盆形区域连接到卫星小齿轮的齿轮齿与中央小齿轮齿之间的接触区域的第一供油管路，并且第二盆形区域被连接到卫星小齿轮的轴的第二供油管路时，本发明特别有益。

本发明还涉及一种涡轮机，该涡轮机包括如上所述的齿轮系，该齿轮系的中央小齿轮围绕并旋转地固定至该涡轮机的轴，并且在轴的径向外侧布置有喷油装置，该喷油装置具有向环形杯喷射油的至少一个油喷嘴。

所述喷嘴可以由轴的外表面承载并且被定位成使得其油射流直接朝向杯。

齿轮系有利地是减速器，并且被安装在低压压缩机内部径向形成的环形腔室中，卫星托架被连接到上游风扇轮并且轴是低压压缩机的轴。

在特定的组装构造中，齿轮单元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，该上游轴承旋转地将连接轴从风扇轮引导到卫星托架，并且该下游轴承旋转引导低压压缩机的轴。

而且，第一固定喷油装置可以集成到油路中，该油路还包括在上游轴承和下游轴承上的第二喷油装置以及用于同时供给第一和第二喷油装置的泵。这使得可以简化向涡轮机供油的设计。

本发明例如可应用于齿轮系，诸如外冠固定在其中的齿轮系。在这种情况下，可以将齿轮系称作为减速器，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，卫星托架和外冠可沿相反方向旋转移动，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。

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1是根据本发明的涡轮机中的周转齿轮系减速器的轴向截面的示意性半视图；

-图2是齿轮系减速器和卫星润滑装置的示意性截断透视图；

-图3是根据本发明的叶轮的示意性截面图。

首先，我们参考图1，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安装在径向形成的环形腔室12中，环形腔室12布置在风扇轮16的下游和高压压缩机(未示出)的上游的低压压缩机14内部。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。

齿轮系减速器10包括围绕低压压缩机的轴24的上游端并固定在其上的中央小齿轮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在内部限定在低压压缩机14中流动的初级空气流(箭头B)的流动通道(vein)。减速器10还包括卫星小齿轮32，这些卫星小齿轮的齿与中央小齿轮26和外冠28的齿轮啮合。这些卫星小齿轮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外部连接到初级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，其中，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冠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外部连接至初级空气通道的内环形壁30。

因此，周转齿轮系减速器10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，以防止此处润滑油泄漏。同样，为限制油泄漏，第一上游轴承44的外冠44a和下游轴承40的外冠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。

卫星小齿轮32在卫星托架的轴34上的旋转借助于滑动轴承进行。

周转齿轮系减速器10包括通过将油喷在卫星小齿轮32的齿轮齿上及其轴34上的润滑装置，这些装置包括独立的第一油路和第二油路，它们从布置在减速器10的下游的叶轮54接收油并且具有环形杯56，更具体地讲是圆形的形状(图2)。杯56具有U形截面，该U形截面的开口径向地朝向轴线A，即朝向低压轴24。叶轮54的杯56包括圆柱形底壁58，该圆柱形底壁58在其上游轴向端和下游轴向端连接到径向环形壁56a、56b(图2)。杯56在周向上被划分为一系列的盆形区域60、62，这些盆形区域60、62被径向定向的壁64周向分开并且在两个径向环形壁56a、56b之间轴向地延伸。在图3所示的示例中，周向分隔壁64界定了与第二盆形区域62交替的第一盆形区域60。第一盆形区域60属于第一油路，而第二盆形区域属于第二油路。可以看出，第一盆形区域60可以具有比第二盆形区域62小的角度范围。

每个第一盆形区域60具有形成在底部圆柱形壁58中的出油口，该出油口通向卫星小齿轮32的齿与中央小齿轮26的齿之间的接触区域的第一供油管线66(图2和3)。每个第二盆形区域62具有在底部圆柱形壁58中形成的出油口，该出油口通向卫星小齿轮32的轴34的第二供油管线68(图2和3)。在图3中，孔67允许将环形杯56固定在卫星托架36上。

第一盆形区域60不同于第二盆形区域62，并且这些区别主要是为了确保向布置在不同径向位置的元件的最佳供油。这些差异还使得可以将多余的油从减速器中引出，并强制润滑最靠近轴的元件，即卫星小齿轮32的齿与中央小齿轮26的齿之间的接触面积。因此，第二盆形区域可比第一盆形区域浅。

还提供了喷油装置，该喷油装置包括围绕轴线A分布并连接到泵和油箱的多个喷油嘴72(图1)。在本发明的实施方式中，喷油嘴72是布置在围绕轴24的固定环70上的孔。该环70安装在环形杯56和轴24之间的径向空间中。这些喷嘴72的取向使得它们的油射流在径向环形壁56a、56b之间向杯70喷射油。喷射方向优选地是径向的，可能在下游、上游或根据旋转方向稍微倾斜，即喷射方向包括在具有径向轴向的角锥体中，其具有20°的开口。

喷嘴72的直径必须大于可能堵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的距离上笔直。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72从杯中移开，则必须增加油压。

如图3所示，杯56的下游径向环形壁56b，即，径向环形壁56b距减速器10的中间径向平面74最远，径向环形壁56b具有开口76，在所示的示例中，开口76具有通向第二盆形区域62中的凹口的形状。这些凹口76形成在径向环形壁56b下游的径向内部环形边缘75中。特别地，凹口形成在侧向限定第二盆形区域62的下游径向环形壁56b的部分中。以此方式，可以看出下游径向环形壁56b形成有凹口的环形壁。利用这种布置，可以更好地调节流向第一和第二油路的油。实际上，当通过泵调节供给喷嘴72的油流量，该泵的输出流量与高压压缩机的轴的速度成正比，可以得出结论，在怠速阶段，油的流量可能在第二油路供应卫星小齿轮32的轴过高，可通过在第二盆形区域62的下游径向环形壁56b的部分上具有缺口76来避免。然后多余的油(箭头78)通过凹口直接流到低压压缩机14的截头圆锥形壁30，油与截头圆锥形壁接触而冷却。然后，油在重力作用下流到涡轮机的最低点，并由相对于表盘位于六点钟位置布置的收集器收集。

在本发明的特定实施方式中，凹口在径向方向上的深度P1可以是第一盆形区域60的深度P2的大约20％至50％的量级。

当然，凹口76可以由圆形或长方形的开口代替，以提供相同的调节油量的功能。因此，术语“开口”是指杯56的环形壁中的通道，该通道距减速器10的中间平面74(即参照附图，杯56的下游径向环形壁56b)最远。应当理解，开口可以具有多种形式，所有形式均落入本发明所赋予的保护范围内。

再次参考图1，涡轮机还包括在上游滚柱轴承44、46和下游轴承40上的第二喷油装置80。这些第一喷油装置70和第二喷油装置80被集成到同一油路82中，该油路还包括泵84。该泵84同时供应第一喷油装置70和轴承40、44、46的第二供应装置，第一喷油装置70供应周转减速器10。

因此，根据本发明的固定到轴上的环形杯(bailer)的组件使得可以确保低速离心油，并且可以具有进料泵，该进料泵的运行速度不必取决于驱动中央小齿轮的轴24的旋转速度。在特定的构造中，泵的运行速度也可以根据涡轮机的高压轴(诸如高压压缩机的轴)的速度进行选择。

Claims (9)

1.一种周转齿轮系(10)，其包括中央小齿轮(26)、外冠(28)和与中央小齿轮(26)和外冠(28)啮合的卫星小齿轮(32)，并且每个卫星小齿轮可自由旋转地安装在卫星托架上，齿轮系(10)包括用于卫星小齿轮(32)的齿轮齿与中央小齿轮(26)的接触区域的第一润滑油回路和用于卫星小齿轮(32)的轴(34)的第二润滑油回路，与卫星托架(36)成一体的环形杯(56)径向向内打开，其特征在于，环形杯(56)被分成周向连续的第一油路的第一盆形区域(60)和第二油路的第二盆形区域(62)，第一盆形区域(60)与第二盆形区域(62)流体分离，并且其中环形杯(56)包括两个轴向面对的环形壁(56a、56b)，距离齿轮系(10)的中间径向平面(74)最远的环形壁(56b)具有通向第二盆形区域(62)的开口(76)。

2.根据权利要求1所述的齿轮系，其特征在于，开口(76)包括槽口，所述槽口限定所述环形壁的径向内部环形边缘的部分，使得所述环形边缘具有槽口。

3.根据权利要求2所述的齿轮系，其特征在于，槽口在第二盆形区域(62)的整个角距离上延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮系，其特征在于，第一盆形区域被连接至卫星小齿轮(32)的齿与中央小齿轮(26)的齿之间的接触区域的第一供油管线(66)，并且其中第二盆形区域(62)被连接至卫星小齿轮(32)的轴(34)的第二供油管线(68)。

5.一种涡轮机，其包括根据权利要求1至4中任一项所述的齿轮系，其中央小齿轮(26)围绕并旋转地固定至涡轮机的轴(24)，并且在轴(24)的径向外侧布置有第一喷油装置，第一喷油装置具有向环形杯(56)喷射油的至少一个油喷嘴(72)。

6.根据权利要求5所述的涡轮机，其特征在于，所述至少一个喷嘴(72)由轴(24)的外表面承载并且被定位成使得其油射流直接朝向环形杯(56)。

7.根据权利要求5或6所述的涡轮机，其特征在于，齿轮系是减速器并且被安装在低压压缩机(14)内部径向形成的环形腔室(12)中，卫星托架(36)被连接至上游风扇轮(16)并且轴是低压压缩机(14)的轴(24)。

8.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，齿轮系减速器(10)轴向地插入在由低压压缩机(14)的定子结构(42、48)支撑的上游轴承(44、46)和下游轴承(40)之间，上游轴承(44、46)可旋转地将连接轴(38)从风扇轮(16)引导到卫星托架(36)，下游轴承(40)可旋转地引导低压压缩机的轴(24)。

9.根据权利要求8所述的涡轮机，其特征在于，第一喷油装置被集成到油路中，所述油路还包括在上游轴承(44、46)和下游轴承(40)上的第二喷油装置以及泵(84)，泵(84)用于同时供料第一喷油装置(70)和第二喷油装置(80)。

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