CN113531100B - 油传送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油传送装置，使用该装置润滑周转齿轮系的行星架的方法，涡轮机和飞行器。油传送装置用于润滑用于涡轮机的周转齿轮系的行星架，该行星架可旋转移动，装置围绕轴线延伸并且具有：围绕轴线延伸的环形壳体，该壳体包括多个轴向并列的油供给凹槽，每个油供给凹槽具有油喷射开口，该油喷射开口被构造成径向地通向待润滑的行星架的润滑回路，装置的特征在于，油供给凹槽中的一个为高压油供给凹槽，称为高压凹槽，并且其他油供给凹槽中的另一个为与高压凹槽轴向并列的低压油供给凹槽，称为低压凹槽，凹槽沿着轴线轴向布置成使得能够将油从高压凹槽轴向传送至低压凹槽。

Description

油传送装置

技术领域

本发明涉及一种用于在固定部分和旋转部分之间传送油的油传送单元。特别地，下面的描述涉及一种用于向涡轮机中的周转传动系的旋转行星架供应润滑油的油传送单元。

背景技术

通常，机械减速齿轮的作用是改变动力传动机构的输入轴和输出轴之间的速度与扭矩比。

新一代的双流涡轮机，特别是具有高涵道比的双流涡轮机包括用于驱动鼓风机（也称为风扇）的轴的机械减速器（reduction gear）。通常，减速器的目的是将动力涡轮的轴的被认为是快速的转速转换成用于驱动风扇的轴的较慢的转速。

这种类型的减速器包括被称为太阳齿轮的中心齿轮、齿圈和被称为行星齿轮的齿轮，该行星齿轮接合在太阳齿轮和齿圈之间。行星齿轮由称为行星架的框架保持。太阳齿轮、齿圈和行星架是行星齿轮，因为它们的旋转轴线与涡轮机的纵向轴线X重合。每个行星齿轮具有围绕行星齿轮的轴线均匀地分布在相同的运行直径上的不同的旋转轴线。这些轴线平行于纵向轴线X。

存在数种减速器架构。在双流涡轮机的现有技术中，减速器是行星式或周转式的。在其它类似的应用中，存在被称为差动式或复合式的架构。最一般地，分为以下三种架构：

- 在行星减速器中，行星架是固定的，并且齿圈构成了装置的沿着与太阳齿轮的旋转方向相反的方向旋转的输出轴。

- 在周转减速器中，齿圈是固定的，并且行星架构成装置的沿着与太阳齿轮的旋转方向相同的方向旋转的输出轴。

- 在差动减速器中，没有元件是旋转固定的。齿圈沿着与太阳齿轮和行星架的旋转方向相反的方向旋转。

减速器可以由一个或多个啮合级组成。这种啮合以不同的方式来提供，诸如通过接触、通过摩擦或甚至通过磁场来提供。

存在数种类型的通过接触的啮合，诸如与直齿或人字齿接触的啮合。

图1描述了已知的涡轮机1。涡轮机1通常包括风扇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连接，并与高压轴2一起形成高压（HP）体。低压压缩机1a和低压涡轮机1e通过低压轴3连接，并与低压轴3一起形成低压（BP）体。

风扇S由风扇轴4驱动，风扇轴4借助于减速器6由BP轴3驱动。该减速器通常是行星式或周转式的。

尽管下面的描述涉及行星式或周转式的减速器，但它也适用于如下的机械差速器，其中行星架10、齿圈9和太阳齿轮7这三个部件可旋转移动，这些部件中的一个的旋转速度尤其取决于其它两个部件的速度差。

减速器6位于涡轮机的上游部分。在这里示意性地包括上游部分5a和下游部分5b（上游部分5a和下游部分5b构成发动机壳体或定子5）的固定结构布置成使得形成包围减速器6的封壳E。在这里，该封壳E在上游通过在允许风扇轴4穿过的轴承处的密封件并且在下游通过位于使BP轴3穿过处的密封件形成。

图2描述了减速器6，该减速器可以根据某些部件是否是旋转固定的而采取不同架构的形式。在输入处，减速器6例如借助于花键7a连接到BP轴3。因此，BP轴3驱动称为太阳齿轮7的行星齿轮。常规地，其旋转轴线与涡轮机的旋转轴线X重合的太阳齿轮7驱动一系列被称为行星齿轮8的齿轮，这些行星齿轮8围绕旋转轴线X均匀地分布在相同的直径上。该直径等于太阳齿轮和行星齿轮8的运行轴线之间的中心距离的两倍。对于这种类型的应用，行星齿轮8的数量通常限定在三个至七个之间。

行星齿轮8组由称为行星架10的框架保持。每个行星齿轮8围绕其自身的轴线Y旋转，并与齿圈9啮合。

在输出处，架构如下：

在周转构造中，行星齿轮8组驱动行星架10围绕涡轮机的轴线X旋转。齿圈通过齿圈架12紧固到发动机壳体或定子5，并且行星架10紧固到风扇轴4。

在行星构造中，行星齿轮8组由行星架10保持，行星架10紧固到发动机壳体或定子5上。每个行星齿轮驱动齿圈，齿圈经由齿圈架12施加到风扇4。

每个行星齿轮8借助于轴承11，例如滚动元件或静压轴承类型的轴承自由旋转地安装。每个轴承11安装在行星架10的轴10b之一上，并且所有的轴借助于行星架10的一个或多个结构框架10a相对于彼此定位。存在与行星齿轮的数量相等数量的轴和轴承。出于运行、组装、制造、检查、维修或更换的原因，轴和框架可以被分成多个部分。

出于前述的相同原因，减速器的齿可以分成多个螺旋部（impeller）。在这里给出的示例中，减速器具有多个螺旋部和被分成两个圈半部的齿圈：

前圈半部9a由轮缘9aa和紧固凸缘半部9ab组成。减速器的齿的前螺旋部位于轮缘9aa上。该前螺旋部与行星齿轮8的前螺旋部啮合，该行星齿轮8的前螺旋部与太阳齿轮7的前螺旋部啮合。

后圈半部9b由轮缘9ba和紧固凸缘半部9bb构成。减速器的齿的后螺旋部位于轮缘9ba上。该后螺旋部与行星齿轮8的后螺旋部啮合，行星齿轮8的后螺旋部与太阳齿轮7的后螺旋部啮合。

前齿圈9a的紧固凸缘半部9ab和后齿圈9b的紧固凸缘半部9bb形成齿圈的紧固凸缘9c。例如，通过借助于螺栓组件将齿圈的紧固凸缘9c和齿圈架的紧固凸缘12a组装在一起而将齿圈9紧固到齿圈架。

图2的箭头描述了在减速器6中油的供给。油通过不同的方式从定子部分5进入分配器13到达减速器6，在该视图中没有指出这些不同的方式，原因是它们特定于一种或多种类型的架构。分配器通常被分成两个部分，每个部分对相同数量的行星齿轮重复实施。喷射器13a起到润滑齿的作用，并且臂13b起到润滑轴承的作用。油被输送到喷射器13a，通过端部13c离开以便润滑齿。油也被输送到臂13b并流通经过轴承的供应开口13d。然后，油穿过轴流通进入一个或多个缓冲区域10c，然后通过开口10d离开，以便润滑行星齿轮的轴承。

在如图2所示的应用的大多数应用中，行星架是静态型的，并且通过柔性元件联接到发动机的固定框架。在这些条件下，由行星架支撑的部件（行星齿轮系，可能地滚动元件轴承等）通过相对于发动机机框架和行星架固定的管道而被无困难地润滑。

在这些情况下，通常设置油传送单元，以有效且可靠地将润滑油从静态部分传送到与行星架连接的旋转部分。这种油传送单元通常被称为“油传送轴承”或“旋转联接器”。该单元在压力下将油供应到由紧固到卫星架的套筒限定出的环形室中。油在压力下从该环形室流到需要润滑的部件。

特别地，某些应用，诸如变螺距风扇需要传送具有大约100巴的压力的油，这造成了密封问题。

实际上，目前的装置不能简单地为这种类型的压力提供可接受的密封。结果会发生油泄漏，油泄漏会逐渐改变周转齿轮系的润滑并缩短组件的寿命。

在该背景下，需要提出一种用于润滑周转齿轮系的行星架的油传送装置，该装置使得能够在高压下传送油，同时改善密封和寿命。

发明内容

根据第一方面，本发明提出了一种油传送装置，该油传送装置用于润滑用于涡轮机的周转齿轮系的行星架，该行星架可旋转移动，该装置围绕轴线延伸并且具有：

- 围绕轴线延伸的环形壳体，该壳体包括多个轴向并列的油供给凹槽，每个油供给凹槽具有油喷射开口，该油喷射开口被构造成径向地通向待被润滑的行星架的润滑回路。油供给凹槽中的一个为高压油供给凹槽，高压油供给凹槽称为高压凹槽，并且其他油供给凹槽中的另一个为与高压凹槽轴向并列的低压油供给凹槽，低压油供给凹槽称为低压凹槽，这些凹槽沿着轴线轴向布置，使得能够将油从高压凹槽轴向传送至低压凹槽。

该装置可包括轴向地位于两个低压凹槽之间的高压凹槽。

该装置可以包括引导该装置围绕轴线旋转的构件，并且该引导旋转的构件可以包括至少一个滑动轴承，该至少一个滑动轴承与将两个轴向并列的凹槽分隔开的隔板成直角地延伸，以引导该装置围绕轴线旋转并使得能够将油从高压凹槽沿着滑动轴承传送到低压凹槽。

行星架的润滑回路可以包括被布置成由高压凹槽供给油的至少一个高压供应通道和被布置成由低压凹槽供给油的至少一个低压供应通道。

该装置可以包括被布置成由多个高压凹槽供应的公共高压通道和/或被布置成由多个低压凹槽供应的公共低压通道。

该装置对于每个凹槽可以包括至少一个基本上径向的油喷射开口，该至少一个基本上径向的油喷射开口用于将油从所述凹槽供给到周转齿轮系。

根据另一方面，本发明提出了一种使用根据本发明的装置润滑周转齿轮系的行星架的方法，该方法包括以下步骤：

（a）将高压油注入高压凹槽中，并将低压油注入低压凹槽中；

（b）将流通的油从高压凹槽传送至与高压凹槽轴向并列的低压凹槽；

（c）传送在凹槽中流通的油以向行星架供应油。

步骤（b）可包括使油沿着用于引导行星架旋转的滑动轴承通过的步骤。

根据另一方面，本发明提出了一种涡轮机，该涡轮机包括至少一个根据本发明的装置。

根据另一方面，本发明提出了一种飞行器，该飞行器包括至少一个根据本发明的涡轮机。

附图说明

通过以下纯粹是说明性的而不是限制性的并且必须参照附图来阅读的描述来揭露本发明的其它特征、目的和优点，在附图中：

图1是根据现有技术的涡轮机的局部截面视图。

图2是根据现有技术的减速器的截面视图。

图3是根据本发明的装置的局部截面透视图，该装置围绕周转齿轮系定位。

图4是根据本发明的装置的截面视图，该装置围绕周转齿轮系定位。

图5是根据本发明的一个实施例的装置的截面透视图。

图6是根据本发明的一个实施例的装置的局部截面。

图7是根据本发明的一个实施例的装置的局部截面。

图8是根据与图5相同的实施例的装置的局部截面。

图9是根据本发明的实施例的装置的局部截面。

图10是根据本发明的一个实施例的装置的局部截面。

图11是根据本发明的一个实施例的装置的截面透视图。

图12是根据本发明的一个实施例的装置的截面透视图。

图13是根据本发明的一个实施例的装置的局部截面视图。

在所有附图中，类似的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

架构

总的来说，本发明涉及一种用于润滑用于涡轮机的周转齿轮系的行星架的油传送装置1。以已知的方式，周转齿轮系包括围绕纵向轴线旋转的行星传动装置（gearing）（即带齿的轮）。一个或多个行星齿轮被设计成与行星传动装置啮合。整个齿轮系位于带齿的齿圈中，该齿圈具有内齿，称为行星架。行星架容纳行星齿轮并与行星齿轮啮合。不同元件相对于彼此的旋转速度需要润滑。更具体地，在某些应用中，这种润滑需要在高压（即大于或等于100巴的压力）下完成。

装置1包括环形壳体11。通常，壳体11可包围（经由滑动轴承22和内环形件16）旋转轴，旋转轴承载行星架的行星齿轮系。

有利地，壳体11可以是围绕轴线A的环形的轴向对称部件。

通常，在运行条件下，轴线A可以与卫星架的纵向轴线重合。

壳体11可以例如通过模制金属或复合材料，然后通过机械加工进行再加工而获得。

壳体11具有多个凹槽14。凹槽在壳体11中限定出环形沟槽，该环形沟槽被隔板15分隔开。凹槽14是油供给凹槽。

凹槽14在壳体11内部轴向并列。因此，通过沿着轴线A穿过壳体11，相继地且交替地看到的是凹槽14、隔板15、凹槽14、隔板15等。换句话说，凹槽14在壳体11内部限定出一系列的环形子区域。

凹槽14是本发明的特别有利的技术布置，其功能将在下文详述。

壳体11还具有多个喷射开口23，该多个喷射开口23用于将在凹槽14中流通的油朝向行星架喷射，以润滑行星架。

根据在这里给出的实施例，喷射开口23各自定位在径向肋19中。

此外，装置1包括内环形件16，该内环形件16被设计成直接包围周转齿轮系的旋转轴。内环形件16具有多个供应通道22，每个供应通道使得能够向至少一个凹槽14供应油。每个通道22穿过内环形件16并通向至少一个供应开口18。

内环形件16相对于壳体1围绕轴线A自由旋转。实际上，如将在下文详述的，在运行条件下，内环形件16包围行星架安装，使得内环形件16与行星架一起旋转。尽管壳体11基本上固定不动或者具有与内环形件16的旋转速度不同的旋转速度。

内环形件16相对于壳体11的旋转的引导由多个滑动轴承20提供。这些滑动轴承20是环形件，各自定位于隔板15和内环形件16之间。

滑动轴承是本发明的特别有利的布置，其将在下文中详述。

凹槽的布置和操作

如前所述，装置1包括多个凹槽14。凹槽14被设计成接收和供给油。

根据特别有利的技术设置，装置1包括被称为高压凹槽的至少一个凹槽14a，该至少一个凹槽14a被设计成接收在高压下的油。装置1还包括被称为低压凹槽的至少一个凹槽14b，该至少一个凹槽14b被设计成接收在低压下的油。

可以有多个高压凹槽14a和/或多个低压凹槽14b，并且有利地，每个凹槽14是高压凹槽14a或低压凹槽14b。

应当理解，在这里“低压”和“高压”的概念是相对的，使得在高压凹槽14a中接收的油的压力总是显著高于在低压凹槽14b中接收的油的压力。

要指出的是，高压优选是指油处于的最小压力为80巴，优选100巴。

低压优选是指油处于的最大压力为80巴，优选10巴。

要指出的是，在两个高压凹槽14a或两个低压凹槽14b中的油压并非必须相等，但是两个低压凹槽14b或两个高压凹槽14a之间的相对压力差将总是显著小于低压凹槽14b和高压凹槽14a之间的相对差（至少10倍）。

因此，如将在下文中详述的，轴向（沿着轴线A）介于在两个高压凹槽14a之间的低压凹槽14b可以具有大于在与单个高压凹槽轴向相邻的低压凹槽14b中流通的油的压力的油压。然而，在这两种情况下，均认为一方面低压油存在，并且另一方面高压油存在。实际上，高压和低压之间的差使得多个低压凹槽之间的压力变化没有作用。

如前所述，凹槽14轴向并列。更准确地说，每个低压凹槽14b与至少一个高压凹槽14a并排。换句话说，通过沿着轴线A穿过装置1，看到的是至少一个低压凹槽14b，然后是隔板15，然后是高压凹槽14a。

这种布置（一个高压凹槽14a与低压凹槽14b并排）是本发明的基本模式。这种模式可以用不同的方式来阐述，在附图中给出了这种模式的几个示例。

因此，如图5所示，装置1可以包括两个高压凹槽14a，每个高压凹槽14a与两个低压凹槽14b并排，总共五个凹槽。换句话说，通过沿着轴线A从左至右穿过图5，可以看到低压凹槽14b、隔板15、高压凹槽14a、隔板15、低压凹槽14b、隔板15、高压凹槽14a、隔板15、低压凹槽14b。

根据图6、图7和8给出的实施例，该装置包括两个相邻的（adjoining）高压凹槽14a，这两个高压凹槽14a由两个低压凹槽14b轴向地框定。换句话说，通过沿着轴线A从左至右穿过图6，可以看到低压凹槽14b、隔板15、高压凹槽14a、隔板15、高压凹槽14a、隔板15、低压凹槽14b。

如将在下文中描述的，装置1被设计成使得油能够在两个相邻的凹槽14之间传送。

滑动轴承

如前所述，内环形件16相对于壳体1旋转。通过滑动轴承20实现引导旋转。滑动轴承20特别位于隔板15和内环形件16之间。在附图中，没有明确示出滑动轴承，附图标记20表示它们的安置。这是说明性的简化，本领域技术人员能够容易地推断出滑动轴承20的安装。用于安装滑动轴承的规则（对元件之一进行紧密调节以及与另一个元件具有间隙）以及它们的构成材料的性质使得油能够在两个凹槽14之间传送。

更准确地说，当高油压轴向施加在滑动轴承20上时，在本发明的组装的情况下，滑动轴承20能够使小流量的油轴向流通。这是特别有利的设置，随后将更具体地详细描述。

供应通道

通常，每个凹槽14由供应通道22供应油，并且每个通道可以向多个凹槽供应。如在图中看到的，同一供应通道可以向单个凹槽14或多个凹槽14供应。因此，参照图7和图8，同一供给通道22可以向两个凹槽14供应，在这种情况下，由同一供应通道22供应的凹槽14是具有相同压力的（等压的）凹槽14。换句话说，同一供应通道22可以由两个高压凹槽14a或两个低压凹槽14b供应。此外，如图7和图8所示，供应同一通道22的两个凹槽14可以轴向相邻或分隔开（即，具有不同压力的一个或多个凹槽14轴向插入在供应通道22的所述两个凹槽14之间）。

运行

在运行条件下，将油注入通道22。因此，高压油被注入到高压凹槽14a中，并且低压油被注入到低压凹槽14b中，并且经由内环形件16的喷射开口18流到周转齿轮系。

油在高压凹槽14a中和滑动轴承20上施加压力。当压力超过某一阈值时，油渗入滑动轴承20和隔板15以流入相邻的低压凹槽14b。这种特别有利的运行使得能够避免油损失，这些油损失被回收在低压凹槽14b中。

应当理解，当低压凹槽14b位于两个高压凹槽14a之间时，该低压凹槽14b回收源自两个高压凹槽14a的油，并因此该低压凹槽14b的压力被增加。

因此，高压凹槽14a附接到低压凹槽14b的模式使得能够具有高压润滑，而不损失油并且不需要实施复杂的动态密封。

方法

根据另一方面，本发明涉及一种用于使用根据本发明的装置1润滑周转齿轮系的行星架的方法，该方法包括以下步骤：

（a）将高压油注入所述至少一个高压凹槽14a中，并将低压油注入所述至少一个低压凹槽14b中；

（b）将流通的油从所述至少一个高压凹槽14a传送至与所述至少一个高压凹槽14a并列的低压凹槽14b；

（c）传送在凹槽中流通的油以向行星架供应油。

应当理解，这些“传送”中的每一个由于压力差和滑动轴承的孔隙度而自动地实现；不涉及活动构件（active means）。

根据有利的设置，步骤（b）因此包括使油穿过滑动轴承20的步骤。

涡轮机和飞行器

根据另一方面，本发明涉及一种涡轮机，该涡轮机包括至少一个根据本发明的装置1。

根据另一方面，本发明涉及一种飞行器，该飞行器包括至少一个包括根据本发明的装置1的涡轮机。

Claims (9)

1.一种油传送装置（1），所述油传送装置用于润滑用于涡轮机的周转齿轮系的行星架，所述行星架能旋转移动，所述油传送装置（1）围绕轴线（A）延伸并且具有：

- 围绕所述轴线（A）延伸的环形壳体（11），所述环形壳体（11）包括多个轴向并列的油供给凹槽（14），每个油供给凹槽具有油喷射开口，所述油喷射开口被构造成径向地通向待被润滑的行星架的润滑回路，

所述油传送装置（1）的特征在于，所述油供给凹槽（14）中的一个为高压油供给凹槽，所述高压油供给凹槽称为高压凹槽（14a），并且其他油供给凹槽（14）中的另一个为与所述高压凹槽（14a）轴向并列的低压油供给凹槽，所述低压油供给凹槽称为低压凹槽（14b），这些油供给凹槽（14）沿着所述轴线（X）轴向布置成使得能够将油从所述高压凹槽（14a）轴向传送至所述低压凹槽（14b），

其中，所述油传送装置包括引导所述油传送装置围绕所述轴线（A）旋转的构件，并且其中，该构件包括至少一个滑动轴承（20），所述至少一个滑动轴承与将两个轴向并列的油供给凹槽（14）分隔开的隔板（15）成直角地延伸，以引导所述油传送装置（1）围绕所述轴线（A）旋转并使得能够将油从所述高压凹槽（14a）沿着所述滑动轴承（20）传送到所述低压凹槽（14b）。

2.根据权利要求1所述的油传送装置（1），所述油传送装置包括轴向地位于两个低压凹槽（14b）之间的高压凹槽（14a）。

3.根据权利要求1或2所述的油传送装置（1），其中，所述行星架的润滑回路包括被布置成由高压凹槽（14a）供应油的至少一个高压供应通道和被布置成由低压凹槽（14b）供应油的至少一个低压供应通道。

4.根据权利要求3所述的油传送装置（1），所述油传送装置包括被布置成由多个高压凹槽（14a）供应油的公共高压供应通道和/或被布置成由多个低压凹槽（14b）供应油的公共低压供应通道。

5.根据权利要求1或2所述的油传送装置（1），所述油传送装置对于每个油供给凹槽（14）均包括至少一个基本上径向的油喷射开口（23），所述至少一个基本上径向的油喷射开口用于将油从所述油供给凹槽（14）供给到所述周转齿轮系。

6.一种用于使用油传送装置（1）润滑周转齿轮系的行星架的方法，所述油传送装置用于润滑用于涡轮机的周转齿轮系的行星架，所述行星架能旋转移动，所述油传送装置（1）围绕轴线（A）延伸并且具有：

- 围绕所述轴线（A）延伸的环形壳体（11），所述环形壳体（11）包括多个轴向并列的油供给凹槽（14），每个油供给凹槽具有油喷射开口，所述油喷射开口被构造成径向地通向待被润滑的行星架的润滑回路，

其中，所述油供给凹槽（14）中的一个为高压油供给凹槽，所述高压油供给凹槽称为高压凹槽（14a），并且其他油供给凹槽（14）中的另一个为与所述高压凹槽（14a）轴向并列的低压油供给凹槽，所述低压油供给凹槽称为低压凹槽（14b），这些油供给凹槽（14）沿着所述轴线（X）轴向布置成使得能够将油从所述高压凹槽（14a）轴向传送至所述低压凹槽（14b），

其中，所述方法包括以下步骤：

（a）将高压油注入高压凹槽（14a）中，并将低压油注入低压凹槽（14b）中；

（b）将流通的油从所述高压凹槽（14a）传送至与所述高压凹槽（14a）轴向并列的所述低压凹槽（14b）；

（c）传送在所述油供给凹槽中流通的油以向所述行星架供应油。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤（b）包括使油沿着用于引导所述行星架旋转的滑动轴承（20）通过的步骤。

8.一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的油传送装置（1）。

9.一种飞行器，所述飞行器包括至少一个根据权利要求8所述的涡轮机。