CN114080496A - 用于在涡轮机中保持齿轮系的组合件 - Google Patents

用于在涡轮机中保持齿轮系的组合件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在涡轮机中保持齿轮系的组合件，所述组合件包括环形壳体(44)，环形部件(48)接合在环形壳体中且通过环形齿槽构件可旋转地锁定在壳体(44)中，所述环形齿槽构件包括第一环形耦合构件(50)，所述第一环形耦合构件(50)形成于所述环形部件上并且与形成于环形壳体(44)上的第二环形耦合构件协作，其中油膜形成于限定在所述第一耦合构件(50)和所述第二耦合构件之间的环形空间中。

Description

用于在涡轮机中保持齿轮系的组合件
技术领域
本发明涉及用于在涡轮机中保持齿轮系的装置。
背景技术
通常，齿轮系包括与外部拱顶或与外部行星齿轮和中心齿轮或内部行星齿轮啮合的行星齿轮。行星齿轮由卫星运载工具承载且安装成可自由地围绕枢轴旋转。此齿轮系可例如用于将动力从例如低压压缩机的轴杆等驱动轴杆经由由轴杆承载的中心齿轮传输到风扇轮。在可能的操作配置中，卫星运载工具旋转地固定，且中心齿轮和外部拱顶分别驱动和被驱动。此组合件通常被称为行星减速齿轮。利用此布置，有可能例如在涡轮机中经由低压压缩机的轴杆驱动连接到环形齿轮的风扇轮。
然而，减速齿轮到涡轮机中的集成存在若干难点。首先，减速齿轮(即，卫星运载工具)到壳体的连接必须具有一定程度的柔性以便限制减速齿轮内的寄生机械应力，即限制齿的过早磨损，并且还例如滤出传动链中传播的任何振动。第二，高转矩必须有可能在常规条件下并且在极端操作条件下被壳体吸收。上述两点因此显然是矛盾的，且因此通常存在减速齿轮安装架构中的折衷方式。然而，这两个功能使得有可能同时确保减速齿轮的最佳特性以及减速齿轮和壳体之间的连接的令人满意的机械强度。第三，所选择的架构必须允许良好的可获取性以便于减速齿轮在其环境中的安装和维护。
应注意，上文概述的难点在外部拱顶为固定且卫星运载工具在旋转(行星齿轮)时是一样的。
下文描述的发明提供一种解决上文提及的问题同时实施起来简单且经济的技术方案。
发明内容
本文涉及用于在涡轮机中保持齿轮系的组合件，所述组合件包括环形壳体，环形部件接合在环形壳体中且通过环形齿槽构件可旋转地固定在壳体中，所述环形齿槽构件包括第一环形耦合构件，所述第一环形耦合构件形成于环形部件上并且与形成于环形壳体上的第二环形耦合构件协作，其中油膜形成于限定在第一耦合构件和第二耦合构件之间的环形空间中。
通过将油膜直接并入到齿槽构件、壳体的环形部件中，环形部件相对于壳体的移动被抑制。因此，当环形部件与卫星运载工具或齿轮系的外部行星齿轮成一体时，有可能限制振动到壳体和涡轮机的其余部分的传输。
更确切地说，油膜在第一耦合构件和第二耦合构件之间的集成允许获得：
-沿着环形部件的径向方向相对于壳体的平移阻尼，
-围绕纵向轴线，即组合件和涡轮机的轴线的扭转阻尼，
-围绕垂直于径向方向和纵向轴线的轴线的倾斜阻尼。
环形部件可包含环形柔性区域以为所述部分在给定区域中提供比环形部件的其余部分更大的柔性。此环形柔性区域允许壳体中环形部件的较大绕转，且因此增加油膜的阻尼效率。
油膜的集成不应影响由环形部件传输到曲轴箱的标称转矩，但有助于减小振荡，即所述转矩的变化，其可为标称转矩的约10到15％。
第一耦合构件和第二耦合构件例如轴向布置在第一环形密封件和第二环形密封件之间，所述第一环形密封件和第二环形密封件各自夹持在环形部件和壳体之间。
为了向所述环形空间供油，环形部件和壳体中的一个可包括进油口通道。
第一耦合构件可包括第一齿，所述第一齿周向插入于第二耦合构件的第二齿之间。
每个第一齿可包括径向周向端面，其周向地朝向每个第二齿的径向周向端面。这些周向端面提供前述扭转阻尼。
每个第一齿可包括布置成与壳体的面径向相对的径向外端面。每个第二齿可包括布置成与环形部件的面径向相对的径向内端面。这些周向端面提供前述平移阻尼。
每个第一齿可包括布置成与外壳的面轴向相对的轴向端面。每个第二齿可包括布置成与环形部件的面轴向相对的轴向端面。这些周向端面提供前述倾斜阻尼。
所述第一齿可从布置成与所述第二齿的自由轴向端轴向相对的环形部件的第一径向环形壁轴向延伸，所述第二齿从布置成与第一齿的自由端轴向相对的外壳的第二径向环形壁轴向延伸。
第一环形密封件可径向插入于第一环形壁的径向外端和外壳的径向圆柱形表面之间。圆柱形表面可允许当环形部件安装于外壳中时环形部件在外壳中居中。
并且，第二环形密封件可径向插入于第二环形壁的径向内端和环形部件的径向圆柱形表面之间。壳体的圆柱形表面可具有大于环形部件的圆柱形表面的半径的半径。每个第一齿可从环形部件的圆柱形表面径向朝外延伸，且具有被布置成径向朝向壳体的圆柱形表面的径向外端面。每个第二齿可从壳体的圆柱形表面径向朝内延伸，且具有被布置成径向朝向环形部件的圆柱形表面的径向内端面。
在此布置中，第一环密封件相比于第二密封件放置在较大径向距离处。
油可周向且连续地在第一和第二齿之间滞留。
为此：
-在周向方向中在第一齿和第二齿之间提供间隙，以及
-在第一齿和壳体之间以及第二齿和环形部件之间同样径向地提供间隙。
并且，油本身能够在第一齿的轴向端和第二径向环形壁之间，以及第二齿的轴向端和第一径向环形壁之间滞留。
本文还涉及一种组合件，其包括如上文所描述的组合件和齿轮系，所述齿轮系包括内部和外部行星齿轮以及与内部和外部行星齿轮啮合的行星齿轮，每个行星齿轮安装成在卫星运载工具上自由旋转。环形部件可附接到外部行星齿轮或卫星运载工具。
参考附图阅读作为非限制性实例给出的以下描述，将更好地理解本发明，且本发明的其它细节、特性和优点将显而易见。
附图说明
[图1]是根据已知技术的涡轮机的透视示意图；
[图2]是旨在在根据图1的涡轮机中使用的周转齿轮系的横截面示意图；
[图3]包括称为图3A的左边部分和称为图3B的右边部分，左边部分展示了旨在安装于壳体中的环形部件的透视图，右边部分展示了所述壳体的透视图；
[图4]是图3A的环形部件装入图3B的壳体中的组合件的透视示意图；
[图5]包括称为图5A的左边部分和称为图5B的右边部分，左边部分表示根据第一剖切面的图4的组合件，右边部分表示根据相对于第一剖切面周向偏移的第二剖切面的图4的组合件；
[图6]包括称为图6A的左边部分和称为图6B的右边部分，左边部分展示环形部件和壳体之间的油引入，右边部分展示沿着横向平面的环形部件和壳体之间的间隙的横截面。
具体实施方式
首先，参考图1，其表示根据已知技术的涡轮机10的示意图，所述涡轮机从上游向下游包括：风扇轮12，所述风扇轮的旋转从上游向下游连续地引发周围的环形二次空气流14(气流B)中空气的加速，环形一次空气流16(气流A)流入低压压缩机18、高压压缩机20、环形燃烧室22、高压涡轮机24和低压涡轮机26。传统地，低压涡轮机26旋转连接到风扇轮12的低压压缩机的转子30。然而，为了相对于低压压缩机18的转子30的旋转速度限制风扇轮12的旋转速度，已知将减速齿轮32径向安装在低压压缩机18内部以减小输出速度。
如图2中所示出，此齿轮系32包括与内部行星齿轮36或中心齿轮和外部行星齿轮38或外部拱顶啮合的行星齿轮34，内部行星齿轮36和外部行星齿轮38与涡轮机的X轴同轴。每个行星齿轮34可自由旋转地围绕枢轴40安装，且枢轴40与卫星运载工具42成一体。在行星减速齿轮中，中心齿轮36与低压压缩机18的轴杆30一体地旋转，这形成齿轮系的输入，卫星运载工具42为固定的，且使外部拱顶38与风扇轮12成一体并形成用于减小齿轮系的速度的输出。涡轮机的壳体44在外部定界其中安装齿轮系的环形罩壳46。在周转减速齿轮中，卫星运载工具形成用于减小齿轮系的速度的输出，且与风扇轮12成一体，外部行星齿轮与壳体成一体。在两种情况下，卫星运载工具当固定时或外部行星齿轮当固定时通过环形部件连接到壳体。
本发明的目的是提供用于在涡轮机中保持齿轮系32的组合件的具体实施例。
图3A展示旨在用于连接到行星减速齿轮组中的卫星运载工具42或连接到周转减速齿轮中的外部行星齿轮38的环形部件48。图3B中展示壳体44的仅一部分。可以看出，环形部件48包括由多个第一齿50形成的第一耦合构件，所述多个第一齿从环形壁且更精确地说从径向朝外的圆柱形表面52径向朝外突起(图3A、图5A和5B)。第一齿50从环形部件48的第一径向环形壁54轴向延伸。每个第一齿50具有包括大体上平坦的面的大体上块状构形。第一齿50与壳体44的第二耦合构件协作。这些第二耦合构件包括彼此周向地均匀间隔开的第二径向齿56。第二齿56从第二径向环形壁58轴向延伸，且在其间周向地限定用于接收第一齿50的凹口60。类似地，第一齿50在其间限定用于接收第二齿56的周向凹口62。
当环形部件48安装于壳体44中时，第一齿50的轴向自由端轴向朝向壳体44的第二径向环形壁58，且第二齿56的轴向自由端轴向朝向壳体44的第一径向环形壁54。
图5中可以看出，第一径向环形壁54安装于壳体44中，使得其径向外端布置成与壳体44的圆柱形表面64相对。类似地，第二径向环形壁58的径向内端布置成与环形部件48的圆柱形表面52径向相对。
第一环形密封件66a径向插入于第一径向环形壁54的径向外端和壳体的圆柱形壁之间，且第二环形密封件66b径向插入于环形部件48的圆柱形面或表面52和第二径向环形壁58的径向内端之间。
每个第一齿50包括周向端面50a、50b，其径向延伸且与每个第二齿56的径向延伸的周向端面56a、56b周向相对(图6B)。每个第一齿50包括布置成与壳体44的面57径向相对的径向外端面50c(图6B)。每个第二齿56包括布置成与环形部件48的面52相对的径向内端面56c(图5A)。每个第一齿50可包括布置成与壳体44的面59径向相对的径向外端面50d。每个第二齿56可包括布置成与环形部件44的面61轴向相对的轴向端面56d。此面61为径向环形壁54的下游面。因为存在若干齿50、56，所以能够理解存在如上文所提及的若干面。
为了允许油流动穿过形成于第一齿50和第二齿56之间的环形空间，有必要设定环形部件48和壳体44的大小使得：
-在周向方向上，在第一齿50和第二齿56之间，更确切地说在面50a和56a之间以及面50b和56b之间，存在间隙
-第一齿50和壳体44的径向外面之间以及第二齿60和环形部件48的径向内面之间，更确切地说面56c和52之间以及面50c和57之间，径向地存在间隙。
并且，油本身同样在第一齿50的轴向端和第二径向环形壁58之间以及第二齿56的轴向端和第一径向环形壁54之间滞留，更确切地说在面56d和61之间以及面50d和59之间滞留。
油经由形成于壳体的第二径向环形壁中的通道68插入，此通道68在第一环形密封件66a和第二环形密封件66b之间打开。应了解，油还可经由形成于环形部件48中的通道68插入。
第一齿50和第二齿56之间油膜的使用允许阻尼环形部件52相对于壳体44的移动。因此，当环形部件48与卫星运载工具42或齿轮系32的外部行星齿轮38成一体(如图2中所示出)时，有可能限制振动到壳体44和涡轮机的其余部分的传输。

Claims (11)

1.用于在涡轮机中保持齿轮系(32)的组合件，所述组合件包括环形壳体(44)，环形部件(48)接合在环形壳体中且通过环形齿槽构件可旋转地固定在壳体(44)中，所述环形齿槽构件包括第一环形耦合构件(50)，所述第一环形耦合构件(50)形成于所述环形部件上并且与形成于环形壳体(44)上的第二环形耦合构件(56)协作，其中油膜形成于限定在所述第一耦合构件(50)和所述第二耦合构件(56)之间的环形空间中，所述第一耦合构件(50)和所述第二耦合构件(56)轴向布置于第一环形密封件(66a)和第二环形密封件(66b)之间，所述第一环形密封件(66a)和第二环形密封件(66b)各自夹持在所述环形部件(48)和所述壳体(44)之间，所述第一耦合构件(50)包括第一齿(50)，所述第一齿(50)径向朝外延伸且布置成与所述第二耦合构件的第二齿(56)周向交替，所述第二齿径向朝内延伸，所述第一齿(50)从布置成与所述第二齿(56)的自由轴向端轴向相对的环形部件(48)的第一径向环形壁(54)轴向延伸，所述第二齿(56)从布置成与所述第一齿(50)的自由端轴向相对的壳体的第二径向环形壁(58)轴向延伸。
2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述环形部件(48)和所述壳体(44)中的一个包括所述环形空间的进油口通道(68)。
3.根据权利要求1或2所述的组合件，其特征在于，每个第一齿(50)包括径向周向端面(50a、50b)，其周向地面对每个第二齿(56)的径向周向端面(56a、56b)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的组合件，其特征在于，每个第一齿(50)包括布置成与所述壳体(44)的面(57)径向相对的径向外端面(50c)。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的组合件，其特征在于，每个第二齿(56)包括布置成与所述环形部件(48)的面(52)径向相对的径向内端面(56c)。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的组合件，其特征在于，每个第一齿(50)包括布置成与所述壳体(44)的面(59)径向相对的径向外端面(50d)。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的组合件，其特征在于，每个第二齿(56)包括布置成与所述环形部件的面(61)径向相对的径向内端面(56d)。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的组合件，其特征在于，所述第一环形密封件(66a)径向插入于所述第一环形壁(54)的径向外端和所述壳体(44)的径向圆柱形表面(64)之间。
9.根据权利要求1到8所述的组合件，其特征在于，所述第二环形密封件(66b)径向插入于所述第二环形壁(58)的径向内端和所述环形部件(48)的径向圆柱形表面(52)之间。
10.组合件，其包括根据前述权利要求中任一项所述的组合件和齿轮系(32)，所述齿轮系具有内部行星齿轮(36)和外部行星齿轮(38)以及与所述内部行星齿轮(336)和所述外部行星齿轮(38)啮合的行星齿轮(34)，每个行星齿轮(34)安装成在卫星运载工具(42)上自由旋转。
11.根据权利要求10所述的组合件，其特征在于，所述环形部件(48)附接到所述外部行星齿轮(38)或附接到所述卫星运载工具(42)。
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