CN114599861B - 飞行器的涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器的涡轮发动机(1)，该涡轮发动机包括气体发生器，该气体发生器包括至少一个环形气体流动管道(2)，该管道(2)由两个环形壳体限定，两个环形壳体分别是外部壳体(3b)和内部壳体(3a)，这两个环形壳体一个围绕另一个延伸并通过至少一个管状臂(5)连接在一起，至少一个管状臂用于使润滑油管线(7)穿过。根据本发明，该管线(7)包括第一固定部段(14)、第二固定部段(16)和中间部段(18)，该第一固定部段被固定到外部壳体(3b)，该第二固定部段被固定到涡轮发动机的能够在运行期间相对于壳体(3a，3b)移动或振动的设备件(4)，该中间部段连接第一部段和第二部段(14，16)，该中间部段(18)具有大致细长的形状并且包括纵向端部，纵向端部接合在第一部段和第二部段(14，16)的端部中并能够在第一部段和第二部段的端部中旋转和/或滑动。

Description

飞行器的涡轮发动机

技术领域

本发明涉及航空领域，更具体地涉及一种用于飞行器的涡轮发动机。

背景技术

背景技术特别地包括文献FR-A1-3 041 686、FR-A1-3 014 478、WO-A1-2013/162982、FR-A1-3 053 387、FR-A1-3 036 437和EP-A2-1 378 632。

这是从具有双流的涡轮发动机中已知的。这种涡轮发动机包括一个或多个风扇和气体发生器，该气体发生器通常在气体流动方向上从上游到下游包括压缩机组件、燃烧室和涡轮组件。气体的排气喷嘴被布置在气体发生器的下游。一个或多个风扇借助于机械传动装置通过一个或多个涡轮被驱动旋转，该机械传动装置通常包括减速箱(ReductionGearbox，RGB)装置。还提供了一种特别是包括油供给管线的辅助设备通道系统，使得辅助设备可以穿过管道，例如穿过进入发动机部分的空气流的流动管道，同时使该流动的扰动最小化。该辅助设备通道系统使得能够将径向地位于管道内部的第一设备件连接到径向地位于该管道外部的第二设备件。该辅助设备通道系统通常包括结构壳体。

为了适应涡轮发动机的各个部件之间的静态、动态和热未对准，减速箱通常用柔性支撑件附接到壳体。因此，在涡轮发动机的运行期间，减速箱可以相对于壳体在各个方向上移动几毫米，并且也会产生振动。

这些限制使得特别是在密封表面的水平处设计减速箱的润滑油供给或辅助设备变得困难。一般情况下，油辅助设备由端部带有O形环的管制成，这些管在两个部件之间传输油。然而，如果这种构型在两个静态或准静态部件的情况下工作得很好，则当部件之间存在相对运动或振动时，组件的紧密性会大大降低，因为O形环不适于在这种类型的约束下正常工作。实际上，当必须密封的部件之间存在明显的未对准时，特别是存在一个度数的未对准时，这种静态O形环是无效的。动态密封件是已知的，但虽然动态密封件接受合理的跳动量，但合理的跳动量也不能容忍部件之间的未对准。动态密封件也很难组装，因为动态密封件通常是用木槌用力组装的。

也有基于被称为密封的球形接头的解决方案。然而，这些球形接头的密封仅使得用于润滑球形接头的润滑脂留在球形接头内部。然后，这样的球形接头特别是在液压回路的压力下不能确保组件的密封。

支撑部件之间的相对移位(无论是在未对准还是在间隔时)的已知解决方案包括在密封件的两侧上、在输送油的管的端部件上制造球形支承表面。在运行中，仅密封件可以抑制管和部件中提供的液压孔口之间的金属与金属的接触。然而，尤其是当密封件在压缩作用下沉降时，密封件不能防止这种金属与金属的接触。然后，金属与金属的接触会损坏密封件的支承表面，并使密封件的支承表面开始泄漏，这对组件的效率和可靠性非常不利。系统中的振动现象也加速了这种磨损。

因此，由于通常不允许在发动机的外壳内使用柔性管路(如果管路退化，则有污染、损坏滚子轴承或齿轮的风险)，因此需要设计刚性且紧密的油管路，并与部件之间的相对移位兼容(无论是在未对准还是在间隔时)。

特别地，本发明旨在解决上述问题中的一些或全部。

发明内容

为此，本发明提出了一种飞行器的涡轮发动机，该飞行器的涡轮发动机包括气体发生器，该气体发生器包括至少一个环形气体流动管道，该管道由两个环形壳体限定，两个环形壳体分别是外部壳体和内部壳体，这两个环形壳体一个围绕另一个延伸并通过至少一个管状臂连接在一起，至少一个管状臂用于使润滑油管线穿过。

根据本发明，该管线包括第一固定部段、第二固定部段和中间部段，该第一固定部段被固定到外部壳体，该第二固定部段被固定到涡轮发动机的能够在运行期间相对于所述壳体移动或振动的设备件，该中间部段连接所述第一部段和所述第二部段，该中间部段具有大致细长的形状，并且包括相对的纵向端部，纵向端部各自与所述第一部段和所述第二部段的端部接合并适于在所述第一部段和所述第二部段的端部中旋转和/或滑动。

在本申请中，管线的“部段”被定义为管线的一部分，该部分本身包括界定管线内部的油的流动管道的内表面。因此，可以理解，管线的部段一个接一个地延伸，并且大体上端对端地布置，并且彼此连接或彼此装配。这种连接或这种装配有利地使得部段相对于彼此旋转和/或滑动。

因此，本发明使得能够提供用于涡轮发动机的刚性油管线，并且使得该油管线连接的部件之间能够相对移位(无论是在未对准还是在间隔时)，并且这不影响组件的整体密封。事实上，由于油管线的中间部段的纵向端部与管线的第一部段和第二部段的端部接合并适于在管线的第一部段和第二部段的端部中旋转和/或滑动，管线可以跟随部件相对于结构壳体的相对移位而运动。该部件特别地可以是减速箱，而这在本发明的上下文中不受限制。

另外，这种构型的油管线使得能够确保系统的整体密封，而不考虑部件之间的相对运动。这有利地避免了部件之间的金属与金属的接触，从而防止了对密封件的使用寿命不利的磨损和撕裂。这提高了组件的可靠性，并减少了维修需求。

最后，这种油管线的构型是特别紧凑的，并因此容易集成到涡轮发动机中。

根据本发明的涡轮发动机可以包括以下特征中的一个或多个，这些特征被彼此独立地采用或被彼此结合地采用：

-设备件是机械减速箱；

-减速箱包括定子，第二部段被附接到定子；

-减速箱的定子通过可弹性变形构件连接到内部壳体；

-中间部段的纵向端部中的每一个纵向端部包括圆筒形外表面，内部环能够滑动地安装在该圆筒形外表面上，内部环具有球形外部轮廓，该球形外部轮廓适于与由对应的固定部段承载的外部环配合；

-圆筒形表面包括用于接纳环形引导段的至少一个环形凹槽和/或用于接纳环形密封件的至少一个环形凹槽；

-外部环包括收缩到固定部段的一个端部中的第一环形部分，以及装配到该端部中的第二环形部分；

-环形密封件被插入在所述第一部分和第二部分之间；

-所述第二部分包括外部环形边缘，该外部环形边缘用于通过环形调节楔块支承在固定部段的端部的圆筒形肩部上；以及

-能够与锁定装置相关联的螺母被拧入到固定部段的端部中，并且轴向地支承在第二部分上。

附图说明

根据以下以非限制性示例的方式并且参照附图做出的描述，本发明将被更好地理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

[图1]图1是根据本发明的涡轮发动机的纵向截面的局部示意图；

[图2]图2是图1的涡轮发动机的实施例细节的放大图，示出了安装在涡轮发动机的结构壳体中的球形接头系统；

[图3]图3是图1的涡轮发动机的实施例细节的放大图，示出了安装在涡轮发动机的减速箱的一部分中的另一个球形接头系统；以及

[图4]图4是类似于图3的视图，示出了当油传输管相对于球形接头系统的接纳部分未对准时，球形接头系统的操作。

具体实施方式

在图1和以下描述中示出了用于装备飞行器的双流涡轮发动机1。然而，本发明可以以相同的方式应用于其他类型的涡轮发动机。

涡轮发动机1通常在气体流动方向上从上游到下游包括一个或多个风扇，然后是发动机部分，发动机部分包括一个或多个压缩机级、燃烧室和一个或多个涡轮级。为了清楚起见，图中没有示出风扇、压缩机、燃烧室和涡轮。环形气体流动管道2使得能够将空气供给到发动机部分。喷嘴(未示出)也被布置在下游，以使得气体能够逸出。一个或多个风扇借助于机械传动装置通过一个或多个涡轮驱动旋转，该机械传动装置包括减速箱4。如图1所示，减速箱4具有输入轴6，以及连接到一个或多个风扇的输出轴8。

管道2使得进入对应于发动机部分的主回路的空气流能够流通。管道2由两个环形壳体(分别是内部壳体3a和外部壳体3b)界定，这两个环形壳体围绕彼此延伸并通过至少一个管状臂5彼此连接，至少一个管状臂用于使润滑油管线7穿过。包括管状臂5和管线7的辅助设备通道系统使得能够将径向朝向管道2外部定位的第一设备件连接到径向朝向管道内部定位的第二设备件(术语“径向”相对于涡轮发动机的纵向轴线来理解)。在该示例中，第一设备件是润滑油供给回路(未示出)，第二设备件是确保用于减速箱4的润滑回路的部件9。

减速箱4在运行期间可能相对于壳体3a、3b移动或振动。在本示例中，减速箱4通过可弹性变形构件10连接到内部壳体3a。更具体地，减速箱4包括定子，该定子通过可弹性变形构件10连接到内部壳体3a。可弹性变形构件10例如是柔性支撑件。

润滑油管线7包括第一固定部段14、第二固定部段16、以及连接第一部段14和第二部段16的中间部段18。如图1所示，第一固定部段14被固定到外部壳体3b，第二固定部段16被固定到减速箱4。在本示例中，第二部段16被附接到减速箱4的定子，更具体地被附接到确保减速箱润滑的部件9，该部件9属于定子。

参照图2和图3，中间部段18具有大致细长的形状，并且包括两个纵向端部18a、18b，这两个纵向端部与第一部段14和第二部段16的对应端部14a、16b接合并适于在第一部段14和第二部段16的对应端部14a、16b中旋转和/或滑动。因此，中间部段18的在图2中可见并与臂5成直线布置的第一纵向端部18a与第一部段14的对应端部14a接合并适于在第一部段14的对应端部14a中旋转和/或滑动。中间部段18的在图3中可见的第二纵向端部18b与第二部段16的对应端部16b接合并适于在第二部段16的对应端部16b中旋转和/或滑动。

中间部段18的这些相对的纵向端部18a、18b中的每一个纵向端部包括圆筒形外表面22，内部环24可滑动地安装在该圆筒形外表面上。内部环24具有球形外部轮廓，该球形外部轮廓适于与由对应的固定部段14、16承载的外部环26配合，从而形成球形接头系统。

每个纵向端部18a、18b的圆筒形外表面22包括用于接纳环形引导段27的至少一个环形凹槽和/或用于接纳环形密封件29的至少一个环形凹槽。在图2和图3所示的本示例中，圆筒形表面22包括用于接纳环形引导段27的两个环形凹槽和用于接纳环形密封件29的环形凹槽。在本示例中，对于每个纵向端部18a、18b，环形密封件29被布置在该端部上存在的两个引导段27之间。环形密封件29例如是O形环。替代地，未示出，环形密封件29可以由比O形环更精细的密封件，例如与摩擦环结合的密封件形成。

在每个端部18a、18b上存在的两个引导段27使得能够防止油管线7和内部环24之间的金属与金属的接触造成的磨损，从而防止泄漏。引导段27还迫使球形接头系统在油管线7移动时与该油管线对准。引导段还使得能够控制环形密封件29的破碎，所有这些均有利于密封件的使用寿命和效率。引导段27还能够对由减速箱4产生的振动应力提供更好的抵抗。

为了便于组装并为了避免损坏引导段27和环形密封件29，安装在中间部段18的第一纵向端部18a上的内部环24在其端部中的每一个端部处设置有倒角30。当油管线7被拆除时，减速箱侧的第二纵向端部18b的引导段27和环形密封件29将不得不再次被压缩，以便穿过安装在外部壳体侧的第一端部18a上的内部环24。为了节省成本，并且即使对于油管线7本身的组装无用，安装在中间部段18的第二纵向端部18b上的内部环24也包括这两个入口倒角30。因此，完全相同的部件24在外部壳体3b侧和在减速箱4侧形成球形接头系统的一部分。

优选地，外部环26包括收缩到对应的固定部段14、16的一个端部14a、16b中的第一环形部分32，以及装配到该端部14a、16b中的第二环形部分34。环形密封件36被插入在每个外部环26的第一环形部分32和第二环形部分34之间。用于球形接头系统的将具有球形外部轮廓的内部环24与具有两个部分32、34的外部环26结合的这种构型使得能够确保系统是密封的并且可以承受油供给回路的压力。

每个外部环26的第二环形部分34包括外部环形边缘37，该外部环形边缘用于通过环形调节楔块38支承在对应的固定部段14、16的端部14a、16b的圆筒形肩部39上。这样的楔块38(楔块的厚度是可调节的)使得能够控制内部环24和外部环26的环形部分32、34之间的操作间隙或紧密性(根据这些环的制造商的建议)，从而确保球形接头系统在最佳条件下操作。

环形密封件36例如是O形环。替代地，未示出，环形密封件36可以由比O形环更精细的密封件，例如与摩擦环相关联的密封件形成。

当安装时，每个外部环26的第一环形部分32收缩装配并邻接在对应的接纳部分3b、9的孔中。然后，内部环24滑动穿过第一环形部分32。然后，环形密封件36被布置就位。最后，外部环26的第二环形部分34围绕内部环24滑动，以捕获密封件36。该第二环形部分34可以滑动地安装或非常轻微地紧固在接纳部分3b、9中。然后，环形密封件36在接近正常的条件下工作。仅与内部环24的球体相关的事实与通常的组件不同。在球形接头系统的组装结束之前，调节楔块38被预先安装在外部环26的第二环形部分34上，并且紧固扭矩的调节通过该楔块38来进行。

参照图2，第一固定部段14包括覆盖件40，该覆盖件封闭由中间部段18的第一纵向端部18a限定的孔口。覆盖件40使得能够将对应的球形接头系统24、26在外部壳体3b中保持就位。覆盖件40还将管线7的中间部段18与连接到油供给回路的油供给管42连接。覆盖件40例如通过一个或多个螺钉44附接到外部壳体3b。这种具有覆盖件40的组件在接纳部分不带螺纹的情况下(这是外部壳体3b的情况)特别有利。优选地，并且如图2所示，覆盖件40设置有至少一个止挡件46，即在这种情况下，在该示例中在管线7的两侧延伸的两个止挡件46。止挡件46被构造成通过对管线7的径向移位进行限制来防止引导段27从球形接头系统的内部环24中移出。然而，止挡件留出足够的移位路径，以使得油管线7能够适应减速箱4和壳体3a、3b之间的相对移位和热膨胀。在管线7的另一个端部处，部件9的几何形状也提供了用于管线7的止挡件。

在图2所示的这种特定构型中，环形反向楔块48被插入在覆盖件40和外部环26的第二环形部分34的外部环形边缘37之间、在边缘37的与布置有调节楔块38的水平相对的一侧。反向楔块48(该反向楔块的厚度是可调节的)使得能够填充外部环26和覆盖件40之间的间隙。因此，已经由调节楔块38调节的球形接头系统24、26通过反向楔块48的作用被有效地压下。

参照图3，与螺母50的制动和锁定装置52相关联的螺母50拧入到第二固定部段16的对应端部16b中。螺母50轴向地支撑在外部环26的第二环形部分34上，使得螺母50在紧固时将对应的球形接头系统24、26在部件9中保持就位。有利地，弹性环54被联接到制动和锁定装置52，以提高组件的效率。

对于油管线7的安装，一旦两个球形接头系统被安装在接纳部分3b、9中，则管线7被安装在两个球形接头系统之间。为此，管线7穿过安装在外部壳体3b中的球形接头系统。然后，管线被推到管状臂5内部，以与安装在部件9中的球形接头系统接合，从而确保减速箱4的润滑。该组件由覆盖件40和反向楔块48的组件包围。

图4示出了当油管线7相对于接纳球形接头系统的部件9未对准时，图3的球形接头系统24、26的操作。一旦油管线安装在两个球形接头系统之间，当减速箱4相对于壳体3a、3b移动时，油管线7使两个球形接头系统旋转。连接到管线7的两个球形接头系统形成密封的、旋转的液压连接孔口。因此，可以想到，本发明使得能够提供用于涡轮发动机1的刚性油管线7，并且使得该油管线连接的部件3a、9之间能够相对移位(无论是在未对准还是在间隔时)，并且这不影响组件的整体密封。

尽管本发明已经参考涡轮发动机的减速箱和结构壳体进行了描述，但本发明同样适用于涡轮发动机的需要油供给的任何部件，在该部件和结构壳体之间存在相对移位(无论是在未对准还是在间隔时)。

Claims (10)

1.一种飞行器的涡轮发动机(1)，所述涡轮发动机包括气体发生器，所述气体发生器包括至少一个环形气体流动管道(2)，所述环形气体流动管道(2)由两个环形壳体限定，所述两个环形壳体分别是外部壳体(3b)和内部壳体(3a)，所述两个环形壳体一个围绕另一个延伸并通过至少一个管状臂(5)连接在一起，所述至少一个管状臂用于使润滑油管线(7)穿过，其特征在于，所述润滑油管线(7)包括第一固定部段(14)、第二固定部段(16)和中间部段(18)，所述第一固定部段被固定到所述外部壳体(3b)，所述第二固定部段被固定到所述涡轮发动机的能够在运行期间相对于所述内部壳体(3a)和所述外部壳体(3b)移动或振动的设备件(4)，所述中间部段连接所述第一固定部段(14)和所述第二固定部段(16)，该中间部段(18)具有大致细长的形状，并且包括相对的纵向端部(18a，18b)，所述纵向端部各自与所述第一固定部段(14)的第一端部(14a)和所述第二固定部段(16)的第二端部(16b)接合并适于在所述第一固定部段的所述第一端部和所述第二固定部段的所述第二端部中旋转和/或滑动。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机(1)，其中，所述设备件(4)是机械减速箱。

3.根据权利要求2所述的涡轮发动机(1)，其中，所述机械减速箱包括定子，所述第二固定部段(16)被附接到所述定子。

4.根据权利要求3所述的涡轮发动机(1)，其中，所述机械减速箱的所述定子通过可弹性变形构件(10)连接到所述内部壳体(3a)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮发动机(1)，其中，所述中间部段(18)的所述纵向端部(18a，18b)中的每一个纵向端部包括圆筒形外表面(22)，内部环(24)能够滑动地安装在所述圆筒形外表面上，所述内部环具有球形外部轮廓，所述球形外部轮廓适于与由所述第一固定部段(14)和所述第二固定部段(16)中的对应固定部段承载的外部环(26)配合。

6.根据权利要求5所述的涡轮发动机(1)，其中，所述圆筒形外表面(22)包括用于接纳环形引导段(27)的至少一个环形凹槽和/或用于接纳环形密封件(29)的至少一个环形凹槽。

7.根据权利要求5所述的涡轮发动机(1)，其中，所述外部环(26)包括收缩到所述第一固定部段(14)的所述第一端部(14a)和所述第二固定部段(16)的所述第二端部(16b)中的对应端部中的第一环形部分(32)，以及装配到所述对应端部中的第二环形部分(34)。

8.根据权利要求7所述的涡轮发动机(1)，其中，环形密封件(36)被插入在所述第一环形部分(32)和所述第二环形部分(34)之间。

9.根据权利要求7或8所述的涡轮发动机(1)，其中，所述第二环形部分(34)包括外部环形边缘(37)，所述外部环形边缘用于通过环形调节楔块(38)支承在所述第一固定部段(14)的所述第一端部(14a)和所述第二固定部段(16)的所述第二端部(16b)中的对应端部的圆筒形肩部(39)上。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机(1)，其中，能够与锁定装置(52)相关联的螺母(50)被拧入到所述第二固定部段(16)的所述第二端部(16b)中，并且轴向地支承在所述第二环形部分(34)上。