CN115596556A - 燃气涡轮发动机 - Google Patents
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- F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
Abstract
一种燃气涡轮发动机包括具有多个风扇叶片的风扇组件;和涡轮机。涡轮机包括串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。涡轮机进一步包括第一输入动力源;第二输入动力源,第二输入动力源被配置为相对于第一输入动力源反向旋转;可操作地连接到风扇组件的动力输出部件;和齿轮组件,齿轮组件位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并向动力输出部件提供动力,齿轮组件包括螺旋齿轮。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年7月8日提交的意大利专利申请号为102021000018032的优先权,该申请是非临时申请,并且其中上述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本主题总体上涉及包括齿轮组件的燃气涡轮发动机。
背景技术
涵道式涡轮风扇发动机的工作原理是涡轮机驱动风扇组件,风扇组件位于发动机的机舱和涡轮机之间的径向位置处。相比之下,对于开式转子涡轮风扇发动机,风扇组件不受机舱约束,因此可以包括具有更大直径的风扇组件。齿轮箱可以设置在风扇和涡轮机的动力涡轮之间的轴向位置处。
在任一种情况下,涡轮机可以包括串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段以及涡轮区段。传统上,涡轮区段包括具有多级涡轮转子叶片的涡轮,多级涡轮转子叶片彼此联接,用于从来自燃烧区段的燃烧气体中提取能量。定位在涡轮转子叶片的级之间的是定子轮叶的级,以使燃烧气体的流动变直并提高涡轮的效率。
已经提出了反向旋转涡轮,由此提供反向旋转涡轮转子叶片的交替级,从而消除了对涡轮转子叶片的至少一些级的需要,潜在地减少了涡轮区段的长度和重量。然而,在如何利用来自这种涡轮的反向旋转输出方面可能会出现挑战。因此,一种用于有效使用来自这种涡轮的反向旋转输出的装置将是有用的。
发明内容
本公开的方面和优点将在以下描述中部分阐述,或者可以从描述中显而易见,或者可以通过本公开的实践来了解。
在本公开的一个示例性实施例中,提供了一种燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括具有多个风扇叶片的风扇组件;和涡轮机。涡轮机包括串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。该涡轮机进一步包括第一输入动力源;第二输入动力源,其被配置为相对于第一输入动力源反向旋转;动力输出部件,动力输出部件可操作地连接到风扇组件;齿轮组件,其位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件被配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且向动力输出部件提供动力,齿轮组件包括螺旋齿轮。
参考以下描述和所附权利要求,本公开的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本公开的各个方面,并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开,包括其最佳模式,其参考了附图,其中:
图1A是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性侧视图。
图1B是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性侧视图。
图2是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性侧视图。
图3是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性侧视图。
图4是根据本公开的示例性实施例的具有齿轮组件的涡轮机的特写视图。
图5是图4的示例性齿轮组件的第一部分的特写视图。
图6是图4的示例性齿轮组件的第二部分的特写视图。
图7是根据本公开的示例性实施例的一对单螺旋齿轮的透视图。
图8是图7的一对单螺旋齿轮中的第一个的平面图。
图9是具有根据本公开的另一个示例性实施例的齿轮组件的涡轮机的特写视图。
图10是具有根据本公开的又一示例性实施例的齿轮组件的涡轮机的特写视图。
图11是根据本公开的示例性实施例的一对正齿轮的透视图。
图12是图11的一对正齿轮中的第一个的平面图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前实施例,其一个或多个示例在附图中示出。详细说明使用数字和字母名称来参考附图中的特征。在附图和说明书中的相似或类似标号被用于指本发明的相似或类似部分。
本文使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或图示”。此处描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式更优选或有利。另外,除非另外特别指明,否则本文描述的所有实施例都应当被认为是示例性的。
如本文所使用的,术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用,以将一个部件与另一个部件区分开来,并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。
术语“前”和“后”指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置,并且指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如,对于燃气涡轮发动机,前指更靠近发动机入口的位置,而后指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
术语“上游”和“下游”指的是相对于流体流路中的流体流动的相对方向。例如,“上游”指流体从其流动的方向,并且“下游”指流体流向其的方向。
术语“联接”、“固定”、“附接”等指直接联接、固定或附接,以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接,除非本文另有规定。
单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用,除非上下文另有明确规定。
本说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修改任何可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能改变的定量表示。因此,由一个或多个术语修改的值,例如“约”、“近似”和“基本”,不限于规定的精确值。在至少一些实例中,近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度,或用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如,近似语言可以指在1、2、4、10、15或20%的余量内。这些近似余量可应用于定义数字范围的一个或两个端点的单个值和/或端点之间范围的余量。
在此以及在整个说明书和权利要求书中,范围限制被组合和互换,除非上下文或语言另有说明,否则此类范围被标识并包括其中包含的所有子范围。例如,本文公开的所有范围都包括端点,并且端点可以相互独立地组合。
术语“接近”意味着比另一个更接近一个对象。例如,短语“A相对于Y接近X”表示对象A离对象X比离对象Y更近。
术语“涡轮机”或“涡轮机械”指包括一个或多个压缩机、燃烧区段以及一个或多个涡轮,它们一起产生扭矩输出。
术语“燃气涡轮发动机”指具有涡轮机作为其动力源的全部或一部分的发动机。示例燃气涡轮发动机包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等。除非另有说明或上下文明确,否则术语燃气涡轮发动机不限于航空燃气涡轮发动机,并且可以包括工业燃气涡轮发动机、航空燃气涡轮发动机等。
术语“燃烧区段”指用于涡轮机的任何热添加系统。例如,术语燃烧区段可以指包括爆燃性燃烧组件、旋转爆震燃烧组件、脉冲爆震燃烧组件或其他适当的热添加组件中的一个或多个区段。在某些示例性实施例中,燃烧区段可包括环形燃烧器、筒形燃烧器、管状燃烧器、驻涡燃烧器(TVC)或其他合适的燃烧系统,或它们的组合。
除非另有说明,否则术语“低”和“高”或其各自的比较程度(例如,较低、较高,在适用的情况下)与压缩机、涡轮、轴或线轴组件等一起使用时,每个是指发动机内的相对速度。例如,“低压涡轮”或“低速涡轮”指配置为在低于发动机的“高压涡轮”或“高速涡轮”的例如最大允许旋转速度的旋转速度下操作的部件。
术语“螺旋齿轮”指一种具有在一个或多个方向倾斜的斜齿迹的圆柱齿轮。螺旋齿轮可以指单螺旋齿轮、双螺旋齿轮等。
术语“单螺旋齿轮”指一种具有在一个方向倾斜的斜齿迹的圆柱齿轮,如下面参照图7和图8进一步限定和描述的。单螺旋齿轮通常允许较大的接触比并提供减小的振动,同时能够在与其中心线平行的方向上传递较大的力。
术语“正齿轮”指的是一种圆柱齿轮,其中每个齿的边缘是直的并且平行于齿轮的中心线,或者更确切地说平行于齿轮的旋转轴线对齐,如下面参考图11和12进一步限定和描述的。正齿轮通常允许在平行于其中心线的方向上传递力内的扭矩传递。
术语“推力轴承”指能够支撑第一部件和第二部件之间的轴向负载的轴承。在一些实施例中,推力轴承可以是球轴承、圆锥滚子轴承、流体轴承、球面滚子轴承等。
术语“非推力轴承”指不能够支撑很大的轴向负载(例如,不能够经受大于轴承的径向负载能力的10%或5%的轴向负载)的轴承。在一些实施例中,非推力轴承可以是滚子轴承、流体轴承等。
根据本公开的推力轴承和非推力轴承可以由金属材料、金属合金、陶瓷或任何其他合适的材料形成。在可选的实施例中,推力轴承和/或非推力轴承可以是流体轴承。
没有修饰语的术语“齿轮比”指齿轮组件的最大齿轮比。
术语“最大齿轮比”指测量为最快输入的旋转速度(以RPM为单位)与输出的旋转速度(也以RPM为单位)的比率的齿轮组件的齿轮比。
术语“最小齿轮比”指测量为最慢输入的旋转速度(以RPM为单位)与输出的旋转速度(也以RPM为单位)的比率的齿轮组件的齿轮比。
在本公开的某些示例性方面,提供了一种具有风扇组件和涡轮机的燃气涡轮发动机。涡轮机通常包括串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。涡轮机进一步包括第一输入动力源、配置为相对于第一输入动力源反向旋转的第二输入动力源以及动力输出部件,其可操作地连接到风扇组件,用于驱动风扇组件的多个风扇叶片。
例如,涡轮机的涡轮区段可包括反向旋转涡轮,其具有配置为在第一方向上旋转的第一多个涡轮转子叶片和配置为在与第一方向相反的第二方向上旋转的第二多个涡轮转子叶片。第一多个涡轮转子叶片可以与第二多个涡轮转子叶片交叉(例如,交替地隔开)。第一输入动力源可与第一多个涡轮转子叶片一起旋转,第二输入动力源可与第二多个涡轮转子叶片一起旋转。
上述示例性燃气涡轮发动机进一步包括齿轮组件,该齿轮组件位于涡轮机的燃烧区段的前方,配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且进一步配置为向动力输出部件提供动力。以这种方式,齿轮组件可有助于利用由第一输入动力源和第二输入动力源提供的旋转动力来驱动动力输出部件和风扇组件。
更具体地,对于至少一个实施例,齿轮组件包括至少一个螺旋齿轮,诸如单螺旋齿轮。例如,齿轮组件可以限定从第一输入动力源延伸到动力输出部件的第一扭矩路径和从第二输入动力源延伸到动力输出部件的第二扭矩路径。齿轮组件可包括在第一扭矩路径内或第二扭矩路径内的至少一个单螺旋齿轮。例如,在至少一些实施例中,齿轮组件可包括贯穿第一扭矩路径、贯穿第二扭矩路径或两者的单螺旋齿轮,使得用于在第一扭矩路径、第二扭矩路径或两者中传递扭矩的唯一齿轮均为单螺旋齿轮。
对于这样的示例性实施例,发动机可以被配置为将风扇组件在发动机操作期间从动力输出部件经受的轴向负载的全部或一部分提供给第一输入动力源、第二输入动力源或两者。利用单螺旋齿轮可以在轴向紧凑的封装中提供这种功能。如将理解的是,第一输入动力源、第二输入动力源或两者均可以与涡轮区段的涡轮一起旋转。在燃气涡轮发动机的操作期间,涡轮可能会在与风扇组件所经受的轴向负载的方向相反的方向上经受轴向负载。因此,通过提供从动力输出部件到第一输入动力源、第二输入动力源或两者的轴向负载的传递,可以减少必须由推力轴承吸收的净轴向负载。
进一步,在上述示例性实施例中,或在可选示例性实施例中,燃气涡轮发动机可包括定位在第一输入动力源和动力输出部件之间的轴间轴承。这样可以提供期望的稳定性。
此外,这样的配置提供了提供用于将风扇组件经受的轴向负载传递到第一输入动力源、第二输入动力源或两者的附加或可选路径的机会。为了促进这种传递,净轴向负载必须在发动机操作期间由推力轴承吸收。更具体地,在某些实施例中,轴间轴承可以配置为推力轴承。在这样的示例性方面,在发动机操作期间风扇组件上的轴向负载的全部或一部分可以从动力输出部件通过轴间轴承(配置为推力轴承)传递到第一输入动力源。因此,轴间轴承可以允许轴向负载作用在涡轮区段的涡轮上以至少部分地抵消在发动机操作期间作用在风扇组件上的轴向负载。因此,通过提供从动力输出部件到第一输入动力源的轴向负载的传递,可以减少必须由推力轴承吸收的净轴向负载。通过这种配置,发动机可进一步包括在例如动力输出部件上的推力轴承,以将该组件接地。
此外,仍在上述示例性实施例中的一个或两个中,或者在可选示例性实施例中,燃气涡轮发动机可以进一步包括:第一推力轴承,该第一推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的前方并且支撑第一输入动力源,以及第二推力轴承,该第二推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的前方并且支撑第二输入动力源。这种配置可以为包括反向旋转涡轮的涡轮机提供独特的益处。例如,通过将第一推力轴承和第二推力轴承均定位在燃烧区段的前方,诸如相对于燃烧区段接近齿轮组件,在第一推力轴承和(第一输入动力源联接到其的)反向旋转涡轮的第一多个涡轮转子叶片之间由第一输入动力源经受的任何热膨胀将在第一多个涡轮转子叶片和(第二输入动力源联接到其的)反向旋转涡轮的第二多个涡轮转子叶片之间的轴向间隙具有最小影响,而第二输入动力源将经受类似的热膨胀。
现在参考附图,图1A是根据本公开的方面的发动机10的示例性实施例。发动机10限定轴向方向A和沿轴向方向A延伸的轴向中心线12、相对于轴向中心线12的径向方向R、以及围绕轴向中心线12延伸的周向方向C。
发动机10包括风扇组件14和涡轮机16。在各种实施例中,涡轮机16是配置为驱动风扇组件14的布雷顿循环系统。涡轮机16至少部分地被外壳体18覆盖。风扇组件14包括多个风扇叶片13。提供从外壳体18延伸的轮叶组件20。轮叶组件20包括多个轮叶15,该多个轮叶15定位成与风扇叶片13可操作布置以提供推力、控制推力矢量、减少或重新引导不期望的声学噪声,或以其他方式期望地改变相对于风扇叶片13的空气流。在一些实施例中,风扇组件14包括三(3)到二十(20)个的风扇叶片13。在某些实施例中,轮叶组件20包括与风扇叶片13相同或更少数量的轮叶15,或比风扇叶片13更多数量的轮叶15。
在某些实施例中,诸如图1A所描绘的,轮叶组件20定位在风扇组件14的下游或后方。然而,应理解的是,在一些实施例中,轮叶组件20可定位在风扇组件14的上游或前方。在各种实施例中,发动机10可以包括定位在风扇组件14的前方的第一轮叶组件和定位在风扇组件14的后方的第二轮叶组件。风扇组件14可以被配置为按需要调节一个或多个风扇叶片13处的节距,诸如控制推力矢量、减少或重新引导噪声、或改变推力输出。轮叶组件20可以被配置成按需要调节一个或多个轮叶15处的节距,诸如控制推力矢量、减少或重新引导噪声、或改变推力输出。在风扇组件14或轮叶组件20中的一个或两者处的节距控制机构可以协作以产生上述一种或多种期望的效果。
在某些实施例中,诸如图1A中所描绘的,发动机10是无涵道的推力产生系统,使得多个风扇叶片13未被机舱或风扇壳体覆盖。因此,在各种实施例中,发动机10可以被称为无护罩涡轮风扇发动机或开式转子发动机。在特定实施例中,发动机10是单无涵道转子发动机,包括单排无涵道风扇叶片13。
然而,应当理解的是,在其他示例性实施例中,本公开的方面可以附加地或可选地应用于具有任何其他合适配置的发动机10。例如,简要参考图1B,描绘了根据另一个实施例的发动机。图1B的示例性发动机10以与图1A基本相同的方式配置,然而,对于图1B的实施例,发动机进一步包括外机舱或涵道19。外机舱19由轮叶组件20支撑。
现参考图2,提供了根据本公开的发动机10的示例性实施例的示意图。与图1A的实施例一样,图2的发动机10包括风扇组件14和涡轮机16并限定轴向方向A、沿轴向方向A延伸的轴向中心线12、相对于轴向中心线12的径向方向R、第一周向方向C1以及第二周向方向C2。涡轮机16包括串联流动布置的压缩机区段21、燃烧区段26以及涡轮区段33。涡轮机16进一步包括高速线轴,该高速线轴包括高速压缩机24和高速涡轮28,其通过高速轴27可操作地可旋转地联接在一起。燃烧区段26被定位在高速压缩机24和高速涡轮28之间。
仍然参考图2,涡轮机16进一步包括在压缩机区段21内的增压器或低速压缩机22,其通过第一轴29联接到涡轮区段33内的第一涡轮30。低速压缩机22定位在高速压缩机24的上游位置处与高速压缩机24成流动关系。第一涡轮30定位在高速涡轮28的下游位置处与高速涡轮28成流动关系。
涡轮区段33的各种实施例进一步包括涡轮区段33内的第二涡轮32,其可旋转地联接到第二轴31。第二涡轮32定位在第一涡轮30的下游位置处与第一涡轮30成流动关系。
发动机10进一步包括位于涡轮机16的燃烧区段26前方的齿轮组件100。第一涡轮30和第二涡轮32均可操作地连接到齿轮组件100以向动力输出部件和风扇组件14提供动力。在至少某些示例性实施例中,第一涡轮30可配置为在第一周向方向C1上旋转,并且第二涡轮32可配置为在第二周向方向C2上旋转。
更具体地,齿轮组件100配置为传递来自涡轮区段33的动力并且相对于涡轮30、32中的一个或两者降低风扇组件14处的输出旋转速度。如下所描绘和描述的齿轮组件100的实施例,可以允许齿轮比适用于例如大直径无涵道风扇(例如,参见图1A)和相对小直径和/或相对高速涡轮(例如,参见图1B),诸如涡轮30、32。此外,本文提供的齿轮组件100的实施例可适用于外壳18内的涡轮机16在燃烧区段26的前方位置处的径向或直径约束内。
应当理解的是,对于具有两个输入和一个输出的齿轮组件,可能需要两个齿轮比来完整地描述齿轮组件100的传动。尤其是,齿轮组件100限定了最大齿轮比和最小齿轮比。最大齿轮比可以测量为最快输入的旋转速度(以RPM为单位)与输出的旋转速度(也以RPM为单位)的比率。最小齿轮比可以测量为最慢输入的旋转速度(以RPM为单位)与输出的旋转速度(也以RPM为单位)的比率。不带修饰符的齿轮比指最大齿轮比。
本文描绘和描述的齿轮组件100的实施例可以允许高达14:1的最大齿轮比。本文提供的齿轮组件100的其他各种实施例可以允许至少3:1的最大齿轮比。本文提供的齿轮组件100的其他各种实施例允许两级行星齿轮组件或复合齿轮组件的最大齿轮比在4:1至12:1之间,诸如下文所述的。最小齿轮比可以小于最大齿轮比,诸如大于约1:1。例如,最小齿轮比可以比最大齿轮比小5%(诸如小10%、小20%、小30%、小40%、小50%、小60%、小70%、80%)。最小齿轮比可以是最大齿轮比的至少7%,诸如是最大齿轮比的至少10%,诸如是最大齿轮比的至少15%,诸如是最大齿轮比的至少25%,诸如是最大齿轮比的至少35%,诸如是最大齿轮比的至少50%)。
应当理解的是,本文提供的齿轮组件100的实施例可以允许大齿轮比,诸如本文所提供的在涡轮区段33和风扇组件14之间,或者尤其是在第一涡轮30和风扇组件14之间,在第二涡轮32和风扇组件14之间,或两者。
图2的发动机可以是无护罩或开式转子发动机,诸如在图1A中的发动机,或者可以是涵道式发动机,诸如图1B中的发动机。附加地,应当理解的是,本文提供的本公开的方面可应用于部分涵道式发动机、后风扇发动机或其他燃气涡轮发动机配置,包括用于船舶、工业或航空推进系统的那些。本公开的某些方面可适用于例如涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。然而,应当理解的是,本公开的某些方面可以解决无护罩或开式转子发动机可能特有的问题,诸如但不限于其中与齿轮比、风扇直径、风扇速度或组合有关的问题。
此外,应当理解的是,在其他示例性实施例中,涡轮机16可以具有任何其他合适的配置。例如,现在参考图3,提供了根据本公开的另一个实施例的发动机10的示例性实施例的示意图。图3的示例性发动机10以与图2的示例性涡轮机16基本相同的方式配置。
然而,对于图3的实施例,发动机10的涡轮机16包括在压缩机区段21、涡轮区段33或两者处的一个或多个交叉结构。尤其是对于所描绘的实施例,涡轮区段33包括与第一涡轮30交叉的第二涡轮32,诸如经由旋转的外罩、鼓、壳体或转子。尽管未描绘,但应当理解的是,涡轮区段33的实施例可以附加地包括与高速涡轮28的一个或多个级交叉的第一涡轮30和/或第二涡轮32。
更具体地,对于所描绘的示例性实施例,应当理解的是,第一涡轮30包括第一多个涡轮转子叶片44并且第二涡轮32包括第二多个涡轮转子叶片46。第一涡轮30和第一多个涡轮转子叶片44被配置为在第一方向上旋转,并且更具体地,在相对于轴向中心线12的第一周向方向C1旋转。第二涡轮32和第二多个涡轮转子叶片46配置为在第二方向上旋转,更具体地,在相对于轴向中心线12的第二周向方向C2上。第二周向方向与第一周向方向相反。以这种方式,第一涡轮30和第二涡轮32可以一起配置为反向旋转涡轮。这种配置可以消除在涡轮转子叶片的相邻级之间对一级或多级固定导向轮叶的需要,从而潜在地导致轴向更紧凑和更轻的发动机10。
在另一个实施例中,压缩机区段21包括与高速压缩机24交叉的低速压缩机22。
仍然参考图3,应当理解的是,发动机10包括在燃烧区段26后方的位置处支撑第一涡轮30和轴29的第一涡轮区段轴承40和也在燃烧区段26后方的位置处支撑第二涡轮32和轴31的第二涡轮区段轴承42。如下文将更详细解释的,取决于这些轴29、31如何在压缩机区段21内或压缩机区段21的前方被支撑,涡轮区段轴承40、42可以是推力轴承,或者可选地可以是滚子轴承或其他非推力轴承。
现参考图4,提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机10的特写横截面图。图4的示例性燃气涡轮发动机10可以以与以上参考图1至图3所描述的示例性燃气涡轮发动机10中的一个或多个类似的方式配置。以这种方式,应当理解的是,图4的示例性燃气涡轮发动机10通常包括串联流动顺序的具有多个风扇叶片13的风扇组件14、涡轮机16、燃烧区段26(未示出;参见图2和图3),以及涡轮区段33(未示出;参见图2和3)。
此外,如图4中描绘的示例性涡轮机16附加地包括第一输入动力源102和第二输入动力源104,第二输入动力源104被配置为相对于第一输入动力源102反向旋转。第一输入动力源102可以随着图2和图3中的第一涡轮30或第二涡轮32中的一个一起旋转,第二输入动力源104可以随着图2和图3中的第一涡轮30或第二涡轮32中的另一个一起旋转。更具体地,对于图4的示例性实施例,第一输入动力源102是低速输入动力源(例如,对应于图2和图3中的涡轮32和轴31)和第二输入动力源104是高速输入动力源(对应于图2和图3中的涡轮30和轴29)。
此外,图4的示例性涡轮机16附加地包括可操作地连接到风扇组件14的动力输出部件106。更具体地,如下文将更详细描述的,动力输出部件106包括可与风扇叶片13一起旋转的风扇轴108,用于驱动多个风扇叶片13。
进一步,图4的示例性涡轮机16附加地包括位于涡轮机16的燃烧区段26前方的齿轮组件100。更具体地,在所描绘的示例性实施例中,齿轮组件100位于涡轮机16的压缩机区段21的低速压缩机22的前方。齿轮组件100被配置为从第一输入动力源102和第二输入动力源104接收动力并且向动力输出部件106提供动力。以这种方式,应当理解的是,齿轮组件100被配置为从两个单独动力源接收动力并向单个输出(动力输出部件106)提供动力。
在所描绘的实施例中,齿轮组件100通常包括第一行星齿轮110和第二行星齿轮112,第一行星齿轮110配置为可操作地将第一输入动力源102连接到动力输出部件106,第二行星齿轮112配置为可操作地将第二输入动力源104连接到动力输出部件106。
应当理解的是,图4的横截面图中描绘了单个第一行星齿轮110和单个第二行星齿轮112,但是齿轮组件100可以包括第一多个行星齿轮110和第二多个行星齿轮112。例如,齿轮组件100可以包括两个至六个第一行星齿轮110和两个至六个第二行星齿轮112。
第一行星齿轮110和第二行星齿轮112可旋转地安装到行星齿轮承载部114。例如,第一行星齿轮110限定第一行星齿轮轴线116,第二行星齿轮112限定第二行星齿轮轴线118。第一行星齿轮110配置为围绕第一行星齿轮轴线116周向旋转,并且第二行星齿轮112配置为围绕第二行星齿轮轴线118周向旋转。
如将理解的是,涡轮机16进一步包括固定的结构构件120和安装到结构构件120的行星齿轮承载部114。更具体地,涡轮机16包括从行星齿轮承载部114延伸到结构构件120的行星齿轮架122。行星齿轮架122可以在相邻的第一行星齿轮110和第二行星齿轮112之间在周向方向C上延伸(参见图5和图6,如下文所讨论的)。
还简要地参考图5,提供齿轮组件100的第一行星齿轮110的特写视图,应当理解的是,第一行星齿轮110通常包括第一前齿轮124和第一后齿轮126。进一步地,第一输入动力源102包括第一太阳齿轮128,并且动力输出部件106包括输出太阳齿轮130。第一输入动力源102的第一太阳齿轮128配置为与第一行星齿轮110的第一后齿轮126啮合并且第一行星齿轮110的第一前齿轮124配置为与动力输出部件106的输出太阳齿轮130啮合。在所有附图中,两个齿轮的啮合通常由虚线表示。以这种方式,齿轮组件100限定了从第一输入动力源102通过第一行星齿轮110到动力输出部件106的第一扭矩路径。
返回参考图4并且还简要参考图6,提供齿轮组件100的第二行星齿轮112的特写视图,可以理解的是,第二行星齿轮112通常包括第二前齿轮132和第二后齿轮134。进一步地,第二输入动力源104包括第二太阳齿轮136,并且动力输出部件106包括齿圈138。第二输入动力源104的第二太阳齿轮136被配置为与第二行星齿轮112的第二后齿轮134啮合并且第二行星齿轮112的第二前齿轮132被配置为与动力输出部件106的齿圈138啮合。以这种方式,齿轮组件100附加地限定从第二输入动力源104通过第二行星齿轮112到动力输出部件106的扭矩路径。
值得注意的是,第一行星齿轮110被配置为以与第二输入动力源104不同的旋转速度旋转,或者更具体地以与第二太阳齿轮136不同的旋转速度旋转,并且进一步以与动力输出部件106的齿圈138(参见例如图5)不同的旋转速度旋转。类似地,第二行星齿轮112被配置为以与第一输入动力源102不同的旋转速度旋转,或者更具体地以与第一太阳齿轮128不同的旋转速度旋转,并且进一步以与动力输出部件106的输出太阳齿轮130(参见例如图6)不同的旋转速度旋转。
再次参考图4,应当理解的是,图4中描绘的示例性涡轮机16被配置为在发动机操作期间将轴向负载从风扇组件14传递到第一输入动力源102、第二输入动力源104或两者。例如,应当理解的是,由于风扇组件14的多个风扇叶片13的旋转所产生的一定量的推力,风扇组件14可能在操作期间经受相对较大的轴向负载。进一步,因为第一输入动力源102和第二输入动力源104中的每一个均联接到涡轮机16的涡轮区段33的涡轮,第一输入动力源102和第二输入动力源104可以在燃气涡轮发动机10操作期间沿轴向方向A在与风扇组件14经受的轴向负载相反的方向上经受轴向负载。因此,通过将风扇组件14上的轴向负载的全部或一部分传递到第一输入动力源102、第二输入动力源104或两者,较小的净轴向负载可能需要由一个或多个推力轴承承担,如下所述。
尤其是,对于图4至图6的示例性实施例,齿轮组件100包括至少一个螺旋齿轮。例如,第一行星齿轮110可以包括至少一个螺旋齿轮。更具体地,对于所描绘的实施例,动力输出部件106的输出太阳齿轮130、第一行星齿轮110的第一前齿轮124、第一行星齿轮110的第一后齿轮126以及第一输入动力源102的第一太阳齿轮128中的每一个均被配置为螺旋齿轮。
更具体地,齿轮组件100包括至少一个单螺旋齿轮。例如,第一行星齿轮110可以包括至少一个单螺旋齿轮。更具体地,对于所描绘的实施例,动力输出部件106的输出太阳齿轮130、第一行星齿轮110的第一前齿轮124、第一行星齿轮110的第一后齿轮126以及第一输入动力源102的第一太阳齿轮128中的每一个均被配置为单螺旋齿轮。
以这种方式,齿轮组件100可以进一步限定从动力输出部件106通过第一行星齿轮110到第一输入动力源102的第一轴向负载路径,类似于第一扭矩路径。
应当理解的是,如本文所用的,术语“螺旋齿轮”指一种具有在一个或多个方向上倾斜的倾斜齿迹的圆柱齿轮。术语“单螺旋齿轮”指一种具有在一个方向上倾斜的斜齿迹的圆柱齿轮。例如,简要参考图7,描绘了一对示例性单螺旋齿轮以供参考。更具体地,图7描绘了第一单螺旋齿轮202和被配置为与第一单螺旋齿轮202啮合的第二单螺旋齿轮204。第一单螺旋齿轮202包括第一多个齿206,该第一多个齿206周向地间隔开并且相对于第一单螺旋齿轮202的第一中心线210在第一方向208上定向。第二单螺旋齿轮204包括第二多个齿212,第二多个齿212周向地间隔开并且相对于第二单螺旋齿轮204的第二中心线216在第二方向214上定向。第一方向208与第二方向214相反。
此外,现简要参考图8,提供了第一单螺旋齿轮202的侧面和第一多个齿206的平面图,应当理解的是,第一多个齿206的第一方向208限定了与第一中心线210成螺旋角度218。值得注意的是,第一多个齿206中的每一个均限定了相对直的形状。然而,在其他实施例中,第一多个齿206可以限定单弯曲形状、多弯曲形状等。尽管如此,第一方向208可以指从一个齿的外前缘处的左手边起点延伸到同样齿的外前缘处的右手边终点的假想线。第二单螺旋齿轮204可限定相同但相反的螺旋角度。
螺旋角度218可以在约10度和约60度之间,诸如在约15度和约45度之间。
单螺旋齿轮通常允许更大的接触比并提供减少的振动,同时能够在平行于它们的中心线的方向上传递很大的力。
现在回到图4至图6,可以理解的是,对于所描绘的实施例,第二行星齿轮112进一步包括至少一个螺旋齿轮。尤其是,对于图4至图6的实施例,动力输出部件106的齿圈138、第二行星齿轮112的第二前齿轮132、第二行星齿轮112的第二后齿轮134,以及第二输入动力源104的第二太阳齿轮136中的每一个也被配置为螺旋齿轮。
更具体地,应当理解的是,对于所描绘的实施例,第二行星齿轮112进一步包括至少一个单螺旋齿轮。尤其是,动力输出部件106的齿圈138、第二行星齿轮112的第二前齿轮132、第二行星齿轮112的第二后齿轮134,以及第二输入动力源104的第二太阳齿轮136每个也被配置为单螺旋齿轮。
以这种方式,齿轮组件100可以进一步限定从动力输出部件106通过第二行星齿轮112到第二输入动力源104的第二轴向负载路径,类似于第二扭矩路径。
值得注意的是,动力输出部件106进一步包括在风扇轴108和齿圈138之间延伸的轴延伸部140。为了促进从动力输出部件106到齿圈138的轴向负载的期望量的负载传递,轴延伸部140限定与周向中心线12成延伸角度142,其大于或等于约15度并且小于或等于约90度,诸如大于或等于约25度且小于或等于约75度。在某些实施例中,延伸角度142可以大于或等于约30度,诸如大于或等于约45度,并且小于或等于约60度。延伸角度142可以被限定在由轴向方向R和轴向方向A限定的平面(如附图4所示的平面)中沿着轴延伸部140的大部分延伸的参考线144和延伸通过轴向中心线12之间。
此外,对于图4中描绘的示例性燃气涡轮发动机10,燃气涡轮发动机10提供了平行于第一轴向负载路径的附加轴向负载路径。更具体地,燃气涡轮发动机10进一步包括位于第一输入动力源102和动力输出部件106之间的轴间轴承146。在所示的实施例中,轴间轴承146被配置为推力轴承。以这种方式,应当理解的是,燃气涡轮发动机10限定了从动力输出部件106通过轴间轴承146到第一输入动力源102的第三轴向负载路径。
应当理解的是,第三轴向负载路径与第一轴向负载路径平行布置。因此,在燃气涡轮发动机10的操作期间,在风扇组件14和动力输出部件106上的轴向负载的第一部分可以配置为借助于螺旋齿轮,并且更具体地借助于第一行星齿轮110,经过齿轮组件100(沿第一轴向负载路径)到第一输入动力源102,并且在动力输出部件106上的轴向负载的第二部分可以被配置为经过轴间轴承146(沿第三轴向负载路径)到第一输入动力源102。
简而言之,将进一步理解的是,动力输出部件106上的轴向负载的第三部分可以被配置为通过第一轴承148传递到结构构件120(每个在下文中描述)。传递到结构构件120的这部分轴向负载可以是燃气涡轮发动机10的推力负载。
对于所示的实施例,由于具有动力输出部件106和第一输入动力源102之间的平行轴向负载路径,需要跨轴间轴承146传递的轴向负载可以足够低,有助于相对较小的推力轴承,诸如所描绘的。值得注意的是,动力输出部件106和第一输入动力源102可以被配置为共同旋转(即,在彼此相同的周向方向上旋转)。进一步,通过这种配置,应当理解的是,轴间轴承146可以沿齿轮组件100的至少一个齿轮的径向方向R向内定位。这样可以有助于用于燃气涡轮发动机10的径向和轴向紧凑的齿轮组件100。
值得注意的是,轴间轴承146是用于第一输入动力源102的主推力轴承。以这种方式,轴间轴承146可以支撑第一输入动力源102上的所有或基本上所有轴向负载。然而,单独的轴承(非推力轴承)可以设置在未描绘的位置(例如,燃烧区段26的后方),单独地为第一输入动力源102提供径向支撑。
从图4的示例性实施例还可以理解,第一输入动力源102和第二输入动力源104被配置成相对于燃气涡轮发动机10在涡轮机16的燃烧区段26的前方位置处的固定结构轴向接地。更具体地,对于所描述的实施例,燃气涡轮发动机10包括位于涡轮机16的燃烧区段26的前方并支撑第一输入动力源102的轴间轴承146和第一推力轴承148,和位于涡轮机16的燃烧区段26的前方并支撑第二输入动力源104的第二推力轴承150。
更具体地,对于所描绘的实施例,轴间轴承146是用于第一输入动力源102的主推力轴承。然而,来自轴间轴承146的轴向负载相对于涡轮发动机10的固定结构由第一推力轴承148轴向接地。第一推力轴承148被配置为行星齿轮承载部114和动力输出部件106的风扇轴108之间的承载部轴承位置。以这种方式,第一推力轴承148可以在齿轮组件100或靠近齿轮组件100(例如,相对于燃烧区段26)处将动力输出部件106和第一输入动力源102轴向接地。
简而言之,将进一步理解的是,承载部轴承至少部分地定位在第二行星齿轮112的前方并且至少部分地定位在轴延伸部140之后。这样可以有助于燃气涡轮发动机10的轴向更紧凑的齿轮组件100。这种配置至少部分地由轴延伸部140的锥形构造来实现,其限定与轴向中心线12的角度142。
应当理解的是,对于图4的实施例,动力输出部件106上的至少一些轴向负载通过第一推力轴承148和第二推力轴承150传递到发动机10的结构。例如,通过齿轮组件100被传递,更具体地,通过第二行星齿轮112被传递到第二输入动力源104的动力输出部件106上的轴向负载的第二部分的至少一部分可以通过第二推力轴承150传递到发动机10的结构。这种力可以为燃气涡轮发动机10提供推进推力负载。
值得注意的是,对于所描绘的实施例,燃气涡轮发动机10进一步包括在与第一推力轴承148分开的位置处为动力输出部件106提供径向支撑的非推力轴承149。非推力轴承149的位置仅作为示例的方式,并且在其他实施例中可以定位在任何其他合适的位置。
进一步,对于所描绘的实施例,第二推力轴承150类似地位于或接近齿轮组件100(相对于例如燃烧区段26)。第二推力轴承150进一步通过轴承支撑臂151延伸到燃气涡轮发动机10的结构构件120。第二推力轴承150是用于第二输入动力源104的主推力轴承。以这种方式,第二推力轴承150可以支撑在第二输入动力源104上的所有或基本上所有的轴向负载。然而,可以在未描绘的位置(例如,燃烧区段26的后方)提供单独的轴承(非推力轴承),单独地为第二输入动力源104提供径向支撑。
值得注意的是,通过在涡轮机16的燃烧区段26的前方,在齿轮组件100处或靠近齿轮组件100将第一输入动力源102和第二输入动力源104轴向接地,在第一推力轴承148和例如可随第一输入动力源102旋转的第一多个涡轮转子叶片44之间的第一动力源102的长度上由第一输入动力源102所经受的热膨胀量将基本上与在第二推力轴承150和例如可随第二输入动力源104旋转的第二多个涡轮转子叶片46之间的第二输入动力源104的长度上由第二输入动力源104所经受的热膨胀量匹配。以这种方式,推力轴承146、148、150可以确保在涡轮区段33内保持轴向间隙,尤其是当涡轮区段33包括反向旋转的涡轮组件时(参见例如图3)。进一步,将推力轴承146、148、150定位在燃烧区段26的前方可以导致推力轴承146、148、150的环境不那么恶劣。
然而,应当理解的是,以上参考图4描述的示例性燃气涡轮发动机10仅作为示例提供。在其他示例性实施例中,燃气涡轮发动机10可以具有任何其他合适的配置。例如,图9中描绘了可选示例性实施例。图9提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机10的横截面图。图9的示例性燃气涡轮发动机10可以以与图4的示例性燃气涡轮发动机10基本相同的方式配置。例如,图9的示例性燃气涡轮发动机10通常可以包括风扇组件14和涡轮机16,涡轮机16包括第一输入动力源102、第二输入动力源104、动力输出部件106和齿轮组件100。齿轮组件100可以类似地包括第一行星齿轮110和第二行星齿轮112,限定从第一输入动力源102通过第一行星齿轮110到动力输出部件106的第一扭矩路径,以及从第二输入动力源104通过第二行星齿轮112到动力输出部件106的第二扭矩路径。
此外,对于所描绘的示例性实施例,燃气涡轮发动机10包括多个轴承,这些轴承支撑这些各种部件的旋转。尤其是,图9的示例燃气涡轮发动机10通常包括定位在第一输入动力源102和动力输出部件106之间的轴间轴承146,支撑行星齿轮承载部114的第一轴承148(第一行星齿轮110和第二行星齿轮112可旋转地安装到其),以及支撑第二输入动力源104旋转的第二轴承156。然而,对于所描绘的示例性实施例,这些轴承146、152、156中的一个或多个被配置为非推力轴承。更具体地,对于所描绘的实施例,轴间轴承146和第二轴承156替代地配置为提供最小轴向支撑或不提供轴向支撑的径向支撑轴承。例如,这些轴承146、156可以配置为滚子轴承。
应当理解的是,利用这种配置,燃气涡轮发动机10可包括在燃烧区段26的后方位置处支撑第一输入动力源102的旋转的第一推力轴承和也位于燃烧区段26的后方支撑第二输入动力源104的旋转的第二推力轴承。例如,第一推力轴承和第二推力轴承可以以与图3中的轴承40、42类似的方式定位。
以这种方式,应当理解的是,风扇组件14和动力输出部件106上的轴向负载可能不会通过轴间轴承146和第一轴承148(承载部轴承)传递到第一输入动力源102。尽管如此,示例性齿轮组件100仍可配置为通过齿轮组件100将轴向负载从风扇组件14和动力输出部件106传递到第一输入动力源102、第二输入动力源104或两者。具体地,与关于图4的上述实施例一样,第一行星齿轮110、第一输入动力源102的第一太阳齿轮128和动力输出部件106的输出齿圈138可以配置为螺旋齿轮,诸如单螺旋齿轮。以这种方式,齿轮组件100可以限定从动力输出部件106通过第一行星齿轮110到第一输入动力源102的第一轴向负载路径。类似地,第二行星齿轮112、第二输入动力源104的第二齿圈138以及动力输出部件106的齿圈138中的每一个也可以配置为螺旋齿轮,诸如单螺旋齿轮。以这种方式,齿轮组件100可以进一步限定从动力输出部件106通过第二行星齿轮112到第二输入动力源104的第二轴向负载路径。
将进一步理解的是,在又一示例性实施例中,根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机10仍可以以其他方式配置。例如,在图10中描绘了本公开的另一可选示例性实施例。图10提供了根据本公开的另一示例性实施例的燃气涡轮发动机10的横截面图。图10的示例性燃气涡轮发动机10可以以与图4的示例性燃气涡轮发动机10基本相同的方式配置。
例如,图10的示例性燃气涡轮发动机10通常可以包括风扇组件14和涡轮机16,其中涡轮机16包括第一输入动力源102、第二输入动力源104、动力输出部件106以及齿轮组件100。齿轮组件100可以类似地包括第一行星齿轮110和第二行星齿轮112,限定从第一输入动力源102通过第一行星齿轮110到动力输出部件106的第一扭矩路径,以及从第二输入动力源104通过第二行星齿轮112到动力输出部件106的第二扭矩路径。
此外,对于所描绘的示例性实施例,燃气涡轮发动机10包括多个轴承,这些轴承支撑这些各种部件的旋转。尤其是,图10的示例燃气涡轮发动机10通常包括定位在第一输入动力源102和动力输出部件106之间的轴间轴承146和支撑第二输入动力源104旋转的第二推力轴承150。进一步,对于图10的实施例,燃气涡轮发动机10进一步包括支撑动力输出部件106的第一推力轴承148。与图4的实施例一样,第二推力轴承150中的轴间轴承146中的每一个被配置为推力轴承以支撑这些部件上的轴向负载,并且类似地,第一推力轴承148被配置为推力轴承。以这种方式,应当理解的是,在风扇组件14和动力输出部件106上的轴向负载可以通过轴间轴承146从动力输出部件106传递到第一输入动力源102。进一步,利用这样的配置,应当理解的是,第一输入动力源102和第二输入动力源104在涡轮机16的燃烧区段26的前方位置处,并且更具体地靠近齿轮组件100沿轴向方向接地。如上所讨论的,这可以提供所需的轴向间隙保持,例如在反向旋转涡轮中,同时还允许将轴承安装在不太恶劣的环境中。
然而,对于所描绘的示例性实施例,涡轮机16不被配置为提供通过第一行星齿轮110、第二行星齿轮112或两者的轴向负载路径。更具体地,如上所述,齿轮组件100限定了从动力输出部件106通过第一行星齿轮110延伸到第一输入动力源102的第一扭矩路径。齿轮组件100进一步限定了从动力输出部件106通过第二行星齿轮112延伸到第二输入动力源104的第二扭矩路径。对于所示的实施例,齿轮组件100在第一扭矩路径中包括至少一个正齿轮,在第二扭矩路径中包括至少一个正齿轮,或两者。更具体地,对于所示的实施例,齿轮组件100仅包括在第一扭矩路径中传递扭矩的正齿轮并且仅包括在第二扭矩路径中传递扭矩的正齿轮。以这种方式,齿轮组件100不被配置为通过第一扭矩路径或通过第二扭矩路径提供轴向负载的传递。
应当理解的是,如本文所用的,术语“正齿轮”指一种圆柱齿轮,其中每个齿的边缘是直的并且与齿轮的中心线(即,旋转轴线)平行对齐。例如,简要参考图11,描绘了一对示例性正齿轮以供参考。更具体地,图11描绘了第一正齿轮220和被配置为与第一正齿轮220啮合的第二正齿轮222。第一正齿轮220包括第一多个齿224,该第一多个齿224周向间隔开并且相对于第一正齿轮220的第一中心线228在第一方向226上定向。第二正齿轮222包括第二多个齿230,该第二多个齿230周向间隔开并且相对于第二正齿轮222的第二中心线234在第二方向232上定向。第一方向226与第一中心线228平行对齐,并且第二方向232与第二中心线234平行对齐。例如,现在还简要地参考图12,提供了第一正齿轮220的侧面和第一多个齿224的平面图,应当理解的是,第一多个齿224的第一方向226与第一中心线228平行对齐,使得在第一方向226和第一中心线228之间的角度为0度或最小角度(例如,小于约5度)。第二正齿轮222可以限定相同的角度。正齿轮通常允许在平行于它们的中心线的方向上传递力内的扭矩传递。
返回参考图10,应当理解的是,动力输出部件106进一步包括配置为与第二行星齿轮112啮合的齿圈138、风扇轴108以及从风扇轴108延伸到齿圈138的轴延伸部140。在所示的实施例中,很少或没有轴向负载通过轴延伸部140从风扇轴108传递到齿圈138。因此,应当理解的是,所描绘的示例性轴延伸部140限定了与轴向中心线12的延伸角度142,该延伸角度142大于或等于约80度且小于或等于约95度。这样的配置可以有助于轴向更紧凑的齿轮组件100。
然而,值得注意的是,在其他实施例中,图10的齿轮组件100可在第一扭矩路径或第二扭矩路径中包括至少一个螺旋齿轮(或所有螺旋齿轮)。然而,当齿轮组件100在第二扭矩路径中包括螺旋齿轮时,可能需要修改轴延伸部140以传递预期的轴向负载。
应当理解的是,以上描述的实施例仅是示例方式。在其他示例性实施例中,可以提供任何其他合适的配置。例如,尽管所讨论的实施例中的至少某些实施例使用单螺旋齿轮,但其他示例性方面可以使用双螺旋齿轮或其他合适的螺旋齿轮。
该书面描述使用示例来公开本发明的方面,包括最佳模式,并且还使得本领域技术人员能够实践本发明的方面,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求书限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求书的文字语言没有不同的结构元件,或者如果它们包括与权利要求书的文字语言没有实质性差异的等效结构元件,则这些其他示例旨在在权利要求书的范围内。
以下条项的主题提供了进一步的方面:
一种燃气涡轮发动机,包括:风扇组件,风扇组件包括多个风扇叶片;和涡轮机,涡轮机包括处于串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段,涡轮机包括第一输入动力源;第二输入动力源,第二输入动力源被配置为相对于第一输入动力源反向旋转;动力输出部件,动力输出部件可操作地连接到风扇组件;和齿轮组件,齿轮组件位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件被配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且向动力输出部件提供动力,齿轮组件包括螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括第一行星齿轮,第一行星齿轮被配置为将第一输入动力源可操作地连接到动力输出部件。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第一行星齿轮包括螺旋齿轮,其中动力输出部件包括输出太阳齿轮,并且其中螺旋齿轮被配置为与输出太阳齿轮啮合。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,螺旋齿轮是第一行星齿轮的前齿轮,其中第一行星齿轮进一步包括后齿轮,其中第一输入动力源包括第一太阳齿轮,其中第一行星齿轮的后齿轮被配置为与第一输入动力源的第一太阳齿轮啮合,并且其中第一行星齿轮的后齿轮和第一太阳齿轮均被配置为螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件进一步包括第二行星齿轮,其中第二行星齿轮被配置为将第二输入动力源可操作地连接到动力输出部件。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第二行星齿轮包括前齿轮和后齿轮,其中第二输入动力源包括第二太阳齿轮,其中动力输出部件包括齿圈,其中第二行星齿轮的前齿轮被配置为与齿圈啮合,并且其中第二行星齿轮的后齿轮被配置为与第二太阳齿轮啮合。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第二行星齿轮、齿圈和第二太阳齿轮的前齿轮和后齿轮均被配置为螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,燃气涡轮发动机限定轴向中心线,其中动力输出部件包括风扇轴和轴延伸部,其中轴延伸部在风扇轴和齿圈之间延伸,其中轴延伸部限定与轴向中心线的角度,角度大于或等于约15度且小于或等于约90度。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,进一步包括:结构构件,其中齿轮组件进一步包括行星齿轮承载部,其中第一行星齿轮和第二行星齿轮均安装到行星齿轮承载部,并且其中行星齿轮承载部安装到结构构件。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,进一步包括:承载部轴承,承载部轴承定位在行星齿轮承载部和动力输出部件之间,其中承载部轴承是推力轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,动力输出部件包括齿圈,齿圈可操作地连接到第二行星齿轮、风扇轴和轴延伸部,其中轴延伸部在风扇轴和齿圈之间延伸,并且其中承载部轴承至少部分地定位在第二行星齿轮的前方并且至少部分地定位在轴延伸部的后方。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,螺旋齿轮是单螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,涡轮区段包括反向旋转涡轮,反向旋转涡轮具有被配置为在第一方向上旋转的第一多个涡轮转子叶片和被配置为在与第一方向相反的第二方向上旋转的第二多个涡轮转子叶片,其中第一输入动力源随着第一多个涡轮转子叶片一起旋转,并且其中第二输入动力源随着第二多个涡轮转子叶片一起旋转。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第一输入动力源是低速输入动力源,并且其中第二输入动力源是高速输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,进一步包括:轴间轴承,轴间轴承定位在第一输入动力源和动力输出部件之间。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承是推力轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承被配置为推力轴承,使得动力输出部件上的轴向负载的第一部分被配置为经过轴间轴承到第一输入动力源,并且动力输出部件上的轴向负载的第二部分被配置为借助于螺旋齿轮经过齿轮组件到第一输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,动力输出部件上的轴向负载的第三部分通过承载部轴承传递到结构构件。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第二推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的前方并且支撑第二输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承是滚子轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,进一步包括:第一推力轴承,第一推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的后方并且支撑第一输入动力源;和第二推力轴承,第二推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的后方并且支撑第二输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括第一行星齿轮和第二行星齿轮,第一行星齿轮被配置为将第一输入动力源可操作地连接到动力输出部件,并且第二行星齿轮被配置为将第二输入动力源可操作地连接到动力输出部件,其中第一行星齿轮包括被配置为螺旋齿轮的第一前齿轮和第一后齿轮,并且其中第二行星齿轮包括第二前齿轮和第二后齿轮,其中第一后齿轮、第二前齿轮和第二后齿轮均被配置为螺旋齿轮。
一种用于燃气涡轮发动机的齿轮组件,其中,燃气涡轮发动机包括风扇组件和涡轮机,涡轮机包括燃烧区段、第一输入动力源、第二输入动力源和动力输出部件,第二输入动力源被配置为相对于第一输入动力反向旋转,动力输出部件可操作地连接到风扇组件,齿轮组件包括:多个齿轮,多个齿轮被配置为当安装在涡轮机中时位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件被配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且向动力输出部件提供动力,齿轮组件包括螺旋齿轮。
一种燃气涡轮发动机,包括:风扇组件,风扇组件包括多个风扇叶片;和涡轮机,涡轮机包括处于串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段,涡轮机包括第一输入动力源;第二输入动力源,第二输入动力源被配置为相对于第一输入动力源反向旋转;动力输出部件,动力输出部件可操作地连接到风扇组件;和齿轮组件,齿轮组件位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件被配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且向动力输出部件提供动力;和轴间轴承,轴间轴承定位在第一输入动力源和动力输出部件之间。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承被配置为推力轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件限定从第一输入动力源到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的至少一个单螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,动力输出部件上的轴向负载的第一部分被配置为经过轴间轴承到第一输入动力源,并且动力输出部件上的轴向负载的第二部分被配置为借助于单螺旋齿轮经过齿轮组件到第一输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括第一行星齿轮,第一行星齿轮被配置为当第一行星齿轮联接到行星齿轮承载部时,将第一输入动力源可操作地连接到动力输出部件和行星齿轮承载部,并且其中燃气涡轮发动机进一步包括:承载部轴承,承载部轴承定位在行星齿轮承载部和动力输出部件之间,其中承载部轴承是推力轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,进一步包括:第二推力轴承,第二推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的前方并且支撑第二输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件限定从第一输入动力源到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的多个正齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承沿齿轮组件的至少一个齿轮的径向方向向内定位。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承是滚子轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括多个正齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,涡轮区段包括反向旋转涡轮,反向旋转涡轮具有被配置为在第一方向上旋转的第一多个涡轮转子叶片和被配置为在第二方向上旋转的第二多个涡轮转子叶片,其中第一输入动力源联接到第一多个涡轮转子叶片,并且其中第二输入动力源联接到第二多个涡轮转子叶片。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括第一行星齿轮和第二行星齿轮,其中燃气涡轮发动机限定轴向中心线,其中动力输出部件包括风扇轴、轴延伸部和齿圈,其中轴延伸部在风扇轴和齿圈之间延伸,其中轴延伸部限定与轴向中心线的角度,角度大于或等于约15度且小于或等于约90度。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括第一行星齿轮和第二行星齿轮,其中燃气涡轮发动机限定轴向中心线,其中动力输出部件包括风扇轴、轴延伸部和齿圈,其中轴延伸部在风扇轴和齿圈之间延伸,其中轴延伸部限定与轴向中心线的角度,角度大于或等于约80度且小于或等于约95度。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,轴间轴承被配置为滚子轴承,其中,齿轮组件限定从第一输入动力源到到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的至少一个单螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,进一步包括:第一推力轴承,第一推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的后方并且支撑第一输入动力源;和第二推力轴承,第二推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的后方并且支撑第二输入动力源。
一种用于燃气涡轮发动机的组件,燃气涡轮发动机包括风扇组件和涡轮机,涡轮机包括燃烧区段、第一输入动力源、第二输入动力源和动力输出部件,第二输入动力源被配置为相对于第一输入动力源反向旋转,动力输出部件可操作地连接到风扇组件,组件包括齿轮组件,齿轮组件包括多个齿轮,该多个齿轮被配置为当安装在涡轮机中时位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件被配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且向动力输出部件提供动力;和轴间轴承,轴间轴承定位在第一输入动力源和动力输出部件之间。
这些条项中的一个或多个的组件,其中,轴间轴承被配置为推力轴承。
这些条项中的一个或多个的组件,其中,齿轮组件限定从第一输入动力源到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的至少一个单螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的组件,其中,动力输出部件上的轴向负载的第一部分被配置为通过轴间轴承到第一输入动力源,并且动力输出部件上的轴向负载的第二部分被配置为借助于单螺旋齿轮通过齿轮组件到第一输入动力源。
一种燃气涡轮发动机,包括:风扇组件,风扇组件包括多个风扇叶片;和涡轮机,涡轮机包括处于串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段,涡轮机包括第一输入动力源;第二输入动力源,第二输入动力源被配置为相对于第一输入动力源反向旋转;动力输出部件,动力输出部件可操作地连接到风扇组件;和齿轮组件,齿轮组件位于涡轮机的燃烧区段的前方,齿轮组件被配置为从第一输入动力源和第二输入动力源接收动力并且向动力输出部件提供动力;第一推力轴承,第一推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的前方并且支撑第一输入动力源;和第二推力轴承,第二推力轴承位于涡轮机的燃烧区段的前方并且支撑第二输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第一推力轴承是定位在第一输入动力源和动力输出部件之间的轴间轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第一输入动力源是低速输入动力源,并且其中第二输入动力源是高速输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,涡轮区段包括反向旋转涡轮,反向旋转涡轮具有被配置为在第一方向上旋转的第一多个涡轮转子叶片和被配置为在第二方向上旋转的第二多个涡轮转子叶片,其中第一输入动力源联接到第一多个涡轮转子叶片,并且其中第二输入动力源联接到第二多个涡轮转子叶片。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件限定从第一输入动力源到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的至少一个单螺旋齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第一推力轴承是轴间轴承,其中动力输出部件上的轴向负载的第一部分被配置为经过轴间轴承到第一输入动力源,并且动力输出部件上的轴向负载的第二部分被配置为借助于单螺旋齿轮经过齿轮组件到第一输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件包括第一行星齿轮,第一行星齿轮被配置为当第一行星齿轮联接到行星齿轮承载部时,将第一输入动力源可操作地连接到动力输出部件和行星齿轮承载部,并且其中燃气涡轮发动机进一步包括:承载部轴承,承载部轴承定位在行星齿轮承载部和动力输出部件,其中承载部轴承是推力轴承。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件限定从第一输入动力源到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的至少一个正齿轮。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,第一推力轴承是轴间轴承,其中,动力输出部件上的轴向负载基本上全部被配置为经过轴间轴承到第一输入动力源。
这些条项中的一个或多个的燃气涡轮发动机,其中,齿轮组件限定从第二输入动力源到动力输出部件的扭矩路径,并且其中齿轮组件包括在扭矩路径中的至少一个正齿轮。
Claims (10)
1.一种燃气涡轮发动机,其特征在于,包括:
风扇组件,所述风扇组件包括多个风扇叶片;和
涡轮机,所述涡轮机包括处于串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段,所述涡轮机包括
第一输入动力源;
第二输入动力源,所述第二输入动力源被配置为相对于所述第一输入动力源反向旋转;
动力输出部件,所述动力输出部件可操作地连接到所述风扇组件;和
齿轮组件,所述齿轮组件位于所述涡轮机的所述燃烧区段的前方,所述齿轮组件被配置为从所述第一输入动力源和所述第二输入动力源接收动力并且向所述动力输出部件提供动力,所述齿轮组件包括螺旋齿轮。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述齿轮组件包括第一行星齿轮,所述第一行星齿轮被配置为将所述第一输入动力源可操作地连接到所述动力输出部件。
3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述第一行星齿轮包括所述螺旋齿轮,其中所述动力输出部件包括输出太阳齿轮,并且其中所述螺旋齿轮被配置为与所述输出太阳齿轮啮合。
4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述螺旋齿轮是所述第一行星齿轮的前齿轮,其中所述第一行星齿轮进一步包括后齿轮,其中所述第一输入动力源包括第一太阳齿轮,其中所述第一行星齿轮的所述后齿轮被配置为与所述第一输入动力源的所述第一太阳齿轮啮合,并且其中所述第一行星齿轮的所述后齿轮和所述第一太阳齿轮均被配置为螺旋齿轮。
5.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述齿轮组件进一步包括第二行星齿轮,其中所述第二行星齿轮被配置为将所述第二输入动力源可操作地连接到所述动力输出部件。
6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述第二行星齿轮包括前齿轮和后齿轮,其中所述第二输入动力源包括第二太阳齿轮,其中所述动力输出部件包括齿圈,其中所述第二行星齿轮的所述前齿轮被配置为与所述齿圈啮合,并且其中所述第二行星齿轮的所述后齿轮被配置为与所述第二太阳齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述第二行星齿轮、所述齿圈以及所述第二太阳齿轮的所述前齿轮和所述后齿轮均被配置为螺旋齿轮。
8.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,所述燃气涡轮发动机限定轴向中心线,其中所述动力输出部件包括风扇轴和轴延伸部,其中所述轴延伸部在所述风扇轴和所述齿圈之间延伸,其中所述轴延伸部限定与所述轴向中心线的角度,所述角度大于或等于约15度且小于或等于约90度。
9.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,进一步包括:
结构构件,其中所述齿轮组件进一步包括行星齿轮承载部,其中所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮均安装到所述行星齿轮承载部,并且其中所述行星齿轮承载部安装到所述结构构件。
10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,进一步包括:
承载部轴承,所述承载部轴承定位在所述行星齿轮承载部和所述动力输出部件之间,其中所述承载部轴承是推力轴承。
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