CN117780906A - 用于涡轮风扇发动机的齿轮箱冷却 - Google Patents

Abstract

一种齿轮箱，包括具有太阳齿轮、至少一个行星齿轮和环形齿轮的齿轮系。环形齿轮是静止的并且包括环形本体、入口喷嘴和出口喷嘴，环形本体限定设置在环形本体内的至少一个管状沟道。入口喷嘴和出口喷嘴流体联接到至少一个管状沟道。

Description

用于涡轮风扇发动机的齿轮箱冷却

技术领域

本公开涉及涡轮风扇发动机，并且更具体地，涉及用于涡轮风扇发动机的动力齿轮箱冷却。

背景技术

燃气涡轮发动机(诸如涡轮风扇发动机)可用于飞行器推进。涡轮风扇发动机通常包括机械联接到风扇区段的涡轮区段。动力齿轮箱可用于将动力从涡轮区段传递到风扇区段。

附图说明

在参考附图的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，其中：

图1是根据本公开的示例性方面的示例性飞行器的立体图。

图2是根据本公开的示例性方面的示例性燃气涡轮发动机的横截面视图。

图3是根据本公开的示例性实施例的可以结合到图2所示的燃气涡轮中的示例性齿轮系的示意横截面。

图4是根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮的立体图。

图5提供了根据本公开的各种示例性实施例的沿截面线A-A截取的如图4所示的示例性环形齿轮的横截面立体图。

图6是根据本公开的示例性实施例的沿截面线B-B截取的如图5所示的环形本体的横截面视图。

图7是根据本公开的示例性实施例的沿截面线C-C截取的如图5所示的环形本体的横截面顶视图。

图8是根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮的立体图。

图9是根据本公开的各种示例性实施例的沿截面线D-D截取的如图8所示的示例性环形齿轮的一部分的放大前视图。

图10是根据本公开的示例性实施例的沿截面线E-E截取的如图9所示的示例性环形齿轮的放大横截面视图。

图11是根据本公开的示例性实施例的沿截面线F-F截取的如图9所示的环形齿轮的横截面顶视图。

图12是根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮的立体图。

图13是根据本公开的各种示例性实施例的沿截面线G-G截取的如图12所示的示例性环形齿轮的横截面视图。

图14是根据本公开的示例性实施例的沿截面线H-H截取的如图12所示的环形本体的横截面顶视图。

图15是根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮的立体图。

图16是根据本公开的示例性实施例的沿截面线I-I截取的如图15所示的示例性环形齿轮的横截面视图。

图17是根据本公开的示例性实施例的沿截面线J-J截取的如图15所示的环形齿轮的横截面顶视图。

在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本公开的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似的部分。

本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。在例如“A、B和C中的至少一个”的上下文中的术语“至少一个”是指仅A、仅B、仅C，或A、B和C的任何组合。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。此外，术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

术语“涡轮机”或“涡轮机械”是指包括一起生成扭矩输出的一个或多个压缩机、发热区段(例如，燃烧区段)和一个或多个涡轮的机器。术语“燃气涡轮发动机”是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，以及这些发动机中的一个或多个的混合电动版本。

本公开大体涉及涡轮风扇燃气涡轮发动机。某些涡轮风扇发动机包括动力齿轮箱。动力齿轮箱充当发动机的低压涡轮线轴和旁通风扇之间的减速器。这种构造能够实现更安静且更省燃料的飞行。尽管动力齿轮箱具有高动力传输效率(例如，在99.2％和99.8％之间)，但它仍然可以生成大量的热量(例如，大约200kW)，并且主要由多个外部热交换器冷却。这些齿轮传动涡轮风扇发动机(GTF发动机)不能在没有动力齿轮箱的有效冷却的情况下有效地操作。初级冷却系统的工作流体通常是齿轮箱润滑油和其他常见的热交换器冷却剂(即，燃料、空气、油等)。本公开使得能够直接冷却动力齿轮箱壁以便于次级冷却。目标是使用次级冷却系统对行星齿轮构造中的非旋转环形齿轮进行壁结构冷却。

特别地，本公开提供了动力齿轮箱，该动力齿轮箱具有限定在齿轮箱壁结构内(诸如静止环形齿轮的本体中)的流动沟道。这使得次级冷却剂能够流过壁结构内的流动沟道以吸收齿轮箱热负荷的一部分。齿轮箱的次级冷却系统提供了减少初级齿轮箱冷却系统的责任和尺寸的益处。在初级冷却系统故障的情况下，次级冷却系统可以使齿轮箱能够以降低的输出功率操作。次级冷却系统冷却剂可以是sCO₂(作为超临界二氧化碳(sCO₂)热总线的一部分)、液氢(LH₂)、空气、低温压缩气态氢(CcH₂)和超临界氢，或者其他合适的流体。该设计也可以与动力齿轮箱中的其他静止壁结构的形状相符合。

现在参考附图，图1是可以结合本公开的至少一个示例性实施例的示例性飞行器10的立体图。如图1所示，飞行器10具有机身12、附接到机身12的机翼14和尾翼16。飞行器10还包括推进系统18，推进系统18产生推进推力以在飞行中、滑行操作期间等推进飞行器10。尽管推进系统18被示出为附接到机翼14，但是在其他实施例中，其可以附加地或替代地包括联接到飞行器10的其他部件(例如，尾翼16、机身12或两者)的一个或多个方面。推进系统18包括至少一个发动机。在所示的示例性实施例中，飞行器10包括一对燃气涡轮发动机20。每个燃气涡轮发动机20以翼下构造安装到飞行器10。每个燃气涡轮发动机20能够选择性地生成用于飞行器10的推进推力。燃气涡轮发动机20可以被构造为燃烧各种形式的燃料，包括但不限于喷气燃料/航空涡轮燃料和氢燃料，除非另有规定。

图2是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机20的横截面侧视图。更具体地，对于图2的实施例，燃气涡轮发动机20是多线轴高旁通涡轮风扇喷气发动机，有时也称为“涡轮风扇发动机”。如图2所示，燃气涡轮发动机20限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线22延伸)、径向方向R和绕纵向中心线22延伸的周向方向C。大体上，燃气涡轮发动机20包括风扇区段24和设置在风扇区段24下游的涡轮机26。

所描绘的示例性涡轮机26大致包括限定环形核心入口30的发动机壳体28。发动机壳体28以串行流动关系至少部分地包围：压缩机区段，其包括增压器或低压压缩机32和高压压缩机34；燃烧区段36；涡轮区段，其包括高压涡轮38和低压涡轮40；以及喷射排气喷嘴42。

高压轴44将高压涡轮38驱动地连接到高压压缩机34。低压轴46将低压涡轮40驱动地连接到低压压缩机32。压缩机区段、燃烧区段36、涡轮区段和喷射排气喷嘴42一起限定通过燃气涡轮发动机20的工作气体流动路径48。

对于所描述的实施例，风扇区段24包括风扇50，风扇50具有以间隔开的方式联接到盘54的多个风扇叶片52。如所描绘的，风扇叶片52大致沿径向方向R从盘54向外延伸。借助于风扇叶片52可操作地联接到适当的螺距改变机构56，每个风扇叶片52可与盘54一起绕螺距轴线P旋转，螺距改变机构56被构造成共同地改变风扇叶片52的螺距，例如一致地。风扇叶片52、盘54和螺距改变机构56一起可通过低压轴46绕纵向中心线22旋转。

如图2所示，燃气涡轮发动机20还包括动力齿轮箱或齿轮箱58。齿轮箱58包括多个齿轮，用于相对于低压轴46的转速调整风扇50的转速，使得风扇50和低压轴46可以以更有效的相对速度旋转。齿轮箱58可以是任何类型的齿轮箱，其适合于促进将低压轴46联接到风扇50，同时允许低压涡轮46和风扇50中的每一个以期望速度操作。例如，在一些实施例中，齿轮箱58可以是减速齿轮箱。利用减速齿轮箱可以实现低压涡轮46的相对较高的速度操作，同时维持足以提供增加的空气旁通比的风扇速度，从而允许燃气涡轮发动机20的有效操作。此外，利用减速齿轮箱可以允许减少否则将存在的涡轮级(例如，在直接驱动发动机构造中)，从而减少发动机的重量和复杂性。

仍然参考图2的示例性实施例，盘54经由风扇轴59连接到齿轮箱58。盘54由风扇区段24的可旋转前毂60(有时也称为“旋转器”)覆盖。前毂60在空气动力学上成型为促进气流通过多个风扇叶片52。另外，示例性风扇区段24包括周向围绕风扇50和/或涡轮机26的至少一部分的环形风扇壳体或外机舱62。在所描绘的实施例中，机舱62由多个周向间隔开的柱或出口导向轮叶64相对于涡轮机26被支撑。此外，机舱62的下游区段66在涡轮机26的外部分上延伸，以在它们之间限定旁通气流通道68。

然而，应当理解，图2中所描绘的示例性燃气涡轮发动机20仅作为示例提供，并且在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机20可以具有其他构造。例如，尽管所描绘的燃气涡轮发动机20被构造为管道式燃气涡轮发动机(即，包括外机舱62)，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机20可以是非管道式或无管道式燃气涡轮发动机(使得风扇50是非管道式风扇，并且出口导向轮叶64从发动机壳体28悬臂式伸出)。

附加地或替换地，尽管所描述的燃气涡轮发动机20被构造为可变螺距燃气涡轮发动机(即，包括被构造为可变螺距风扇的风扇50)，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机20可以被构造为固定螺距燃气涡轮发动机(使得风扇50包括不能绕螺距轴线P旋转的风扇叶片52)。还应当理解，在还有的其他示例性实施例中，本公开的方面可以结合到任何其他合适的燃气涡轮发动机中。例如，在其他示例性实施例中，本公开的方面可以(视情况而定)结合到例如涡轮螺旋桨燃气涡轮发动机、涡轮轴燃气涡轮发动机、三流燃气涡轮发动机、三线轴燃气涡轮发动机或涡轮喷气燃气涡轮发动机中。

在燃气涡轮发动机20的操作期间，一定量的空气70通过机舱62和风扇区段24的相关入口72进入燃气涡轮发动机20。当一定量的空气70穿过风扇叶片52时，第一部分空气74被引导或导向到旁通气流通道68中，并且第二部分空气76被引导或导向到工作气体流动路径48中，或更具体地，被引导或导向到低压压缩机32中。第一部分空气74和第二部分空气76之间的比通常被称为旁通比。然后，当第二部分空气76被导向通过低压压缩机32、高压压缩机34并进入燃烧区段36时，第二部分空气76的压力增加，在燃烧区段36中，第二部分空气76与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体78。

燃烧气体78被导向通过高压涡轮38，其中来自燃烧气体78的一部分热能和/或动能经由联接到涡轮壳体的高压涡轮定子轮叶80和联接到高压轴44的高压涡轮转子叶片82的顺序级提取，因此使高压轴44旋转，从而支持高压压缩机34的操作。燃烧气体78然后被导向通过低压涡轮40，其中经由联接到涡轮壳体的低压涡轮定子轮叶84和联接到低压轴46的低压涡轮转子叶片86的顺序级从燃烧气体78中提取第二部分热能和动能，因此使低压轴46旋转，从而支持低压压缩机32的操作和/或风扇50的旋转。

燃烧气体78随后被导向通过涡轮机26的喷射排气喷嘴42，以提供推进推力。同时，随着第一部分空气74在从燃气涡轮发动机20的风扇喷嘴排气区段88排出之前被导向通过旁通气流通道68，第一部分空气74的压力显著增加，这也提供了推进推力。高压涡轮38、低压涡轮40和风扇喷嘴排气区段88至少部分地限定热气路径90，用于将燃烧气体78导向通过涡轮机26。

如前所述，与齿轮箱58的旋转部件相关联的机械和风阻损失会生成大量热量，从而在燃气涡轮发动机20上产生显著热负荷负担。齿轮箱冷却系统通常利用传统的热回路，该热回路依赖于经由多个导管将加热的油从齿轮箱58输送到设置在燃气涡轮发动机20内的单独位置中的热交换器(未示出)。然而，冷却系统的故障可能使齿轮箱58不可操作。

图3是根据本公开的示例性实施例的可以结合到图2所示的燃气涡轮20的齿轮箱58中的示例性齿轮系100的示意横截面。如图3所示，齿轮系100是包括太阳齿轮102、多个行星齿轮104、托架106和环形齿轮108的周转齿轮系或行星齿轮系。尽管图3所示的齿轮系100包括三个行星齿轮104，但是应当理解，齿轮系100可以包括特定齿轮箱设计和安装所需的任何数量的行星齿轮104。在示例性实施例中，太阳齿轮102固定地联接到低压轴46(如图2所示)。

太阳齿轮102被构造为通过绕太阳齿轮102的径向外周和行星齿轮104的径向外周周向间隔开的多个互补齿110、112接合行星齿轮104。行星齿轮104使用托架106被维持在相对于彼此的位置。行星齿轮104可旋转地联接到从托架106轴向延伸的风扇轴59(如图2所示)。行星齿轮104被构造为通过绕环形齿轮108的径向内周或内侧表面115周向间隔开的互补齿114和行星齿轮104的互补齿112接合环形齿轮108。环形齿轮108可以固定地联接到齿轮箱58或以其它方式保持静止。

齿轮系100被构造为行星运行构造，从而在太阳齿轮102、行星齿轮104和托架106旋转时，环形齿轮108保持静止。低压轴46(如图2所示)驱动太阳齿轮102，太阳齿轮102被构造为旋转行星齿轮104，行星齿轮104被构造为旋转托架106。太阳齿轮102和托架106在相同的方向上旋转。托架106驱动风扇轴59(如图2所示)，风扇轴59驱动风扇叶片52(如图2所示)。

在示例性实施例中，如图3所示，齿轮系100经由初级冷却环路或系统116被冷却，初级冷却环路或系统116包括被注入齿轮箱58(如图2所示)并分布在太阳齿轮102、行星齿轮104周围，并且沿着环形齿轮108的内侧表面115的冷却剂，诸如润滑剂或油118。来自齿轮系100的热能被传递到油118，并且加热的油120可以经由油底壳或油泵122从齿轮箱移除，并在其被重新注入回齿轮箱58之前经由一个或多个热交换器124冷却。

图4提供了根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮200的立体图。图5提供了根据本公开的各种示例性实施例的沿如图4所示的截面线A-A截取的示例性环形齿轮200的横截面立体图。如图4和图5共同所示，环形齿轮200包括环形本体202。在示例性实施例中，环形本体202由单个或单一本体形成。环形本体202包括相对于径向方向R与外侧或外表面206径向间隔开的内侧或内表面204。内表面204可以形成为与如图3所示的一个或多个行星齿轮104的互补齿相互作用。环形本体202还包括相对于轴向方向A与第二侧表面210轴向间隔开的第一侧表面208。

图6提供了根据本公开的示例性实施例的沿截面线B-B截取的如图5所示的环形本体202的横截面视图。图7提供了根据本公开的示例性实施例的沿截面线C-C截取的如图5所示的环形本体202的横截面顶视图。在示例性实施例中，如图5、图6和图7共同所示，环形本体202包括或限定至少一个管状沟道212，至少一个管状沟道212设置在如图5和图6所示的内表面204、外表面206与如图5、图6和图7所示的第一侧表面208和第二侧表面210之间。图5、图6和图7示出了单个管状沟道212。

在示例性实施例中，如图5、图6和图7所示，管状沟道212在管状沟道212的上游端处流体联接到入口喷嘴214，并且在管状沟道212的下游端处流体联接到出口喷嘴216。在特定实施例中，如图5和图7共同所示，管状沟道212形成为在环形本体202内周向延伸并在入口喷嘴214和出口喷嘴216之间连续延伸通过环形本体202的单一沟道，从而形成通过环形本体202的螺旋流动路径。

在特定实施例中，如图3和图7共同所示，入口喷嘴214、管状沟道212和出口喷嘴216流体联接到次级冷却系统126。在示例性实施例中，次级冷却系统126包括泵128，用于使箭头130所示的次级冷却剂移动通过入口喷嘴214、管状沟道212和出口喷嘴216，从而从环形齿轮200和图3所示的齿轮箱58去除热能。在示例性实施例中，次级冷却系统126可以包括出口喷嘴216下游的至少一个热交换器132，用于从入口喷嘴214上游的次级冷却剂中去除热量。在初级冷却系统116(图3所示)发生故障的情况下，次级冷却系统126可以起到使齿轮箱58能够以降低的输出功率操作的作用。次级冷却剂130可以是sCO₂(作为sCO₂热传输总线的一部分)、LH₂、低温压缩气态氢(CcH₂)和超临界氢、空气或其他合适的流体。

图8提供了根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮300的立体图。图9提供了根据本公开的各种示例性实施例的沿如图8所示的截面线D-D截取的示例性环形齿轮300的一部分的放大前视图。图10提供了根据本公开的示例性实施例的沿如图9所示的截面线E-E截取的示例性环形齿轮300的横截面视图。图11提供了根据本公开的示例性实施例的沿如图9所示的截面线F-F截取的环形齿轮300的横截面顶视图。

如图8、图9、图10和图11共同所示，环形齿轮300包括第一环形本体310和第二环形本体340。如图9和图10共同所示，第一环形本体310包括相对于径向方向R与第一外侧或外表面314径向间隔开的第一内侧或内表面312。第一内表面312可以形成为与如图3所示的一个或多个行星齿轮104的互补齿相互作用。如图9和图10所示，第一环形本体310还包括相对于轴向方向A与第二侧表面318轴向间隔开的第一侧表面316。

如图9和图10共同所示，第一环形本体310包括或限定第一管状沟道320，第一管状沟道320设置在第一内表面312、第一外表面314、第一侧表面316和第二侧表面318之间。第一管状沟道320在第一管状沟道320的上游端处流体联接到入口喷嘴322。第一管状沟道320可以形成为在第一环形本体310内周向延伸并连续延伸通过第一环形本体310的单一沟道，从而形成通过第一环形本体310的螺旋流动路径。

如图9和图10共同所示，第二环形本体340包括相对于径向方向R与第二外侧或外表面344径向间隔开的第二内侧或内表面342。第二内表面342可以形成为与如图3所示的一个或多个行星齿轮104的互补齿相互作用。如图10所示，第二环形本体340还包括相对于轴向方向A与第四侧表面348轴向间隔开的第三侧表面346。

如图9和图10共同所示，第二环形本体340包括或限定第二管状沟道350，第二管状沟道350设置在第二内表面342、第二外表面344、第三侧表面346和第四侧表面348之间。第二管状沟道350在第二管状沟道350的下游端处流体联接到出口喷嘴352。第二管状沟道350可以形成为在第二环形本体340内周向延伸并连续延伸通过第二环形本体340的单一沟道，从而形成通过第二环形本体340的螺旋流动路径。

在示例性实施例中，如图10和图11共同所示，第一管状沟道320经由中间歧管302流体联接到第二管状沟道350，中间歧管302形成或设置在第一环形本体310和第二环形本体340之间。例如，中间歧管302可以设置或形成在第一环形本体310的第二侧表面318和第二环形本体340的第三侧表面346之间。在示例性实施例中，中间歧管302可以至少部分地由垫圈(诸如O形环)或者由在第一环形本体310和第二环形本体340之间延伸的流体联接器304(诸如管或管道)形成。

在特定实施例中，如图11所示，入口喷嘴322、第一管状沟道320、第二管状沟道350和出口喷嘴352流体联接到次级冷却系统126。泵128使次级冷却剂130移动通过入口喷嘴322、第一管状沟道320、中间歧管302、第二管状沟道350和出口喷嘴352，从而从环形齿轮300和图3所示的齿轮箱58去除热能。在示例性实施例中，热交换器132设置在出口喷嘴352的下游，用于从入口喷嘴322上游的次级冷却剂130去除热量。在初级冷却系统116(图3所示)发生故障的情况下，次级冷却系统126可以起到使齿轮箱58能够以降低的输出功率操作的作用。次级冷却剂130可以是sCO₂(作为sCO₂热传输总线的一部分)、LH₂、低温压缩气态氢(CcH₂)和超临界氢、空气或其他合适的流体。

图12提供了根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮400的立体图。图13提供了根据本公开的各种示例性实施例的沿如图12所示的截面线G-G截取的示例性环形齿轮400的横截面视图。

如图12和图13共同所示，环形齿轮400包括环形本体402。在示例性实施例中，环形本体402由单个或单一本体形成。环形本体402包括相对于径向方向R与外侧或外表面406径向间隔开的内侧或内表面404。内表面404可以形成为与如图3所示的一个或多个行星齿轮的互补齿相互作用。环形本体402还包括相对于轴向方向A与第二侧表面410轴向间隔开的第一侧表面408。

图14提供了根据本公开的示例性实施例的沿如图12所示的截面线H-H截取的环形本体402的横截面顶视图。在示例性实施例中，如图13和图14共同所示，环形本体402包括或限定多个管状沟道412，多个管状沟道412设置在内表面404、外表面406、第一侧表面408和第二侧表面410之间。多个管状沟道412在多个管状沟道412中的每个管状沟道412的上游端处流体联接到入口喷嘴414，并且在每个管状沟道412的下游端处流体联接到出口喷嘴420。在示例性实施例中，环形本体402还包括绕第一侧表面408周向延伸的第一歧管416。第一歧管416流体联接到入口喷嘴414并与入口喷嘴414流体连通。在示例性实施例中，环形本体402还包括绕第二侧表面410周向延伸的第二歧管418。第二歧管418流体联接到出口喷嘴420并与出口喷嘴420流体连通。

在特定实施例中，如图14所示，入口喷嘴414、第一歧管416、多个管状沟道412、第二歧管418和出口喷嘴420流体联接到次级冷却系统126。在示例性实施例中，泵128使次级冷却剂130移动通过入口喷嘴414、第一歧管416、多个管状沟道412、第二歧管418和出口喷嘴216，从而从环形齿轮400和图3所示的齿轮箱58去除热能。在示例性实施例中，次级冷却系统126包括出口喷嘴420下游的热交换器132，用于从入口喷嘴414上游的次级冷却剂130去除热量。在初级冷却系统116(图3所示)发生故障的情况下，次级冷却系统126可以起到使齿轮箱58能够以降低的输出功率操作的作用。次级冷却剂130可以是sCO₂(作为sCO₂热传输总线的一部分)、LH₂、低温压缩气态氢(CcH₂)和超临界氢、空气或其他合适的流体。

图15提供了根据本公开的各种示例性实施例的示例性环形齿轮500的立体图。图16提供了根据本公开的示例性实施例的沿如图15所示的截面线I-I截取的示例性环形齿轮500的横截面视图。图17提供了根据本公开的示例性实施例的沿如图15所示的截面线J-J截取的环形齿轮500的横截面顶视图。

如图15、图16和图17共同所示，环形齿轮500包括第一环形本体510和第二环形本体540。如图16所示，第一环形本体510包括相对于径向方向R与第一外侧或外表面514径向间隔开的第一内侧或内表面512。第一内表面512可以形成为与如图3所示的一个或多个行星齿轮104的互补齿112相互作用。如图16和图17所示，第一环形本体510还包括相对于轴向方向A与第二侧表面518轴向间隔开的第一侧表面516。

如图16和图17共同所示，第一环形本体510包括或限定第一多个管状沟道520，第一多个管状沟道520设置在第一内表面512、第一外表面514、第一侧表面516和第二侧表面518之间。第一多个管状沟道520在第一多个管状沟道520中的每个管状沟道520的上游端处流体联接到入口喷嘴522。在示例性实施例中，如图15、图16和图17共同所示，第一环形本体510还包括绕第一侧表面516周向延伸的第一歧管524。第一歧管524流体联接到入口喷嘴522并与入口喷嘴522流体连通。

在示例性实施例中，如图16所示，第二环形本体540包括相对于径向方向R与第二外侧或外表面544径向间隔开的第二内侧或内表面542。第二内表面542可以形成为与如图3所示的一个或多个行星齿轮104的互补齿112相互作用。如图16和图17所示，第二环形本体540还包括相对于轴向方向A与第四侧表面548轴向间隔开的第三侧表面546。

如图16和图17共同所示，第二环形本体540包括或限定第二多个管状沟道550，第二多个管状沟道550设置在第二内表面542、第二外表面544、第三侧表面546和第四侧表面548之间。第二多个管状沟道550在第二多个管状沟道550中的每个管状沟道550的下游端处流体联接到出口喷嘴552。在示例性实施例中，如图15、图16和图17共同所示，第二环形本体540还包括绕第四侧表面548周向延伸的第二歧管554。第二歧管554流体联接到出口喷嘴552并与出口喷嘴552流体连通。

在示例性实施例中，如图16和图17共同所示，第一多个管状沟道520经由中间歧管502流体联接到第二多个管状沟道550，中间歧管502形成或设置在第一环形本体510和第二环形本体540之间。例如，中间歧管502可以设置或形成在第一环形本体510的第二侧表面518和第二环形本体540的第三侧表面546之间。在示例性实施例中，中间歧管502可以至少部分地由垫圈(诸如O形环)、在第一环形本体510和第二环形本体540之间延伸的管或管道形成，或者可以至少部分地由第一环形本体510和第二环形本体540形成。

在特定实施例中，如图17所示，入口喷嘴522、第一多个管状沟道520、中间歧管502、第二多个管状沟道550和出口喷嘴552流体联接到次级冷却系统126。泵128使次级冷却剂130移动通过入口喷嘴522、第一歧管524、第一多个管状沟道520、中间歧管502、第二多个管状沟道550、第二歧管554和出口喷嘴552，从而从环形齿轮500和如图3所示的齿轮箱58去除热能。在示例性实施例中，热交换器132设置在出口喷嘴552的下游，用于从入口喷嘴522上游的次级冷却剂130去除热量。在初级冷却系统116(图3所示)发生故障的情况下，次级冷却系统126可以起到使齿轮箱58能够以降低的输出功率操作的作用。次级冷却剂130可以是sCO₂(作为sCO₂热传输总线的一部分)、LH₂、低温压缩气态氢(CcH₂)和超临界氢、空气或其他合适的流体。

进一步方面由以下条项的主题提供：

一种齿轮箱，包括齿轮系。所述齿轮系包括太阳齿轮、至少一个行星齿轮和环形齿轮。其中所述环形齿轮是静止的。所述环形齿轮包括环形本体、入口喷嘴和出口喷嘴，所述环形本体限定设置在所述环形本体内的至少一个管状沟道。其中，所述入口喷嘴和所述出口喷嘴流体联接到所述至少一个管状沟道。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述至少一个管状沟道在所述环形本体内周向延伸。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述环形本体包括第一环形本体和第二环形本体，其中所述至少一个管状沟道包括设置在所述第一环形本体内的第一管状沟道和设置在所述第二环形本体内的第二管状沟道，其中所述第一管状沟道与所述第二管状沟道流体连通，并且其中所述第一管状沟道流体联接到所述入口喷嘴，并且所述第二管状沟道流体联接到所述出口喷嘴。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，中间歧管限定在所述第一环形本体和所述第二环形本体之间，并且其中所述第一管状沟道经由所述中间歧管流体连接到所述第二管状沟道。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述第一管状沟道经由中间歧管流体连接到所述第二管状沟道。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述第一管状沟道经由在所述第一环形本体和所述第二环形本体之间延伸的流体联接器流体连接到所述第二管状沟道。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述环形本体限定与第二侧表面轴向间隔开的第一侧表面，并且其中所述至少一个管状沟道包括多个管状沟道，所述多个管状沟道在所述环形本体内周向间隔开并且轴向延伸通过所述第一侧表面和所述第二侧表面。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述环形本体进一步包括绕所述第一侧表面周向延伸的第一歧管和绕所述第二侧表面周向延伸的第二歧管，其中所述多个管状沟道与所述第一歧管和所述第二歧管流体连通，并且其中所述入口喷嘴流体联接到所述第一歧管，并且所述出口喷嘴流体联接到所述第二歧管。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述环形本体包括限定与第二侧表面轴向间隔开的第一侧表面的第一环形本体和限定与第四侧表面轴向间隔开的第三侧表面的第二环形本体，其中所述至少一个管状沟道包括第一多个管状沟道和第二多个管状沟道，所述第一多个管状沟道设置在所述第一环形本体内并延伸通过所述第一侧表面和所述第二侧表面，所述第二多个管状沟道设置在所述第二环形本体内并延伸通过所述第三侧表面和所述第四侧表面，并且其中所述第一多个管状沟道与所述第二多个管状沟道流体连通。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述第一多个管状沟道流体联接到所述入口喷嘴，并且所述第二多个管状沟道流体联接到所述出口喷嘴。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，中间歧管限定在所述第一环形歧管的所述第二侧表面和所述第二环形歧管的所述第三侧表面之间，并且其中所述第一多个管状沟道经由所述中间歧管流体联接到所述第二多个管状沟道。

根据任何前述条项所述的齿轮箱，其中，所述齿轮箱包括双冷却剂环路，所述双冷却剂环路包括初级环路和次级环路。

一种燃气涡轮发动机，包括次级冷却系统、低压轴、风扇和齿轮箱，其中所述齿轮箱将所述风扇机械地联接到所述低压轴。所述齿轮箱包括具有静止环形齿轮的齿轮系。所述环形齿轮包括：环形本体，所述环形本体限定设置在所述环形本体内的至少一个管状沟道；入口喷嘴；以及出口喷嘴，其中所述入口喷嘴和所述出口喷嘴流体联接到所述次级冷却系统和所述至少一个管状沟道。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述至少一个管状沟道在所述环形本体内周向延伸。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括初级冷却系统，其中所述齿轮箱流体连接到所述初级冷却系统。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括初级冷却系统，其中所述齿轮箱流体连接到所述初级冷却系统，并且其中所述初级冷却系统独立于所述次级冷却系统操作。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述环形本体包括第一环形本体和第二环形本体，其中所述至少一个管状沟道包括设置在所述第一环形本体内的第一管状沟道和设置在所述第二环形本体内的第二管状沟道，其中所述第一管状沟道与所述第二管状沟道流体连通，并且其中所述第一管状沟道流体联接到所述入口喷嘴，并且所述第二管状沟道流体联接到所述出口喷嘴。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，中间歧管限定在所述第一环形本体和所述第二环形本体之间，并且其中所述第一管状沟道经由所述中间歧管流体连接到所述第二管状沟道。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一管状沟道经由设置在所述第一环形本体和所述第二环形本体之间的中间歧管流体连接到所述第二管状沟道。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述环形本体限定与第二侧表面轴向间隔开的第一侧表面，其中所述至少一个管状沟道包括多个管状沟道，所述多个管状沟道在所述环形本体内周向间隔开并且轴向延伸通过所述第一侧表面和所述第二侧表面，并且其中所述环形本体进一步包括第一歧管和第二歧管，所述第一歧管绕所述第一侧表面周向延伸并与所述入口喷嘴流体连通，所述第二歧管绕所述第二侧表面周向延伸并与所述出口喷嘴流体连通。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述环形本体包括限定与第二侧表面轴向间隔开的第一侧表面的第一环形本体和限定与第四侧表面轴向间隔开的第三侧表面的第二环形本体，其中所述至少一个管状沟道包括第一多个管状沟道和第二多个管状沟道，所述第一多个管状沟道设置在所述第一环形本体内并延伸通过所述第一侧表面和所述第二侧表面，所述第二多个管状沟道设置在所述第二环形本体内并延伸通过所述第三侧表面和所述第四侧表面，并且其中所述第一多个管状沟道与所述第二多个管状沟道流体连通。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一环形本体包括第一歧管和第二歧管，所述第一歧管绕所述第一侧表面周向延伸并与所述入口喷嘴流体连通，所述第二歧管绕所述第二环形本体的所述第四侧表面周向延伸并与所述出口喷嘴流体连通。

根据任何前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，中间歧管限定在所述第一环形歧管的所述第二侧表面和所述第二环形歧管的所述第三侧表面之间，并且其中，所述第一多个管状沟道经由所述中间歧管流体联接到所述第二多个管状沟道。

一种齿轮箱的环形齿轮，所述齿轮箱进一步包括太阳齿轮和至少一个行星齿轮，所述环形齿轮包括：环形本体，所述环形本体限定设置在所述环形本体内的至少一个管状沟道；入口喷嘴；以及出口喷嘴，其中所述入口喷嘴和所述出口喷嘴流体联接到所述至少一个管状沟道。

该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。本公开的专利范围由权利要求限定，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的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱，其特征在于，包括：

齿轮系，所述齿轮系包括太阳齿轮、至少一个行星齿轮和环形齿轮，其中所述环形齿轮是静止的，所述环形齿轮包括：

环形本体，所述环形本体限定设置在所述环形本体内的至少一个管状沟道；

入口喷嘴；以及

出口喷嘴，其中所述入口喷嘴和所述出口喷嘴流体联接到所述至少一个管状沟道。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述至少一个管状沟道在所述环形本体内周向延伸。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述环形本体包括第一环形本体和第二环形本体，其中所述至少一个管状沟道包括设置在所述第一环形本体内的第一管状沟道和设置在所述第二环形本体内的第二管状沟道，其中所述第一管状沟道与所述第二管状沟道流体连通，并且其中所述第一管状沟道流体联接到所述入口喷嘴，并且所述第二管状沟道流体联接到所述出口喷嘴。

4.根据权利要求3所述的齿轮箱，其特征在于，其中，中间歧管限定在所述第一环形本体和所述第二环形本体之间，并且其中所述第一管状沟道经由所述中间歧管流体连接到所述第二管状沟道。

5.根据权利要求3所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述第一管状沟道经由在所述第一环形本体和所述第二环形本体之间延伸的流体联接器流体连接到所述第二管状沟道。

6.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述环形本体限定与第二侧表面轴向间隔开的第一侧表面，并且其中所述至少一个管状沟道包括在所述环形本体内周向间隔开的多个管状沟道，其中所述多个管状沟道轴向延伸通过所述第一侧表面和所述第二侧表面。

7.根据权利要求6所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述环形本体进一步包括绕所述第一侧表面周向延伸的第一歧管和绕所述第二侧表面周向延伸的第二歧管，其中所述多个管状沟道与所述第一歧管和所述第二歧管流体连通，并且其中所述入口喷嘴流体联接到所述第一歧管，并且所述出口喷嘴流体联接到所述第二歧管。

8.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述环形本体包括第一环形本体和第二环形本体，所述第一环形本体限定与第二侧表面轴向间隔开的第一侧表面，所述第二环形本体限定与第四侧表面轴向间隔开的第三侧表面，其中所述至少一个管状沟道包括第一多个管状沟道和第二多个管状沟道，所述第一多个管状沟道设置在所述第一环形本体内并延伸通过所述第一侧表面和所述第二侧表面，所述第二多个管状沟道设置在所述第二环形本体内并延伸通过所述第三侧表面和所述第四侧表面，并且其中所述第一多个管状沟道与所述第二多个管状沟道流体连通。

9.根据权利要求8所述的齿轮箱，其特征在于，其中，所述第一多个管状沟道流体联接到所述入口喷嘴，并且所述第二多个管状沟道流体联接到所述出口喷嘴。

10.根据权利要求8所述的齿轮箱，其特征在于，其中，中间歧管限定在所述第一环形歧管的所述第二侧表面和所述第二环形歧管的所述第三侧表面之间，并且其中所述第一多个管状沟道经由所述中间歧管流体联接到所述第二多个管状沟道。