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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit wenigstens einem gegenüber einer Gehäuseeinrichtung drehenden, einen Innenraum der Getriebevorrichtung gegenüber der Gehäuseeinrichtung abgrenzenden Bauteil und einer Hydraulikfluidzuführleitung, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Aus der Praxis bekannte Strahltriebwerke bzw. Flugtriebwerke sind unter anderem mit als Planetengetriebe ausgeführten Getriebevorrichtungen ausgebildet, über die ein Bläser bzw. ein Fan mit einer Turbineneinrichtung in Wirkverbindung steht. Dabei umfassen die Planetengetriebe in Standardbauweise üblicherweise ein Hohlrad, mehrere Planetenräder und ein Sonnenrad, die miteinander in Eingriff stehen. Der Bläser ist im Bereich einer Bläserwelle mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden, während eine Welle der Turbineneinrichtung mit dem Sonnenrad gekoppelt ist. Damit wird erreicht, dass ein über die Welle der Turbineneinrichtung am Planetengetriebe anliegendes Antriebsmoment der Turbineneinrichtung der Standübersetzung des Planetengetriebes entsprechend angehoben und der Bläserwelle zugeführt wird, während die Drehzahl der Welle der Turbineneinrichtung um den Faktor der Standübersetzung des Planetengetriebes größer ist als die Drehzahl der Bläserwelle.
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Um insbesondere bei sogenannten Hochgeschwindigkeitsplanetenradsätzen eine ausreichende Schmierung und Kühlung von Lagern und Zahneingriffen sicherstellen und im Betrieb auftretende Wärmeverluste in entsprechendem Umfang abführen zu können, werden Planetengetriebe bei bekannten Strahltriebwerken von einer Ölpumpe mit Öl versorgt. Mittels der Ölpumpe wird dem Planetengetriebe Öl mit einem zur Versorgung der Lager und Zahneingriffe erforderlichen Druck zugeführt.
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Im Bereich der Planetengetriebe sind im Betrieb verschleißbehaftete Kontaktdichtungen vorgesehen sind, um den erforderlichen Druck im Bereich des Planetengetriebes aufrechterhalten zu können. Über die Kontaktdichtungen ist der Bereich des Planetengetriebes gegenüber der Umgebung abdichtbar, innerhalb dem das unter Druck zugeführte Öl in gewünschtem Umfang zu den mit Öl zu beaufschlagenden Bereichen des Planetengetriebes, wie Zahneingriffen zwischen dem Hohlrad und den Planetenräder bzw. zwischen den Planetenräder und dem Sonnenrad sowie Lagereinheiten weitergeleitet wird.
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Beispielsweise aus der
WO 2004/018886 A1 ist eine Abdichtung zwischen einem Gehäuse und einer Welle eines Planetengetriebes mittels einer sogenannten Minimalspaltdichtung bekannt. Die Welle ist dabei mittels zweier Lager gegenüber dem Gehäuse gelagert, wobei die Lager im Bereich der Minimalspaltdichtung in axialer Richtung der Welle beidseits einer Hydraulikfluidleitung angeordnet sind, über die Hydraulikfluid von dem Gehäuse in die Welle einleitbar ist. In axialer Richtung der Welle zwischen dem Lager und der Hydraulikfluidleitung liegt dabei jeweils ein Spalt zwischen der Welle und dem Gehäuse vor, wobei ein durch den Spalt zwischen dem Gehäuse und der Welle abfließender Leckagevolumenstrom biquadratisch von einer Spalthöhe in radialer Richtung der Welle und linear von einer Spaltlänge in axialer Richtung der Welle abhängt. Damit ist eine Leckage durch einen Spalt durch Einstellen einer möglichst geringen Spalthöhe und zusätzlich durch eine Erhöhung der Spaltlänge begrenzbar.
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Ein Minimum einer im Bereich einer möglichst verschleißfreien Lagerung der Welle gegenüber dem Gehäuse einstellbaren Spalthöhe, über das im Betrieb ein Kontakt zwischen der Welle und dem Gehäuse sicher vermieden ist, wird durch Lagerspiele der Lager definiert, welche wiederum entsprechend der im Betrieb auftretenden Relativbewegungen der Welle gegenüber dem Gehäuse auszulegen sind. Deshalb ist eine durch den Dichtspalt austretende Leckage bei einer verschleißfreien Lagerung einer Welle oftmals nicht in gewünschtem Umfang einstellbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die im Betrieb eine geringe Leckage bei gleichzeitig geringem Verschleiß aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ist mit einer Gehäuseeinrichtung und wenigstens einem an der Gehäuseeinrichtung über eine Lagereinrichtung drehbar gelagerten Bauteil ausgeführt, das einen Innenraum gegenüber der Gehäuseeinrichtung abgrenzt. Des Weiteren umfasst die Getriebevorrichtung wenigstens eine Hydraulikfluidzuführleitung, über die Verbrauchsstellen durch Einleiten von Hydraulikfluid in den Innenraum mit Hydraulikfluid versorgbar sind. Zur Abdichtung zwischen der Gehäuseeinrichtung und dem Bauteil ist wenigstens ein Spalt ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Spalt in radialer Richtung zwischen der Gehäuseeinrichtung und einem weiteren drehbaren Bauteil oder zwischen einer weiteren Gehäuseeinrichtung und dem Bauteil angeordnet. Weiterhin ist wenigstens eine weitere Lagereinrichtung vorgesehen, über die das weitere Bauteil im Bereich der Gehäuseeinrichtung oder über die das Bauteil an der weiteren Gehäuseeinrichtung drehbar gelagert ist. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung wenigstens eine das weitere Bauteil mit dem Bauteil oder die Gehäuseeinrichtung mit der weiteren Gehäuseeinrichtung koppelnde Einrichtung auf, die im Betrieb der Getriebevorrichtung eine Relativbewegung zwischen dem weiteren Bauteil und dem Bauteil oder zwischen der Gehäuseeinrichtung und der weiteren Gehäuseeinrichtung in axialer und/oder radialer Richtung ermöglicht.
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Durch die im Betrieb der Getriebevorrichtung im Bereich der Einrichtung jeweils mögliche Relativbewegung zwischen den Gehäuseeinrichtungen oder zwischen den Bauteilen ist eine Spalthöhe des Spalts zwischen der Gehäuseeinrichtung und dem weiteren Bauteil oder zwischen der weiteren Gehäuseeinrichtung und dem Bauteil in einem eine Leckage minimierenden Umfang auslegbar, ohne dadurch im Betrieb einen Verschleiß im Bereich des Spaltes zu erhöhen. Dies ist dadurch gewährleistet, dass durch die mögliche Relativbewegung zwischen den Bauteilen oder zwischen den Gehäuseeinrichtungen ein Lagerspiel der wenigstens einen weiteren Lagereinrichtung, welches die minimal einstellbare Spalthöhe des Spalts definiert, vorteilhafterweise gering auslegbar ist. Die im Betrieb auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Bauteil und der Gehäuseeinrichtung werden ohne Beeinträchtigung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung durch eine entsprechende Auslegung der Lagereinrichtung zugelassen. Durch die einrichtungsseitige Entkopplung der Gehäuseeinrichtung vom Bauteil sind die im Bereich zwischen dem Bauteil und dem weiteren Bauteil oder zwischen der Gehäuseeinrichtung und der weiteren Gehäuseeinrichtung auftretenden Relativbewegungen im Vergleich zu den Relativbewegungen zwischen der Gehäuseeinrichtung und dem Bauteil geringer, weshalb die Spalthöhe im Vergleich zu bekannten Getriebevorrichtungen kleiner auslegbar ist. Dadurch wird wiederum erreicht, dass bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung im Betrieb eine vorteilhaft geringe Leckage durch den Spalt strömt und somit geringe Verluste auftreten.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine ausreichende Abdichtung eines Bereiches über eine konstruktiv einfach umsetzbare Minimalspaltdichtung erzielt, ohne dabei ein erforderliches Lagerspiel einer Lagereinrichtung in einem eine Lebensdauer der Lagereinrichtung beeinträchtigenden Umfang begrenzen zu müssen.
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Die Einrichtung ist bei der Anordnung zwischen dem Bauteil und dem weiteren Bauteil zwischen zwei rotierenden Bauteilen oder bei der Anordnung zwischen der Gehäuseeinrichtung und der weiteren Gehäuseeinrichtung zwischen zwei im Betrieb drehfest ausgeführten Bauteilen angeordnet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die Einrichtung, die insbesondere zur Bewegungsentkopplung und/oder zur Dämpfung von Bewegungen ausgeführt ist, mit einem Material ausgebildet, dass eine geringere Steifigkeit, beispielsweise einen geringeren Elastizitätsmodul, als das Material des Bauteils und/oder des weiteren Bauteils und/oder der Gehäuseeinrichtung und/oder der weiteren Gehäuseeinrichtung aufweist, so dass die Einrichtung insbesondere flexibler als diese Bauteile ausgeführt ist. Vorzugsweise ist die Einrichtung mit Stahl, Aluminium, Titan oder dergleichen und/oder mit einem Elastomer ausgeführt bzw. aus einer Kombination verschiedener Materialien hergestellt.
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Die durch die Einrichtung zu erzielende gewünschte Entkopplung der jeweiligen Bauteile voneinander kann auch durch eine entsprechende Formgebung der Einrichtung erzielt werden. In Abhängigkeit davon, ob über die Einrichtung lediglich eine Bewegungsentkopplung und/oder Dämpfung von Bewegungen oder zusätzlich zu der Bewegungsentkopplung und/oder Dämpfung von Bewegungen auch eine Abdichtung des Hydraulikfluid führenden Bereiches vorgesehen ist, variiert die die gewünschte Entkopplung der jeweiligen Bauteile ermöglichende Formgebung der Einrichtung. So besteht die Möglichkeit, dass die Einrichtung beispielsweise röhrenförmig, in der Art einer Manschette, als Faltenbalg oder dergleichen ausgeführt ist.
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Die wenigstens eine Einrichtung bildet bei einer konstruktiv einfachen Ausführung der Erfindung einen Leitungsbereich zur Führung von Hydraulikfluid aus, wobei durch die Einrichtung vorzugsweise Hydraulikfluid von der Hydraulikfluidzuführleitung zu dem Innenraum der Getriebevorrichtung führbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist wenigstens eine weitere Lagereinrichtung vorgesehen, die in axialer Richtung der Getriebevorrichtung zwei zueinander beabstandete Lagerteile umfasst, die wenigstens einen, in radialer Richtung zwischen der Gehäuseeinrichtung und dem weiteren Bauteil oder zwischen der weiteren Gehäuseeinrichtung und dem Bauteil vorgesehenen und mit der Hydraulikfluidzuführleitung in Wirkverbindung stehenden Hydraulikfluidraum begrenzen.
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Die wenigstens eine weitere Lagereinrichtung, die insbesondere kleiner als die Lagereinrichtung dimensioniert sein kann, ist beispielsweise als Radiallager oder als Axiallager und als Radiallager, insbesondere als Kugellager oder als Rollenlager und/oder als Gleitlager ausgeführt, wobei ein Gleitlager durch ein Zusammenspiel der Gehäuseeinrichtung mit dem weiteren Bauteil oder ein Zusammenspiel der weiteren Gehäuseeinrichtung mit dem Bauteil im Bereich des Spalts gebildet sein kann.
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Wenn die wenigstens eine weitere Lagereinrichtung an wenigstens eine in axialer Richtung der Getriebevorrichtung zwischen dem Spalt und der wenigstens einen weiteren Lagereinrichtung angeordnete Kammer grenzt, ist im Betrieb der Getriebevorrichtung durch den wenigstens einen Spalt als Leckage geführtes Hydraulikfluid durch die wenigstens eine weitere Lagereinrichtung abführbar und das Hydraulikfluid kann zur Kühlung und/oder Schmierung der weiteren Lagereinrichtung verwendet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung weist die insbesondere in radialer Richtung der Getriebevorrichtung durch die Gehäuseeinrichtung und das weitere Bauteil oder durch weitere Gehäuseeinrichtung und das Bauteil begrenzte Kammer wenigstens eine Auslassöffnung zur Abführung von Hydraulikfluid auf. Die wenigstens eine Auslassöffnung, die beispielsweise als Drainageöffnung ausgeführt ist, ist dabei vorzugsweise in einer radial äußeren Wandung der Kammer, d.h. in der Gehäuseeinrichtung oder der weiteren Gehäuseeinrichtung angeordnet, so dass im Betrieb der Getriebevorrichtung in der Kammer befindliches Hydraulikfluid mittels der Fliehkraft durch die wenigstens eine Auslassöffnung aus der Kammer abgeführt wird und nicht oder nicht vollständig durch die weitere Lagereinrichtung geleitet wird. Hierdurch kann eine Reibung und eine unerwünschte Wärmeentwicklung im Bereich der weiteren Lagereinrichtungen vorteilhafterweise reduziert werden.
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Um eine unerwünschte Führung von Hydraulikfluid von der Kammer durch die weitere Lagereinrichtung weiter zu reduzieren bzw. vollständig zu unterbinden, kann im Bereich der Kammer eine beispielsweise als Ableitnase ausgeführte Hydraulikfluidleiteinrichtung angeordnet sein, die zur Führung von durch den Spalt in die Kammer geführtem Hydraulikfluid in Richtung der Auslassöffnung der Kammer ausgeführt ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die wenigstens eine weitere Lagereinrichtung auch als zumindest gegenüber der Kammer gedichtete Lagereinrichtung ausgeführt sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die Hydraulikfluidzuführleitung flexibel und insbesondere mittels einer Dichteinrichtung mit der weiteren Gehäuseeinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung verbunden, so dass im Bereich der einerseits an die Gehäuseeinrichtung und andererseits im Bereich des Hydraulikfluidraums an die weitere Gehäuseeinrichtung angebundene Hydraulikfluidzuführleitung vorgesehenen Anbindungen der Hydraulikfluidzuführleitungen Relativbewegungen des Bauteils gegenüber der Gehäuseeinrichtung ausgeglichen werden können.
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In Umfangsrichtung der Getriebevorrichtung können mehrere Hydraulikfluidzuführleitungen und/oder mehrere Hydraulikfluidräume und/oder mehrere Einrichtungen vorgesehen sein. Vorzugsweise sind in Umfangsrichtung der Getriebevorrichtung mehrere Einrichtungen vorgesehen, die jeweils einen beispielsweise röhrenförmigen Leitungsbereich zur Durchführung von Hydraulikfluid von wenigstens einem Hydraulikfluidraum in den Innenraum der Getriebevorrichtung aufweisen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist ein in Umfangsrichtung der Getriebevorrichtung insbesondere vollständig umlaufender Hydraulikfluidraum vorgesehen und/oder die Einrichtung bildet einen in Umfangsrichtung der Getriebevorrichtung insbesondere vollständig umlaufenden Leitungsbereich.
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Die Getriebevorrichtung ist vorzugsweise als Planetengetriebe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ausgeführt, und weist ein Sonnenrad, mehrere Planetenräder und ein Hohlrad auf, wobei die Planetenräder drehbar mit einem Planetenträger verbunden sind.
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Das Planetengetriebe ist vorzugsweise Teil einer als Strahltriebwerk ausgeführten Strömungsmaschine, wobei ein Bauteil des Planetengetriebes, insbesondere ein Planetenträger der Planetengetriebevorrichtung, mit einem Bläser der Strömungsmaschine und ein weiteres Bauteil der Planetengetriebevorrichtung, insbesondere ein Sonnenrad der Planetengetriebevorrichtung, mit einer Turbineneinrichtung der Strömungsmaschine, wie einer Niederdruckturbine oder dergleichen, in Wirkverbindung stehen, wobei das Hohlrad gehäusefest festgelegt ist.
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Das Bauteil ist vorzugsweise ein Planetenträger der Planetengetriebevorrichtung oder eine drehfest mit dem Planetenträger verbundene Welle.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
- 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Strahltriebwerks mit einem Bläser und mit einer Niederdruckturbine, wobei der Bläser über eine stark schematisiert gezeigte Planetengetriebevorrichtung mit der Niederdruckturbine in Wirkverbindung steht;
- 2 eine stark schematisierte Darstellung eines die Planentengetriebevorrichtung umfassenden Teilbereichs des Strahltriebwerks gemäß 1, wobei der Bläser mit einem Planetenträger der Planetengetriebevorrichtung in Wirkverbindung steht und die Niederdruckturbine mit einem Sonnenrad der Planetengetriebevorrichtung gekoppelt ist;
- 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Planetengetriebevorrichtung gemäß 1 und 2, wobei ein Planetenträger über eine Lagereinrichtung in einer Gehäuseeinrichtung und ein mit dem Planetenträger rotierendes weiteres Bauteil über weitere Lagereinrichtungen in der Gehäuseeinrichtung gelagert sind, wobei das weitere Bauteil mittels einer Einrichtung mit dem Planetenträger verbunden ist, und wobei eine Hydraulikfluidleitung zur Versorgung von Verbrauchsstellen innerhalb der Planetengetriebevorrichtung vorgesehen ist;
- 4 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Planetengetriebevorrichtung gemäß 3;
- 5 eine 3 entsprechende Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung;
- 6 eine 3 entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung;
- 7 eine 3 entsprechende Ansicht einer vierten Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung;
- 8 eine 3 entsprechende Ansicht einer fünften Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung, wobei eine weitere über eine Einrichtung mit der Gehäuseeinrichtung verbundene Gehäuseeinrichtung vorgesehen ist, in der der Planetenträger über die weiteren Lagereinrichtungen gelagert ist;
- 9 eine 8 entsprechende Ansicht einer sechsten Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung;
- 10 eine 8 entsprechende Ansicht einer siebten Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung; und
- 11 eine 8 entsprechende Ansicht einer achten Ausführungsform einer Planetengetriebevorrichtung.
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In 1 ist eine als Strahltriebwerk 1 bzw. Gasturbinentriebwerk ausgeführte Strömungsmaschine gezeigt, die mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausführbar ist. Aus dem Folgenden ergibt sich eindeutig, dass die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung auch in anderen Strömungsmaschinen bzw. Turbomaschinen eingesetzt werden kann.
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Das Strahltriebwerk 1 weist eine Haupt- und Drehachse 12 auf. Des Weiteren umfasst das Strahltriebwerk 1 in axialer Strömungsrichtung einen Lufteinlass 3, einen Bläser 4, eine Getriebevorrichtung 25, einen Zwischendruckverdichter 15, einen Hochdruckverdichter 16, eine Verbrennungseinrichtung 17, eine Hochdruckturbine 18, eine Niederdruckturbine 19 und eine Ausströmdüse 7. Eine Triebwerksgondel 5 umgibt das Gasturbinentriebwerk 1 und begrenzt den Einlass 3.
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Das Strahltriebwerk 1 arbeitet in herkömmlicher Weise, wobei in den Einlass 3 eintretende Luft durch den Bläser 4 beschleunigt wird, um zwei Luftströme zu erzeugen. Ein erster Luftstrom strömt in den Zwischendruckverdichter 15 und ein zweiter Luftstrom wird durch einen Bypasskanal 22 geführt, um einen Antriebsschub bereitzustellen. Der Zwischendruckverdichter 15 komprimiert den ihm zugeführten Luftstrom, bevor die Luft im Bereich des Hochdruckverdichters 16 weiter verdichtet wird.
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Die aus dem Hochdruckverdichter 16 ausströmende Druckluft wird in die Verbrennungseinrichtung 17 eingeleitet, wo eine Vermischung mit Kraftstoff erfolgt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Die entstehenden heißen Verbrennungsprodukte expandieren und treiben dabei die Hochdruckturbine 18 und die Niederdruckturbine 19 an, bevor sie über die Ausströmdüse 7 ausgeführt werden, um einen zusätzlichen Antriebsschub bereitzustellen. Die Hochdruckturbine 18 und die Niederdruckturbine 19 treiben den Hochdruckverdichter 16 bzw. den Zwischendruckverdichter 15 jeweils über eine geeignete Verbindungswelle an. Die die Niederdruckturbine 19 mit dem Zwischendruckverdichter 15 koppelnde Verbindungswelle 20 treibt auch den Bläser 4 über die Getriebevorrichtung 25 an.
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In 2 ist ein Ausschnitt des Strahltriebwerks 1 gemäß 1 in stark schematisierter Weise gezeigt, wobei die in 1 gezeigte Getriebevorrichtung 25 als Planetengetriebe bzw. Planetengetriebevorrichtung ausgeführt ist. Die Verbindungswelle bzw. Welle 20 ist hier mit einem Sonnenrad 28 der Planetengetriebevorrichtung 25 verbunden, wohingegen der Bläser 4 im Bereich einer Bläserwelle 26 mit einem einen umlaufenden Planetenträger 27 darstellenden Bauteil der Planetengetriebevorrichtung 25 in Wirkverbindung steht. Bei der gezeigten Ausführung der Planetengetriebevorrichtung 25 ist ein Hohlrad 31 der Planetengetriebevorrichtung 25 gehäusefest angeordnet. Bei hierzu alternativen Ausführungen der Getriebevorrichtung kann auch der Planetenträger oder das Sonnenrad gehäusefest ausgeführt sein.
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Mit der gezeigten Ankopplung der Bläserwelle 26 und der Welle 20 der Niederdruckturbine 19 an die Planetengetriebevorrichtung 25 wird ein über die Welle 20 an der Planetengetriebevorrichtung 25 anliegendes Antriebsmoment der Standübersetzung der Planetengetriebevorrichtung 25 entsprechend angehoben und der Bläserwelle 26 zugeführt, während die Drehzahl der Welle 20 um den Faktor der Standübersetzung der Planetengetriebevorrichtung 25 größer ist als die Drehzahl der Bläserwelle 26. Wenn der Bläser 4 von der Niederdruckturbine 19 angetrieben wird, wird die Drehzahl der Welle 20 der Übersetzung der Planetengetriebevorrichtung 25 im Bereich der Planetengetriebevorrichtung 25 entsprechend reduziert und die Bläserwelle 26 sowie der Bläser 4 mit dieser reduzierten Drehzahl und mit einem gegenüber dem an der Welle 20 anliegenden Drehmoment erhöhten Drehmoment angetrieben.
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In 3 und 4 ist ersichtlich, dass zur Versorgung von Verbrauchsstellen der Planetengetriebevorrichtung 25 mit Hydraulikfluid bzw. Öl der Planetengetriebevorrichtung 25 beispielsweise über eine Hydraulikpumpe einer Nebenaggregategetriebeeinrichtung über vorliegend mehrere umfangsseitig des Sonnenrads 28 verteilt angeordnete Hydraulikfluidzuführleitungen 32, 33 Öl zugeführt wird, wobei Öl hier durch mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Zuführöffnungen 35, 36 in dem Planetenträger 27 bzw. einer drehfest mit dem Planetenträger 27 verbundenen Welle in einen zumindest bereichsweise von dem Planetenträger 27 begrenzten Innenraum 38 der Planetengetriebevorrichtung 25 einleitbar ist.
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Das durch die Zuführöffnungen 35, 36 zugeführte Öl wird über einen in dem Innenraum 38 der Planetengetriebevorrichtung 25 angeordneten Leitungsbereich 39 einem weiteren, sich in Umfangsrichtung der Planetengetriebevorrichtung 25 zwischen Planetenrädern 41 der Planetengetriebevorrichtung 25 im Bereich von Zahneingriffen der Planetenräder 41 mit dem Sonnenrad 28 angeordneten Leitungsbereich 40 zugeführt, der sich im Wesentlichen in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 erstreckt und stromab des Leitungsbereichs 39 angeordnet ist.
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In dem weiteren Leitungsbereich 40, der als sogenannte Spraybar bzw. als Düsenstock ausgeführt ist, sind eine Vielzahl von Auslassöffnungen 42 angeordnet, über die vorliegend Zahneingriffe zwischen Planetenrädern 41 der Planetengetriebevorrichtung 25 und des Sonnenrads 28 mit Öl versorgbar sind. Vorliegend ist jedem Planetenrad 41 ein weiterer Leitungsbereich 40 zugeordnet, so dass die jeweiligen Zahneingriffe der Planetenräder 41 mit dem Sonnenrad 28 in gewünschtem Umfang mit Öl versorgbar sind.
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Zur Lagerung des Planetenträgers 27 an einer statischen Gehäuseeinrichtung 44 des Strahltriebwerks 1 ist vorliegend eine als Rollenlager 45 ausgeführte Lagereinrichtung vorgesehen. Es ist zudem ein im Wesentlichen mit gleicher Drehgeschwindigkeit wie der Planetenträger 27 drehendes, beispielsweise als Hohlwelle ausgeführtes weiteres Bauteils 47 vorgesehen, das über zwei weitere, hier als Rollenlager ausgeführte Lagereinrichtungen 49, 50 im Bereich der Gehäuseeinrichtung 44 gelagert ist.
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Das hier eine Trägerwelle für die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 bildende weitere Bauteil 47 ist vorliegend über eine in Umfangsrichtung der Planetengetriebevorrichtung 25 vollständig umlaufende und einen Leitungsbereich zur Führung von Öl ausbildende Einrichtung 48 mit dem Planetenträger 27 verbunden, wobei die Einrichtung 48 im Betrieb des Strahltriebwerks 1 mit im Wesentlichen identischer Drehzahl wie der Planetenträger 27 und daher verschleißfrei umläuft. Die Einrichtung 48 ermöglicht eine Relativbewegung des Planetenträgers 27 gegenüber dem weiteren Bauteil 47.
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Durch die Ausführung der weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 als Rollenlager ist in deren Bereich eine Verlagerung des weiteren Bauteils 47 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 möglich, so dass die Einrichtung 48 bei der Ausführung gemäß 3 und 4 insbesondere zur Entkopplung des weiteren Bauteils 47 von Relativbewegungen gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 in radialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 ausgeführt ist. Die Einrichtung 48 ist hierzu beispielsweise mit einem Material mit einer geringeren Steifigkeit als ein Material der Gehäuseeinrichtung 44 und einem Material des Planetenträgers 27 ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Bewegbarkeit des Planetenträgers 27 gegenüber dem weiteren Bauteil 47 auch durch eine entsprechende Formgebung der Einrichtung beeinflusst werden, wobei die Einrichtung beispielsweise röhrenförmig oder manschettenförmig ausgeführt sein kann.
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Die Hydraulikfluidzuführleitungen 32, 33 sind über in der Gehäuseeinrichtung 44 angeordnete Ausnehmungen 51, 52 mit einem hier in Umfangsrichtung der Planetengetriebevorrichtung 25 vollständig umlaufenden, zwischen der Gehäuseeinrichtung 44 und dem weiteren Bauteil 47 angeordneten Hydraulikfluidraum bzw. Ölraum 54 verbunden, der wiederum über in dem weiteren Bauteil 47 angeordnete Ausnehmungen 56, 57 mit der Einrichtung 48 zusammenwirkt. Somit ist über die Hydraulikfluidzuführleitungen 32, 33 Öl in den in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 durch jeweils einen Bereich 64, 65 der Gehäuseeinrichtung 44 begrenzten Ölraum 54 und von dort durch die Einrichtung 48 dem Innenraum 38 der Planetengetriebevorrichtung 25 zuführbar.
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In radialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 zwischen den Bereichen 64, 65 der Gehäuseeinrichtung 44 und dem weiteren Bauteil 47 ist jeweils in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 an den Ölraum 54 angrenzend ein Spalt 59, 60 bzw. Dichtspalt angeordnet. Der jeweilige Spalt 59, 60 weist in radialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 eine Spalthöhe 61 und in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 eine Spaltlänge 62 auf. Über den jeweiligen Spalt 59, 60 ist der Ölraum 54 mit einer in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 25 zwischen einer weiteren Lagereinrichtung 49 bzw. 50 und dem jeweiligen Bereich 64 bzw. 65 der Gehäuseeinrichtung 44 angeordneten Kammer 67 bzw. 68 verbunden.
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Im Betrieb des Strahltriebwerks 1 wird durch den jeweiligen Spalt 59, 60 in die jeweils angrenzende Kammer 67, 68 Öl als Leckage geführt, wobei die Leckagemenge von der jeweiligen Spalthöhe 61 und der jeweiligen Spaltlänge 62 beeinflusst ist. Das Leckageöl wird bei der Planetengetriebevorrichtung 25 von der jeweiligen Kammer 67, 68 durch die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 aus der jeweiligen Kammer 67, 68 abgeführt, wobei die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 hierbei durch das Öl gekühlt und geschmiert werden.
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Im Betrieb des Strahltriebwerks 1 treten Relativbewegungen des Planetenträgers 27 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 auf, die durch entsprechende Lagerspiele der Lagereinrichtung 45 und der weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 in einem für die Funktionsweise der Getriebevorrichtung 25 erforderlichen Umfang möglich sind. Durch die direkte Lagerung des Planetenträgers 27 über die Lagereinrichtung 45 in der Gehäuseeinrichtung 44 wird ein wesentlicher Anteil dieser Relativbewegungen durch das Lagerspiel der Lagereinrichtung 45 ermöglicht. Im Bereich der Einrichtung 48 steht das weitere Bauteil 47 derart mit dem Planetenträger 27 in Wirkverbindung, dass die im Betrieb auftretenden Relativbewegungen des Planetenträgers 27 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 nur in geringem Umfang über die Einrichtung 48 auf das weitere Bauteils 47 übertragen werden, womit Relativbewegungen des weiteren Bauteiles 47 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 kleiner sind als die Relativbewegungen des Planetenträgers 27 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44. Dies bietet die Möglichkeit, die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 mit einem geringeren Lagerspiel als die Lagereinrichtung 45 auszuführen, wodurch die Gehäuseeinrichtung 44 im Bereich des jeweiligen Spalts 59, 60 auch bei einer eine hohe Abdichtung bewirkenden geringen Spalthöhe 61 verschleißfrei mit dem weiteren Bauteil 47 in Wirkverbindung steht. Durch die nun eine erforderliche Dichtwirkung zur Verfügung stellende Spalthöhe 61 im Bereich des jeweiligen Spalts 59, 60 ist eine Leckage durch den Spalt 59, 60, die bekannterweise maßgeblich von der Spalthöhe 61 abhängt, gegenüber bekannten Ausführungen reduzierbar.
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In 5 bis 7 sind weitere Ausführungen von Planetengetriebevorrichtungen 70, 80, 90 gezeigt, bei denen der Planetenträger 27 vergleichbar zu der Planetengetriebevorrichtung 25 über eine Einrichtung 48 mit dem weiteren Bauteil 47 verbunden ist. Bezüglich der Funktionsweise der im Folgenden näher beschriebenen Planetengetriebevorrichtungen 70, 80, 90 wird grundsätzlich auf die Beschreibung zu der Planetengetriebevorrichtung 25 verwiesen und nachfolgend im Wesentlichen lediglich auf Unterschiede zwischen der Planetengetriebevorrichtung 25 und den Planetengetriebevorrichtungen 70, 80, 90 eingegangen.
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Bei der Planetengetriebevorrichtung 70 gemäß 5 sind die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 als Kugellager ausgeführt. Da im Bereich der Kugellager keine Bewegung in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 70 möglich ist, ist die Einrichtung 48 neben der Entkopplung des weiteren Bauteils 47 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 in radialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 70 auch zur Entkopplung des weiteren Bauteils 47 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 55 in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 70 ausgeführt.
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Bei der Planetengetriebevorrichtung 80 gemäß 6 weist die Gehäuseeinrichtung 44 in einem die Kammer 67 bzw. 68 begrenzenden Bereich in Umfangsrichtung der Planetengetriebevorrichtung 80 verteilt mehrere als Drainagebohrungen ausgeführte Auslassöffnungen 81, 82 auf, über die im Betrieb des Strahltriebwerks 1 Öl durch die auf das Öl wirkende Zentrifugalkraft aus der jeweiligen Kammer 67 bzw. 68 abführbar ist.
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Zudem ist in jeder Kammer 67 bzw. 68 vorliegend eine integral mit dem weiteren Bauteil 47 ausgeführte und als Ableitnase 83, 84 ausgeführte Hydraulikfluidleiteinrichtung angeordnet, die vorliegend in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 80 in einem an die jeweilige weitere Lagereinrichtung 49 bzw. 50 grenzenden Bereich der Kammer 67 bzw. 68 angeordnet ist und sich in radialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 80 bis nahezu an die Gehäuseeinrichtung 44 erstreckt. Über die Ableitnase 83, 84 wird die jeweilige weitere Lagereinrichtung 49, 50 vor einer Zuführung von Leckageöl geschützt, welches im Bereich der weiteren Lagereinrichtung 49, 50 zu Verlusten und einer unerwünschten Wärmeentwicklung führen kann. Zudem wird das in der Kammer 67, 68 befindliche Leckageöl über die Ableitnase 83, 84 den Drainagebohrungen 81, 82 zugeführt.
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Die in 7 dargestellte Planetengetriebevorrichtung 90 entspricht im Wesentlichen der Planetengetriebevorrichtung 80, wobei bei der Planetengetriebevorrichtung 90 im Unterschied zu der Planetengetriebevorrichtung 80 die weiteren Lagereinrichtungen vergleichbar zu der Ausführung der Planetengetriebevorrichtung 70 als Kugellager ausgeführt sind, so dass die Einrichtung 48 wiederum zur Entkopplung des weiteren Bauteils 47 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 in radialer Richtung und axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 80 ausgeführt ist.
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In 8 bis 11 sind weitere Planetengetriebevorrichtungen 100, 110, 120, 130 gezeigt, die sich von den Planetengetriebevorrichtungen 25, 70, 80, 90 dadurch unterscheiden, dass anstelle des weiteren Bauteils 47 zur Reduzierung von Relativbewegungen im Bereich eines Dichtspaltes 59, 60 eine weitere Gehäuseeinrichtung 101 vorgesehen ist, die über eine vergleichbar zu der Einrichtung 48 ausführbare und in 8 bis 11 stark schematisiert gezeigte Einrichtung 102 mit der Gehäuseeinrichtung 44 verbunden ist. Im Unterschied zu den Planetengetriebevorrichtungen 25, 70, 80, 90, bei denen die Einrichtung 48 zwischen zwei im Betrieb rotierenden Bauteilen 44, 47 angeordnet ist, ist die Einrichtung 102 bei den Planetengetriebevorrichtungen 100, 110, 120, 130 hierfür zwischen zwei statischen Bauteilen 44, 101 angeordnet.
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Der Planetenträger 27 bzw. eine mit dem Planetenträger 27 drehfest verbundene Welle ist über die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 direkt im Bereich der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 gelagert, wobei Öl aus dem Ölraum 54 durch die Zuführöffnungen 35, 36 des Planetenträgers 27 direkt in den Innenraum 38 des Planetenträgers 27 einleitbar ist.
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Über die Einrichtung 102 wird dabei auf konstruktiv einfache Art und Weise erreicht, dass die Lagereinrichtung 45 wiederum die Relativbewegungen des Planetenträgers 27 gegenüber der starr ausgeführten Gehäuseeinrichtung 44 ermöglichen, ohne dadurch die Spalthöhe 61 der Dichtspalte 59, 60 in einem die Dichtwirkung herabsetzenden Umfang erhöhen zu müssen. Die Wirkungsweise der Einrichtung 102 ist dabei derart, dass die weitere Gehäuseeinrichtung 101 im Bereich der Einrichtung 102 mit der Gehäuseeinrichtung 44 in Verbindung steht und zusätzlich in einem solchen Umfang entkoppelt ist, dass die weitere Gehäuseeinrichtung 101 im Betrieb der Planetengetriebevorrichtung 25 in gewissem Umfang mit dem Planetenträger 27 mitbewegt wird und Relativbewegungen zwischen dem Planetenträger 27 und der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 kleiner sind als zwischen dem Planetenträger 27 und der Gehäuseeinrichtung 44. Dies bietet wiederum die Möglichkeit, das Lagerspiel der weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 so auszulegen, dass die Spalthöhe 61 zur Erzielung einer hohen Dichtwirkung möglichst gering auslegbar ist und trotzdem ein Kontakt zwischen der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 und dem Planetenträger 27 im Bereich der Spalte 59, 60 über den gesamten Betriebsbereich des Planetengetriebes 25 unterbleibt.
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Bei den Ausführungen der Planetengetriebevorrichtung 100 und 120 gemäß 8 und 10 sind die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 wiederum als Rollenlager ausgeführt, so dass die Einrichtung 102 insbesondere zur Entkopplung der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 von der Gehäuseeinrichtung 44 in radialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 100 ausgeführt ist. Bei den Ausführungen der Planetengetriebevorrichtung 110 und 130 gemäß 9 und 11 sind die weiteren Lagereinrichtungen 49, 50 dagegen als Kugellager ausgeführt, so dass die Einrichtung 102 dabei zusätzlich zur Entkopplung der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 von der Gehäuseeinrichtung 44 in axialer Richtung der Planetengetriebevorrichtung 100 ausgeführt ist.
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Die Planetengetriebevorrichtung 100 und 110 sind dabei ohne Ableitnase 83 bzw. 84 ausgeführt, wohingegen die Planetengetriebevorrichtungen 120 und 130 in der Kammer 67 bzw. 68 jeweils eine Ableitnase 83 bzw. 84 aufweisen.
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Im Betrieb des Strahltriebwerks 1 treten bei den Planetengetriebevorrichtungen 110, 110, 120, 130 Relativbewegungen zwischen dem Planetenträger 27 und der Gehäuseeinrichtung 44 auf, die durch die Einrichtung 102 zu Relativbewegungen der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 gegenüber der Gehäuseeinrichtung 44 führen. Da die Hydraulikfluidzuführleitungen 32, 33 an einem der weiteren Gehäuseeinrichtung 101 abgewandten Bereich mit der Gehäuseeinrichtung 44 fest verbunden sind, sind die Hydraulikfluidzuführleitungen 32, 33 zum Ausgleich dieser Relativbewegungen flexibel, beispielsweise über das Vorsehen jeweils einer Dichteinrichtung 104 an die Gehäuseeinrichtung 44 und/oder die weitere Gehäuseeinrichtung 101 angebunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strömungsmaschine; Strahltriebwerk
- 3
- Lufteinlass
- 4
- Bläser
- 5
- Triebwerksgondel
- 7
- Ausströmdüse
- 12
- Triebwerksachse
- 15
- Zwischendruckverdichter
- 16
- Hochdruckverdichter
- 17
- Verbrennungseinrichtung
- 18
- Hochdruckturbine
- 19
- Niederdruckturbine
- 20
- Verbindungswelle
- 22
- Bypasskanal
- 25
- Getriebevorrichtung; Planetengetriebevorrichtung
- 26
- Bläserwelle
- 27
- Bauteil der Planetengetriebevorrichtung; Planetenträger
- 28
- Sonnenrad
- 31
- Hohlrad der Planetengetriebevorrichtung
- 32, 33
- Hydraulikfluidzuführleitung
- 35, 36
- Zuführöffnung
- 38
- Innenraum der Planetengetriebevorrichtung
- 39
- Leitungsbereich
- 40
- weiterer Leitungsbereich
- 41
- Planetenrad
- 42
- Auslassöffnung
- 44
- Gehäuseeinrichtung
- 45
- Lagereinrichtung; Rollenlager
- 47
- weiteres Bauteil; Hohlwelle
- 48
- Einrichtung
- 49, 50
- weitere Lagereinrichtung
- 51,52
- Ausnehmung
- 54
- Hydraulikfluidraum; Ölraum
- 56, 57
- Ausnehmungen
- 59, 60
- Spalt; Dichtspalt
- 61
- Spalthöhe
- 62
- Spaltlänge
- 64, 65
- Bereich der Gehäuseeinrichtung
- 67,68
- Kammer
- 70
- Getriebevorrichtung; Planetengetriebevorrichtung
- 80
- Getriebevorrichtung; Planetengetriebevorrichtung
- 81, 82
- Auslassöffnung; Drainagebohrung
- 83, 84
- Hydraulikfluidleiteinrichtung; Ableitnase
- 90
- Getriebevorrichtung; Planetengetriebevorrichtung
- 100
- Getriebevorrichtung; Planetengetriebevorrichtung
- 101
- weitere Gehäuseeinrichtung
- 102
- Einrichtung
- 104
- Dichteinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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