DE102020111732A1

DE102020111732A1 - Planetary gear and gas turbine engine

Info

Publication number: DE102020111732A1
Application number: DE102020111732.9A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Lück
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Es wird ein Planetengetriebe (30) mit wenigstens einem Planetenrad (32) mit wenigstens einem Verzahnungsbereich beschrieben. Das Planetenrad (32) ist drehbar in einem drehbaren Planetenträger (34) gelagert. Der Verzahnungsbereich des Planetenrades (32) steht mit wenigstens einem Verzahnungsbereich eines Hohlrades (38) in Eingriff. Das Planetenrad (32) ist zumindest mit einer äußeren Lauffläche ausgeführt, die in axialer Erstreckung des Planetenrades (32) neben dem Verzahnungsbereich vorgesehen ist und die mit zumindest einer inneren Lauffläche des Hohlrades (38) so in Eingriff steht, dass am Planetenrad (32) angreifende Radialkräfte im Bereich des Hohlrades (38) abstützbar sind.A planetary gear (30) with at least one planetary gear (32) with at least one toothed area is described. The planet gear (32) is rotatably mounted in a rotatable planet carrier (34). The toothed area of the planetary gear (32) meshes with at least one toothed area of a ring gear (38). The planetary gear (32) is designed with at least one outer running surface which is provided in the axial extent of the planetary gear (32) next to the toothing area and which meshes with at least one inner running surface of the ring gear (38) so that the planetary gear (32) acting radial forces in the area of the ring gear (38) can be supported.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Planetengetriebe sowie auf ein Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug.The present disclosure relates to a planetary gear set and to a gas turbine engine for an aircraft.

Aus der Praxis bekannte Gasturbinentriebwerke sind mit Planetengetrieben ausgeführt. Über ein solches Planetengetriebe ist jeweils eine Kernwelle eines Gasturbinentriebwerkes mit einem Gebläse des Gasturbinentriebwerkes verbunden, um ein Gebläse mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle und auch als eine mit der Kernwelle in Verbindung stehende Turbine und/oder einen damit wirkverbundenen Verdichter betreiben zu können. Damit besteht die Möglichkeit, sowohl das Gebläse als auch die Turbine und/oder den Verdichter jeweils wirkungsgradoptimiert zu betreiben.Gas turbine engines known from practice are designed with planetary gears. A core shaft of a gas turbine engine is connected to a fan of the gas turbine engine via such a planetary gear in order to be able to operate a fan at a lower speed than the core shaft and also as a turbine connected to the core shaft and / or a compressor that is operatively connected to it. This makes it possible to operate both the fan and the turbine and / or the compressor with optimized efficiency.

Ist ein solches Planetengetriebe mit umlaufenden Planetenrädern ausgeführt, treten im Betrieb eines Gasturbinentriebwerkes hohe Lasten im Bereich von Planetenlagern auf, über die die Planetenräder in einem Planetenträger gelagert sind. Diese hohen Lasten sind bedingt durch Radialkräfte, die während des Umlaufes der Planetenräder auf die Planetenräder wirken.If such a planetary gear is designed with rotating planetary gears, high loads occur in the area of planetary bearings during operation of a gas turbine engine, via which the planetary gears are mounted in a planet carrier. These high loads are caused by radial forces that act on the planet gears as the planet gears revolve.

Es sollen ein Planetengetriebe und ein Gasturbinentriebwerk zur Verfügung gestellt werden, mittels welchen unzulässig hohe Betriebslasten im Bereich der Planetenlager der Planetenräder auf konstruktiv einfache Art und Weise vermieden werden.A planetary gear and a gas turbine engine are to be made available by means of which inadmissibly high operating loads in the area of the planetary bearings of the planetary gears are avoided in a structurally simple manner.

Diese Aufgabe wird mit einem Planetengetriebe und mit einem Gasturbinentriebwerk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 12 gelöst.This object is achieved with a planetary gear and with a gas turbine engine with the features of patent claims 1 and 12, respectively.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Planetengetriebe mit wenigstens einem Planetenrad mit wenigstens einem Verzahnungsbereich zur Verfügung gestellt. Das Planetenrad ist drehbar in einen drehbaren Planetenträger gelagert. Der Verzahnungsbereich des Planetenrades steht mit wenigstens einem Verzahnungsbereich eines Hohlrades in Eingriff.According to a first aspect, a planetary gear with at least one planetary gear with at least one toothing area is made available. The planet gear is rotatably mounted in a rotatable planet carrier. The toothed area of the planetary gear meshes with at least one toothed area of a ring gear.

Zusätzlich ist das Planetenrad zumindest mit einer äußeren Lauffläche ausgeführt, die in axialer Erstreckung des Planetenrades neben dem Verzahnungsbereich vorgesehen ist und die mit zumindest einer inneren Lauffläche des Hohlrades so in Eingriff steht, dass am Planetenrad angreifende Radialkräfte im Bereich des Hohlrades abstützbar sind.In addition, the planetary gear is designed with at least one outer running surface which is provided in the axial extent of the planetary gear next to the toothing area and which meshes with at least one inner running surface of the ring gear so that radial forces acting on the planet gear can be supported in the area of the ring gear.

Mit anderen Worten sind sowohl das Planetenrad als auch das Hohlrad seitlich ihrer Verzahnungen jeweils mit einer Laufbahn ausgeführt und das Planetenrad wälzt sich mit seiner Lauffläche bzw. Laufbahn an der Lauffläche bzw. Laufbahn des Hohlrades ab. Das im Betrieb des Planetengetriebes umlaufende Planetenrad rollt mit seiner Außenbahn auf der Innenbahn des Hohlrades ab, wodurch ein konstanter Zahneingriff geschaffen ist. Im Bereich dieses sogenannten konstanten Zahneingriffes werden ein Teil der radial am Planetenrad angreifenden Fliehkräfte direkt in das Hohlrad eingeleitet. Durch die zusätzliche Abstützung der am Planetenrad fliehkraftbedingt angreifenden Radialkräfte besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, ein Planetenlager, über das das Planetenrad drehbar im Planetenträger gelagert ist, maßgeblich zu entlasten und unzulässig hohe Lagerlasten im Bereich des Planetenlagers zu vermeiden. Dadurch wird auf konstruktiv einfache Art und Weise im Bereich eines Planetenlagers eine radiale Lagerlast im Vergleich zu bekannten Planetengetrieben mit drehbarem Planetenträger reduziert.In other words, both the planetary gear and the ring gear are each designed with a raceway on the side of their toothing and the planetary gear rolls with its running surface or raceway on the running surface or raceway of the ring gear. The planet wheel rotating during operation of the planetary gear unit rolls with its outer track on the inner track of the ring gear, creating a constant meshing of the teeth. In the area of this so-called constant meshing, part of the centrifugal forces acting radially on the planet gear are introduced directly into the ring gear. Due to the additional support of the radial forces acting on the planetary gear due to centrifugal forces, there is a simple way of relieving a planetary bearing, via which the planetary gear is rotatably mounted in the planet carrier, and of avoiding inadmissibly high bearing loads in the area of the planetary bearing. As a result, a radial bearing load in the area of a planetary bearing is reduced in a structurally simple manner in comparison to known planetary gears with a rotatable planet carrier.

Die Ausführung des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung ermöglicht ein Planetenlager eines umlaufenden Planetenrades selbst bei hohen Betriebslasten als Wälzlager auszuführen, da die radialen Lagerlasten geringer sind als bei herkömmlich ausgeführten Planetengetrieben. Gleitlager sind im Vergleich zu Wälzlagern bekannterweise bei höheren Lagerlasten betreibbar, jedoch sind Gleitlager im Vergleich zu Wälzlagern durch eine geringere Lebensdauer gekennzeichnet, wenn eine unzureichende Schmierung vorliegt.The design of the planetary gear according to the present disclosure enables a planetary bearing of a rotating planetary gear to be designed as a roller bearing even with high operating loads, since the radial bearing loads are lower than in conventionally designed planetary gears. As is known, plain bearings can be operated at higher bearing loads compared to roller bearings, but plain bearings are characterized by a shorter service life compared to roller bearings if there is insufficient lubrication.

Im Betrieb des Planetengetriebes besteht die Möglichkeit, dass der Planetenträger aufgrund der angreifenden Lasten verformt wird. Solche Verformungen führen unter Umständen dazu, dass das Planetenrad gegenüber dem Hohlrad eine Art Schrägstellung bzw. Verkippung erfährt. Derartige Verkippungen verändern bzw. verkleinern den Anlagebereich zwischen der Lauffläche des Planetenrades und der Lauffläche des Hohlrades. Dabei ist die Verkleinerung der Anlagefläche beispielsweise bei einer zylindrischen Ausformung der Laufflächen umso größer, je größer die Verformung des Planetenträgers und damit auch die Verkippung des Planetenrades gegenüber dem Hohlrad ist. Im Extremfall tritt ein sogenanntes Kantenlaufen auf, während dem die Lauffläche des Planetenrades oder die Lauffläche des Hohlrades lediglich mit ihrem Randbereich mit der Lauffläche des Hohlrades oder der Lauffläche des Planetenrades in Kontakt steht.When the planetary gear is in operation, it is possible that the planet carrier will be deformed due to the loads acting on it. Under certain circumstances, such deformations lead to the planetary gear experiencing a kind of inclination or tilting with respect to the ring gear. Such tilts change or reduce the contact area between the running surface of the planetary gear and the running surface of the ring gear. The reduction in the contact surface, for example in the case of a cylindrical shape of the running surfaces, is greater, the greater the deformation of the planet carrier and thus also the tilting of the planet gear relative to the ring gear. In the extreme case, so-called edge running occurs, during which the running surface of the planetary gear or the running surface of the ring gear is only in contact with the running surface of the ring gear or the running surface of the planetary gear with its edge area.

Daher wird angestrebt, die verformungsbedingte Verkleinerung des Kontaktbereiches möglichst gering zu halten und auch ein Kantenlaufen zu vermeiden. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles kann die Lauffläche des Planetenrades oder die Lauffläche des Hohlrades mit einem Verlauf ausgeführt sein, der von einer zylindrischen Ausführung und damit von einem im Querschnitt linearen, ebenen Verlauf abweicht. Die Lauffläche des Planetenrades oder die Lauffläche des Hohlrades Verlauf kann jeweils in axialer Erstreckung des Hohlrades oder des Planetenrades konvex oder konkav gekrümmt ausgeführt sein oder eine ballige Ausführung aufweisen, während die Lauffläche des Hohlrades oder die Lauffläche des Planetenrades zylindrisch ausgebildet ist.The aim is therefore to keep the deformation-related reduction in the contact area as small as possible and also to avoid running around the edges. Depending on the particular application, the running surface of the planetary gear or the running surface of the ring gear can be designed with a profile that deviates from a cylindrical design and thus from a linear, flat profile in cross-section. The running surface of the planetary gear or the running surface of the ring gear Course can be designed convexly or concavely curved in the axial extent of the ring gear or the planetary gear or have a spherical design, while the running surface of the ring gear or the running surface of the planetary gear is cylindrical.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Oberfläche der Lauffläche des Planetenrades und/oder die Oberfläche der Lauffläche des Hohlrades zumindest bereichsweise jeweils konvex oder konkav gekrümmt ausgeführt sind oder eine ballige Ausführung aufweisen. Des Weiteren kann die Oberfläche der Lauffläche des Planetenrades und/oder die Oberfläche der Lauffläche des Hohlrades kegelstumpfförmig ausgebildet sein.There is also the possibility that the surface of the running surface of the planetary gear and / or the surface of the running surface of the ring gear are convexly or concavely curved, at least in some areas, or have a spherical configuration. Furthermore, the surface of the running surface of the planetary gear and / or the surface of the running surface of the ring gear can be frustoconical.

Unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Form der Laufflächen des Hohlrades und des Planetenrades kann die Form der Laufflächen jeweils so gestaltet werden, dass diese im Betrieb des Planetengetriebes durch ihre Form einer Schrägstellung des Planetenrades gegenüber dem Hohlrad entgegenwirken.Regardless of the respective design of the shape of the running surfaces of the ring gear and the planetary gear, the shape of the running surfaces can be designed in such a way that they counteract an inclined position of the planetary gear with respect to the ring gear during operation of the planetary gear.

Die Verzahnungsgeometrien der Verzahnungsbereiche des Planetenrades und des Hohlrades und die Geometrien der Laufflächen des Planetenrades und des Hohlrades, d. h. vor allem deren Durchmesser, können so aufeinander abgestimmt sein, dass ein Verschleiß des Planetengetriebes im Betrieb gering ist. Hierfür ist die Abstimmung so vorzusehen, dass im Kontaktbereich zwischen den Laufflächen des Planetenrades und des Hohlrades kein Gleiten auftritt. Dann findet im Kontaktbereich zwischen den Laufflächen des Planetenrades und des Hohlrades nur ein Abrollen statt.The toothing geometries of the toothing areas of the planetary gear and the ring gear and the geometries of the running surfaces of the planetary gear and the ring gear, d. H. especially their diameter, can be matched to one another in such a way that wear of the planetary gear is low during operation. For this purpose, the coordination must be provided in such a way that no sliding occurs in the contact area between the running surfaces of the planetary gear and the ring gear. Then only rolling takes place in the contact area between the running surfaces of the planetary gear and the ring gear.

Dieser Vorgehensweise liegt die Kenntnis zugrunde, dass durch die Geometrien der Verzahnungen Geschwindigkeiten definiert werden. Aus einer unzureichenden Auslegung der Radien der Laufflächen resultiert im Kontaktbereich zwischen den Laufflächen des Hohlrades und des Planetenrades permanentes Gleiten, was die Lebensdauer des Planetengetriebes in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt.This procedure is based on the knowledge that speeds are defined by the geometries of the gears. Inadequate design of the radii of the running surfaces results in permanent sliding in the contact area between the running surfaces of the ring gear and the planetary gear, which has an undesirable effect on the service life of the planetary gear.

Grundsätzlich kann die Abstimmung so vorgesehen sein, dass im Anlagebereich zwischen der Lauffläche des Planetenrades und der Lauffläche des Hohlrades in tangentialer Richtung keine Differenzgeschwindigkeit vorliegt. Dadurch wälzt sich das Planetenrad mit seiner äußeren Lauffläche bzw. Laufbahn lediglich auf der inneren Lauffläche bzw. Laufbahn des Hohlrades ab. Damit ist im Berührungsbereich zwischen der Lauffläche des Planetenrades und der Lauffläche des Hohlrades ein Verschleiß durch Gleiten minimal.Basically, the coordination can be provided in such a way that there is no differential speed in the contact area between the running surface of the planetary gear and the running surface of the ring gear in the tangential direction. As a result, the planet gear rolls with its outer running surface or raceway only on the inner running surface or raceway of the ring gear. Wear due to sliding is thus minimal in the contact area between the running surface of the planetary gear and the running surface of the ring gear.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass das Planetenrad mit einer derartigen Vorspannung zwischen dem Planetenträger und dem Hohlrad montiert ist, dass am Planetenrad in einem unteren Radiallastbereich eine Vorspannkraft angreift, die vom Hohlrad weggerichtet ist und radial nach innen wirkt. Dabei ist die Vorspannung idealerweise so bemessen, dass das Planetenlager in unteren Lastbereichen in die Gegenrichtung der Nominallasten vorbelastet ist. Dadurch ist gewährleistbar, dass bei maximaler Last auf dem Planetenlager die Lastgrenze des Planetenlagers bei einer nominalen Verformung nicht überschritten wird und als Planetenlager Wälzlager, wie Zylinderrollenlager, Tonnenlager oder dergleichen, eingesetzt werden können.In addition, there is the possibility that the planet gear is mounted between the planet carrier and the ring gear with such a bias that a biasing force acts on the planet gear in a lower radial load range, which is directed away from the ring gear and acts radially inward. The preload is ideally dimensioned so that the planetary bearing is preloaded in the lower load ranges in the opposite direction of the nominal loads. This ensures that with maximum load on the planetary bearing the load limit of the planetary bearing is not exceeded in the event of a nominal deformation and that roller bearings such as cylindrical roller bearings, barrel bearings or the like can be used as planetary bearings.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das Hohlrad dazu ausgeführt, eine vom Planetenrad in das Hohlrad eingeleitete maximale Radiallast so abzustützen, dass eine sich im Bereich des Planetenlagers einstellende Belastung, über das das Planetenrad drehbar im Planetenträger gelagert ist, kleiner ist als eine obere Lastgrenze des Planetenlagers. Mit anderen Worten ist das Hohlrad mit einer derartigen Bauteilsteifigkeit auszuführen, dass eine im Betrieb des Planetengetriebes auftretende Verformung des Hohlrades keine Überbelastung des Planetenlagers zur Folge hat.In a further embodiment of the planetary gear according to the present disclosure, the ring gear is designed to support a maximum radial load introduced into the ring gear by the planet gear so that a load that occurs in the area of the planetary bearing, via which the planet gear is rotatably supported in the planet carrier, is smaller as an upper load limit of the planetary bearing. In other words, the ring gear is to be designed with such a component rigidity that a deformation of the ring gear that occurs during operation of the planetary gear does not result in an overload of the planetary bearing.

Es wurde festgestellt, dass das Hohlrad im Betrieb des Planetengetriebes jeweils im Anlagebereich des Planetenrades durch die am Planetenrad angreifende Fliehkraft in radialer Richtung aufgeweitet wird. Gleichzeitig resultieren aus der jeweils bereichsweise fliehkraftbedingten Aufweitung des Hohlrades jeweils bereichsweise sich in Umfangsrichtung erstreckende radiale Einschnürungen des Hohlrades, die sich in Umfangsrichtung des Hohlrades jeweils an den aufgeweiteten Bereich des Hohlrades anschließen.It was found that when the planetary gear is in operation, the ring gear is expanded in the radial direction in the contact area of the planetary gear by the centrifugal force acting on the planetary gear. At the same time, the centrifugal force-induced expansion of the ring gear in each area results in radial constrictions of the ring gear extending in the circumferential direction, which adjoin the expanded area of the ring gear in the circumferential direction of the ring gear.

Das bedeutet, dass das Hohlrad bei einer Ausführung des Planetengetriebes mit mehreren Planetenrädern im Betrieb des Planetengetriebes in seinem äußeren Durchmesserbereich in Umfangsrichtung einen wellenförmigen Verlauf aufweist, der im Bereich der Außenseite durch die Einschnürungen bzw. Täler und die Aufweitungen bzw. Erhebungen gebildet wird.This means that when the planetary gear is designed with several planetary gears, the ring gear has an undulating course in its outer diameter area in the circumferential direction, which is formed in the area of the outside by the constrictions or valleys and the widenings or elevations.

Um diese unerwünschte Verformung des Hohlrades zu begrenzen bzw. zu vermeiden, kann zwischen dem Hohlrad und dem Planetenträger zumindest ein Radiallager vorgesehen sein. Das Radiallager ist dazu eingerichtet, eine radiale Einschnürung des Hohlrades neben der fliehkraftbedingten radialen Aufweitung zu begrenzen und damit auch die radiale Aufweitung des Hohlrades zu reduzieren. Dabei wird das Hohlrad vom Radiallager neben dem Anlagebereich des Planetenrades radial nach innen gegen den Planetenträger abgestützt.In order to limit or avoid this undesired deformation of the ring gear, at least one radial bearing can be provided between the ring gear and the planet carrier. The radial bearing is designed to limit a radial constriction of the ring gear in addition to the radial expansion caused by centrifugal force and thus also to reduce the radial expansion of the ring gear. The ring gear is from the radial bearing next to the Contact area of the planet gear is supported radially inward against the planet carrier.

Die Begrenzung der Verformung kann derart vorgesehen sein, dass eine sich im Bereich eines Planetenlagers, über das das Planetenrad drehbar im Planetenträger gelagert ist, einstellende Belastung kleiner ist als eine obere Lastgrenze des Planetenlagers. Das zusätzliche Radiallager zwischen dem Hohlrad und dem Planetenträger ist vorzugsweise auf dem Durchmesser des Planetenträgers angeordnet und kann in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles sowie in Abhängigkeit des jeweils zur Verfügung stehenden Bauraumes als Gleit- oder Wälzlager, wie ein Zylinderrollenlager, ein Tonnenlager, ein Kugellager, ein Lager mit Rollen auf Achsen oder dergleichen, ausgeführt sein.The deformation can be limited in such a way that a load that occurs in the area of a planetary bearing, via which the planetary gear is rotatably mounted in the planetary carrier, is less than an upper load limit of the planetary bearing. The additional radial bearing between the ring gear and the planet carrier is preferably arranged on the diameter of the planet carrier and, depending on the application at hand and depending on the available installation space, can be used as a plain or roller bearing, such as a cylindrical roller bearing, a barrel bearing, a ball bearing, a bearing with rollers on axles or the like.

Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, das Hohlrad mit einer solchen Festigkeit auszuführen, dass die vorbeschriebene fliehkraftbedingte Aufweitung und auch die radialen Einschnürungen des Hohlrades selbst unter hohen Radiallasten minimal sind, um eine Rundheit des Hohlrades aufrecht zu erhalten.Furthermore, there is also the possibility of designing the ring gear with such a strength that the previously described expansion caused by centrifugal force and also the radial constrictions of the ring gear are minimal even under high radial loads in order to maintain a roundness of the ring gear.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Hohlrad auf seiner dem Verzahnungsbereich abgewandten Außenseite mit einem Material ausgeführt ist, das sich vom dem Material, aus welchem der Verzahnungsbereich hergestellt ist, hinsichtlich der Materialeigenschaften unterscheidet. Mittels des zusätzlichen Materials besteht die Möglichkeit, eine Beständigkeit des Hohlrades gegen eine Verformung in radialer Richtung nach außen unter Last zu erhöhen, ohne die für die Funktionsweise des Planetengetriebes erforderlichen Materialeigenschaften im Verzahnungsbereich verändern zu müssen. Dabei kann ein Material ausgewählt werden, das leichter ist als das Material, aus dem der Verzahnungsbereich des Hohlrades hergestellt ist.It can be provided that the ring gear, on its outer side facing away from the toothed area, is made of a material that differs from the material from which the toothed area is made in terms of material properties. The additional material makes it possible to increase the resistance of the ring gear against deformation in the radial direction outwards under load without having to change the material properties in the toothing area that are required for the functioning of the planetary gear. A material can be selected that is lighter than the material from which the toothed area of the ring gear is made.

Grundsätzlich wird durch die Vorgehensweise auf einfache Art und Weise erreicht, dass der Verzahnungsbereich aus einem Material herstellbar ist, das die für die Funktionsweise des Planetengetriebes erforderlichen Materialeigenschaften aufweist und das Hohlrad im Betrieb in radialer Richtung möglichst gering verformt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass das Hohlrad, ohne die positiven Abwälzeigenschaften zu beeinträchtigen, mit der nötigen Festigkeit ausgebildet werden kann, um unzulässig hohe Lagerlasten im Bereich des Planetenlagers durch unerwünschte Aufweitungen und Einschnürungen des Hohlrades zu vermeiden.Basically, the procedure achieves in a simple manner that the toothing area can be produced from a material which has the material properties required for the functioning of the planetary gear and the ring gear is deformed as little as possible in the radial direction during operation. This ensures that the ring gear, without impairing the positive rolling properties, can be designed with the necessary strength to avoid inadmissibly high bearing loads in the area of the planetary bearing due to undesired widening and constriction of the ring gear.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung kämmt das Planetenrad mit wenigstens einem Sonnenrad.In a further embodiment of the planetary gear set according to the present disclosure, the planetary gear meshes with at least one sun gear.

Das Planetenrad und das Hohlrad können jeweils mit wenigstens zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordneten, schräg verzahnten Verzahnungsbereichen ausgeführt sein. Zusätzlich können das Planetenrad und das Hohlrad auch mit jeweils wenigstens zwei Laufflächen ausgebildet sein, wobei die Verzahnungsbereiche des Hohlrades und des Planetenrades in axialer Richtung jeweils zwischen den Laufflächen angeordnet sein können. Damit werden auf einfache Art und Weise am Planetenrad und am Hohlrad wirkende Kippmomente reduziert bzw. vermieden. Zusätzlich sind Flächenpressungen im Kontaktbereich zwischen den Laufflächen des Planetenrades und des Hohlrades im Vergleich zu einer Ausführung eines Planetengetriebes, bei welchem das Planetenrad und das Hohlrad jeweils lediglich mit einer Laufbahn ausgeführt sind, auf einfache Art und Weise reduziert.The planetary gear and the ring gear can each be designed with at least two helically toothed toothed areas arranged next to one another in the axial direction. In addition, the planetary gear and the ring gear can also each be designed with at least two running surfaces, wherein the toothed areas of the ring gear and the planetary gear can each be arranged between the running surfaces in the axial direction. In this way, tilting moments acting on the planetary gear and on the ring gear are reduced or avoided in a simple manner. In addition, surface pressures in the contact area between the running surfaces of the planetary gear and the ring gear are reduced in a simple manner compared to an embodiment of a planetary gear in which the planet gear and the ring gear are each designed with only one raceway.

Flächenpressungen im Bereich zwischen den Laufbahnen des Planetenrades und des Hohlrades sind bei einer weiteren Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung dann weiter reduziert, wenn sowohl das Hohlrad als auch das Planetenrad mit jeweils wenigstens drei Laufbahnen ausgeführt sind.Surface pressures in the area between the raceways of the planetary gear and the ring gear are further reduced in a further embodiment of the planetary gear according to the present disclosure if both the ring gear and the planetary gear are each designed with at least three raceways.

Um eine möglichst symmetrische Krafteinleitung ausgehend vom Planetenrad in das Hohlrad zu erreichen, sind die Verzahnungsbereiche des Hohlrades und des Planetenrades jeweils zwischen zwei Laufbahnen bzw. Laufflächen des Hohlrades bzw. des Planetenrades angeordnet.In order to achieve the most symmetrical introduction of force from the planet gear into the ring gear, the toothed areas of the ring gear and the planet gear are each arranged between two raceways or running surfaces of the ring gear or the planet gear.

Dabei kann es vorgesehen sei, dass wenigstens eine Lauffläche des Planetenrades und wenigstens eine damit zusammenwirkende Lauffläche des Hohlrades in axialer Richtung jeweils zwischen zwei Verzahnungsbereichen des Planetenrades sowie des Hohlrades vorgesehen werden. Dies bietet vorteilhafte konstruktive Möglichkeiten, um eine Montage des Planetengetriebes zu vereinfachen.It can be provided that at least one running surface of the planet gear and at least one running surface of the ring gear interacting therewith are provided in the axial direction between two toothed areas of the planet gear and the ring gear. This offers advantageous design options to simplify assembly of the planetary gear.

Das Hohlrad, das als ein ausgesteifter Kreis ausgeführt sein kann, ist insgesamt flexibel im Planetengetriebe zu befestigen, um das Planetengetriebe mit geringen Verlustleistungen betreiben zu können.The ring gear, which can be designed as a stiffened circle, is to be fastened flexibly overall in the planetary gear in order to be able to operate the planetary gear with low power losses.

Ist das Hohlrad drehfest ausgeführt, ist eine radiale Aufweitung des Hohlrades vorzugsweise durch eine entsprechende gehäuseseitige Kopplung des Hohlrades zusätzlich begrenzbar.If the ring gear is designed to be non-rotatable, a radial expansion of the ring gear can preferably be additionally limited by a corresponding coupling of the ring gear on the housing side.

Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskern umfassen, der eine Turbine, einen Brennraum, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Gebläse (mit Gebläseschaufeln) umfassen, das stromaufwärts des Triebwerkskerns positioniert ist.As noted elsewhere herein, the present disclosure may relate to a gas turbine engine. Such a gas turbine engine may include an engine core that includes a turbine, a combustion chamber, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor. Such a gas turbine engine may include a fan (with fan blades) positioned upstream of the engine core.

Anordnungen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Gebläse, die über ein Getriebe angetrieben werden, von Vorteil sein. Entsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das einen Eingang von der Kernwelle empfängt und Antrieb für das Gebläse zum Antreiben des Gebläses mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle abgibt. Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt von der Kernwelle, beispielsweise über eine Stirnwelle und/oder ein Stirnzahnrad, erfolgen. Die Kernwelle kann mit der Turbine und dem Verdichter starr verbunden sein, so dass sich die Turbine und der Verdichter mit derselben Drehzahl drehen (wobei sich das Gebläse mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).Arrangements of the present disclosure may be particularly, but not exclusively, advantageous for fans that are driven via a transmission. Accordingly, the gas turbine engine may include a transmission that receives an input from the core shaft and provides drive for the fan to drive the fan at a lower speed than the core shaft. The input for the transmission can take place directly from the core shaft or indirectly from the core shaft, for example via a spur shaft and / or a spur gear. The core shaft may be rigidly connected to the turbine and the compressor so that the turbine and the compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed).

Das Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Beispielsweise kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige gewünschte Anzahl an Wellen, die Turbinen und Verdichter verbinden, beispielsweise eine, zwei oder drei Wellen, aufweisen. Lediglich beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die Kernwelle kann eine erste Kernwelle sein. Der Triebwerkskern kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können dahingehend angeordnet sein, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle zu drehen.The gas turbine engine described and / or claimed herein can be of any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine can have any desired number of shafts connecting turbines and compressors, such as one, two, or three shafts. By way of example only, the turbine connected to the core shaft can be a first turbine, the compressor connected to the core shaft can be a first compressor, and the core shaft can be a first core shaft. The engine core may further include a second turbine, a second compressor, and a second core shaft connecting the second turbine to the second compressor. The second turbine, the second compressor, and the second core shaft may be arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft.

Bei solch einer Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann dahingehend angeordnet sein, Strömung von dem ersten Verdichter aufzunehmen (beispielsweise direkt aufzunehmen, beispielsweise über einen allgemein ringförmigen Kanal).With such an arrangement, the second compressor can be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive flow from the first compressor (e.g., receive directly, e.g., via a generally annular channel).

Das Getriebe kann dahingehend angeordnet sein, von der Kernwelle, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise die erste Kernwelle in dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, lediglich von der Kernwelle, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise nur von der ersten Kernwelle und nicht der zweiten Kernwelle bei dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Alternativ dazu kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, von einer oder mehreren Wellen, beispielsweise der ersten und/oder der zweiten Welle in dem obigen Beispiel, angetrieben zu werden.The gearbox can be arranged to be driven by the core shaft configured to rotate (e.g. in use) at the lowest speed (e.g. the first core shaft in the above example). For example, the transmission can be arranged to be driven only by the core shaft which is configured to rotate (e.g. in use) at the lowest speed (e.g. only by the first core shaft and not the second core shaft in the above example) will. Alternatively, the transmission can be arranged to be driven by one or more shafts, for example the first and / or the second shaft in the above example.

Bei einem Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann ein Brennraum axial stromabwärts des Gebläses und des Verdichters (der Verdichter) vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Brennraum direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (beispielsweise an dessen Ausgang) liegen, wenn ein zweiter Verdichter vorgesehen ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung am Ausgang des Verdichters dem Einlass der zweiten Turbine zugeführt werden, wenn eine zweite Turbine vorgesehen ist. Der Brennraum kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein.In a gas turbine engine described and / or claimed here, a combustion chamber may be provided axially downstream of the fan and the compressor (s). For example, the combustion chamber can be located directly downstream of the second compressor (for example at its outlet) if a second compressor is provided. As a further example, the flow at the outlet of the compressor can be fed to the inlet of the second turbine if a second turbine is provided. The combustion chamber can be provided upstream of the turbine (s).

Der oder jeder Verdichter (beispielsweise der erste Verdichter und der zweite Verdichter gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln, bei denen es sich um variable Statorschaufeln (dahingehend, dass ihr Anstellwinkel variabel sein kann) handeln kann, umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein.The or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) can comprise any number of stages, for example a plurality of stages. Each stage can include a series of rotor blades and a series of stator blades, which can be variable stator blades (in that their angle of attack can be variable). The row of rotor blades and the row of stator blades can be axially offset from one another.

Die oder jede Turbine (beispielsweise die erste Turbine und die zweite Turbine gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein.The or each turbine (for example the first turbine and the second turbine as described above) can comprise any number of stages, for example multiple stages. Each stage can include a number of rotor blades and a number of stator blades. The row of rotor blades and the row of stator blades can be axially offset from one another.

Jede Gebläseschaufel kann mit einer radialen Spannweite definiert sein, die sich von einem Fuß (oder einer Nabe) an einer radial innenliegenden von Gas überströmten Stelle oder an einer Position einer Spannbreite von 0 % zu einer Spitze an einer Position einer Spannbreite von 100 % erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Gebläseschaufel an der Nabe zu dem Radius der Gebläseschaufel an der Spitze kann weniger als (oder in der Größenordnung von): 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 oder 0,25 liegen. Das Verhältnis des Radius der Gebläseschaufel an der Nabe zu dem Radius der Gebläseschaufel an der Spitze kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Diese Verhältnisse können allgemeinhin als das Nabe-Spitze-Verhältnis bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an dem vorderen Randteil (oder dem axial am weitesten vorne liegenden Rand) der Schaufel gemessen werden. Das Nabe-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den von Gas überströmten Abschnitt der Gebläseschaufel, d. h. den Abschnitt, der sich radial außerhalb jeglicher Plattform befindet.Each fan blade may be defined with a radial span extending from a root (or hub) at a radially inward gas overflow location or at a 0% span position to a tip at a 100% span position. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip may be less than (or on the order of): 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36, 0, 35, 0.34, 0.33, 0.32, 0.31, 0.3, 0.29, 0.28, 0.27, 0.26 or 0.25. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (ie, the values can be upper or lower limits). These ratios can generally be referred to as the hub-to-tip ratio. The radius at the hub and the radius at the tip can both be on the leading edge portion (or the axially forwardmost Edge) of the shovel. The hub-to-tip ratio relates, of course, to the portion of the fan blade overflowing with gas, ie the portion which is located radially outside of any platform.

Der Radius des Gebläses kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze der Gebläseschaufel an ihrem vorderen Rand gemessen werden. Der Durchmesser des Gebläses (der einfach das Doppelte des Radius des Gebläses sein kann) kann größer als (oder in der Größenordnung von): 250 cm (etwa 100 Inch), 260 cm, 270 cm (etwa 105 Inch), 280 cm (etwa 110 Inch), 290 cm (etwa 115 Inch), 300 cm (etwa 120 Inch), 310 cm, 320 cm (etwa 125 Inch), 330 cm (etwa 130 Inch), 340 cm (etwa 135 Inch), 350 cm, 360 cm (etwa 140 Inch), 370 cm (etwa 145 Inch), 380 cm (etwa 150 Inch) oder 390 cm (etwa 155 Inch) sein (liegen). Der Gebläsedurchmesser kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The radius of the fan can be measured between the centerline of the engine and the tip of the fan blade at its leading edge. The diameter of the fan (which can be simply twice the radius of the fan) can be greater than (or on the order of): 250 cm (about 100 inches), 260 cm, 270 cm (about 105 inches), 280 cm (about 110 inches), 290 cm (about 115 inches), 300 cm (about 120 inches), 310 cm, 320 cm (about 125 inches), 330 cm (about 130 inches), 340 cm (about 135 inches), 350 cm, 360 cm (about 140 inches), 370 cm (about 145 inches), 380 cm (about 150 inches), or 390 cm (about 155 inches). The fan diameter can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits).

Die Drehzahl des Gebläses kann im Gebrauch variieren. Allgemein ist die Drehzahl geringer für Gebläse mit einem größeren Durchmesser. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen weniger als 2500 U/min, beispielsweise weniger als 2300 U/min, betragen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann auch die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Gebläsedurchmesser im Bereich von 250 cm bis 300 cm (beispielsweise 250 cm bis 280 cm) im Bereich von 1700 U/min bis 2500 U/min, beispielsweise im Bereich von 1800 U/min bis 2300 U/min, beispielsweise im Bereich von 1900 U/min bis 2100 U/min, liegen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Gebläsedurchmesser im Bereich von 320 cm bis 380 cm in dem Bereich von 1200 U/min bis 2000 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1300 U/min bis 1800 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1400 U/min bis 1600 U/min, liegen.The speed of the fan can vary with use. In general, the speed is lower for fans with a larger diameter. By way of non-limiting example only, the speed of the fan under constant speed conditions may be less than 2500 rpm, for example less than 2300 rpm. Merely as a further non-limiting example, the speed of the fan under constant speed conditions for an engine with a fan diameter in the range from 250 cm to 300 cm (for example 250 cm to 280 cm) in the range from 1700 rpm to 2500 rpm, for example in the range from 1800 rpm to 2300 rpm, for example in the range from 1900 rpm to 2100 rpm. Merely as a further non-limiting example, the speed of the fan under constant speed conditions for an engine with a fan diameter in the range from 320 cm to 380 cm in the range from 1200 rpm to 2000 rpm, for example in the range from 1300 rpm min to 1800 rpm, for example in the range from 1400 rpm to 1600 rpm.

Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich das Gebläse (mit zugehörigen Gebläseschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Gebläseschaufel mit einer Geschwindigkeit USpitze bewegt. Die von den Gebläseschaufeln 13 an der Strömung verrichtete Arbeit resultiert in einem Anstieg der Enthalpie dH der Strömung. Eine Gebläsespitzenbelastung kann als dH/USpitze2 definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1-D-Enthalpieanstieg) über das Gebläse hinweg ist und USpitze die (Translations-) Geschwindigkeit der Gebläsespitze, beispielsweise an dem vorderen Rand der Spitze, ist (die als Gebläsespitzenradius am vorderen Rand multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert werden kann). Die Gebläsespitzenbelastung bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann mehr als (oder in der Größenordnung von): 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4 betragen (liegen) (wobei alle Einheiten in diesem Abschnitt Jkg-1 K-1/(ms-1)2 sind). Die Gebläsespitzenbelastung kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).When the gas turbine engine is in use, the fan (with associated fan blades) rotates about an axis of rotation. This rotation causes the tip of the fan blade to move at a speed USpeak. The work done by the fan blades 13 on the flow results in an increase in the enthalpy dH of the flow. A fan peak load can be defined as dH / USpeak2, where dH is the enthalpy increase (e.g. the average 1-D enthalpy increase) across the fan and USpeak is the (translational) speed of the fan tip, e.g. at the front edge of the tip ( which can be defined as the fan tip radius at the front edge multiplied by the angular speed). The fan peak load at constant speed conditions can be more than (or on the order of): 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38 , 0.39, or 0.4 (where all units in this section are Jkg-1 K-1 / (ms-1) 2). The fan peak load can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits).

Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges gewünschtes Bypassverhältnis aufweisen, wobei das Bypassverhältnis als das Verhältnis des Massendurchsatzes der Strömung durch den Bypasskanal zu dem Massendurchsatz der Strömung durch den Kern bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen definiert wird. Bei einigen Anordnungen kann das Bypassverhältnis mehr als (in der Größenordnung von): 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5 oder 17 betragen (liegen). Das Bypassverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Bypasskanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypasskanal kann sich radial außerhalb des Triebwerkskerns befinden. Die radial äußere Fläche des Bypasskanals kann durch eine Triebwerksgondel und/oder ein Gebläsegehäuse definiert werden.Gas turbine engines in accordance with the present disclosure may have any desired bypass ratio, the bypass ratio being defined as the ratio of the mass flow rate of the flow through the bypass duct to the mass flow rate of the flow through the core at constant velocity conditions. In some arrangements, the bypass ratio can be more than (on the order of): 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5 , 16, 16.5, or 17. The bypass ratio can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits). The bypass channel can be essentially ring-shaped. The bypass duct can be located radially outside the engine core. The radially outer surface of the bypass duct can be defined by an engine nacelle and / or a fan housing.

Das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Gebläses zu dem Staudruck am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor dem Eingang in den Brennraum) definiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, bei Konstantgeschwindigkeit mehr als (oder in der Größenordnung von): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 betragen (liegen). Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The total pressure ratio of a gas turbine engine described and / or claimed herein can be defined as the ratio of the back pressure upstream of the fan to the back pressure at the outlet of the super high pressure compressor (before the inlet to the combustion chamber). As a non-limiting example, the total pressure ratio of a gas turbine engine described and / or claimed herein at constant speed may be greater than (or on the order of): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 (lie). The total pressure ratio can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits).

Der spezifische Schub eines Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks dividiert durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk hindurch definiert werden. Bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann der spezifische Schub eines Triebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, weniger als (oder in der Größenordnung von): 110 Nkg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s oder 80 Nkg-1s betragen (liegen). Der spezifische Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Solche Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.The specific thrust of an engine can be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow through the engine. Under constant speed conditions, the specific thrust of an engine described and / or claimed here may be less than (or on the order of) : 110 Nkg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s or 80 Nkg-1s. The specific thrust can lie in an inclusive range which is limited by two of the values in the preceding sentence (ie the values can form upper or lower limits). Such engines can be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines.

Ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen beliebigen gewünschten Höchstschub aufweisen. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, zur Erzeugung eines Höchstschubs von mindestens (oder in der Größenordnung von): 160kN, 170kN, 180kN, 190kN, 200kN, 250kN, 300kN, 350kN, 400kN, 450kN, 500kN oder 550kN in der Lage sein. Der Höchstschub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Schub, auf den oben Bezug genommen wird, kann der Nettohöchstschub bei standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 Grad C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 Grad C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine described and / or claimed herein can have any maximum thrust desired. As a non-limiting example, a gas turbine described and / or claimed herein can be used to generate a maximum thrust of at least (or on the order of): 160kN, 170kN, 180kN, 190kN, 200kN, 250kN, 300kN, 350kN, 400kN , 450kN, 500kN or 550kN. The maximum thrust can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. the values can be upper or lower limits). The thrust referred to above may be the maximum net thrust under standard atmospheric conditions at sea level plus 15 degrees C (ambient pressure 101.3 kPa, temperature 30 degrees C) with a static engine.

Im Gebrauch kann die Temperatur der Strömung am Eingang der Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann an dem Ausgang zum Brennraum, beispielsweise unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenschaufel, die wiederum als eine Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann, gemessen werden. Bei Konstantgeschwindigkeit kann die TET mindestens (oder in der Größenordnung von): 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K oder 1650K betragen (liegen). Die TET bei Konstantgeschwindigkeit kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET im Gebrauch des Triebwerks kann beispielsweise mindestens (oder in der Größenordnung von): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K oder 2000K betragen (liegen). Die maximale TET kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET kann beispielsweise bei einer Bedingung von hohem Schub, beispielsweise bei einer MTO-Bedingung (MTO - Maximum Take-Off thrust - maximaler Startschub), auftreten.In use, the temperature of the flow at the inlet of the high pressure turbine can be particularly high. This temperature, which can be referred to as TET, can be measured at the exit to the combustion chamber, for example immediately upstream of the first turbine blade, which in turn can be referred to as a nozzle guide vane. At constant speed, the TET can be at least (or on the order of): 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K or 1650K. The TET at constant speed can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits). The maximum TET when the engine is in use can, for example, be at least (or on the order of): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K or 2000K. The maximum TET can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. the values can be upper or lower limits). The maximum TET can occur, for example, in a condition of high thrust, for example in an MTO condition (MTO - maximum take-off thrust - maximum take-off thrust).

Eine Gebläseschaufel und/oder ein Blattabschnitt einer Gebläseschaufel, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination aus Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Verbundstoff, beispielsweise einem Metallmatrix-Verbundstoff und/oder einem Verbundstoff mit organischer Matrix, wie z. B. Kohlefaser, hergestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Metall, wie z. B. einem auf Titan basierendem Metall oder einem auf Aluminium basierenden Material (wie z. B. einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem auf Stahl basierenden Material hergestellt werden. Die Gebläseschaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Gebläseschaufel einen vorderen Schutzrand aufweisen, der unter Verwendung eines Materials hergestellt wird, das dem Aufschlagen (beispielsweise von Vögeln, Eis oder anderem Material) besser widerstehen kann als der Rest der Schaufel. Solch ein vorderer Rand kann beispielsweise unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt werden. Somit kann die Gebläseschaufel lediglich als ein Beispiel einen auf Kohlefaser oder Aluminium basierenden Körper (wie z. B. eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einem vorderen Rand aus Titan aufweisen.A fan blade and / or a blade portion of a fan blade described and / or claimed herein can be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a portion of the fan blade and / or the blade can be made at least in part of a composite, for example a metal matrix composite and / or a composite with an organic matrix, such as e.g. B. carbon fiber. As another example, at least a portion of the fan blade and / or the blade can be at least in part made of a metal, such as metal. A titanium-based metal or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy) or a steel-based material. The fan blade can include at least two sections made using different materials. For example, the fan blade may have a leading edge that is made using a material that can withstand impact (such as birds, ice, or other material) better than the rest of the blade. Such a leading edge can be made using titanium or a titanium-based alloy, for example. Thus, by way of example only, the fan blade may have a carbon fiber or aluminum based body (such as an aluminum-lithium alloy) with a leading edge made of titanium.

Ein Gebläse, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen mittleren Abschnitt umfassen, von dem sich die Gebläseschaufeln, beispielsweise in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Gebläseschaufeln können auf beliebige gewünschte Art und Weise an dem mittleren Abschnitt angebracht sein. Beispielsweise kann jede Gebläseschaufel eine Fixierungsvorrichtung umfassen, die mit einem entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) in Eingriff gelangen kann. Lediglich als ein Beispiel kann solch eine Fixierungsvorrichtung in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der zur Fixierung der Gebläseschaufel an der Nabe/Scheibe in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe eingesteckt und/oder damit in Eingriff gebracht werden kann. Als ein weiteres Beispiel können die Gebläseschaufeln integral mit einem mittleren Abschnitt ausgebildet sein. Solch eine Anordnung kann als eine Blisk oder ein Bling bezeichnet werden. Ein beliebiges geeignetes Verfahren kann zur Herstellung solch einer Blisk oder solch eines Bling verwendet werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufeln aus einem Block maschinell herausgearbeitet werden und/oder mindestens ein Teil der Gebläseschaufeln kann durch Schweißen, wie z. B. lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe angebracht werden.A fan described and / or claimed herein may include a central portion from which the fan blades may extend, for example in a radial direction. The fan blades can be attached to the central section in any desired manner. For example, each fan blade can include a fixation device that can engage a corresponding slot in the hub (or disc). Only as an example, such a fixing device can be in the form of a dovetail which can be inserted into a corresponding slot in the hub / disc and / or brought into engagement therewith in order to fix the fan blade to the hub / disc. As another example, the fan blades can be formed integrally with a central portion. Such an arrangement can be referred to as a blisk or a bling. Any suitable method can be used to manufacture such a blisk or bling. For example, at least a portion of the fan blades can be machined from a block and / or at least a portion of the fan blades can be welded, e.g. B. linear friction welding, can be attached to the hub / disc.

Die Gasturbinentriebwerke, die hier beschrieben und/oder beansprucht werden, können oder können nicht mit einer VAN (Variable Area Nozzle - Düse mit variablem Querschnitt) versehen sein. Solch eine Düse mit variablem Querschnitt kann eine Variation des Ausgangsquerschnitts des Bypasskanals im Gebrauch gestatten. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne eine VAN zutreffen.The gas turbine engines described and / or claimed here may or may not be provided with a VAN (Variable Area Nozzle). Such a nozzle with a variable cross section can be a Allow variation of the exit cross-section of the bypass channel in use. The general principles of the present disclosure may apply to engines with or without a VAN.

Das Gebläse einer Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige gewünschte Anzahl an Gebläseschaufeln, beispielsweise 16, 18, 20 oder 22 Gebläseschaufeln, aufweisen.The fan of a gas turbine described and / or claimed herein can have any desired number of fan blades, for example 16, 18, 20 or 22 fan blades.

Gemäß der hier erfolgenden Verwendung können Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Konstantgeschwindigkeitsbedingungen eines Luftfahrzeugs, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht ist, bedeuten. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können herkömmlicherweise als die Bedingungen während des mittleren Teils des Flugs definiert werden, beispielsweise die Bedingungen, denen das Luftfahrzeug und/oder das Triebwerk zwischen (hinsichtlich Zeit und/oder Entfernung) dem Ende des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs ausgesetzt wird bzw. werden.As used herein, constant speed conditions may mean constant speed conditions of an aircraft on which the gas turbine engine is mounted. Such constant speed conditions can conventionally be defined as the conditions during the middle part of the flight, for example the conditions to which the aircraft and / or the engine are exposed between (in terms of time and / or distance) the end of the climb and the start of the descent. will.

Lediglich als ein Beispiel kann die Vorwärtsgeschwindigkeit bei der Konstantgeschwindigkeitsbedingung bei einem beliebigen Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, beispielsweise 0,75 bis 0,85, beispielsweise 0,76 bis 0,84, beispielsweise 0,77 bis 0,83, beispielsweise 0,78 bis 0,82, beispielsweise 0,79 bis 0,81, beispielsweise in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder in dem Bereich von 0,8 bis 0,85 liegen. Eine beliebige Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann die Konstantfahrtbedingung sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Konstantfahrtbedingungen außerhalb dieser Bereiche, beispielsweise unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9, liegen.By way of example only, the forward speed under the constant speed condition may be at any point in the range of Mach 0.7 to 0.9, e.g. 0.75 to 0.85, e.g. 0.76 to 0.84, e.g. 0.77 to 0 .83, for example 0.78 to 0.82, for example 0.79 to 0.81, for example in the order of Mach 0.8, in the order of Mach 0.85 or in the range from 0.8 to 0, 85 lie. Any speed within these ranges can be the constant travel condition. For some aircraft, the cruise control conditions may be outside of these ranges, for example below Mach 0.7 or above Mach 0.9.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer Höhe, die im Bereich von 10.000 m bis 15.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.000 m bis 12.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.400 m bis 11.600 m (etwa 38.000 Fuß) beispielsweise im Bereich von 10.500 m bis 11.500 m, beispielsweise im Bereich von 10.600 m bis 11.400 m, beispielsweise im Bereich von 10.700 m (etwa 35.000 Fuß) bis 11.300 m, beispielsweise im Bereich von 10.800 m bis 11.200 m, beispielsweise im Bereich von 10.900 m bis 11.100 m, beispielsweise in der Größenordnung von 11.000 m, liegt, entsprechen. Die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer beliebigen gegebenen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.By way of example only, the constant velocity conditions may standard atmospheric conditions at an altitude that is in the range of 10,000 m to 15,000 m, for example in the range of 10,000 m to 12,000 m, for example in the range of 10,400 m to 11,600 m (about 38,000 feet), for example in Range from 10,500 m to 11,500 m, for example in the range from 10,600 m to 11,400 m, for example in the range from 10,700 m (about 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range from 10,800 m to 11,200 m, for example in the range from 10,900 m to 11,100 m, for example in the order of 11,000 m, correspond. The constant velocity conditions can correspond to standard atmospheric conditions at any given altitude in these areas.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Folgendem entsprechen: einer Vorwärts-Mach-Zahl von 0,8; einem Druck von 23.000 Pa und einer Temperatur von -55 Grad C.By way of example only, the constant speed conditions may correspond to: a forward Mach number of 0.8; a pressure of 23,000 Pa and a temperature of -55 degrees C.

So wie sie hier durchweg verwendet werden, können „Konstantgeschwindigkeit“ oder „Konstantgeschwindigkeitsbedingungen“ den aerodynamischen Auslegungspunkt bedeuten. Solch ein aerodynamischer Auslegungspunkt (oder ADP - Aerodynamic Design Point) kann den Bedingungen (darunter beispielsweise die Mach-Zahl, Umgebungsbedingungen und Schubanforderung), für die der Gebläsebetrieb ausgelegt ist, entsprechen. Dies kann beispielsweise die Bedingungen, bei denen das Gebläse (oder das Gasturbinentriebwerk) konstruktionsgemäß den optimalen Wirkungsgrad aufweist, bedeuten.As they are used throughout here, “constant speed” or “constant speed conditions” can mean the aerodynamic design point. Such an aerodynamic design point (or ADP) may correspond to the conditions (including, for example, Mach number, environmental conditions, and thrust requirement) for which the blower is designed to operate. This can mean, for example, the conditions under which the fan (or the gas turbine engine) has the optimum efficiency according to its design.

Im Gebrauch kann ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, bei den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen, die hier an anderer Stelle definiert werden, betrieben werden. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können von den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen (beispielsweise den Bedingungen während des mittleren Teils des Fluges) eines Luftfahrzeugs, an dem mindestens ein (beispielsweise 2 oder 4) Gasturbinentriebwerk zur Bereitstellung von Schubkraft befestigt sein kann, bestimmt werden.In use, a gas turbine engine described and / or claimed herein can be operated at the constant speed conditions defined elsewhere herein. Such constant speed conditions may be determined by the constant speed conditions (e.g., the conditions during the middle part of flight) of an aircraft to which at least one (e.g. 2 or 4) gas turbine engine may be attached to provide thrust.

Für den Fachmann ist verständlich, dass ein Merkmal oder Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben wird, bei einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Des Weiteren kann ein beliebiges Merkmal oder ein beliebiger Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, bei einem beliebigen Aspekt angewendet werden und/oder mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.It will be understood by those skilled in the art that a feature or parameter described in relation to any of the above aspects can be applied to any other aspect, provided that they are not mutually exclusive. Furthermore, any feature or parameter described here can be applied to any aspect and / or combined with any other feature or parameter described here, insofar as they are compatible not mutually exclusive.

Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben.Embodiments will now be described by way of example with reference to the figures.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.Further advantages and advantageous developments of the invention emerge from the patent claims and the exemplary embodiment described in principle with reference to the drawing.

Es zeigt:

1 eine Längsschnittansicht eines Gasturbinentriebwerkes;
2 eine vergrößerte Teillängsschnittansicht eines stromaufwärtigen Abschnittes eines Gasturbinentriebwerkes;
3 eine Alleindarstellung eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk; und
4 eine Seitenansicht eines Planetenrades des Planetengetriebes gemäß 3 aus einer in 3 näher gekennzeichneten Richtung IV; und
5 eine Teilinnenansicht eines Hohlrades des Planetengetriebes gemäß 3 aus einer in 3 näher gekennzeichneten Ansicht V.

It shows:

1 a longitudinal sectional view of a gas turbine engine;
2 an enlarged partial longitudinal sectional view of an upstream portion of a gas turbine engine;
3 a single illustration of a transmission for a gas turbine engine; and
4th a side view of a planetary gear of the planetary gear according to 3 from an in 3 marked direction IV; and
5 a partial interior view of a ring gear of the planetary gear according to 3 from an in 3 view marked in more detail V.

1 stellt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Hauptdrehachse 9 dar. Das Triebwerk 10 umfasst einen Lufteinlass 12 und ein Schubgebläse 23, das zwei Luftströme erzeugt: einen Kernluftstrom A und einen Bypassluftstrom B. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Kern 11, der den Kernluftstrom A aufnimmt. Der Triebwerkskern 11 umfasst in Axialströmungsreihenfolge einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kernschubdüse 20. Eine Triebwerksgondel 21 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10 und definiert einen Bypasskanal 22 und eine Bypassschubdüse 18. Der Bypassluftstrom B strömt durch den Bypasskanal 22. Das Gebläse 23 ist über eine Welle 26 und ein Epizykloidengetriebe 30 an der Niederdruckturbine 19 angebracht und wird durch diese angetrieben. 1 represents a gas turbine engine 10 with a main axis of rotation 9 represent. The engine 10 includes an air inlet 12th and a thrust fan 23 that creates two air streams: a core air stream A. and a bypass air flow B. . The gas turbine engine 10 includes a core 11 that is the core airflow A. records. The engine core 11 includes, in axial flow order, a low pressure compressor 14th , a high pressure compressor 15th , an incinerator 16 , a high pressure turbine 17th , a low pressure turbine 19th and a core thrust nozzle 20th . An engine nacelle 21 surrounds the gas turbine engine 10 and defines a bypass channel 22nd and a bypass thrust nozzle 18th . The bypass airflow B. flows through the bypass channel 22nd . The blower 23 is about a wave 26th and an epicycloidal gear 30th on the low pressure turbine 19th attached and is driven by this.

Im Gebrauch wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an. Das Gebläse 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit. Das Epizykloidengetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe.In use, the core airflow becomes A. by the low pressure compressor 14th accelerated and compressed and in the high pressure compressor 15th where further compression takes place. The one from the high pressure compressor 15th compressed air is discharged into the incinerator 16 where it is mixed with fuel and the mixture is burned. The resulting hot products of combustion then propagate through the high pressure and low pressure turbines 17th , 19th from and thereby drive them before they are used to provide a certain thrust through the nozzle 20th be expelled. The high pressure turbine 17th drives the high pressure compressor 15th by means of a suitable connecting shaft 27 at. The blower 23 generally provides the majority of the thrust. The epicycloidal gear 30th is a reduction gear.

Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebegebläse-Gasturbinentriebwerk 10 wird in 2 gezeigt. Die Niederdruckturbine 19 (siehe 1) treibt die Welle 26 an, die mit einem Sonnenrad 28 der Epizykloidengetriebeanordnung 30 gekoppelt ist. Mehrere Planetenräder 32, die durch einen Planetenträger 34 miteinander gekoppelt sind, befinden sich von dem Sonnenrad 28 radial außen und kämmen damit. Der Planetenträger 34 beschränkt die Planetenräder 32 darauf, synchron um das Sonnenrad 28 zu kreisen, während er ermöglicht, dass sich jedes Planetenrad 32 um seine eigene Achse drehen kann. Der Planetenträger 34 ist über Gestänge 36 mit dem Gebläse 23 dahingehend gekoppelt, seine Drehung um die Triebwerksachse 9 anzutreiben. Ein Außenrad oder Hohlrad 38, das über Gestänge 40 mit einer stationären Stützstruktur 24 gekoppelt ist, befindet sich von den Planetenrädern 32 radial außen und kämmt damit.An exemplary arrangement for a geared blower gas turbine engine 10 is in 2 shown. The low pressure turbine 19th (please refer 1 ) drives the wave 26th at that with a sun gear 28 the epicycloidal gear assembly 30th is coupled. Several planet gears 32 by a planet carrier 34 are coupled to each other, are located by the sun gear 28 radially outside and mesh with it. The planet carrier 34 limits the planet gears 32 on it, in sync with the sun gear 28 to orbit while allowing each planetary gear to move 32 can rotate around its own axis. The planet carrier 34 is about linkage 36 with the blower 23 coupled to the effect of its rotation around the engine axis 9 to drive. An outer gear or ring gear 38 that is about linkage 40 with a stationary support structure 24 is coupled, is located by the planet gears 32 radially outside and combs with it.

Es wird angemerkt, dass die Begriffe „Niederdruckturbine“ und „Niederdruckverdichter“, so wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden können, dass sie die Turbinenstufe mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufe mit dem niedrigsten Druck (d. h. dass sie nicht das Gebläse 23 umfassen) und/oder die Turbinen- und Verdichterstufe, die durch die Verbindungswelle 26 mit der niedrigsten Drehzahl in dem Triebwerk (d. h. dass sie nicht die Getriebeausgangswelle, die das Gebläse 23 antreibt, umfasst) miteinander verbunden sind, bedeuten. In einigen Schriften können die „Niederdruckturbine“ und der „Niederdruckverdichter“, auf die hier Bezug genommen wird, alternativ dazu als die „Mitteldruckturbine“ und „Mitteldruckverdichter“ bekannt sein. Bei der Verwendung derartiger alternativer Nomenklatur kann das Gebläse 23 als eine erste Verdichtungsstufe oder Verdichtungsstufe mit dem niedrigsten Druck bezeichnet werden.It is noted that the terms “low pressure turbine” and “low pressure compressor”, as used here, can be understood to mean the turbine stage with the lowest pressure and the compressor stage with the lowest pressure (ie that it is not the fan 23 include) and / or the turbine and compressor stage through the connecting shaft 26th with the lowest speed in the engine (meaning that it is not the gearbox output shaft that controls the fan 23 drives, includes) are interconnected, mean. In some scriptures, the “low pressure turbine” and “low pressure compressor” referred to here may alternatively be known as the “medium pressure turbine” and “medium pressure compressor”. Using such alternative nomenclature, the fan 23 may be referred to as a first compression stage or the lowest pressure compression stage.

Das Epizykloidengetriebe 30 wird in 3 beispielhaft genauer gezeigt. Das Sonnenrad 28, die Planetenräder 32 und das Hohlrad 38 umfassen jeweils Zähne um ihre Peripherie zum Kämmen mit den anderen Zahnrädern. Jedoch werden der Übersichtlichkeit halber lediglich beispielhafte Abschnitte der Zähne in 3 dargestellt. Obgleich vier Planetenräder 32 dargestellt werden, liegt für den Fachmann auf der Hand, dass innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung mehr oder weniger Planetenräder 32 vorgesehen sein können. Praktische Anwendungen eines Epizykloidengetriebes 30 umfassen allgemein mindestens drei Planetenräder 32.The epicycloidal gear 30th is in 3 shown in more detail as an example. The sun gear 28 who have favourited planet gears 32 and the ring gear 38 each include teeth around their periphery for meshing with the other gears. However, for the sake of clarity, only exemplary sections of the teeth are shown in FIG 3 shown. Although four planet gears 32 are shown, it is obvious to those skilled in the art that more or fewer planetary gears are within the scope of the claimed invention 32 can be provided. Practical applications of an epicycloidal gear 30th generally include at least three planetary gears 32 .

Das in 2 und 3 beispielhaft dargestellte Epizykloidengetriebe 30 ist ein Planetengetriebe, bei dem der Planetenträger 34 über Gestänge 36 mit einer Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei das Hohlrad 38 festgelegt ist. Jedoch kann eine beliebige andere geeignete Art von Epizykloidengetriebe 30 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Epizykloidengetriebe 30 eine Sternanordnung sein, bei der der Planetenträger 34 festgelegt gehalten wird, wobei gestattet wird, dass sich das Hohlrad (oder Außenrad) 38 dreht. Bei solch einer Anordnung wird das Gebläse 23 von dem Hohlrad 38 angetrieben. Als ein weiteres alternatives Beispiel kann das Getriebe 30 ein Differenzialgetriebe sein, bei dem gestattet wird, dass sich sowohl das Hohlrad 38 als auch der Planetenträger 34 drehen.This in 2 and 3 epicycloidal gears shown by way of example 30th is a planetary gear in which the planet carrier 34 via linkage 36 is coupled to an output shaft, the ring gear 38 is fixed. However, any other suitable type of epicycloidal gearing can be used 30th be used. As another example, the epicycloidal gear 30th be a star arrangement in which the planet carrier 34 fixed, allowing the internal gear (or external gear) to move 38 turns. With such an arrangement, the fan 23 from the ring gear 38 driven. As another alternative example, the transmission 30th be a differential gear that allows both the ring gear 38 as well as the planet carrier 34 turn.

Es versteht sich, dass die in 2 und 3 gezeigte Anordnung lediglich beispielhaft ist und verschiedene Alternativen in dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung liegen. Lediglich beispielhaft kann eine beliebige geeignete Anordnung zur Positionierung des Getriebes 30 in dem Triebwerk 10 und/oder zur Verbindung des Getriebes 30 mit dem Triebwerk 10 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können die Verbindungen (z. B. die Gestänge 36, 39 in dem Beispiel von 2) zwischen dem Getriebe 30 und anderen Teilen des Triebwerks 10 (wie z. B. der Eingangswelle 26, der Ausgangswelle und der festgelegten Struktur 24) einen gewissen Grad an Steifigkeit oder Flexibilität aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann eine beliebige geeignete Anordnung der Lager zwischen rotierenden und stationären Teilen des Triebwerks (beispielsweise zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle des Getriebes und den festgelegten Strukturen, wie z. B. dem Getriebegehäuse) verwendet werden, und die Offenbarung ist nicht auf die beispielhafte Anordnung von 2 beschränkt. Beispielsweise ist für den Fachmann ohne Weiteres erkenntlich, dass sich die Anordnung von Ausgang und Stützgestängen und Lagerpositionierungen bei einer Sternanordnung (oben beschrieben) des Getriebes 30 in der Regel von jenen, die beispielhaft in 2 gezeigt werden, unterscheiden würden.It goes without saying that the in 2 and 3 The arrangement shown is only exemplary and various alternatives are within the scope of the present disclosure. Any suitable arrangement for positioning the transmission can be used merely as an example 30th in the engine 10 and / or to connect the transmission 30th with the engine 10 be used. As another example, the connections (e.g. the linkages 36 , 39 in the example of 2 ) between the gearbox 30th and other parts of the engine 10 (such as the input shaft 26th , the output shaft and the established structure 24 ) have some degree of rigidity or flexibility. As another example, any suitable arrangement of the bearings between rotating and stationary parts of the engine (e.g., between the input and output shafts of the transmission and the fixed structures such as the transmission housing) can be used and the disclosure is not to the exemplary arrangement of 2 limited. For example, it is readily apparent to a person skilled in the art that the arrangement of the output and support rods and bearing positions are different in the case of a star arrangement (described above) of the transmission 30th usually by those who exemplified in 2 would differ.

Entsprechend dehnt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung der Getriebearten (beispielsweise sternförmig oder planetenartig), Stützstrukturen, Eingangs- und Ausgangswellenanordnung und Lagerpositionierungen aus.Accordingly, the present disclosure extends to a gas turbine engine having any arrangement of gear types (e.g., star or planetary), support structures, input and output shaft arrangements, and bearing positions.

Optional kann das Getriebe Neben- und/oder alternative Komponenten (z. B. den Mitteldruckverdichter und/oder einen Nachverdichter) antreiben.Optionally, the transmission can drive secondary and / or alternative components (e.g. the medium-pressure compressor and / or a booster).

Andere Gasturbinentriebwerke, bei denen die vorliegende Offenbarung Anwendung finden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine Teilungsstromdüse 20, 22 auf, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal 22 seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse 20 separat und davon radial außen ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal 22 und der Strom durch den Kern 11 vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbogebläsetriebwerk bezieht, kann die Offenbarung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Gebläsestufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden.Other gas turbine engines to which the present disclosure may find application may have alternative configurations. For example, such engines can have an alternative number of compressors and / or turbines and / or an alternative number of connecting shafts. As another example, the 1 The gas turbine engine shown has a split flow nozzle 20th , 22nd on, which means that the flow through the bypass duct 22nd has its own nozzle, that of the engine core nozzle 20th is separate and radially outward therefrom. However, this is not limiting and any aspect of the present disclosure may also apply to engines in which the flow is through the bypass duct 22nd and the current through the core 11 mixed or combined in front of (or upstream) a single nozzle which may be referred to as a mixed flow nozzle. One or both nozzles (whether mixed or split flow) can have a fixed or variable range. For example, while the example described relates to a turbo fan engine, the disclosure may be applied to any type of gas turbine engine such as a gas turbine engine. B. in an open rotor (in which the fan stage is not surrounded by an engine nacelle) or a turboprop engine.

Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung X (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung R (in der Richtung von unten nach oben in 1) und eine Umfangsrichtung U (senkrecht zu der Ansicht in 1) umfasst. Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung verlaufen senkrecht zueinander.The geometry of the gas turbine engine 10 and components thereof is defined by a conventional axis system that has an axial direction X (the one on the axis of rotation 9 aligned), a radial direction R. (in the direction from bottom to top in 1 ) and a circumferential direction U (perpendicular to the view in 1 ) includes. The axial, radial and circumferential directions are perpendicular to one another.

4 zeigt eines der Planetenräder 32 aus einer in 3 näher gekennzeichneten Ansicht IV. Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass die Planetenräder 32 jeweils als ein doppelt schrägverzahntes Planetenrad mit zwei Verzahnungsbereichen 40, 41 ausgeführt sind. In axialer Richtung X des in 4 gezeigten Planetenrades 32 ist das Planetenrad 32 neben den Verzahnungsbereichen 40, 41 jeweils mit einer zylindrischen äußeren Lauffläche 42, 43 ausgebildet. Die Laufflächen 42 und 43 des Planetenrades 32 stehen im Kontakt mit hohlzylindrischen inneren Laufflächen 44, 45 des Hohlrades 38, die in 5 näher dargestellt sind. 4th shows one of the planet gears 32 from an in 3 view IV. From the representation according to FIG 4th shows that the planet gears 32 each as a double helical toothed planet gear with two toothed areas 40 , 41 are executed. In the axial direction X of the in 4th planet gear shown 32 is the planet gear 32 next to the gear areas 40 , 41 each with a cylindrical outer running surface 42 , 43 educated. The treads 42 and 43 of the planetary gear 32 are in contact with hollow cylindrical inner running surfaces 44 , 45 of the ring gear 38 , in the 5 are shown in more detail.

Die Kontaktbereiche zwischen den zylindrischen Laufflächen 42 und 44 bzw. 43 und 45 der Planetenräder 32 und des Hohlrades 38 sind jeweils auf Höhe des Zahneingriffs zwischen den Planetenrädern 32 und dem Hohlrad 38 seitlich den Verzahnungen angebracht. Im Betrieb des Planetengetriebes 30 rollen die Planetenräder 32 beim Zahneingriff mit ihren Laufflächen 42, 43 innen an den Laufflächen 44 und 45 des Hohlrades 38 ab. Dabei nehmen die Laufflächen 44 und 45 des Hohlrades 38 einen Teil der an den Planetenrädern 32 angreifenden und radial wirkenden Fliehkräfte auf. Dies führt zu einer Reduzierung der im Bereich von Planetenlagern 46 wirkenden Lagerlasten. Über die Planetenlager 46, die in 3 lediglich schematisiert gezeigt sind, sind die Planetenräder 32 im Planetenträger 34 drehbar gelagert. Die Planetenlager 46 sind vorliegend als Gleitlager ausgeführt.The contact areas between the cylindrical running surfaces 42 and 44 respectively. 43 and 45 of the planetary gears 32 and the ring gear 38 are each at the level of the meshing between the planet gears 32 and the ring gear 38 attached to the side of the teeth. In operation of the planetary gear 30th roll the planet gears 32 when meshing with their running surfaces 42 , 43 inside on the treads 44 and 45 of the ring gear 38 away. Take the treads 44 and 45 of the ring gear 38 part of the on the planet gears 32 attacking and radially acting centrifugal forces. This leads to a reduction in the area of planetary bearings 46 acting bearing loads. About the planetary bearings 46 , in the 3 are shown only schematically, are the planetary gears 32 in the planet carrier 34 rotatably mounted. The planetary bearings 46 are designed here as plain bearings.

Der Planetenträger 34, die Planetenräder 32 und das Hohlrad 38 sind konstruktiv derart aufeinander abgestimmt, dass in einem unteren Lastbereich des Planetengetriebes 30 die Planetenlager 46 in die Gegenrichtung von Nominallasten vorbelastet sind. D.h., dass der Planetenträger 34 die Planetenräder 32 in radialer Richtung R nach innen in Richtung des Sonnenrades 28 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt und somit vom Hohlrad 38 weg radial nach innen führt. Dabei wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass bei maximaler Last im Bereich der Planetenlager 46 die Lastgrenzen der Planetenlager 46 bei einer nominalen Verformung des Hohlrades 38 nicht überschritten werden.The planet carrier 34 who have favourited planet gears 32 and the ring gear 38 are structurally coordinated in such a way that in a lower load range of the planetary gear 30th the planetary bearings 46 are preloaded in the opposite direction by nominal loads. Ie that the planet carrier 34 the planet gears 32 in the radial direction R. inward towards the sun gear 28 applied with a preload force and thus from the ring gear 38 leads away radially inwards. It is achieved in a simple manner that at maximum load in the area of the planetary bearings 46 the load limits of the planetary bearings 46 with a nominal deformation of the ring gear 38 not be exceeded.

Zusätzlich sind die Verzahnungsgeometrien der Verzahnungsbereiche 40, 41 der Planetenräder 32 und von Verzahnungsbereichen 47, 48 des Hohlrades 38 sowie die Geometrien der Laufflächen 42, 43 und 44, 45 der Planetenräder 32 und des Hohlrades 38 aufeinander abgestimmt. Dabei ist die Abstimmung derart, dass im Kontaktbereich zwischen den Laufflächen 40, 41 der Planetenräder 32 und den Laufflächen 44, 45 des Hohlrades 38 ein Gleiten auftritt und somit ein Verschleiß minimal ist.In addition, the gear geometries of the gear areas 40 , 41 of the planetary gears 32 and of gear areas 47 , 48 of the ring gear 38 as well as the geometries of the running surfaces 42 , 43 and 44 , 45 of the planetary gears 32 and the ring gear 38 coordinated. The coordination is such that in the contact area between the running surfaces 40 , 41 of the planetary gears 32 and the treads 44 , 45 of the ring gear 38 sliding occurs and thus wear is minimal.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese.It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described above and various modifications and improvements can be made without departing from the concepts described herein. Any of the features can be used separately or in combination with any other features, provided that they are not mutually exclusive, and the disclosure extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

99: HauptdrehachseMain axis of rotation
1010: GasturbinentriebwerkGas turbine engine
1111: Kerncore
1212th: LufteinlassAir inlet
1414th: NiederdruckverdichterLow pressure compressor
1515th: HochdruckverdichterHigh pressure compressor
1616: VerbrennungseinrichtungIncinerator
1717th: HochdruckturbineHigh pressure turbine
1818th: BypassschubdüseBypass thrust nozzle
1919th: NiederdruckturbineLow pressure turbine
2020th: KernschubdüseCore thruster
2121: TriebwerksgondelEngine nacelle
2222nd: BypasskanalBypass duct
2323: SchubgebläseThrust fan
2424: StützstrukturSupport structure
2626th: Welle, VerbindungswelleShaft, connecting shaft
2727: VerbindungswelleConnecting shaft
2828: SonnenradSun gear
3030th: Getriebe, PlanetengetriebeGears, planetary gears
3232: PlanetenradPlanetary gear
3434: PlanetenträgerPlanet carrier
3636: GestängeLinkage
3838: HohlradRing gear
3939: GestängeLinkage
40, 4140, 41: Verzahnungsbereich des PlanetenradesToothing area of the planetary gear
42, 4342, 43: Lauffläche des PlanetenradesRunning surface of the planetary gear
44, 4544, 45: Lauffläche des HohlradesRunning surface of the ring gear
4646: PlanetenlagerPlanetary bearings
47, 4847, 48: Verzahnungsbereiche des HohlradesToothing areas of the ring gear
AA.: KernluftstromCore airflow
BB.: BypassluftstromBypass airflow
XX: axiale Richtungaxial direction
RR.: radiale Richtungradial direction
UU: UmfangsrichtungCircumferential direction

Claims

Planetary gear (30) with at least one planet gear (32) with at least one toothed area (40, 41) which is rotatably mounted in a rotatable planet carrier (34) and its toothed area (41, 42) with at least one toothed area (47, 48) Ring gear (38) engages, the planetary gear (32) being designed with at least one outer running surface (42, 43) which is provided in the axial extension (X) of the planetary gear (32) next to the toothed area (40, 41) and which meshes with at least one inner running surface (44, 45) of the ring gear (328) in such a way that radial forces acting on the planet gear (32) can be supported in the area of the ring gear (38).

Planetary gear according to Claim 1 , characterized in that the tooth geometries of the toothed areas (40, 41, 47, 48) of the planet gear (32) and the ring gear (38) and the geometries of the running surfaces (40, 41, 42, 43) of the planet gear (32) and the Ring gear (38) are matched to one another in such a way that no sliding occurs in the contact area between the running surfaces (40, 41, 42, 43) of the planetary gear (32) and the ring gear (38).

Planetary gear according to Claim 1 or 2 , characterized in that the planet gear (32) is mounted between the planet carrier (34) and the ring gear (38) with such a bias that a biasing force acts on the planet gear (32) in a lower radial load range, which is directed away from the ring gear (38) and acts radially inwards.

Planetary gear according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the ring gear (38) is designed to support a maximum radial load introduced into the ring gear (38) by the planet gear (32) in such a way that a load occurring in the area of a planetary bearing (36) via which the planet gear ( 32 is rotatably mounted in the planet carrier (34), is smaller than an upper load limit of the planetary bearing (46).

Planetary gear according to Claim 4 , characterized in that at least one radial bearing is provided between the ring gear (38) and the planet carrier (34), which radial bearing is designed to limit a radial expansion of the ring gear (38) so that a radial bearing is located in the area of the planetary bearing (46) adjusting load is less than an upper load limit of the planetary bearing (46).

Planetary gear according to Claim 5 , characterized in that the radial bearing ring gear (38) and the planet carrier (34) are designed as sliding or roller bearings.

Planetary gear according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the ring gear (38) is designed on its outside facing away from the toothed area (47, 48) with a material that differs from the material from which the toothed area (47, 48) is made and is designed in such a way, that the ring gear (38) has a high resistance to deformation in the radial direction (R) outwards under load, without affecting the material properties in the toothing area (47, 48) of the ring gear (38) required for the functioning of the planetary gear (30) will.

Planetary gear according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the planet gear (32) meshes with at least one sun gear (28).

Planetary gear according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the planet gear (32) and the ring gear (38) each have at least two helical toothing areas (40, 41, 47, 48) arranged next to one another in the axial direction, and both the planet gear (32) and the ring gear (38 ) are each formed with at least two running surfaces (42, 43, 44, 45), the toothed areas (47, 48, 40, 41) of the ring gear (38) and the planetary gear (32) in the axial direction (X) between the Treads (42, 43 or 44, 45) are arranged.

Planetary gear according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the planet gear (32) and the ring gear (38) are each designed with two helical toothing areas arranged next to one another in the axial direction and both the planet gear (32) and the ring gear (38) are each designed with three running surfaces, the Toothing areas of the ring gear (38) and the planetary gear (32) in the axial direction (X) are each arranged between two running surfaces.

Planetary gear according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the ring gear is designed to be non-rotatable.

A gas turbine engine (1) for an aircraft, comprising: an engine core (11) comprising a turbine (19), a compressor (14) and a core shaft (26) connecting the turbine (19) to the compressor (14); a fan (23) positioned upstream of the engine core (11), the fan (23) including a plurality of fan blades; and a transmission (30) which receives an input from the core shaft (26) and provides drive for the fan (23) for driving the fan (23) at a lower speed than the core shaft (26), the transmission (30) as a planetary gear according to one of the Claims 1 until 11 is executed.

Gas turbine engine after Claim 12 characterized in that the turbine is a first turbine (19), the compressor is a first compressor (14), and the core shaft is a first core shaft (26); the engine core (11) further comprises a second turbine (17), a second compressor (15) and at least one second core shaft (27) connecting the second turbine (17) to the second compressor (15); and the second turbine (17), the second compressor (15) and the second core shaft (27) are arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft (26).