WO2020239417A1 - Planetary transmission of a gas turbine engine, and gas turbine engine - Google Patents

Planetary transmission of a gas turbine engine, and gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
WO2020239417A1
WO2020239417A1 PCT/EP2020/063029 EP2020063029W WO2020239417A1 WO 2020239417 A1 WO2020239417 A1 WO 2020239417A1 EP 2020063029 W EP2020063029 W EP 2020063029W WO 2020239417 A1 WO2020239417 A1 WO 2020239417A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
planetary gear
fan
planet
compressor
gas turbine
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/063029
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
David Krüger
Original Assignee
Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg filed Critical Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg
Publication of WO2020239417A1 publication Critical patent/WO2020239417A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/08General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H57/082Planet carriers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/40Transmission of power
    • F05D2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05D2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05D2260/40311Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclical, planetary or differential type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/02Mechanical properties
    • F16C2202/06Strength or rigidity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/40Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/40Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal
    • F16C2206/58Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal based on ceramic nitrides
    • F16C2206/60Silicon nitride (Si3N4)l
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/31Axle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/08General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H2057/085Bearings for orbital gears

Definitions

  • a combustion chamber can be provided axially downstream of the fan and the compressor (s).
  • the combustion chamber can be directly downstream of the second compressor (for example at its outlet) if a second compressor is provided.
  • the flow at the outlet of the compressor can be fed to the inlet of the second turbine if a second turbine is provided may be provided upstream of the turbine (s).
  • the or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) can comprise any number of stages, for example several 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.
  • a fan tip load can be defined as dH / USpitze2, where dH is the enthalpy increase (e.g. the average 1 -D enthalpy increase) across the fan and USpHze is the (translation) 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 velocity).
  • 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 (ie the values can be upper or lower limits).
  • 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 locations.
  • gear types e.g., star or planetary
  • support structures e.g., star or planetary
  • input and output shaft arrangements e.g., bearing locations.
  • the planet gears 32 are each rotatably arranged on planet gear bolts 42.
  • the planet carrier 34 has, in the manner shown in more detail in FIG. 4, two cheeks 43, 44 which are axially spaced from one another and which are firmly connected to one another.
  • the ends of the planet gear bolts 42 are connected to the planet carrier 34 in a rotationally fixed manner in the region of the cheeks 43, 44.
  • the planetary gear bolts 42 are each made of silicon nitride.
  • outer sides 45 of the planetary gear bolts each form an inner running surface of a sliding bearing for the planetary gears 32.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

A planetary transmission (30) of a gas turbine engine having at least one planet carrier (34) is described, which planet carrier is configured with at least one planet gear journal (42). At least one planet gear (32) is arranged rotatably on the planet gear journal (42). The at least one planet gear journal (45) is produced from a ceramic which is distinguished by a ratio between the modulus of elasticity thereof and the density thereof of greater than 25 GPa*cm3/g. A gas turbine engine for an aircraft is also described. A method for producing a planet gear journal from silicon nitride is additionally also proposed.

Description

Planetenqetriebe eines Gasturbinentriebwerkes und Gasturbinentriebwerk Planetary gear of a gas turbine engine and gas turbine engine
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Planetengetriebe eines Gasturbinentriebwerkes mit wenigstens einem Planetenträger, der mit wenigstens einem Planetenradbolzen ausgeführt ist. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug. Zusätzlich bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Planetenradbolzens. The present disclosure relates to a planetary gear of a gas turbine engine with at least one planet carrier, which is designed with at least one planet gear pin. The present disclosure also relates to a gas turbine engine for an aircraft. Additionally, the present disclosure relates to a method of making a planetary gear pin.
Aus der US 2016/0377167 A1 ist ein Planetengetriebe eines Gasturbinentriebwerkes bekannt. Das Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, ein gehäusefestes Hohlrad und einen drehbaren Planetenträger, über den ein Bläser antreibbar ist Mehrere Planetenräder stehen in Eingriff mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad. From US 2016/0377167 A1 a planetary gear of a gas turbine engine is known. The planetary gear comprises a sun gear, a ring gear fixed to the housing and a rotatable planet carrier via which a fan can be driven. A plurality of planet gears are in mesh with the sun gear and with the ring gear.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2014 105 024 A1 ein Planetenradgetriebe mit einem Planetenradträger mit einer Mehrzahl von Planetenbolzen zur Aufnahme von Planetenrädern bekannt. Die Planetenbolzen können aus Metall, einer Metalllegierung oder aus Keramik bestehen. In diesem Zusammenhang wird angegeben, dass Metalle, Metalllegierungen oder Keramik den Vorteil eines hohen Elastizitätsmoduls bzw. E-Moduls und einer hohen Festigkeit bieten. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass Planetenbolzen nur einen geringen Anteil an einem Planetengetriebe haben und somit das Gesamtgewicht eines Planetenradgetriebes durch die Ausführung der Planetenbolzen beispielsweise in Metall nur geringfügig heraufgesetzt wird, wohingegen die Steifigkeit jedoch stark erhöht werden kann. Furthermore, from DE 10 2014 105 024 A1, a planetary gear transmission with a planetary gear carrier with a plurality of planet bolts for receiving planetary gears is known. The planet pins can be made of metal, a metal alloy or ceramic. In this context, it is stated that metals, metal alloys or ceramics offer the advantage of a high modulus of elasticity or E modulus and high strength. Furthermore, it should be noted that planetary pins only make up a small proportion of a planetary gear and thus the total weight of a planetary gear is only slightly increased by making the planetary pins, for example, in metal, whereas the rigidity can be greatly increased.
Es sollen ein Planetengetriebe und ein Gasturbinentriebwerk mit einem Planetengetriebe zur Verfügung gestellt werden, die jeweils durch ein geringes Bauteilgewicht gekennzeichnet sind. Des Weiteren soll ein Verfahren zum Herstellen eines Planetenradbolzens angegeben werden. Diese Aufgabe wird mit einem Planetengetriebe und mit einem Gasturbinentriebwerk sowie mit einem Verfahren des Patentanspruches 1, 8 bzw. 10 gelöst A planetary gear and a gas turbine engine with a planetary gear are to be made available, each of which is characterized by a low component weight. Furthermore, a method for producing a planet gear bolt is to be specified. This object is achieved with a planetary gear and with a gas turbine engine and with a method of patent claims 1, 8 and 10, respectively
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Planetengetriebe eines Gasturbinentriebwerkes mit wenigstens einem Planetenträger bereitgestellt, der mit wenigstens einem Planetenradbolzen ausgeführt ist, auf dem wenigstens ein Planetenrad drehbar angeordnet ist Der wenigstens eine Planetenradbolzen Ist aus einer Keramik hergestellt, die durch ein Verhältnis zwischen deren Elastizitätsmodul und deren Dichte größer als 25 GPa*cm3/g gekennzeichnet ist According to a first aspect, a planetary gear of a gas turbine engine is provided with at least one planet carrier, which is designed with at least one planet wheel pin on which at least one planet wheel is rotatably arranged Density greater than 25 GPa * cm 3 / g is marked
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Kenntnis zugrunde, dass bei bekannten Planetengetrieben, deren Bauteile aus Stahl hergestellt sind, deren Planetenträger drehbar ausgeführt sind und die insbesondere bei hohen Drehgeschwindigkeiten sowie unter hohen Lasten betrieben werden, die Biegeneigung von Planetenradbolzen unerwünscht hoch ist. Die im Betrieb auftretende Biegung der aus Stahl hergestellten Planetenradbolzen beeinflusst Achsabstände von miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern der sowie die Verteilung der Zahneingriffskräfte. The present disclosure is based on the knowledge that in known planetary gears whose components are made of steel, whose planet carriers are designed to be rotatable and which are operated in particular at high rotational speeds and under high loads, the tendency of planet gear pins to bend is undesirably high. The bending of the steel-made planetary gear bolts that occurs during operation influences the center distances of mutually meshing gears and the distribution of the gear meshing forces.
Ist beispielsweise ein Planetenrad über ein Gleitlager auf einem Planeten- radbolzen aus Stahl gelagert, beeinflusst eine Biegung des Planetenradbolzens den Lagerspalt zwischen dem Planetenrad und dem Planetenradbolzen. Steigt die Biegung des Planetenradbolzens zu stark an, hat dies einen signifikanten Einfluss auf die Lagereigenschaften eines solchen Gleitlagers. Deshalb werden Planetenradbolzen zumeist in Abhängigkeit einer zulässigen Biegung und nicht unter Berücksichtigung einer materialseitigen Festigkeit ausgelegt Dies führt oftmals dazu, dass Planetenradbolzen mit großen äußeren Abmessungen und hohem Bauteilgewicht ausgeführt werden. Des Weiteren ist entgegen der herrschenden Meinung die Steifigkeit von Stahl für den Einsatz in konventionellen Planetengetriebesystemen zu gering, um eine Biegung von Planetenradbolzen effektiv zu begrenzen zu können. So genannte Hochleistungskeramiken sind normalerweise durch eine geringere Dichte als Stahl gekennzeichnet, weshalb der Einsatz solcher Hochleistungskeramiken im Vergleich zu Stahl eine signifikante Gewichtsreduktion ermöglicht Hochleistungskeramiken weisen auch höhere Steifigkeiten bzw. höhere Elastizitätsmoduln auf, wodurch Komponenten von Planetengetrieben aus Hochleistungskeramiken im Vergleich zu Bauteilen aus Stahl mit kleineren Bauteilabmessungen und wiederum mit einem geringerem Bauteilgewicht ausführbar sind. Dies bietet die Möglichkeit ein Planetengetriebe mit geringerem Bauteilgewicht zu schaffen, ohne die Biegeneigung eines Planetenradbolzens zu erhöhen. Zusätzlich kann die Biegeneigung von Planetenradbolzen auch signifikant verringert werden, wenn ein Planetenradbolzen aus Keramik mit den gleichen Abmessungen wie ein Planetenradbolzen aus Stahl vorgesehen wird. If, for example, a planetary gear is mounted on a steel planetary gear pin via a plain bearing, bending of the planetary gear pin affects the bearing gap between the planetary gear and the planetary gear pin. If the bend of the planet gear bolt increases too much, this has a significant influence on the bearing properties of such a plain bearing. Planetary gear bolts are therefore mostly designed as a function of a permissible bending and not taking into account material strength. This often leads to planetary gear bolts being designed with large external dimensions and high component weight. Furthermore, contrary to prevailing opinion, the stiffness of steel for use in conventional planetary gear systems is too low to be able to effectively limit the bending of planetary gear bolts. So-called high-performance ceramics are usually characterized by a lower density than steel, which is why the use of such high-performance ceramics enables a significant weight reduction compared to steel smaller component dimensions and, in turn, can be implemented with a lower component weight. This offers the possibility of creating a planetary gear with a lower component weight without increasing the tendency of a planetary gear pin to bend. In addition, the tendency of planetary gear bolts to bend can also be significantly reduced if a planetary gear bolt made of ceramic is provided with the same dimensions as a planetary gear bolt made of steel.
Ist der Planetenradbolzen aus Siliziumnitrid hergestellt, ist das Planetengetriebe gemäß der vorliegenden Offenbarung durch ein geringes Bauteilgewicht gekennzeichnet und zusätzlich eine Biegung des Planetenradbolzens im Betrieb des Planetenradgetriebes gering. If the planetary gear pin is made of silicon nitride, the planetary gear according to the present disclosure is characterized by a low component weight and, in addition, there is little bending of the planetary gear pin during operation of the planetary gear.
Siliziumnitrid ist neben einer hohen Festigkeit und einer geringen Dichte auch durch eine gewünscht hohe Steifigkeit gekennzeichnet Bei dem vorliegenden bevorzugten Anwendungsfell eines Planetengetriebes eines Gasturbinentriebwerks sind somit der Planetenradbolzen und auch der Planetenträger bei gleichzeitig geringem Gewicht des Planetengetriebes möglichst steif ausführbar. Damit ist erreichbar, dass die Verzahnungen zwischen Planetenrädem und einem Sonnenrad und/oder einem Hohlrad unter Last eine möglichst geringe Schiefeteilung zueinander aulweisen. Eine solche Schiefstellung wird unter anderem durch die Drehmomentübertragung zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern und gegebenenfalls auch durch bestimmte Flug-Manöver begünstigt In addition to high strength and low density, silicon nitride is also characterized by a desired high rigidity. In the present preferred application of a planetary gear unit of a gas turbine engine, the planet gear pin and the planet carrier can be made as stiff as possible while the planet gear unit is lightweight. It can thus be achieved that the toothing between the planetary gears and a sun gear and / or a ring gear exhibit the smallest possible skew division with respect to one another under load. Such a misalignment is promoted, among other things, by the torque transmission between the mutually meshing gears and possibly also by certain flight maneuvers
Da Siliziumnitrid neben der hohen Festigkeit und der geringen Dichte einen hohen Elastizitätsmodul von bis zu 400 GPa aulweist, was etwa dem doppelten Elastizitätsmodul von Stahl entspricht sind Planetenradbolzen aus Siliziumnitrid mit einem möglichst geringen Bauteilgewicht bei gleichzeitig hoher Steifigkeit ausführbar. Des Weiteren weist Siliziumnitrid Festigkeiten von bis zu 1000 MPa auf. Die hohe Steifigkeit von Siliziumnitrid bietet somit die Möglichkeit die Planetenradbolzen mit geringeren Abmessungen als Planetenradbolzen aus Stahl aufzuführen, ohne deren Biegeneigung zu verschlechtern. In Kombination mit der im Vergleich zu Stahl geringeren Dichte von Siliziumnitrid vervielfacht sich der Gewichteinsparungseffekt auf das gesamte Planetengetriebe als Baugruppe. Dies resultiert wiederum aus der Tatsache, dass leichtere Planetenrad bolzen eine Auslegung des Planetenträgers mit geringerer Festigkeit ermöglichen und der Planetenträger insgesamt ebenfalls mit einem geringen Bauteilgewicht ausführbar ist Die Gewichtser- spamis ermöglicht wiederum den Einsatz von Lagern mit geringerer Belastbarkeit sowie anderer Strukturen. Since silicon nitride, in addition to its high strength and low density, has a high modulus of elasticity of up to 400 GPa, which is roughly double Equivalent to the modulus of elasticity of steel, planetary gear pins made of silicon nitride can be made with the lowest possible component weight and high rigidity at the same time. Furthermore, silicon nitride has strengths of up to 1000 MPa. The high rigidity of silicon nitride thus offers the possibility of designing planetary gear bolts with smaller dimensions than planetary gear bolts made of steel, without worsening their tendency to bend. In combination with the lower density of silicon nitride compared to steel, the weight saving effect on the entire planetary gear as an assembly is multiplied. This in turn results from the fact that lighter planet gear bolts allow the planet carrier to be designed with lower strength and that the planet carrier as a whole can also be designed with a low component weight. The weight savings in turn enable the use of bearings with lower load capacity and other structures.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, Planetenradbolzen aus Siliziumnitrid mit einer sehr glatten Oberfläche herzustellen, was wiederum die Gleitlagereigenschaften des Gleitlagers zwischen dem Planetenradbolzen und den Planetenrödem begünstigt Furthermore, there is the possibility of producing planetary gear bolts from silicon nitride with a very smooth surface, which in turn promotes the plain bearing properties of the plain bearing between the planetary gear bolt and the planetary gears
Bei weiteren Ausführungsformen des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung steht das Planetenrad mit wenigstens einem Sonnenrad, und/oder mit wenigstens einem Hohlrad in Eingriff. In further embodiments of the planetary gear according to the present disclosure, the planetary gear meshes with at least one sun gear and / or with at least one ring gear.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit dass der Planetenträger drehtest ausgeführt ist womit mittels des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung ein so genannter Zweiwellenbetrieb möglich ist Furthermore, there is the possibility that the planet carrier is carried out in a rotation test, with what is known as two-shaft operation is possible by means of the planetary gear according to the present disclosure
Ist der Planetenträger drehbar ausgeführt ist über das Planetengetriebe gemäß der vorliegenden Offenbarung ein so genannter Dreiwellenbetrieb darstellbar. Umfasst der Planetenträger zwei in axialer Richtung zueinander beabstande- te Wangen und ist der Planetenradbolzen endseitig im Bereich der Wangen jeweils drehtest mit dem Planetenträger verbunden, ist das Planetengetriebe gemäß der vorliegenden Offenbarung durch einen einfachen konstruktiven Aufbau gekennzeichnet If the planet carrier is designed to be rotatable, a so-called three-shaft operation can be represented via the planetary gear according to the present disclosure. If the planet carrier comprises two cheeks spaced apart from one another in the axial direction and if the planet gear pin is connected to the planet carrier in a rotationally test manner at the end in the area of the cheeks, the planetary gear according to the present disclosure is characterized by a simple structural design
Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskem umfassen, der eine Turbine, einen Brennraum, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kemwelle umfasst Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Gebläse (mit Gebläseschaufeln) umfassen, das stromaufwärts des Triebwerkskems 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 Kemwelle empfängt und Antrieb für das Gebläse zum Antreiben des Gebläses mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kemwelle abgibt Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kemwelle oder indirekt von der Kemwelle, beispielsweise über eine Stimweile und/oder ein Stimzahnrad, erfolgen. Die Kemwelle kann mit der Turbine und dem Verdrehter 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. Correspondingly, the gas turbine engine can comprise a gearbox that receives an input from the core shaft and delivers drive for the fan for driving the fan at a lower speed than the core shaft. The input for the gearbox can be directly from the core shaft or indirectly from the core shaft, for example via a stimulus and / or a stim gear. The core shaft can be rigidly connected to the turbine and the twisted 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 Kemwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kemwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die Kemwelle kann eine erste Kemwelle sein. Der Trieb- werkskem kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kemwelle, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kemwelle können dahingehend angeordnet sein, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kemwelle 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. Merely by way of example, 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 instinct Werkkem 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 Kemwelle, die dazu konfiguriert ist sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise die erste Kemwelle in dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, lediglich von der Kemwelle, die dazu konfiguriert ist sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise nur von der ersten Kemwelle und nicht der zweiten Kemwelle 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 which is 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) . 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 Enlass der zweiten Turbine zugeführt werden, wenn eine zweite Turbine vorgesehen ist Der Brennraum kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein. 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 Rotor- schaufeln 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. In a gas turbine engine described and / or claimed here, a combustion chamber can be provided axially downstream of the fan and the compressor (s). For example, the combustion chamber can be 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 may be provided upstream of the turbine (s). The or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) can comprise any number of stages, for example several 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 Rotorschaufein und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein. The or each turbine (e.g. the first turbine and the second turbine as described above) can comprise any number of stages, e.g. 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 vome 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 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). 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 measured at the leading edge portion (or the axially furthest edge) of the blade. The hub-to-tip ratio, of course, relates to the portion of the fan blade overflowing with gas, ie the portion which is radially outside of any platform 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 limited by two of the values in the preceding sentence (ie the values can form 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 during 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 Gebiäsespitzenbeiastung kann als dH/USpitze2 definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1 -D-Enthalpieanstieg) über das Gebläse hinweg ist und USpHze die (T ranslations-) 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 Gebiäsespitzenbeiastung 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 on the flow by the fan blades 13 results in an increase in enthalpy dH of the flow. A fan tip load can be defined as dH / USpitze2, where dH is the enthalpy increase (e.g. the average 1 -D enthalpy increase) across the fan and USpHze is the (translation) 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 velocity). 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 (ie 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 Säte 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 T riebwerkskems 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 flow through the bypass duct to the mass flow rate of 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 are (lie). The bypass ratio can lie in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding seed (i.e. the values can form upper or lower limits). The bypass channel can be essentially ring-shaped. The bypass channel 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 expressed as the ratio of the back pressure upstream of the fan to the back pressure at the outlet of the supercharger (in front of the entrance 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 (ie 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 be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. 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, 300 kN, 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 Netto höchstschub bei standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 Grad C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 Grad C) bei statischem Triebwerk sein. Im Gebrauch kann die Temperatur der Strömung am Eingang der Hochdruckturbine besondere 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. A gas turbine engine as 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, 300 kN, 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 (ie the values can be upper or lower limits). The thrust referred to above may be the net maximum 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. 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 (ie the values can form 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 lie in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (ie the values can form 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-Llthium-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 Gebläseschaufei einen vorderen Schutzrand aufweisen, der unter Ver- Wendung 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 aulweisen. 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 can have a front protective edge, which is Turn of a material that can withstand impact (such as birds, ice or other material) better than the rest of the shovel. Such a leading edge can be manufactured using titanium or a titanium-based alloy, for example. Thus, as an 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 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 that are described and / or claimed here may or may not be provided with a VAN (Variable Area Nozzle - nozzle with variable cross section). Such a nozzle with a variable cross-section can allow a variation in the exit cross-section of the bypass channel in use allow. 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 Ober 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 0.7-0.9, e.g. 0.75-0.85, e.g. 0.76-0.84, e.g. 0.77-0 .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. In some aircraft, the constant speed conditions may be outside 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 mean 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 of 10,600 m to 11,400 m, for example in the range of 10,700 m (about 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range of 10,800 m to 11,200 m, for example in the range of 10,900 m to 11,100 m, for example of 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 used throughout, "constant speed" or "constant speed conditions" can mean the aerodynamic design point. Such an aerodynamic design point (or ADP) can correspond to the conditions (including, for example, the Mach number, environmental conditions, and thrust requirement) for This can mean, for example, the conditions under which the fan (or the gas turbine engine) is designed to be optimally efficient.
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.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Planetenradbolzens aus Siliziumnitrid vorgeschlagen. Dabei wird zunächst ein Behälter mit pulverförmigen Siliziumnitrid befüllt und an- schließend verschlossen. Zum Sintern des Siliziumnitrids wird der befüllte Behälter von außen allseitig mit Druck und thermischer Energie beaufschlagt According to a further aspect of the present disclosure, a method for producing a planetary gear pin from silicon nitride is proposed. First, a container is filled with powdery silicon nitride and closed closed. To sinter the silicon nitride, the filled container is subjected to pressure and thermal energy on all sides from the outside
Dabei stellt der Behälter vorzugsweise einen Kanister dar, der aus Stahl hergestellt ist Zumeist wird ein solcher Kanister geschweißt In this case, the container is preferably a canister made of steel. Such a canister is usually welded
Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der befüllte Behälter zum Sintern des Siliziumnitrids mit Temperaturen von bis zu 2000 °C und Drücken zwischen 180 MPa und 250 MPa, vorzugweise von etwa 200 MPa beaufschlagt In a variant of the method according to the present disclosure, the filled container for sintering the silicon nitride is subjected to temperatures of up to 2000 ° C. and pressures between 180 MPa and 250 MPa, preferably of approximately 200 MPa
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 herein can be applied to any aspect and / or combined with any other feature or parameter described herein, if they can 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 It shows
Fig. 1 eine Längsschnittensicht eines Gasturbinentriebwerkes; Fig. 2 eine vergrößerte Teillängsschnittansicht eines stromaulwärti- gen Abschnittes eines Gasturbinentriebwerkes; 1 is a longitudinal sectional view of a gas turbine engine; FIG. 2 is an enlarged partial longitudinal sectional view of a flow mouth section of a gas turbine engine; FIG.
Fig. 3 eine Alleindarstellung eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk; und 3 shows a single illustration of a transmission for a gas turbine engine; and
Fig. 4 eine Schnittensicht des Getriebes entlang einer in Fig. 3 näher gekennzeichneten Schnittlinie IV-IV. FIG. 4 shows a sectional view of the transmission along a section line IV-IV identified in more detail in FIG. 3.
Figur 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 Kemluftstrom A und einen Bypassluftstrom B. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Kern 11 , der den Kemluftstrom A aufnimmt Der Triebwerkskem 11 umfasst In Axialströmungsreihenfolge einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kemschubdüse 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. Figure 1 shows a gas turbine engine 10 with a main axis of rotation 9. The engine 10 comprises an air inlet 12 and a thrust fan 23, which generates two air flows, a core air flow A and a bypass air flow B. The gas turbine engine 10 includes a core 11 which receives the core air flow A The Engine core 11 comprises, in axial flow sequence, a low-pressure compressor 14, a high-pressure compressor 15, a combustion device 16, a high-pressure turbine 17, a low-pressure turbine 19 and a core thrust nozzle 20. An engine nacelle 21 surrounds the gas turbine engine 10 and defines a bypass duct 22 and a bypass air flow 18 through the bypass duct 22. The fan 23 is attached to the low-pressure turbine 19 via a shaft 26 and an epicycloid gear 30 and is driven by the latter.
Im Gebrauch wird der Kemluftstrom 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 Verbindungswel- le 27 an. Das Gebläse 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit Das Epizykloidengetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe. In use, the core air flow A is accelerated and compressed by the low-pressure compressor 14 and passed into the high-pressure compressor 15, where further compression takes place.The compressed air expelled from the high-pressure compressor 15 is passed into the combustion device 16 where it is mixed with fuel and the mixture is burned. The resulting hot combustion products then propagate through the high pressure and low pressure turbines 17, 19 and thereby drive them before they are ejected through the nozzle 20 to provide some thrust. The high pressure turbine 17 drives the high pressure compressor 15 through a suitable connecting shaft le 27 at. The fan 23 generally provides the majority of the thrust. The epicycloidal gear 30 is a reduction gear.
Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebegebläse-Gasturbinentriebwerk 10 wird in Figur 2 gezeigt Die Niederdruckturbine 19 (siehe Figur 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 Planetenrä- dem 32 radial außen und kämmt damit An exemplary arrangement for a geared fan gas turbine engine 10 is shown in Figure 2 The low pressure turbine 19 (see Figure 1) drives the shaft 26, which is coupled to a sun gear 28 of the epicycloidal gear arrangement 30 , are located radially outward from and mesh with the sun gear 28. The planet carrier 34 restricts the planet gears 32 to orbit synchronously around the sun gear 28 while allowing each planet gear 32 to rotate about its own axis. Planet carrier 34 is coupled to fan 23 via linkage 36 to drive its rotation about engine axis 9. An outer gear or ring gear 38, which is coupled to a stationary support structure 24 via linkage 40, is located radially on the outside of planetary gears 32 and meshes with them
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 they do not include the fan 23 include) and / or the turbine and compressor stages, which are connected to one another by the connecting shaft 26 with the lowest speed in the engine (ie that it does not include the transmission output shaft which drives the fan 23). In some documents, the " Low Pressure Turbine "and the" Low Pressure Compressor "referred to herein 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 compression stage with the lowest pressure.
Das Epizykloidengetriebe 30 wird in Figur 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 Figur 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 30 is shown in more detail by way of example in FIG. 3. The sun gear 28, the planet gears 32 and the ring gear 38 each include Teeth around their periphery to mesh with the other gears. However, for the sake of clarity, only exemplary portions of the teeth are shown in Figure 3. Although four planet gears 32 are shown, it will be obvious to those skilled in the art that more or fewer planet gears 32 may be provided within the scope of the claimed invention. Practical applications of an epicycloidal gear 30 generally include at least three planet gears 32.
Das in Figur 2 und 3 beispielhaft dargestellte Epizykloidengetriebe 30 ist ein Planetengetriebe, bei dem der Planeten träger 34 über Gestänge 36 mit einer Ausgangsweile 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 Epizyldoidengetriebe 30 eine Stemanordnung 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. The epicycloidal gear 30 shown by way of example in FIGS. 2 and 3 is a planetary gear in which the planet carrier 34 is coupled to an output shaft via linkage 36, the ring gear 38 being fixed. However, any other suitable type of epicycloidal gear 30 can be used. As another example, the epicyclic gear 30 may be a star arrangement in which the planet carrier 34 is held in place, allowing the ring gear (or outer gear) 38 to rotate. In such an arrangement, the fan 23 is driven by the ring gear 38. As another alternative example, the transmission 30 may be a differential gear that allows both the ring gear 38 and the planetary carrier 34 to rotate.
Es versteht sich, dass die in Figur 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, 40 in dem Beispiel von Figur 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 Getrie- begehäuse) verwendet werden, und die Offenbarung ist nicht auf die beispielhafte Anordnung von Figur 2 beschränkt Beispielsweise ist für den Fachmann ohne Weiteres erkenntlich, dass sich die Anordnung von Ausgang und Stützgestängen und Lagerpositionierungen bei einer Stemanordnung (oben beschrieben) des Getriebes 30 in der Regel von jenen, die beispielhaft in Figur 2 gezeigt werden, unterscheiden würden. It goes without saying that the arrangement shown in FIGS. 2 and 3 is merely exemplary and various alternatives are within the scope of protection of the present disclosure. Any suitable arrangement for positioning the transmission 30 in the engine 10 and / or for connecting the transmission 30 to the engine 10 can be used merely as an example. As another example, the connections (e.g., the linkages 36, 40 in the example of Figure 2) between the transmission 30 and other parts of the engine 10 (such as the input shaft 26, the output shaft and the fixed 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 (for example, between the input and output shafts of the gearbox and the fixed structures such as the gearbox housing) are used, and the disclosure is not limited to the exemplary arrangement of FIG. 2. 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 in a stem arrangement (described above) of the transmission 30 is usually would differ from those shown by way of example in FIG.
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 locations.
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 aulweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in Figur 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine Teilungsstromdüse 20, 22 auf, was bedeutet dass der Strom durch den Bypasskanal 22 seine eigene Düse aufweist die von der Triebwerkskemdüse 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 Tel· lungsstrom) 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 T urboprop-T riebwerk, 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 a further example, the gas turbine engine shown in Figure 1 has a split flow nozzle 20, 22, which means that the flow through the bypass duct 22 has its own nozzle which is separate from the engine nozzle 20 and radially outside thereof, however, this is not restrictive and any Aspect of the present disclosure may also apply to engines in which the flow through the bypass duct 22 and the flow through the core 11 are 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 apply to any type of gas turbine engine such as z. B. in an open rotor (in which the fan stage is not surrounded by an engine nacelle) or a T urboprop-T engine.
Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in der Richtung von unten nach oben in Figur 1) und eine Umfangsrichtung (senkrecht zu der Ansicht in Figur 1) umfasst Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung verlaufen senkrecht zueinander. The geometry of the gas turbine engine 10 and components thereof is or are defined by a conventional axis system which has an axial direction (which is aligned with the axis of rotation 9), a radial direction (in the direction from bottom to top in Figure 1) and a circumferential direction (perpendicular to the view in FIG. 1) includes the axial, radial and circumferential directions running perpendicular to one another.
Die Planetenräder 32 sind jeweils drehbar auf Planetenradbolzen 42 angeordnet Der Planetenträger 34 weist in der in Fig. 4 näher dargestellten Art und Weise zwei in axialer Richtung zueinander beabstandete Wangen 43, 44 auf, die fest miteinander verbunden sind. Die Planetenradbolzen 42 sind endseitig jeweils im Bereich der Wangen 43, 44 drehfest mit dem Planetenträger 34 verbunden. Des Weiteren sind die Planetenradbolzen 42 jeweils aus Siliziumnitrid hergestellt Zusätzlich bilden Außenseiten 45 der Planetenradbolzen jeweils eine innere Lauffläche eines Gleitlagers für die Planetenräder 32. The planet gears 32 are each rotatably arranged on planet gear bolts 42. The planet carrier 34 has, in the manner shown in more detail in FIG. 4, two cheeks 43, 44 which are axially spaced from one another and which are firmly connected to one another. The ends of the planet gear bolts 42 are connected to the planet carrier 34 in a rotationally fixed manner in the region of the cheeks 43, 44. Furthermore, the planetary gear bolts 42 are each made of silicon nitride. In addition, outer sides 45 of the planetary gear bolts each form an inner running surface of a sliding bearing for the planetary gears 32.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Aus- führungsfbrmen 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.
Figure imgf000023_0001
It goes without saying that the invention is not restricted to the embodiments described above and various modifications and improvements can be made without departing from the concepts described here. 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.
Figure imgf000023_0001

Claims

Patentansorüche Patent claims
1. Planetengetriebe (30) eines Gasturbinentriebwerkes (10) mit wenigstens einem Planeten träger (34), der mit wenigstens einem Planetenradbolzen (42) ausgeföhrt ist, auf dem wenigstens ein Planetenrad (32) drehbar angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Planetenradbolzen (42) aus einer Keramik hergestellt ist, die durch ein Verhältnis zwischen deren Elastizitätsmodul und deren Dichte größer als 25 GPa*cm3/g gekennzeichnet ist 1. Planetary gear (30) of a gas turbine engine (10) with at least one planet carrier (34) which is executed with at least one planet gear pin (42) on which at least one planet gear (32) is rotatably arranged, the at least one planet gear pin (42 ) is made from a ceramic which is characterized by a ratio between its modulus of elasticity and its density greater than 25 GPa * cm 3 / g
2. Planetengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass der Planetenradbolzen (42) aus Siliziumnitrid hergestellt ist 2. Planetary gear according to claim 1, characterized in that the planet wheel bolt (42) is made of silicon nitride
3. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Planetenrad (32) mit wenigstens einem Sonnenrad (28) in Eingriff steht 3. Planetary gear according to claim 1 or 2, characterized in that the planet gear (32) is in engagement with at least one sun gear (28)
4. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens ein Hohlrad (38) vorgesehen ist das mit dem wenigstens einen Planetenrad (32) kämmt 4. Planetary gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one ring gear (38) is provided which meshes with the at least one planet gear (32)
5. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass der Planetenträger (34) drehtest ausgeführt ist 5. Planetary gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the planet carrier (34) is designed to be rotationally test
6. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass der Planetenträger (32) drehbar ist 6. Planetary gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the planet carrier (32) is rotatable
7. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass der Planetenträger (32) zwei in axialer Richtung zueinander beab- standete Wangen (43, 44) umfasst wobei der Planetenradbolzen (42) endseitig jeweils im Bereich der Wangen (43, 44) drehtest mit dem Planetenträger (34) verbunden ist 7. Planetary gear according to one of claims 1 to 6, characterized in that the planet carrier (32) comprises two cheeks (43, 44) spaced apart from one another in the axial direction, the planet gear pin (42) at the end in the region of the cheeks (43, 44) ) rotated with the planet carrier (34) is connected
8. Gasturbinentriebwerk (10) für ein Luftfahrzeug, das Folgendes umfasst einen Triebwerkskem (11), der eine Turbine (19), einen Verdichter (14) und eine die Turbine (19) mit dem Verdichter (14) verbindende Kemwelle (26) umfasst; 8. A gas turbine engine (10) for an aircraft, comprising an engine core (11) which comprises a turbine (19), a compressor (14) and a core shaft (26) connecting the turbine (19) to the compressor (14) ;
ein Gebläse (23), das stromaufwärts des Triebwerkskems (11 ) positioniert ist wobei das Gebläse mehrere Gebläseschaufeln umfasst und a fan (23) positioned upstream of the engine core (11), the fan comprising a plurality of fan blades and
ein Getriebe (30), das einen Eingang von der Kemwelle (26) empfängt und Antrieb für das Gebläse (23) zum Antreiben des Gebläses (23) mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kemwelle (26) abgibt wobei das Getriebe (30) als ein Planetengetriebe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist a gearbox (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 gearbox (30) as a Planetary gear according to one of claims 1 to 7 is carried out
9. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine eine erste Turbine (19) ist, der Verdichter ein erster Verdichter (14) ist und die Kemwelle eine erste Kemwelle (26) ist; 9. Gas turbine engine according to claim 8, 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);
der Triebwerkskem (11 ) ferner eine zweite Turbine (17), einen zweiten Verdichter (15) und eine zweite Kemwelle (27), die die zweite Turbine (17) mit dem zweiten Verdichter (15) verbindet, umfasst; und the engine core (11) further comprises a second turbine (17), a second compressor (15) and a second core shaft (27) which connects the second turbine (17) to the second compressor (15); and
die zweite Turbine (17), der zweite Verdichter (15) und die zweite Kemwelle (27) dahingehend angeordnet sind, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kemwelle (26) zu drehen. 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).
10. Verfahren zum Herstellen eines Planetenradbolzens (42) aus Siliziumnitrid, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 10. A method for producing a planet gear pin (42) from silicon nitride, characterized by the following process steps:
- Befüllen eines Behälters mit pulverförmigem Siliziumnitrid - Filling a container with powdered silicon nitride
- Verschließen des befüllten Behälters - Closing the filled container
- Sintern des Siliziumnitrids durch Beaufschlagen des befüllten Behälters von außen mit Druck und thermischer Energie. - Sintering the silicon nitride by applying pressure and thermal energy to the filled container from the outside.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass der befüllte11. The method according to claim 10, characterized in that the filled
Behälter zum Sintern des Siliziumnitrids mit Temperaturen von bis zu 2000 ºC und Drücken zwischen 180 MPa und 250 MPa, vorzugsweise mit etwa 200 MPa beaufschlagt wird. Container for sintering the silicon nitride at temperatures of up to 2000 ° C and pressures between 180 MPa and 250 MPa, preferably about 200 MPa.
PCT/EP2020/063029 2019-05-31 2020-05-11 Planetary transmission of a gas turbine engine, and gas turbine engine WO2020239417A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019114685.2 2019-05-31
DE102019114685.2A DE102019114685A1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Planetary gear of a gas turbine engine and gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020239417A1 true WO2020239417A1 (en) 2020-12-03

Family

ID=70681842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/063029 WO2020239417A1 (en) 2019-05-31 2020-05-11 Planetary transmission of a gas turbine engine, and gas turbine engine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019114685A1 (en)
WO (1) WO2020239417A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3822919A1 (en) * 1988-07-06 1990-01-11 Interelectric Ag COMPOSITE
DE4435182A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-04 Fraunhofer Ges Forschung High strength wear-resistant silicon nitride
US20030042647A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 Pyzik Aleksander J. Boron containing ceramic-aluminum metal composite and method to form the composite
DE102014105924A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Wittenstein Ag planet
US20160377167A1 (en) 2015-06-25 2016-12-29 United Technologies Corporation Rolling element cage for geared turbofan
EP3270009A1 (en) * 2016-07-12 2018-01-17 Rolls-Royce plc A geared gas turbine engine and a gearbox

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3822919A1 (en) * 1988-07-06 1990-01-11 Interelectric Ag COMPOSITE
DE4435182A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-04 Fraunhofer Ges Forschung High strength wear-resistant silicon nitride
US20030042647A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 Pyzik Aleksander J. Boron containing ceramic-aluminum metal composite and method to form the composite
DE102014105924A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Wittenstein Ag planet
US20160377167A1 (en) 2015-06-25 2016-12-29 United Technologies Corporation Rolling element cage for geared turbofan
EP3270009A1 (en) * 2016-07-12 2018-01-17 Rolls-Royce plc A geared gas turbine engine and a gearbox

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019114685A1 (en) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018107494A1 (en) A planetary gear device having an oil supply device, a gas turbine engine with a planetary gear device and a method for manufacturing a blade pump
DE102020103776A1 (en) Geared gas turbine engine
DE102020103780A1 (en) Geared gas turbine engine
DE102018133388A1 (en) Planetary gear and method for assembling a planetary gear
DE102019117038A1 (en) Gearbox and gas turbine engine
DE102020115579A1 (en) GAS TURBINE ENGINE WITH HIGHLY EFFICIENT FAN
DE102020104625A1 (en) INSTALLATION AND OPERATION OF AN EFFICIENT GAS TURBINE ENGINE
EP3715586A1 (en) Rotor blade of a turbomachine
DE102018106564A1 (en) Planetary gear, wedge sleeve, gas turbine engine with planetary gear and method of manufacturing a planetary gear
DE102019106633A1 (en) Transmission and gas turbine engine
DE102018132892A1 (en) Intermediate housing structure for a compressor device of a gas turbine engine and a gas turbine engine
DE102018122535A1 (en) Planetary gear device, gas turbine engine and method of manufacturing a planetary gear device
DE102018106864A1 (en) A method of assembling a planetary gear, a planetary carrier and an aircraft engine
DE102019102450B4 (en) Method of assembling a gear module of a gas turbine engine
DE102020122678A1 (en) planetary gear
DE102020122564A1 (en) Plain bearing device, transmission device with a plain bearing device and gas turbine engine with a plain bearing device
WO2020239417A1 (en) Planetary transmission of a gas turbine engine, and gas turbine engine
DE102020122418A1 (en) Planetary gear
WO2021008901A1 (en) Shaft coupling with a spline toothing system
DE102019116974A1 (en) Gearbox and gas turbine engine
DE102019131077A1 (en) Geared turbofan engine
DE102019106999A1 (en) Spur gear and planetary gear with such a spur gear
DE102018129998A1 (en) Gear housing and method for manufacturing a gear housing
EP4034756B1 (en) Gas turbine engine of an aircraft comprising a transmission
EP3543481B1 (en) Gas turbine engine and method for introducing oil into a gearbox

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20725509

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20725509

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1