涡轮机的减速器的制作方法

本发明涉及涡轮机的减速器领域，特别地涉及用于飞行器的涡轮机的减速器领域。

背景技术

现有技术特别包括文献EP-A1-3453924。

目前的涡轮机(特别地，包括一个或多个螺旋桨或风扇的涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机，螺旋桨或风扇产生主流和次级流)包括被称为减速器的传动系统。在考虑螺旋桨或风扇的特殊架构(例如稀释比)的同时，该减速器通过涡轮机的主体的低压涡轮的轴以正确的旋转速度驱动该一个或多个螺旋桨或风扇。

特别地在具有高稀释比风扇的涡轮喷气发动机上，减速器的运行需要特别大流量的润滑剂或润滑油，以确保减速器的各种部件(例如减速器的小齿轮和轴承)的润滑和冷却、以及大量能量的耗散。润滑剂的流量取决于架构，例如，对于特定的架构，在起飞时润滑剂的流量约为每小时6000升至7000升。

在使用的减速器中，我们发现了行星齿轮和周转齿轮(也被称为减速齿轮箱或RGB)。这种减速器包括行星小齿轮或中心小齿轮(被称为太阳齿轮)、外环齿轮(或外行星齿轮)以及行星主动齿轮(被称为行星齿轮)，行星主动齿轮被安装在行星架上并且与太阳齿轮和环齿轮啮合。这些部件中的一个部件在旋转中必须被锁定，以使得齿轮系运行。

当行星架旋转地固定时，太阳齿轮和环齿轮分别引导和被引导，反之亦然。因此，减速器是“行星齿轮”类型的。在相反的情况下，减速器是“周转齿轮”类型，外环齿轮旋转地固定，并且太阳齿轮和行星架驱动和被驱动。

这种减速器通常被布置在风扇和低压(BP)压缩机之间，低压压缩机属于涡轮机的主体。这些减速器的优点是它们提供了高的减速比，使得风扇和低压涡轮的速度能够独立地进行调整，从而使得风扇和低压涡轮的使用可以最优化。

然而，这种类型的减速器有其缺点。问题中的一个问题是对小齿轮和轴承的啮合进行适当润滑。由于流动穿过减速器的高能量，减速器的润滑不良可能导致减速器的性能下降或减速器的损坏。

从现有技术中已知一种用于从周转齿轮类型的减速器回收润滑油的设备，如文献WO-A1-2013/124590中所描述的，该设备包括油的引导和转向装置，该装置通过离心将油朝减速器的齿轮引导和转向并且围绕静止的环齿轮延伸。这些装置包括两个对称的油回收槽，该油回收槽是静止的，围绕着减速器，并且终止于具有两个勺部的圆周上的一点，这两个勺部远离槽转向以排出收集的油。收集的油返回发动机的主储存部。该设备只适用于对周转齿轮类型的并且在高速下运行的减速器进行润滑。因此，该设备不能用于其他运行条件，特别是当涡轮机处于停止状态、在启动期间或者当风扇轴以顺时针或逆时针方向以低速自由地旋转(被称为“似风车般旋转”阶段)时。在似风车般旋转的情况下，风扇轴在风的作用下旋转，并驱动涡轮机的减速器和涡轮轴。

建议在停止或以低速运行时对减速器进行辅助润滑，以保护减速器的部件。润滑的泵和润滑剂的输送可以用来保证这种辅助润滑功能。然而，它们的缺点是需要复杂且笨重的安装。

在本文中，通过提出用于特别地在低速运行的情况下的减速器的润滑方案，在保护减速器的部件的同时，有趣地克服了现有技术的缺点。

技术实现要素：

因此，本发明提出了一种涡轮机的减速器，特别地，提出了一种飞行器的涡轮机的减速器，该减速器包括：中心太阳齿轮，该中心太阳齿轮以围绕旋转轴线X整体旋转的方式被安装在动力轴上；环形的环齿轮，该环形的环齿轮与轴线X同轴；以及多个行星齿轮，该多个行星齿轮围绕轴线X布置并且被能移动地安装在行星架上，所述行星齿轮与所述太阳齿轮和环形的环齿轮啮合，环形的环齿轮围绕行星齿轮延伸，减速器进一步包括润滑剂回收设备，该润滑剂回收设备包括润滑剂的回收管道，该润滑剂通过离心从所述减速器排出。

根据本发明的回收设备包括勺部，该勺部被安装成在减速器的可移动构件上围绕枢转轴线P在展开状态和休止状态之间进行枢转，该可移动构件围绕轴线X旋转，一方面，当减速器的动力轴以第一预定速度旋转时，勺部处于展开状态，并且在展开状态下，每个勺部被构造成通过朝向管道移动来回收润滑剂的一部分，另一方面，当减速器的动力轴以大于所述第一预定速度的第二预定速度旋转时，勺部处于休止状态。

根据本发明，可移动构件是环形的环齿轮。

因此，该方案使得能够实现上述目的。本发明提出对润滑设备进行整合，该润滑设备包括可移动的勺部并且被安装在可移动构件上。特别地，在低速时，这些勺部被展开，以回收在回收管道的底部处停滞的润滑剂并且由于重力使润滑剂返回到减速器的顶部以将收集的润滑剂重新分配到同一减速器的齿轮。在高速时，这些可移动的勺部处于休止状态(即不起作用)，并且不阻碍(特别地，不搅动)润滑剂在回收管道中的循环。用于对减速器进行被动地润滑的该辅助设备特别适用于低速运行(例如在似风车般旋转、停止或启动期间)，该低速运行对油的需求相对较低，即大约每小时100升。该润滑设备还使得能够消除对涡轮机中的额外的发电机或额外的泵的需求。该减速器使得能够以一种简单且有效的方式来改善以低速和高速运行的减速器内的润滑，同时避免使所述减速器杂乱。

行星齿轮的小齿轮、环齿轮的小齿轮以及太阳齿轮的小齿轮形成了减速器的齿轮。

根据另一实施例，减速器是行星齿轮，并且行星架是静止的。

根据另一实施例，所述回收设备包括槽，该槽径向向外并且至少部分地围绕环齿轮延伸，所述管道由槽承载并且至少部分地围绕轴线X周向地延伸。

根据另一实施例，所述管道在第一位置的水平处与槽流体连通以储存润滑剂，该第一位置基本上位于减速器的底部并且远离减速器的轴线X。

在本应用中，勺部围绕轴线X的旋转相当于逆时针旋转。因此，有利地，每个勺部被构造成围绕轴线X从第一位置(等同于6点钟方向)旋转到第三位置(等同于3点钟方向)，然后旋转到第二位置(等同于12点钟方向)并且最终旋转到第四位置(等于9点钟方向)，第一位置基本上位于减速器的底部并且远离中心太阳齿轮，第三位置远离太阳齿轮，第二位置基本上位于减速器的顶部并且与所述第一位置相对，第四位置与所述第三位置相对。

根据另一实施例，回收设备进一步包括至少一个润滑剂的输送通道，该输送通道由行星架承载并且至少部分地围绕轴线X在第二位置和第三位置之间周向地延伸，该第二位置与所述第一位置相对，第三位置被布置在所述第一位置和第二位置之间，所述通道旨在从所述勺部接纳润滑剂并且基本上朝向所述减速器的齿轮开口。

根据另一实施例，润滑剂的输送通道在所述第一位置和所述第二位置之间至少部分地围绕所述轴线X周向地延伸。

根据另一实施例，每个勺部在其展开状态下被构造成：一方面，从所述第一位置从管道回收润滑剂，并且另一方面，将输送通道中的回收的润滑剂全部沿着第三位置朝向第二位置进行重新引导。

根据另一实施例，所述通道包括分配构件，该分配构件包括喷射器，该喷射器基本上被布置在所述第三位置的水平处，基本上在减速器的下游并且远离太阳齿轮，喷射器被构造成朝向减速器的齿轮喷射润滑剂，润滑剂在通道中流动并且由勺部排出。

根据另一实施例，每个勺部包括平衡构件，该平衡构件被构造成使勺部在围绕轴线X旋转期间产生的离心力的作用下从展开状态倾斜到休止状态，或者从休止状态倾斜到展开状态。

根据另一实施例，每个勺部包括返回构件，该返回构件被构造成将勺部保持在其展开状态。

在该构造中，当环齿轮以第二预定速度(即以大于1000rpm的速度)旋转时，平衡构件被构造成使勺部从展开状态倾斜到休止状态。因此，当环齿轮以低速旋转时，返回构件被构造成使勺部从休止状态返回到展开状态。

根据另一实施例，环齿轮具有径向向外延伸的凸缘，并且每个勺部通过连接部件能移动地安装在凸缘上，该连接部件包括开口，勺部插入到该开口中。

根据另一实施例，润滑剂回收管道沿着轴线X在行进穿过凸缘并且垂直于轴线X的平面的一侧上延伸。

根据另一实施例，勺部被布置在润滑剂的输送通道的径向外侧。

根据另一实施例，当勺部处于其休止状态时，勺部的所述平衡构件从所述部件的开口径向向外延伸，并且当所述勺部处于展开状态时，所述勺部的平衡构件从所述部件的开口径向向内延伸。

本发明还涉及一种组件，该组件包括：风扇轴，该风扇轴沿旋转轴线X延伸；动力轴，例如低压轴，该动力轴沿轴线X延伸并且旨在使风扇轴沿轴线X旋转；以及根据前述实施例中任一实施例所述的减速器，该减速器被安装在风扇轴和动力轴之间，动力轴连接到中心太阳齿轮，并且环齿轮联接到风扇轴。

本发明还涉及一种双流涡轮机，特别地，涉及飞行器的双流涡轮机，该双流涡轮机包括组件，该组件包括根据本发明的减速器。

附图说明

通过以下以非限制性示例并且参照附图来进行的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

[图1]图1是包括使用本发明的风扇模块的涡轮机的轴向截面的一半的示意图；

[图2]图2是根据本发明的减速器的轴向截面的一半的示意图；

[图3]图3是根据本发明的实施例的行星减速器的示例的局部透视示意图；

[图4]图4是图3中的减速器的前视示意图；

[图5]图5是图3的减速器的润滑剂的输送通道的局部透视示意图；

[图6a]图6a是图3的减速器的润滑剂的回收管道的局部透视示意图；

[图6b]图6b是图6a的管道的局部侧视示意图；

[图7a]图7a是图3的减速器的勺部的局部透视示意图；

[图7b]图7b是图7a所示的减速器的勺部的前视示意图；

[图7c]图7c是减速器的安装在连接部件上并且在图7a或图7b中示出的勺部的顶视示意图。

具体实施方式

按照惯例，在本申请中，术语“内”和“外”、以及“内部”和“外部”是相对于飞行器发动机的轴线X径向地限定的。因此，沿发动机的轴线X延伸的圆柱体包括内表面和外表面，该内表面面向发动机的轴线，该外表面与圆柱体的内表面相对。“轴向的”或“轴向地”是指平行于轴线X的任何方向，“横向地”或“横向的”是指垂直于轴线X的任何方向。类似地，术语“上游”和“下游”是关于涡轮机中空气的流动方向来限定的。

图1示出了涡轮机1，该涡轮机通常包括螺旋桨或风扇S、低压压缩机1a、高压压缩机1b、环形燃烧腔室1c、高压涡轮1d、低压涡轮1e以及排气喷嘴1h。高压压缩机1b和高压涡轮1d通过高压轴2连接，并且高压压缩机、高压涡轮以及高压轴一起形成了高压(HP)本体。低压压缩机1a和低压涡轮1e通过低压轴3连接，并且低压压缩机、低压涡轮以及低压轴一起形成了低压(BP)本体。

风扇S由风扇轴4驱动，风扇轴通过减速器10联接到BP轴3。在该实施例中，在此，减速器10示意性地示出为“行星齿轮”类型。

减速器10被布置在涡轮机的前部分中。在此，涡轮机的静止结构示意性地包括上游部分5a和下游部分5b，涡轮机的固定结构被布置以形成围绕减速器10的外壳E1。

该外壳E1可以在上游通过在轴承的水平处的密封并且在下游通过在BP轴3的通道的水平处的密封而封闭，在轴承的水平处的密封使得风扇轴4能够通过。

图2示出了减速器10的布置，减速器包括中心太阳齿轮11、外环形环齿轮14、安装在行星架13上的多个行星齿轮12。在行星减速器10的情况下，行星架13是静止的以使齿轮系运行。环齿轮14是可移动的，并且在这些附接凸缘20的水平处附接在静止结构的上游部分5a的风扇轴4上。实际上，环齿轮14被制成两个部分，以使得能够安装构成减速器的所有元件。这两个部分在凸缘20的水平处通过一系列装配螺钉21彼此附接，凸缘从环齿轮14径向地向外延伸。该凸缘20可以使得能够附接保护盖。该保护盖至少部分地在环齿轮14的凸缘20的下游周向地延伸，以防止润滑剂朝静止结构的下游部分5b射出。

减速器10一方面通过行星齿轮的太阳齿轮11的主动齿轮啮合到BP轴3的花键7，另一方面啮合到风扇轴4，风扇轴连接到同一行星齿轮的环齿轮14。传统上，太阳齿轮11驱动行星齿轮的一系列小齿轮或驱动行星齿轮12，太阳齿轮的旋转轴线X在此与涡轮机的旋转轴线一致，行星齿轮的一系列小齿轮或行星齿轮均匀地分布在减速器10的圆周上。行星齿轮12的数量通常被限定为介于三个到七个之间。行星齿轮12通过与环齿轮14的内齿部啮合来围绕行星齿轮的轴线旋转。连接到静止行星架13的行星齿轮12中的每一个行星齿轮围绕行星齿轮轴线16自由地旋转。由于行星齿轮的小齿轮与环齿轮14的内齿部的配合，行星齿轮12围绕其行星齿轮轴线16的旋转导致环齿轮14围绕轴线X旋转，而行星架13保持静止。环齿轮14的旋转还以比BP轴3的旋转速度低的旋转速度驱动风扇轴4旋转，该风扇轴连接到环齿轮。

根据实施例的示例，行星齿轮12通过一系列对中指部(未示出)被行星架13保持在适当位置，这些对中指部均匀地围绕行星架的圆周分布并且可以围绕太阳齿轮径向地延伸。当然，还有用于将行星齿轮保持在行星架上的其他技术。

图3和图4示出了行星减速器10，该行星减速器包括润滑剂(通常是油)供应设备17，该润滑剂供应设备可以被构造成形成用于减速器10的主润滑回路。该设备17通常是圆形管17的形式，该圆形管围绕太阳齿轮11延伸并形成润滑剂供应管道。设备的圆形管17包括至少一个导管19，该导管以打开的端部终止，以使得能够连接到润滑剂供应源。优选地，供应设备包括两个导管19，这两个导管连接到圆形管17，例如图4中所示出的。该管17进一步包括布置在行星齿轮12的水平处的插管18，以围绕减速器的整个圆周对齿轮进行润滑。优选地，插管18在数量上与行星齿轮12相等。

在涡轮机高速运行的情况下(即在主润滑回路的情况下)，圆形管17被构造成在插管18(未示出)的水平处在压力下输送润滑剂，以对太阳齿轮11和行星齿轮12之间的齿轮以及行星齿轮12和环齿轮14之间的齿轮进行润滑。同样，加压的润滑剂到达行星齿轮12中的每个行星齿轮的中心，以对每个行星齿轮12的轴承进行润滑。

减速器包括用于对通过离心排出的油进行回收的回收设备。回收设备包括围绕环齿轮14布置的润滑剂收集槽15。槽连接到涡轮机的静止结构的上游部分5a。环齿轮14的旋转使得润滑剂能够通过离心朝向槽15排出。该槽15具有大致环形的形状以用于收集润滑剂。在环齿轮14和槽15之间周向地留有径向间隙，以特别地使得润滑剂能够通过离心而射出并循环。槽被布置成与凸缘20径向地相对。

在以第一预定速度、即以低速(例如，以约1000rpm的最大似风车般旋转速度下)运行的情况下，当涡轮机停止或开始时，润滑剂通常在槽的底部积聚并停滞，槽的底部表示为减速器的第一位置P1。因此，如前面在技术背景中所描述的，主润滑回路(特别地，在高速下运行)在低运行速度下不能对减速器的部件进行润滑。

在图3和图4中，润滑剂(或辅助润滑)的回收设备适合于在涡轮机高速运行的情况下(特别是当勺部处于休止状态时)运行，以及在涡轮机低速运行的情况下(例如处于停止、启动中以及似风车般旋转中(特别地，当勺部处于展开状态时))运行。该回收设备包括润滑剂的输送通道24以及润滑剂回收管道25，润滑剂回收管道形成润滑剂的收集储存部。该回收设备进一步包括可在休止状态和展开状态之间移动的勺部22。

图6a和图6b示出了润滑剂回收管道25，该润滑剂回收管道由槽15承载。该管道可以与槽形成为一个部件，或者可以安装并附接到槽。管道被布置在减速器的下部分中(即6点钟方向)。在示例中并且不限于示例，管道25具有基本上在减速器的至少第四位置P4(9点钟方向)和第三位置P3(3点钟方向)之间延伸的大致半弧形的形状。从减速器的齿轮和轴承中出来的油被槽15收集，然后被储存在管道25中，优选地被储存在第一位置P1中，使得油可以被重新引导到减速器中。如图6b所示，管道25从槽15的成U形的腿部的壁轴向地延伸。特别地，管道25延伸到行进穿过环齿轮的凸缘20的平面的一侧，优选地延伸到减速器的下游。槽15和管道25优选地在第一位置P1的水平处流体连通。例如，在槽和管道之间形成至少一个开口、一个缺口或一个插管，以使得润滑剂能够从槽流到储存管道中。该管道25至少在第三位置P3和第四位置P4之间延伸，以从减速器的齿轮最佳地收集润滑剂。在图4中，管道25基本上在第三位置P3(3点钟方向)和第一位置P1(6点钟方向)之间延伸。

图3至图5还示出了用于输送由勺部22收集的润滑剂的通道24的示例。该通道24由行星架承载(图5)。因此，该通道是静止的。该通道24具有基本上在减速器的第一位置P1和第二位置P2之间、至少部分地沿环齿轮14的周向延伸的大致半弧形的形状。在示例中并且以非限制性的方式，通道24基本上在第二位置P2(12点钟方向)和第三位置P3(3点钟方向)之间延伸。因此，由管道25的勺部22回收的润滑剂被重新喷射或浇注到通道24的整个周向长度上。润滑剂流动穿过通道24以进入分配构件24a，分配构件的校准端部被收缩以形成喷射器24b。如图3所示，润滑剂例如以润滑剂的无压力流或射流的形式离开喷射器24b，无压力流或射流被引导朝向行星齿轮12和/或太阳齿轮11。

图7a至图7c示出了润滑剂的回收设备的勺部22。这些勺部被连接在环齿轮14的凸缘20的水平处。为此，连接部件23被安装在环齿轮14上并接纳至少一个勺部22。优选地，勺部22通过枢轴P可移动地安装在连接部件23上。勺部22可以通过螺栓21类型的附件21与连接部件23一起装配在环齿轮14的凸缘20上。连接部件23通常是L形的，连接部件的第一部分23a径向延伸并被附接到凸缘20，连接部件的第二部分23b从凸缘20轴向地延伸。该第二部分23b包括开口23c，在该开口中容纳至少一个勺部22。

在图7b和图7c中，每个勺部22包括具有大致中空形状的第一部分22a，以能够容纳从管道25的底部回收的润滑剂。该第一部分22a包括基本上弯曲的端部，该端部在部件23的开口23c的边缘23d的水平处形成止动部。这使得能够将勺部的倾斜限制到连接部件的开口处。勺部包括枢转轴线P，枢转轴线基本上布置在第一部分22a和第二部分之间，第二部分与该第一部分22a相对。该勺部22可以包括返回装置(未示出)以使得勺部能够返回展开状态。例如但不限于，勺部的一个返回装置是弹簧。勺部22可以进一步包括平衡构件22c，该平衡构件基本上位于第二端部的水平处，该平衡构件抵消了返回装置的返回力。例如但不限制的，平衡构件22c是配重或平衡物、或者使得勺部能够在休止和展开这两种状态之间倾斜的任何其他构件。

在涡轮机的高速(即1000rpm以上)运行期间，勺部22倾斜到休止状态，勺部中的每个勺部22朝环齿轮14倾斜。特别地，勺部22的第一部分22a的邻接端部位于基本上平行于连接部件23的第二部分22b的大致方向上。在休止状态下，勺部22a使得润滑剂能够通过离心穿过并沿着管道25进行循环，以排出从减速器的齿轮排出的润滑剂。实际上，平衡构件22c从连接部件23的第二部分23b径向地向外延伸，以当涡轮机以高速运行时施加离心力，该离心力使得勺部22能够以其休止状态倾斜。

在低速运行或涡轮机没有运行速度(小于或等于1000rpm)的情况下，可移动的勺部22倾斜到展开状态，使得每个勺部22朝着槽15伸直。特别地，勺部22的第一部分22a的邻接端部与连接部件23的开口23c间隔开。该第一部分22a相对于部件23的第二部分23b基本上横向地延伸。实际上，在这种展开状态下，平衡构件22c向连接部件23的内部延伸，以使勺部22伸直。返回装置将勺部保持在该展开位置。在这种状态下，勺部22从管道25的第一位置P1回收润滑剂，以在第一位置P1和第三位置P3之间、并且优选地在位置P3和位置P2之间(在此按照环齿轮的旋转方向)通过重力将润滑剂重新引入到通道24中。实际上，由于润滑油在减速器中的闭合回路式运行，润滑剂从减速器的齿轮排出到储存管道25中，使得勺部从管道的底部取走润滑剂。当风扇轴4例如由于风而以低速旋转时，导致环齿轮14也旋转。这也可能导致通过勺部22重新引入润滑剂。

在减速器的旋转的或可移动的构件上的勺部的构造带来了多个优点，特别地：

-通过覆盖涡轮机的所有运行情况(在低速、停止、启动和似风车般旋转的状态)来优化对行星减速器的润滑；

-在同一行星减速器中对油进行重新引导；

-简化了行星减速器的安装和运行并使其不杂乱；以及

-易于适应现有的行星减速器。

该提出的解决方案简单、有效、且经济地在涡轮机上建造且装配了减速器，同时确保了减速器的最佳润滑和使用寿命。