CN108027018B - 涡轮机中的设备驱动变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮机设备的驱动变速箱(32)，包括用于旋转地连接到涡轮机的动力传动轴的主轴(34)，该主轴(34)包括旋转地驱动至少一件设备(69)的至少一个锥齿轮(36)。根据本发明，该变速箱包括一个具有圆柱齿轮(44)的齿轮组(42)，其包括一个连接到主轴(34)的旋转驱动的输入部，以及多个输出部(46)，每个输出部都用于驱动一件设备(48a、48b、48c、48d、48e)，该齿轮组(42)在一角扇区上延伸，所述输出部(46)沿该角扇区成角度地间隔开。

Description

涡轮机中的设备驱动变速箱

技术领域

本发明涉及飞行器涡轮机中存在的设备的驱动变速箱。

背景技术

在涡轮机中，通过一个连接到涡轮机轴的齿轮系统转动地驱动多种设备，例如电力生产的专门发电机、用于压力供给燃料或油等的泵。

通常，如图1所示，涡轮机从上游到下游包括，风扇12、低压压缩机14、中间罩壳16、高压压缩机18、燃烧室20、高压涡轮21和低压涡轮22。进入涡轮机的空气分为初级气流(箭头A)，其在低压和高压压缩机14、18内侧朝燃烧室20的所谓初级空气喷口中循环，然后通过高压和低压涡轮21、22，以及次级空气流(箭头B)，其在旁通压缩机14、18，燃烧室20和涡轮21、22的所谓次级空气喷口中循环。中间罩壳16包括径向向外延伸的结构臂24。中间罩壳16的一个臂24包含动力传动轴26，其基本径向地延伸并且其内端部由高压压缩机18的轴28转动地驱动。动力传动轴26的径向外端与涡轮机设备驱动变速箱30的主轴一端一起转动地驱动。变速箱30通常布置在一个形成涡轮机周边外壳的吊舱中。

这种驱动变速箱包括一个齿轮组，其包括连续的圆柱形互相接合的齿轮并且其直径适用于一些轮子的轴线，所述轮子用作用于以给定速度驱动一件设备的输出部。这种构造特别地有趣，因此这可以使转速正确地适用于每件设备。然而，这种安装类型显示相当大并且其在吊舱中的安装需要涡轮机的更大直径，这应该期望地减少，从而减少涡轮机的气动阻力。

因此，为了降低涡轮机的直径并且更具体地吊舱的厚度，已经提出了在所谓的喷口间区域布置设备驱动变速箱和相关的设备。实际上，这种喷口间区域轴向地定位在主喷口和副喷口之间的高压压缩机，即在径向向外地限定初级环形喷口的内环形壁和径向向内地限定次级环形喷口的外环形壁之间。如图1可以看出，驱动变速箱的径向整体尺寸应被限制，以防止其影响初级和次级喷口中的气流。此外，应相对于如上所述的驱动变速箱减少轴向整体尺寸，从而防止其在下游延伸太远以及受到燃烧室的热辐射影响。最终，也应相对于吊舱中的位置减少驱动变速箱的周边整体尺寸，由于喷口之间的空间已经用于多种管道和涡轮机元件的通道，并且由于在这个点的直径也小于在吊舱的。

为此，已经建议用通过锥齿轮的主轴承载的圆柱形齿轮代替齿轮组，每个锥齿轮转动地驱动两件相对于包含主轴轴线的平面对称地布置的设备。因此，诸多件设备沿主轴分配并由此驱动。如果这种类型的安装可以减少驱动变速箱的整体尺寸，然而它提出了几种困难。事实上，每个锥齿轮驱动两件设备，这需要所述两件设备的相同转速，这并不可以使每件设备都具有最佳的驱动速度。此外，制造锥齿轮显示很困难。最终，这种驱动变速箱整体上轴向地延伸，并通过轴向间隔开的附接点固定。其结果是这种驱动变速箱更容易受到侧向位移。

发明内容

本发明的主要目的是专门为通过现有技术提出以及如上所述的问题带来一种简单、有效和经济的解决方案。

为此，提供了一种涡轮机设备的驱动变速箱，其包括用于转动地连接到涡轮机的动力传动轴的主轴，所述主轴包括转动地驱动至少一件设备的至少一个锥齿轮，其特征在于，它包括一个具有圆柱齿轮的齿轮组，所述齿轮组包括一个连接到主轴的转动驱动的输入部并包括多个输出部，每个用于驱动一件设备，所述齿轮组在角扇区上延伸并且所述输出部沿角扇区有角度地间隔开。

根据本发明，所述驱动变速箱包括能够驱动例如两件设备容易以相同速度旋转的至少一个锥齿轮，例如，诸多发电机和一个例如具有直线或螺旋齿的具有圆柱齿轮的齿轮组，所述齿例如可驱动每个都可以不同速度旋转的油分离器和泵。

使用在周边延伸的齿轮组可以使圆周上的其输出部绕涡轮轴的轴线间隔开，并且从而降低变速箱的轴向外形尺寸。集成一个包括圆柱齿轮的齿轮组可以简化驱动变速箱的设计。

因此，根据本发明的驱动变速箱结合了仅包括圆柱齿轮的常规驱动变速箱以及仅具有锥齿轮的驱动变速箱的优点，同时消除了每个这种驱动变速箱的相应缺点。

根据本发明的另一特征，所述驱动变速箱包括更靠近所述齿轮组的圆周端部布置的，用于在涡轮机罩壳上悬挂该齿轮组的设备。当使用具有锥齿轮的变速箱时，这种附接可以防止现有技术中变速箱的侧运动。

根据本发明的另一特征，所述至少一个锥齿轮设置在主轴上，一端连接到齿轮组的输入部，相对端承载用于转动连接到动力传动轴的设备。

变速箱的输出部可轴向地延伸，即，没有径向或圆周组件，并且从与面对所述至少一个锥齿轮相对的变速箱的表面延伸。

这种构造似乎特别地有趣，由于可以布置在主轴一端包括流体通道管的诸多件设备，这更容易将变速箱集成到涡轮机内并且更具体地集成到涡轮机的喷口间空间内。

在本发明的一种特别构造中，所述齿轮组在圆周上延伸超过45°到180°的角距离，优选在约150°以上。

例如，所述锥齿轮可转动地连接到相对于包含主轴的轴线的平面彼此相对对称地布置的至少两件设备。所述诸多件设备可以是发电机。

优选地，根据本发明的驱动变速箱包括仅一个可以驱动两个可以相同转速旋转的发电机的锥齿轮，通过具有圆柱齿轮的齿轮组的输出部转动地驱动其它件设备。

本发明还涉及一种涡轮机，包括以上公开类型的驱动变速箱。所述主轴可在一个包含涡轮机的轴线的平面中延伸，并且所述齿轮组可被如此布置，从而所述输出部绕涡轮机的轴线有角度地延伸。

所述驱动变速箱优选地径向布置在一个将初级环形空气喷口从次级环形空气喷口分离的环形空间中，并轴向地布置在所述高压压缩机，所述变速箱被如此布置，因此该齿轮单元被布置在所述至少第一锥齿轮的下游。

附图说明

在参照附图时，在阅读作为非限制性示例给出的以下描述后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、优点和特征将变得显而易见，其中：

—图1是根据现有技术的涡轮机的示意剖视图；

—图2是本布置在喷口间空间中的根据本发明的驱动变速箱的示意图；

—图3是根据本发明的驱动变速箱的电影链的示意性表示；

—图4是根据本发明的驱动变速箱的透视图和侧面示意图；

—图5是在透视图和在图4的驱动变速箱的上游方向中的示意图；

—图6是图4的驱动变速箱的上游方向的示意图。

具体实施方式

图2示出了被布置在一个喷口间空间中的根据本发明的驱动变速箱32，所述喷口间空间被限定在涡轮机的初级和次级气流喷口之间。

图3更具体地示出了根据本发明的驱动变速箱32，其包括一个承载锥齿轮36的主轴34，所述锥齿轮36被布置在主轴34的第一端38和第二端40之间。主轴34的第一端38连接到一个具有圆柱齿轮44a、44b、44c、44d、44e的齿轮组42的输入部，所述圆柱齿轮例如为具有直齿或斜齿的齿轮。齿轮44a、44b、44c、44d、44e中的一些具有一个由齿轮44a、44b、44c、44d、44e的中心轴形成的输出部46a、46b、46c、46d、46e，所述中心轴旋转地驱动给定件设备48a、48b、48c、48d、48e。齿轮组42被安装在一个形成外封套或外整流罩的刚性封套50中。

根据本发明，齿轮组42及其外封套50在一角扇区上延伸，即在一弧形上方延伸。输出部46沿该角扇区成角度地间隔开。在根据本发明的实施例中，弧形更具体地是一段圆弧，其中心位于涡轮机的轴线X上(图1)。齿轮组42从而在周边上绕涡轮机的轴线X延伸，并且多件设备48a、48b、48c、48d、48e的齿轮组的输出部46a、46b、46c、46d、46e在周边上关于涡轮机的轴线X间隔开，这使得多件设备48a、48b、48c、48d、48e可分布在高压压缩机的周边上。外封套或整流罩50包括彼此基本平行并且基本垂直于涡轮机的轴线X的上游壁52和下游壁54。上、下游壁的边缘通过在周边上延伸的两个内56外58径向弯曲壁连接。内壁56具有凹入弯曲的径向内表面，外壁58具有凸起弯曲的径向外表面。齿轮组42的输出部46沿下游方向相对于齿轮组42延伸，并穿过外封套50的下游壁54。

主轴34的第二端40连接到用于旋转连接到一动力传动轴的连接装置，所述动力传动轴被连接以旋转地驱动高压压缩机的轴，这是本领域技术人员所公知的。这种连接装置包括一个通过一对锥齿轮60、62连接到主轴34的端部40的传输轴61(图3)，与被连接到主轴34的所述第二端40的那个相对的传输轴61的端部通过另一对锥齿轮被连接到动力传动轴。使用插入到在动力传动轴和主轴34之间的电影链内的传输轴61，能够使驱动变速箱32与其环境正确地几何适配。

如图6所示，齿轮装置42的角端部包括用于附接到壁66的装置64，其径向地向外限定初级气流喷口。这种附接装置64由齿轮组42的外整流罩50承载，并且例如为连接杆、杆或固定支架类型。

在本发明的可能的实施例中，齿轮组42延伸超过一个45°到180°的角距离。在图中所示的实际实施例中，齿轮组42延伸超过约150°的角距离。

在本发明的一个示例性实施例中，主轴的锥齿轮36与两个锥齿轮67啮合，每个锥齿轮均包括一个旋转地驱动一件设备69的输出部68。这两件设备69相互对称并且相对于包含主轴34的轴线的平面对称地布置。这两件设备，例如是用于启动涡轮机并且在飞行中向飞行器内侧的娱乐设备供应电流的电起动发电机。使用锥齿轮，从而可以在喷口间的空间中安装大体积设备。

在本发明的一个实施例中，该齿轮组包括五个输出部46a、46b、46c、46d、46e，其中第一个连接到一个用于润滑涡轮机的滚动轴承和驱动变速箱的轴承的单元70。第二输出部连接到一个用于向飞行器的电子导航和控制部件供电的永久磁铁发电机72。第三输出部连接到一个与润滑单元连接的油分离器74。第四输出部连接到一个用于向发动机的电子导航组件供电的永久磁铁交流发电机76，例如被称为FADEC(全权限数字发动机控制)的计算器。第五输出部连接到燃料泵78。

根据本发明的驱动变速箱32还可包括布置在第一和第二端之间的几个锥齿轮。

Claims (9)

1.一种涡轮机，包括用于数件设备的驱动变速箱(32)，所述驱动变速箱包括一个用于旋转地连接到该涡轮机的动力传动轴的主轴(34)，所述主轴(34)包括旋转地驱动至少一件设备(69)的至少一个锥齿轮(36)，其特征在于，它包括一个具有圆柱齿轮(44a、44b、44c、44d、44e)的齿轮组(42)，所述齿轮组包括一个连接到所述主轴(34)的旋转驱动的输入部，并且包括多个输出部(46)，每个输出部均用于驱动一件设备(48a、48b、48c、48d、48e)，所述齿轮组(42)在一角扇区上延伸，所述输出部(46a、46b、46c、46d、46e)绕该涡轮机的轴线(X)沿所述角扇区成角度地间隔开，所述齿轮组的全部输出沿着相对于所述齿轮组的下游方向延伸。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，它包括更靠近所述齿轮组的外围端的用于将该齿轮组(42)悬挂在涡轮机的一罩壳上的设备。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，所述至少一个锥齿轮(36)设置在连接到所述齿轮组(42)的输入部的一端与承载用于旋转地连接到一动力传动轴的设备的一个相对端之间的轴上。

4.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述变速箱(32 )的输出部沿轴向并且从所述变速箱(32 )的与面对所述至少一个锥齿轮(36)的那个相对的表面延伸。

5.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，所述齿轮组(42)在周边上延伸过45°到180°的角距离。

6.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，所述至少一个锥齿轮(36)连接到至少两件设备(69)，所述至少两件设备(69)相互对称布置并且相对于包含主轴(34)的轴线的一平面对称布置。

7.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述设备为发电机(69)。

8.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，它包括仅一个锥齿轮(36)。

9.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，所述驱动变速箱(32)沿径向布置在一个分离初级环形空气喷口和次级环形空气喷口的环形空间中，并且沿轴向布置在高压压缩机上，如此布置使得齿轮单元被布置在所述至少一个锥齿轮(36)的下游。

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