用于在涡轮机中保持齿轮系的组件的制作方法

本发明涉及用于在涡轮机中保持减速齿轮的装置，以及具有周转结构的齿轮系的装置。

背景技术：

通常，行星齿轮系包括与外齿圈或外太阳齿轮以及中心小齿轮或内太阳齿轮接合的诸多行星小齿轮。行星齿轮由行星齿轮架承载，并且可自由地旋转地安装在枢轴上。这种行星齿轮系特别地可用于从驱动轴(例如低压压缩机的轴)经由由所述轴支撑的中心小齿轮将动力传输到风扇叶轮。在一种可能的操作构造中，行星齿轮架固定地旋转，并且中心小齿轮和外冠部分别驱动和被驱动。该组件通常被称为行星减速齿轮。对于这种布置，例如，在涡轮机中可以经由低压压缩机的轴驱动与齿圈相连接的风扇叶轮。

然而，将减速齿轮集成到涡轮机内存在一些困难。首先，减速齿轮(即行星架)与外壳的连接必须具有某些柔性，以限制减速齿轮内的干扰，即限制轮齿的过早损坏，同样例如过滤掉传动链中传播的任何振动。第二，不仅在正常条件下，而且在极端操作条件下，外壳必须能够承受高扭矩。因此，上述这两个点因此明显地矛盾，并且因此通常是减速齿轮安装结构的折衷。然而，这两种功能可以确保减速齿轮的最佳行为以及在减速齿轮与外壳之间连接的机械强度令人满意。第三，所选的结构需要允许在其环境中安装和维护减速齿轮的良好可接近性。

通常，遵守上一段落中规定的限制条件需要改变外壳壁的半径和厚度的形状，这会增加外壳的整体尺寸。在复杂情况下，减速齿轮的集成可能很难组装和/或拆卸减速齿轮。

本发明在以下提出一种同时实施起来简单且经济的解决上述问题的解决方案。

技术实现要素：

本发明首先涉及一种用于在涡轮机中保持行星齿轮系的组件，所述组件包括环形外壳，分别通过第一环形联锁设备和第二环形联锁设备被锁定在外壳中以防旋转的第一环形部件和第二环形部件接合在所述环形外壳中，其中，

-第一环形联锁设备被构造成允许在第一环形部件和外壳之间的第一周向间隙；

-第二环形联锁设备被构造成允许在第二环形部件和外壳之间的第二周向间隙；

-第一周向间隙严格地小于第二周向间隙。

根据本发明，两个分离的环形部件用于将外壳连接到行星齿轮系(例如减速齿轮)，更具体地在所谓的行星减速齿轮构造中将外壳连接到行星架。第一和第二环区段每个都允许承受齿轮系操作所产生的力。在正常操作中，第一环形部件确保由于小于第二周向间隙的第一周向间隙的扭矩传递。当扭矩超过一定限度时，第二部件用于传输力。因此，第二部件可因此被设计和确定尺寸以承受超过该极限值的扭矩。通过将第一和第二环形部件每个都与壳体的专用连接以及通过确定上述周向间隙的尺寸，可以实现这种特定的扭矩通过模式。

同样可以理解的是，与现有技术中的螺栓连接相比，使用联锁设备更容易将第一和第二部件安装在环形外壳中。

具体来说，第一联锁设备可被确定尺寸，使得第一周向间隙在0与0.2mm之间，优选小于0.1mm。第二联锁设备被确定尺寸，使得第二周向间隙在0.5与2mm之间。

优选地，第一环形部件的轴向刚度和周向刚度分别低于第二环形部件的轴向刚度和周向刚度。这样，当扭矩超过阈值时，第二环形部件可更容易地承受扭矩并将其朝外壳引导。

当第一部件和第二部件连接到周转构造齿轮系的行星架时，第一部件具有足够的径向柔性，以限制由齿轮系传输到行星架的扭矩过载。第二部件具有足够的刚度以承受偶尔的扭矩过大。

在一特定实施例中，第一部件包括至少一个环形凸起，其可在第一接合设备以及相对环形凸缘之间形成，用于附接到行星齿轮系的外太阳齿轮。

同样，通过与第一联锁设备和第二联锁设备轴向地相对的环形凸缘将第一环形部件和第二环形部件彼此地固定。

在本发明的特定实施例中，第一周向联锁设备包括：

-多组轴向肋或轴向凹槽，所述组周向地间隔并在第一部件和外壳之一上形成，并且

-多组轴向肋，所述组周向地间隔并在另一部件和环形外壳之一上形成。

应当理解的是，术语肋是指凹槽，即在第一部件和外壳之一中制成的中空部件，并且术语肋是指由中空部件周向地界定的合适实心部件。

在本发明的另一实施例中，第一周向联锁设备可包括环绕第一部件的轴线径向地向外地和均匀地分布的实心部件或齿，齿数例如等于8。它们可能具有基本矩形的横截面，并与由环形壳体承载的中空部件配合。

在根据本发明的组件中，所述第二环形部件径向地插入在第一环形部件和环形外壳壳体之间。

该组件还可包括第三环形部件，其环形地插入在第二环形部件和外壳之间，并且优选地具有被螺栓连接到第一环形部件的轴向臂。第三环形部件通过连接能够使组件内的减速齿轮轴向地保持在适当位置，所述连接从承载联锁设备的组件端部可获得。这可以从电机前部快速和直接地组装和拆卸齿轮系，而无需拆卸其他部件。由于第一周向间隙严格地小于第二周向间隙，将第三部件固定到第一部件而非第二部件使得可以保持与由第一部件、第二部件和第三部件形成的该组件的良好刚性。

本发明还涉及一种包括飞行器燃气轮机的齿轮系的组件，所述齿轮系包括外太阳齿轮以及诸多行星小齿轮，所述行星小齿轮与内太阳齿轮和与该外太阳齿轮接合，并且每个自由地旋转地安装在行星架上。因此，在正常和紧急情况下，第一和第二环形扭矩承受环形部件通过联锁设备连接到减速齿轮。

本发明还涉及一种包括齿轮系的飞行器燃气轮机，所述齿轮系的中心小齿轮环绕涡轮机的压缩机轴(30)并与其旋转地集成在一起。

当参考附图，阅读作为非限制性示例给出的以下描述时，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将显而易见。

附图说明

-图1是根据已知技术的涡轮机的透视示意图；

-图2是旨在用于图1涡轮机的行星齿轮系的横截面示意图；

-图3是已知类型的双流式涡轮机，并包括图2所示齿轮系的上游部件的横截面示意图；

-图3a示出了从上游观察的根据本发明组件的透视示意图；

-图3b是图3a中虚线区域的更大比例示意图；

-图4a是根据本发明组件的第一环形部件的透视示意图；

-图4b是局部拉出的图5a中第一环形部件的透视示意图；

-图5是第一环形部件的第二实施例的透视示意图；

-图6是根据本发明组件的第二环形部件的透视示意图；

-图7a是与图6所示第二环形部件接合的，根据图4a所示第一实施例的第一环形部件的组件的透视示意图；

-图7b是用于容纳图7a所示的第一和第二环形部件的环形外壳的透视示意图；

-图8a是与图6所示的第二环形部件接合的，根据图5所示的第二实施例的第一环形部件的组件的透视示意图；

-图8b是用于容纳图8a所示的第一和第二环形部件的环形外壳的透视示意图；

-图9是图8b中虚线区域的更大比例视图。

-图10是从下游观看的根据本发明组件的透视示意图，环形外壳已被移除以示出第一、第二和第三环形部件的配合。

具体实施方式

首先参考图1，其显示涡轮机10的示意图，众所周知，其沿上游-下游方向包括风扇叶轮12，所述风扇叶轮12的旋转产生连续环绕环形主气流16(气流a)的环形次级空气流14(气流b)中的空气的加速，所述环形主气流16流入到低压压缩机18、高压压缩机20、环形燃烧室22、高压涡轮机24和低压涡轮机26内。通常，低压涡轮26使连接到风扇叶轮12的低压压缩机的转子30旋转。然而，为了限制风扇叶轮12相对于低压压缩机18的转子30的转速，已知在低压压缩机18内侧径向地安装一行星齿轮系32，该行星齿轮系32由于其减速功能被称为减速齿轮。

这种齿轮系32包括与内太阳齿轮36或中心小齿轮接合，以及与外太阳齿轮38或外齿圈接合的行星小齿轮34，内太阳齿轮36和外齿圈38与涡轮机的x轴同轴。每个卫星小齿轮34自由地旋转地安装在枢轴40周围，并且枢轴40与行星架42集成在一起。在行星减速齿轮中，中心小齿轮36旋转地固定到低压压缩机18的轴30，所述轴形成齿轮系的输入，行星架42被固定，外齿圈38与风扇叶轮12集成在一起并且形成行星齿轮系的减速输出。涡轮机的外壳44在外部界定一种安装有齿轮系的环形罩壳46。

图3a示出一种用于将外太阳齿轮38连接到涡轮机的定子，更特别地连接到外壳的根据本发明的组件42。该组件42包括第一环形部件44、第二环形部件46和第三环形部件48。从图中可以看出，组件42包括环形外壳50，其在这里为将低压压缩机与高压压缩机轴向地分离的中间外壳。中间外壳50包括一种内环形壳体54，其径向外表面径向地向内限定从低压压缩机流到高压压缩机的主空气流的主环形流路。该环形壳体54承载有径向臂56，所述径向臂56的端部连接到外环形壳体54(未示出)。

因此，在该组件42中，第一环形部件44、第二环形部件46和第三环形部件48接合在外壳50的内环壳体52内侧。第二环形部件46径向地插入在第一环形部件44和第三环形部件48之间。第三环形部件48径向地插入在第二环形部件46和外壳50的内环形壳体52之间。该布置在图3中清晰地示出，其中上游端标记为am，下游端标记为av。

根据一种实施例，通过特定的周向锁定设备，即用于将第一环形部件44连接到外壳50的第一周向锁定设备和用于将第二环形部件46连接到外壳50的第二周向锁定设备，第一环形部件44和第二环形部件46每个都被固定在中间外壳50的环形壳体52上以防旋转。

根据本发明：

-第一环形联锁设备被构造成允许在第一环形部件44和外壳50之间的第一周向间隙，

-第二环形联锁设备被构造成允许在第二环形部件46和外壳50之间的第二周向间隙；

-第一周向间隙严格地小于第二周向间隙。

当扭矩超过某一极限时，第二环形部件46允许传输力，第一部件44允许传输更低的扭矩。第二部件46可因此被设计和确定尺寸以承受超过该极限值的扭矩。通过将第一环形部件44和第二环形部件46每个都与壳体50的专用连接，并且通过确定如上所述周向间隙的尺寸，可以实现该特定的扭矩通过模式。

为了便于上述的操作，第一环形部件44的轴向刚度和周向刚度分别低于第二环形部件46的轴向刚度和周向刚度。这将从第一环形部件44和第二环形部件46的描述变得显而易见。

在本发明的一种实施例中，第一周向间隙可在0与0.2mm之间，优选小于0.1mm。第二周向间隙可在0.5与2mm之间。

图4a和4b表示第一环形部件44a的第一实施例，并且图5表示相同部件44b的第二实施例。

在图4a和4b所示的第一环形部件44a的第一实施例中，这包括一种径向上游环形凸缘58，其具有用于将第一环形部件螺栓连接到齿轮系(住诸如减速齿轮)的孔60。该凸缘58还具有周向地环绕涡轮机的轴均匀分布的多个径向突起62。第一环形部件44a还包括下游圆柱壁64，所述下游圆柱壁64在其径向外表面上承载有作为第一联锁设备一部分的齿66a，这些齿66a周向地均匀分布。下游圆柱壁64还包括径向凸缘扇区68，所述径向凸缘扇区68周向地布置在某些联锁齿之间并且具有用于螺栓连接到第三部件48的相应径向凸缘扇区94上的孔，如随后结合图10所示出的。

第一环形部件44a还具有沿径向向外延伸并且具有矩形横截面形状的环形凸起70。该凸起70使第一部件44a具有限制振动的传输并限制其倾斜的径向柔性。

在图5所示的第一部件44b的第二实施例中，这与第一实施例的不同之处在于，联锁齿66a被一组彼此周向地间隔的肋66b代替。可以看出的是，第二环形部件46并没有环形凸起，由于这必须允许恢复在由第一环形部件44a、44b所允许的阈值以上的大扭矩。

如图6所示的第二环形部件46包括圆柱壁72，其下游端承载有周向地均匀分布的径向向外突出的齿74。这些齿74因此是第二联锁设备的一部分。第二环形部件46具有带有孔78的环形肩部76，所述孔78与第一部件44a、44b的上游径向环形凸缘58的孔60配合，以便通过螺栓连接将它们紧固在一起。该肩部因此与第一部件的凸缘一起形成环形紧固凸缘。此外，第一部件44a、44b的径向环形凸缘58轴向地锁定到第二部件46的环形肩部76上。

根据本发明，图4a和4b所示的第一部件44a的第一实施例接合图6所示的第二部件46，以形成图7a所示的组件。该组件与图7b所示的外壳50a接合。为此，第一联锁设备包括在外壳50a的壳体52的内部和下游环形外围上形成的中空部件80a或槽口。这些槽口80a旨在接收用于联锁第一部件44a的齿66a，从而阻止第一部件44a在外壳50a中的旋转。同样，第二联锁设备包括在外壳50上形成的并且沿下游方向平坦的封闭底部凹部82，以便形成用于在所述凹槽82中安装第二部件46的齿74的轴向止动件。这意味着第一部件44a轴向地锁定到第二部件46，所述第二部件46轴向地锁定到外壳50a。

图5所示的第一部件44b的第二实施例接合图6所示的第二部件44b，以形成图8a所示的组件。该组件与图8b所示的外壳50b接合。根据第二实施例，图7b中的槽口80a在此替换为肋80b，并与第一部件44b的肋66b轴向地接合。

如图10所示被组装到根据第二实施例的第一部件44a的第三环形部件48，包括一种截锥壁84，其下游端连接到两组臂86、88，每组在此更具体地包括三个臂。每组臂86、88由第一凹部90分隔，并且该组由第二凹槽92有角度地分离。孔94在截锥壁84中形成，并且允许齿轮系的供油管路通过。每个臂86、88的下游端包括用于例如通过螺栓连接固定在第一部件44b的下游表面上，更具体地固定在第一部件44b的径向凸缘68上的径向凸缘96。如图所示，当第三部件48安装在第二部件46周围时，径向臂90在第二部件46的第二周向联锁设备的齿74之间延伸。可以理解的是，第三部分48的组装和固定原理可以与第一实施例的第一部件44a等同的方式实现，尽管这并未表示。

更通常地，由于第一周向间隙严格地小于第二周向间隙，将第三部件48固定到第一部件44a、44b而非固定到第二部件46可以保持由第一部件44a、44b、第二部件46和第三部件48形成的组件的良好刚度是优选的。

同样，从图中可以看出，第一部件44a、44b被轴向地阻挡或止动在第二部件46上，所实施第二部件46本身被轴向地保持在外壳50中的固定位置，这可以保持第一部件44a、44b相对于第二部件46以及这两个部件在外壳50中的良好轴向定位。当然，可以通过除环形凸缘58和肩部76以及外壳50的凹部82的封闭底部之外的其他方式实现该锁定。