УЗЕЛ КОРОБКИ ПРИВОДА АГРЕГАТОВ И МАСЛЯНОГО РЕЗЕРВУАРА Российский патент 2015 года по МПК F01D25/18 F02C7/32 

Изобретение касается узла коробки привода агрегатов и резервуара для смазывающей жидкости турбореактивного двигателя.

Турбореактивный двигатель содержит с входа на выход в направлении потока газов вентилятор, одну или несколько ступеней компрессора, например компрессор высокого давления и компрессор низкого давления, камеру сгорания, одну или несколько ступеней турбин, например, турбину высокого давления и турбину низкого давления и сопло для выброса газов. Каждому компрессору соответствует одна турбина, причем оба связаны одним валом, образуя, таким образом, например, ступень высокого давления и ступень низкого давления.

Часть мощности, вырабатываемой турбореактивным двигателем, используется для питания энергией различных типов оборудования турбореактивного двигателя. Эта мощность механически отбирается с вала ступени высокого давления (НР) турбореактивного двигателя с помощью вала для отбора мощности, который приводит входной вал коробки привода агрегатов.

Коробка привода агрегатов известна специалисту под английским названием «Accessory Gear Box» (AGB). Речь идет о коробке, содержащей зубчатую передачу (механизм), связанную с определенным количеством агрегатов или приспособлений, например электрическим генератором, стартером, генератором переменного тока, гидравлическими, топливными или масляными насосами и т.д. Эти различные типы агрегатов механически приводятся в движение зубчатой передачей коробки привода агрегатов, которая подает на них посредством входного вала коробки привода агрегатов мощность, отбираемую с вала ступени высокого давления.

Коробка привода агрегатов содержит обычно кожух, изготовленный литьем; он содержит также отлитую перегородку, ограничивающую отсек для размещения зубчатой передачи привода агрегатов. Каждое зубчатое колесо жестко соединено с приводным валом, связанным с одним агрегатом. Различные агрегаты, приводимые коробкой привода, установлены непосредственно на отлитом кожухе, при этом приводные валы агрегатов проходят через перегородку этого кожуха для их привода.

Двигатель также содержит систему смазки, которая подает масло в различные элементы двигателя, подлежащие смазке. Система смазки, как правило, содержит масляный резервуар, блок смазки (который обеспечивает циркуляцию масла в системе) и трубопроводы для подачи масла к смазываемым элементам. Блок смазки обычно устанавливается вблизи коробки привода агрегатов, так как последняя его приводит.

В некоторых двигателях из соображений компактности и экономии трубопроводов предпочитают устанавливать масляный резервуар непосредственно на коробке привода агрегатов. Для этого на масляном резервуаре при литье формируют наплыв, образующий посадочное место для коробки привода агрегатов. Проблемой литьевой детали такого типа является сложность ее конструирования и изготовления, поскольку литье является трудоемкой операцией, существенно повышающей стоимость детали.

В двигателях другого типа масляный резервуар отделяют от коробки привода агрегатов, что позволяет изготавливать коробку привода агрегатов непосредственно механической обработкой на станке. Такие детали, изготавливаемые непосредственно путем обработки, специалисты часто называют деталями, выполненными из одной заготовки или одного куска, эквивалентным английским обозначением которых является «machined from solid». Точнее говоря, в этом случае коробка привода агрегатов может быть выполнена по технологии, называемой «split-line» (английское выражение, буквальным переводом которого является «линия раздела»), в соответствии с которой используются две полуформы для изготовления посадочного места для коробки привода агрегатов. Масляный резервуар, выполненный литьем, устанавливается в дальнейшем в стороне от коробки привода агрегатов и должен быть с нею связан, что требует использования соединительных трубопроводов.

Задачей изобретения является разработка более простой компоновки коробки привода агрегатов и масляного резервуара, позволяющих снизить стоимость их изготовления.

Для решения задачи предлагается узел коробки привода агрегатов и резервуара для жидкой смазки турбореактивного двигателя, при этом коробка привода агрегатов содержит зубчатую передачу, соединенную с параллельными между собой валами для механического привода агрегатов, при этом узел отличается тем, что он содержит коробку с двумя отсеками и перегородку, перпендикулярную упомянутым валам, образующую отсеки, один из которых содержит привод агрегатов, а второй отсек образует резервуар для жидкости.

Благодаря изобретению, узел является интегральным и, следовательно, компактным, а его изготовление отличается простотой за счет компоновки отсеков относительно валов, связанных с зубчатой передачей.

Предпочтительно, чтобы коробка узла (и, таким образом, отсеки) имела общую удлиненную и искривленную форму, приспособленную для отслеживания формы цилиндрического кожуха турбореактивного двигателя, на который она устанавливается.

Очевидно, что в этом случае в турбореактивном двигателе, расположенном вдоль оси, зубчатая передача коробки привода агрегатов приводится от вала отбора мощности, расположенного, по существу, перпендикулярно оси турбореактивного двигателя.

Предпочтительно также, чтобы отсеки были изготовлены механической обработкой блока из металлического материала. Использование такого способа изготовления блока означает, что отсеки образованы без операции литья; другими словами, такая технология позволяет изготавливать детали, обычно обозначаемые выражениями «выполненные из одной заготовки» или «одного куска» («machined from solid»). Использование такого способа решает вышеупомянутые проблемы, связанные с литьем, и становится возможной конфигурация отсеков узла, описанная выше.

Предпочтительно также, чтобы отсеки были образованы двумя полуформами, скрепленными одна с другой.

Предпочтительно также, чтобы каждая полуформа содержала, по меньшей мере, один проем, ограниченный фланцем, и обе полуформы были скреплены между собой вдоль этого фланца, предпочтительно, с перегородкой.

Предпочтительно также, чтобы отверстие каждой полуформы имело размеры, превышающие или равные размерам проекции зубчатой передачи коробки привода агрегатов на плоскость, перпендикулярную приводным валам.

Предпочтительно также, чтобы полуформы были скреплены одна с другой, с перегородкой, съемно, например, свинчиванием. Таким образом, для получения доступа внутрь отсека, образующего коробку привода агрегатов, их можно разъединить для обеспечения технического обслуживания и ремонта.

Предпочтительно также, чтобы перегородка была несъемно и жестко соединена с полуформой, образующей резервуар для смазывающей жидкости, например сварена с ней.

Целесообразно, чтобы отсеки имели удлиненную форму в общем направлении, перпендикулярном приводным валам агрегатов.

Предпочтительно, чтобы отсек, образующий резервуар для смазывающей жидкости, являлся также суппортом, по меньшей мере, для некоторых агрегатов, приводимых коробкой привода агрегатов.

Предпочтительно также, чтобы приводные валы упомянутых агрегатов проходили, по меньшей мере, частично в отсек, являющийся резервуаром, через установленные в резервуаре защитные трубы, внутри которых расположены упомянутые валы.

В дальнейшем изобретение поясняется не являющимся ограничительным описанием предпочтительного варианта осуществления узла коробки привода агрегатов и резервуара, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает в изометрии филярный вид заявленного узла согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, и

- фиг.2 изображает вид в разрезе узла по фиг.1 в плоскости, перпендикулярной перегородке, разделяющей отсеки.

Изобретение описано применительно к турбореактивному двигателю. Турбореактивный двигатель содержит ступень высокого давления и ступень низкого давления, при этом классически каждая ступень содержит компрессор и турбину. На ступени высокого давления установлен механизм отбора мощности, приводящий вал отбора мощности, механически связанный с коробкой 1 привода агрегатов, обозначаемой ниже английским акронимом AGB 1 для «Accessory Gear Box». Точнее говоря, вал отбора мощности передает движение вращения вала ступени высокого давления на входной (или приводной) вал AGB 1. Входной вал AGB 1 связан с AGB 1 соединительной деталью 11, закрепленной на стенке AGB, в данном случае на верхней стенке по фиг.1. Входной вал, удерживаемый соединительной деталью 11, классически проходит через верхнюю стенку AGB 1.

Турбореактивный двигатель также содержит систему смазки, содержащую масляный резервуар 2, смазочную группу 9а (не изображенную на фиг.1, но представленную на фиг.2) и трубопроводы, подводящие масло к смазываемым агрегатам, не изображенные на чертеже. Смазочная группа 9а содержит, в данном случае, масляный насос, питающий основной маслопровод, по которому масло направляется для питания системы трубопроводов для питания маслом различных органов двигателей, причем эти трубопроводы непосредственно или косвенно связаны с основным маслопроводом. Смазочная группа 9а также содержит несколько насосов - в данном случае четыре насоса - которые накачивают возвращенное (обычно за счет гравитации) масло в органы турбореактивного двигателя, которые уже были смазаны; возвращаемое таким образом масло вновь собирается в масляном резервуаре 2, откуда оно поступает для питания в основной маслопровод системы. Масляная система снабжает смазочным маслом органы или агрегаты двигателя, подлежащие смазке, например подшипники валов двигателя или зубчатой передачи AGB 1.

На фиг.1 AGB 1 и масляный резервуар 2 скомпонованы для формирования объединенной системы Е. Эта система Е содержит коробку 4, образованную двумя полуформами 4а, 4b, формирующими первый отсек 5а и второй отсек 5b соответственно, при этом оба отсека 5a, 5b разделены перегородкой 6.

Первый отсек 5а образует AGB 1. С этой целью в нем предусмотрено посадочное место для зубчатой передачи 7 (или механизма 7), механически связанной с входным валом AGB 1, при этом зубчатая передача 7 предназначена для передачи мощности от входного вала AGB 1 к агрегатам 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f турбореактивного двигателя. Зубчатая передача 7 содержит несколько зубчатых колес 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, жестко соединенных с несколькими валами 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f для привода агрегатов 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f соответственно. Кроме того, она содержит зубчатое колесо 7g, в данном случае коническую шестерню 7g, жестко соединенную с одним из валов 8d, которая находится в зацеплении с конической шестерней, жестко соединенной с входным валом AGB 1 для привода системы колес 7a-7f зубчатой передачи 7 от входного вала AGB 1. Каждый приводной вал 8a, 8b, 8c, 8d, 8d, 8e, 8f расположен по оси 8', 8b', 8c', 8d', 8d', 8e', 8f'. Валы 8a-8f расположены классическим образом параллельно между собой в AGB 1. В данном случае агрегаты содержат смазочную группу 9а, топливный насос 9b, воздушный пускатель 9с, генератор малой мощности 9d, такой как двигатель с постоянными магнитами, стартер-генератор 9е и гидравлический насос 9f; эти агрегаты 9а-9f даны в качестве примера.

Второй отсек 5b служит резервуаром для масла системы смазки и образует масляный резервуар 2 этой системы. Он образует закрытую емкость, в которой находится масло.

Разделительная перегородка между двумя отсеками 5а, 5b закреплена между двумя полуформами и перекрывает любое сообщение между ними для исключения ненадлежащего поступления масла из резервуара 2 в отсек 5а AGB 1. Перегородка 6 расположена перпендикулярно валам 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f.

Система Е AGB 1 и масляный резервуар 2 в данном случае имеет общую удлиненную форму. Точнее, коробка 4 системы Е имеет общую вытянутую и изогнутую форму, в данном случае приспособленную для отслеживания формы кожуха (цилиндрической) турбореактивного двигателя, на котором она должна быть закреплена. Специалист часто называет эту форму «бананом» или «фасолью»; точнее, речь идет о форме с поверхностями (передней и задней на фиг.1), перпендикулярными валам и приводу 8а-8f, которые являются плоскими и параллельными между собой; эти поверхности (передняя и задняя) связаны поверхностями (нижней и верхней на фиг.1), в форме части цилиндра; края коробки 4 образованы искривленными поверхностями, связывающими непрерывно цилиндрические поверхности между собой. Большой размер (средний) системы Е перпендикулярен валам 8a-8f привода агрегатов 9a-9f.

Каждая полуформа 4а, 4b имеет проем по всей поверхности, которая перпендикулярна валам 8а-8f для привода агрегатов 9а-9f. Проем каждой полуформы 4а, 4b ограничен краем 10а, 10b, выполненным в данном случае в виде фланца 10а, 10b соответственно; таким образом, этот фланец расположен перпендикулярно приводным валам 8a-8f. Полуформы 4a, 4b скреплены между собой вдоль этих фланцев 10а, 10b в данном случае свинчиванием. Разделительная перегородка 6 также соединена с системой Е свинчиванием; в данном случае одни и те же болты обеспечивают стягивание фланцев 10а, 10b между собой и периферии разделительной перегородки 6, которая зажата между фланцами 10а, 10b.

Благодаря конфигурации системы Е с разделительной перегородкой 6, перпендикулярной валам 8a-8f, возможно одновременно изготавливать AGB 1 и масляный резервуар 2 посредством механической обработки блока из металлического материала, например металлической заготовки из алюминия, титана или магния. Такой способ механической обработки является менее затратным, чем способ изготовления литьем. До некоторой степени речь идет о способе, позволяющем получить коробку 4, изготовленную по технологии «splite-line», с двумя отсеками, разделенными перегородкой, выполняющими различные функции.

Тот факт, что разделительная перегородка 6 перпендикулярна приводным валам 8a-8f, означает, что проем полуформ 4a, 4b, образующих AGB 1 и масляный резервуар 2, имеет достаточные размеры для использования способа механической обработки и, в частности, для прохода обрабатывающих инструментов, например фрезерных инструментов. В частности, проемы имеют в данном случае размеры, соответствующие изображению, проецируемому системой зубчатых передач 7, которую должна содержать AGB 1, на плоскость, перпендикулярную приводным валам 7, например на среднюю плоскость разделительной перегородки 8; это проецируемое изображение или проекция соответствует габаритному поперечному размеру относительно осей 8a'-8f' приводных валов 8a-8f зубчатой передачи 7 AGB 1.

В соответствии с не представленной альтернативной формой осуществления разделительная перегородка 6 жестко и несъемно закреплена на полуформе 4b, образующей масляный резервуар; такое крепление может быть выполнено, например, сваркой. Преимущество такого решения заключается в следующем. Иногда необходимо демонтировать систему E AGB 1 и резервуар 2 для осуществления операций технического обслуживания зубчатой передачи 7 AGB 1. Такие операции в то же время не являются необходимыми для масляного резервуара 2. В этом случае возможно, чтобы перегородка 6 была жестко и неподвижно соединена с масляным резервуаром 2, но съемно присоединена (вместе с масляным резервуаром 2) к полуформе 4а, образующей AGB 1.

На фиг.2 показано, что некоторые агрегаты 9а, 9с, 9е (но не на фиг.1, где они не изображены) установлены непосредственно на полуформе 4b, являющейся масляным резервуаром 2. Более того, масляная группа 9а частично установлена непосредственно в объеме масляного резервуара 2 (в защитной рубашке 12); таким образом, насосы масляной группы 9а всасывают или подают масло непосредственно в резервуар 2. Воздушный пускатель 9с и стартер-генератор 9е установлены на стенке полуформы 4b, размещенной напротив разделительной перегородки 6 и, таким образом, расположенной перпендикулярно приводным валам 8a-8f (речь идет о передней стенке на фиг.1). Эти приводные валы 8с, 8е проходят, таким образом, через объем отсека 5b, образующий масляный резервуар 2; для того чтобы обеспечить пропускание этих валов 8с, 8е через отсек 5b, в отсеке 5b установлены защитные трубы 8с'', 8e'' между разделительной перегородкой 6 и стенкой, противолежащей полуформе 4b для приема приводных валов 8с, 8е, проходящих, таким образом, внутри этих защитных труб 8c', 8e', при этом защитные трубы предотвращают любой прямой контакт приводных валов 8с, 8е с маслом, содержащимся в резервуаре 2.

Узел коробки привода агрегатов и резервуара для смазывающей жидкости турбореактивного двигателя содержит коробку с двумя отсеками и перегородку, разделяющую отсеки между собой. Один из отсеков образует коробку привода агрегатов, а другой отсек образует резервуар для смазывающей жидкости и суппорт, по меньшей мере, одного из агрегатов, приводимых коробкой для привода агрегатов. Коробка привода агрегатов содержит зубчатую передачу, связанную с параллельными между собой валами для механического привода агрегатов. Перегородка расположена перпендикулярно валам коробки привода агрегатов и перекрывает сообщение между двумя отсеками для исключения прохождения жидкости между ними. Коробка имеет искривленную форму, приспособленную для отслеживания формы цилиндрического кожуха турбореактивного двигателя, на котором она крепится. Изобретение позволяет упростить изготовление узла коробки привода агрегатов и резервуара для смазывающей жидкости. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Узел коробки (1) привода агрегатов (9a-9f) и резервуара (2) для смазывающей жидкости турбореактивного двигателя, причем смазывающая жидкость подается к приводу агрегатов (9a-9f), причем коробка (1) привода агрегатов (9a-9f) содержит зубчатую передачу (7), связанную с параллельными между собой валами (8a-8f) для механического привода агрегатов (9a-9f), причем указанный узел содержит коробку (4) с двумя отсеками (5а-5b) и перегородку (6), перпендикулярную упомянутым валам (8a-8f) и разделяющую отсеки (5а, 5b), при этом отсек (5а) образует коробку (1) привода агрегатов (9a-9f), а отсек (5b), образующий резервуар (2) для смазывающей жидкости, образует также суппорт, по меньшей мере, одного из агрегатов (9а, 9с, 9е), приводимых коробкой (1) для привода агрегатов (9a-9f), причем перегородка (6) выполнена перекрывающей любое сообщение между двумя отсеками (5а, 5b)″ для исключения прохождения жидкости между ними, причем коробка (4) имеет искривленную форму, приспособленную для отслеживания формы цилиндрического кожуха турбореактивного двигателя, на котором она крепится.

2. Узел по п.1, в котором турбореактивный двигатель расположен вдоль оси, а зубчатая передача (7) коробки (1) привода агрегатов (9a-9f) приводится от вала отбора мощности, по существу, перпендикулярного оси турбореактивного двигателя.

3. Узел по п.1, в котором отсеки (5а, 5b) выполнены механической обработкой блока из металлического материала.

4. Узел по п.1, в котором коробка (4) выполнена виде двух полуформ (4а, 4b), скрепленных между собой, причем первая полуформа (4а) определяет первый отсек (5а), а вторая полуформа (4b) определяет второй отсек (5b).

5. Узел по п.4, в котором полуформы (4а, 4b) скреплены между собой и, предпочтительно, с перегородкой, съемно, например свинчиванием.

6. Узел по п.4, в котором перегородка (6) жестко и не съемно соединена с полуформой (4b), образующей резервуар (2) для смазывающей жидкости, например приварена к ней.

7. Узел по п.1, в котором коробка (4) выполнена общей удлиненной формы перпендикулярно приводным валам (8a-8f) агрегатов (9a-9f).

8. Узел по п.1, в котором валы (8с, 8е) для привода упомянутых агрегатов (9с, 9е) проходят, по меньшей мере, частично, в отсеке (5b), образующем резервуар (2), в защитных трубах (8с″, 8е″) для упомянутых валов (8с, 8е), установленных в резервуаре (2).