КОРОБКА ПРИВОДОВ Российский патент 2018 года по МПК F01D25/18 F02C7/06 F02C7/32 F16H57/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к коробкам приводов (КП) агрегатов, входящих в состав авиационных турбомашин.

Такие КП в общем случае содержат зубчатую передачу, которая делает возможной перенос механической энергии между ведущими элементами, например, стартером или компрессором, и ведомыми элементами, такими как электрический генератор или гидравлический насос или другое оборудование.

Термин «зубчатая передача» в данном случае следует понимать как набор соседствующих шестерен, введенных в зацепление и находящихся в одной и той же плоскости или в параллельных плоскостях.

Точнее, изобретение относится к конструкции КП, которая может быть встроена в двухконтурный турбореактивный двигатель.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двухконтурный двигатель 100 с турбонаддувом, расположенный вдоль продольной оси XX (фиг.3), содержит канал 111 потока внутреннего контура, в котором циркулирует поток F1 внутреннего контура, пропускаемый через набор компрессоров 103, камеру 104 сгорания, а затем - через набор турбин 105. Турбореактивный двигатель 100 также содержит канал 112 потока внешнего контура, который расположен вокруг канала 111 потока внутреннего контура и в котором циркулирует поток F2 внешнего контура.

Наиболее распространенная архитектура КП представлена КП банановидной или серповидной формы, расположенная в гондоле, находящейся около канала потока внешнего контура. Тогда такая КП проходит в осевом направлении в зоне 107, именуемой зоной вентилятора, находящейся между вентилятором 101 и спрямляющим аппаратом 108 внешнего контура, простирающимся в канале этого контура. Зона вентилятора также может выходить за пределы спрямляющих аппаратов так, как схематически показано в зоне 107ʹ. По меньшей мере, одна из радиальных лопаток спрямляющего аппарата 108 внешнего контура является полой, а сквозь ее корневую часть проходит передающий движение вал, именуемый валом радиальных лопаток, при этом системы каналов, которые могут связывать агрегаты КП с другими агрегатами, расположены в другой зоне 106 турбомашины, и эта зона называется приосевой зоной. Приосевая зона 106 представляет собой пространство, находящееся между внешней стенкой 111E канала 111 потока внутреннего контура и внутренней стенкой 112I канала 112 потока внешнего контура, например - пространство вокруг компрессора 103 и камеры 104 сгорания.

Существуют и альтернативные архитектуры КП, такие, как КП «V»-образной формы. Последние содержат две зубчатые передачи, которые расположены по под некоторым углом друг относительно друга, т.е. в которых плоскости ориентации соответствующей шестерни или соответствующих шестерен пересекаются. Такие архитектуры могут быть расположены в приосевой зоне 106.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является усовершенствованная архитектура КП «V»-образной формы.

Изобретение как таковое относится к коробке приводов агрегатов турбомашины, содержащей корпус и две зубчатые передачи, скомпонованные в форме буквы V, причем корпус содержит два плеча, в каждом из которых расположена одна из двух зубчатых передач, и бак смазки, расположенный между этими двумя зубчатыми передачами.

Изобретение как таковое дает возможность сместить этот бак от зоны вентилятора к приосевой зоне, находящейся между каналом потока внутреннего контура и каналом потока внешнего контура. В зоне вентилятора высвобождается пространство, что дает возможность увеличить диаметр вентилятора и улучшить рабочие характеристики двигателя.

Кроме того, в случае КП, которую именуют приосевой, т.е. расположенной в приосевой зоне, бак смещен ближе к агрегатам, в которых используется смазка. Тогда длины смазочных каналов сокращаются, а вследствие этого упрощается общая архитектура системы смазки.

Изобретение также дает возможность выигрыша в пространстве, имеющемся между двумя плечами КП, каждое из которых содержит, по меньшей мере, один агрегат, причем форма расположения этих двух плеч друг относительно друга является V-образной. Следовательно, изобретение дает возможность улучшить встраивание бака.

Бак смазки преимущественно встроен в корпус.

В преимущественной конфигурации, корпус представляет собой первый картер, а бак смазки представляет собой второй картер, установленный в первом картере или у первого картера.

В альтернативной преимущественной конфигурации, корпус представляет собой литую деталь.

В еще одной преимущественной конфигурации, корпус представляет собой деталь, изготовленную с помощью дополнительных технологических операций.

Бак может представлять собой полость, расположенную в корпусе.

Бак смазки может образовывать основной бак смазки для КП или может представлять собой лишь вспомогательный или дополнительный баком, например - может занимать часть общего объема, занимаемого баками смазки, и предназначаться, например, для использования в качестве дополнительного бака, применяемого исключительно в случае режима работы с ухудшенными характеристиками. Режимы работы с ухудшенными характеристиками возникают, например, в послеаварийных ситуациях типа авторотации без масла, когда вентилятор вращается с пониженной скоростью, которая не позволяет основному баку смазки подавать ее должным образом в систему смазки. Это называется недостаточным смазыванием. Тогда - в течение ограниченного периода времени - можно использовать дополнительный бак, подключенный к упомянутой системе, что дает возможность с малым расходом подавать смазку на элементы трансмиссии.

Изобретение также относится к турбомашине, содержащей коробку приводов агрегатов, такую, как описанная выше и расположенная в приосевой зоне, находящейся между каналом потока внутреннего контура и каналом потока внешнего контура турбомашины.

В альтернативном варианте, изобретение относится к турбомашине, содержащей коробку приводов агрегатов, такую, как описанная выше и расположенная в зоне вентилятора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием неограничительных вариантов его осуществления, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых: фиг.1 изображает в изометрии коробку приводов агрегатов в соответствии с изобретением;

фиг.2 - сечение коробки приводов агрегатов согласно фиг.1; и

фиг.3 - общий вид двухконтурного двигателя 100 с турбонаддувом, в котором может быть использована коробка приводов агрегатов в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 и 2 показан коробка 10 приводов в соответствии с изобретением, предназначенная, например, для двухконтурного двигателя с турбонаддувом, такого, как двухконтурный турбореактивный двигатель 100 (фиг.3). В данном случае, коробка 10 приводов агрегатов расположен в «приосевой зоне» 106 турбомашины, такой, как охарактеризованная во вводной части и в данном случае расположенная ниже продольной оси XX турбомашины (фиг.2 и 3). В альтернативном варианте, коробка 10 приводов расположена над осью XX или сбоку от нее (альтернативный вариант не показан). В дополнительном альтернативном варианте, коробка 10 приводов расположена в зоне вентилятора (этот альтернативный вариант тоже не показан).

В варианте осуществления, демонстрируемом в связи с фиг.1, передняя часть чертежа соответствует задней части коробки 10 приводов, ориентированной в турбомашине в направлении вниз по течению, а задняя часть чертежа соответствует передней части коробки 10 приводов, ориентированной в направлении вверх по течению. Однако эта ориентация не является ограничительной.

Коробка 10 приводов содержит корпус 30, снабженный двумя плечами 30a и 30b. В каждом из плеч 30a и 30b установлена зубчатая передача 40a или 40b (см. фиг.2). Каждая из зубчатых передач 40a и 40b содержит соответствующую шестерню 45a или 45b, простирающуюся в соответствии с плоскостью Pa или Pb, или в соответствии с некоторой общей плоскостью, параллельной одной из этих двух плоскостей Pa и Pb. В таких случаях говорят, что плоскости Pa и Pb являются плоскостями общей ориентации зубчатых передач 40a и 40b.

В данном случае, с каждой стороны коробки 10 приводов на соответствующей верхней поверхности каждого плеча 30a и 30b установлены два агрегата 20a и 20b.

Вращательное движение каждому агрегату 20a и 20b сообщает вал, основание которого расположено в корпусе 30. Точнее, каждое основание снабжено шестерней, такой, как одна из шестерен 45a и 45b. На фиг.1 валы и шестерни не показаны по причинам удобочитаемости чертежа.

Валы агрегатов 20a ориентированы в соответствии с осями AA, вал агрегата 20b ориентирован в соответствии с осью BB. Агрегаты 20a и 20b образуют букву v, ориентация которой противоположна букве V, охарактеризованной в связи с шестернями, т.е. оси AA ориентированы в соответствии с углом α, который отличается от развернутого угла, т.е. отличается от 0° или 180°, относительно оси BB. В предпочтительном - но не ограничительном - варианте, этот угол α находится между 100° и 150°. Иными словами, плоскости Pa и Pb общей ориентации зубчатых передач 40a или 40b, либо их шестерни или шестерен 45a или 45b пересекаются в соответствии с «V»-образным профилем, т.е. они не являются тождественными или параллельными.

В качестве неограничительного примера, отметим, что перед коробкой 10 приводов может быть расположен редуктор отбора мощности (РОМ), обозначенный позицией 25. В РОМ 25 заключен, например, один конец вала отбора мощности энергии вращения, поступающей от турбины.

В данном случае, между зубчатыми передачами 40a и 40b расположен бак 35 смазки. В иллюстрируемом варианте осуществления, бак 35 встроен в корпус 30 на центральном интервале 30c, находящемся между плечами 30a и 30b.

Точнее, бак 35 находится между двумя плечами 30a, 30b на переходе между их концами, ближайшими друг к другу. Иными словами, бак 35 как единое целое находится в окрестности вершины буквы V, ограниченной агрегатами 20a и 20b, причем впадина этой буквы V открывается в направлении к продольной оси XX турбомашины (см., в частности, фиг.2).

Корпус 30 может быть изготовлен посредством литья или посредством аналогичного способа (например, способа того типа, который предусматривает дополнительные технологические операции, такого, как осуществляемый посредством расплавления порошков лазерами либо посредством распыления порошков или других способов), или посредством механической обработки корпуса целиком либо посредством механической обработки отдельных стенок и последующей сборки последних. В качестве неограничительного примера, отметим, что бак 35 смазки может представлять собой полость, предусмотренную в большей детали, или отдельный картер, находящийся в корпусе 30, либо снаружи последнего и около него.

Когда корпус 30 изготавливают посредством литья, бак 35 предпочтительно представляет собой полость, расположенную в необработанной отливке.

Когда корпус 30 представляет собой картер, сформированный, например, из стенок, подвергнутых механической обработке, бак 35 предпочтительно представляет собой второй - отдельный - картер, расположенный в корпусе 30.

В общем случае, бак смазки, такой как бак 35, размещенный, по существу, между агрегатами 20a и 20b, дает возможность минимизировать длины каналов подачи смазки и упростить их архитектуру.

В альтернативном варианте, агрегаты установлены в зоне турбины, расположенной между стенками 111E и 112I, например, в зоне 109, если речь идет о турбине 105 (фиг.3), и/или коробка 10 приводов сама простирается в эту зону 109 турбины.

Бак 35 может образовывать основной бак смазки КП. Помимо этого, бак 35 может образовывать лишь часть общего объема, занимаемого баками смазки, предназначенными для подачи смазки в КП, или даже может быть баком смазки для фаз работы с ухудшенными характеристиками.

В рамках объема притязаний изобретения возможны и другие альтернативные варианты.

Группа изобретений относится к коробке приводов агрегатов турбомашины. Содержит корпус (30) и две зубчатые передачи (40a, 40b), скомпонованные в форме буквы V. Корпус (30) содержит два плеча (30a, 30b), в каждом из которых расположена одна из двух зубчатых передач (40a, 40b), и бак (35) смазки, расположенный между этими двумя зубчатыми передачами (40a, 40b). Турбомашина содержит коробку приводов. Техническим результатом является высвобождение пространства в зоне вентилятора, что позволяет увеличить диаметр вентилятора и улучшить рабочие характеристики двигателя. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Коробка приводов агрегатов турбомашины, содержащая корпус (30) и две зубчатые передачи (40a, 40b), скомпонованные в форме буквы V, отличающаяся тем, что:

корпус (30) содержит два плеча (30a, 30b), в каждом из которых расположена одна из двух зубчатых передач (40a, 40b), и бак (35) смазки, расположенный между этими двумя зубчатыми передачами (40a, 40b).

2. Коробка приводов агрегатов турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что бак (35) смазки встроен в корпус (30).

3. Коробка приводов агрегатов турбомашины по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что корпус представляет собой первый картер (30), а бак (35)смазки представляет собой второй картер, установленный в первом картере.

4. Коробка приводов агрегатов турбомашины по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что корпус (30) представляет собой литую деталь.

5. Коробка приводов агрегатов турбомашины по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что корпус (30) представляет собой деталь, изготовленную с помощью дополнительных технологических операций.

6. Коробка приводов агрегатов турбомашины по одному из пп.4 или 5, отличающаяся тем, что бак (35) смазки представляет собой полость, расположенную в корпусе (30).

7. Коробка приводов агрегатов турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что корпус представляет собой первый картер (30), а бак (35) смазки представляет собой второй картер, установленный у первого картера.

8. Коробка приводов агрегатов турбомашины по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что бак (35) смазки представляет собой основной бак смазки

9. Коробка приводов агрегатов турбомашины по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что бак (35) смазки представляет собой вспомогательный бак.

10. Турбомашина, содержащая коробку приводов агрегатов по одному из пп.1-9, причем коробка приводов агрегатов расположена в приосевой зоне, находящейся между каналом потока внутреннего контура и каналом потока внешнего контура турбомашины.