УСТРОЙСТВО ТРАНСМИССИИ, СОДЕРЖАЩЕЕ ТРАНСМИССИОННЫЙ УЗЕЛ И СИСТЕМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАСЛА Российский патент 2019 года по МПК F16H57/04 F01D25/18 F02C7/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству трансмиссии, содержащему трансмиссионный узел и систему распределения масла, позволяющую подавать масло в трансмиссионный узел для обеспечения его смазки.

Такое устройство трансмиссии можно использовать, в частности, в области авиации, например, но не ограничительно внутри турбореактивных двигателей самолетов или газотурбинных двигателей вертолетов.

Уровень техники

Турбореактивные двигатели, классически применяемые в настоящее время в области гражданской авиации, являются двухвальными двухконтурными турбореактивными двигателями. Однако, учитывая все возрастающие требования к эксплуатационным расходам, тесно связанным со стоимостью топлива, которая в настоящее время является очень высокой, были предложены новые проекты турбореактивных двигателей, характеризующихся меньшим удельным расходом топлива.

Интересным предложением является оснащение турбореактивного двигателя редуктором, установленным между компрессором низкого давления и вентилятором: таким образом, можно повысить скорость вращения вала низкого давления, что позволяет увеличить общий КПД турбореактивного двигателя турбореактивного двигателя, и одновременно снизить скорость вентилятора, что позволяет увеличить диаметр вентилятора и, следовательно, степень двухконтурности двигателя (bypass ratio), сохраняя допустимую периферическую скорость на конце лопасти для ограничения возникновения аэродинамических возмущений, являющихся причиной шума.

Такой двухконтурный турбореактивный двигатель с редуктором показан на фиг. 1 в сечении по вертикальной плоскости, проходящей через его главную ось А. От входа к выходу он содержит вентилятор 2, редуктор 3, компрессор 4 низкого давления, компрессор 5 высокого давления, камеру 6 сгорания, турбину 7 высокого давления и турбину 8 низкого давления.

В таком турбореактивном двигателе 1, оснащенном редуктором, турбина 7 высокого давления вращает компрессор 5 высокого давления при помощи вала 9 высокого давления. Турбина 8 низкого давления, называемая также быстрой турбиной, вращает компрессор 4 низкого давления, называемый также быстрым компрессором, при помощи вала 10 низкого давления. Быстрая турбина 8 вращает также вентилятор 2 через редуктор 3. Таким образом, вентилятор может приводиться во вращение с меньшей скоростью, что является преимуществом с точки зрения аэродинамики, тогда как компрессор 4 низкого давления может вращаться с более высокой скоростью, что является преимуществом с точки зрения термодинамики.

Как показано на фиг. 2А, этот редуктор 3 может представлять собой эпициклоидную передачу, оснащенную коронной шестерней 31, планетарной шестерней 32 и сателлитными шестернями 33 (на этой фигуре для упрощения показана только одно сателлитная шестерня 33). Сателлитные шестерни 33 установлены с возможностью вращения на цапфах 34 водила: таким образом, каждая сателлитная шестерня поворачивается вокруг поворотной оси Р своей соответствующей цапфы 34. Опорные подшипники 36 между сателлитными шестернями 33 и их соответствующими цапфами 34 могут быть гладкими, то есть не иметь механизма качения, и содержат в этом случае пленку масла под давлением, обеспечивающую смазку и охлаждение опорных подшипников 36. Пример системы распределения масла приведен во французской патентной заявке, поданной под номером 1358581.

В классической конфигурации коронная шестерня 31 закреплена на картере 40, водило 35 связано с валом 2а вентилятора, вращая вентилятор 2, и планетарная шестерня 32 связана с концом 10а вала 10 низкого давления.

Во время работы газотурбинного двигателя с учетом вращения планетарной шестерни 32 и блокировки коронной шестерни 31 сателлитные шестерни 33 приводятся в движение, которое приводит к одновременному вращению вокруг оси R вращения эпициклоидной передачи и повороту вокруг оси Р их соответствующих цапф 34: при этом цапфы 34 и все водило 35 приводятся во вращение вокруг оси R вращения эпициклоидной передачи.

На фиг. 2В схематично показаны силы, которые действуют на масляную пленку, присутствующую в зазоре опорного подшипника 36 такой сателлитной шестерни 33 в обычном случае. С одной стороны, сателлитная шестерня 33 действует дополнительной приводной силой Fe на масляную пленку, передающейся на цапфу 34 и стремящейся привести водило во вращение вокруг оси R вращения: во вращающейся системе координат [r, о, Р], связанной с цапфой 34, эта приводная сила Fe является орторадиальной. Эта приводная сила приводит к сжатию масляной пленки сзади цапфы 34 в орторадиальном направлении, что создает дополнительное давление в этой зоне сжатия и приводит к появлению в масляной пленке орторадиального приводного градиента Ge, возрастающего в заднем направлении.

С другой стороны, учитывая вращение цапфы 34 вокруг оси R вращения, на масляную пленку в зазоре 36 действует центробежная сила Fc, пропорциональная квадрату скорости вращения вокруг оси R вращения и направленная радиально во вращающейся системе координат [r, о, Р], связанной с цапфой 34. При этом объемные центробежные силы создают внутри масляной пленки радиальный центробежный градиент Gc, возрастающий в направлении наружу.

Наконец, на масляную пленку действует также сила тяжести, но ее влияние является ничтожным по сравнению с приводной Fe и центробежной Fc силами во время работы редуктора.

В таком обычном случае приводной градиент и центробежный градиент накладываются друг на друга, что дает распределение поля давления, схематично показанное на фиг. 3. На таком графике для данной угловой координаты чем дальше находится кривая от центра системы координат, тем больше давление в рассматриваемом участке зазора.

Таким образом, можно отметить, что поле С давления является неуравновешенным относительно орторадиального приводного направления. При этом, с одной стороны, передача приводных усилий от сателлитной шестерни 33 к цапфе 34 ухудшается; с другой стороны, повышается риск вхождения в контакт сателлитной шестерни 33 со своей цапфой 34 и повреждения опорного подшипника.

Для решения этой проблемы были предложены редукторные устройства, в которых водило является элементом редуктора, который связан с картером: при этом на масляную пленку опорного подшипника сателлитных шестерен не действует никакая центробежная сила. Однако эта конфигурация, в которой с картером связано водило, а не коронная шестерня, требует диапазона понижающих передаточных отношений, который не подходит для некоторых моделей газотурбинных двигателей.

Таким образом, существует реальная потребность в устройстве трансмиссии, в котором по меньшей мере частично устранены недостатки вышеупомянутых известных конфигураций.

Раскрытие сущности изобретения

Объектом настоящего изобретения является устройство трансмиссии, содержащее трансмиссионный узел и систему распределения масла, находящиеся в картере, оснащенном по меньшей мере одним Источником питания маслом, в котором трансмиссионный узел содержит по меньшей мере одну поворотную опору, выполненную с возможностью вращения вокруг оси вращения, и поворотную часть, выполненную с возможностью поворота вокруг поворотной опоры, в котором система распределения масла выполнена с возможностью поступления в нее масла под давлением из источника питания маслом и его передачи по меньшей мере в одну масляную камеру поворотной опоры, в котором указанная поворотная опора содержит отверстия нагнетания, устанавливающие гидравлическое сообщение между масляной камерой и зазором, разделяющим поворотную опору и поворотную часть, образуя гидравлический подшипник, и в котором устройство трансмиссии выполнено с возможностью нагнетания масла в указанный зазор с первым давлением нагнетания на уровне наружного участка зазора, направленного противоположно оси вращения, и с вторым давлением нагнетания на уровне внутреннего участка зазора, направленного к оси вращения, при этом второе давление нагнетания отличается от первого давления нагнетания.

В таком гидравлическом подшипнике, учитывая вращение поворотной опоры вокруг оси вращения, масляная пленка в зазоре подвергается действию объемных центробежных сил, которые создают центробежный градиент давления, в котором давление масла, находящегося в наружном участке зазора, то есть на большем радиальном расстоянии от оси вращения, выше, чем давление масла, находящегося во внутреннем участке зазора, то есть на меньшем радиальном расстоянии от оси вращения.

Благодаря предложенному устройству трансмиссии, позволяющему нагнетать масло с разными давлениями во внутренний и наружный участки зазора, можно получить дифференциал давления нагнетания в масляной пленке гидравлического подшипника, чтобы по меньшей мере частично компенсировать центробежный градиент давления. Вместе с тем, каждое из этих давлений остается выше атмосферного давления.

Таким образом, благодаря этому устройству трансмиссии, можно по меньшей мере частично регулировать распределение поля давления в масляной пленке, чтобы лучше контролировать положение поворотной части вокруг поворотной опоры. Прежде всего это позволяет снизить риск контакта между поворотной частью и поворотной опорой и, следовательно, уменьшить износ трансмиссионного узла. Кроме того, это позволяет улучшить симметрию поля давления вокруг приводного направления, в котором действует приводная сила со стороны поворотной части на поворотную опору, или наоборот, что позволяет повысить эффективность передачи энергии между этими двумя элементами и, следовательно, улучшить общие характеристики трансмиссионного узла.

В настоящем описании термины «осевой», «радиальный», «тангенциальный», «внутренний», «наружный» и производные от них термины определены относительно главной оси устройства трансмиссии; термин «орторадиальный» определен относительно такой радиальной оси. Кроме того, под «внутренним участком зазора» следует понимать участок зазора, угловая амплитуда которого составляет от 10 до 180°, предпочтительно от 10 до 90°, который расположен симметрично по обе стороны радиальной плоскости, проходящей через ось вращения и ось поворотной опоры, и который находится в внутреннем полупространстве, ограниченном орторадиальной плоскостью, перпендикулярной к указанной радиальной плоскости и проходящей через ось поворотной опоры. Под «наружным участком зазора» следует понимать соответствующий участок зазора в наружном полупространстве, ограниченном этой орторадиальной плоскостью.

В некоторых вариантах осуществления второе давление нагнетания превышает первое давление нагнетания. Таким образом, получают центростремительный дифференциал давления нагнетания, позволяющий по меньшей мере частично компенсировать центробежный градиент давления, создаваемый объемными центробежными силами.

В некоторых вариантах осуществления устройство трансмиссии содержит первый масляный трубопровод, соединенный по меньшей мере с одним первым отверстием нагнетания на уровне наружного участка зазора, и второй масляный трубопровод, отличный от первого масляного трубопровода и соединенный по меньшей мере с одним вторым отверстием нагнетания на уровне внутреннего участка зазора. С учетом независимости первого и второго масляных трубопроводов можно регулировать независимо параметры нагнетания и, в частности, давление нагнетания масла в наружный участок зазора, с одной стороны, и во внутренний участок зазора, с другой стороны.

В некоторых вариантах осуществления устройство трансмиссии дополнительно содержит вычислительное устройство, выполненное с возможностью регулировать давление первого и/или второго трубопровода текучей среды в зависимости от скорости вращения поворотной опоры вокруг оси вращения. Центробежная сила, действующая на масляную пленку, и, следовательно, амплитуда центробежного градиента давления увеличиваются вместе со скоростью вращения поворотной опоры вокруг оси вращения: такое вычислительное устройство позволяет компенсировать это увеличение за счет одновременного увеличения дифференциала давления нагнетания. Эта разность давления нагнетания может быть нулевой, если скорость вращения поворотной опоры является нулевой, и увеличивается, когда эта скорость повышается.

В некоторых вариантах осуществления устройство трансмиссии содержит устройство измерения скорости вращения поворотной опоры вокруг оси вращения.

В некоторых вариантах осуществления это устройство измерения содержит акустическое колесо.

В некоторых вариантах осуществления вычислительное устройство выполнено с возможностью применения правила управления, согласно которому разность давления между первым и вторым давлениями нагнетания компенсирует по меньшей мере на 70% разность давления масла между внутренним и наружным участками зазора, возникающую по причине объемных центробежных сил во время вращения поворотной опоры. Таким образом, можно значительно приблизить распределение поля давления к идеальной ситуации, в которой поле давления является симметричным относительно приводного направления. Это позволяет намного повысить эффективность трансмиссионного узла.

В некоторых вариантах осуществления вычислительное устройство выполнено с возможностью применения правила управления, согласно которому разность давления между первым и вторым давлениями позволяет получать толщину масляной пленки, по меньшей мере в 1,5 раза превышающую эквивалентную квадратичную (среднюю) шероховатость корпуса опорного подшипника.

В некоторых вариантах осуществления устройство содержит первый источник питания маслом, поддерживаемый под давлением первым насосом и питающий первый масляный трубопровод, и второй источник питания маслом, поддерживаемый под давлением вторым насосом и питающий второй масляный трубопровод. Благодаря этим независимым источникам, можно регулировать параметры, характерные для каждого масляного трубопровода, на входе, что позволяет упростить конфигурацию системы распределения. В частности, два насоса могут независимо регулировать давление каждого из масляных трубопроводов.

В некоторых вариантах осуществления система распределения масла содержит вращающуюся часть, содержащую первую камеру передачи масла, оснащенную по меньшей мере одним первым отверстием питания, выполненным с возможностью прохождения в него масла из первого источника питания маслом, и вторую камеру передачи масла, оснащенную по меньшей мере одним вторым отверстием питания, выполненным с возможностью прохождения в него масла из второго источника питания маслом.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит первую масляную камеру, гидравлически сообщающуюся с наружным участком зазора через указанное по меньшей мере одно первое отверстие нагнетания, и вторую масляную камеру, гидравлически сообщающуюся с внутренним участком зазора через указанное по меньшей мере одно второе отверстие нагнетания.

В некоторых вариантах осуществления устройство дополнительно содержит первый соединительный канал, обеспечивающий гидравлическое сообщение между первой камерой передачи масла и первой масляной камерой, и второй соединительный канал, обеспечивающий гидравлическое сообщение между второй камерой передачи масла и второй масляной камерой.

В некоторых вариантах осуществления первый и второй соединительные каналы являются независимыми.

В других вариантах осуществления первый и второй соединительные каналы являются частью одной детали, содержащей два канала.

В некоторых вариантах осуществления система распределения масла приводится во вращение вместе с поворотной опорой трансмиссионного узла.

В настоящем описании выражение «система распределения масла приводится во вращение вместе с поворотной опорой трансмиссионного узла» означает, что система распределения масла вращается вокруг оси вращения по существу с такой же скоростью или во всяком случае в среднем с такой же скоростью, как и поворотная опора трансмиссионного узла, с остающимся по существу нулевым или во всяком случае в среднем нулевым смещением фазы, поэтому данная точка системы распределения по существу всегда находится напротив одной и той же зоны поворотной опоры трансмиссионного узла. Таким образом, это определение допускает небольшие переходные разности скорости или небольшие переходные смещения фазы, связанные с паразитными вибрациями, или, например, в случае ускорения или замедления поворотной опоры трансмиссионного узла.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна камера передачи масла системы распределения масла расположена на угловом секторе, строго меньшем 360°. Таким образом, камера передачи масла не является сплошной на полном обороте системы распределения масла, что не позволяет маслу вращаться внутри камеры передачи масла и ограничивает, таким образом, влияние движений масла на общую динамику системы распределения масла. Таким образом, масло находится в той же системе координат, что и система распределения.

В некоторых вариантах осуществления система распределения масла соединена с поворотной опорой трансмиссионного узла при помощи по меньшей мере одного устройства приведения во вращение, содержащего демпфер. Это оснащенное демпфером устройство приведения во вращение позволяет приводить во вращение систему распределения масла, ограничивая передачу паразитных движений трансмиссионного узла на систему распределения масла. Варианты осуществления таких приводных устройств описаны во французской патентной заявке, поданной под номером 1358581.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит множество первых отверстий нагнетания, расположенных симметрично с двух сторон от плоскости, проходящей через ось поворотной опоры и через ось вращения поворотной опоры.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит множество вторых отверстий нагнетания, расположенных симметрично с двух сторон от плоскости, проходящей через ось поворотной опоры и через ось вращения поворотной опоры. Таким образом, распределение нагнетания является симметричным относительно радиального направления вращающейся системы координат, что позволяет лучше компенсировать центробежный градиент, который тоже является симметричным относительно этого радиального направления.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит четное число первых отверстий нагнетания.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит четное число вторых отверстий нагнетания. Действительно, предпочтительно не нагнетать масло по радиальному направлению вращающейся системы координат как в сторону оси вращения, так и в противоположную от нее сторону.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит по меньшей мере одну группу из двух первых отверстий нагнетания, разделенных углом, составляющим от 10° до 160°, предпочтительно от 60° до 120°, еще предпочтительнее равным 90°±5° относительно оси поворотной опоры.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит по меньшей мере одну группу из двух вторых отверстий нагнетания, разделенных углом, составляющим от 10° до 160°, предпочтительно от 60° до 120°, еще предпочтительнее равным 90°±5° относительно оси поворотной опоры.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит несколько групп первых отверстий нагнетания, предпочтительно две группы.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит несколько групп вторых отверстий нагнетания, предпочтительно две группы.

В некоторых вариантах осуществления первые отверстия нагнетания выполнены симметрично относительно вторых отверстий нагнетания.

В некоторых вариантах осуществления поворотная опора содержит отверстия нагнетания, имеющие разные проходные сечения. Это позволяет получать разные потери напора во время нагнетания и, следовательно, регулировать разные давления нагнетания. Это является альтернативным или дополнительным средством создания дифференциала давления нагнетания в масляной пленке зазора. В частности, в таком случае можно предусмотреть единый масляный трубопровод, питающий отверстия нагнетания, имеющие более значительные проходные сечения на уровне внутреннего участка зазора, чем на уровне наружного участка.

В некоторых вариантах осуществления опорный подшипник между поворотной частью и поворотной опорой не имеет устройства качения.

В некоторых вариантах осуществления трансмиссионный узел является редуктором.

В некоторых вариантах осуществления трансмиссионный узел является узлом типа эпициклоидной передачи, содержащей водило.

В некоторых вариантах осуществления водило содержит множество цапф, образующих поворотные опоры, на каждой из которых установлена сателлитная шестерня, образующая поворотную часть. Таким образом, можно по меньшей мере частично компенсировать центробежный градиент давления в опорных подшипниках каждой из сателлитных шестерен эпициклоидной передачи.

Объектом настоящего изобретения является также газотурбинный двигатель, содержащий устройство трансмиссии согласно любому из предыдущих вариантов осуществления.

В некоторых вариантах осуществления газотурбинный двигатель дополнительно содержит турбину низкого давления и вентилятор, и эпициклоидная передача дополнительно содержит планетарную шестерню и коронную шестерню.

В некоторых вариантах осуществления коронная шестерня закреплена на картере, предпочтительно при помощи гибкой связи, планетарная шестерня связана с турбиной низкого давления, предпочтительно при помощи гибкой связи, и водило связано с вентилятором, предпочтительно при помощи гибкой связи. Под «гибкой связью» следует понимать связь, более гибкую при прогибе, чем так называемая «жесткая» связь.

Выше упомянутые, а также другие отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания примеров осуществления и осуществления предложенных устройства и способа. Это подробное описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи являются схематичными и прежде всего иллюстрируют принципы изобретения.

На этих чертежах от одной фигуры к другой идентичные элементы (или части элемента) имеют одинаковые обозначения.

На фиг. 1 показан пример газотурбинного двигателя, оснащенного редуктором, вид в осевом разрезе;

на фиг. 2А представлена схема хода сателлитной шестерни;

на фиг. 2В представлена схема, иллюстрирующая силы, действующие на опорный подшипник сателлитной шестерни;

на фиг. 3 представлен график, схематично иллюстрирующий распределение поля давления в опорном подшипнике в отсутствие компенсации;

на фиг. 4 представлен график, схематично иллюстрирующий идеальное распределение поля давления в опорном подшипнике;

на фиг. 5 представлена принципиальная схема устройства трансмиссии;

на фиг. 6 показана система распределения масла, вид в разрезе;

на фиг. 7 показана цапфа, вид в поперечном разрезе.

Осуществление изобретения

Для более конкретного описания изобретения пример устройства трансмиссии подробно представлен ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. Необходимо отметить, что изобретение не ограничивается этим примером.

На фиг. 1 показан двухконтурный газотурбинный двигатель с редуктором, описанный выше в качестве примера и содержащий устройство 3 трансмиссии в соответствии с изобретением.

Это устройство 3 трансмиссии содержит эпициклоидную передачу 30, аналогичную описанной во вступлении со ссылками на фиг. 2А. Заявленное устройство 3 трансмиссии показано также на фиг. 5.

В частности, необходимо отметить, что в этом примере коронная шестерня 31 закреплена на картере 40 при помощи гибких колец 41, водило 35 связано с валом 2а вентилятора, вращающим вентилятор 2, через жесткую связь, и что планетарная шестерня 32 связана через гибкую связь с шлицевым концом 10а вала 10 низкого давления.

В этом примере осуществления изобретения цапфы 34 сателлитных шестерен 33 содержат, каждая, первую масляную камеру 37а и вторую масляную камеру 37b, гидравлически соединенные с наружным участком 36е зазора 36, образующего опорный подшипник, соответственно с внутренним участком 36i зазора 36 опорного подшипника через каналы, проходящие через цапфу 34 и выходящие в первые отверстия 38а нагнетания, соответственно во вторые отверстия 38b нагнетания.

Согласно примеру распределения отверстий 38а, 38b нагнетания вокруг цапфы 34, более наглядно показанному на фиг. 6 и 7, цапфа 34 содержит первый ряд первых отверстий 38а нагнетания, находящихся в первой осевой плоскости, и второй ряд первых отверстий 38а нагнетания, находящихся во второй осевой плоскости. Кроме того, каждый ряд первых отверстий 38а включает в себя два первых отверстия 38а, выполненные симметрично с двух сторон от радиальной плоскости и разделенные углом около 90°. В этом примере распределения отверстий нагнетания вторые отверстия 38b нагнетания выполнены согласно аналогичной конфигурации, но симметрично с первыми отверстиями 38а относительно орторадиальной плоскости.

Устройство 3 трансмиссии содержит также систему 50 распределения масла, обеспечивающую распределение смазочного масла из первого источника 43 а питания маслом при помощи первого насоса 44а и из второго источника 43b питания маслом при помощи второго насоса 44b в опорные подшипники 36 сателлитных шестерен 33. Эти два источника 43а, 43b питания и их насосы 44а, 44b предусмотрены на статоре редукторного устройства 3.

Далее со ссылками на фиг. 6 следует более подробное описание системы 50 распределения.

Эта система 50 распределения масла прежде всего содержит вращающуюся часть 51 общей кольцевой формы, имеющую наружную цилиндрическую стенку 52 и переднюю стенку 53. Вращающаяся часть содержит первую камеру 54а передачи масла, расположенную по дуге окружности на угловом секторе менее 360° внутри и вдоль основной части переднего участка наружной стенки 52 и вдоль основной части наружного участка передней стенки 53. Кроме того, вращающаяся часть 51 содержит вторую камеру 54b передачи масла, профиль которой в поперечном сечении имеет форму L, охватывая первую камеру 54а передачи: таким образом, она является смежной с задним участком наружной стенки 52 и с внутренним участком передней стенки 53. Вторая камера 54b передачи тоже расположена на угловом секторе менее 360°, предпочтительно на таком же угловом секторе, что и первая камера 54а передачи.

Вокруг наружной стенки 52 между заплечиком 56 и гайкой 57 установлен кольцевой бандаж 55. Бандаж 55 содержит первый ряд впускных каналов 58а, соответственно второй ряд впускных каналов 58b, расположенных напротив впускных отверстий 59а, соответственно 59b, выполненных в наружной стенке 52 и выходящих в первую камеру 54а передачи, соответственно во вторую камеру 54b передачи.

Эта система 50 распределения масла содержит затем неподвижную часть 60, как правило, кольцевой формы, установленную на картере 40 между заплечиком 45 и гайкой 46. Неподвижная часть 60 содержит первую кольцевую полость 61а и вторую кольцевую полость 61b, открытые на своих внутренних радиальных сторонах в сторону бандажа 55 части 51. Первая полость 61а, соответственно вторая полость 61b содержит на своей наружной радиальной стороне отверстие 62а, соответственно 62b, выполненное напротив отверстия питания 47а, соответственно 47b, первого источника 43 а питания маслом, соответственно второго источника 43b питания маслом.

Вращающаяся часть 51 системы 50 распределения масла установлена на водиле 35 через множество устройств приведения во вращение (не показаны), которые могут включать в себя демпфер. Примеры осуществления таких приводных устройств описаны во французской патентной заявке, поданной под номером 1358581.

Вращающаяся часть 51 установлена также на картере 40, при этом ее бандаж 55 заходит в неподвижную часть 60 системы распределения масла, закрывая таким образом первую и вторую полости 61а, 61b. Между вращающейся частью 51 и бандажом 55 спереди первой полости 61а между первой и второй полостями и сзади второй полости 61b имеются кольцевые прокладки 63 для обеспечения герметичности полостей 61а и 61b. Предпочтительно прокладки 63 являются композитными и включают в себя внутренний элемент типа эластомерной тороидальной прокладки предварительного стягивания и наружный элемент типа кольца, содержащего ПТФЭ. Примером прокладки этого типа является прокладка Turcon Glyd Ring (зарегистрированный товарный знак).

Для передачи масла из камеры 54а, 54b передачи в соответствующие масляные камеры 37а, 37b цапф 34 передняя стенка 53 вращающейся части 51 системы 50 распределения масла содержит первое и второе углубления 71а, 71b, предусмотренные в местах напротив масляных камер 37а, 37b цапф 34 водила 35. Эти углубления 71а, 71b гидравлически сообщаются, каждое, с соответствующей камерой 54а, 54b передачи масла через отверстия 72а, 72b.

Каждая цапфа 34 водила 35 содержит, в свою очередь, первое и второе углубления 73а, 73b, сообщающиеся с масляной камерой 37.

Для каждой цапфы 34 первый соединительный канал 70а, соответственно второй соединительный канал 70b установлен плавающим, с одной стороны, между боковыми стенками первого углубления 73а, соответственно второго углубления 73b цапфы 34 и, с другой стороны, между боковыми стенками первого углубления 71а, соответственно второго углубления 71b вращающейся части 51 находящейся напротив системы 50 распределения масла, что позволяет гидравлически соединить масляные камеры 37а, 37b этой цапфы 34 с их соответствующей камерой 54а, 54b распределения масла.

Таким образом, редукторное устройство 3 снабжено двумя разными масляными трубопроводами 20а и 20b. В первый масляный трубопровод 20а масло закачивается первым насосом 44а и поступает через отверстия 47а и 62а в первую кольцевую полость 61а неподвижной части 60 системы 50 распределения масла, в которой оно распространяется на 360°; при этом масло проходит через каналы 58а, 59а, заполняя первую камеру 54а передачи масла; при этом масло может распределяться через первые соединительные каналы 70а в первые масляные камеры 37а цапф 34, из которых оно проходит до наружного участка 36е опорных подшипников 36 через первые отверстия 38а нагнетания. Следовательно, первый масляный трубопровод 20а является непрерывным от первого насоса 44а первого источника 43 а питания маслом до первых отверстий 38а нагнетания. Таким образом, понятно, что, поскольку этот первый масляный трубопровод не имеет никакого разрыва, в частности, на границе раздела между ротором и статором, первый масляный трубопровод 20а остается под давлением до отверстий 38а нагнетания, причем это давление нагнетания остается по существу тем же давлением, которое задает первый насос 44а, если не считать потерь напора.

Аналогично, во второй масляный трубопровод 20b масло закачивается вторым насосом 44b и поступает через отверстия 47b и 62b во вторую кольцевую полость 61b неподвижной части 60 системы 50 распределения масла, в которой оно распространяется на 360°; при этом масло проходит через каналы 58b, 59b, заполняя вторую камеру 54b передачи масла; при этом масло может распределяться через вторые соединительные каналы 70b во вторые масляные камеры 37b цапф 34, из которых оно проходит до внутреннего участка опорных подшипников 36 через вторые отверстия 38b нагнетания. В данном случае второй масляный трубопровод 20b тоже является непрерывным от второго насоса 44b второго источника 43b питания маслом до вторых отверстий 38b нагнетания. Таким образом, понятно, что, поскольку этот второй масляный трубопровод не имеет никакого разрыва, в частности, на границе раздела между ротором и статором, второй масляный трубопровод 20b остается под давлением до отверстий 38b нагнетания, причем это давление нагнетания остается по существу тем же давлением, которое задает второй насос 44b, если не считать потерь напора.

Редукторное устройство 3 содержит также вычислительное устройство 80, которое управляет первым и вторым насосами 44а и 44b для регулирования давления масла в первом и втором масляных трубопроводах 20а, 20b. Кроме того, редукторное устройство 3 содержит устройство 81 измерения скорости вращения водила 35: это устройство измерения содержит индуктивный датчик и акустическое колесо, установленное на валу 2а вентилятора и связанное с водилом 35. Каждое прохождение одного из зубьев акустического колеса перед индуктивным датчиком наводит электродвижущую силу в индуктивном датчике, которая при анализе выходного сигнала датчика позволяет измерить скорость вращения вала 2а и, следовательно, водила 35.

Чтобы компенсировать центробежный градиент Gc давления, обычно присутствующий в масляной пленке опорного подшипника 35, когда водило 35 вращается, вычислительное устройство 80 регулирует давления первого и второго трубопроводов 20а и 20b таким образом, чтобы получить дифференциал давления нагнетания между первыми отверстиями 38а нагнетания и вторыми отверстиями 38b нагнетания, то есть между наружным участком 36е и внутренним участком 36i опорного подшипника 36.

Вычислительное устройство 80 регулирует этот дифференциал давления нагнетания в зависимости от скорости вращения, измеренной устройством измерения, применяя соответствующее правило управления, основанное на калибровочной таблице или на математической модели. Управление основано также на контуре обратной связи с использованием измерений давления в первом и втором трубопроводах 20а, 20b, производимых датчиками 82а, 82b давления и/или расхода.

Таким образом, дифференциал давления нагнетания будет нулевым или почти нулевым, когда редуктор остановлен, и будет тем больше, чем быстрее вращается водило.

Благодаря такому устройству трансмиссии и такому правилу управления, можно по существу компенсировать центробежный градиент Gc давления, что позволяет получить распределение поля давления, близкое к идеальному случаю, показанному на фиг. 4, где распределение поля давления С' является симметричным относительно орторадиальной плоскости, то есть относительно приводного направления.

Варианты или примеры осуществления, описанные в настоящей заявке, носят иллюстративный и не ограничивающий характер, и специалист в данной области может, отталкиваясь от этой заявки, изменять эти варианты или примеры осуществления или предусмотреть другие, оставаясь в рамках объема изобретения.

Кроме того, различные отличительные признаки этих вариантов или примеров осуществления можно использовать отдельно или в комбинациях. Если эти признаки используются в комбинации, они могут соответствовать описанным выше или другим комбинациям, поскольку изобретение не ограничивается конкретными комбинациями, описанным в настоящей заявке. В частности, если только не указано иное, отличительный признак, описанный в связи с одним вариантом или примером осуществления, можно аналогично применять для другого варианта или примера осуществления.

Изобретение относится к трансмиссии. Трансмиссия содержит трансмиссионный узел и систему распределения масла. Трансмиссионный узел (30) содержит одну поворотную опору (34), выполненную с возможностью вращения вокруг оси вращения, и поворотную часть (33), выполненную с возможностью поворота вокруг поворотной опоры (34). Система (50) распределения масла выполнена с возможностью поступления в нее масла под давлением из источника (43а) питания маслом и его передачи в одну масляную камеру поворотной опоры (34). Поворотная опора (34) содержит отверстия нагнетания, устанавливающие гидравлическое сообщение между масляной камерой и зазором (36), разделяющим поворотную опору (34) и поворотную часть (33), образуя гидравлический подшипник. Устройство (3) трансмиссии выполнено с возможностью нагнетания масла в указанный зазор (36) с первым давлением нагнетания на уровне наружного участка (36е) зазора (36), направленного противоположно оси вращения, и со вторым давлением нагнетания на уровне внутреннего участка (36i) зазора, направленного к оси вращения. При этом второе давление нагнетания отличается от первого давления нагнетания. Достигается повышение надежности трансмиссии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство трансмиссии, содержащее трансмиссионный узел (30) и систему (50) распределения масла, выполненные с возможностью размещения в картере (40), оснащенном по меньшей мере одним источником (43а) питания маслом,

при этом трансмиссионный узел (30) содержит по меньшей мере одну поворотную опору (34), выполненную с возможностью вращения вокруг оси (R) вращения, и поворотную часть (33), выполненную с возможностью поворота вокруг поворотной опоры (34), а

система (50) распределения масла выполнена с возможностью приема масла под давлением от источника (43a) питания маслом и его передачи по меньшей мере в одну масляную камеру (37а) поворотной опоры (34),

причем указанная поворотная опора (34) содержит первую масляную камеру (37a), гидравлически сообщающуюся с наружным участком (36e) зазора (36) между поворотной опорой (34) и поворотной частью (33), направленным от оси (R) вращения, через указанное по меньшей мере одно первое отверстие (38a) нагнетания, и вторую масляную камеру (37b), отличную от первой масляной камеры (37а) и гидравлически сообщающуюся с внутренним участком (36i) зазора (36), направленным к оси (R) вращения, через указанное по меньшей мере одно второе отверстие (38b) нагнетания, образуя гидравлический подшипник,

при этом устройство (3) трансмиссии выполнено с возможностью нагнетания масла в указанный зазор (36) с первым давлением нагнетания в наружный участок (36е) зазора (36), и со вторым давлением нагнетания во внутренний участок (36i) зазора (36), направленный к оси (R) вращения, при этом второе давление нагнетания отличается от первого давления нагнетания, и устройство трансмиссии содержит первый масляный трубопровод (20а), соединенный по меньшей мере с первым отверстием (38а) нагнетания на уровне наружного участка (36е) зазора, и второй масляный трубопровод (20b), отличный от первого масляного трубопровода (20а) и соединенный по меньшей мере со вторым отверстием (38b) нагнетания на уровне внутреннего участка (36i) зазора.

2. Устройство по п. 1, в котором второе давление нагнетания превышает первое давление нагнетания.

3. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее вычислительное устройство (80), выполненное с возможностью регулировки давления в первом и/или втором трубопроводе (20а, 20b) текучей среды в зависимости от скорости вращения поворотной опоры (34) вокруг оси (R) вращения.

4. Устройство по п. 3, в котором вычислительное устройство (80) выполнено с возможностью применения правила управления, согласно которому разность давления между первым и вторым давлениями нагнетания компенсирует по меньшей мере на 70% разность давления масла между внутренним и наружным участками (36i, 36е) зазора, возникающую по причине объемных центробежных сил во время вращения поворотной опоры (34).

5. Устройство по п. 1, содержащее первый источник (43а) питания маслом, поддерживаемый под давлением первым насосом (44а) и питающий первый масляный трубопровод (20а), и второй источник (43b) питания маслом, поддерживаемый под давлением вторым насосом (44b) и питающий второй масляный трубопровод (20b).

6. Устройство по п. 5, в котором система (50) распределения масла содержит вращающуюся часть (51), содержащую первую камеру (54a) передачи масла, оснащенную по меньшей мере одним первым отверстием (59a) питания, выполненным с возможностью прохождения в него масла из первого источника (43a) питания маслом, и вторую камеру (54b) передачи масла, оснащенную по меньшей мере одним вторым отверстием (59b) питания, выполненным с возможностью прохождения в него масла из второго источника (43b) питания маслом,

и дополнительно содержащее первый соединительный канал (70а), устанавливающий гидравлическое сообщение между первой камерой (54а) передачи масла и первой масляной камерой (37а), и второй соединительный канал (70b), устанавливающий гидравлическое сообщение между второй камерой (54b) передачи масла и второй масляной камерой (37b).

7. Устройство по п. 1, в котором поворотная опора содержит множество первых отверстий нагнетания, расположенных симметрично с двух сторон от плоскости, проходящей через ось (P) поворотной опоры (34) и через ось (R) вращения поворотной опоры (34).

8. Устройство по любому из пп. 1–7, в котором поворотная опора (34) содержит отверстия (38a, 38b) нагнетания, имеющие разные проходные сечения.

9. Устройство по п. 1, в котором трансмиссионный узел является редуктором типа эпициклоидной передачи (30), содержащей водило (35),

при этом водило (35) содержит множество цапф (34), образующих поворотные опоры, на каждой из которых установлена сателлитная шестерня (33), образующая поворотную часть.

10. Газотурбинный двигатель, содержащий устройство (30) трансмиссии по любому из пп. 1–9.