CN105324560B - 配备离心泵的涡轮机附件齿轮箱 - Google Patents

配备离心泵的涡轮机附件齿轮箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机的附件齿轮箱(10)，所述齿轮箱配备有泵(12)并且包括互啮合小齿轮(14‑20)，该互啮合小齿轮中的一个与同轴杆(22)形成为单件，该同轴杆用于驱动所述泵的旋转部分(36)，其特征在于，所述旋转部分直接地安装在该杆上。

Description

配备离心泵的涡轮机附件齿轮箱
技术领域
本发明涉及一种用于涡轮发动机的附件齿轮箱，该附件齿轮箱(也被称为AGB)设置有一种装置，并且尤其是设置有诸如离心泵的一种泵。
背景技术
对航空发动机性能的不断研究导致将附件齿轮箱集成在越来越受限制的环境中。附件齿轮箱的整体尺寸有助于发动机的整体性能。因此变得有必要减小附件齿轮箱及其装置的尺寸。
用于涡轮发动机的附件齿轮箱意在将源自涡轮发动机的机械动力传递至诸如泵、气/油分离器、发电机之类的装置。附件齿轮箱包括互啮合小齿轮，互啮合小齿轮中的至少一些被刚性地连接到同轴杆上，同轴杆意在使装置的活动部分或转子旋转。
在现有技术中，齿轮箱中的每个小齿轮的上述杆穿过附件齿轮箱的壳体中的孔口，并且在齿轮箱的外部连接至装置的旋转部分的轴。
当装置为例如燃料泵的离心泵时，该泵包括被约束成与轴一起旋转的叶轮，该轴意在由小齿轮的杆来旋转。该轴由安装在离心泵中的轴承来旋转地引导。该离心泵是蜗壳型的，该蜗壳形成泵的固定部分或定子的一部分并且使得能够产生对泵的正常运作所必需的压力。泵的固定部分-活动部分组件利用小齿轮的杆连接到附件齿轮箱，然后固定至该齿轮箱的壳体。
然而，这个技术是令人不满意的，因为齿轮箱与装置太过庞大，这使得难以将其集成在涡轮发动机中。
本发明对这个问题提出了一种简单的、有效的且经济的解决方案。
发明内容
本发明提出了一种用于涡轮发动机的附件齿轮箱，该齿轮箱设置有泵并包括互啮合小齿轮，所述互啮合小齿轮中的一个与同轴杆一体地形成，所述同轴杆用于驱动所述泵的旋转部分，其特征在于，所述旋转部分直接地安装在前述的杆上。
根据本发明，泵的一部分集成在附件齿轮箱中并且具体集成在由附件齿轮箱的壳体所限定的空间中。这可通过以下事实成为可能：泵的旋转部分直接地安装在附件齿轮箱的小齿轮的杆上。换言之，与旋转部分由意在被附件齿轮箱的小齿轮的杆所驱动的轴来承载的现有技术相对，旋转部分在这种情况下直接地由小齿轮的杆所承载。这使得能够去除现有技术中的泵的轴以及其引导轴承，并且导致质量的节省以及齿轮箱和泵的轴向尺寸的显著的减小(这里讨论的轴线是小齿轮杆和泵的旋转部分的旋转轴线)。此外，泵的旋转部分可以由小齿轮的杆的引导轴承来旋转地引导，这改善了组件的可靠性。
在本发明的优选的实施例中，所述泵是离心泵，并且其旋转部分是叶轮，所述叶轮直接地安装在前述的杆的一端上。
所述叶轮可安装在所述离心泵的第一壳体与第二壳体之间，所述第一壳体和所述第二壳体固定至齿轮箱的壳体。
优选地，所述杆由轴承来旋转地引导，所述轴承由所述第一壳体承载。所述第一壳体可以呈盘的形状。所述第一壳体可包括用于使所述杆穿过的中心孔口。所述第一壳体可在其内周处包括用于安装轴承的圆柱形边缘，所述轴承用于对所述杆进行引导。
所述第二壳体可在其外周处包括凸缘，所述凸缘用于固定至例如所述第一壳体或齿轮箱的壳体的固定凸缘上。
所述离心泵可包括由所述第二壳体或齿轮箱的壳体所界定的蜗壳。
所述第一壳体可与所述叶轮一起限定出环形空间，所述环形空间用于容纳例如动力密封部件的密封部件。
本发明还涉及一种涡轮发动机，所述涡轮发动机诸如用于飞机或直升机的涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机，其特征在于，所述涡轮发动机包括如上文所述的齿轮箱。
附图说明
根据阅读以非限制性示例给出并且参照附图的以下说明，本发明将被更清楚地理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将显现，在附图中：
-图1是涡轮发动机附件齿轮箱的高度示意性的视图，两个装置安装在涡轮发动机附件齿轮箱上；
-图2是配备离心泵的附件齿轮箱在轴向截面中的高度示意性的局部视图，并且代表本发明之前的现有技术；
-图3是配备离心泵的附件齿轮箱在轴向截面中的高度示意性的局部视图，并且代表本发明；以及
-图4和图5是根据本发明的附件齿轮箱和离心泵在轴向截面中且在透视图中的示意性局部视图。
具体实施方式
首先参照图1，图1高度示意性地示出了用于涡轮发动机的附件齿轮箱10涡轮发动机诸如用于飞机或直升机的涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机，该齿轮箱10配备有附件或装置12，在所示的示例中存在附件或装置12中的两个。
齿轮箱10意在利用由此出现的径向轴传递源自涡轮发动机的机械动力，并且意在将该机械动力传递至包括泵、气/油分离器、发电机等的装置。通过由相继的小齿轮14、16、18、20构成的运动链来进行传递，在所示的示例中存在相继的小齿轮14、16、18、20中的四个。
小齿轮16和20各自包括同轴杆22，同轴杆22与相应的小齿轮一体地形成，并且同轴杆22穿过附件齿轮箱的壳体24中的孔口。小齿轮的杆22的位于齿轮箱10外部的端部部分与相应的装置12的旋转部分的轴26接合，以便使该旋转部分旋转。
图2是齿轮杆22连接到装置12的转子轴26的区域的较大比例的高度示意性的视图，装置在这种情况下是具有蜗壳的离心泵30。
小齿轮的杆22被置于中心并由轴承32旋转地引导，轴承32安装在附件齿轮箱10的壳体24中。装置12的轴26一端连接到杆22的位于壳体24外部的部分，并且被置于中心并由轴承33旋转地引导，轴承33安装在泵(装置12)的固定部分(诸如壳体34)中。
离心泵包括叶轮36，叶轮36由轴26承载并被约束成与轴一起旋转。泵的壳体34在其外周处限定出叶轮26上游的流体入口38、蜗壳40和叶轮下游的流体出口。
图2中示出的代表现有技术的技术具有轴向庞大(轴线A)的缺陷。图3中示意性地示出的本发明使得能够通过将装置12(即，前述示例中的离心泵)的部分集成到附件齿轮箱的壳体24中来克服这个问题。
这可通过将装置的旋转部分直接安装到小齿轮的杆上来进行。在图3中，泵的叶轮36实际上固定到杆22的一端。泵的壳体的部分被容纳在附件齿轮箱10的壳体24的内部，并且进一步用作用于第一轴承32a的支撑部，第一轴承32a用于对杆22进行引导，用于对杆进行引导的轴承32b由附件齿轮箱10的壳体24所承载。
现参照图4和图5，图4和图5示出了本发明的更具体的实施例，并且在图4和图5中，上文中已经描述的元件由相同的标记来指示。
附件齿轮箱10的壳体24包括开口44，开口44具有使小齿轮18的杆22轴向地穿过其的圆形轮廓。如附图中可见的，小齿轮18与杆22被形成为单件，杆在这种情况下具有大致管状的圆柱形形状。杆22由轴承32a、32b旋转地引导，轴承32b由壳体24承载，轴承32a由泵的第一壳体34a承载。
该第一壳体34a呈盘的形式，并且意在抵靠齿轮箱10的壳体24施加并紧固，以便封闭前述的开口44。该第一壳体34a包括用于使杆22穿过的中心孔以及在其内周处包括在齿轮箱10内部延伸的圆柱形边缘50，轴承32a的外保持架固定在圆柱形边缘50内，轴承32a在这种情况下是球型的。轴承32a的内保持架被固定到杆22上。
以常规的方式，泵的叶轮36包括中心轮毂，中心轮毂被环形壁所围绕并且通过叶片连接到该壁上，轮毂和壁在其间限定出具有轴向入口和径向出口的离心流。
与安装在杆22的端部上相对，泵的叶轮36与边缘52一体地形成。在示出的示例中，边缘52连接到叶轮36的轮毂上，并且在与离心流的入口相反的侧部上轴向地延伸。边缘52具有比杆的该端部的外径稍大的内径。在安装位置，边缘52轴向穿过第一壳体32a中的开口和附件齿轮箱10的壳体24中的开口44。
小齿轮的杆22的穿过齿轮箱24中的开口44的端部包括径向内环形边缘56，径向内环形边缘56的内周限定出用于螺钉60的通道孔口，螺钉60用于将叶轮36固定到杆上。叶轮36的轮毂包括攻有螺纹的轴向孔54，轴向孔54在安装位置下与其孔口对准。螺钉60接合在杆内，并随后穿过杆22的端部中的孔口拧紧到叶轮36的孔54中。这种拧紧确保了叶轮36在杆22上的轴向保持。叶轮36与杆22之间的组装必须利用锁定形式的连接(P3G型或类似的类型)来进行补充，从而约束部分相对彼此旋转。
叶轮36的外周与第一壳体34a一起限定出环形空间61，在环形空间61中可容纳由例如碳接触垫圈或隔离垫圈构成的类型的动态密封部件。在燃料泵的情况下，可使用具有中间引流部的双重动态密封，以防止油/燃料混合。
第二壳体34b附接并固定到第一壳体34a上，并且与该第一壳体一起限定出用于容纳叶轮36并使叶轮36旋转的腔室。该第二壳体34b在其外周处包括凸缘62，凸缘62用于利用螺钉和螺母型的方式固定到齿轮箱10的壳体的相应的环形凸缘(不可见)上，第一壳体34a的外周被置于这些凸缘之间并且意在通过螺钉紧固而紧固在这些凸缘之间。在变型中，壳体34b可直接固定到壳体34a上。
第二壳体34b限定出大体上为圆柱形的管状入口38和环形的周缘空间64，管状入口38用于将流体供应给泵，周缘空间64用于流体从泵中涌出，该空间包括蜗壳(不可见)。

Claims (11)

1.用于涡轮发动机的附件齿轮箱(10)，该附件齿轮箱设置有泵(12)并且包括互啮合小齿轮(14-20)，所述互啮合小齿轮(14-20)中的一个与同轴的杆(22)一体地形成，所述杆(22)用于驱动所述泵的旋转部分，其特征在于，所述旋转部分直接地安装在所述杆上。
2.根据权利要求1所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述泵(12)是离心泵，并且其旋转部分是叶轮(36)，所述叶轮(36)直接地安装在所述杆(22)的一端上。
3.根据权利要求2所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述叶轮(36)安装在所述离心泵的第一壳体(34a)与第二壳体(34b)之间，所述第一壳体(34a)和所述第二壳体(34b)固定至所述附件齿轮箱的壳体(24)。
4.根据权利要求3所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述杆(22)由轴承(32a)来旋转地引导，所述轴承(32a)由所述第一壳体(34a)承载。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述第一壳体(34a)包括用于使所述杆(22)穿过的中心孔口。
6.根据权利要求4所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述第一壳体(34a)在其内周处包括圆柱形边缘(50)，所述圆柱形边缘(50)用于安装所述轴承(32a)，所述轴承(32a)用于对所述杆(22)进行引导。
7.根据权利要求3或权利要求4所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述第二壳体(34b)在其外周处包括固定凸缘(62)。
8.根据权利要求3或权利要求4所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述离心泵包括蜗壳，所述蜗壳由所述离心泵的第二壳体(34b)或所述附件齿轮箱的壳体(24)所限定。
9.根据权利要求3或权利要求4所述的附件齿轮箱(10)，其特征在于，所述第一壳体(34a)与所述叶轮(36)一起限定出环形空间，所述环形空间用于容纳密封部件。
10.涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机包括根据权利要求1-9中任一项所述的附件齿轮箱(10)。
11.根据权利要求10所述的涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机为用于飞机或直升机的涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机中的一种。
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