CN112823236B - 用于飞行器涡轮发动机的辅助油箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机(1)的辅助箱(20)，该辅助箱具有弯曲的总体形状，该箱包括圆柱形或截头圆锥形的径向外壁(210)和面向径向外壁布置的三个圆柱形或截头圆锥形的径向内壁，这三个径向内壁包括中间壁(220)和被布置在中间壁的两侧上的两个侧壁(230)，该箱的内部体积基本上形成U形形状，该U形形状的分支由侧壁与径向外壁之间的侧向体积部分(V1)形成，并且该U形形状的底部由中间壁与径向外壁之间的中间体积部分(V2)形成。

Description

用于飞行器涡轮发动机的辅助油箱

技术领域

本发明的领域是飞行器涡轮机的领域，特别是用于这种涡轮机的润滑油的储存的领域。

背景技术

涡轮机，诸如飞行器的双流式涡扇发动机，通常包括空气入口和空气流，该空气入口包括带护罩的风扇，该带护罩的风扇的出口空气流被分为进入发动机部段并形成热流(或主流)的空气流以及围绕发动机部段流动并形成冷流(或次级流)的空气流。

发动机部分沿气体流动方向从上游到下游通常包括至少一个压缩机、燃烧室、至少一个涡轮以及排气喷嘴，离开涡轮的燃烧气体(主流)在该排气喷嘴中与次级流混合。涡轮机也可以是“双主体”类型的，这意味着该涡轮机包括同轴布置的两个转子。第一主体被称为低压体，第二主体被称为高压体。在这种情况下，众所周知，发动机部分从上游到下游包括低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、高压涡轮和低压涡轮。

在具有减速器的涡轮机的情况下，涡轮轴经由减速器驱动风扇轴，该减速器相对于涡轮轴的旋转速度减小风扇轴的旋转速度。

根据所使用的减速器的类型(行星式或周转式)，风扇轴将与涡轮轴沿相同的方向或相反的方向旋转。行星式或周转式减速器各自包括以限定的构造进行布置的至少一个周转齿轮系(包括至少一个太阳齿轮、一个行星架、行星齿轮和一个齿圈)。

更确切地说，周转式减速器特别地包括固定齿圈和与风扇轴成一体的行星架，因此，每个行星齿轮包括可动的旋转轴线。

涡轮轴(在双主体涡轮机的情况下为低压涡轮轴)通常被联接到低压压缩机轴，该低压压缩机轴进而被联接到减速器的输入轴。该输入轴旋转地联接到减速器的太阳齿轮，以驱动该太阳齿轮旋转。

例如，风扇轴经由两个轴承相对于固定结构被旋转地引导，这两个轴承被间隔开并且位于减速器的上游处。输入轴经由位于减速器下游的轴承相对于固定结构被旋转地引导。

减速器被容纳在环形润滑封壳中，并且在当前技术中，该减速器的用于确保对其小齿轮和轴承进行润滑和冷却的操作由涡轮机的供应回路和主润滑回路来保证，该操作要求涡轮机运行。

然而，在风扇由于流过风扇的空气流的作用而自由旋转(称为风车式转动)的阶段期间，发动机不运行，并且供应回路和主润滑回路不能确保对减速器进行润滑，这可能导致减速器的齿部卡住或断裂。

本发明旨在通过提供一种与涡轮机的所有运行阶段(特别是发动机不运行的阶段)兼容的解决方案来解决这些缺点。

发明内容

为此目的，本发明涉及一种用于飞行器涡轮机的辅助油箱，该辅助油箱具有弯曲的总体形状，该辅助油箱的曲率半径以与涡轮机的轴线相对应的轴线为中心，该箱包括圆柱形或截头圆锥形的径向外壁以及与所述径向外壁相对地布置的三个圆柱形或截头圆锥形的径向内壁，三个径向内壁包括中间壁和被布置在中间壁的两侧上的两个侧壁，中间壁的平均曲率半径大于所述侧壁的平均曲率半径，使得箱的内部体积基本上形成U形形状，该U形形状的分支由侧壁与径向外壁之间的侧向体积部分形成，并且该U形形状的底部由中间壁与径向外壁之间的中间体积部分形成。

根据本发明的箱具有适配的形状，使得该箱具有以下令人关注的优点：能够被安装在涡轮机壳体上，并且能够用于任何类型的涡轮机(包括减速器或不包括减速器)，以自发地回收润滑油。

有利地，箱包括位于中间壁上的油入口。

有利地，侧向体积部分连接到气体出口。

有利地，箱包括油出口，该油出口旨在通过软管连接到泵，该泵例如由电动马达提供动力。

本发明还涉及一种涡轮机壳体，该涡轮机壳体包括两个同轴的环形壁，一个环形壁形成涡轮机的内壳体并在另一个环形壁的内部延伸，另一个环形壁形成涡轮机的管道间壳体，并且这两个同轴的环形壁通过一环形排的臂连接在一起，该环形排的臂旨在在运行期间被气体流扫掠，这些臂中的至少一个臂是中空的并且包括用于油回收的第一内部通道，其特征在于，该至少一个臂包括用于油回收的第二内部通道，该用于油回收的第二内部通道用于将该油输送到包括上述特征之一的辅助箱。

根据实施例，所述用于油回收的通道形成在管道间壳体中并且由两个通路形成，这两个通路由隔板隔开并且在穿过内壳体和管道间壳体的旋转轴线的同一平面中并排地布置。

有利地，管道间壳体包括两个径向外环形边缘，根据本发明，辅助箱被安装在这两个径向外环形边缘之间。

有利地，辅助箱的中间壁垂直于所述中空的臂定位，并且侧壁垂直于臂间空间定位。

根据本发明的箱和壳体具有许多优点。这些优点特别地包括：

-箱在流道间空间中的特殊定位使得根据本发明的辅助箱的内部体积能够适应要求，该内部体积例如取决于涡轮机的尺寸；

-使得能够自发地对辅助箱进行填充，例如确保了减速器的良好润滑；

-容易且快速地安装和固定在涡轮机的壳体上并从该壳体上拆除。

本发明还涉及一种飞行器涡轮机，其特征在于，该飞行器涡轮机包括根据本发明的壳体，其中，辅助箱20的曲率半径的中心轴线对应于涡轮机的纵向轴线。

有利地，根据本发明的涡轮机包括减速器、主润滑油箱和主润滑回路、辅助油箱、辅助润滑回路，所述辅助箱经由用于油回收的第二内部通道连接到减速器，主箱和主润滑回路被构造成在涡轮机工作时对减速器进行润滑，并且辅助箱和辅助润滑回路被构造成在涡轮机不工作时对减速器进行润滑。

本发明进一步涉及一种对根据本发明的飞行器涡轮机的减速器进行润滑的方法，该方法包括以下步骤：一旦检测到风扇的自由旋转阶段，就启动泵使得油从辅助箱到达减速器。

因此，即使在风扇的自由旋转阶段期间，减速器也始终得到润滑，从而确保减速器齿轮的使用寿命更长。

附图说明

当参考附图阅读非限制性示例的以下描述时，将更好地理解本发明并且本发明的其他细节、特征和优点将更清楚地显现，在附图中：

图1是涡轮机的示意性剖视图；

图2是根据本发明的辅助箱的透视图；

图3是根据本发明的辅助箱的正视图；

图4是根据本发明的设置有润滑泵的辅助箱的透视图；

图5是根据本发明的涡轮机壳体的后侧的透视图；

图6是根据本发明的涡轮机壳体的详细透视图；

图7是配备有根据本发明的辅助箱的根据本发明的壳体的前侧的透视图；

图8是被安装在根据本发明的涡轮机的壳体上的根据本发明的辅助箱的详细视图；

图9是沿着图7的轴线A-A的剖视图；

图10是与图8类似的视图，示出了根据本发明的涡轮机壳体中的润滑油路径；

图11是示出了被安装在根据本发明的涡轮机壳体上的润滑泵的详细透视图。

具体实施方式

在本说明书中，术语“上游”和“下游”用于指飞行器涡轮机中的气体流动方向。术语“内”、“外”、“径向”、“轴向”是相对于构成根据本发明的辅助箱的壁的曲率中心的轴线来定义的。

图1示出了涡轮机1，该涡轮机通常包括以纵向轴线X为中心的风扇S、低压压缩机1a、高压压缩机1b、环形燃烧室1c、高压涡轮1d、低压涡轮1e以及排气喷嘴1h。高压压缩机1b和高压涡轮1d通过高压轴2进行连接并与该高压轴形成高压体(HP)。低压压缩机1a和低压涡轮1e通过低压轴3进行连接并与该低压轴形成低压体(BP)。

风扇S由风扇轴4驱动，该风扇轴借助于在此示意性地示出的周转式齿轮减速器10联接到BP轴3。

减速器10被定位在涡轮机的前部。在此示意性地包括上游部分5a和下游部分5b的固定结构被布置成形成围绕减速器10的封壳E1。该封壳E1在上游处由允许风扇轴4穿过的轴承处的密封件封闭，在下游处由BP轴3穿过的位置处的密封件封闭。

必须对这样的减速器10进行润滑，以维持其齿轮处于良好的工作状态，并保证用于飞行器涡轮机的减速器10的可接受的使用寿命。这意味着即使当风扇自由旋转(例如由于穿过风扇的风引起的风车式转动而导致风扇自由旋转)时，必须对减速器10进行润滑。

因此，本发明提出了在飞行器涡轮机上，例如在减速器10的附近，除了本身已知的主油箱之外，还增加辅助油箱20。然而，可以将该辅助箱装备在一台没有配备减速器的涡轮机中。

参照图2，辅助箱20具有弯曲的总体形状或圆周形状，该辅助箱的曲率半径以轴线Y为中心，该轴线Y旨在与涡轮机1的纵向轴线X重合。该箱包括一个圆柱形或截头圆锥形的径向外壁210和三个圆柱形或截头圆锥形的径向内壁220、230。

径向内壁220、230与径向外壁210相对地布置。三个径向内壁包括中间壁220和被布置在中间壁220的两侧上的两个侧壁230。中间壁220的平均曲率半径D1大于侧壁230的平均曲率半径D2。

辅助箱20包括位于周向端部处的壁240。这些周向端部壁240中的每一个将径向内侧壁230连接到径向外壁210，并且形成箱20的侧边缘。

辅助箱20包括另外的中间径向壁250。这些中间径向壁250中的每一个将侧向径向内壁230连接到中间径向内壁220。

辅助箱20在轴向端部处包括另外的壁260、270。

箱20由具有必要的鲁棒性的任何材料制成，该箱可以是柔性的或刚性的。

这意味着辅助箱20的内部体积近似为U形形状。U形的每个分支由侧壁230之一、径向外壁210、周向端部处的壁240之一以及虚拟地延伸到径向外壁210的中间径向壁250之一之间的侧向体积部分形成。U形的底部由中间壁220、径向外壁210以及中间径向壁250到径向外壁210的虚拟延伸部分之间的中间体积部分形成。

辅助箱20包括位于中间壁220上的油入口。如图所示，但绝不限于，油入口包括基本上圆柱形的颈部24，该颈部从中间壁220突出并且包括用于接纳密封件(诸如O形环(未示出))的外部环形凹槽25。

侧向体积部分V1有利地连接到气体出口。根据实施例，气体出口由弯曲的总体形状的排放导管26形成，该排放导管例如具有与侧壁230的平均曲率半径相同的平均曲率半径D3。这些排放导管26与封壳E1连通，以确保当辅助箱20填充有油时进行气体冲洗。

为了使辅助箱20能够附接到飞行器涡轮机1的壳体，辅助箱20还进一步包括安装支架28，该安装支架包括用于使螺钉穿过的孔29。这些支架28(例如两个支架)分别被布置在周向端部处的壁240上并且周向地延伸。

图5示出了涡轮机1的壳体40。该壳体40包括两个同轴的环形壁41、42，一个环形壁41在另一个环形壁42的内部延伸，并且这两个环形壁通过一环形排的臂43连接在一起，该环形排的臂43旨在在运行期间被气体流扫掠。这些臂43中的至少一个臂43’是中空的，并且包括下文限定的流体通道44和45。内环形壁41限定涡轮机1的内壳体41，并且外环形壁42限定涡轮机1的管道间壳体42。内壳体41和管道间壳体42限定涡轮机1的整个上游壳体(在本描述中也称为壳体40)。

如图6中所示，壳体40的管道间壳体42包括通过加强肋42b进行连接的两个径向外环形边缘42a。

辅助箱20被安装在两个径向外环形边缘42a之间和两个相邻的加强肋42b之间(参见图7和图8)。于是，辅助箱20的中间壁220垂直于中空的臂43’定位，并且侧壁230垂直于臂间空间定位。

事实上，根据本发明的辅助箱20部分地采用涡轮机1的管道间壳体42的形状，并因此具有允许将该辅助箱集成到涡轮机1的管道间壳体42中的适配形状。

肋42b在其表面上设置有周向延伸的安装支架42c，当辅助箱20被安装在壳体40上时，这些安装支架旨在与辅助箱20的壁240相对地布置。然后，例如通过将辅助箱20的安装支架28螺钉连接到壳体40的安装支架42c上来将箱20连接到壳体40。在未示出的另一实施例中，辅助箱20被集成到壳体40中。

有利地，如图7中所示，当壳体40被安装在飞行器涡轮机上时，箱相对于时间刻度盘成角度地定位在6点钟处(即处于低位)。

中空的臂43’确保通过重力从封壳E1的减速器10中将润滑油全部回收。参照图9和图10，中空的臂43’包括用于油回收的第一内部通道44和用于油回收的第二内部通道45。用于油回收的第一通道44和用于油回收的第二通道45形成在壳体40的管道间壳体42中。用于油回收的第一通道和用于油回收的第二通道例如由两个通路形成，这两个通路被隔板46隔开并且在穿过内壳体41和管道间壳体42的旋转轴线的平面中并排地布置。

第一通道44以本身已知的方式连接到主油箱(未示出)，并且确保油流到涡轮机的各个部件，诸如，例如涡轮的动力轴的滚动元件、压缩机、风扇等。

主油箱连接到主润滑回路，该主润滑回路在涡轮机工作时为减速器10提供润滑。

用于油回收的第二通道45具有非直线的形状，例如V形形状。该用于油回收的第二通道包括开口45a和底部45b，该底部包括用于与箱20的颈部24接合的孔45c。

用于油回收的第二内部通道45被构造成使得能够将经回收的油从封壳E1输送到辅助箱20。

具体地，在对减速器10进行润滑之后，例如在涡轮机(发动机在该涡轮机中运行)的正常运行期间，润滑油被排入中空的臂43’中，然后该润滑油如图10中的箭头F1所示的那样流入通道45中。按照这种方式，持续并自发地对箱进行供给。当填充辅助箱20时，通道45填充有润滑油，该润滑油然后溢流进入通道44中，如箭头F2所示的那样通过孔47排出到总体油回收装置和本身已知的主油箱(未示出)。

有利地，第二通道45的开口45a与辅助箱20相对并且在平面P中延伸，当涡轮机1基本上水平时，该平面P旨在从上游到下游向下倾斜。

如此构造的箱20和壳体40、特别是回收通道45，使得即使在涡轮机1的负倾斜的作用下或在涡轮机1的滚动的作用下，也能够在辅助箱20中维持足够的油位。

辅助箱20与辅助润滑回路(未示出)相关联。因此，辅助箱20与辅助润滑回路一起作为与主润滑回路独立的单元，并且使得减速器10在主润滑回路不工作时，例如在涡轮机关闭且主润滑回路不工作的特殊的风车式转动的运行阶段期间，能够被润滑，因此不需要在涡轮机的这些特殊运行阶段中特别地启动主润滑回路。

辅助箱20的尺寸使得该辅助箱包含足够体积的油，以满足在辅助箱20的运行阶段期间根据涡轮机的减速器10的润滑要求。

箱还包括通过软管27连接到泵30的油出口，该泵例如由电动马达(未示出)提供动力。如图11中所示，泵30附接到壳体40。

本发明还涉及一种对涡轮机1的减速器10进行润滑的方法，该涡轮机包括配备有辅助箱20的壳体40。

当检测到风扇S的自由旋转阶段时，泵30例如由电动马达启动。然后，润滑油经由油出口软管27从辅助箱20中被取出，并经由泵30的出口处的软管31和经由辅助润滑回路被输送到减速器10或其他需要进行润滑的部件(诸如轴承)。

因此，根据本发明的辅助箱20、壳体40和润滑方法被构造成使得减速器10始终得到润滑，而无论涡轮机的飞行高度和运行阶段如何。

Claims (12)

1.一种用于飞行器涡轮机(1)的辅助箱(20)，所述辅助箱具有弯曲的总体形状，所述辅助箱的曲率半径以与所述涡轮机(1)的纵向轴线(X)相对应的轴线(Y)为中心，所述辅助箱(20)包括圆柱形或截头圆锥形的径向外壁(210)以及与所述径向外壁(210)相对地布置的三个圆柱形或截头圆锥形的径向内壁(220，230)，三个径向内壁(220，230)包括中间壁(220)和被布置在所述中间壁(220)的两侧上的两个侧壁(230)，所述中间壁(220)的平均曲率半径(D1)大于所述侧壁(230)的平均曲率半径(D2)，使得所述辅助箱(20)的内部体积形成U形形状，所述U形形状的分支由所述侧壁(230)与所述径向外壁(210)之间的侧向体积部分(V1)形成，所述U形形状的底部由所述中间壁(220)与所述径向外壁(210)之间的中间体积部分(V2)形成。

2.根据权利要求1所述的辅助箱(20)，其特征在于，所述辅助箱包括位于所述中间壁(220)上的油入口。

3.根据权利要求1或2所述的辅助箱(20)，其中，所述侧向体积部分(V1)连接到气体出口。

4.根据权利要求1或2所述的辅助箱(20)，其特征在于，所述辅助箱包括通过软管(27)连接到泵(30)的油出口。

5.根据权利要求4所述的辅助箱(20)，其特征在于，所述泵由电动马达提供动力。

6.一种用于涡轮机(1)的壳体(40)，所述壳体包括两个同轴的环形壁(41，42)，一个环形壁(41)形成所述涡轮机(1)的内壳体并在另一个环形壁(42)的内部延伸，所述另一个环形壁形成所述涡轮机(1)的管道间壳体，并且所述两个同轴的环形壁通过一环形排的臂(43)连接在一起，所述环形排的臂旨在在运行期间被气体流扫掠，这些臂(43)中的至少一个臂(43’)是中空的并且包括用于油回收的第一内部通道(44)，其特征在于，所述至少一个臂包括用于油回收的第二内部通道(45)，所述用于油回收的第二内部通道用于将所述油输送到根据权利要求1至5中任一项所述的辅助箱(20)。

7.根据权利要求6所述的壳体(40)，其中，所述用于油回收的第一内部通道(44)和所述用于油回收的第二内部通道(45)形成在所述管道间壳体中并且由两个通路形成，所述两个通路由隔板(46)隔开并且在穿过所述内壳体和所述管道间壳体的旋转轴线的同一平面中并排地布置。

8.根据权利要求6或7所述的壳体(40)，其中，所述管道间壳体包括两个径向外环形边缘(42a)，所述辅助箱(20)被安装在所述两个径向外环形边缘之间。

9.根据权利要求6或7所述的壳体(40)，其中，所述辅助箱(20)的中间壁(220)垂直于中空的臂(43’)定位，并且所述侧壁(230)垂直于臂间空间定位。

10.一种飞行器涡轮机(1)，其特征在于，所述飞行器涡轮机包括根据权利要求6至9中任一项所述的壳体(40)，其中，所述辅助箱(20)的曲率半径的中心轴线(Y)对应于所述涡轮机(1)的纵向轴线(X)。

11.根据权利要求10所述的飞行器涡轮机(1)，其特征在于，所述飞行器涡轮机包括减速器(10)、主润滑油箱和主润滑回路、辅助箱(20)、辅助润滑回路，所述辅助箱(20)经由所述用于油回收的第二内部通道(45)连接到所述减速器(10)，所述主润滑油箱和所述主润滑回路被构造成在所述涡轮机工作时对所述减速器(10)进行润滑，并且所述辅助箱(20)和所述辅助润滑回路被构造成在所述涡轮机不工作时对所述减速器(10)进行润滑。

12.一种对根据权利要求11所述的飞行器涡轮机(1)的减速器(10)进行润滑的方法，所述方法包括以下步骤：一旦检测到风扇(S)的自由旋转阶段，就启动泵(30)使得油从所述辅助箱(20)到达所述减速器(10)。

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