Промежуточный редуктор для турбомашины

Изобретение относится к промежуточному редуктору для турбомашины летательного аппарата. Содержит первую коническую шестерню и первое коническое зубчатое колесо, образующие угловую передачу, при этом первое коническое зубчатое колесо соединяется с главным валом, прикрепленным к одной или нескольким коническим шестерням, допускающим приведение одного или нескольких вспомогательных агрегатов во вращение посредством одного или нескольких конических зубчатых колес. Изобретение направлено на уменьшение габаритов устройства. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к промежуточному редуктору для турбомашины, также называемому "AGB" коробкой приводов агрегатов. Такой промежуточный редуктор предназначен для передачи исходного движения турбомашины через радиальный вал, выходящий из нее, и для передачи его на различные вспомогательные агрегаты или элементы оборудования, присоединенные к турбомашине, такие как насосы, электрические генераторы и т.п., которые имеют важное значение для работы турбомашины или других устройств летательного аппарата, приводимых в движение посредством этой турбомашины.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Документ ЕР 2405116 представляет промежуточный редуктор по предшествующему уровню техники. Такой промежуточный редуктор в целом имеет корпус, который вмещает шестерни, соединенные друг с другом в последовательно образующуюся цепь привода. Каждая шестерня затем соединяется к приводному валу, который сам передает вращательное движение вспомогательному агрегату. Таким образом, ведущий вал передает вращательное движение к первой шестерне, которая сама соединена с одной или несколькими вторичными шестернями, для того, чтобы передать им вращательное движение, при этом каждая вторичная шестерня сама соединена с одной или несколькими третичными шестернями для того, чтобы передать им вращательное движение, и так далее. В промежуточных редукторах по предшествующему уровню техники поэтому шестерни расположены в каскадной конфигурации так, что первая шестерня используется не только для передачи вращательного движения к первому вспомогательному агрегату, но также она дает возможность вращательному движению быть переданным к вторичной и третичной шестерням и так далее. Тем не менее, такой промежуточный редуктор является очень громоздким, так как шестерни расположены прилегающими друг к другу.

Чтобы исправить эту проблему, документ FR 2981986 описывает промежуточный редуктор, который позволяет экономить пространство. Тем не менее, в таком редукторе шестерни всегда соединены последовательно друг с другом таким образом, что если одна из шестерен является неисправной, это может привести к нарушению нормальной работы всей цепи привода. Первая шестерня также несет все импульсы крутящего момента всей цепи привода, что, в целом, означает, что она должна быть изготовлена более крупной, чем требуют свойственные ей потребности. Действительно, в таком редукторе находящиеся выше шестерни подвергаются воздействию мощности, передаваемой к находящимся ниже шестерням так, что трудно оптимизировать определение размеров каждой шестерни независимо от других шестерен.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение направлено на устранение недостатков существующего уровня техники путем предложения конструкции промежуточного редуктора, который позволяет способствовать экономии пространства для установки в турбомашине и в котором его цепь привода оптимизирована относительно энергетических характеристик вспомогательных агрегатов турбомашины и летательного аппарата по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Для достижения этого первый аспект изобретения предлагает промежуточный редуктор для турбомашины летательного аппарата, содержащий первую коническую шестерню и первое коническое зубчатое колесо, образующие угловую передачу, где первое коническое зубчатое колесо соединено с главным валом, связанным с одной или несколькими коническими шестернями, способными передавать вращательное движение одному или нескольким вспомогательным агрегатам посредством одного или нескольких конических зубчатых колес.

Таким образом, согласно изобретению движение ведущего вала больше не передается непосредственно на шестерни, а передается к коническим зубчатым колесам вспомогательных агрегатов посредством главного вала с коническими шестернями. Эти конические шестерни не позволяют вращательному движению быть переданным непосредственно к вспомогательным агрегатам, однако они дают возможность вращательному движению быть переданным к коническим зубчатым колесам, которые сами передают вращательное движение к вспомогательным агрегатам. Зубчатые колеса могут поэтому иметь размеры исключительно относительно мощности, которую они передают к вспомогательным агрегатам, и больше уже не зависящие от других зубчатых колес. Шестерни также уже больше не соединяются одна с другой, что повышает общую надежность редуктора. Кроме того, наличие главного вала создает экономию пространства, так как конические зубчатые колеса могут быть расположены по окружности вокруг главного вала.

Редуктор согласно изобретению может также иметь один или несколько из перечисленных ниже признаков, рассматриваемых по отдельности или во всех возможных технических комбинациях.

- главный вал продолжается вдоль оси координат;

- главный вал имеет дистальный конец;

- дистальный конец главного вала соединен к по меньшей мере одному дистальному вспомогательному агрегату;

- дистальный вспомогательный агрегат продолжается вдоль дистальной приводной оси;

- дистальная приводная ось дистального вспомогательного агрегата выровнена с осью координат главного вала;

- главный вал включает в себя шестерню прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, зацепляющую шестерню дополнительного вспомогательного агрегата, продолжающегося вдоль приводной оси, где упомянутая приводная ось является параллельной с осью координат главного вала;

- каждая коническая шестерня окружает главный вал;

- редуктор включает в себя по меньшей мере две конические шестерни, обе конические шестерни способны передавать вращательное движение к одному или нескольким вспомогательным агрегатам посредством одного или нескольких конических зубчатых колес, при этом обе конические шестерни расположены в последовательности вокруг главного вала.

Второй аспект изобретения также относится к турбомашине, включающей в себя промежуточный редуктор согласно первому аспекту изобретения.

Предпочтительно, турбомашина также имеет путь первичного потока, в котором течет первичный воздушный поток, который в целом имеет высокое давление, и путь вторичного потока, в котором течет вторичный воздушный поток, который в целом имеет низкое давление. Редуктор, предпочтительно, располагается между путем первичного потока и путем вторичного потока, но он может быть также расположен в области вентилятора, например вокруг пути вторичного потока, или в области турбины, например вокруг пути первичного потока, или также в области активной зоны.

Таким образом, согласно первому варианту осуществления турбина имеет область вентилятора и промежуточный редуктор, расположенный в области вентилятора. Область вентилятора имеет область, расположенную ближе к вентилятору.

Согласно второму варианту осуществления турбина имеет область турбины, и промежуточный редуктор, расположенный в области турбины.

Согласно третьему варианту осуществления турбина имеет область активной зоны и промежуточный редуктор, расположенный в области активной зоны.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие характеристики и преимущества изобретения будут ясно видны при рассмотрении приведенного ниже описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает вид в изометрии промежуточного редуктора согласно одному варианту осуществления изобретения;

фиг. 2 - вид сверху промежуточного редуктора по фиг. 1;

фиг. 3 вид в изометрии промежуточного редуктора согласно другому варианту осуществления изобретения;

фиг. 4 - вид спереди участка турбомашины согласно одному варианту осуществления изобретения;

фиг. 5 - вид в изометрии участка турбомашины по фиг. 4.

Для большей ясности, идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями на всех чертежах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фигуры 1 и 2 представляют собой промежуточный редуктор 1 согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.

Фигуры 4 и 5 представляют собой этот редуктор, встроенный в область активной зоны турбомашины. Этот редуктор 1 включает в себя ведущий вал 2, который соединен с приводным валом 23 турбомашины так, что он передает вращательное движение, когда приводной вал 23 вращается. С этой целью ведущий вал 2 соединен с шестерней 26, в то время как приводной вал 23 соединен с шестерней 28. Шестерня 26 соединяется с ведущим валом зацеплением с шестерней 28, соединенной с приводным валом 23. Шестерни 26 и 28 являются, предпочтительно, коническими так, что они образуют угловую передачу между направлением, в котором продолжается приводной вал, и направлением, в котором продолжается ведущий вал.

Приводной вал 23 может, в частности, быть валом из корпуса высокого давления турбомашины. Приводной вал 23 продолжается вдоль оси, называемой "приводной осью". Ведущий вал 2 продолжается вдоль первой оси координат, называемой "ведущей осью" 4 в дальнейшем. Ведущая ось 4 продолжается в направлении, секущем к направлению, в котором продолжается приводная ось 25.

Редуктор 1 включает в себя вспомогательные агрегаты 10. Эти вспомогательные агрегаты могут быть, например, топливным насосом, блоком смазки или электрической машиной. Это позволяет движению ведущего вала 2 быть переданным к вспомогательным агрегатам 10.

С этой целью редуктор 1 имеет главный вал 3, который продолжается по оси 5 координат. В этом документе термины "осевой" или "продольный" используются, обращаясь к этой оси 5 координат.

Главный вал 3 соединен с ведущим валом 2 посредством редуктора 6 отбора мощности, также называемым TGB. Этот редуктор 6 отбора мощности позволяет создать угловую передачу между ведущей осью 4 и осью 5 координат главного вала и посредством этого средства позволяет вращательному движению приводного вала быть переданным к главному валу. Эта угловая передача создана посредством первой конической шестерни и первого конического зубчатого колеса 11. Первая коническая шестерня и первое коническое зубчатое колесо 11 делают возможным желаемый угол между ведущей осью 4 и осью 5 координат, который должен быть установлен. В предпочтительном варианте осуществления первое коническое зубчатое колесо 11 соединено с главным валом 3.

Предпочтительно, первая угловая передача создана между приводным валом 23 и ведущим валом 2, а вторая угловая передача создана между ведущим валом 2 и главным валом 3. Главный вал 3, таким образом, продолжается приблизительно параллельно приводному валу 23.

Промежуточный редуктор 1 также имеет конические шестерни 8, соединенные с главным валом 3. Вращательное движение передается к вспомогательным агрегатам через конические зубчатые колеса 9, соединенные со вспомогательными агрегатами зацеплением с коническими шестернями 8. В предпочтительном варианте осуществления конические шестерни 8 установлены вокруг главного вала 3. Конические шестерни 8 установлены в определенной последовательности в продольном направлении.

Предпочтительно, по меньшей мере одна коническая шестерня 8 позволяет вращательному движению быть переданным к двум вспомогательным агрегатам одновременно. Для достижения этого упомянутая коническая шестерня зацепляется одновременно с двумя зубчатыми колесами 9.

Каждая коническая шестерня 8, таким образом, позволяет вращательному движению быть переданным к одному или нескольким вспомогательным агрегатам 10 одновременно. Угол, образованный вспомогательными агрегатами, зацепляющимися с единственной конической шестерней 8, может быть выбран согласно пространству, доступному для редуктора. Каждый вспомогательный агрегат 10 продолжается в направлении, секущем к оси 5 координат. Вспомогательные агрегаты 10, таким образом, образуют ответвления, которые расходятся по радиусу вокруг главного вала 3.

Редуктор 1 может, таким образом, содержать одну или несколько групп вспомогательных агрегатов, продолжающихся радиально относительно оси координат, при этом эти группы распределены в продольном направлении. В конкретном варианте осуществления главный вал 3 может иметь только одну коническую шестерню 8 и только одну группу вспомогательных агрегатов.

В конкретной конструкции по меньшей мере один конец 21 главного вала 3 может быть оснащен вспомогательным агрегатом, называемым "дистальным вспомогательным агрегатом" 22, ось привода которого называется "дистальной приводной осью", находящейся на одной прямой с осью 5 координат.

Фиг. 3 представляет другой вариант осуществления, в котором главный вал 3 имеет шестерню 12 прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, допускающую вращательному движению быть переданным к дополнительному вспомогательному агрегату 14 через шестерню 13 прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, продолжающемуся в направлении, параллельном с осью 5 координат. В конкретной конструкции эти шестерни 12, 13 с параллельными осями могут быть геликоидальными.

Использование главного вала 3 с коническими шестернями в качестве промежуточного элемента для передачи движения ведущего вала к коническим зубчатым колесам, соединенным со вспомогательными агрегатами, позволяет, таким образом, больше возможностей для конструкции редуктора. Действительно, наличие главного вала позволяет форме редуктора быть разработанной для соответствия пространству, доступному для редуктора в турбомашине.

Фиг. 4 представляет собой участок турбомашины со стенкой в целом круговой формы 15 и стенкой в целом ротационно симметричной формы 16. Стенка 15 разграничивает путь первичного потока, в котором первичный воздушный поток из потоков турбомашины в целом является воздушным потоком высокого давления. Стенка 16 разграничивает путь вторичного потока, в котором вторичный воздушный поток из потоков турбомашины в целом является воздушным потоком низкого давления. Стенка 16 окружает стенку 15 так, что пространство 17 образовано между этими двумя стенками. Угол между вспомогательными агрегатами 10 и геометрия шестерен 8 и 9 выбираются так, чтобы редуктор вписывался в это пространство 17.

Изобретение, конечно, не ограничено вариантами осуществления, описанными со ссылкой на прилагаемые чертежи, и варианты могли быть предусмотрены, не выходя за пределы объема настоящего изобретения.

1. Турбомашина, содержащая:

- приводной вал;

- редуктор (1) вспомогательных агрегатов (10) для турбомашины летательного аппарата, включающий в себя:

- ведущий вал, соединенный с приводным валом посредством шестерен так, что вращательное движение передается к ведущему валу, когда вращательное движение передается к приводному валу, при этом ведущий вал продолжается в направлении, секущем к этому приводному валу;

- первую коническую шестерню (20), соединенную с ведущим валом;

- первое коническое зубчатое колесо (11), образующее угловую передачу с первой конической шестерней, при этом первое коническое зубчатое колесо (11) соединено с главным валом (3), связанным с одной или несколькими коническим шестернями (8), имеющими возможность передавать вращательное движение к одному или нескольким вспомогательным агрегатам (10) посредством одного или нескольких конических зубчатых колес (9), причем главный вал продолжается в направлении, параллельном к этому приводному валу, и при этом вспомогательные агрегаты продолжаются в направлении, секущем к направлению, в котором продолжается главный вал.

2. Турбомашина по п. 1, в которой главный вал продолжается по оси (5) координат, при этом главный вал (3) включает в себя дистальный конец (21), где дистальный конец (21) главного вала соединен с по меньшей мере одним дистальным вспомогательным агрегатом (22), продолжающимся в дистальной приводной оси, где дистальная приводная ось дистального вспомогательного агрегата выровнена с осью (5) координат главного вала.

3. Турбомашина по п. 2, в которой главный вал продолжается по оси (5) координат, при этом главный вал (3) включает в себя шестерню (12) прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, зацепляющуюся с шестерней (13) дополнительного вспомогательного агрегата (14), продолжающегося по приводной оси, где приводная ось является параллельной к оси (5) координат главного вала (3).

4. Турбомашина по одному из пп. 1-3, в которой каждая коническая шестерня (8) окружает главный вал (3).

5. Турбомашина по одному из пп. 1-4, включающая в себя по меньшей мере две конические шестерни (8), при этом обе конические шестерни способны передавать вращательное движение к одному или нескольким вспомогательным агрегатам (10) посредством одного или нескольких конических зубчатых колес (9), причем обе конические шестерни установлены в последовательности вокруг главного вала (3).

6. Турбомашина по п. 5, также включающая в себя путь первичного воздушного потока и путь вторичного воздушного потока, при этом редуктор расположен между путем первичного потока и путем вторичного потока.

7. Турбомашина по п. 4, в которой турбомашина включает в себя область вентилятора, при этом редуктор (1) вспомогательных агрегатов расположен в области вентилятора.

8. Турбомашина по п. 4, в которой турбомашина включает в себя область турбины, при этом редуктор (1) вспомогательных агрегатов расположен в области турбины.

9. Турбомашина по п. 4, содержащая область активной зоны, при этом редуктор (1) вспомогательных агрегатов расположен в области активной зоны.