Редуктор с эпициклоидной передачей, вентиляторный модуль двухконтурного турбореактивного двигателя и двухконтурный турбореактивный двигатель
Редуктор с эпициклоидной передачей содержит планетарную шестерню, сателлитные шестерни, приводимые во вращение планетарной шестерней и вращающиеся вокруг сателлитных осей, установленных на водиле. Сателлитные шестерни катятся по неподвижной коронной шестерне, а водило расположено в осевом направлении сбоку относительно коронной шестерни. Зубчатое зацепление, образованное сателлитными шестернями и коронной шестерней, выполнено с возможностью отбрасывания в осевом направлении смазочного масла после использования. Водило содержит радиальное расширение, содержащее поверхность, расположенную напротив зубчатого зацепления и выполненную с возможностью перенаправления смазочного масла от его осевого направления в радиальном направлении для удаления на своем конце за счет центробежного действия. Радиально за пределами водила и напротив радиального расширения в осевом направлении расположен неподвижный маслосборник. Другие изобретения группы относятся к вентиляторному модулю двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащему вентиляторный вал, приводимый во вращение указанным выше редуктором, а также к двухконтурному турбореактивному двигателю, содержащему такой вентиляторный модуль. Группа изобретений позволяет повысить надежность редуктора с эпициклоидной передачей, за счет обеспечения возможности отвода от него смазочного масла. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.
Настоящее изобретение относится к области авиационных силовых установок и, в частности, к области двухконтурных турбореактивных двигателей с высокой степенью разбавления или турбовентиляторных двигателей. Современные газотурбинные двигатели классически выполнены в виде сборки модулей, которые могут включать в себя неподвижные части и подвижные части. Модуль определяют как узел газотурбинного двигателя, который на уровне своих границ со смежными модулями имеет достаточно точные геометрические характеристики, чтобы его можно было поставлять индивидуально, и который был подвергнут специальной балансировке, если он содержит вращающиеся части. Сборка модулей позволяет получить двигатель в комплекте и максимально сократить операции балансировки и подгонки деталей на границах раздела.
Турбовентиляторные двигатели содержат несколько компрессорных ступеней, в частности, компрессор низкого давления (НД) и компрессор высокого давления (ВД), которые принадлежат к первичному корпусу двигателя. На входе компрессора низкого давления расположено колесо подвижных лопаток большого размера или вентилятор, который одновременно питает первичный поток, проходящий через компрессоры НД и ВД, и холодный или вторичный поток, который направляется непосредственно в сопло холодного потока, называемое вторичным соплом. Вентилятор приводится во вращение валом вращения корпуса НД и обычно вращается с такой же скоростью, что и этот вал. Однако иногда возникает потребность во вращении вентилятора с меньшей скоростью, чем вал НД, в частности, если вентилятор имеет очень большие размеры, для его лучшей адаптации с точки зрения аэродинамики. Для этого между валом НД и валом вентилятора располагают редуктор. Как правило, вентилятор, вентиляторный вал и редуктор входят в состав одного модуля, называемого вентиляторным модулем. Одной из проблем, связанных с редукторами на турбовентиляторных двигателях, является то, что они требуют большого расхода масла, который может достигать от 6 до 7000 л/ч на взлете, для обеспечения их смазки и охлаждения их шестерен и опорных подшипников. Чтобы ограничить потери от взбивания, необходимо направлять масло точно в нужные места, после чего сразу его удалять, как только оно завершает свое действие смазки. Среди типов применяемых редукторов можно указать редукторы с эпициклоидной передачей, преимуществом которых является обеспечение высоких коэффициентов понижения скорости вращения при работе в ограниченных пространствах. С другой стороны, их недостатком является присутствие сателлитных шестерен, которые перемещаются, вращаясь вокруг оси вращения приводного вала редуктора. Поэтому необходимо иметь устройства, с одной стороны, для подачи масла, поступающего из главного резервуара и от масляного насоса, находящихся в неподвижной системе координат, на эти шестерни, которые находятся в подвижной системе координат, и, с другой стороны, для сбора этого масла после его прохождения через шестерни и его возврата в неподвижную систему координат. В частности, необходимо управлять сбором таких потоков масла, избегая скапливания этого масла в картере и его нагрева при взбивании. На применяемых в настоящее время редукторах масло обычно поступает на уровне шестерен и проходит в направлении дна картера, куда оно стекает естественным образом за счет силы тяжести. Простое решение сбора масла существует также в редукторах с эпициклоидной передачей в случае, когда коронная шестерня передачи является подвижной во вращении. Действительно, ее вращение обеспечивает отбрасывание масла за счет центробежного эффекта в маслосборник, где его собирают, после чего направляют обратно в главный резервуар через канал сбора.
Такое решение не приемлемо для редуктора с эпициклоидной передачей, в котором внешняя коронная шестерня является неподвижной. Масло не может отбрасываться и может скапливаться в редукторе с взбиванием, которое приводит к снижению производительности и требует увеличения размерности системы смазки, чтобы учитывать возможность нагрева. Наиболее близким аналогом является документ US 5107676.
Задачей изобретения является устранение этих недостатков и разработка устройства сбора масла из редуктора турбореактивного двигателя, которое является совместимым с редуктором, имеющим подвижные шестерни и неподвижную внешнюю коронную шестерню. В связи с этим объектом изобретения является редуктор с эпициклоидной передачей, содержащий планетарную шестерню, вращающуюся вокруг оси вращения, сателлитные шестерни, приводимые во вращение упомянутой планетарной шестерней и вращающиеся вокруг сателлитных осей, установленных на водиле, при этом упомянутые сателлитные шестерни катятся по неподвижной коронной шестерне, и упомянутое водило расположено в осевом направлении сбоку относительно упомянутой коронной шестерни, при этом зубчатое зацепление, образованное сателлитными шестернями и коронной шестерней, выполнено с возможностью отбрасывания в осевом направлении смазочного масла после использования, отличающийся тем, что водило содержит участок поверхности, расположенный напротив упомянутого зубчатого зацепления и образующий средство направления и отклонения упомянутого масла от его осевого направления в радиальном направлении для удаления на своем конце за счет центробежного действия.
Таким образом, водило обеспечивает сбор смазочного масла, которое циркулирует в подвижной системе координат, связанной с редуктором, отбрасывает его от этих подвижных частей, используя свое вращательное движение и направляя его в неподвижную систему координат, в которой установлен редуктор. Отклонение масла от его осевого направления в радиальном направлении позволяет в полной мере использовать действие центробежной силы, создаваемой вращением деталей редуктора, и улучшить, таким образом, способность системы смазки собирать масло, отбрасываемое шестернями.
Предпочтительно упомянутое радиальное расширение имеет форму участка тора. Такая форма обеспечивает одновременно функцию сбора и функцию отбрасывания смазочного масла.
Предпочтительно упомянутое радиальное расширение содержит вращающиеся лопатки, равномерно расположенные на окружности водила и направленные внутрь тора. Они предназначены для облегчения отбрасывания масла и позволяют избегать его скапливания в верхней части тора.
Предпочтительно, в радиальном разрезе относительно общей оси вращения вращающиеся лопатки выполнены изогнутыми в направлении, противоположном к направлению вращения водила.
В частном варианте выполнения редуктор дополнительно содержит, по меньшей мере, один неподвижный маслосборник, выполненный радиально за пределами упомянутого водила и расположенный в осевом направлении напротив упомянутого радиального расширения.
Предпочтительно часть упомянутого маслосборника, расположенная напротив упомянутого радиального расширения, имеет конусную форму.
Предпочтительно упомянутая конусная часть содержит неподвижные лопатки, равномерно распределенные по окружности упомянутой конусной части и имеющие в радиальном сечении относительно общей оси вращения изогнутую форму в направлении, противоположном к направлению вращения водила.
Объектами изобретения являются также вентиляторный модуль двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий вентиляторный вал, приводимый во вращение описанным выше редуктором, и двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий такой вентиляторный модуль.
В частном варианте выполнения вентиляторный модуль содержит, по меньшей мере, одну деталь крепления вентиляторного вала при помощи двух подшипников качения, при этом упомянутая крепежная деталь содержит первый фланец крепления упомянутого модуля, выполненный с возможностью соединения с вторым фланцем, находящимся на конструктивной детали турбореактивного двигателя, и редуктор установлен на крепежном картере, содержащем фланец, выполненный с возможностью крепления на упомянутом втором конструктивом фланце турбореактивного двигателя таким образом, чтобы упомянутый редуктор можно было установить на упомянутом вентиляторном модуле до или во время соединения вентиляторного модуля, по меньшей мере, с одним другим модулем турбореактивного двигателя.
Изобретение, его другие задачи, детали, отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания варианта осуществления изобретения, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает общий вид двухконтурного турбореактивного двигателя с высокой степенью разбавления.
Фиг. 2 - детальный вид, иллюстрирующий включение в турбовентиляторный двигатель редуктора с эпициклоидной передачей для понижения скорости вращения вентиляторного вала.
Фиг. 3 - вид вентиляторного модуля турбовентиляторного двигателя, показанного на Фиг. 1.
Фиг. 4 - детальный вид редуктора, показанного на Фиг. 2, оснащенного системой смазки.
Фиг. 5 - вид в изометрии в разборе редуктора, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 6 - вид спереди редуктора, показанного на Фиг. 2, оснащенного системой сбора смазочного масла, согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг. 7 - вид в изометрии в разборе устройства сбора масла редуктора, показанного на Фиг. 6.
Фиг. 8 - детальный вид спереди устройства, показанного на Фиг. 7.
Фиг. 9 - еще один вид в изометрии в разборе устройства сбора масла редуктора, показанного на Фиг. 6.
На Фиг. 1 показан турбореактивный двигатель 1, который, как известно, содержит вентилятор S, компрессор 1а низкого давления, компрессор 1b высокого давления, камеру 1с сгорания, турбину 1d высокого давления, турбину 1е низкого давления и выпускное сопло 1h. Компрессор 1b высокого давления и турбина 1d высокого давления соединены валом 1 высокого давления и образуют с ним корпус высокого давления (ВД). Компрессор 1а низкого давления и турбина 1е низкого давления соединены валом 2 низкого давления и образуют с ним корпус низкого давления (НД).
В представленной на этой фигуре конфигурации классического турбовентиляторного двигателя без редуктора диск, на котором установлены лопасти вентилятора S, приводится во вращение вентиляторным валом 3 или цапфой НД, которую напрямую вращает вал НД 2. В изобретении, представленном на Фиг.2-7, вентиляторный вал 3 приводится во вращение валом НД 2 через редуктор 10 с эпициклоидной передачей.
На Фиг. 2 показано расположение редуктора 10 в передней части турбореактивного двигателя 1. Лопасти вентилятора S установлены на вентиляторном валу 3, который соединен с конструкцией двигателя через шарикоподшипник 5, который передает усилия тяги, и через шарикоподшипник 6, который обеспечивает возможность продольных тепловых расширений вентиляторного вала.
Опоры этих двух подшипников закреплены на одной или нескольких деталях, образующих опору вентиляторного вала 3, который связан с конструкцией турбореактивного двигателя на уровне фланца крепления вентиляторного модуля 9. Вентиляторный вал 3, который вместе с крепежной деталью 8, лопастями вентилятора S и двумя подшипниками 5 и 6 принадлежит к вентиляторному модулю, приводится во вращение через свой выходной конец водилом 13 редуктора 10. Со своей стороны вал НД 2 соединен с планетарной шестерней 11 редуктора 10 при помощи шлицев 7, что будет описано ниже со ссылками на Фиг. 4.
Редуктор 10 закреплен при помощи запорных и крепежных фланцев 20, которые расположены радиально относительно коронной шестерни эпициклоидной передачи, на одном из концов крепежного картера 22, который обеспечивает удержание на месте редуктора на вентиляторном валу 3 и его позиционирование относительно вала НД 2. Другой конец крепежного картера 22 закреплен на конструкции турбореактивного двигателя на фланце 26 соединения вентиляторного модуля, который расположен радиально относительно конструктивной детали турбореактивного двигателя или опорного картера 25. Крепежный картер 22 является цилиндрическим и содержит на своем продольном удлинении осевые гофры 23, показанные в количестве двух, для придания определенной радиальной гибкости и обеспечения гибкого монтажа на редукторе.
Такая степень свободы позволяет избегать его заклинивания на конструкции и появления в нем больших напряжений во время вибраций или перемещений при тепловом расширении различных элементов турбореактивного двигателя.
В окружном направлении вокруг коронной шестерни оставлен зазор J, позволяющий редуктору перемещаться радиально, не соприкасаясь с конструкцией турбореактивного двигателя. Его размеры позволяют редуктору колебаться в своем картере в нормальных условиях, и он выбирается только в случае потери или поломки лопасти вентилятора. Для этого напротив внешней коронной шестерни 14 редуктора 10 расположен конструктивный опорный картер 25, содержащий нервюры, в которые может упираться коронная шестерня, если она перемещается радиально на значение, превышающее величину зазора J. Этот опорный картер 25 воспринимает усилия, создаваемые опорным действием коронной шестерни 14 при поломке или потере лопасти вентилятора. Между крепежным картером 22 и опорным картером 25 находится картер 24 создания давления в закрытой камере редуктора 10 для облегчения удаления из него смазочного масла, что будет описано ниже.
На Фиг. 3 показаны различные элементы вентиляторного модуля, которые соединены при помощи крепежного средства 28 типа болта с фланцем 26 опорного картера 25. Этот болт 28 предназначен для крепления на соединительном фланце 26 как деталей 8 крепления подшипников 5 и 6, принадлежащих к вентиляторному модулю, и, следовательно, вентилятора S, так и картеров крепления 22 и создания давления 24 редуктора 10. Можно отметить, что монтаж редуктора 10 на конструкции вентиляторного модуля осуществляют в направлении от выхода к входу турбореактивного двигателя, при этом его позиционирование обеспечивают при помощи пальцев 17 центровки на вентиляторном валу 3, что будет описано ниже, и за счет взаимодействия его крепежного картера 22 с фланцем 26 и с крепежными средствами 28. Наконец, картер 24 создания давления, который является цилиндрическим и охватывает редуктор, можно установить на место тоже в направлении от входа, пока его входной конец не начнет взаимодействовать с соединительным фланцем 26 и с крепежными средствами 28. Этот картер 24 создания давления предназначен для создания вокруг редуктора изолированной камеры, которая находится под давлением, превышающим окружающее его давление, и в которой разрежение создают при помощи насоса, отсасывающего масло из редуктора 10. Подсоединение контура сбора масла из редуктора к этой внешней камере позволяет лучше удалять масло из редуктора и избегать, таким образом, явления взбивания. Картер создания давления содержит на своем выходном конце паз, в котором располагают тороидальную прокладку 27 для обеспечения герметизации этой камеры после монтажа вентиляторного модуля на конструкции двигателя.
На Фиг. 4 в радиальном разрезе показана верхняя часть редуктора 10, нижняя часть которого расположена симметрично относительно оси 4 вращения газотурбинного двигателя, которая показана на фигуре внизу. Редуктор 10 охвачен снаружи коронной шестерней 14, которая не вращается и закреплена на конструкции двигателя на уровне ее запорных и крепежных фланцев 20. Действительно, коронная шестерня 14 выполнена из двух частей для обеспечения возможности установки всех составных элементов редуктора, и эти две части соединены друг с другом при помощи набора соединительных болтов 21 на уровне фланцев 20, которые расположены радиально от коронной шестерни. Соответствующий конец крепежного картера 22 тоже закреплен на запорных фланцах 20 при помощи соединительных болтов 21.
Редуктор зацепляется, с одной стороны, с шлицами 7 вала НД 2 через планетарные шестерни 11 эпициклоидной передачи и, с другой стороны, с вентиляторным валом 3, связанным с водилом 13 этой эпициклоидной передачи. Классически планетарная шестерня, ось вращения которой совпадает с осью вращения 4 газотурбинного двигателя, приводит во вращение набор сателлитных шестерен 12, равномерно распределенных по окружности редуктора. Эти сателлиты 12 тоже вращаются вокруг оси 4 газотурбинного двигателя, прокатываясь по коронной шестерне 14, которая соединена с конструкцией газотурбинного двигателя через крепежный картер 22. В центре каждого сателлита находится сателлитная ось 16, соединенная с водилом 13, при этом сателлит свободно вращается вокруг этой оси при помощи опорного подшипника, который может быть гладким, как показано на Фиг.4, или может включать в себя шарикоподшипник в альтернативных конфигурациях. За счет взаимодействия сателлитных шестерен с коронной шестерней 14 их вращение вокруг сателлитной оси 16 приводит к вращению водила 13 вокруг оси 4 и, следовательно, к вращению связанного с ним вентиляторного вала 3 со скоростью вращения, меньшей скорости вращения вала НД 2.
Приведение во вращение вентиляторного вала 3 водилом 13 обеспечивается при помощи набора центровочных пальцев 17, равномерно распределенных по окружности редуктора, которые выполнены от вентиляторного вала и заходят в отверстия, выполненные в водиле. Водило 13 расположено симметрично с двух сторон редуктора, закрывая узел и образуя закрытую камеру, в которой может осуществляться функция смазки. Втулки 19 дополняют закрывание этой камеры, запирая ее на уровне сателлитных осей 16 с каждой стороны редуктора.
На Фиг. 4, а также на Фиг. 5 показана подача смазочного масла в редуктор 10 и его путь внутри этого редуктора. На Фиг. 4 стрелкой показан путь масла от специального масляного резервуара, называемого буферным резервуаром 31, до смазываемых шестерен и опорных подшипников.
Буферный резервуар 31 расположен сбоку редуктора в верхней части таким образом, чтобы масло могло стекать к центру редуктора под действием тяжести. Этот резервуар 31 питается через канал 40 подачи, проходящий от главного резервуара (не показан) двигателя. Масло вытекает из буферного резервуара 31 и попадает в форсунку 32, калиброванный конец которой выполнен суженным, образуя жиклер 33. Масло выходит из жиклера в виде струи 34, которая образуется под действием давления, производимого находящимся над ним столбом масла. Эта струя 34 ориентирована с радиальной составляющей, направленной наружу двигателя, и попадает в цилиндрическую чашку 35 с U-образным радиальным сечением, при этом проем U обращен в направлении оси вращения 4. В то время как форсунка 32 и ее жиклер 33 являются неподвижными, чашка 35 является подвижной во вращении вокруг оси 4, и в любой момент ее часть в виде U находится напротив жиклера. Проем U-образного дна чашки 35 находится напротив оси вращения 4, и края U обращены в направлении этой оси, поэтому чашка 35 образует полость удержания масла, что обеспечивает захождение масла из струи 34. Физическое разделение, существующее между жиклером 33 и чашкой 35, обеспечивает разъединение редуктора 10 и модуля компрессора НД и дает, таким образом, возможность закрепить редуктор на вентиляторном модуле. Эта конфигурация обеспечивает модульный монтаж турбореактивного двигателя, при этом контур подачи масла не мешает во время установки вентиляторного модуля на конструктивном картере 25 и даже не требует специальной операции монтажа.
Масло приводится во вращение чашкой 35, на дне которой оно сжимается под действием центробежной силы. От дна чашки отходит набор каналов для подачи масла в различные смазываемые узлы. Эти каналы, показанные на Фиг. 4 и 5, в основном являются каналами двух типов. Каналы 36 первого типа, которые равномерно распределены по периферии редуктора и выполнены в количестве, равному числу сателлитных шестерен 12, отходят от дна чашки 35 и проходят во внутреннюю камеру каждого сателлитного вала 16, которая закрыта водилом 13. Каналы 37 второго типа, тоже равномерно распределенные по периферии редуктора, начинаются от дна чашки 35 и направляются в пространство, расположенное между двумя последовательными сателлитными шестернями 12.
Масло, которое циркулирует в первых каналах, попадает во внутреннюю полость каждой сателлитной оси 16, затем под действием центробежной силы поступает в направляющие каналы 38, которые проходят через эти оси в радиальном направлении. Эти каналы 38 выходят на периферию сателлитных осей 16 на уровне их опорных подшипников, поддерживающих сателлиты 12, и обеспечивают, таким образом, смазку этих опорных подшипников.
Вторые каналы 37 отходят от дна чашки 35 между сателлитами 12 и делятся на несколько каналов 37а, 37b, которые доставляют масло к зубчатым зацеплениям, образованным, с одной стороны, сателлитными шестернями 12 и, с другой стороны, планетарными шестернями 12 и коронной шестерней 14. Таким образом, все опорные подшипники и зубчатые зацепления редуктора 10 смазываются маслом, которое выходит из жиклера 33 и которое собирается находящейся напротив него чашкой 35. Каждый второй канал 37а проходит в осевом направлении вдоль сателлитной шестерни между сателлитной шестерней 12 и планетарной шестерней 11 и образует смазочную рампу по всей ширине обеих шестерен. Канал 37b, который питает зацепление между коронной шестерней 14 и сателлитами 12, направляет свое масло в центр цилиндра, образованного каждым сателлитом. Как показано на фигуре, эти сателлиты выполнены в виде двух параллельных наборов шестерен. Их зубья направлены по диагонали относительно оси вращения сателлита 12, что придает им функцию канавок, в которые увлекается масло от середины цилиндра к его периферии, чтобы смазывать зубчатое зацепление по всей его ширине.
На Фиг. 6 представлен фронтальный вид эпициклоидного редуктора с неподвижной коронной шестерней 14, который оснащен устройством сбора масла в соответствии с изобретением. Вокруг коронной шестерни 14 расположены два симметричных маслосборника 40, делающих оборот вокруг редуктора и заканчивающихся в одной точке окружности двумя ковшами 41, которые отходят от соответствующего маслосборника 40 для удаления собранного масла и его направления обратно в главный резервуар двигателя.
На Фиг. 7 показана деталь устройства сбора масла на уровне зубчатого зацепления, образованного сателлитными шестернями 12 и коронной шестерней 14. Вокруг коронной шестерни 14 расположены два симметричных маслосборника 40, делающих оборот вокруг редуктора и заканчивающихся в одной точке окружности двумя ковшами 41, которые отходят от своего маслосборника 40 для удаления собранного масла, которое собирается в передней масляной камере двигателя и которое направляется обратно в главный резервуар двигателя. Как было указано выше, масло проходит вдоль зубьев шестерен и направляется наружу сателлитными шестернями 12, зубья которых направлены с наклоном. Верхняя часть водила 13 по существу имеет форму четверти тора, которая развертывается в осевом направлении, отходя от верхней части сателлита под зацеплением сателлит-коронная шестерня, затем выпрямляется, направляясь радиально напротив коронной шестерни 14. При этом она образует приемник для масляных капель, отбрасываемых зубчатым зацеплением. Они отклоняются от осевого направления, которое они имели на выходе сателлитных шестерен 12, и опять следуют радиальному направлению на конце четверти тора, откуда они отбрасываются за счет центробежного эффекта. На уровне своей наружной окружности водило 13 содержит лопатки 42, которые расположены равномерно на его окружности и которые проходят радиально, располагаясь напротив этого зубчатого зацепления. Они находятся внутри этой четверти тора по существу в радиальной плоскости тора. Эти лопатки вращаются вместе с водилом и в осевом направлении имеют криволинейную форму для облегчения отбрасывания наружу водила масляных капель, выходящих из зубчатого зацепления. Вместе с тем вращающиеся лопатки 42 изогнуты по отношению к этой радиальной плоскости для облегчения отрыва и отбрасывания капель в плоскости водила 13.
Напротив этих вращающихся лопаток 42 расположены неподвижные лопатки 43, соединенные с каждым маслосборником 40, образуя средства улавливания масла и выпрямления его потока. Они закреплены сваркой на маслосборнике 40 на уровне наружного радиального конца водила. Эти неподвижные лопатки выполнены в виде небольших изогнутых пластин, которые расположены в окружном направлении в нижней части маслосборника 40 с углом падения относительно окружности нижней части маслосборника. Эти неподвижные лопатки простираются в радиальном направлении в достаточной степени, чтобы перекрывать любое радиальное расширение водила и улавливать таким образом все выбрасываемые им масляные капли. Эти лопатки позволяют перенаправлять поток масла, увлекая его тангенциально в направлении маслосборника, чтобы максимизировать скорость потока этого масла.
Оба маслосборника 40 расположены симметрично по отношению к центральной плоскости редуктора 10, чтобы собирать отбрасываемое масло как со стороны вентиляторного вала 3, так и с противоположной стороны. Для этого водило 13 содержит на своих двух сторонах одинаковое устройство отбрасывания масла в виде четверти тора, оборудованное вращающимися лопатками. С наружной стороны каждый маслосборник охватывает верхнюю часть водила 13, затем по мере приближения к центральной плоскости содержит конусную поверхность, предназначенную для возврата масла на дно маслосборника. Затем он продолжается формой в виде половины тора, дно которой образует канал для потока масла вокруг редуктора 10. В варианте выполнения, представленном на Фиг. 7, каждый маслосборник проходит внутрь и возвращается в радиальном направлении на уровне коронной шестерни 14, обеспечивая защиту против выбросов масла на фланцы 20 и соединительные болты 21.
На Фиг. 8 в радиальном разрезе показаны форма и относительное расположение подвижных лопаток 42 и неподвижных лопаток 43. Стрелками показан путь масла во время его отбрасывания водилом 13 и его сбора маслосборником 40.
Наконец, на Фиг. 9 показана нижняя часть редуктора и его средств сбора масла. Масло, отбрасываемое водилом на уровне каждого из зацеплений, образованных сателлитными шестернями 12 и коронной шестерней 14, попадает в один из маслосборников 40 и увлекается по кругу в этот маслосборник за счет своей инерции. В своей нижней точке маслосборники открыты вниз и содержат отверстие в виде ковша 41, через которое собранное масло может выходить из редуктора 10. Этот ковш сначала проходит через крепежный картер 22, затем через картер 24 создания давления, с которым он находится в герметичном контакте, используя всасывание, получаемое при создании разрежения в полости, внешней относительно этого картера создания давления. Не показанное устройство может доставлять масло обратно в главный масляный резервуар после возможного удаления из него газов и пропускания через теплообменник. Отсутствие физической связи между маслосборниками 40 и конструктивным картером 25 позволяет соединять редуктор с вентиляторным модулем без соприкосновения с конструкцией турбореактивного двигателя, то есть обеспечивает модульный монтаж этого вентиляторного модуля.
Далее следует описание работы системы смазки, во-первых, для подачи масла в опорные подшипники и зубчатые зацепления редуктора и, во-вторых, для сбора этого масла в соответствии с изобретением после его использования.
Масло перетекает под действием тяжести из буферного резервуара 31 в форсунку 32. Под давлением масляного насоса и столба масла, находящегося над жиклером 33, масло выбрасывается и собирается вращающейся чашкой 35, в которой оно расходится под действием создаваемого там поля центробежных сил. Затем оно проходит в первые и вторые каналы 36 и 37 каждого сателлита 12.
Проходящее через первый канал 36 масло попадает во внутреннюю полость соответствующей сателлитной шестерни 12 и одновременно подвергается действию предыдущего поля центробежных сил и поля, связанного с вращением сателлитной шестерни вокруг ее сателлитной оси 16. Оно проходит через толщу шестерни 12, благодаря направляющим каналам 38 этой сателлитной шестерни, и смазывает опорный подшипник, расположенный между сателлитной шестерней 12 и ее сателлитной осью 16. Необходимо отметить, что поле центробежного ускорения создает градиент давления вдоль трубы и что этот градиент выражается достаточно большим давлением (около 5 бар) на уровне опорного подшипника, что обеспечивает его смазку.
Со своей стороны, масло, которое проходит через второй канал 37, делится между каналом 37а питания планетарной шестерни и каналом 37b питания зацепления сателлит-коронная шестерня. Канал 37 выбрасывает масло по всей ширине двух шестерен при помощи своей рампе смазки. Канал 37b поднимается вдоль сателлитной шестерни до уровня ее зацепления с коронной шестерней 14 и заканчивается смазывающим ее жиклером. Предпочтительно масло поступает на зубья, которые выходят из зацепления, охлаждая их сразу после нагрева. Наклонное направление зубьев сателлита 13 способствует перетеканию масла от середины шестерни наружу и обеспечивает, таким образом, равномерную смазку всего этого зубчатого зацепления.
Все подшипники и зубчатые передачи редуктора, которые в своем большинстве являются подвижными и вращаются вокруг оси турбореактивного двигателя, смазываются при помощи контура подачи масла, который находится на неподвижной части этого турбореактивного двигателя и который физически не связан с редуктором.
Сбор масла в основном происходит с использованием центробежной силы, действующей на него на выходе зацепления, образованного шестернями сателлита 12. Оно выбрасывается из этого зацепления в осевом направлении и падает на наружный радиальный конец водила 13. Оно собирается этим концом в виде четверти тора и направляется вверх этой четверти тора, где выбрасывается радиально за счет скорости вращения водила 13. Оно выбрасывается наружу водила за счет центробежного ускорения, которое достигает 1200 g при линейной скорости порядка 230 км/ч. Вращающиеся лопатки 42, которые в факультативном варианте изобретения установлены снаружи водила 13, выполняют роль центробежного эжектора и облегчают это движение выброса. За счет этого они препятствуют падению масляных капель внутрь редуктора 10 и появлению феномена взбивания.
Масло собирается неподвижными лопатками 43 маслосборников 40, которые расположены в осевом направлении напротив вращающихся лопаток. Таким образом, масло поступает по касательной на конусные поверхности маслосборников, которые находятся напротив вращающихся лопаток 42 водила 13. Эти конусные поверхности перенаправляют масло в сторону дна маслосборника 40 и удаляют масло от зацеплений, что позволяет избежать риска взбивания. В данном случае наличие лопаток тоже является факультативным, и в упрощенной версии сбор масла может происходить напрямую на конусной поверхности маслосборников. Однако их преимуществом является то, что, будучи расположенными напротив вращающихся лопаток 42, они лучше направляют струю масла в сторону дна маслосборника 40.
Масло скользит в окружном направлении по неподвижным лопаткам 43 за счет скорости, сообщаемой ему во время его вращения на водиле 13, и проходит в маслосборник 40. При этом оно опускается на дно этого маслосборника, сохраняя свою окружную скорость, затем описывает часть окружности, что приводит его в точку его выхода из водила в нижней точке редуктора. При этом оно выходит из редуктора 10, отклоняясь ковшом 41, который выполнен от маслосборника 40 в направлении наружного пространства редуктора 10. На своем пути через этот ковш оно проходит через крепежный картер 22 и картер 24 создания давления и попадает в наружную камеру редуктора за счет свой собственной скорости и за счет всасывания, создаваемого в этой наружной камере масляным насосом.
Изобретение в первую очередь основано на использовании центробежной силы, которая создается при движении вращения водила 13 и которая позволяет выбрасывать масло за пределы шестерен. За счет этого масло не остается в контакте с шестернями и не происходит его взбивания. Поскольку центробежная сила обеспечивается водилом 13, она является исключительно эффективной с учетом скорости его вращения и совместима с редуктором, коронная шестерня 14 которого является неподвижной. Устройство решает поставленную техническую задачу за счет обхода этой неподвижной коронной шестерни, благодаря двойному отбрасыванию сначала от сателлитных шестерен 12 в сторону водила 13, затем от вращающегося водила к неподвижному коллектору маслосборника 40.
Кроме того, оно характеризуется также двойным разделением между составными элементами вентиляторного модуля и конструкцией двигателя, что обеспечивает автономный монтаж редуктора на вентиляторном модуле после установки вентиляторного модуля на турбореактивном двигателе. Первое разделение находится между неподвижным жиклером 33 и вращающейся чашкой 35 и касается контура подачи масла, а второе разделение находится на уровне картера 24 создания давления, который обеспечивает герметичность с конструкцией двигателя на уровне своей тороидальной прокладки 27.
Разделение на контуре подачи масла находится на выходе редуктора, поэтому этот редуктор можно закрепить на вентиляторном модуле до монтажа этого модуля на конструкции турбореактивного двигателя, не прибегая к применению средств последующего крепления масляного контура на этом редукторе. Точно так же картер 24 создания давления имеет на своем выходном конце средство 27 соединения с конструкцией турбореактивного двигателя, которое устанавливают путем простого нажатия после продольного поступательного перемещения во время монтажа вентиляторного модуля на упомянутой конструкции. В данном случае соединение вентиляторного модуля с остальной частью двигателя тоже не требует операций соединения после установки на место вентиляторного модуля.
1. Редуктор с эпициклоидной передачей, содержащий планетарную шестерню (11), вращающуюся вокруг оси вращения (4), сателлитные шестерни (12), приводимые во вращение упомянутой планетарной шестерней и вращающиеся вокруг сателлитных осей (16), установленных на водиле (13), при этом упомянутые сателлитные шестерни катятся по неподвижной коронной шестерне (14), и упомянутое водило расположено в осевом направлении сбоку относительно упомянутой коронной шестерни, зубчатое зацепление, образованное сателлитными шестернями (12) и коронной шестерней (14), выполненное с возможностью отбрасывания в осевом направлении смазочного масла после использования, отличающийся тем, что водило (13) содержит радиальное расширение, содержащее поверхность, расположенную напротив упомянутого зубчатого зацепления и выполненную с возможностью направления и перенаправления упомянутого смазочного масла от его осевого направления в радиальном направлении для удаления на своем конце за счет центробежного действия, и, по меньшей мере, один неподвижный маслосборник (40), выполненный радиально за пределами упомянутого водила (13) и расположенный в осевом направлении напротив упомянутого радиального расширения.
2. Редуктор по п. 1, в котором упомянутое радиальное расширение имеет форму участка тора.
3. Редуктор по п. 2, в котором упомянутое радиальное расширение содержит вращающиеся лопатки (42), равномерно расположенные на окружности водила и направленные внутрь тора.
4. Редуктор по п. 3, в котором в радиальном разрезе относительно оси вращения (4) вращающиеся лопатки выполнены изогнутыми в направлении, противоположном к направлению вращения водила (13).
5. Редуктор по п. 4, в котором часть упомянутого маслосборника, расположенная напротив упомянутого радиального расширения, имеет конусную форму.
6. Редуктор по п. 5, в котором упомянутая конусная часть маслосборника содержит неподвижные лопатки (43), равномерно распределенные по окружности упомянутой конусной части и имеющие в радиальном сечении относительно общей оси вращения (4) изогнутую форму в направлении, противоположном к направлению вращения водила (13).
7. Вентиляторный модуль двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий вентиляторный вал, приводимый во вращение редуктором по п. 1.
8. Двухконтурный турбореактивный двигатель, содержащий вентиляторный модуль по п. 7.
