装配有油输送装置的风扇模块的制作方法

本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机的风扇模块，该模块包括油输送装置。

背景技术：

1、背景技术特别是包括文献ep-a1-3179044，us-a14-2004/037483，ep-a1-3138771，wo-a2-2013/011225，gb-a-824332和us-b1-8,484,942。

2、飞行器涡轮发动机通常包括气体发生器，该气体发生器在工作气体的流动方向上从上游到下游包括至少一个压缩机、环形燃烧室和至少一个涡轮。

3、进入气体发生器的气体在一个或多个压缩机中被压缩，随后与燃料混合并且在燃烧室中燃烧。燃烧气体在一个或多个涡轮中流动和膨胀，以驱动一个或多个涡轮的转子。

4、在双体(低压和高压)涡轮发动机的情况下，高压涡轮的转子通过高压轴连接到高压压缩机的转子，并且低压涡轮的转子通过低压轴连接到低压压缩机的转子。

5、涡轮发动机可以装配有一个或多个有罩或无罩螺旋桨。在有罩螺旋桨位于气体发生器上游的情况下，该螺旋桨被称为风扇并且由气体发生器的低压轴驱动。

6、风扇在工作期间产生气流，该气流被分成第一流(被称为主流)和第二流(被称为次级流)，该第一流流入如上所述的气体发生器，该第二流围绕气体发生器流动。

7、旁通比(即次级流量与主流量的比值)在现代涡轮发动机中越来越重要，导致风扇直径的增加和气体发生器直径的减小。

8、为了限制风扇的旋转速度，特别是在具有高旁通比的涡轮发动机中的风扇的旋转速度，已知通过齿轮箱(通常是游星齿轮系类型或行星齿轮系类型)来驱动该风扇。低压轴随后通过齿轮箱驱动风扇。

9、风扇或螺旋桨通常可以包括桨距可变的叶片，即每个叶片具有可以被精确调节的围绕径向轴线的取向。叶片由多边形环形毂部承载，并且通过安装在毂部内的共用液压致动器围绕这些轴线旋转地移位。该致动器由油进行供应，并且当致动器被旋转地固定到毂部和风扇上时，该致动器可以被定位在旋转参考构架中。

10、涡轮发动机包括润滑系统，该润滑系统包括储油器和泵，该润滑系统通常被定位在固定参考构架中。因此，理解的是，致动器必须经由从固定参考构架到旋转参考构架的油输送装置从润滑系统获得油。这种类型的装置通常被称为油输送轴承(oil transferbearing，otb)。

11、这种类型的装置可以被安装在具有上述类型的风扇的涡轮发动机中，以向致动器供应油，并且也向齿轮箱供应润滑油。这种类型的装置也可以被安装在另一种类型的涡轮发动机中，诸如装配有具有可变桨距叶片的无罩螺旋桨的涡轮螺旋桨型的涡轮发动机。

12、在该技术中，油输送装置包括定子环形件，该定子环形件包括内部圆柱形表面和内部油管道，每个内部油管道通向该内部圆柱形表面。这些管道通过导管连接到上述润滑系统。

13、该装置还包括接合在环形件中并且能够在该环形件内围绕轴线旋转的轴。该轴包括外部圆柱形表面和内部油管道，外部圆柱形表面在环形件的内部圆柱形表面内延伸，每个内部油管道通向外部圆柱形表面。这些管道通过导管连接到致动器，以向该致动器供应油。

14、在当前技术中，轴的外部圆柱形表面包括用于容纳环形密封部段的环形沟槽。这些部段能够在沟槽中移位，并且这些部段被配置为径向地搁置在环形件的内表面上，以限制和控制油泄漏。上述管道的出口被定位在两个相邻的部段之间，从而确保来自环形件中的每个管道的尽可能多的油被供应至轴上的相应管道。部段的数量为管道数量的两倍。文献gb-a-824,332描述了这种类型的油输送装置。

15、然而，由于多种原因，这种技术并不令人满意。零件的制造和装配公差使得难以精确地控制这些泄漏。该装置包括许多零件，这使得组装更加复杂。因此，这种装置的制造和组装相对冗长并且成本高昂。此外，装置中的管道数量越多并且密封部段的数量越多，则装置的用于安装这些不同部段的轴向尺寸和轴向总尺寸就越大。由于油输送装置的整体尺寸，将油输送装置集成到涡轮发动机中可能很复杂。最后，这种装置的使用寿命通常受到限制，这是由于在操作过程中轴和环形件之间的潜在错位以及密封部段上的磨损，而这些错位以及轴的旋转速度会加剧这种磨损。装置的直径越大，则轴的圆周速度就越大，并且对部段的磨损也就越大。

16、当前技术装置的另一个缺点是装置在涡轮发动机中的安装和装配是耗时并且复杂的。该装置可以安装在齿轮箱的上游或下游。然而，由于多种原因，该装置的优选位置是在齿轮箱的下游。

17、将装置植入齿轮箱的上游需要大直径的旋转密封，而该大直径的旋转密封是泄漏和热损失的来源。此外，风扇通常尽可能地靠近涡轮发动机的进气壳体定位，以尽可能地避免风扇悬置。最后，涡轮发动机的长度必须尽可能地短，以使涡轮发动机的机舱的阻力最小化。因此，优选将装置集成到整流器下游。

18、在这种情况下，油将经由如下的导管被供应到环形件的管道：导管穿过进气壳体并且沿径向方向连接到这些管道。在维护操作期间，不能从上游触及到装置。装置的环形件到涡轮发动机的定子的附接以及环形件从该定子上的拆卸应该从涡轮发动机和润滑围护部(齿轮箱位于该润滑维护部中)的下游进行。这将意味着必须拆卸涡轮发动机的低压压缩机和安装在该区域的设备，而这将是耗时并且繁琐的。

19、因此，本发明提出了一种改进的油输送装置，该油输送装置解决了现有技术的所有或一些问题。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机的风扇模块，所述模块包括风扇和油输送装置，所述风扇包括风扇轴和桨距可变的风扇轮叶，所述油输送装置被配置为确保定子和致动器之间的油输送，所述致动器可旋转地固定到所述风扇轴并且被配置为控制所述风扇轮叶的所述桨距，所述装置包括：

2、-定子环形件，该定子环形件包括内部圆柱形表面和内部油管道，每个内部油管道通向所述内部圆柱形表面，以及

3、-轴，所述轴接合在所述环形件中并且包括在所述内部圆柱形表面内延伸的外部圆柱形表面，所述轴包括内部油管道，每个所述内部油管道通向所述外部圆柱形表面，所述轴还包括附接构件，所述附接构件被配置为附接到所述涡轮发动机的转子上，以用于驱动所述轴围绕轴线旋转，

4、其特征在于，所述装置还包括：

5、-平面轴承，所述平面轴承位于所述内部圆柱形表面和所述外部圆柱形表面之间，以及

6、-滚动轴承，所述滚动轴承在所述平面轴承的两侧上安装在所述环形件和所述轴之间，

7、并且，所述环形件通过第一元件在轴向方向的自由度安装在所述轴上并且围绕所述轴在圆周方向上固定，所述第一元件通过所述环形件承载并且被配置为通过在所述轴向方向上的凸出-凹入接合与由所述定子承载的互补的第二元件配合。

8、因此，本发明提出了一种油输送装置，该油输送装置在面向轴和定子的环形件的圆柱形表面之间没有密封构件或部段。相反，在这些表面之间设置有平面轴承。滚动轴承安装在平面轴承的两侧，以保证平面轴承的径向厚度，无论涡轮发动机的速度和输送装置的轴的圆周速度如何。滚动轴承在运行过程中通过从平面轴承泄漏的油自动地润滑。滚动轴承也确保限制油泄露到平面轴承和装置的外部。滚动轴承还使得能够消除环形件和轴之间错位的风险，并且由此消除环形件和轴之间接触和磨损的风险。因此，密封部段不再是该装置的磨损部件，因此与现有技术相比，该装置具有优化的使用寿命。

9、根据本发明，该装置在安装时采取“盒部”的形式。在本技术中，术语“盒部”是指由装置的轴和环形件形成的组件，在将该组件安装在涡轮发动机中之前，轴和环形件中的一个被预先安装在另一个的内部。

10、因此，在涡轮发动机的转子和装置被安装到涡轮发动机的其余部分之前，该装置被附接到该转子上。这种组装是通过从上游到下游的轴向平移来进行的，并且通过环形件在轴上的“浮动”组装(即通过环形件在轴上的轴向移位的自由度)来实现。在安装期间，环形件的第一元件通过凸出-凹入接合与定子的第二元件配合，这使得能够产生灵活的盲连接，该盲连接保持了轴向移位的能力同时相对于轴在圆周方向上阻挡环。因此，这种平移和这种配合足以确保环形件固定到涡轮发动机的定子上而不旋转。因此，环形件围绕涡轮发动机的轴线固定而不旋转，但是可以相对于装置的轴在轴向上发生相对微小的移动，因为环形件在轴向上相对于定子并不是固定的。

11、因此，由于环形件与定子的非刚性连接，环形件以一定程度的“灵活性”连接到定子。这种灵活性有助于限制装置中的应力以及装置的轴和环形件之间错位的风险，从而确保装置内部的平面轴承的径向厚度是恒定的。

12、根据本发明的所述模块可以包括以下单独或相互组合使用的特征中的一个或多个：

13、-所述环形件包括在所述轴向方向上开口的第一流体连接端口，所述第一端口连接到所述环形件的所述内部管道并且被配置为通过所述凸出-凹入接合与供油导管或套管的端部配合；所述第一端口由此可以被融合到所述第一元件或这些第一元件的一部分，

14、-所述第一端口的数量与所述环形件中的管道的数量相同，所述第一端口连接到所述环形件中的不同管道；

15、-所述第一端口大致位于垂直于所述轴线的同一平面中；

16、-所述环形件包括用于安装临时销的孔，所述临时销用于将所述环形件固定在所述轴上以防止所述环形件在所述轴上旋转，所述销被配置为当所述装置被安装时接合在所述涡轮发动机的所述转子的凹部中，并且随后在所述安装之后被移除；

17、-所述孔具有大致径向的取向，并且形成在所述环形件的外部周边处；

18、-所述滚动轴承中的其中一个滚动轴承为滚柱轴承，所述滚动轴承中的另一个滚动轴承为滚珠轴承；

19、-所述环形件包括第一轴向定向索引构件，诸如沟槽，并且在所述安装期间，所述第一轴向定向索引构件被配置为通过所述凸出-凹入接合与第二轴向定向索引构件配合，所述第二轴向定向索引构件通过所述涡轮发动机的所述定子承载，所述第二轴向定向索引构件诸如为指状件；所述第一构件或所述沟槽由此可以被融合到所述第一元件或这些第一元件的一部分；

20、--所述支撑件包括至少一个穿孔的截头圆锥形壁；

21、--收缩环被安装在所述环形件内，并且所述收缩环与所述轴的所述外部表面限定所述平面轴承；

22、--所述轴承的所述圈具有相同的内径；

23、--所述收缩环具有围绕彼此延伸的两个圆柱形表面，所述两个圆柱形表面包括位于所述环形件上的圆柱形收缩配合表面和位于所述轴上的圆柱形定心表面，

24、--所述收缩环包括被定位为与所述环形件的所述管道的出口相对的孔，并且所述孔例如覆盖形成在所述出口和/或所述轴的所述管道的所述出口处的环形槽，

25、-所述风扇通过齿轮箱驱动旋转，所述装置安装在所述齿轮箱的下游并且被配置为经由轴向地穿过所述齿轮箱，并且特别是穿过所述齿轮箱的行星架的导管向所述齿轮箱和所述致动器供应油；

26、-所述装置的所述轴附接到所述齿轮箱的所述行星架，并且所述装置的所述环形件通过环形支撑件附接到中间壳体，所述环形支撑件至少部分地包围所述装置；

27、-滚动轴承，特别是滚柱轴承，安装在所述行星架和所述支撑件之间；

28、-所述支撑件包括环形壁，所述环形壁包括开口，所述开口用于使向所述环形件的所述管道供应油的导管通过，并且优选地所述开口还用于使缆绳临时通过，所述缆绳连接到销，所述销用于将所述环形件固定在所述轴上以防止所述环形件在所述轴上旋转；

29、-所述支撑件包括环形壁，所述环形壁包括：第二端口，所述第二端口被配置为通过另一凸出-凹入接合与供油导管的端部配合，所述第二端口径向向外地开放，以及第三端口，所述第三端口连接到所述第二端口并且被配置为通过凸出-凹入接合与供油套管的端部配合，所述供油套管的相对的端部接合在所述环形件的所述第一端口中；

30、-所述支撑件承载所述第二构件；

31、--所述齿轮箱为游星式，即具有能够旋转运动的行星架并且由此具有不能旋转的环形齿轮；

32、--所述装置向所述齿轮箱供应润滑油，特别是向所述齿轮箱的至少一些轴承和齿供应润滑油；

33、--所述装置被配置为以2至200巴之间的油压，优选地以5至130巴之间的油压向致动器供应油；

34、--所述装置被配置为以2至50巴之间的油压，优选地以5至20巴之间的油压向所述齿轮箱供应油。

35、本发明还涉及一种用于组装上述模块的方法，所述方法包括以下步骤：

36、a)将所述环形件安装在所述装置的所述轴上，

37、b)将所述装置的所述轴附接到所述涡轮发动机的所述转子上，

38、c)将供油导管和/或套管安装在所述涡轮发动机的所述定子上，以及

39、d)将所述转子和所述装置朝向所述定子平移移动，直到所述装置的所述第一端口与所述导管或所述套管配合。

40、根据本发明的所述方法可以包括以下单独或相互组合使用的步骤中的一个或多个：

41、-所述方法包括：在步骤d)之后，移除所述销的步骤e)，所述销连接到从所述涡轮发动机的外部被拉动的缆绳；

42、-所述方法包括：在步骤d)中，对所述第一构件和所述第二构件进行接合；

43、--在步骤d)中，由所述齿轮箱的所述行星架承载的滚子接合在由所述支撑件承载的外圈中，以形成用于引导所述行星架的滚动轴承。

44、本发明还涉及一种包括如上所述的模块的涡轮发动机。