技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于
飞行器涡轮机的旋
转轴的轴承。更具体地，本发明涉及涡轮机轴承的润滑和冷却
背景技术
[0002] 涡轮机
旋转轴由轴承可旋转地
支撑和引导。
[0003] 已知结构的轴承的
外圈被附接到支撑件，该支撑件是涡轮机的
定子的一部分。连续向轴承供应油，以润滑轴承并限制轴承的摩擦磨损。
[0004] 用于冷却轴承的油的流量远高于用于润滑轴承的油的流量。供应轴承的油的总流量过大会产生过大的
能量损失并降低轴承效率。
发明内容
[0005] 本发明旨在至少部分地解决
现有技术实施例中遇到的问题。
[0006] 在这方面，本发明的一个目的是一种用于涡轮机轴承的润滑和冷却装置。该润滑装置围绕润滑和冷却装置的轴线至少部分是环形的。
[0007] 根据本发明，该装置包括第一管道和
流体连接到第一管道的第二管道。
[0008] 第一管道被构造成通过至少部分地围绕外圈而与轴承的外圈进行热
接触。第一管道被构造成使
润滑剂朝向润滑剂的排放出口流通以冷却外圈，该润滑剂的排放出口被构造成沿着与轴承相反的方向排放润滑剂。
[0009] 第二管道相对于第一管道倾斜。第二管道被构造成通过润滑出口将润滑剂喷射到轴承以润滑轴承。
[0010] 通过根据本发明的润滑和冷却装置，对轴承进行充分地润滑和冷却，同时增加了轴承效率。
[0011] 本发明可任选地包括彼此结合或不结合的以下特征中的一个或多个。
[0012] 优选地，第二管道不与轴承热接触。第二管道非常优选地与外圈间隔开。
[0013] 有利地，该装置包括共有的润滑剂入口，以向第一管道和第二管道供应润滑剂。
[0014] 根据一个特征，第一管道轴向地位于润滑出口与共有的润滑剂入口之间或轴向地位于润滑出口与排放出口之间。
[0015] 根据一个有利的实施例，该装置包括润滑剂入口，该润滑剂入口位于第一管道的第一横向端部附近。第一管道包括排放出口，该排放出口位于第一管道的第二横向端部处，该第二横向端部与第一端部相对。
[0016] 根据另一特征，润滑出口被定向以将润滑剂喷射到滚动元件的侧面上，润滑出口优选地基本上轴向地定向。
[0017] 优选地，排放出口基本轴向或基本径向地定向。
[0018] 有利地，润滑装置包括多个润滑剂入口、多个排放出口和/或多个润滑出口，该多个润滑剂入口、多个排放出口和/或多个润滑出口围绕润滑和冷却装置的轴线间隔开。
[0019] 优选地，润滑剂入口、排放出口和/或润滑出口围绕润滑和冷却装置的轴线对称地
定位。
[0020] 根据一个有利的实施例，第一管道相对于润滑和冷却装置的轴线基本轴向地定向，第二管道相对于润滑和冷却装置的轴线基本径向向内定向。
[0021] 根据另一特征，润滑和冷却装置是环形的，第一管道被构造成在外圈的至少大部分周向长度上与外圈热接触。
[0022] 优选地，第二管道形成润滑和冷却装置的周向边缘。
[0023] 有利地，第一管道包括壁，该壁包括在第一管道内突出的至少一个冷却元件。该冷却元件被构造成增加第一管道中的润滑剂与外圈之间的热交换。
[0024] 有利地，第一管道的壁和/或第二管道的壁包括至少一个加强件，该至少一个加强件被构造成增加润滑和冷却装置的机械强度。该加强件还被构造成增加管道中的润滑剂与外圈之间的热交换。
[0025] 本发明还针对一种涡轮机组件，该涡轮机组件包括用于轴承的固定支撑件、包括外圈的轴承以及如上所述的润滑和冷却装置。
[0026] 润滑和冷却装置至少部分地围绕外圈，并且该润滑和冷却装置径向地位于轴承与支撑件之间。
[0027] 优选地，润滑和冷却装置通过外圈与支撑件刚性地组装为一体。
[0028] 优选地，该支撑件包括径向外表面和与径向内表面相对的径向内表面，该支撑件被构造成通过如
下管道向该装置供应润滑剂：该管道通过支撑件从径向外表面延伸到径向内表面。
附图说明
[0029] 通过参考附图阅读仅出于说明而非限制的目的给出的示例性实施例的描述，将更好地理解本发明，在附图中：
[0030] -图1是根据本发明的涡轮机的示意性纵向截面图；
[0031] -图2是根据本发明的第一优选实施例的、图1的涡轮机的组件的纵向半截面的示意图；
[0032] -图3是根据本发明的第一实施例的润滑和冷却装置的纵向半截面示意图的一部分；
[0033] -图4是根据本发明的第一实施例的第一替代实施例的润滑和冷却装置的纵向半截面示意图的一部分；
[0034] -图5是根据本发明的第一实施例的第二替代实施例的润滑和冷却装置的纵向半截面示意图的一部分；
[0035] -图6是根据本发明的第二优选实施例的、图1的涡轮机的组件的纵向半截面示意图；
[0036] -图7是根据本发明的第二实施例的润滑和冷却装置的纵向半截面示意图的一部分。
具体实施方式
[0037] 图1示出了根据本发明的一个优选实施例的飞行器涡轮机1。涡轮机1是涡轮
风扇
发动机。该涡轮机包括旋转轴30，该旋转轴能够围绕涡轮机1的主纵向轴线3移动。
[0038] 轴30特别包括彼此同轴的前部31和后部32。前部31和后部32通过非常示意性示出的减速器2连接。前部和后部载有风扇
叶轮6、矫直叶轮8和
压缩机叶轮8。
[0039] 风扇叶轮6和压缩机叶轮8可通过减速器2以不同的旋转速度被驱动。前轴31通常由安置在减速器2的区域中的球轴承11和滚子轴承12前后支撑。在这种情况下，轴30的更长的后部32首先由一对球轴承13和14、然后由一对滚子轴承16和18前后支撑。这六个轴承中的每个轴承的外圈通常被固定到定子壳体5。
[0040] 通常，
传动轴系31、32的效率介于0.96至0.99之间，损失基本上产生在减速器2中。尽管该效率值很高，但重要的是对旋转轴30进行冷却以排出在该旋转轴中消散的发热量。
[0041] 六个轴承11、13、14、12、16、18中的每个轴承可支撑轴30。该六个轴承中的每个轴承也可被安装到低压涡轮的旋转轴(未示出)上，或者可能被安装到诸如为高压涡轮的轴(未示出)的涡轮机轴上，该涡轮机轴被构造成以高的旋转速度旋转。
[0042] 涡轮机组件4包括固定支撑件50、轴承10以及润滑和冷却装置40。所使用的润滑剂通常是油。
[0043] 组件4围绕润滑和冷却装置的旋转轴线X-X是环形的。润滑和冷却装置的轴线X-X与涡轮机的纵向轴线3基本相同。
[0044] 在本公开的以下文本中，相对于涡轮机中的气体流动方向沿着从风扇到低压涡轮的方向来定义前方向和后方向。
[0045] 上游方向和下游方向是参考润滑剂流动方向来定义的。润滑剂在润滑和冷却装置40中从上游流动到下游。
[0046] 除非另有说明，否则形容词“轴向”和“径向”是相对于润滑和冷却装置40的旋转轴线X-X而定义的。轴向方向是基本平行于润滑和冷却装置40的轴线X-X的方向。径向方向是基本
正交于润滑和冷却装置40的轴线X-X并且与润滑和冷却装置的轴线X-X相交的方向。周向方向是围绕润滑和冷却装置的轴线X-X的方向。
[0047] 固定支撑件50是涡轮机定子5的一部分。固定支撑件包括壳体部分52和润滑剂供应管道51。固定支撑件用作轴承10以及润滑和冷却装置40的支撑件。
[0048] 壳体部分52包括径向外表面S1、径向内表面S2和前表面S3。径向内表面S2与径向内表面S1相对。
[0049] 入口管道51从径向外表面S1延伸到径向内表面S2。入口管道用于通过壳体部段52将润滑剂输送到润滑和冷却装置40。
[0050] 入口管道51包括供应腔53，该供应腔位于径向内表面S2附近并且用作润滑和冷却装置40的润滑剂存储部。
[0051]
滚动体10包括外圈20、
内圈26、
轴承保持架28和滚动元件29。特别地，轴承10是图1所示的轴承11、12、13、14、16、18中的一个。
[0052] 外圈20包括主体22和与主体22刚性地为一体的
紧固件24。特别地，外圈20是一体的。
[0053] 主体22形成用于滚动元件29的轴承座圈。紧固件24用于将轴承10刚性地固定到支撑件50。紧固件24将主体22以及润滑和冷却装置40紧固到支撑件50的前表面S3。
[0054] 内圈26相对于外圈20径向向内定位。该内圈与涡轮机轴30刚性地为一体。
[0055] 轴承保持架28和滚动元件29径向地位于内圈26与外圈20之间。轴承保持架28被构造成引导滚动元件29相对于支撑件50在轴承座圈中移动。
[0056] 滚动元件29可具有不同的性质，通常为球状体、滚子或针状体。滚动元件围绕润滑和冷却装置40的轴线X-X定位。
[0057] 润滑和冷却装置40围绕该装置的轴线X-X是环形的。润滑和冷却装置40部分地围绕外圈20。该润滑和冷却装置径向地位于轴承10与支撑件50之间。
[0058] 该润滑和冷却装置采取环的形式，该环包括形成环形体的第一管道60和形成装置40的周向边缘的第二管道80。
[0059] 该润滑和冷却装置还包括多个润滑剂入口41、多个排放出口45和多个润滑出口43。装置4特别包括与润滑出口43一样多的润滑剂入口41以及与排放出口45一样多的润滑出口43。
[0060] 第一管道60包括与外圈20呈机械和热接触的管状壁62。管状壁62基本上在外圈20的整个周向长度上围绕外圈20。
[0061] 第一管道60沿横向方向Y1-Y1横向地轴向定向。该第一管道在第一横向端部61a与第二横向端部61b之间轴向延伸。第一横向端部61a形成第一管道60的前端部。第二横向端部61b形成第一管道60的后端部。
[0062] 参考图2和图3，位于第一横向端部61a附近的润滑剂入口41穿过管状壁62。位于第二横向端部61b处的排放出口45也穿过管状壁62。换句话说，第一管道60在润滑剂入口41与润滑出口43之间横向延伸。
[0063] 第一管道60被构造成使润滑剂从润滑剂入口41流通到排放出口45，而该润滑剂不供应轴承10。第一管道60用于使润滑剂流通以对外圈20进行冷却。
[0064] 第二管道80通过相对于第一管道60倾斜而流体地连接到第一管道60。
[0065] 第二管道80包括管状壁82，该管状壁通过轴向地位于第一管道的第二端部61b附近而与第一管道的管状壁62形成弯曲部。
[0066] 第二管道80的管状壁82轴向地位于距轴承10一定距离处。管状壁82基本在轴承10的整个周向长度上面对外圈20和轴承保持架28。面向轴承10的润滑出口43穿过管状壁82。
[0067] 第二管道80沿横向方向Y2-Y2横向地径向向内定向。第二管道80在第一横向端部81a与第二横向端部81b之间径向延伸。第一横向端部81a形成第二管道80的上端部。第二横向端部81b形成第一管道80的下端部。
[0068] 第二管道80被构造成将在第一管道60中流通的润滑剂喷射到轴承10，以对轴承10进行润滑。
[0069] 参考图2和图3，润滑剂入口41通过位于前横向端部61a附近而围绕装置的轴线X-X彼此对称地间隔开。润滑剂入口41各自面对供应腔53的出口，该供应腔向润滑剂入口供应润滑剂。润滑剂入口基本上径向地定向。
[0070] 入口41是第一管道60和第二管道80共有的入口，第一管道和第二管道供应有润滑剂。
[0071] 排放出口45通过位于第一管道的远端端部61b处而围绕装置的轴线X-X彼此对称地间隔开。排放出口穿过第二管道的壁82的后部。
[0072] 排放出口相对于润滑剂入口41径向向内偏移。
[0073] 排放出口45各自沿着相对于润滑和冷却装置4的轴线X-X略微倾斜的排放方向Y5-Y5定向，使得润滑剂与滚动元件29相对地轴向喷射。排放出口45被构造成排放润滑剂，该润滑剂使得轴承10能够被冷却并且该润滑剂不用于润滑轴承10。
[0074] 仍然参考图2和图3，润滑出口43围绕装置的轴线X-X彼此对称地间隔开。润滑出口穿过第二管道的壁82的前部，到达轴承10。
[0075] 润滑出口43轴向地位于入口41与排放出口45之间。润滑出口相对于入口41和排放出口45径向向内偏移。
[0076] 润滑出口43各自沿着相对于润滑和冷却装置4的轴线X-X略微倾斜的润滑方向Y3-Y3定向，使得润滑剂被喷射到滚动元件29的侧面上。润滑出口43被构造成将来自第二管道80的润滑剂喷射到轴承10，以润滑轴承10。
[0077] 下面描述根据第一实施例的润滑和冷却装置40的操作。
[0078] 入口流101a在入口管道51中朝向共有的润滑剂入口41流动。穿过共有入口41的润滑剂流通过形成冷却流104a而沿着第一管道的横向方向Y1-Y1朝向后端部61b流动。然后，大部分润滑剂穿过排放出口45沿着排放流105a喷出。其余润滑剂在第二管道80中朝着润滑出口43流通，在润滑出口处，该其余润滑剂沿着润滑流107a被喷射到轴承10。
[0079] 参考图4，第一替代实施例与第一实施例的不同之处在于，第一管道60的管状壁62包括冷却元件64，该冷却元件在第一管道60内向第一管道的横向轴线Y1-Y1突出。冷却元件64沿着第一管道60的周向方向彼此间隔开。该冷却元件在第一管道的第一端部61a与第二端部61b之间彼此轴向地间隔开。
[0080] 这些冷却元件64尤其采取
散热片的形式。这些冷却元件被构造成增加第一管道60中的润滑剂与外圈20之间的热交换。
[0081] 参考图5，第二替代实施例与第一实施例的不同之处在于，第一管道60的管状壁62包括加强件66，该加强件在第一管道60内向第一管道的横向轴线Y1-Y1突出。加强件66沿着第一管道60的周向方向彼此间隔开。该加强件在第一管道的第一端部61a与第二端部61b之间在轴向上彼此轴向地间隔开。
[0082] 这些加强件66特别采取桥接件的形式，该桥接件沿第一管道60的直径延伸。这些加强件被构造成增加润滑和冷却装置40的机械强度。
[0083] 参考图5和图6示出了第二实施例。根据第二实施例的组件4与第一实施例的组件的不同之处在于支撑件50的结构以及润滑和冷却装置42的结构。
[0084] 参考图6，支撑件50包括供应管道51和出口管道57。通过相对于第一实施例的供应管道向后偏移而通向共有入口41，供应管道51具有与第一实施例的供应管道类似的形式。
[0085] 出口管道57从径向内表面S2延伸直到径向外表面S1。该出口管道用于将用于冷却外圈20的润滑剂从组件4中排出。
[0086] 出口管道57包括出
口腔55，该出口腔位于径向内表面S2附近并且形成用于润滑和冷却装置42的润滑剂存储部。
[0087] 主要参考图6，根据第二实施例的润滑和冷却装置42与第一实施例的润滑和冷却装置的不同之处在于共有入口41的
位置和排放出口45的位置。第一管道60轴向地位于润滑出口43与排放出口45之间。
[0088] 共有入口41相对于第一实施例的共有入口向后偏移。共有入口41位于第一管道的第二横向端部61b附近，而不是位于第一管道的第一横向端部61a附近。换句话说，共有入口41位于第一管道60与第二管道80之间的接合部附近。入口41被构造成将穿过该入口的润滑剂流分成第二管道80中的输送流106和冷却流104b。
[0089] 排放出口45相对于第一实施例的排放出口向前和向上偏移。排放出口45沿方向Y5-Y5基本径向向外定向，方向Y5-Y5为与轴承10相反的方向。
[0090] 下面描述根据第二实施例的润滑和冷却装置42的操作。
[0091] 入口流101b在入口管道51中朝向共有的润滑剂入口41流动。穿过共有入口41的润滑剂流从入口41被分成第二管道中的输送流106和在第一管道60中流动的冷却流104b。
[0092] 第二管道80中的所有润滑剂都沿着润滑流107b通过润滑出口43喷出。第一管道60中的所有润滑剂105b沿着排放流通过出口管道57中的排放出口45从组件4径向向外喷出。
[0093] 第一管道60通过限制注射到轴承10中的润滑剂量而使得能够对轴承10进行有效地冷却。第二管道80使得能够对轴承10进行润滑。润滑和冷却装置40、42对轴承10进行有效地冷却和润滑，同时增加了轴承10的效率。
[0094] 在第一实施例中，在第二管道80中流通的润滑剂(即润滑流107a)已经在第一管道60中流通。因此，该润滑剂已经用于在第一管道60中冷却外圈20并且冷却流104a更加重要。
然而，注入轴承10中的润滑剂具有较高的
温度。为了润滑而注入的润滑剂还具有较低的黏度。
[0095] 在第二实施例中，在第二管道80中流通的润滑剂(即输送流106)没有在第一管道60中流通。因此，该润滑剂没有通过与外圈20进行热接触而被加热。注入轴承10的润滑剂具有较低的温度，这促进了轴承10内的热交换。该润滑剂具有较强的黏度。因此，该润滑剂更有利于润滑轴承10。
[0096] 当润滑剂温度相对于轴承10的温度较低时，根据第一实施例的组件4是优选的。当进入润滑和冷却装置40、42的润滑剂的温度较高时，根据第二实施例的组件4是优选的。
[0097] 当然，本领域技术人员可以对刚刚描述的本发明进行各种
修改而不脱离本发明的公开范围。
[0098] 涡轮机1的结构可以变化。该涡轮机也可以是涡轮螺旋桨发动机或涡轮发动机。
[0099] 通常，润滑和冷却装置的轴线X-X基本平行于涡轮机的轴线3。根据替代实施例，润滑和冷却装置的轴线严格平行于涡轮机的轴线3。
[0100] 替代地，润滑和冷却装置40、42包括位于第一管道60的壁62和外圈20之间的
传热层。
[0101] 润滑和冷却装置40、42可直接而不通过外圈20附接到支撑件50。
[0102] 另外替代地，润滑装置40、42与支撑件50成为一体。
[0103] 润滑和冷却装置40、42的形状可以变化。特别地，第二管道可相对于第一管道60倾斜不同于90°的
角度。
[0104] 入口41、润滑出口43和排放出口45的数量、分布和定向可以变化。润滑和冷却装置40、42可包括比润滑出口43更多的入口。
