泵在小齒輪輪軸上的集成體的製作方法
2023-06-09 18:04:31
本發明涉及航空器元件的潤滑的領域，航空器元件尤其是放置在動力傳輸驅動鏈上的元件，例如附件齒輪箱(agb)。
驅動附件(也稱為「設備」)所需的機械動力通常在航空器的推進單元處被機械地抽取。此後，齒輪系使得能夠向航空器的運行所必需的不同的附件提供動力，不同的附件為發電機、起動機、交流發電機、液壓泵、潤滑系統等。
齒輪系以及軸承和滾動軸承允許驅動鏈的元件旋轉，從而需要準恆定的潤滑。
背景技術：
在現有技術中，這些小齒輪和軸承通過泵或潤滑系統潤滑，泵或潤滑系統通過附件齒輪箱(agb)供應動力。噴嘴給元件噴油，然後油被回收在位於殼體或蓋中的收集器或容器中。
但這種潤滑直接依賴於泵或潤滑系統的運行。因此，當推進單元停止時，潤滑不會發生，除了依然存在的殘油或從殼體至小齒輪的油珠。
然而，當停止時，由於「風車旋轉」的作用，可帶動小齒輪旋轉，從而需要潤滑，「風車旋轉」即當推進單元不運行時，推進單元由於風的作用而旋轉。否則，存在齒輪將被損壞(卡住等)的風險。
「風車旋轉」的作用也可以在飛行中被觀察到，空氣進入發動機且風的影響改變葉片或槳葉的旋轉速度，這可以導致潤滑喪失。
技術實現要素：
為了彌補上面提到的局限性，本發明提出一種用於潤滑航空器的附件驅動系統的元件的裝置，該裝置包括具有小齒輪輪軸的小齒輪，小齒輪輪軸是空心的且具有旋轉軸線，所述裝置的特徵在於，所述裝置還包括：
●軸，布置在小齒輪輪軸的內部並沿旋轉軸線延伸，
●空間，位於軸和小齒輪輪軸之間，允許油發生移動，
●油貯藏器，面對所述空間地布置在小齒輪輪軸的第一端部處，
●油排出管，面對所述空間地布置在小齒輪輪軸的第二端部處，
其中，小齒輪輪軸和軸一起形成泵且由於小齒輪輪軸圍繞軸旋轉，小齒輪輪軸和軸配合以將油從貯藏器朝向油排出管驅動。
這種裝置構成了對通過航空器的推進單元供應動力的傳統系統進行補充的泵。該裝置充分利用了當推進單元關閉、停止或在飛行中時某些元件的旋轉慣性以及它們通過流體機械作用進行運動的能力，來泵送油，且因此提供元件的潤滑。
當航空器的油供應被切斷時，本發明構成了用於對驅動鏈的元件(尤其是小齒輪)潤滑的補充源，從而防止航空器的元件的劣化(卡住等)。
對傳統的潤滑系統之一和/或泵進行補充的這種潤滑模式，具有許多優點。
該補充潤滑源還可以用作增補件，因此將該補充源本身增加到傳統的潤滑系統和/或泵中。
最後，萬一傳統的潤滑系統失效或出故障(洩漏、泵或潤滑系統停止作等)，該補充潤滑源可以因此用作替代物，從而至少部分地取代不再通過傳統的潤滑系統和/或泵供應的潤滑。
本發明還包括單獨地或結合地實施的以下特徵：
—第一實施例，其中：
●小齒輪輪軸具有螺旋形空心部分，以及
●軸形成具有與螺旋形空心部分的形狀互補的形狀的偏心螺杆，泵為莫諾(偏心螺杆)式泵。
—第二實施例，其中：
●小齒輪輪軸具有空心圓柱形管的形狀，以及
●軸包括螺紋形狀的螺旋，螺旋朝向小齒輪輪軸徑向地延伸且沿平行於旋轉軸線的方向圍繞軸纏繞，
泵為阿基米德螺旋式泵。
—第三實施例，其中：
●小齒輪輪軸具有圓柱形管的形狀，在圓柱形管的內部布置有螺旋，螺旋朝向軸徑向地延伸且沿平行於旋轉軸線的方向圍繞軸纏繞，以及
●軸是圓柱形的，
—螺旋的徑向延伸尺寸小於輪軸與軸之間的距離，
—螺旋的螺距是常數，
—螺旋的螺距在第一端部和第二端部之間減小，以使得泵送的油的壓力增加，
—油排出管在要被潤滑的位置釋放油，要被潤滑的位置例如位於小齒輪的上部，
—油排出管連接至噴嘴，噴嘴在壓力作用下噴油或在重力作用下一滴一滴地操作。
本發明還涉及一種包括如之前描述的裝置的組件，組件還包括殼體和/或蓋，蓋位於裝置的旋轉軸線上。
本發明還包括單獨地或結合地實施的以下特徵：
—油貯藏器是集成至殼體或蓋中的收集器或容器，
—貯藏器通過殼體中的油的流動而被供應。
本發明涉及包括如之前描述的組件的單元，單元還包括渦輪發動機形式的推進單元，推進單元給附件驅動系統供應動力且允許小齒輪被旋轉地驅動。
最後，本發明涉及一種航空器，航空器包括如之前描述的裝置、組件或單元。
附圖說明
通過純說明性的且非限制性的以及必須通過參考附圖閱讀的以下描述，本發明的其他特徵、目的和優點將得以揭示，在附圖中：
—圖1、圖3和圖5示出了本發明的三種給定類型的泵的不同實施例，
—圖2、圖4和圖6示出了關於所述泵的操作的不同實施例的各自的細節。
具體實施方式
在圖1至圖6中，示出了裝置1的不同實施例。
裝置1包括小齒輪2，小齒輪2具有允許小齒輪2圍繞旋轉軸線r-r′被旋轉地驅動的小齒輪齒21。小齒輪表示位於旋轉軸線上的任何帶齒的輪。
小齒輪齒21通過附接件或通過形成為單件而與空心小齒輪輪軸22(以下表示為「輪軸」)牢固地附接，輪軸22沿旋轉軸線r-r′延伸。小齒輪輪軸是小齒輪的中心部分，旋轉軸線穿過小齒輪輪軸，小齒輪輪軸支撐包括小齒輪齒的盤。
小齒輪2通常放置在附件齒輪箱(agb)的動力驅動鏈上，意味著所述小齒輪2驅動例如附件(或設備)或在比率降低或傳輸步驟期間構成中間元件。附件齒輪箱(agb)自身通過航空器的推進單元驅動。所述推進單元優選為渦輪發動機。
在空心小齒輪輪軸22的內部沿旋轉軸線r-r′布置有軸23。輪軸22和軸23布置成使得在它們之間存在空間e。
由於輪軸22旋轉，軸23和輪軸22形成泵送裝置且配合以驅動油。如下面將看到的，空間e允許油在泵送過程中通過利用小齒輪輪軸的旋轉而發生移動。
在軸23的第一端部23a處和在輪軸22的第一端部22a處，面對空間e，布置有油貯藏器31。油貯藏器31使得給空間e供應油成為可能。之後將詳細地描述油貯藏器31。
在軸23的第二端部23b和軸22的第二端部22b處，仍面對空間e，放置有油排出管42以回收泵送的油，如果需要可以對油加壓。
油排出管42優選位於軸的下部，以便重力促進流動。
油排出管42可以通向不同的位置。在一個實施例中，油管42通向小齒輪2且允許小齒輪2被潤滑。在其他實施例中，油管42通向要被潤滑的其他位置，例如軸承6或其他軸承。之後將詳細地描述管42以及將解釋不同的實施例。
由於輪軸22旋轉，形成泵送裝置的軸23和輪軸22使油從油貯藏器31朝向油排出管32發生移動。如之前提到的，該移動可以伴隨有加壓。
裝置1為一體成型的，沒有限制在殼體5中，殼體5保護航空器的其他元件尤其不受油噴淋。例如通過螺紋連接牢固地附接至殼體5的蓋51可以位於裝置1的端部。可選地，蓋51可以形成與殼體51相同的部件的一部分。小齒輪2(更準確地，輪軸22)和軸23優選地通過殼體5和/或蓋51保持定位。為此，軸承6設置在裝置1的端部且在支撐小齒輪2的同時允許裝置1旋轉。具體地，輪軸22的位於油貯藏器31側部的第一端部22a和輪軸22的位於油排出管42側部的第二端部22b通過所述軸承6支撐。
可選地，在懸臂實施例中，僅輪軸22的一個端部22a，22b可以通過軸承6支撐。
現在，將描述裝置1的泵送系統的不同的實施方式。
莫諾(偏心螺杆)式泵
在該第一實施例中，空心小齒輪輪軸22和軸23形成莫諾式泵(見圖1)。
空心小齒輪輪軸22具有螺旋形狀，且軸是偏心螺旋軸，偏心螺旋軸具有與輪軸22的空心螺旋互補的形狀。當軸插入小齒輪輪軸中時，空間e包括兩個連續的密封腔e1、e2(有時稱為巢)。當輪軸22在軸23外部旋轉時，偏心螺旋軸23的形狀與小齒輪輪軸22的螺旋形狀配合，且巢在不改變形狀或體積的情況下沿泵的軸23和輪軸22行進，這使油從油貯藏器31朝向油排出管42傳輸。
在該實施例中，由於密封腔e1和e2運動，油貯藏器31通常包括噴嘴311，噴嘴311放入空間e的上部。
軸22和輪軸21的結構被製成使得當小齒輪2驅動泵時，巢從貯藏器31朝向排出管道42運動。
在該實施例中，由於軸23的螺旋偏心且通過輪軸22被旋轉地驅動，軸23的兩個端部23a，23b在平行於旋轉軸線r-r′的平面內具有直線平移運動(見圖2)。
為了允許該運動，殼體5和/或蓋51可以提供槽口52。為了在槽口52中進行這些平移時確保密封，放置有密封件(附圖中未示出)。
在軸23的第二端部23b處，必須朝向油排出管42引導油。殼體5優選地適用於該目的。
泵的操作稱為體積式的。不存在加壓，或僅有小的加壓。
泵輸送出不連續體積的流體。
阿基米德螺旋式泵
在該第二實施例中，空心小齒輪輪軸22和軸23形成阿基米德螺旋式泵(見圖3)。
空心小齒輪輪軸22形成圓柱形管，軸23是以旋轉軸線r-r′為中心的圓柱形管。軸23包括在其外表面上沿輪軸22方向徑向地延伸的螺旋24，螺旋24以例如螺紋的形狀沿旋轉軸線r-r′圍繞軸23纏繞。
當輪軸22旋轉時，軸23固定在裝置1中。為此，軸23在第一端部23a側或在第二端部23b側牢固地附接至殼體5或蓋51(如圖3所示)，且輪軸22由小齒輪齒21驅動。與輪軸(定子)被固定且軸(轉子)旋轉的傳統螺杆式泵比較，本文的泵是相反的。然而，輪軸22關於軸23的相對運動保持不變，並且泵以類似的方式起作用。軸23可以附接至殼體5或與之形成為單件。
在該實施例中，與軸23的第一端部23a相比，通常輪軸沿軸線r-r′進一步軸向地延伸，使得貯藏器可以直接放入空間e中。
螺旋24的纏繞方向被選擇成使得對於小齒輪22的給定的旋轉，該裝置實際上用作從貯藏器31到油排出管32的泵。
「e」表示螺旋24的徑向延伸尺寸，「d」表示軸23和輪軸22之間的距離，「l」表示沿平行於旋轉軸線r-r′的軸線在兩個螺旋24之間的螺距(見圖4)。
根據一種優選類型的變形，徑向延伸尺寸e小於距離d，以便在輪軸22的內表面處保持自由間隙。沿著與旋轉軸線r-r′正交的平面，空間e因此不會被劃分成幾個部分。
由於輪軸22的旋轉和離心力，油被壓在輪軸22的內表面上。因此，並非所有的油都是由螺旋24直接驅動的。螺旋24有助於促進油的移動，然後油的粘度允許通過驅動發生移動。
根據第二種類型的變形，可以選擇螺距l的幾個值。
在第一種情況下，兩個螺旋24之間的螺距l是常數。
在第二種情況下，當接近油排出管42時，兩個螺旋24之間的螺距l減小。該減小優選地為沿軸23逐漸減小(圖4)。
該減少允許油的壓力增加。
合適的螺杆泵
在該第三實施例中，空心小齒輪輪軸22和軸23再次形成螺杆泵(見圖5)。
空心小齒輪輪軸22形成圓柱形管，軸23為以旋轉軸線r-r′為中心的圓柱形管。空心小齒輪輪軸22包括在其內表面上沿軸23的方向徑向地延伸的螺旋25，螺旋25同時以例如螺紋的形狀沿旋轉軸線r-r′圍繞輪軸22的內表面纏繞。
當輪軸22旋轉時，軸23固定在裝置1中。為此，軸23牢固地附接至殼體5或蓋51，且輪軸22由小齒輪齒驅動。
在該實施例中，與軸23的第一端部23a相比，通常輪軸沿軸線r-r′進一步軸向地延伸，使得貯藏器能夠直接放入空間e中。
螺旋24的纏繞方向被選擇成使得對於小齒輪22的給定的旋轉，該裝置實際上用作從貯藏器31朝向油排出管32的泵。
「e′」表示螺旋24的徑向延伸尺寸，「d′」表示軸23和輪軸22之間的距離，「l′」表示沿平行於旋轉軸線r-r′的軸線在兩個螺旋25之間的螺距(見圖6)。
根據第一種優選類型的變形，徑向延伸尺寸e′小於距離d′，以便在軸23處保持自由間隙。沿著與旋轉軸線r-r′正交的平面，空間e因此不會被劃分成幾個部分。
由於輪軸22的旋轉和離心力，油被壓在輪軸22的內表面上。因此，大多數油由螺旋25直接驅動。更靠近軸23的剩餘的油基本上由於粘度而被驅動。
根據相同的第二種類型的變形，可以選擇螺距l′的幾個值。
在第一種情況下，兩個螺旋25之間的螺距l′是常數。
在第二種情況下，當接近油排出管42時，兩個螺旋25之間的螺距l′減小。該減小優選地為沿輪軸22逐漸減小(圖6)。
該減少允許油的壓力增加。
在使用螺杆(阿基米德式和合適式)的兩個實施例中，圖4、圖6所示的螺紋的螺旋24、25的輪廓不受限制。這可以採取鋸齒形狀，或非–等腰三角形，其意思的螺紋的螺旋24、25可以具有促進油的流動方向的構造，尤其是沿油排出管42的方向傾斜。
此外，由於油的粘度，螺旋24、25基本上具有整體驅動作用。
現在，將更詳細地描述裝置的某些元件。這些元件適用於所有的實施例。
為了使貯藏器31可以放入所述空間e中，與軸23的第一端23a相比，輪軸22的第一端部22a沿軸線r-r′且沿油貯藏器31的方向進一步軸向地延伸，以便貯藏器31的一部分進入由輪軸22的缸體限定的容積中，以限定排放區z。此外，當裝置1安裝在航空器上時，油貯藏器31至少部分地位於高於在軸23和輪軸22之間限定的空間e的位置，以便能夠通過重力排放到所述空間e中。
可選地，軸23和輪軸22可以在排放區z處具有相似的長度，即輪軸22的第一端部22a和軸23的第一端部23a在基本上相同的位置結束。在這種情況下，油貯藏器31可包括噴嘴311，該噴嘴311進入輪軸22和軸23之間的空間e。優選地，噴嘴311放入空間e的上部。
油貯藏器31通常為容器或收集器的形式。油貯藏器31有利地集成殼體5或蓋51中。
對油貯藏器31的供應可以通過使油在殼體5內部流動來完成。事實上，小齒輪2的潤滑通過離心力驅動油噴射到殼體5的壁上。這樣噴射的油滴沿著壁流動，且被回收在形成油貯藏器31的收集器中。
可選地，能夠給油貯藏器31提供專門的供應，例如通過專門的噴嘴。油貯藏器31優選地將尺寸形成為包含足夠量的油以當推進單元停止時允許潤滑繼續進行。
更普遍地，油貯藏器31可以由油供應器代替。然而，優選的是具有大量儲備的油。
油排出管42可形成為殼體5的一部分。能夠區分油排出管42的兩種主要工作模式。通常，油管42可以包括回收部421、傳輸部422和排放部423。
回收部421優選地位於面對輪軸22的第二端部22b的位置，基本上與輪軸22的第二端部22b處於同一水平面上，且位於輪軸22的下遊部分，以利用重力流。
在連接處提供密封系統(未示出)以限制洩漏。
在第一實施例中，傳輸部422將油提升至小齒輪的上部並將油一滴一滴地排放到小齒輪的上部，以便通過重力流潤滑小齒輪2。因此，不需要在非常高的壓力下提升油：它足以克服傳輸部422的流體靜壓力。第一實施例優選地用於具有莫諾(偏心螺杆)式泵的實施例。
在第二實施例中，當油被加壓時，排放部423可包括噴嘴7，噴嘴7給小齒輪2噴油。噴射通常在小齒輪2的下部完成。
當如螺杆式泵的某些變形中那樣，油通過泵加壓時，可以使用第二實施例。
油排出管42也可有助於潤滑軸承6或出現在附件齒輪箱(agb)中的任何其他軸承，更通常地，潤滑需要潤滑的任何位置。
可選地，油排出管42可以穿過殼體5以潤滑附件齒輪箱(agb)的其他元件。
由於系統的結構和所涉及的壓力水平，本發明特別涉及接近小齒輪2的局部潤滑。接近意味著如下距離：該距離使得裝置1可在整個距離上傳輸油。根據本發明的有利的實施例，甚至可以自潤滑，這是因為小齒輪2供給潤滑它的裝置1。
不管潤滑的元件，潤滑可以通過一滴一滴灌注或通過在壓力下噴油(例如通過噴嘴)來進行。
本發明適用於任何尺寸的小齒輪2。事實上，泵與空心小齒輪輪軸22集成的原理可以推廣到任何類型的輪軸22和軸23直徑。
類似地，組成泵的元件的尺寸(軸的直徑、螺旋數量等)可以根據需要進行調整。
在附件驅動系統中，提供了多個裝置1且多個裝置1彼此緊密配合。
具體地，裝置1使得傳輸動力和/或減小供應附件的比率成為可能。