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DE102021209401A1 - Planetary gear with a sealing system and gas turbine engine with a planetary gear - Google Patents

Planetary gear with a sealing system and gas turbine engine with a planetary gear Download PDF

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DE102021209401A1
DE102021209401A1 DE102021209401.5A DE102021209401A DE102021209401A1 DE 102021209401 A1 DE102021209401 A1 DE 102021209401A1 DE 102021209401 A DE102021209401 A DE 102021209401A DE 102021209401 A1 DE102021209401 A1 DE 102021209401A1
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Germany
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planetary gear
sealing
fan
sealing system
engine
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Maximilian Prölß
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Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (30) mit mindestens einem Dichtungssystem (100), dessen ringförmige Dichtfläche (101) an einem rotierbaren Bauteil (120) angeordnet ist, wobei die Dichtfläche (101) gegen ein stationäres Bauteil (130) axial abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (101) in axialer Richtung (AX) einen Dichtspalt (102) begrenzt und die Dichtfläche (101) wenigstens teilweise eine nicht-lineare Kontur (103) aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Gasturbinentriebwerk (10).

Figure DE102021209401A1_0000
The invention relates to a planetary gear (30) with at least one sealing system (100), the annular sealing surface (101) of which is arranged on a rotatable component (120), the sealing surface (101) sealing axially against a stationary component (130), characterized in that that the sealing surface (101) in the axial direction (AX) delimits a sealing gap (102) and the sealing surface (101) at least partially has a non-linear contour (103). The invention also relates to a gas turbine engine (10).
Figure DE102021209401A1_0000

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Gasturbinentriebwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The present disclosure relates to a planetary gear set having the features of claim 1 and a gas turbine engine having the features of claim 13.

In mechanischen Systemen, hier insbesondere Planetengetrieben, ist es häufig notwendig, Dichtungen vorzusehen. Dabei müssen Planetengetriebe, die z.B. in einem Gasturbinentriebwerk eines Luftfahrzeugs eingesetzt werden, sehr lange Zeit wartungsfrei arbeiten, so dass insbesondere die Aufgabe besteht, effiziente, robuste und kostengünstige Planetengetriebe zu schaffen.In mechanical systems, here in particular planetary gears, it is often necessary to provide seals. Planetary gears, which are used, for example, in a gas turbine engine of an aircraft, have to work maintenance-free for a very long time, so that the task in particular is to create efficient, robust and cost-effective planetary gears.

Dabei weist das Planetengetriebe mindestens ein Dichtungssystem auf, dessen ringförmige Dichtfläche an einem rotierbaren Bauteil angeordnet ist, wobei die Dichtfläche gegen ein stationäres Bauteil axial abdichtet. Dabei begrenzt die Dichtfläche in axialer Richtung einen Dichtspalt und die Dichtfläche weist dabei wenigstens teilweise eine nicht-lineare Kontur auf. Durch die nicht-lineare Kontur der Dichtfläche kann der Dichtspalt eine besonders steil ansteigende Form bekommen.The planetary gear has at least one sealing system, the annular sealing surface of which is arranged on a rotatable component, the sealing surface sealing axially against a stationary component. The sealing surface delimits a sealing gap in the axial direction and the sealing surface has at least partially a non-linear contour. Due to the non-linear contour of the sealing surface, the sealing gap can have a particularly steeply rising shape.

In einer Ausführungsform ist am rotierbaren Bauteil mindestens ein hydrostatisches Reservoir für Öl angeordnet. Dieses Reservoir kann dabei am breiten Ende des Dichtspaltes angeordnet sein, d.h. der Dichtspalt verengt sich steil ansteigend vom Reservoir weg.In one embodiment, at least one hydrostatic reservoir for oil is arranged on the rotatable component. This reservoir can be arranged at the wide end of the sealing gap, i.e. the sealing gap narrows and rises steeply away from the reservoir.

Das Dichtungssystem weist zwischen dem rotierbaren Bauteil und dem stationären Bauteil mindestens einen Minimaldichtspalt auf, in dem der Abstand zwischen dem Dichtungssystem und dem stationären Bauteil gegenüber anderen Bereichen des Dichtspaltes minimal ist. Dieser Minimaldichtspalt kann dabei am Ende des steil konvergierenden Dichtspaltes angeordnet sein.The sealing system has at least one minimum sealing gap between the rotatable component and the stationary component, in which the distance between the sealing system and the stationary component is minimal compared to other areas of the sealing gap. This minimum sealing gap can be arranged at the end of the steeply converging sealing gap.

Die nicht-lineare Kontur weist in einer Ausführungsform mindestens teilweise einen konvexen Abschnitt auf, insbesondere einen streng konvexen Abschnitt, wobei der Krümmungsradius des konvexen Abschnitts in Richtung des Dichtspaltes und / oder des stationären Bauteils zeigt. Damit kann der Dichtspalt mindestens zu einer Seite hin steil konvergieren. Bei einer konkaven Krümmung des Dichtspalts würde sich eher eine asymptotische Konvergenz ergeben.In one embodiment, the non-linear contour at least partially has a convex section, in particular a strictly convex section, with the radius of curvature of the convex section pointing in the direction of the sealing gap and/or the stationary component. The sealing gap can thus converge steeply at least on one side. A concave curvature of the sealing gap would rather result in an asymptotic convergence.

Die nicht-lineare Kontur kann im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung unterschiedliche Formen annehmen. So kann die Kontur mindestens einen Teil eines Kreisbogens oder einen Teil einer Ellipse umfassen. Auch ist es möglich, dass die Kontur mindestens teilweise monoton, insbesondere streng monoton, gekrümmt ist. Auch kann die Kontur im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine polynomiale oder eine exponentielle Form aufweisen.The non-linear contour can assume different shapes in the cross section perpendicular to the axial direction. The contour can thus comprise at least part of an arc of a circle or part of an ellipse. It is also possible for the contour to be curved at least partially monotonously, in particular strictly monotonously. The contour can also have a polynomial or an exponential shape in the cross section perpendicular to the axial direction.

Dabei kann die nicht-lineare Kontur in radialer Richtung des Dichtungssystems eine konstante Form aufweisen, was die Herstellung der Kontur erleichtert.The non-linear contour can have a constant shape in the radial direction of the sealing system, which makes it easier to produce the contour.

Das Dichtungssystem kann eine Vielzahl von Segmenten S aufweisen, die untereinander jeweils die gleiche nicht-lineare Kontur aufweisen. Dabei kann ein Segment jeweils eine nicht-lineare Kontur aufweisen oder in einem Segment weist die Dichtfläche jeweils zwei nicht-lineare Konturen auf, wobei die beiden nicht-linearen Konturen des Segments entlang der Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet sind, z.B. gegenüberliegend dem hydrostatischen Reservoir. Das Dichtungssystem kann z.B. zwischen 60 und 12, insbesondere 24, Segmente aufweisen.The sealing system can have a large number of segments S, which each have the same non-linear contour among one another. A segment can each have a non-linear contour or the sealing surface in a segment has two non-linear contours, with the two non-linear contours of the segment being arranged symmetrically along the circumferential direction, e.g. opposite the hydrostatic reservoir. For example, the sealing system can have between 60 and 12, in particular 24, segments.

Die Aufgabe wird auch durch ein Gasturbinentriebwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.The object is also achieved by a gas turbine engine having the features of claim 13.

Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk, z.B. ein Flugzeugtriebwerk, beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Kerntriebwerk umfassen, das eine Turbine, eine Brennervorrichtung, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Fan (mit Fanschaufeln) umfassen, der stromaufwärts des Kerntriebwerks positioniert ist.As noted elsewhere herein, the present disclosure may relate to a gas turbine engine, such as an aircraft engine. Such a gas turbine engine may include a core engine that includes a turbine, a combustor, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor. Such a gas turbine engine may include a fan (having fan blades) positioned upstream of the core engine.

Anordnungen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Getriebe-Fans, die über ein Getriebe angetrieben werden, von Vorteil sein. Entsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das über die Kernwelle angetrieben wird und dessen Abtrieb den Fan so antreibt, dass er eine niedrigere Drehzahl als die Kernwelle aufweist. Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt über die Kernwelle, beispielsweise über eine Stirnwelle und / oder ein Stirnzahnrad, erfolgen. Die Kernwelle kann mit der Turbine und dem Verdichter starr verbunden sein, so dass sich die Turbine und der Verdichter mit derselben Drehzahl drehen (wobei sich der Fan mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).Arrangements of the present disclosure may be particularly, but not exclusively, beneficial for geared fans that are gear driven. Accordingly, the gas turbine engine may include a gearbox driven by the core shaft and the output of which drives the fan to rotate at a slower speed than the core shaft. The input for the gearbox can be direct from the core shaft or indirectly via the core shaft, for example via a spur shaft and/or a spur gear. The core shaft may be rigidly connected to the turbine and compressor such that the turbine and compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed).

Das Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann eine beliebige geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Beispielsweise kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige gewünschte Anzahl an Wellen aufweisen, die Turbinen und Verdichter verbinden, beispielsweise eine, zwei oder drei Wellen. Lediglich beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die Kernwelle kann eine erste Kernwelle sein. Das Kerntriebwerk kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können dahingehend angeordnet sein, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle zu drehen.The gas turbine engine described and/or claimed herein may have any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine may have any desired number of shafts sen that connect turbines and compressors, for example, one, two or three shafts. For example only, the turbine coupled to the core shaft may be a first turbine, the compressor coupled to the core shaft may be a first compressor, and the core shaft may be a first core shaft. The core engine may further include a second turbine, a second compressor, and a second core shaft connecting the second turbine to the second compressor. The second turbine, the second compressor, and the second core shaft may be arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft.

Bei einer solchen Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann dahingehend angeordnet sein, eine Strömung von dem ersten Verdichter aufzunehmen (beispielsweise direkt aufzunehmen, beispielsweise über einen generell ringförmigen Kanal).In such an arrangement, the second compressor may be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive flow from the first compressor (e.g. directly receiving, e.g. via a generally annular duct).

Das Getriebe kann dahingehend ausgebildet sein, dass es von der Kernwelle angetrieben wird, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise die erste Kernwelle in dem obigen Beispiel). Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend ausgebildet sein, dass es lediglich von der Kernwelle angetrieben wird, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise nur von der ersten Kernwelle und nicht der zweiten Kernwelle bei dem obigen Beispiel). Alternativ dazu kann das Getriebe dahingehend ausgebildet sein, dass es von einer oder mehreren Wellen angetrieben wird, beispielsweise der ersten und / oder der zweiten Welle in dem obigen Beispiel.The gearbox may be configured to be driven by the core shaft configured to rotate (e.g., in use) at the lowest speed (e.g., the first core shaft in the example above). For example, the transmission may be configured to be driven only by the core shaft that is configured to rotate (e.g., in use) at the lowest speed (e.g., only the first core shaft and not the second core shaft in the example above ). Alternatively, the gearbox may be arranged to be driven by one or more shafts, for example the first and/or the second shaft in the example above.

Bei einem Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann eine Brennvorrichtung axial stromabwärts des Fans und des Verdichters (oder der Verdichter) vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Brennervorrichtung direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (beispielsweise an dessen Ausgang) liegen, wenn ein zweiter Verdichter vorgesehen ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung am Ausgang des Verdichters dem Einlass der zweiten Turbine zugeführt werden, wenn eine zweite Turbine vorgesehen ist. Die Brennervorrichtung kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein.In a gas turbine engine as described and/or claimed herein, a combustor may be provided axially downstream of the fan and compressor (or compressors). For example, the burner device can be located directly downstream of the second compressor (e.g. at its outlet) if a second compressor is provided. As another example, if a second turbine is provided, the flow at the exit of the compressor may be directed to the inlet of the second turbine. The burner device may be provided upstream of the turbine(s).

Der oder jeder Verdichter (beispielsweise der erste Verdichter und der zweite Verdichter gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen, bei denen es sich um variable Statorschaufeln handeln kann (d.h. der Anstellwinkel kann variabel sein). Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial zueinander versetzt sein.The or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) may comprise any number of stages, for example multiple stages. Each stage may include a row of rotor blades and a row of stator blades, which may be variable (i.e., variable pitch) stator blades. The row of rotor blades and the row of stator blades may be axially offset from one another.

Die oder jede Turbine (beispielsweise die erste Turbine und die zweite Turbine gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial zueinander versetzt sein.The or each turbine (such as the first turbine and the second turbine as described above) may include any number of stages, such as multiple stages. Each stage may include a row of rotor blades and a row of stator blades. The row of rotor blades and the row of stator blades may be axially offset from one another.

Jede Fanschaufel kann eine radiale Spannweite aufweisen, die sich von einem Fuß (oder einer Nabe) an einer radial innenliegenden, von Gas überströmten Stelle oder sich von einer Position einer Spannweite von 0 % zu einer Spitze mit einer Spannweite von 100 % erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann bei weniger als (oder in der Größenordnung von): 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 oder 0,25 liegen. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei Werten im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Diese Verhältnisse können allgemeinhin als das Nabe-Spitze-Verhältnis bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an der vorderen Kante (oder der axial am weitesten vorne liegenden Kante) der Schaufel gemessen werden. Das Nabe-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den von Gas überströmten Abschnitt der Fanschaufel, d. h. den Abschnitt, der sich radial außerhalb jeglicher Plattform befindet.Each fan blade may have a radial span extending from a root (or hub) at a radially inner gas flow location or extending from a 0% span position to a 100% span tip. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip may be less than (or on the order of): 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36, 0 .35, 0.34, 0.33, 0.32, 0.31, 0.3, 0.29, 0.28, 0.27, 0.26 or 0.25. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip may be in a closed range bounded by two values in the previous sentence (i.e. the values may form upper or lower limits). These ratios can be generically referred to as the hub-to-tip ratio. The radius at the hub and the radius at the tip can both be measured at the leading edge (or the axially most forward edge) of the blade. The hub-to-tip ratio is of course related to the portion of the fan blade over which the gas flows, i. H. the portion radially outward of any platform.

Der Radius des Fans kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze der Fanschaufel an ihrer vorderen Kante gemessen werden. Der Durchmesser des Fans (der allgemein das Doppelte des Radius des Fans sein kann) kann größer als (oder in der Größenordnung von): 250 cm (etwa 100 Inch), 260 cm (etwa 103 Inch), 270 cm (etwa 105 Inch), 280 cm (etwa 110 Inch), 290 cm (etwa 115 Inch), 300 cm (etwa 120 Inch), 310 cm (etwa 123 Inch), 320 cm (etwa 125 Inch), 330 cm (etwa 130 Inch), 340 cm (etwa 135 Inch), 350 cm (etwa 139 Inch), 360 cm (etwa 140 Inch), 370 cm (etwa 145 Inch), 380 cm (etwa 150 Inch) oder 390 cm (etwa 155 Inch) sein (liegen). Der Fandurchmesser kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The radius of the fan can be measured between the centerline of the engine and the tip of the fan blade at its leading edge. The diameter of the fan (which can generally be twice the radius of the fan) can be greater than (or on the order of): 250 cm (about 100 inches), 260 cm (about 103 inches), 270 cm (about 105 inches) , 280 cm (about 110 inches), 290 cm (about 115 inches), 300 cm (about 120 inches), 310 cm (about 123 inches), 320 cm (about 125 inches), 330 cm (about 130 inches), 340 cm (about 135 inches), 350 cm (about 139 inches), 360 cm (about 140 inches), 370 cm (about 145 inches), 380 cm (about 150 inches) or 390 cm (about 155 inches) be (lie) . The fan diameter can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower limits).

Die Drehzahl des Fans kann im Betrieb variieren. Allgemein ist die Drehzahl geringer für Fans mit einem größeren Durchmesser. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen weniger als 2500 U/min, beispielsweise weniger als 2300 U/min, betragen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann auch die Drehzahl des Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser im Bereich von 250 cm bis 300 cm (beispielsweise 250 cm bis 280 cm) im Bereich von 1700 U/min bis 2500 U/min, beispielsweise im Bereich von 1800 U/min bis 2300 U/min, beispielsweise im Bereich von 1900 U/min bis 2100 U/min, liegen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser im Bereich von 320 cm bis 380 cm in dem Bereich von 1200 U/min bis 2000 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1300 U/min bis 1800 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1400 U/min bis 1600 U/min, liegen.The speed of the fan can vary during operation. In general, the speed is lower for fans with a larger diameter. By way of non-limiting example only, the speed of the fan may be less than 2500 rpm, for example less than 2300 rpm, under constant speed conditions. By way of further non-limiting example only, the speed of the fan at constant speed conditions for an engine having a fan diameter in the range of 250 cm to 300 cm (e.g. 250 cm to 280 cm) in the range of 1700 rpm to 2500 rpm, for example in the range from 1800 rpm to 2300 rpm, for example in the range from 1900 rpm to 2100 rpm. By way of further non-limiting example only, the speed of the fan at constant speed conditions for an engine having a fan diameter in the range 320 cm to 380 cm may be in the range 1200 rpm to 2000 rpm, for example in the range 1300 rpm min to 1800 rpm, for example in the range of 1400 rpm to 1600 rpm.

Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich der Fan (mit zugehörigen Fanschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Fanschaufel mit einer Geschwindigkeit USpitze bewegt. Die von den Fanschaufeln an der Strömung verrichtete Arbeit resultiert in einem Anstieg der Enthalpie dH der Strömung. Eine Fanspitzenbelastung kann als dH/USpitze 2 definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1-D-Enthalpieanstieg) über den Fan hinweg ist und USpitze die (Translations-) Geschwindigkeit der Fanspitze, beispielsweise an der vorderen Kante der Spitze, ist (die als Fanspitzenradius am vorderen Rand multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert werden kann). Die Fanspitzenbelastung bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann mehr als (oder in der Größenordnung von): 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4 betragen (liegen) (wobei alle Einheiten in diesem Abschnitt Jkg-1K-1/(ms-1)2 sind). Die Fanspitzenbelastung kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).In use of the gas turbine engine, the fan (with associated fan blades) rotates about an axis of rotation. This rotation causes the tip of the fan blade to move at a speed U tip . The work done by the fan blades on the flow results in an increase in the enthalpy dH of the flow. A fan tip load can be defined as dH/U peak 2 , where dH is the enthalpy rise (e.g. the average 1-D enthalpy rise) across the fan and U peak is the (translational) velocity of the fan tip, e.g. at the leading edge of the tip , is (which can be defined as the leading edge fan tip radius times the angular velocity). Fan peak loading at constant speed conditions can be greater than (or on the order of): 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38 , 0.39 or 0.4 (where all units in this section are Jkg -1 K -1 /(ms -1 ) 2 ). The fan peak load can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (ie the values can form upper or lower bounds).

Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges gewünschtes Bypassverhältnis aufweisen, wobei das Bypassverhältnis als das Verhältnis des Massendurchsatzes der Strömung durch den Bypasskanal zu dem Massendurchsatz der Strömung durch den Kern bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen definiert wird. Bei einigen Anordnungen kann das Bypassverhältnis mehr als (oder in der Größenordnung von): 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5 oder 17 betragen (liegen). Das Bypassverhältnis kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Bypasskanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypasskanal kann sich radial außerhalb des Kerntriebwerks befinden. Die radial äußere Fläche des Bypasskanals kann durch eine Triebwerksgondel und / oder ein Fangehäuse definiert werden.Gas turbine engines according to the present disclosure may have any desired bypass ratio, where bypass ratio is defined as the ratio of the mass flow rate of flow through the bypass duct to the mass flow rate of flow through the core at constant speed conditions. In some arrangements the bypass ratio can be more than (or on the order of): 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15, 5, 16, 16.5 or 17 (lie). The bypass ratio can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower limits). The bypass channel can be essentially ring-shaped. The bypass duct can be located radially outside of the core engine. The radially outer surface of the bypass duct may be defined by an engine nacelle and/or a fan casing.

Das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Fans zu dem Staudruck am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor dem Eingang in die Brennervorrichtung) definiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, bei Konstantgeschwindigkeit mehr als (oder in der Größenordnung von): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 betragen (liegen). Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The overall pressure ratio of a gas turbine engine, as described and/or claimed herein, may be defined as the ratio of the ram pressure upstream of the fan to the ram pressure at the exit of the ultra-high pressure compressor (prior to the entrance to the combustor). As a non-limiting example, the overall pressure ratio of a gas turbine engine described and/or claimed herein at constant speed may be greater than (or on the order of): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 (lay). The overall pressure ratio can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower limits).

Der spezifische Schub eines Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks dividiert durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk hindurch definiert werden. Bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann der spezifische Schub eines Triebwerks, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, weniger als (oder in der Größenordnung von): 110 N kg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s oder 80 Nkg-1s betragen (liegen). Der spezifische Schub kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Solche Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.The specific thrust of an engine can be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow through the engine. At constant speed conditions, the specific thrust of an engine described and/or claimed herein may be less than (or of the order of): 110 Nkg -1 s, 105 Nkg -1 s, 100 Nkg -1 s, 95 Nkg - 1 s, 90 Nkg -1 s, 85 Nkg -1 s or 80 Nkg -1 s (lie). The specific thrust can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (ie the values can form upper or lower limits). Such engines can be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines.

Ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann einen beliebigen gewünschten Höchstschub aufweisen. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, die hier beschrieben und / oder beansprucht wird, zur Erzeugung eines Höchstschubs von mindestens (oder in der Größenordnung von): 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN oder 550kN in der Lage sein. Der Höchstschub kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Schub, auf den oben Bezug genommen wird, kann der Nettohöchstschub bei standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 °C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 °C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine described and/or claimed herein may have any desired maximum thrust. By way of non-limiting example only, a gas turbine described and/or claimed herein is capable of producing a maximum thrust of at least (or of the order of): 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN , 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN or 550kN. The maximum thrust can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (ie the values can form upper or lower limits). The thrust referred to above may be the maximum net thrust at standard atmospheric conditions at sea level plus 15°C (ambient pressure 101.3 kPa, temperature 30 °C) with static engine.

Im Gebrauch kann die Temperatur der Strömung am Eingang der Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann an dem Ausgang zur Brennvorrichtung, beispielsweise unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenschaufel, die wiederum als eine Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann, gemessen werden. Bei Konstantgeschwindigkeit kann die TET mindestens (oder in der Größenordnung von): 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K oder 1650 K betragen (liegen). Die TET bei Konstantgeschwindigkeit kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET im Gebrauch des Triebwerks kann beispielsweise mindestens (oder in der Größenordnung von): 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K oder 2000 K betragen (liegen). Die maximale TET kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zweien der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET kann beispielsweise bei einer Bedingung von hohem Schub, beispielsweise bei einer MTO-Bedingung (MTO - Maximum Take-Off thrust - maximaler Startschub), auftreten.In use, the temperature of the flow at the entrance to the high pressure turbine can be particularly high. This temperature, which may be referred to as TET, may be measured at the exit to the combustor, for example immediately upstream of the first turbine blade, which in turn may be referred to as a nozzle vane. At constant speed the TET can be (are) at least (or in the order of): 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K or 1650 K. The TET at constant velocity can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower bounds). For example, the maximum TET in use of the engine may be at least (or on the order of): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K, or 2000K. The maximum TET can be in a closed range bounded by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower bounds). For example, the maximum TET may occur at a high thrust condition, such as an MTO (Maximum Take-Off Thrust) condition.

Eine Fanschaufel und / oder ein Blattabschnitt (aerofoil) einer Fanschaufel, die hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination aus Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Fanschaufel und / oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Verbundstoff, beispielsweise einem Metallmatrix-Verbundstoff und / oder einem Verbundstoff mit organischer Matrix, wie z. B. Kohlefaser, hergestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann zumindest ein Teil der Fanschaufel und / oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Metall, wie z. B. einem auf Titan basierendem Metall oder einem auf Aluminium basierenden Material (wie z. B. einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem auf Stahl basierenden Material hergestellt werden. Die Fanschaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Fanschaufel eine vordere Schutzkante aufweisen, die unter Verwendung eines Materials hergestellt wird, das dem Aufschlagen (beispielsweise von Vögeln, Eis oder anderem Material) besser widerstehen kann als der Rest der Schaufel. Solch eine vordere Kante kann beispielsweise unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt werden. Somit kann die Fanschaufel lediglich als ein Beispiel einen auf Kohlefaser oder Aluminium basierenden Körper (wie z. B. eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einem vorderen Rand aus Titan aufweisen.A fan blade and/or a fan blade aerofoil described and/or claimed herein may be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a portion of the fan blade and/or blade may be formed at least in part from a composite such as a metal matrix composite and/or an organic matrix composite such as e.g. B. carbon fiber, are produced. As another example, at least a portion of the fan blade and/or blade may be formed at least in part from a metal such as aluminum. a titanium-based metal, or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy) or a steel-based material. The fan blade may include at least two sections made using different materials. For example, the fan blade may have a leading protective edge made using a material that can withstand impact (e.g., from birds, ice, or other material) better than the rest of the blade. Such a leading edge can be made, for example, using titanium or a titanium-based alloy. Thus, as just one example, the fan blade may have a carbon fiber or aluminum based body (such as an aluminum-lithium alloy) with a titanium leading edge.

Ein Fan, der hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann einen mittleren Abschnitt umfassen, von dem sich die Fanschaufeln, beispielsweise in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Fanschaufeln können auf beliebige gewünschte Art und Weise an dem mittleren Abschnitt angebracht sein. Beispielsweise kann jede Fanschaufel eine Fixierungsvorrichtung umfassen, die mit einem entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) in Eingriff gelangen kann. Lediglich als ein Beispiel kann solch eine Fixierungsvorrichtung in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der zur Fixierung der Fanschaufel an der Nabe/Scheibe in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe eingesteckt und / oder damit in Eingriff gebracht werden kann. Als ein weiteres Beispiel können die Fanschaufeln integral mit einem mittleren Abschnitt ausgebildet sein. Solch eine Anordnung kann als eine Blisk oder ein Bling bezeichnet werden. Ein beliebiges geeignetes Verfahren kann zur Herstellung solch einer Blisk oder solch eines Bling verwendet werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Fanschaufeln aus einem Block maschinell herausgearbeitet werden und / oder mindestens ein Teil der Fanschaufeln kann durch Schweißen, wie z. B. lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe angebracht werden.A fan described and/or claimed herein may include a central section from which the fan blades may extend, for example in a radial direction. The fan blades can be attached to the center section in any desired manner. For example, each fan blade may include a locating device engageable with a corresponding slot in the hub (or disc). By way of example only, such a fixation device may be in the form of a dovetail which may be inserted into and/or engaged with a corresponding slot in the hub/disc to fix the fan blade to the hub/disc. As another example, the fan blades may be integrally formed with a center section. Such an arrangement may be referred to as a blisk or a bling. Any suitable method may be used to manufacture such a blisk or bling. For example, at least a portion of the fan blades may be machined from an ingot and/or at least a portion of the fan blades may be welded, such as by welding. B. linear friction welding, to be attached to the hub / disc.

Die Gasturbinentriebwerke, die hier beschrieben und / oder beansprucht werden, können oder können nicht mit einer VAN (Variable Area Nozzle - Düse mit variablem Querschnitt) versehen sein. Solch eine Düse mit variablem Querschnitt kann im Betrieb eine Variation des Ausgangsquerschnitts des Bypasskanals erlauben. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne eine VAN zutreffen.The gas turbine engines described and/or claimed herein may or may not be provided with a VAN (Variable Area Nozzle). Such a nozzle with a variable cross-section can, during operation, allow the exit cross-section of the bypass channel to be varied. The general principles of the present disclosure may apply to engines with or without a VAN.

Der Fan einer Gasturbine, die hier beschrieben und / oder beansprucht wird, kann eine beliebige gewünschte Anzahl an Fanschaufeln, beispielsweise 16, 18, 20 oder 22 Fanschaufeln, aufweisen.The gas turbine fan described and/or claimed herein may have any desired number of fan blades, such as 16, 18, 20, or 22 fan blades.

Gemäß der hier erfolgenden Verwendung können Konstantgeschwindigkeitsbedingungen die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen eines Luftfahrzeugs, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht ist, bedeuten. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können herkömmlicherweise als die Bedingungen während des mittleren Teils des Flugs definiert werden, beispielsweise die Bedingungen, denen das Luftfahrzeug und / oder das Triebwerk zwischen (hinsichtlich Zeit und / oder Entfernung) dem Ende des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs ausgesetzt wird bzw. werden.As used herein, constant speed conditions may mean the constant speed conditions of an aircraft on which the gas turbine engine is mounted. Such constant speed conditions may conventionally be defined as the conditions during the middle part of flight, for example the conditions experienced by the aircraft and/or engine between (in terms of time and/or distance) the end of the climb and the beginning of the descent. become.

Lediglich als ein Beispiel kann die Vorwärtsgeschwindigkeit bei der Konstantgeschwindigkeitsbedingung bei einem beliebigen Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, beispielsweise 0,75 bis 0,85, beispielsweise 0,76 bis 0,84, beispielsweise 0,77 bis 0,83, beispielsweise 0,78 bis 0,82, beispielsweise 0,79 bis 0,81, beispielsweise in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder in dem Bereich von 0,8 bis 0,85 liegen. Eine beliebige Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann die Konstantfahrtbedingung sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Konstantfahrtbedingungen außerhalb dieser Bereiche, beispielsweise unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9, liegen.By way of example only, the forward speed at the constant speed condition may be at any point in the range Mach 0.7 to 0.9, e.g. 0.75 to 0.85, e.g. 0.76 to 0.84, e.g. 0.77 to 0 .83, for example 0.78 to 0.82, for example 0.79 to 0.81, for example of the order of Mach 0.8, of the order of Mach 0.85 or in the range of 0.8 to 0, 85 lie. Any speed within these ranges can be the cruise condition. For some aircraft, cruise conditions may be outside of these ranges, for example below Mach 0.7 or above Mach 0.9.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer Höhe entsprechen, die im Bereich von 10.000 m bis 15.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.000 m bis 12.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.400 m bis 11.600 m (etwa 38.000 Fuß) beispielsweise im Bereich von 10.500 m bis 11.500 m, beispielsweise im Bereich von 10.600 m bis 11.400 m, beispielsweise im Bereich von 10.700 m (etwa 35.000 Fuß) bis 11.300 m, beispielsweise im Bereich von 10.800 m bis 11.200 m, beispielsweise im Bereich von 10.900 m bis 11.100 m, beispielsweise in der Größenordnung von 11.000 m, liegt. Die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer beliebigen gegebenen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.As an example only, the constant velocity conditions may correspond to standard atmospheric conditions at an altitude ranging from 10,000 m to 15,000 m, for example in the range from 10,000 m to 12,000 m, for example in the range from 10,400 m to 11,600 m (about 38,000 feet), for example in the range of 10,500 m to 11,500 m, for example in the range of 10,600 m to 11,400 m, for example in the range of 10,700 m (about 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range of 10,800 m to 11,200 m, for example in the range of 10,900 m to 11,100 m, for example of the order of 11,000 m. The constant velocity conditions can correspond to standard atmospheric conditions at any given altitude in these ranges.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Folgendem entsprechen: einer Vorwärts-Mach-Zahl von 0,8; einem Druck von 23.000 Pa und einer Temperatur von -55 °C.As an example only, the constant speed conditions may correspond to: a forward Mach number of 0.8; a pressure of 23,000 Pa and a temperature of -55 °C.

So wie sie hier durchweg verwendet werden, können „Konstantgeschwindigkeit“ oder „Konstantgeschwindigkeitsbedingungen“ den aerodynamischen Auslegungspunkt bedeuten. Solch ein aerodynamischer Auslegungspunkt (oder ADP - Aerodynamic Design Point) kann den Bedingungen (darunter beispielsweise die Mach-Zahl, Umgebungsbedingungen und Schubanforderung), für die der Fanbetrieb ausgelegt ist, entsprechen. Dies kann beispielsweise die Bedingungen, bei denen der Fan (oder das Gasturbinentriebwerk) konstruktionsgemäß den optimalen Wirkungsgrad aufweist, bedeuten.As used throughout, "constant speed" or "constant speed conditions" can mean the aerodynamic design point. Such an aerodynamic design point (or ADP) may correspond to the conditions (including, for example, Mach number, environmental conditions, and thrust requirement) for which the fan operation is designed. This may mean, for example, the conditions at which the fan (or gas turbine engine) is designed to be at its optimum efficiency.

Im Betrieb kann ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und / oder beansprucht wird, bei den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen, die hier an anderer Stelle definiert werden, betrieben werden. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können von den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen (beispielsweise den Bedingungen während des mittleren Teils des Fluges) eines Luftfahrzeugs, an dem mindestens ein (beispielsweise zwei oder vier) Gasturbinentriebwerk(e) zur Bereitstellung von Schubkraft befestigt sein kann, bestimmt werden.In operation, a gas turbine engine described and/or claimed herein may be operated at the constant speed conditions defined elsewhere herein. Such constant speed conditions may be dictated by the constant speed conditions (e.g., mid-flight conditions) of an aircraft on which at least one (e.g., two or four) gas turbine engine(s) may be mounted to provide thrust.

Für den Fachmann ist verständlich, dass ein Merkmal oder Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben wird, bei einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Des Weiteren kann ein beliebiges Merkmal oder ein beliebiger Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, bei einem beliebigen Aspekt angewendet werden und / oder mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.It will be understood by those skilled in the art that a feature or parameter described in relation to one aspect above may be applied to any other aspect provided they are not mutually exclusive. Furthermore, any feature or parameter described herein may be applied to any aspect and/or combined with any other feature or parameter described herein, provided they are compatible not mutually exclusive.

Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; in den Figuren zeigen:

  • 1 eine Seitenschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks mit einer Ausführungsform eines Planetengetriebes;
  • 2 eine Seitenschnittgroßansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts eines Gasturbinentriebwerks;
  • 3 eine zum Teil weggeschnittene Ansicht eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk;
  • 4 eine Schnittansicht durch ein erstes Dichtungssystem, das in einer Ausführungsform eines Planetengetriebes einsetzbar ist;
  • 5 eine Schnittansicht durch ein zweites Dichtungssystem, das in einer Ausführungsform eines Planetengetriebes einsetzbar ist;
  • 6 eine Aufsicht auf eine Dichtfläche mit einer Vielzahl von Segmenten von Dichtflächen.
Exemplary embodiments will now be described with reference to the figures; show in the figures:
  • 1 Figure 12 is a sectional side view of a gas turbine engine having an embodiment of a planetary gear set;
  • 2 Figure 12 is a close-up side sectional view of an upstream portion of a gas turbine engine;
  • 3 Figure 12 is a partially cut-away view of a transmission for a gas turbine engine;
  • 4 a sectional view through a first sealing system that can be used in an embodiment of a planetary gear;
  • 5 a sectional view through a second sealing system that can be used in an embodiment of a planetary gear;
  • 6 a top view of a sealing surface with a plurality of segments of sealing surfaces.

Bevor Ausführungsformen und Einzelheiten eines Planetengetriebes 30 mit einem Dichtungssystems 100 beschrieben werden (siehe 6), wird im Zusammenhang mit den 1 bis 3 ein Anwendungsfeld beschrieben, nämlich ein Gasturbinentriebwerk 10 eines Flugzeugs. In den 4 und 5 werden dann Einzelheiten einer Profilierung zur Ölverteilung im Dichtungssystem 100 beschrieben, die in Ausführungsformen des Planetengetriebes 30 einsetzbar sind.Before embodiments and details of a planetary gear 30 with a sealing system 100 are described (see 6 ), is associated with the 1 until 3 a field of application described, namely a gas turbine engine 10 of an aircraft. In the 4 and 5 details of a profiling for oil distribution in the sealing system 100 are then described, which can be used in embodiments of the planetary gear 30.

1 stellt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Hauptdrehachse 9 dar. Das Triebwerk 10 umfasst einen Lufteinlass 12 und ein Fan 23, der zwei Luftströme erzeugt: einen Kernluftstrom A und einen Bypassluftstrom B. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Kern 11, der den Kernluftstrom A aufnimmt. 1 Figure 13 illustrates a gas turbine engine 10 having a primary axis of rotation 9. The engine 10 includes an air intake 12 and a fan 23 which creates two airflows: a core airflow A and a bypass airflow B. The gas turbine engine 10 comprises a core 11 which receives the core air flow A.

Das Kerntriebwerk 11 umfasst in Axialströmungsreihenfolge einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kernschubdüse 20. Eine Triebwerksgondel 21 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10 und definiert einen Bypasskanal 22 und eine Bypassschubdüse 18. Der Bypassluftstrom B strömt durch den Bypasskanal 22. Der Fan 23 ist über eine Welle 26 und ein epizyklisches Planetengetriebe 30 an der Niederdruckturbine 19 angebracht und wird durch diese angetrieben.The core engine 11 includes, in axial flow order, a low pressure compressor 14, a high pressure compressor 15, a combustor 16, a high pressure turbine 17, a low pressure turbine 19 and a core exhaust nozzle 20. An engine nacelle 21 surrounds the gas turbine engine 10 and defines a bypass duct 22 and a bypass exhaust nozzle 18. The bypass airflow B flows through the bypass duct 22. The fan 23 is attached to and driven by the low pressure turbine 19 via a shaft 26 and an epicyclic planetary gear 30.

Im Betrieb wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an. Der Fan 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit. Das epizyklische Planetengetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe.During operation, the core air flow A is accelerated and compressed by the low-pressure compressor 14 and conducted into the high-pressure compressor 15, where further compression takes place. The compressed air discharged from the high pressure compressor 15 is directed into the combustor 16 where it is mixed with fuel and the mixture is burned. The resultant hot products of combustion then propagate through and thereby drive the high and low pressure turbines 17, 19 before being expelled through the nozzle 20 to provide some thrust. The high pressure turbine 17 drives the high pressure compressor 15 through a suitable connecting shaft 27 . The fan 23 generally provides the bulk of the thrust. The epicyclic planetary gear 30 is a reduction gear.

Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebe-Fan-Gasturbinentriebwerk 10 wird in 2 gezeigt. Die Niederdruckturbine 19 (siehe 1) treibt die Welle 26 an, die mit einem Sonnenrad 28 des epizyklischen Planetengetriebes 30 gekoppelt ist. Mehrere Planetenräder 32, die durch einen Planetenträger 34 miteinander gekoppelt sind, befinden sich von dem Sonnenrad 28 radial außen und kämmen damit. Der Planetenträger 34 führt die Planetenräder 32 so, dass sie synchron um das Sonnenrad 28 kreisen, während er ermöglicht, dass sich jedes Planetenrad 32 um seine eigene Achse drehen kann. Der Planetenträger 34 ist über Gestänge 36 mit dem Fan 23 dahingehend gekoppelt, seine Drehung um die Triebwerksachse 9 anzutreiben. Ein Außenrad oder Hohlrad 38, das über Gestänge 40 mit einer stationären Stützstruktur 24 gekoppelt ist, befindet sich von den Planetenrädern 32 radial außen und kämmt dam it.An exemplary arrangement for a geared fan gas turbine engine 10 is shown in 2 shown. The low-pressure turbine 19 (see 1 ) drives the shaft 26 which is coupled to a sun gear 28 of the epicyclic planetary gear set 30 . A plurality of planetary gears 32, which are coupled to one another by a planetary carrier 34, are located radially outward of the sun gear 28 and mesh therewith. The planetary carrier 34 guides the planetary gears 32 to orbit synchronously about the sun gear 28 while allowing each planetary gear 32 to rotate about its own axis. Planet carrier 34 is coupled to fan 23 via linkages 36 to drive its rotation about engine axis 9 . An outer gear or ring gear 38, coupled via linkage 40 to a stationary support structure 24, is radially outward of the planetary gears 32 and in mesh therewith.

Es wird angemerkt, dass die Begriffe „Niederdruckturbine“ und „Niederdruckverdichter“, so wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden können, dass sie die Turbinenstufe mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufe mit dem niedrigsten Druck (d. h. dass sie nicht den Fan 23 umfassen) und / oder die Turbinen- und Verdichterstufe, die durch die Verbindungswelle 26 mit der niedrigsten Drehzahl in dem Triebwerk (d. h. dass sie nicht die Getriebeausgangswelle, die den Fan 23 antreibt, umfasst) miteinander verbunden sind, bedeuten. In einigen Schriften können die „Niederdruckturbine“ und der „Niederdruckverdichter“, auf die hier Bezug genommen wird, alternativ dazu als die „Mitteldruckturbine“ und „Mitteldruckverdichter“ bekannt sein. Bei der Verwendung derartiger alternativer Nomenklatur kann der Fan 23 als eine erste Verdichtungsstufe oder Verdichtungsstufe mit dem niedrigsten Druck bezeichnet werden.It is noted that the terms "low pressure turbine" and "low pressure compressor" as used herein may be construed to mean the lowest pressure turbine stage and the lowest pressure compressor stage, respectively (i.e. not including the fan 23) and/or the turbine and compressor stages interconnected by the lowest speed connecting shaft 26 in the engine (i.e. not including the gearbox output shaft driving the fan 23). In some writings, the "low-pressure turbine" and "low-pressure compressor" referred to herein may alternatively be known as the "intermediate-pressure turbine" and "intermediate-pressure compressor." Using such alternative nomenclature, the fan 23 may be referred to as a first compression stage or lowest pressure compression stage.

Das epizyklische Planetengetriebe 30 wird in 3 beispielhaft genauer gezeigt. Das Sonnenrad 28, die Planetenräder 32 und das Hohlrad 38 umfassen jeweils Zähne an ihrem Umfang, um ein Kämmen mit den anderen Zahnrädern zu ermöglichen. Jedoch werden der Übersichtlichkeit halber lediglich beispielhafte Abschnitte der Zähne in 3 dargestellt. Obgleich vier Planetenräder 32 dargestellt werden, liegt für den Fachmann auf der Hand, dass innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung mehr oder weniger Planetenräder 32 vorgesehen sein können. Praktische Anwendungen eines epizylischen Planetengetriebes 30 umfassen allgemein mindestens drei Planetenräder 32.The epicyclic planetary gear 30 is used in 3 shown in more detail as an example. The sun gear 28, planet gears 32 and ring gear 38 each include teeth on their periphery to allow meshing with the other gears. However, for the sake of clarity, only exemplary sections of the teeth are shown in 3 shown. Although four planetary gears 32 are illustrated, those skilled in the art will recognize that more or fewer planetary gears 32 may be provided within the scope of the claimed invention. Practical applications of an epicyclic planetary gear 30 generally include at least three planetary gears 32.

Das in 2 und 3 beispielhaft dargestellte epizyklische Planetengetriebe 30 ist ein Planetengetriebe, bei dem der Planetenträger 34 über Gestänge 36 mit einer Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei das Hohlrad 38 festgelegt ist. Jedoch kann eine beliebige andere geeignete Art von Planetengetriebe 30 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Planetengetriebe 30 eine Sternanordnung sein, bei der der Planetenträger 34 festgelegt gehalten wird, wobei gestattet wird, dass sich das Hohlrad (oder Außenrad) 38 dreht. Bei solch einer Anordnung wird der Fan 23 von dem Hohlrad 38 angetrieben. Als ein weiteres alternatives Beispiel kann das Getriebe 30 ein Differenzialgetriebe sein, bei dem gestattet wird, dass sich sowohl das Hohlrad 38 als auch der Planetenträger 34 drehen.This in 2 and 3 The epicyclic planetary gear set 30 exemplified is a planetary gear set in which the planet carrier 34 is coupled to an output shaft via linkages 36 with the ring gear 38 fixed. However, any other suitable type of planetary gear 30 may be used. As another example, the planetary gear set 30 may be a wye arrangement in which the planetary carrier 34 is held fixed while allowing the ring gear (or ring gear) 38 to rotate. With such an arrangement, the fan 23 is driven by the ring gear 38 . As another alternative example, the transmission 30 may be a differential where both the ring gear 38 and the planetary carrier 34 are allowed to rotate.

Es versteht sich, dass die in 2 und 3 gezeigte Anordnung lediglich beispielhaft ist und verschiedene Alternativen in dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung liegen. Lediglich beispielhaft kann eine beliebige geeignete Anordnung zur Positionierung des Getriebes 30 in dem Triebwerk 10 und / oder zur Verbindung des Getriebes 30 mit dem Triebwerk 10 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können die Verbindungen (z. B. die Gestänge 36, 40 in dem Beispiel von 2) zwischen dem Getriebe 30 und anderen Teilen des Triebwerks 10 (wie z. B. der Eingangswelle 26, der Ausgangswelle und der festgelegten Struktur 24) einen gewissen Grad an Steifigkeit oder Flexibilität aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann eine beliebige geeignete Anordnung der Lager zwischen rotierenden und stationären Teilen des Triebwerks 10 (beispielsweise zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle des Getriebes und den festgelegten Strukturen, wie z. B. dem Getriebegehäuse) verwendet werden, und die Offenbarung ist nicht auf die beispielhafte Anordnung von 2 beschränkt. Beispielsweise ist für den Fachmann ohne weiteres erkenntlich, dass sich die Anordnung von Ausgang und Stützgestängen und Lagerpositionierungen bei einer Sternanordnung (oben beschrieben) des Getriebes 30 in der Regel von jenen, die beispielhaft in 2 gezeigt werden, unterscheiden würden.It is understood that the in 2 and 3 The arrangement shown is exemplary only and various alternatives are within the scope of the present disclosure. Any suitable arrangement for positioning the gearbox 30 within the engine 10 and/or connecting the gearbox 30 to the engine 10 may be used, for example only. As another example, the connections (e.g., linkages 36, 40 in the example of FIG 2 ) between the transmission 30 and other parts of the engine 10 (such as the input shaft 26, the output shaft and the fixed structure 24) some degree of rigidity or flexibility exhibit. As another example, any suitable arrangement of bearings between rotating and stationary parts of engine 10 (e.g., between the input and output shafts of the transmission and fixed structures such as the transmission case) may be used and the disclosure is not to the exemplary arrangement of 2 limited. For example, those skilled in the art will readily appreciate that the output and support linkage arrangements and bearing locations for a star configuration (described above) of the transmission 30 will typically differ from those exemplified in FIG 2 are shown would differ.

Entsprechend dehnt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung der Getriebearten (beispielsweise sternförmig oder epizyklisch planetenartig), Stützstrukturen, Eingangs- und Ausgangswellenanordnung und Lagerpositionierungen aus.Accordingly, the present disclosure extends to a gas turbine engine having any arrangement of gear types (e.g., star or epicyclic planetary), support structures, input and output shaft arrangement, and bearing locations.

Optional kann das Getriebe Neben- und / oder alternative Komponenten (z. B. den Mitteldruckverdichter und / oder einen Nachverdichter) antreiben.Optionally, the transmission can drive auxiliary and/or alternative components (e.g. the medium-pressure compressor and/or a booster).

Andere Gasturbinentriebwerke, bei denen die vorliegende Offenbarung Anwendung finden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und / oder Turbinen und / oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine Teilungsstromdüse 20, 22 auf, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal 22 seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse 20 separat und davon radial außen ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal 22 und der Strom durch den Kern 11 vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbofantriebwerk bezieht, kann die Offenbarung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Fanstufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden. Bei einigen Anordnungen umfasst das Gasturbinentriebwerk 10 möglicherweise kein Getriebe 30.Other gas turbine engines to which the present disclosure may have application may have alternative configurations. For example, such engines can have an alternative number of compressors and/or turbines and/or an alternative number of connecting shafts. As a further example, this points to 1 The gas turbine engine shown has a split flow nozzle 20, 22, which means that the flow through the bypass duct 22 has its own nozzle which is separate from the engine core nozzle 20 and radially outward therefrom. However, this is not limiting and any aspect of the present disclosure may also apply to engines where flow through bypass duct 22 and flow through core 11 are upstream of (or upstream of) a single nozzle, which may be referred to as a mixed flow nozzle. be mixed or combined. One or both nozzles (whether mixed or split flow) may have a fixed or variable area. For example, although the example described relates to a turbofan engine, the disclosure may apply to any type of gas turbine engine, such as a turbofan engine. an open rotor (where the fan stage is not surrounded by an engine nacelle) or a turboprop engine. In some arrangements, the gas turbine engine 10 may not include a gearbox 30.

Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in der Richtung von unten nach oben in 1) und eine Umfangsrichtung (senkrecht zu der Ansicht in 1) umfasst. Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung verlaufen senkrecht zueinander.The geometry of the gas turbine engine 10 and components thereof is or are defined by a conventional axis system having an axial direction (which is aligned with the axis of rotation 9), a radial direction (in the bottom-up direction in 1 ) and a circumferential direction (perpendicular to the view in 1 ) includes. The axial, radial and circumferential directions are perpendicular to one another.

An verschiedenen Stellen des Planetengetriebes 30 kann es notwendig sein, Dichtungssysteme 100 vorzusehen.It may be necessary to provide sealing systems 100 at various points of the planetary gear 30 .

In 4 ist eine Teilansicht eines Dichtungssystems 100 dargestellt, die in einer ersten Ausführungsform eines Planetengetriebes 30 eingesetzt werden kann, wie es z.B. in einem Gasturbinentriebwerk 10 verwendet wird.In 4 Illustrated is a partial view of a sealing system 100 that may be employed in a first embodiment of a planetary gear set 30 such as that used in a gas turbine engine 10 .

Ein solches Dichtungssystem 100 kann z.B. an der Welle angeordnet sein, die mit dem Planetenträger 34 rotiert. Das Dichtungssystem 100 muss eine hinreichende Abdichtung zum Oil Transfer Coupling herstellen, dessen Gehäuse hier ein stationäres Bauteil 130 ist.Such a sealing system 100 can be arranged on the shaft which rotates with the planet carrier 34, for example. The sealing system 100 must create an adequate seal with the oil transfer coupling, the housing of which is a stationary component 130 here.

In 4 ist eine Draufsicht auf einen Dichtspalt 102 dargestellt, der zwischen einem rotierbaren Bauteil 120 (Drehrichtung n) und einem stationären Bauteil 130 angeordnet ist. Das Dichtungssystem 100 ist eine axiale Dichtung; die axiale Richtung AX ist in der 4 dargestellt.In 4 a top view of a sealing gap 102 is shown, which is arranged between a rotatable component 120 (direction of rotation n) and a stationary component 130 . The sealing system 100 is an axial seal; the axial direction AX is in the 4 shown.

Dargestellt ist ein einzelnes Segment S des Dichtungssystems 100, das sich als Ganzes ringförmig um eine Drehachse herum erstreckt (siehe 6). Entlang des Ringes sind z.B. zwischen 12 und 60 Segmente S angeordnet, die grundsätzlich untereinander alle baugleich sind. Wenn das Dichtungssystems 100 z. B. 24 Segmente S aufweist, dann deckt jedes Segment S einen Winkelbereich von 15° ab.A single segment S of the sealing system 100 is shown, which as a whole extends in the form of a ring around an axis of rotation (see FIG 6 ). Between 12 and 60 segments S, for example, are arranged along the ring, which are basically all structurally identical to one another. If the sealing system 100 z. B. has 24 segments S, then each segment S covers an angular range of 15 °.

Das Segment S des Dichtungssystems in der Ausführungsform gemäß 4 weist am linken Rand eine Vertiefung als hydrodynamisches Reservoir für Öl auf. An der rechten Seite ist ein Minimaldichtspalt 104 angeordnet, d.h., hier ist der Dichtspalt 102 am engsten.The segment S of the sealing system in the embodiment according to 4 has a depression on the left edge as a hydrodynamic reservoir for oil. A minimum sealing gap 104 is arranged on the right-hand side, ie the sealing gap 102 is narrowest here.

Der Dichtspalt 102 weist am rotierenden Bauteil 120 eine Dichtfläche 101 auf, die den Dichtspalt 102 in axialer Richtung AX begrenzt. Diese Dichtfläche 101 weist wenigstens teilweise eine nicht-lineare Kontur 103 auf. Die hier im dargestellten Querschnitt einen exponentiellen Verlauf hat. Der Dichtspalt 102 wird ausgehend von dem hydrostatischen Reservoir 105 bis zum Minimaldichtspalt 104 streng exponentiell kleiner; und zwar steil anwachsend zum Bereich des Minimaldichtspaltes 104. Am Übergang von der konvexen nicht-linearen Kontur 103 zum Minimaldichtspalt 104 gibt es eine Kante.The sealing gap 102 has a sealing surface 101 on the rotating component 120, which delimits the sealing gap 102 in the axial direction AX. This sealing surface 101 has a non-linear contour 103 at least in part. Which has an exponential course in the cross section shown here. Starting from the hydrostatic reservoir 105 to the minimum sealing gap 104, the sealing gap 102 becomes strictly exponentially smaller; namely steeply increasing to the area of the minimum sealing gap 104. Am There is an edge at the transition from the convex non-linear contour 103 to the minimum sealing gap 104 .

Ein nicht-streng exponentieller Verlauf würde hingegen auch Abschnitte umfassen, die nicht exponentiell sind.A non-strictly exponential progression, on the other hand, would also include sections that are not exponential.

In alternativen Ausführungsformen kann die nicht-lineare Kontur 103 auch ein Teil eines Kreisbogens, einer Ellipse oder eines Polynoms sein.In alternative embodiments, the non-linear contour 103 can also be part of an arc of a circle, an ellipse or a polynomial.

In jedem Fall würden die nicht-linearen Konturen mindestens teilweise einen konvexen Abschnitt aufweisen, insbesondere einen streng konvexen Abschnitt. Die nicht-lineare Kontur 103 öffnet sich zum Dichtspalt 102 hin, so dass der Krümmungsradius in Richtung des Dichtspaltes 102 und / oder in Richtung des stationären Bauteils 103 zeigt.In any case, the non-linear contours would at least partially have a convex section, in particular a strictly convex section. The non-linear contour 103 opens towards the sealing gap 102 so that the radius of curvature points in the direction of the sealing gap 102 and/or in the direction of the stationary component 103 .

Generell wird durch diesen nicht-linearen Übergang eine strömungstechnisch sanfte Überleitung von dem hydrostatischen Reservoir 105 gewährleistet, was auch die Ölverteilung für ein Lager verbessert. Auch kann ein solches Design auf eine besondere Kühlung des Dichtungssystems 100 verzichten.Generally, this non-linear transition ensures a fluidically smooth transition from the hydrostatic reservoir 105, which also improves oil distribution for a bearing. Such a design can also do without special cooling of the sealing system 100 .

Wenn nun die Anzahl der Segmente S (siehe 6) relativ klein gehalten wird, z.B. bei 24, dann wächst die Länge des konvergenten Teils (d.h. hier der nicht-linearen Kontur 103) in Umfangsrichtung, was die Schmierfilmdicke erhöhen kann,If now the number of segments S (see 6 ) is kept relatively small, e.g. at 24, then the length of the convergent part (ie here the non-linear contour 103) increases in the circumferential direction, which can increase the lubricating film thickness,

In 4 ist angedeutet, dass sich am linken Rand, ein weiteres Segment S anschließt, das baugleich zu dem dargestellten ist. Auch rechts würde sich ein solches Segment S anschließen, wobei alle Segmente S zusammen dann das ringförmige Dichtungssystem 100 bilden (siehe 6).In 4 it is indicated that a further segment S, which is structurally identical to the one shown, connects to the left-hand edge. Such a segment S would also follow on the right, with all segments S together then forming the ring-shaped sealing system 100 (see Fig 6 ).

Dies bedeutet, dass die Ausführungsform gemäß 4 asymmetrische Segmente S aufweist, was bedingt, dass ein solches Dichtungssystem 100 nur eine Drehrichtung n (hier um Uhrzeigersinn) haben kann.This means that the embodiment according to 4 has asymmetrical segments S, which means that such a sealing system 100 can have only one direction of rotation n (here clockwise).

Wenn das Dichtungssystem 100 auch in einem Planetengetriebe 30 eingesetzt werden soll, das in zwei entgegengesetzten Richtungen (siehe Doppelpfeil n in 5) arbeiten soll, dann kann eine Ausführungsform gemäß 5 eingesetzt werden.If the sealing system 100 is also to be used in a planetary gear 30 that rotates in two opposite directions (see double arrow n in 5 ) should work, then an embodiment according to 5 be used.

Hier werden in einem Segment S zwei nicht-lineare Konturen 103 verwendet, die symmetrisch zur Mittellinie des hydrostatischen Reservoirs 105 angeordnet sind. Die grundsätzliche Funktionsweise entspricht der Ausführungsform gemäß 4, so dass auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann.Two non-linear contours 103 are used here in a segment S, which are arranged symmetrically to the center line of the hydrostatic reservoir 105 . The basic mode of operation corresponds to that of the embodiment 4 , so that reference can be made to the above description.

In der 6 ist eine Frontalansicht auf das Dichtungssystem 100 dargestellt, bei dem das ringförmige Dichtungssystem 100 in 24 Segmente S aufgeteilt ist, wobei ein Segment S hier einen Winkelbereich von φ = 15° umfasst.In the 6 a front view of the sealing system 100 is shown, in which the ring-shaped sealing system 100 is divided into 24 segments S, a segment S here encompassing an angular range of φ=15°.

Dichtungssysteme, der hier beschriebenen Art können auch für andere Dichtungsaufgaben verwendet werden, wie z.B. in Verbrennungsmotoren oder Windkraftanlagen. Auch wurden die Dichtungssysteme 100 hier in Zusammenhang mit Öl beschrieben, dass als Schmiermittel eingesetzt wird. Grundsätzlich können Dichtungssysteme 100 dieser Art auch zur Abdichtung gegenüber anderen Fluiden verwendet werden.Sealing systems of the type described here can also be used for other sealing tasks, such as in internal combustion engines or wind turbines. The sealing systems 100 have also been described here in connection with oil that is used as a lubricant. In principle, sealing systems 100 of this type can also be used for sealing against other fluids.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese.It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements can be made without departing from the concepts described herein. Any of the features may be employed separately or in combination with any other feature, provided they are not mutually exclusive, and the disclosure extends to and encompasses all combinations and sub-combinations of one or more features described herein.

BezugszeichenlisteReference List

99
Hauptdrehachsemain axis of rotation
1010
Gasturbinentriebwerkgas turbine engine
1111
Kerntriebwerkcore engine
1212
Lufteinlassair intake
1414
Niederdruckverdichterlow-pressure compressor
1515
Hochdruckverdichterhigh-pressure compressor
1616
Verbrennungseinrichtungincinerator
1717
Hochdruckturbinehigh pressure turbine
1818
Bypassschubdüsebypass exhaust nozzle
1919
Niederdruckturbinelow pressure turbine
2020
Kernschubdüsecore thruster
2121
Triebwerksgondelengine nacelle
2222
Bypasskanalbypass channel
2323
Fanfan
2424
stationäre Stützstrukturstationary support structure
2626
WelleWave
2727
Verbindungswelleconnecting shaft
2828
Sonnenradsun gear
3030
Getriebe, PlanetengetriebeGears, planetary gears
3232
Planetenräderplanet gears
3434
Planetenträgerplanet carrier
3636
Gestängelinkage
3838
Hohlradring gear
4040
Gestänge linkage
100100
Dichtungssystemsealing system
101101
Dichtflächesealing surface
102102
Dichtspaltsealing gap
103103
nicht-lineare Konturnon-linear contour
104104
Minimaldichtspaltminimum sealing gap
105105
hydrostatisches Reservoirhydrostatic reservoir
120120
rotierbares Bauteilrotatable component
130130
stationäres Bauteil stationary component
AA
Kernluftstromcore airflow
AXAX
axiale Richtungaxial direction
BB
Bypassluftstrombypass airflow
NN
Drehrichtungdirection of rotation
SS
Segmentsegment

Claims (13)

Planetengetriebe (30) mit mindestens einem Dichtungssystem (100), dessen ringförmige Dichtfläche (101) an einem rotierbaren Bauteil (120) angeordnet ist, wobei die Dichtfläche (101) gegen ein stationäres Bauteil (130) axial abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (101) in axialer Richtung (AX) einen Dichtspalt (102) begrenzt und die Dichtfläche (101) wenigstens teilweise eine nicht-lineare Kontur (103) aufweist.Planetary gear (30) with at least one sealing system (100), the annular sealing surface (101) of which is arranged on a rotatable component (120), the sealing surface (101) sealing axially against a stationary component (130), characterized in that the sealing surface (101) delimits a sealing gap (102) in the axial direction (AX) and the sealing surface (101) at least partially has a non-linear contour (103). Planetengetriebe (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (101) am rotierbaren Bauteil (120) mindestens ein hydrostatisches Reservoir (105) für Öl aufweist.Planetary gear (30) after claim 1 , characterized in that the sealing system (101) on the rotatable component (120) has at least one hydrostatic reservoir (105) for oil. Planetengetriebe (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (101) zwischen dem rotierbaren Bauteil (120) und dem stationären Bauteil (130) mindestens einen Minimaldichtspalt (104) aufweist, in dem der Abstand zwischen dem Dichtungssystem (100) und dem stationären Bauteil (130) gegenüber anderen Bereichen des Dichtspaltes (102) minimal ist.Planetary gear (30) after claim 1 or 2 , characterized in that the sealing system (101) between the rotatable component (120) and the stationary component (130) has at least one minimum sealing gap (104) in which the distance between the sealing system (100) and the stationary component (130) is opposite other areas of the sealing gap (102) is minimal. Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-lineare Kontur (103) mindestens teilweise einen konvexen Abschnitt, insbesondere einen streng konvexen Abschnitt, aufweist, wobei der Krümmungsradius in Richtung des Dichtspaltes (102) und / oder des stationären Bauteils (103) zeigt.Planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the non-linear contour (103) at least partially has a convex section, in particular a strictly convex section, with the radius of curvature in the direction of the sealing gap (102) and / or of the stationary component (103). Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-lineare Kontur (103) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (AX) mindestens einen Teil eines Kreisbogens oder einen Teil einer Ellipse aufweist.Planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the non-linear contour (103) has at least part of an arc of a circle or part of an ellipse in cross section perpendicular to the axial direction (AX). Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-lineare Kontur (103) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (AX) mindestens teilweise monoton, insbesondere streng monoton, gekrümmt ist.Planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the non-linear contour (103) in cross section perpendicular to the axial direction (AX) is at least partially monotonically, in particular strictly monotonically, curved. Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-lineare Kontur (103) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (AX) eine polynomiale oder eine exponentielle Form aufweist.Planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the non-linear contour (103) has a polynomial or an exponential shape in cross section perpendicular to the axial direction (AX). Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-lineare Kontur (103) in radialer Richtung des Dichtungssystems (100) eine konstante Form aufweist.Planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the non-linear contour (103) has a constant shape in the radial direction of the sealing system (100). Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (100) eine Vielzahl von Segmenten (S) aufweist, die untereinander jeweils die gleiche nicht-lineare Kontur (103) aufweisen.Planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing system (100) has a large number of segments (S) which each have the same non-linear contour (103) as one another. Planetengetriebe (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Segment (S) die Dichtfläche (101) jeweils eine nicht-lineare Kontur (103) aufweist.Planetary gear (30) after claim 9 , characterized in that in a segment (S), the sealing surface (101) has a non-linear contour (103). Planetengetriebe (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Segment (S) die Dichtfläche (101) jeweils zwei nicht-lineare Konturen (103) aufweist, wobei die beiden nicht-linearen Konturen (103) des Segments (S) entlang der Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet sind.Planetary gear (30) after claim 9 , characterized in that in a segment (S), the sealing surface (101) has two non-linear contours (103), the two non-linear contours (103) of the segment (S) being arranged symmetrically along the circumferential direction. Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (100) zwischen 60 und 12, insbesondere 24, Segmente (S) aufweist.Planetary gear (30) according to at least one of claims 9 until 11 , characterized in that the sealing system (100) has between 60 and 12, in particular 24, segments (S). Gasturbinentriebwerk (10) für ein Luftfahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Kerntriebwerk (11), das eine Turbine (19), einen Verdichter (14) und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle (26) umfasst; einen Fan (23), der stromaufwärts des Kerntriebwerks (11) positioniert ist, wobei der Fan (23) mehrere Fanschaufeln umfasst; und ein Planetengetriebe (30) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, das von der Kernwelle (26) antreibbar ist, wobei der Fan (23) mittels des Planetengetriebes (30) mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle (26) antreibbar ist.A gas turbine engine (10) for an aircraft, comprising: a core engine (11) including a turbine (19), a compressor (14), and a core shaft (26) connecting the turbine to the compressor; a fan (23) positioned upstream of the core engine (11), the fan (23) including a plurality of fan blades; and a planetary gear (30) according to at least one of the preceding claims, which can be driven by the core shaft (26), the fan (23) being drivable by means of the planetary gear (30) at a lower speed than the core shaft (26).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120193875A1 (en) 2011-01-31 2012-08-02 General Electric Company Method and apparatus for labyrinth seal packing ring
US20140008876A1 (en) 2011-12-23 2014-01-09 Junya Nagai Seal ring
DE102017130965A1 (en) 2017-12-21 2019-06-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Sealing element and arrangement and method for detecting a wear of a sealing element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120193875A1 (en) 2011-01-31 2012-08-02 General Electric Company Method and apparatus for labyrinth seal packing ring
US20140008876A1 (en) 2011-12-23 2014-01-09 Junya Nagai Seal ring
DE102017130965A1 (en) 2017-12-21 2019-06-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Sealing element and arrangement and method for detecting a wear of a sealing element

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