CN104847500A - 润滑油路系统、轴承共腔结构、燃气涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，包括：用于第一轴承的第一轴承润滑油路；和用于第二轴承的第二轴承润滑油路，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，其中：第一轴承润滑油路和第二轴承润滑油路的润滑油腔共腔布置，润滑油腔的上部与油气出口连通，润滑油腔的下部与润滑油回油口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油均流向所述润滑油回油口。本发明还涉及一种具有上述润滑油路系统的燃气涡轮发动机。

Description

润滑油路系统、轴承共腔结构、燃气涡轮发动机

技术领域

本发明涉及燃气轮机涡轮领域，尤其是航空发动机涡轮领域，更具体地，涉及用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统、轴承共腔结构和燃气涡轮发动机。

技术背景

现代航空发动机主要包括压气机、燃烧室、涡轮三大部件，其中压气机负责对空气进行压缩，此过程消耗发动机的轴功；与空气掺混后的燃油在燃烧室燃烧，产生高温燃气；高温高压的燃气冲转涡轮做功，然后将功传递到发动机轴上。在此过程中，压气机以及涡轮始终处于高速旋转的状态。为保证发动机正常工作，轴承成为发动机必不可少的关键部件之一。

轴承主要对发动机其他部件起支撑作用，并承受一定的轴向力。在此过程中，对轴承进行润滑是保证轴承安全、可靠运行的最基本，也是最重要的环节。润滑油可以减少轴承的摩擦以及磨损，带走由摩擦面所产生的热量和磨损杂质并保证轴承内圈能得到充分冷却，有效减小经常出现在高速轴承内圈跑道上发生蹭伤故障的概率。在以往的发动机中，通常是在高、低压涡轮之间的过渡段内部放置支板，并将其做成中空来布置发动机润滑油系统的进、回油管路，随之带来的问题便是支板厚度过大，对涡轮的气动性能产生影响。

另一方面，为提高发动机性能，即便是小型的航空发动机，其涡轮也是由高、低压多级组成，导致旋转轴以及轴承数量增加。对不同级的涡轮，需要分别用不同的轴承进行支承，甚至在某些发动机中，同量级(高压，中压或低压)的涡轮也需要布置多个轴承进行支承。

对于同一根轴上的轴承，其基本布置方式包括简支支承和悬臂支承两种，由这两种基本方式进行组合，可以得到更多、更复杂的轴承布置方式。因此，在多轴的发动机中，通过不同方式的组合，轴承的布置方案选择成指数形式增加。而每一个轴承的正常工作均需要润滑油的润滑。如果轴承布置方式安排不合理，势必会增加发动机润滑油系统的复杂性，甚至会增加润滑油系统管路的数量，这对发动机的减重是相当不利的。

在多轴承结构的发动机中，如何对多个轴承进行巧妙的布置，减少润滑油系统管路，避免发动机结构复杂化，是发动机结构设计人员追求的主要目标之一，也是未来航空发动机的重要发展方向。

发明内容

本发明涉及一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，可以用在燃气轮机、航空发动机等涡轮机中，其目的是通过合理安排轴承布局，实现轴承共腔，藉此改变轴承供油、回油方式，优化润滑油系统、减少润滑油管路，达到例如航空发动机减重、紧凑的目的，提高航空发动机性能。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，包括：用于第一轴承的第一轴承润滑油路；和用于第二轴承的第二轴承润滑油路，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，其中：第一轴承润滑油路和第二轴承润滑油路的润滑油腔共腔布置，润滑油腔的上部与油气出口连通，润滑油腔的下部与润滑油回油口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油均流向所述润滑油回油口。

可选地，所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。

可选地，所述油气出口、所述润滑油回油口在轴向方向上位于轴向外侧筒的轴向外端的外侧。

可选地，第一轴承和第二轴承均采用环下供油方式。

可选地，所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

可选地，润滑油路系统还包括端盖，其中：所述端盖的中部设置有所述润滑油供油管路，所述端盖的径向外端还具有端盖圆筒部，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧，且所述油气出口、所述润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上。

可选地，所述端盖圆筒部与所述轴向外侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第一封严结构。

可选地，所述轴向外侧筒的径向外侧设置有第一封严环，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有所述第一封严结构。

可选地，所述轴向内侧筒的径向外侧设置有第二封严环，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构。

可选地，所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环；所述第二封严环具有径向内筒和径向外筒，所述径向外筒与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；所述径向内筒的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。

可选地，所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。

可选地，所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。

可选地，所述凸起环的径向向内突出高度不小于5mm。可选地，所述凸起环的轴向方向上的宽度不小于2mm。

可选地，所述轴向内侧筒的轴向内端构造成直筒壁，所述直筒壁与所述径向内筒之间形成有环形通道。

可选地，肋板以与水平方向相同的倾斜角度自所述中心筒倾斜向后延伸到所述环状体。

可选地，每一个肋板与水平方向的夹角介于35°～70°之间。

可选地，空隙开口的数量不小于3。

可选地，所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种燃气涡轮发动机，包括：中心轴；设置在中心轴上的低压涡轮盘；在低压涡轮盘前方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和上述的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

可选地，所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口；所述低压涡轮盘固定在所述T型盘的环状体上；所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

根据本发明的实施例的再一方面，提出了一种燃气涡轮发动机，包括：中心轴；设置在中心轴上的低压压气机；在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和上述的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

可选地，所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口；所述低压压气机的压气机盘固定在所述T型盘的环状体上；所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

根据本发明的实施例的还一方面，提出了一种用于燃气涡轮发动机的轴承共腔结构，包括：中心轴；布置在中心轴的端部上的第一轴承和第二轴承，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，其中，第一轴承和第二轴承位于单个轴承腔内。

可选地，上述轴承共腔结构中，所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中，所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

可选地，轴承共腔结构还包括：T型盘，设置在所述中心轴的端部上，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部，所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒；第二封严环，设置在所述轴向内侧筒的径向外侧，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构，其中：所述肋板、所述轴向内侧筒、所述第二封严环、所述第一轴承和所述第二轴承限定了单个轴承腔的至少一部分。

可选地，轴承共腔结构还包括：端盖，所述端盖的中部设置有润滑油供油管路，所述端盖的径向外端还具有端盖圆筒部，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧；和第一封严环，设置在所述轴向外侧筒的径向外侧，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有第一封严结构，其中：相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；所述肋板、所述轴向外侧筒、所述第一封严环、所述端盖限定了润滑油腔的至少一部分，润滑油腔的油气出口和润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上；所述轴承腔与所述润滑油腔通过所述间隙开口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。

可选地，上述轴承共腔结构中，所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环；所述第二封严环具有径向内筒和径向外筒，所述径向外筒与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；所述径向内筒的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。

可选地，上述轴承共腔结构中，所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。

可选地，上述轴承共腔结构中，所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。

本发明的实施例还提出了一种燃气涡轮发动机，包括：中心轴；设置在中心轴上的低压涡轮盘；在低压涡轮盘前方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和上述的轴承共腔结构，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

可选地，上述的燃气涡轮发动机中，轴承共腔结构还包括：

T型盘，设置在所述中心轴的端部上，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部，所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒；

第二封严环，设置在所述轴向内侧筒的径向外侧，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构，

其中：

所述肋板、所述轴向内侧筒、所述第二封严环、所述第一轴承和所述第二轴承限定了单个轴承腔的至少一部分；

所述低压涡轮盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

本发明的实施例也提出了一种燃气涡轮发动机，包括：中心轴；设置在中心轴上的低压压气机；在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和上述的轴承共腔结构，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

可选地，上述的燃气涡轮发动机中，轴承共腔结构还包括：

T型盘，设置在所述中心轴的端部上，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部，所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒；

第二封严环，设置在所述轴向内侧筒的径向外侧，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构，

其中：

所述肋板、所述轴向内侧筒、所述第二封严环、所述第一轴承和所述第二轴承限定了单个轴承腔的至少一部分；

所述低压压气机的压气机盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

附图说明

图1为根据本发明的一个示例性实施例的润滑油路系统的示意图，其中以对应于燃气涡轮发动机的低压涡轮盘附近的润滑油路系统和轴承共腔结构为例；

图2为图1中的T型盘的B向视图；

图3为图2中的T型盘的N-N旋转剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的底部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1为根据本发明的一个示例性实施例的润滑油路系统的示意图，其中以对应于燃气涡轮发动机的低压涡轮盘的润滑油路系统为例。

如图1所示，1为T型盘，为本发明中为实现轴承共腔，以及润滑油系统共用所采用的新型结构；201为润滑油系统供油管路供油嘴；202为润滑油系统供油套；203为油气抽气管路；204为润滑油系统回油管路；301为采用悬臂支承的低压后轴承；302为简支支承的高压后轴承；4为前封严环；401为前浮动式石墨封严结构；402为由前封严环和T型盘，以及轴承部分共同组成的轴承腔；403为前封严环尾端的环形通道；5为后封严环；501为后浮动式石墨封严结构；6为端盖；601为由T型盘1以及端盖6组成的润滑油腔。虚线箭头示出的路线为润滑油路线(示意图)。

高压后轴承采用简支支承方式，即将轴承布置在高压涡轮盘后侧，保证转速较高的高压涡轮的转子动力学特性；将低压后轴承布置在低压涡轮前，低压涡轮采用悬臂支承方式，缩短低压轴长度。此时，高压后轴承与低压后轴承分别位于高压转子后与低压转子前，两轴承空间位置上相近，通过合理的布局安排及润滑油系统的设计优化，可以采用同一套润滑油系统。

更具体地，高压后轴承和低压后轴承采用环下供油方式。在保证结构强度足够的前提下，使得低压轴尾端中空，润滑油从布置于发动机涡轮后的尾喷管内的润滑油管路，从低压轴后端进入低压轴内部的供油套202，然后对两个轴承分别进行供油，实现润滑油系统供油管路的共用。在发动机运行时，润滑轴承用的润滑油从润滑油系统进油管路供油嘴201进入低压轴尾端中的供油套202中，然后通过分布于低压轴上的喷油孔，分别从高压后轴承302以及低压后轴承301的内环对轴承进行润滑及冷却，实现环下供油。

在上述实施例中，利用T型盘1，可以实现两个轴承301、302的共腔布局，以及回油管路的共用。

T型盘1的外环后段103为锥形筒状结构，该筒状结构内壁面与水平方向夹角介于0.5°～15°之间。一方面，在重力和旋转离心力的双重作用下，润滑油沿该锥面向大半径方向移动，从而可以起到导流作用，将发动机后轴承腔中的润滑油顺利导入位于发动机后端的回油管路。即便发动机处于停车状态，该锥形筒内表面残余的润滑油也会在重力的驱使下缓慢流回回油管路，避免大量润滑油的堆积；另一方面，由于液体润滑油的离心力相对较大，油雾的离心力相对较小，藉此可以将润滑油腔中的油雾进行有效的分离，分离后的润滑油腔内的油气将会顺利地从(斜)上方联结润滑油腔的通气管中流出，实现发动机润滑油系统的联通和润滑油腔的压力控制。

可选地，如图1所示，在T型盘1外环的前端采用直筒薄壁107，可以减轻T型盘的重量。也可以直接采用直筒壁，只要后面提及的环形挡油凸台104突出到该直筒壁的径向内侧之外即可。

如图1所示，使用过的润滑油从轴承中流出，进入轴承腔402内，并在前封严环4的内壁面上汇集。前封严环4的内壁面为带有倾斜度的锥形筒，润滑油在重力作用下，沿前封严环内壁面向后流动，流入T型盘上的锥形筒101位于倾斜支撑肋板106之前的前半段102内。设置于102前方的环形挡油凸台104可以阻止润滑油通过前封严环尾端的环形通道403进入由低压涡轮盘腔，防止润滑油泄露。可选地，该挡油凸台104高度不小于5mm，宽度不小于2mm。在发动机运行时，该挡油凸台104可以对流过T型盘锥形筒内壁面的润滑油起到阻流作用，防止润滑油流量较大时，由于润滑油堆积而造成旋转离心效应下润滑油的压力升高，从而导致润滑油通过前封严环尾端的环形通道流入涡轮盘腔，造成润滑油的泄漏。

流入T型盘锥形筒前半段102内壁面上的润滑油通过分布于T型盘倾斜薄壁106上的扇形回油通道105流入T型盘锥形筒后半段103，并继续往后流动，然后进入回油管路204中。

在发动机实际运行时，轴承腔402中充满润滑油以及油气。因为润滑油粘性较大，从轴承流出的润滑油会附着在T型盘上，尤其是发动机的上半部分。除此之外大量的粘性油气也会附着在T型盘的表面。在离心力的作用下，T型盘上的倾斜壁面111可以起到“油雾分离器”作用，将附着在T型盘表面的润滑油甩到T型盘的锥形筒内壁上，与润滑油主流汇合。同时，在离心力的作用下，倾斜的锥形筒内壁也有利于润滑油的回流。

在发动机运行时，润滑油腔601中也充满着润滑油以及油气。将T型盘的锥形筒尺寸加大，可以扩大润滑油腔内的空间，有利于润滑油以及油气的分离。完全分离后的油气可以从油气管路203流出，润滑油则进入润滑油回油管路204内，避免了润滑油回油管路中油气混合，不利于润滑油回收。

为避免轴承腔以及润滑油腔内的油气进入涡轮盘腔，在T型盘外环的两端与前、后封严环之间设有浮动式石墨封严结构401以及501。通过该封严结构，利用低压涡轮盘腔中相对较高的气流压力，最终实现对后轴承腔中润滑油的封严。T型盘锥面下表面处于回油路的分散的润滑油恰好实现了对石墨接触面对象件的润滑油封严。通过控制石墨与对象件运转磨损后的温升，保证石墨有效的工作寿命和可靠的工作环境。

需要指出的是，本发明中的封严结构不限于浮动式石墨封严结构，也可以用其它接触式和非接触式的封严结构，如：接触式石墨封严结构、蓖齿封严结构、以及刷式封严等。

倾斜支撑肋板106连接在中心筒108与锥形筒101之间。采用肋板连接方式，可以减轻T型盘的重量，有利于采用其的发动机的减重。可选地，该肋板与水平方向的夹角介于35°～70°之间，周向数量不小于4，厚度不小于2.5mm，宽度不小于15mm。该肋板结构可以有效的提高T型盘及其所在转子组件的结构刚性。同时，T型盘的刚度可以通过改变该肋板的宽度及厚度调节。

如图2所示，在T型盘1的中心筒与环状体之间的支撑壁面上，贴近环状体沿圆周均匀布置有多个例如扇形的回油通道105，该回油通道105数量不少于3个。润滑轴承的润滑油可以通过该回油通道105沿锥形筒内壁流入回油管路204。在发动机运行时，如果有润滑油附着在T型盘的该倾斜壁面上，在离心力的作用下，润滑油会沿该壁面向外侧移动，然后通过回油管路204汇入主润滑油中。

可选择的，回油管路可以为矩形，或者圆柱形等其他几何形状。

可选择的，虽然没有示出，为进一步增加倾斜壁面的结构稳定性及刚度，可以在肋板与中心筒之间周向地进一步布置加强肋板结构。

因为例如锥形筒101的存在，减少了低压涡轮盘盘心向轴承腔402和润滑油腔601内的传热，可以有效地控制轴承腔402和润滑油腔601内部的温度。

在燃气涡轮发动机运行时，高温高压的燃气冲转低压涡轮转子做功，带动低压涡轮盘7旋转。与低压涡轮轮盘紧固在一起的T型盘1随之旋转，并将扭矩通过型面配合(例如锥齿配合)转递到中心轴8上。

在本发明的实施例中，通过采用T型盘，可以至少获得如下技术效果之一：

1)、采用T型盘结构，可以实现发动机高压后轴承及低压后轴承的共腔布局，简化发动机的结构。

2)、采用T型盘结构，将轴承腔的回油通道布置在T型盘的靠近锥形筒的倾斜壁面外缘上，在发动机运行时，在离心力作用下，T型盘倾斜壁面对于轴承腔内的润滑油起到了“油雾分离器”的作用，液体很自然的被甩到T型盘外环锥形筒壁面而顺利回油。

3)、采用T型盘结构，可以将润滑油系统的回油管路安排在低压涡轮的下游，而不用通过在高压涡轮与低压涡轮之间的过渡段中专门设置宽厚支板的方式进行回油，润滑油可以通过T型盘上的回油通道进入低压涡轮后的回油管路，这可以进一步减轻发动机重量，同时因为取消或将过渡段内部为专门提供润滑油系统管路而设置的宽厚支板做薄，对于发动机的气动性能也有良好的改善作用。

4)、采用T型盘结构，将后轴承腔与涡轮盘盘心隔开，不仅减少了轮盘盘心向轴承腔的导热，也减少了轮盘的辐射效应。因而可以降低轴承腔中的温度，改善轴承的工作环境，有利于轴承的安全运行。

综上所述，本发明图1示出的实施例中，通过合理安排高压后轴承以及低压后轴承的支承方式，采用环下供油方式使两个轴承共用一套润滑油供油管路；通过采用T型盘，实现两个轴承的共腔，以及润滑油回油管路的共用。在本发明中，轴承布置更紧凑，同时润滑油系统得到极大简化，从而实现发动机减重的目的。该T型盘结构简单，易于实现，可以在现代发动机结构中进行推广，对于发动机性能的提高具有积极地推动作用。

虽然在本发明中以对应于燃气涡轮发动机的低压涡轮盘的润滑油路系统和轴承共腔结构为例进行了说明，但是，本发明的技术方案也可以应用到对应于燃气涡轮发动机的低压压气机附近的润滑油路系统和和轴承共腔结构。

在本发明中，T型盘是一种表述方式，并不要求其截面必然具有标准T形的形状。实际上，只要环状体具有足够的轴向长度，对于肋板的倾斜角度以及中心筒的轴向长度并无特别限定。

基于以上，本发明提出了如下方案：

1、一种用于相邻布置在中心轴8上的至少两个轴承301、302的润滑油路系统，包括：

用于第一轴承302的第一轴承润滑油路；和

用于第二轴承301的第二轴承润滑油路，第一轴承302和第二轴承301彼此相邻、且第二轴承301相较于第一轴承302更靠近中心轴的端部，

其中：

第一轴承润滑油路和第二轴承润滑油路的润滑油腔601共腔布置，润滑油腔601的上部与油气出口(对应于图1中的油气抽气管路203)连通，润滑油腔601的下部与润滑油回油口(对应于回油管路204)连通，来自第一轴承302和第二轴承301的润滑油均流向所述润滑油回油口。

2、根据1的润滑油路系统，其中：

中心轴8的端部上设置有T型盘1，所述T型盘1具有中心筒108和环状体(对应于锥形筒101)，中心筒108与环状体之间利用肋板109连接，中心筒套接在中心轴8的端部上，且中心筒相较于第二轴承301更靠近中心轴的端部；

相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者如图2所示，肋板109为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口(对应于回油通道105)；

所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒(对应于前半段102)和轴向外侧筒(对应于后半段103)，来自第一轴承302和第二轴承301的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。

在本发明中，相对于中心轴的端部而言，远离该端部的一侧为轴向内侧，靠近该端部的一侧为轴向外侧。

3、根据2的润滑油路系统，其中：

所述油气出口、所述润滑油回油口在轴向方向上位于轴向外侧筒的轴向外端的外侧。

4、根据2的润滑油路系统，其中：

第一轴承302和第二轴承301均采用环下供油方式。

5、根据2-4中任一的润滑油路系统，其中：

如图1所示，中心轴8的端部设置有中空部(形成了中空部的端部对应于供油套202)，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；

如图1所示，中心轴8的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口205和第二轴承供油口206，分别向第一轴承302和第二轴承301提供润滑油。

6、根据5的润滑油路系统，如图1所示，还包括端盖6，

其中：

端盖6的中部设置有所述润滑油供油管路(对应于供油嘴201)，

端盖6的径向外端还具有端盖圆筒部602，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧，且所述油气出口、所述润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上。

7、根据6的润滑油路系统，其中：

如图1所示，端盖圆筒部602与所述轴向外侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第一封严结构(对应于后浮动式石墨封严结构501)。

8、根据7的润滑油路系统，其中：

所述轴向外侧筒的径向外侧设置有第一封严环(对应于后封严环5)，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有所述第一封严结构。

9、根据2-8中任一的润滑油路系统，其中：

如图1所示，所述轴向内侧筒的径向外侧设置有第二封严环(对应于前封严环4)，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构(对应于前浮动式石墨封严结构401)。

10、根据9的润滑油路系统，其中：

如图1和3所示，所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环(对应于环形挡油凸台104)；

所述第二封严环具有径向内筒404和径向外筒405，所述径向外筒405与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒404位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；

所述径向内筒404的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒404的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。

11、根据10的润滑油路系统，其中：

所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。

12、根据11的润滑油路系统，其中：

所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。

13、根据10-12中任一的润滑油路系统，其中：

所述凸起环的径向向内突出高度不小于5mm。

14、根据10-13中任一的润滑油路系统，其中：

所述凸起环的轴向方向上的宽度不小于2mm。

15、根据10-14中任一的润滑油路系统，其中：

所述轴向内侧筒的轴向内端构造成直筒壁(对应于直筒薄壁107)，所述直筒壁与所述径向内筒之间形成有环形通道。

16、根据3-15中任一的润滑油路系统，其中：

肋板(对应于倾斜支撑薄壁106)以与水平方向相同的倾斜角度自所述中心筒倾斜向后延伸到所述环状体。

17、根据16的润滑油路系统，其中：

每一个肋板与水平方向的夹角介于35°～70°之间。

18、根据3-15中任一的润滑油路系统，其中：

空隙开口的数量不小于3。

19、根据1的润滑油路系统，其中：

所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；

所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

20、一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴8；

设置在中心轴8上的低压涡轮盘7；

在低压涡轮盘7前方相邻设置在中心轴上的高压轴承302和低压轴承301；和

根据1-19中任一的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

21、根据20的燃气涡轮发动机，其中：

所述润滑油路系统为根据2-18中任一的润滑油路系统；

所述低压涡轮盘7固定在所述T型盘1的环状体上；

所述中心筒108的内壁与所述中心轴8的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

22、一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴；

设置在中心轴上的低压压气机；

在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据1-19中任一的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

23、根据22的燃气涡轮发动机，其中：

所述润滑油路系统为根据2-18中任一的润滑油路系统；

所述低压压气机的压气机盘(未示出)固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

24、一种用于燃气涡轮发动机的轴承共腔结构，包括：

中心轴8；

布置在中心轴8的端部上的第一轴承302和第二轴承301，第一轴承302和第二轴承301彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，

其中，第一轴承和第二轴承位于单个轴承腔402内。

25、根据24所述的轴承共腔结构，其中：

所述中心轴8的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中，所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口205和第二轴承供油口206，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

26、根据25的轴承共腔结构，还包括：

T型盘1，设置在所述中心轴8的端部上，所述T型盘1具有中心筒108和环状体101，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部，所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒；

第二封严环，设置在所述轴向内侧筒的径向外侧，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构，

其中：

所述肋板、所述轴向内侧筒、所述第二封严环、所述第一轴承和所述第二轴承限定了单个轴承腔的至少一部分。

27、根据26的轴承共腔结构，还包括：

端盖6，所述端盖的中部设置有润滑油供油管路，所述端盖的径向外端还具有端盖圆筒部，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧；和

第一封严环，设置在所述轴向外侧筒的径向外侧，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有第一封严结构，

其中：

相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；

所述肋板、所述轴向外侧筒、所述第一封严环、所述端盖限定了润滑油腔的至少一部分，润滑油腔的油气出口和润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上；

所述轴承腔与所述润滑油腔通过所述间隙开口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。

28、根据27的轴承共腔结构，其中：

所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环；

所述第二封严环具有径向内筒和径向外筒，所述径向外筒与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；

所述径向内筒的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。

29、根据28的轴承共腔结构，其中：

所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。

30、根据29的轴承共腔结构，其中：

所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。

31、一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴8；

设置在中心轴上的低压涡轮盘7；

在低压涡轮盘前方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据24-30中任一的轴承共腔结构，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

32、根据31的燃气涡轮发动机，其中：

所述轴承共腔结构为根据26-30中任一的轴承共腔结构；

所述低压涡轮盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

33、一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴；

设置在中心轴上的低压压气机；

在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据24-30中任一的轴承共腔结构，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

34、根据33的燃气涡轮发动机，其中：

所述轴承共腔结构为根据26-30中任一的轴承共腔结构；

所述低压压气机的压气机盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (34)

1.一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，包括：

用于第一轴承的第一轴承润滑油路；和

用于第二轴承的第二轴承润滑油路，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，

其中：

第一轴承润滑油路和第二轴承润滑油路的润滑油腔共腔布置，润滑油腔的上部与油气出口连通，润滑油腔的下部与润滑油回油口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油均流向所述润滑油回油口。

2.根据权利要求1所述的润滑油路系统，其中：

所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；

相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；

所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。

3.根据权利要求2所述的润滑油路系统，其中：

所述油气出口、所述润滑油回油口在轴向方向上位于轴向外侧筒的轴向外端的外侧。

4.根据权利要求2所述的润滑油路系统，其中：

第一轴承和第二轴承均采用环下供油方式。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的润滑油路系统，其中：

所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；

所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

6.根据权利要求5所述的润滑油路系统，还包括端盖，

其中：

所述端盖的中部设置有所述润滑油供油管路，

所述端盖的径向外端还具有端盖圆筒部，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧，且所述油气出口、所述润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上。

7.根据权利要求6所述的润滑油路系统，其中：

所述端盖圆筒部与所述轴向外侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第一封严结构。

8.根据权利要求7所述的润滑油路系统，其中：

所述轴向外侧筒的径向外侧设置有第一封严环，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有所述第一封严结构。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的润滑油路系统，其中：

所述轴向内侧筒的径向外侧设置有第二封严环，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构。

10.根据权利要求9所述的润滑油路系统，其中：

所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环；

所述第二封严环具有径向内筒和径向外筒，所述径向外筒与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；

所述径向内筒的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。

11.根据权利要求10所述的润滑油路系统，其中：

所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。

12.根据权利要求11所述的润滑油路系统，其中：

所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的润滑油路系统，其中：

所述凸起环的径向向内突出高度不小于5mm。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的润滑油路系统，其中：

所述凸起环的轴向方向上的宽度不小于2mm。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的润滑油路系统，其中：

所述轴向内侧筒的轴向内端构造成直筒壁，所述直筒壁与所述径向内筒之间形成有环形通道。

16.根据权利要求3-15中任一项所述的润滑油路系统，其中：

肋板以与水平方向相同的倾斜角度自所述中心筒倾斜向后延伸到所述环状体。

17.根据权利要求16所述的润滑油路系统，其中：

每一个肋板与水平方向的夹角介于35°～70°之间。

18.根据权利要求3-15中任一项所述的润滑油路系统，其中：

空隙开口的数量不小于3。

19.根据权利要求1所述的润滑油路系统，其中：

所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；

所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

20.一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴；

设置在中心轴上的低压涡轮盘；

在低压涡轮盘前方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据权利要求1-19中任一项所述的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

21.根据权利要求20所述的燃气涡轮发动机，其中：

所述润滑油路系统为根据权利要求2-18中任一项所述的润滑油路系统；

所述低压涡轮盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

22.一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴；

设置在中心轴上的低压压气机；

在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据权利要求1-19中任一项所述的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

23.根据权利要求22所述的燃气涡轮发动机，其中：

所述润滑油路系统为根据权利要求2-18中任一项所述的润滑油路系统；

所述低压压气机的压气机盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

24.一种用于燃气涡轮发动机的轴承共腔结构，包括：

中心轴；

布置在中心轴的端部上的第一轴承和第二轴承，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，

其中，第一轴承和第二轴承位于单个轴承腔内。

25.根据权利要求24所述的轴承共腔结构，其中：

所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中，所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。

26.根据权利要求25所述的轴承共腔结构，还包括：

T型盘，设置在所述中心轴的端部上，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部，所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒；

第二封严环，设置在所述轴向内侧筒的径向外侧，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构，

其中：

所述肋板、所述轴向内侧筒、所述第二封严环、所述第一轴承和所述第二轴承限定了单个轴承腔的至少一部分。

27.根据权利要求26所述的轴承共腔结构，还包括：

端盖，所述端盖的中部设置有润滑油供油管路，所述端盖的径向外端还具有端盖圆筒部，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧；和

第一封严环，设置在所述轴向外侧筒的径向外侧，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有第一封严结构，

其中：

相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；

所述肋板、所述轴向外侧筒、所述第一封严环、所述端盖限定了润滑油腔的至少一部分，润滑油腔的油气出口和润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上；

所述轴承腔与所述润滑油腔通过所述间隙开口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。

28.根据权利要求27所述的轴承共腔结构，其中：

所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环；

所述第二封严环具有径向内筒和径向外筒，所述径向外筒与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；

所述径向内筒的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。

29.根据权利要求28所述的轴承共腔结构，其中：

所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。

30.根据权利要求29所述的轴承共腔结构，其中：

所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。

31.一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴；

设置在中心轴上的低压涡轮盘；

在低压涡轮盘前方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据权利要求24-30中任一项所述的轴承共腔结构，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

32.根据权利要求31所述的燃气涡轮发动机，其中：

所述轴承共腔结构为根据权利要求26-30中任一项所述的轴承共腔结构；

所述低压涡轮盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。

33.一种燃气涡轮发动机，包括：

中心轴；

设置在中心轴上的低压压气机；

在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和

根据权利要求24-30中任一项所述的轴承共腔结构，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。

34.根据权利要求33所述的燃气涡轮发动机，其中：

所述轴承共腔结构为根据权利要求26-30中任一项所述的轴承共腔结构；

所述低压压气机的压气机盘固定在所述T型盘的环状体上；

所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。