CN104879324A - 发动机空气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机空气冷却系统，包括离心压气机、扩压器和鼓筒轴，扩压器套设于离心压气机上，扩压器与离心压气机的出口处的间隙形成第一流道，离心压气机流出的气体分别经第一流道、扩压器的出口排出形成第一气流和第二气流。第一流道与鼓筒轴的内腔连通，第一气流通过第一流道进入内腔，内腔与第二气流隔离。离心压气机流出的气体在离心力的作用下，砂尘被甩到远离离心压气机上方，离心压气机出口处的气流中不含砂尘，即第一气流为清洁空气，第二气流为含砂尘空气。第一气流与内腔连通对鼓筒轴进行冷却，第二气流不进入鼓筒轴可防止砂尘进入鼓筒轴。发动机空气冷却系统既可保证冷却效果又可防止砂尘进入鼓筒轴造成鼓包现象。

Description

发动机空气冷却系统

技术领域

本发明涉及发动机冷却装置领域，特别地，涉及一种发动机空气冷却系统。

背景技术

现有的发动机内部空气系统如图1所示，从离心压气机1进入的压缩空气经扩压器2扩压，一部分压缩空气直接进入火焰筒外环4参与燃烧，一部分压缩空气经一级导向器空心叶片7，火焰筒内环3，迷宫式封严套筒5和鼓筒轴6的腰形孔进入鼓筒轴6内，用于冷却一级涡轮盘8和二级涡轮盘9。

当航空发动机在有砂尘环境的地方工作时，砂尘随冷却气流进入了鼓筒轴6内，此时气流流动方向由径向变为轴向，且速度大幅降低，同时气流受高速转动的鼓筒轴6影响，产生旋流。这种气流流动情况会在鼓筒轴6进气孔附近的内壁处产生空气回流区，砂尘在离心力的作用下从空气中分离并沉积于此。随着发动机工作时间的延长，积砂量增多，在进气孔附近的内壁处逐渐形成大的“鼓包”，当“鼓包”达到一定程度，因发动机的振动作用而掉块，使转子组件动平衡破坏，影响发动机的正常使用。

发明内容

本发明提供了一种发动机空气冷却系统，以解决鼓筒轴出现积砂量较多形成鼓包的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种发动机空气冷却系统，包括离心压气机、扩压器和鼓筒轴，扩压器套设于离心压气机上，扩压器与离心压气机的出口处的间隙形成第一流道，离心压气机流出的气体分别经第一流道、扩压器的出口排出形成第一气流和第二气流。

第一流道与鼓筒轴的内腔连通，第一气流通过第一流道进入内腔，内腔与第二气流隔离。

进一步地，发动机的离心叶轮、扩压器的下沿与发动机的喷射油道包围形成第二腔室，离心叶轮的延伸部与发动机的甩油盘形成第三腔室，第二腔室、第三腔室和内腔贯通形成第一流道。

进一步地，离心叶轮的延伸部通过圆弧端齿与甩油盘连接，圆弧端齿上设有连通第二腔室和第三腔室的连通孔。

进一步地，离心叶轮的延伸部靠近喷射油道的侧面为跑道面，喷射油道设有与跑道面配合的石墨封严装置。

进一步地，甩油盘上设有连通内腔和第三腔室的气孔。

进一步地，连通孔与气孔的孔径的比例为1：(2.4～2.6)。

进一步地，鼓筒轴的轴向外壁套设有封严套筒。

进一步地，发动机的火焰筒外环设有第一气流通道，发动机的一级导向器空心叶片和发动机的火焰筒内环设有第二气流通道，第二气流分为两路且分别流经第一气流通道和第二气流通道。

本发明具有以下有益效果：离心压气机流出的气体形成第一气流和第二气流。离心压气机流出的气体在离心力的作用下，砂尘被甩到远离离心压气机上方，离心压气机出口处的气流中不含砂尘，即第一气流为清洁空气，第二气流为含砂尘空气。第一气流与内腔连通对鼓筒轴以及于内腔连通的其它部件进行冷却，第二气流对发动机的其它部件进行冷却且不进入鼓筒轴可防止砂尘进入鼓筒轴。由于采用了两路冷却气流进行冷却，并且第一气流为清洁空气，因此既可保证冷却效果又可防止砂尘进入鼓筒轴造成鼓包现象。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的发动机空气冷却系统示意图；

图2是本发明优选实施例的发动机空气冷却系统的结构示意图；

图3是现有的甩油盘局部结构示意图；

图4是本发明优选实施例的甩油盘局部结构示意图；

图5是现有的离心叶轮的局部结构示意图；

图6是本发明优选实施例的离心叶轮局部结构示意图。

附图标记说明：100、离心压气机；200、扩压器；300、鼓筒轴；310、内腔；320、第二腔室；330、第三腔室；410、离心叶轮；411、延伸部；412、连通孔；420、喷射油道；421、石墨封严装置；430、甩油盘；431、气孔；440、封严套筒；450、火焰筒外环；460、火焰筒内环；470、一级导向器空心叶片；a、第一气流；b、第二气流。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图2，本发明的优选实施例提供了一种发动机空气冷却系统，包括离心压气机100、扩压器200和鼓筒轴300，所述扩压器200套设于所述离心压气机100上，所述扩压器200与所述离心压气机100的出口处的间隙形成第一流道，所述离心压气机100流出的气体分别经所述第一流道、所述扩压器200的出口排出形成第一气流a和第二气流b。所述第一流道与所述鼓筒轴300的内腔310连通，所述第一气流a通过所述第一流道进入所述内腔310，所述内腔310与所述第二气流b隔离。

空气进入离心压气机100，在离心力的作用下，砂尘被甩到远离离心压气机100上方，气流分为两路，一路从离心压气机100的出口处进入第一流道为第一气流a，另一路从扩压器200的出口流出为第二气流b。一般鼓筒轴300的壁上开有气流孔，第一气流a通过第一流道进入内腔310，从气流孔流出对与内腔310连通的第一涡轮盘和第二涡轮盘进行冷却。第二气流b与内腔310隔离，现有的鼓筒轴300设有气流进入腰孔，在本实施例中鼓筒轴300与第二气流b接触部位为封闭的结构，未设置腰孔，因而可避免砂尘进入鼓筒轴300中。第二气流b对发动机的其它装置进行冷却，如火焰筒内环460、火焰筒外环450等装置。

本发明具有以下有益效果：离心压气机100流出的气体形成第一气流a和第二气流b。离心压气机100流出的气体在离心力的作用下，砂尘被甩到远离离心压气机100上方，离心压气机100出口处的气流中不含砂尘，即第一气流a为清洁空气，第二气流b为含砂尘空气。第一气流a与内腔310连通对鼓筒轴300以及于内腔310连通的其它部件进行冷却，第二气流b对发动机的其它部件进行冷却且不进入鼓筒轴300可防止砂尘进入鼓筒轴300。由于采用了两路冷却气流进行冷却，并且第一气流a为清洁空气，因此既可保证冷却效果又可防止砂尘进入鼓筒轴300造成鼓包现象。

可选地，参照图2，发动机的离心叶轮410、所述扩压器200的下沿与所述发动机的喷射油道420包围形成第二腔室320，所述离心叶轮410的延伸部411与所述发动机的甩油盘430形成第三腔室330，所述第二腔室320、所述第三腔室330和所述内腔310贯通形成所述第一流道。

扩压器200的下沿一般为敞口设计，扩压器200的下沿与喷射油道420固接并与离心叶轮410具有一定缝隙，形成第二腔室320。离心叶轮410有一沿轴向延伸的部位为离心叶轮410的延伸部411，其与甩油盘430的一端连接围绕形成第三腔室330。第二腔室320、第三腔室330和内腔310连通形成第一流道。第一气流a经过第二腔室320、第三腔室330进入内腔310。第一流道依据发动机本身的机构形成，未额外增加新的零件，使得整个发动机空气冷却系统结构精简，稳定性好。

可选地，参照图2和图6，离心叶轮410的延伸部411通过圆弧端齿与甩油盘430连接，圆弧端齿上设有连通第二腔室320和第三腔室330的连通孔412。设置圆弧端齿，可以实现离心叶轮410和甩油盘430的自动径向定心，在圆弧端齿上设置连通孔412，实现第二腔室320和第三腔室330连通，设计精巧，结构精简。

可选地，参照图2和图6，离心叶轮410的延伸部411靠近喷射油道420的侧面为跑道面，喷射油道420设有与跑道面配合的石墨封严装置421。

一般为了防止燃油渗漏，现有的发动机冷却系统中，喷射油道、离心叶轮的延伸部及甩油盘三者相互配合形成封严结构。喷射油道一端与离心叶轮的延伸部相对设置，另一端插入甩油盘中。喷射油道、甩油盘和离心叶轮的延伸部三者的相对面设有封严篦齿，如图1和图5所示，延伸部的相对面设有封严篦齿。

在本实施例中，为了保证第一流道气流的流量，因而将离心叶轮410的延伸部411相对喷射油道420的侧面设为跑道面，同时为了保证封严效果，喷射油道420设有与跑道面配合的石墨封严装置421，使得发动机空气冷却系统兼顾了冷却效果和封严效果。跑道面为发动机封严的常用术语。

可选地，参照图2和图4，甩油盘430上设有连通内腔310和第三腔室330的气孔431。参照图3，现有的甩油盘在该部位没有气孔为完整的平面。在本实施例中，气孔431实现第二腔室320和第三腔室330连通，设计精巧，结构精简。

可选地，连通孔412与气孔431的孔径的比例为1：(2.4～2.6)。在该比例下，第一气流a在第二腔室320的流量和在内腔310的流量基本一致，可保证冷却效果。

可选地，参照图2，鼓筒轴300的轴向外壁套设有封严套筒440。封严套筒440优选为迷宫式封严套筒进行封严。

可选地，所述发动机的火焰筒外环450设有第一气流通道，所述发动机的一级导向器空心叶片470和所述发动机的火焰筒内环460设有第二气流通道，所述第二气流b分为两路且分别流经所述第一气流通道和所述第二气流通道。第二气流b分为两部分，一部分进入发动机的火焰筒外环450，另一部分流经发动机的一级导向器空心叶片470和火焰筒内环460。进入发动机的火焰筒外环450的气流参与燃烧，其它部分的气流流经发动机的一级导向器空心叶片470和火焰筒内环460对其进行冷却。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机空气冷却系统，其特征在于，包括离心压气机(100)、扩压器(200)和鼓筒轴(300)，所述扩压器(200)套设于所述离心压气机(100)上，所述扩压器(200)与所述离心压气机(100)的出口处的间隙形成第一流道，所述离心压气机(100)流出的气体分别经所述第一流道、所述扩压器(200)的出口排出形成第一气流(a)和第二气流(b)；

所述第一流道与所述鼓筒轴(300)的内腔(310)连通，所述第一气流(a)通过所述第一流道进入所述内腔(310)，所述内腔(310)与所述第二气流(b)隔离。

2.根据权利要求1所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，发动机的离心叶轮(410)、所述扩压器(200)的下沿与所述发动机的喷射油道(420)包围形成第二腔室(320)，所述离心叶轮(410)的延伸部(411)与所述发动机的甩油盘(430)形成第三腔室(330)，所述第二腔室(320)、所述第三腔室(330)和所述内腔(310)贯通形成所述第一流道。

3.根据权利要求2所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，所述离心叶轮(410)的延伸部(411)通过圆弧端齿与所述甩油盘(430)连接，所述圆弧端齿上设有连通所述第二腔室(320)和所述第三腔室(330)的连通孔(412)。

4.根据权利要求3所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，所述离心叶轮(410)的延伸部(411)靠近所述喷射油道(420)的侧面为跑道面，所述喷射油道(420)设有与所述跑道面配合的石墨封严装置(421)。

5.根据权利要求3所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，所述甩油盘(430)上设有连通所述内腔(310)和所述第三腔室(330)的气孔(431)。

6.根据权利要求5所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，所述连通孔(412)与所述气孔(431)的孔径的比例为1：(2.4～2.6)。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，所述鼓筒轴(300)的轴向外壁套设有封严套筒(440)。

8.根据权利要求7所述的发动机空气冷却系统，其特征在于，所述发动机的火焰筒外环(450)设有第一气流通道，所述发动机的一级导向器空心叶片(470)和所述发动机的火焰筒内环(460)设有第二气流通道，所述第二气流(b)分为两路且分别流经所述第一气流通道和所述第二气流通道。