CN104989531B - 一种轴承腔通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴承腔通风系统，巧妙地通过通气阀的设置和连接，使大部分回油管路代替轴承腔通风管路，经安装在附件机匣上的离心通风器进行油气分离后通过发动机尾喷口的引射排出发动机，从而达到排气（排压）的目的，系统结构简单，重量轻；本发明进一步科学设置所有的通气阀通过管路并联，所有通气阀出口汇集后与附件机匣腔连通，使得该通风系统结构更加紧凑，也减轻了发动机重量；更进一步地，所述通气阀采用钢球线密封，通过轴承腔腔压与钢球重力加附件机匣腔压的相互作用，控制钢球对通气阀的开合，从而保证轴承腔的腔压在合适范围。该通风系统与现有通风方法相比，结构简单紧凑、装拆方便、发动机整机结构尺寸小、重量轻、加工维护成本低。

Description

一种轴承腔通风系统

技术领域

本发明涉及涡轮技术领域，更具体地，涉及一种轴承腔通风系统。

背景技术

航空发动机转子系统的轴承腔采用滑油密封装置将发动机转子系统的轴承腔与发动机的气流环境有效的隔离，保护轴承腔内的轴承和润滑油免受气流流路环境损害，防止滑油泄漏。为进一步地防止滑油泄露，一般从压气机适当部位引出少量空气对滑油密封装置增压（封严压力），防止封严装置出现反压差，即防止滑油腔内的滑油向外泄漏，引发发动机故障；并能保证滑油泵各级正常工作的最小压力要求，即满足滑油系统高空性要求；该空气经滑油密封装置会少量泄漏进入轴承腔。同时，航空发动机的轴承腔外为高温燃气。综上所述，滑油密封装置的漏气，轴承腔内滑油的蒸发，轴承腔内空气被飞溅的滑油及环境所加热，都可能提高轴承腔的压力，为保持轴承腔腔压低于密封增压空气压力，特别是过渡态，就必须保证轴承腔的通风。

航空发动机滑油系统将来自滑油箱的滑油经增压泵增压后供往各轴承腔，每个主轴承腔进口设置有进口保护粗滤和节流嘴；各进口保护油滤防止异物进入轴承腔内，对轴承造成损害；各节流嘴和滑油喷嘴确保合适的滑油流量分配给各润滑点。各回油泵将各轴承腔回油抽回，经回油滤过滤及油气分离器油气分离后抽回滑油箱。滑油通风系统将各轴承腔及滑油箱均与附件机匣连通，滑油密封装置泄漏至轴承腔的油气在附件机匣汇集后，经离心通风器除油气后，通至机外。根据不同的滑油系统布置，可在增压泵后或滑油箱前分别设置燃滑油散热器、空气散热器，或者两者组合使用。

航空发动机滑油系统作为航空涡桨发动机的血液系统，是航空涡桨发动机机械系统的重要组成部分，决定发动机能否安全、可靠地工作。作为滑油系统的一部分的滑油通风系统将各轴承腔及滑油箱均与附件机匣连通，附件机匣与离心通风器连接，滑油密封装置泄漏至轴承腔的油气在附件机匣汇集后，经离心通风器除油气后，通至机外。滑油通风系统同时需保证轴承腔腔压不低于滑油泵最小进口压力，以保证滑油系统的高空性。目前，轴承腔通风通常采用节流通风和轴心通风。

节流通风是将各轴承腔及滑油箱分别通过管路与附件机匣相连接，轴承腔的油气在附件机匣汇集后，经离心通风油气除油后，通至机外，通过调节各连接管路的管径或增加节流嘴，调节各腔压力。采用节流通风，各轴承腔需配套设置不同管径管路或节流嘴，必然增加系统重量。同时，在过渡态，当发动机急减速时，封严空气压力降低较轴承腔压力快，密封出现反向，滑油泄漏，需设置滑油收集装置将漏出滑油排出机外或回流至轴承腔，造成滑油消耗量大。

轴心通风是利用发动机中空的主轴实现轴心通风，可以省掉外部通风管路；同时利用中空轴实现油气分离省掉离心通风器，但轴心通风一般应用于轴承腔较少的小型双轴发动机，对于轴承腔较多的三轴涡桨发动机，采用轴心通风油气流路复杂甚至无法实现，且对于处于高温区，且离通风出口近的后轴承腔，需在排气口安置阻火装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有轴承腔通风技术不足，提供一种与发动机滑油系统连通的轴承腔通风系统，该通风系统与现有通风方法和系统相比，结构简单紧凑、装拆方便、发动机整机结构尺寸小、重量轻、加工维护成本低。

本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种轴承腔通风系统，所述轴承腔的数量为多个；所述轴承腔通风系统包括发动机滑油系统和通气阀；所述发动机滑油系统包括滑油箱、轴承腔、附件机匣、离心通风器和回油泵；所述滑油箱通过加油管道将滑油输送至轴承腔和附件机匣；回油泵经回油管路将轴承腔和附件机匣的回油抽回；离心通风器与附件机匣连接；各所述通气阀通过管路分别并联于与所述轴承腔连通的回油管路上；通气阀与附件机匣相通，轴承腔的油气在附件机匣汇集后，经离心通风器除油气后通至发动机外。

本发明与现有技术一样都是通过附件机匣上的离心通风器的转动，经安装在附件机匣上的离心通风器进行油气分离后通过发动机尾喷口的引射排出发动机，从而达到减压的目的，但本发明所述的轴承腔通风系统通过通气阀的设置和连接，使大部分回油管路代替轴承腔通风管路，使发动机轴承腔的通风系统结构简单、紧凑，零部件的减少使得通风系统重量轻，从而减轻了发动机的重量，同时也降低了通风系统的加工工艺难度。

优选地，每个所述通气阀与其他所述轴承腔的回油管路上的通气阀通过管路并联，所有通气阀出口汇集后与所述附件机匣连通。所有轴承腔通气阀的出口独立或相互并联通过管路连接至安装有离心通风器的附件机匣，滑油箱也经管路与该附件机匣连通。优选地，所有轴承腔通气阀的出口相互并联通过管路连接至附件机匣腔，如此，可减少通风系统零部件，从而减轻发动机重量，使通风系统结构更加紧凑。与附件机匣腔连通的通气阀一的三个出口分别与回油管路、附件机匣腔和通气阀二连通；通气阀二的三个出口分别与回油管路、通气阀一和通气阀三连通；以此类推，本发明不仅限于三个轴承腔。

优选地，所述通气阀与飞行方向垂直向下安装，所述通气阀通过钢球线密封，通气阀仅靠重力可将阀门关闭。当发动机起动过程或过渡态，发动机封严压力未能足够密封，不能阻止供往轴承腔的滑油通过滑油密封装置泄漏出轴承腔时，通气阀钢球靠重力关闭阀门，通过回油泵的抽吸形成真空，滑油经回油管路进入回油泵。当发动机正常稳定工作后，滑油密封装置的漏气、滑油的蒸发、空气被飞溅的滑油及环境所加热，轴承腔压力过高，达到钢球重力与附件机匣腔腔压的总和，通气阀钢球在轴承腔腔压的作用下，打开泄压通气，避免轴承腔腔压进一步升高达到并超过封严压力，造成滑油泄漏；轴承腔压力泄压后，低于钢球重力与附件机匣腔腔压的总和，钢球回落，保证回油泵的回油，如此反复保证轴承腔的腔压在合适的范围。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种轴承腔通风系统，巧妙地通过通气阀的设置和连接，使大部分回油管路代替轴承腔通风管路，经安装在附件机匣上的离心通风器进行油气分离后通过发动机尾喷口的引射排出发动机，从而达到排气（排压）的目的，系统结构简单，重量轻；优选地所有的通气阀通过管路并联，所有通气阀出口汇集后与附件机匣腔连通，使得该通风系统结构更加紧凑，也减轻了发动机重量；进一步地，所述通气阀采用钢球线密封，通过轴承腔腔压与钢球重力加附件机匣腔压的相互作用，控制钢球对通气阀的开合，从而保证轴承腔的腔压在合适的范围。

采用该轴承腔通风系统可大幅低轴承腔对回油泵回油能力的需求，从而降低滑油泵的体积和重量；该轴承腔通风系统采用大部分回油管路代替通风管路，可减轻发动机重量，降低部分内部通风管路加工工艺难度。该通风系统与现有通风方法相比，结构简单紧凑、装拆方便、发动机整机结构尺寸小、重量轻、加工维护成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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是本发明系统结构示意图。

图2是本发明优选实施例通气阀连接结构示意图。

图1～2中，1为来自滑油箱的滑油，为2滑油增压泵，3为节流嘴，4为进口保护粗滤，5为轴承腔，51为轴承腔一，52为轴承腔二，53为轴承腔三，61为通气阀一，62为通气阀二，63为通气阀三，7为回油泵，8为附件机匣，9离心通风器，10为气体出口，11为钢球。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但是以下实施例仅为便于说明本发明思想所例举的示例之一，并不因此限定本发明。基于本发明基本思想所做的简单替换和变化以及不同的实施方式，应视为本发明保护范围。为方便说明，以下实施例以轴承腔的数量为3个进行说明，但并不因此限定本发明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种轴承腔通风系统，所述轴承腔的数量为三个；所述轴承腔通风系统包括发动机滑油系统和通气阀（通气阀一61，通气阀二62和通气阀三63）；所述发动机滑油系统包括滑油箱、轴承腔（轴承腔一51，轴承腔二52和轴承腔三53）、附件机匣8、离心通风器9和回油泵7；所述滑油箱通过加油管道将滑油输送至轴承腔5和附件机匣8；回油泵7将轴承腔5和附件机匣8的回油抽回；离心通风器9与附件机匣8连接，各所述通气阀通过管路分别并联于与所述轴承腔5连通的回油管路上；如图1所示，通气阀一61并联于轴承腔一51的回油管路，通气阀二62并联于轴承腔二52的回油管路，通气阀三63并联于轴承腔三53的回油管路。

每个所述通气阀与其他所述轴承腔的回油管路上的通气阀通过管路并联，所有通气阀的出口汇集后与所述附件机匣8连通。与附件机匣8连通的通气阀一61的三个出口分别与回油管路、附件机匣腔和通气阀二62连通；通气阀二62的三个出口分别与回油管路、通气阀一61和通气阀三63连通；通气阀63分别与通气阀62和回油管路连通；轴承腔一51、轴承腔二52和轴承腔三53的油气一起通过通气阀一61与附件机匣8连通的出口进入附件机匣8，油气在附件机匣8汇集后，经离心通风器9除油气后通至发动机外。

所述通气阀与飞行方向垂直向下安装，如图1所示的水平箭头方向不仅为进油出油的方向，也为飞行方向，则垂直箭头方向为通气阀安装方向。如图2所示，所述通气阀通过钢球11线密封。当发动机起动过程或过渡态，发动机封严压力未能足够密封，不能阻止供往轴承腔5的滑油通过滑油密封装置泄漏出轴承腔5时，通气阀钢球14靠重力关闭阀门，通过回油泵7的抽吸形成真空，滑油经回油管路进入回油泵7。当发动机正常稳定工作后，滑油密封装置的漏气、滑油的蒸发、空气被飞溅的滑油及环境所加热，轴承腔压力过高，达到钢球11重力与附件机匣8腔压的总和，通气阀钢球11在轴承腔5腔压的作用下，打开泄压通气，避免轴承腔5腔压进一步升高达到并超过封严压力，造成滑油泄漏；轴承腔5压力泄压后，低于钢球11重力与附件机匣8腔压的总和，钢球11回落，保证回油泵7的回油，如此反复保证轴承腔8的腔压在合适的范围。

本发明所述轴承腔通风系统已使用在5000kW级航空涡桨发动机上，随发动机整机试验10项，整机试车累计150小时，未见滑油泄漏，平均滑油消耗量低于0.2L/h。

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包含范围之内。

Claims (4)

1.一种轴承腔通风系统，所述轴承腔的数量为多个；所述轴承腔通风系统包括发动机滑油系统；所述发动机滑油系统包括滑油箱、轴承腔、附件机匣、离心通风器和回油泵；所述滑油箱通过加油管道将滑油输送至轴承腔和附件机匣；回油泵将轴承腔和附件机匣的回油抽回；离心通风器与附件机匣连接；其特征在于，还包括通气阀，各所述通气阀通过管路分别并联于与所述轴承腔连通的回油管路上；通气阀与附件机匣相通，轴承腔的油气在附件机匣汇集后，经离心通风器除油气后通至发动机外。

2.根据权利要求1所述轴承腔通风系统，其特征在于，每个所述通气阀与其他所述轴承腔的回油管路上的通气阀通过管路并联，所有通气阀出口汇集后与所述附件机匣连通。

3.根据权利要求2所述轴承腔通风系统，其特征在于，所有通气阀的出口独立或相互并联通过管路与所述附件机匣连通。

4.根据权利要求1所述轴承腔通风系统，其特征在于，所述通气阀与飞行方向垂直向下安装，通气阀通过钢球线密封，通气阀仅靠重力可将阀门关闭。