CN106468184B - 航空发动机轴承腔压力调节装置及其压力调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供航空发动机轴承腔压力调节装置及其压力调节阀，使得轴承腔的密封结构边界处的压力差随着发动机转速的变化而不会出现大幅度改变。其中的压力调节阀用于安装在流道中，所述压力调节阀包括阀体、转轴以及扭力装置，所述阀体包括阻流部以及导向部，所述阻流部以所述转轴为中心对称设置在所述转轴上，用于限定所述流道的最大流通量和最小流通量，所述导向部以所述转轴为中心呈非对称设置，以便于所述流道内的流体能对所述导向部产生转矩，所述扭力装置设置成提供能平衡所述转矩的扭力。

Description

航空发动机轴承腔压力调节装置及其压力调节阀

技术领域

本发明涉及航空发动机的轴承腔压力调节装置，尤其涉及航空发动机的由蓖齿密封的轴承腔的压力调节装置及其调节阀。

背景技术

在涡轮喷气发动机中，旋转部件与固定部件之间包含有滚动轴承。为了使用滑油对该轴承进行循环冷却必须在轴承周围设计轴承腔，以确保滑油在被回收前和在管路内再循环前始终保持在轴承腔内。为了防止滑油污染发动机其他腔室，所述轴承腔密封需要有封严压差。从压气机引入高压气至轴承腔，并在旋转部件的轴上设置轴心通风口，用于密封轴承腔，防止滑油流出腔体。轴承腔内的空气压力是随发动机转速的不同而变化的。在发动机低速转动时，由压气机引入的封严气压力较小，在发动机高速运行时引入封严气压力较高，轴承腔进出口压力差较大。因为在高速运转时空气被大幅度压缩，结果输送的空气流量很高，而轴承腔通风口处的压力大约为大气压。因此密封件会承受很大的压力差，这导致其磨损较快，其遭遇损坏的风险增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航空发动机轴承腔压力调节装置，可以使得密封结构边界处的压力差随着发动机转速的变化而不会出现大幅度改变。

本发明的另一目的在于提供一种压力调节阀，其可以随转速变化逐渐减小流道内的流量。

一种压力调节阀，用于安装在流道中，其特点是，所述压力调节阀包括阀体、转轴以及扭力装置，所述阀体包括阻流部以及导向部，所述阻流部以所述转轴为中心对称设置在所述转轴上，用于限定所述流道的最大流通量和最小流通量，所述导向部以所述转轴为中心呈非对称设置，以便于所述流道内的流体能对所述导向部产生转矩，所述扭力装置设置成提供能平衡所述转矩的扭力。

在优选的实施例中，所述阻流部为阻流板，所述导向部为叶片，所述扭力装置为扭簧，所述叶片设置成相对所述阻流板呈几何意义的相交。

在优选的实施例中，所述压力调节阀还包括位于所述流道横向的横向限位装置以及位于所述流道纵向的纵向限位装置，所述横向限位装置与所述纵向限位装置对应于所述叶片，以使所述叶片的转动限制在所述横向限位装置和所述纵向限位装置限定的90度范围内。

在优选的实施例中，所述阻流板以所述转轴为对称轴对称，所述叶片安装于所述转轴上，与所述阻流板相垂直。

一种航空发动机轴承腔压力调节装置，用于调节轴承腔内的压力，所述轴承腔容纳有轴承，所述轴承用于将一转动部件支撑在固定部件之上，所述转动部件和所述固定部件之间由迷宫密封组件密封并围成所述轴承腔，该压力调节装置包括所述轴承腔的轴心通风口、与所述轴心通风口相通的并位于所述转动部件的转轴内的流道以及设置在所述流道内的压力调节阀，其中，所述压力调节阀包括阀体、转轴以及扭力装置，所述阀体包括阻流部以及导向部，所述阻流部以所述转轴为中心对称设置在所述转轴上，用于限定所述流道的最大流通量和最小流通量，所述导向部以所述转轴为中心呈非对称设置，以便于所述流道内的流体能对所述导向部产生转矩，所述扭力装置设置成提供能平衡所述转矩的扭力。

在优选的实施例中，所述阻流部为阻流板，所述导向部为叶片，所述扭力装置为扭簧，所述叶片设置成相对所述阻流板呈几何意义的相交。

在优选的实施例中，所述压力调节阀还包括位于所述流道横向的横向限位装置以及位于所述流道纵向的纵向限位装置，所述横向限位装置与所述纵向限位装置对应于所述叶片，以使所述叶片的转动限制在所述横向限位装置和所述纵向限位装置限定的90度范围内。

在优选的实施例中，所述阻流板以所述转轴为对称轴对称，所述叶片安装于所述转轴上，与所述阻流板相垂直。

根据本发明的实施例，当发动机工作时，轴承腔内开始有气流通过，气流从通风口吹入转轴内，导向部对阻流部产生转矩，使得阻流部发生偏转效应；

当发动机功率较大时，导向部受到的气流压力也较大，相应提供的转矩也较大，使得阻流部偏转角度增加；

当发动机满负荷工作时，导向部受到的扭矩最大，阻流部的偏转角度也可以达到最大90度，此时其对增加轴承腔后背压的效果最为明显，这样就缓解了原本发动机高转速时，密封组件压差过大带来的损伤；

当发动机减小运转功率时，导向部的扭矩减小，扭力装置将阻流部拉回平衡位置。因此，根据本发明的实施例可以使得密封结构边界处的压力差随着发动机转速的变化而不会出现大幅度改变。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一实施例中航空发动机轴承腔压力装置的示意图；

图2为本发明一实施例中压力调节阀的示意图；

图3为图2中压力调节阀的另一位置的立体图；

图4为压力调节装置对应的流道处于最大流通量的示意图；

图5为压力调节装置对应的流道处于最小流通量的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

需要注意的是，图1至图5均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，航空发动机轴承腔压力调节装置用于调节轴承腔7内的压力，轴承腔7容纳有轴承9，轴承9用于将一转动部件82支撑在固定部件81之上，转动部件82和固定部件81之间由迷宫密封组件71密封并围成轴承腔7。压力调节装置包括轴承腔7的轴心通风口72、与轴心通风口72相通的并位于转动部件82的转轴820内的流道830(如图2所示)以及设置在流道830内的压力调节阀，如图2所示的压力调节阀大概安装在位置100处。

压力调节阀包括阀体1、转轴3以及扭力装置2，阀体1包括阻流部11以及导向部12，阻流部11以转轴3为中心对称设置在转轴3上，用于限定流道830的最大流通量和最小流通量，当阻流部11转动到空气的流向时，流道830可提供最大的流通量，当阻流部11转动到垂直于流道830的位置时，流道可提供最小流动量。导向部12以转轴3为中心呈非对称设置，在图中呈从转轴3一侧突出的状态，这样以便于流道830内的流体能对导向部12产生转矩。扭力装置2设置成提供能平衡所述转矩的扭力。

导向部12的面积小于阻流部11的面积，阻流部11随流道830内压力变化而变化其在流道830内的位置，从而逐渐改变流道830的有效流道截面积大小。导向部12以转轴3为中心呈非对称设置，因此流道830内一旦通入空气，导向部12与流向不同，在导向部12上就产生偏心压力，从而促使整个阀体1转动，达到改变阻流部11位置的目的。

如图2、图3所示，阻流部11和导向部12可以设置成分体的零件，在如图所示的实施例中，前者设置成阻流板的形式，后者设置成为叶片的形式。在其他的实施例中，阻流部11、导向部12也可以设置成一体零件，导向部12可以固定在转轴3上，也可以固定在阻流部11上。导向部12设置成相对阻流部11呈几何意义的相交，即二者可以物理上相交，也可以在空间上相交。扭力装置2可以选择为扭簧。

如图2、图3所示，阻流部11转动到与流线方向即流向同方向的位置，此时，整个流道830基本上全部打开，导向部12与流向不同，可以设置成相交或者垂直状态，流体压力作用于导向部12，产生使整个压力调节阀转动的转矩。

在优选的实施例中，压力调节阀还包括位于流道830横向的横向限位装置131以及位于流道830纵向的纵向限位装置(在图中被遮挡)，横向限位装置131与所述纵向限位装置对应于导向部12，以使导向部12的转动限制在横向限位装置131和所述纵向限位装置限定的90度范围内。横向限位装置131、所述纵向限位装置可以但不限于是凸块。

图4所示的状态一般是压力调节阀的初始状态，在轴承腔内7压力在最小值时，阻流部11处于开启状态(沿轴向投影面积最小)，对流动阻力最小，允许通过轴承腔7内气流流量最大。随着发动机转速的增加，轴承腔7内压力随之增加，作用于导向部12的转矩随之增加，从而改变流道830的有效流通截面，反过来又增加了轴承腔7内的压力，这样在密封组件71两侧的压差不至于过大，轴承腔7内的流速也不至于过大，带走过多的滑油。图5所示的状态是在轴承腔7内压力在最大值时，阻流部11处于闭合状态(沿轴向投影面积最大)，对流动阻力最大，允许通过轴承腔7内的气流流量最小。

如图4、图5所示，导向部12安装于转轴3上，与阻流部11相垂直，这样对压力的变化更加灵敏。

扭力装置2与导向部12安装于转轴3的两端，但不限于此，也可以是同侧。

前述实施例的优点是：

若不使用前述压力调节装置，当发动机转速升高后，轴心通风口空气压力流量就相应升高，损坏轴承腔7的密封组件并耗费过多的高压封严气；

使用该压力调节装置后，发动机高速运转时，压力调节装置自动控制轴承腔7后背压降低空气流量，这使流经轴承腔7的流量保持在一定范围内，密封组件71前后的压差在所有发动机状态点都不会出现较大的变化，使得密封组件寿命显著增加。

此外前述实施例还提供了附加优点：1)可以减小应流向通风管路的空气量带走的滑油消耗，2)通过调高轴承腔内压力，滑油回油泵的工作效率也会增加。因此可以减小排量，缩小泵的尺寸。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.压力调节阀，用于安装在流道中，其特征在于，所述压力调节阀包括阀体、转轴以及扭力装置，所述阀体包括阻流部以及导向部，所述阻流部以所述转轴为中心对称设置在所述转轴上，用于限定所述流道的最大流通量和最小流通量，所述导向部以所述转轴为中心呈非对称设置，以便于所述流道内的流体能对所述导向部产生转矩，所述扭力装置设置成提供能平衡所述转矩的扭力。

2.如权利要求1所述的压力调节阀，其特征在于，所述阻流部为阻流板，所述导向部为叶片，所述扭力装置为扭簧，所述叶片设置成相对所述阻流板呈几何意义的相交。

3.如权利要求2所述的压力调节阀，其特征在于，所述压力调节阀还包括位于所述流道横向的横向限位装置以及位于所述流道纵向的纵向限位装置，所述横向限位装置与所述纵向限位装置对应于所述叶片，以使所述叶片的转动限制在所述横向限位装置和所述纵向限位装置限定的90度范围内。

4.如权利要求3所述的调节阀，其特征在于，所述阻流板以所述转轴为对称轴对称，所述叶片安装于所述转轴上，与所述阻流板相垂直。

5.航空发动机轴承腔压力调节装置，用于调节轴承腔内的压力，所述轴承腔容纳有轴承，所述轴承用于将一转动部件支撑在固定部件之上，所述转动部件和所述固定部件之间由迷宫密封组件密封并围成所述轴承腔，该压力调节装置包括所述轴承腔的轴心通风口、与所述轴心通风口相通的并位于所述转动部件的转轴内的流道以及设置在所述流道内的压力调节阀，其特征在于，所述压力调节阀包括阀体、转轴以及扭力装置，所述阀体包括阻流部以及导向部，所述阻流部以所述转轴为中心对称设置在所述转轴上，用于限定所述流道的最大流通量和最小流通量，所述导向部以所述转轴为中心呈非对称设置，以便于所述流道内的流体能对所述导向部产生转矩，所述扭力装置设置成提供能平衡所述转矩的扭力。

6.如权利要求5所述的航空发动机轴承腔压力调节装置，其特征在于，所述阻流部为阻流板，所述导向部为叶片，所述扭力装置为扭簧，所述叶片设置成相对所述阻流板呈几何意义的相交。

7.如权利要求6所述的航空发动机轴承腔压力调节装置，其特征在于，所述压力调节阀还包括位于所述流道横向的横向限位装置以及位于所述流道纵向的纵向限位装置，所述横向限位装置与所述纵向限位装置对应于所述叶片，以使所述叶片的转动限制在所述横向限位装置和所述纵向限位装置限定的90度范围内。

8.如权利要求7所述的航空发动机轴承腔压力调节装置，其特征在于，所述阻流板以所述转轴为对称轴对称，所述叶片安装于所述转轴上，与所述阻流板相垂直。