CN106661962A - 用于通过轴承罩壳的气流的气流回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过涡轮发动机的轴承罩壳(1)的气流的气流回路，所述气流回路包括：被这样布置以供给气体进入轴承罩壳(1)的供给设备(4)；被这样布置以从轴承罩壳(1)排出至少一些气体的排出设备(6)；连接到排出设备(6)的除油系统(13)，该除油系统(13)能够减少在来自排出设备(6)的气体中所包含的润滑剂量；以及被布置在排出设备(6)和除油系统(13)之间的压气机(16)，该压气机(16)能够增加在除油系统(13)入口的气体压力。

Description

用于通过轴承罩壳的气流的气流回路

技术领域

本发明涉及一种用于通过涡轮发动机的轴承罩壳的气流的气流回路。

背景技术

现有技术的涡轮发动机通常包括被称为轴承的滚动轴承，其通过围绕它们的被称为“轴承罩壳”的罩壳被保护免受涡轮发动机的其他组件影响。

因此，图1示意性地表示现有技术的轴承罩壳。该轴承罩壳1能够使用于引导管状轴8的轴承与涡轮发动机的其他部件隔离。导向轴承包括被安装到涡轮发动机的固定部件10的固定外环9，被安装到管状轴8和滚动元件7的旋转内环11。

为了确保在罩壳中包括的导向轴承的润滑和冷却，需要在移动元件11和/或7上喷射加压润滑剂。为此，轴承罩壳1包括喷射设备12。这些喷射设备12通常包括连接到喷嘴3的进气导管2，它们能够使加压润滑剂被发送在旋转环11和/或滚动元件7。轴承罩壳1还包括能够排出用过的润滑剂的用于回收润滑剂的设备5。

另一方面，为了确保轴承罩壳的密封，该罩壳被气封7封闭并且加压气体借助这些气体喷射设备7喷射到轴承罩壳内。该加压气体通常在涡轮发动机的压气级下游被抽吸，并且更准确地在涡轮发动机的低压压气机下游被抽吸。

最后，为了避免轴承罩壳1压力上升，该轴承罩壳还包括用于排出气体的设备6。然而，由这些排出设备6排出的气体加载有润滑剂雾，使得需要通过过滤其所包含的润滑剂来对其净化。该净化通常由除油系统实施。这种除油系统例如在文献FR2952402中描述。

但是，除油系统的存在导致穿过轴承罩壳的气流回路中的水头损失，使得轴承罩壳的气体压力增加。轴承罩壳中压力的这种增加对轴承罩壳的密封强烈有害，并且需要在压气机级中以更高压力抽吸气体。这导致增加被抽吸气体的温度并且从而发生了轴承冷却问题。此外，以更高压力抽吸气体意味着由压气机提供的压气机功更明显，并且因此在涡轮发动机效率方面存在退化。

发明内容

本发明旨在通过提供一种用于通过涡轮发动机的轴承罩壳的气流的气流回路来克服现有技术的缺点，所述气流回路限制了气体抽吸并且从而减少了除油器在冷却轴承方面以及在涡轮发动机效率方面的水头损失的影响。

本发明的另一目的是提供一种能够在通过轴承罩壳的气流的气流回路中补偿由除油系统形成的水头损失的系统，而不有害地影响轴承的冷却也不有害地影响涡轮发动机性能。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于通过涡轮发动机的轴承罩壳的气体的气流回路，在所述轴承罩壳中能够喷射润滑剂，所述气流回路包括：

—被布置成供给气体进入轴承罩壳的供给设备，

—被布置成排出在轴承罩壳中所包含的至少一些气体-润滑剂混合物的排出设备；

—连接到排出设备的除油系统，所述除油系统能够从来自所述排出设备的气体-润滑剂混合物中所包含的气体中分离润滑剂；

—设置在排出设备和除油系统之间的压气机，所述压气机能够在除油系统的入口增加气体-润滑剂混合物的压力。

因此，该压气机能够增加由此通过的气体-润滑剂混合物的压力，从而至少减弱由除油系统产生的水头损失。因此，排出在轴承罩壳中所包含的气体-润滑剂混合物通过压气机促进，尽管存在除油系统。压气机从而能够驱动轴承罩壳的气/油混合物到除油系统，而不必增加在涡轮发动机的压气级抽吸的气体压力。压气机在气流回路中的存在从而能够使气体-润滑剂混合物的排出回路更有效，而不使在涡轮发动机的压气级抽吸的气体更明显，并且不影响轴承的冷却和涡轮发动机效率。

根据本发明第一方面的回路也可具有单独或根据任何技术上可能组合采取的一个或多个以下特征。

当除油系统产生水头损失时，压气机优选地能够补偿由除油系统产生的至少一些水头损失。因此，除油系统并不影响气体-润滑剂混合物的排出回路的效率。

根据不同的实施方式：

—压气机可以是离心式压气机，优选地包括一个或多个级，这特别有利，因为这种压气机不具有任何接触的部件，并且因此对磨损不敏感；

—压气机可以是容积式压气机，例如具有活塞或叶片或具有内齿轮或外齿轮。

有利地，压气机包括至少一个旋转轴，气流回路进一步包括能够旋转地驱动压气机的旋转轴的动力传输设备。

根据一个优选的实施方式，该动力传输设备包括能够传输涡轮发动机的径向轴的运动到压气机旋转轴的附件齿轮箱，该附件齿轮箱包括：

—能够与涡轮发动机的径向轴啮合的动力输出构件；

—能够传输动力输出构件的旋转运动到压气机旋转轴的至少一个运动链系，所述运动链系包括通过齿轮连接到动力输出构件的中心轴，该中心轴被布置成传输动力输出构件的运动到压气机的旋转轴。

中心轴优选地包括远端，压气机被附接到中心轴的远端，这允许节约空间。

本发明的第二方面也涉及一种涡轮发动机，其包括涡轮发动机的轴承罩壳，所述轴承罩壳在绕参考轴线旋转地移动的转子和包括轴承座的定子之间被界定，靠所述转子放置的轴承安装到该轴承座上，所述罩壳包括用于进给润滑剂到所述轴承的设备以及用于回收润滑剂的设备，所述罩壳包括根据本发明第一方面的气流回路。

根据第一实施方式，该涡轮发动机优选地进一步包括：

—被布置成压缩气体的第一压气级，

—用于抽吸包含在第一压气级出口/或第一压气级出口中的至少一些气体的第一设备，该气流回路的供给设备连接到该抽吸设备。

因此，根据该实施方式，喷射到轴承罩壳内的气体在涡轮发动机的第一压气级中被抽吸，并且压气机在气流回路中的存在能够使气体更快地渗透除油系统，并且从而更有效地除油，而不必增加抽吸到涡轮发动机的第一压气级的气体。

根据第二实施方式，该涡轮发动机包括：

—入口扩压器；

—第一压气级；

—气体抽吸设备，所述气体抽吸设备位于入口扩压器和第一压气级之间。

更准确地，该气体抽吸设备优选地位于气体扩压器的下游和第一压气级的上游。以这种方式，利用了入口扩压器中的压力升高，这能够保持足够高的抽吸压力，然而不具有热气并且不使用压气机级的压气机功，从而对涡轮发动机效率进一步更少有害。入口扩压器优选地由扩散锥体形成，所述扩散锥体允许在增加静压的同时减慢气体。

根据第三实施方式，涡轮发动机包括抽吸设备，所述抽吸设备包含在大气压力下的气体，气流回路的供给设备连接到这些抽吸设备。因此，根据该第三实施方式，不再在第一压气级抽吸气体。事实上，压气机在轴承罩壳下游的存在能够使用在大气压力下的气体，以被喷射到轴承罩壳内。事实上，在大气压力下的气体借助于压气机被吸入在轴承罩壳中。该实施方式是有利的，因为它能够不恶化涡轮发动机效率。

附图说明

在阅读以下的详细描述，参考附图，本发明的进一步特征和优点将显而易见，该附图示出了：

—图1，现有技术的轴承罩壳的示意性表示；

—图2，根据本发明一个实施方式的气流回路的示意性表示；

—图3，包括根据本发明一个实施方式的气流回路的涡轮发动机的侧视图；

—图4，包括根据本发明一个实施方式的气流回路的涡轮发动机的前视图；

—图5，附件齿轮箱的透视图，这些附件被附接到在根据本发明一个实施方式的气流回路中使用的压气机；

—图6，根据本发明一个实施方式的气流回路中使用的压气机的横截面视图。

为了清晰起见，相同或相似的元件在全部附图中标记有相同的附图标记。

具体实施方式

在图2中表示了根据本发明一个实施方式的气流回路。该气流回路能够使气体流过类似于参照图1所描述的轴承罩壳1。

该气流回路包括被布置成供给气体进入轴承罩壳1的供给设备4。根据不同的实施方式，该气体可在涡轮发动机的一个压气级被抽吸，或者其可在涡轮发动机的另一区域中被抽吸。该气流回路还包括被布置成排出来自轴承罩壳1的至少一些气体的排出设备6。由于润滑剂已通过喷射设备12喷射到轴承罩壳内，由排出设备6所排出的气体加载有润滑剂雾。排出设备6因此被连接到能够使气体14与润滑剂15至少局部地分离的除油系统13。例如在文档FR2952402中描述了这种除油系统。

为了降低由于该除油系统13的存在所形成的水头损失的影响，压气机16插入在排出设备6和除油系统13之间。压气机16因此插入在轴承罩壳1和除油系统13之间。

压气机16能够将能量赋予到气体，使得它可以从轴承罩壳1移动到除油系统13，尽管存在由除油系统13形成的水头损失。换句话说，压气机16能够吸入在轴承罩壳1中所包含的气体，从而被引导到除油系统13。因此，当压气机16正在运转时，在压气机16出口的气体压力P2高于在压气机16入口的气体压力P1。P2和P1之间的差越高，由压气机连通到穿过它的气体的能量越高。

由压气机连通到穿过它的气体的压力升高优选地选择，从而高于或等于由除油系统产生的水头损失。因此，由除油系统产生的水头损失可被完全地中和。在气体由供给设备4在涡轮发动机的至少一个压气级抽吸的情况下，压气机的存在从而能够将气体以更大能量喷射到除油系统内，这使除油系统能够更高效。然而，压气机16的存在也能够在涡轮发动机的压气级抽吸更少气体或不抽吸气体，从而提高其效率。事实上，由于压气机16能够升高穿过气流回路的气体的压力，气体不再必要地由供给设备4在涡轮发动机的压气级抽吸，但它可在涡轮发动机的另一区域被抽吸，其中气体例如处于扩压器的出口压力，或甚至在大气压力下。

另一方面，压气机16连接到能够使它被操作的动力传输设备。为此，压气机16通常包括能够由由动力传输设备旋转地驱动的旋转轴17。

参照图3和4，动力传输设备优选地包括被附接到涡轮发动机的外壳19的附件齿轮箱18。附件齿轮箱18能够旋转地驱动压气机的旋转轴17。也称为AGB的这种附件齿轮箱18例如在文档号FR1258196或FR1359910中描述。

参照图3和5，对应于附件齿轮箱类似于在文档号FR1359910中所描述的情况，该附件齿轮箱18包括：

—能够与涡轮发动机的径向轴25啮合的动力输出构件(未表示)；

—能够传输动力输出构件的旋转运动到压气机旋转轴17的至少一个运动链系26，所述运动链系包括通过齿轮连接到动力输出构件的中心轴27，该中心轴被布置成传输动力输出构件的运动到压气机的旋转轴。

附件齿轮箱的中心轴27包括远端28。压气机16优选地附接到该远端28，从而位于附件齿轮箱的中心轴27的延伸部中。这种结构允许节约空间。

根据优选的实施方式，压气机16为离心式压气机，因此它对磨损不敏感并且它能够高度地增加气压。然而，可以考虑使用一种例如具有活塞或叶片的容积式压气机。

例如，在图6中表示了一种可在根据本发明的气流回路中使用的压气机16。这种压气机16包括可被旋转地驱动的旋转轴17。该旋转轴17能够在定子22内侧旋转地驱动转子21。来自排出设备6的气体处于压力P1下并且其进入位于转子21和定子22之间的空间，以被压缩，从而在高于P1的压力P2下回流到除油系统。

当然，本发明不限于参照附图所描述的实施方式并且可以考虑替代方案，而不背离本发明的范围。特别地可以使用除了先前描述之外的其他类型的压气机，或甚至压气机可由除先前描述之外的其他设备驱动。

Claims (11)

1.一种用于通过涡轮发动机的轴承罩壳的气体的气流回路，在所述轴承罩壳中能够喷射润滑油，所述气流回路包括：

—被布置成供给气体进入轴承罩壳(1)的供给设备(4)，

—被布置成排出在轴承罩壳(1)中所包含的至少一些气体-润滑剂混合物的排出设备(6)；

—连接到排出设备(6)的除油系统(13)，所述除油系统(13)能够从来自所述排出设备(6)的气体-润滑剂混合物中所包含的气体中分离润滑剂；

其特征在于，气流回路进一步包括设置在排出设备(6)和除油系统(13)之间的压气机(16)，所述压气机(16)能够在除油系统(13)的入口增加气体-润滑剂混合物的压力。

2.根据前一权利要求所述的气流回路，其中，除油系统(13)产生水头损失，压气机(16)能够补偿由除油系统(13)形成的至少一些水头损失。

3.根据前述权利要求之一所述的气流回路，其中，压气机(16)是离心式压气机。

4.根据权利要求1或2所述的气流回路，其中，压气机(16)是容积式压气机。

5.根据前述权利要求之一所述的气流回路，其中，压气机(16)包括至少一个旋转轴(17)，气流回路进一步包括能够旋转地驱动压气机(16)的旋转轴(17)的动力传输设备。

6.根据前一权利要求所述的气流回路，其中，该动力传输设备包括能够传输涡轮发动机的径向轴的运动到压气机旋转轴的附件齿轮箱(18)，该附件齿轮箱包括：

—能够与涡轮发动机的径向轴啮合的动力输出构件；

—能够传输动力输出构件的旋转运动到压气机旋转轴的至少一个运动链系，所述运动链系包括通过齿轮连接到动力输出构件的中心轴(27)，该中心轴被布置成传输动力输出构件的运动到压气机(16)的旋转轴(17)。

7.根据前一权利要求所述的气流回路，其中，中心轴(27)包括远端(28)，压气机被附接到中心轴(27)的远端(28)。

8.涡轮发动机，其包括涡轮发动机的轴承罩壳(1)，所述轴承罩壳(1)在绕参考轴线旋转地移动的转子和包括轴承座的定子之间被界定，靠所述转子放置的轴承安装到该轴承座上，所述罩壳包括用于进给润滑剂到所述轴承的设备(2)以及用于回收润滑剂的设备(5)，所述罩壳包括根据前述权利要求之一所述的气流回路。

9.根据权利要求8所述的涡轮发动机，进一步包括：

—被布置成压缩气体的第一压气级，

—用于抽吸包含在第一压气级出口的至少一些气体的第一设备，该气流回路的供给设备连接到第一抽吸设备。

10.根据权利要求8所述的涡轮发动机，进一步包括：

—入口扩压器；

—第一压气级；

—气体抽吸设备，所述气体抽吸设备位于入口扩压器和第一压气级之间。

11.根据权利要求8所述的涡轮发动机，该涡轮发动机包括抽吸设备，所述抽吸设备包含在大气压力下的气体，气流回路的供给设备连接到这些抽吸设备。