CN107762634B - 航空发动机滑油箱及航空发动机滑油系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发动机滑油箱及航空发动机滑油系统，其中，航空发动机滑油箱包括油箱主体(11)和散热结构，油箱主体(11)环绕设置在发动机机匣(2，3)的内壁和/或外壁的至少部分圆周上，散热结构设在油箱主体(11)的外壁上且向外凸起。本发明的航空发动机滑油箱环绕设置在发动机机匣的至少部分圆周上，有利于增加油箱主体表面的散热面积，而且散热结构能够进一步增加流经发动机内的气流与油箱主体的换热面积，从而提高热交换程度；此种滑油箱同时集成了滑油存储和滑油冷却功能，能够在航空发动机滑油系统总重量不显著增加的情况下，将滑油的工作温度保持在合适范围内，减少了整个滑油系统的成本。

Description

航空发动机滑油箱及航空发动机滑油系统

技术领域

本发明涉及航空发动机滑油系统附件技术领域，尤其涉及一种航空发动机滑油箱及航空发动机滑油系统。

背景技术

航空发动机滑油系统的基本功能是往发动机轴承和齿轮连续供给滑油，以减少运动对偶面的摩擦与磨损，防止它们腐蚀和表面硬化，带走摩擦所产生的热量和高温零件传给滑油的热量。现代航空发动机滑油系统均为闭式系统，即滑油在发动机滑油系统中循环工作。

航空发动机滑油箱是滑油系统的一个重要部件，它的主要作用是用来贮存滑油。

通常情况下航空发动机滑油系统均配备燃滑油散热器，利用温度较低的燃油来冷却滑油，避免滑油过热。近年来，随着高性能航空发动机涡轮前温度不断增加，发动机工作条件越来越苛刻，导致了滑油系统的热负荷不断增加，同时燃油消耗率不断下降，导致燃油的冷却能力不断下降，滑油得不到足够的冷却。这两者的结合势必造成滑油工作温度越来越高，这将产生导致严重的安全隐患，如滑油结焦及着火，轴承过热等。

为了解决滑油过热的问题，目前通用的做法是在滑油系统中增加一个空气－滑油散热器，利用空气来进行额外的滑油冷却。这样虽然起到了冷却滑油的效果，但由于增加了空气-滑油散热器这样一个部件，导致发动机滑油系统的重量有所增加，同时增加了造价。

发明内容

本发明的目的是提出一种航空发动机滑油箱及航空发动机滑油系统，能够在不显著增加滑油系统总重的基础上实现滑油的冷却。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种航空发动机滑油箱，滑油箱包括油箱主体和散热结构，所述油箱主体环绕设置在发动机机匣的内壁和/或外壁的至少部分圆周上，所述散热结构设在所述油箱主体的外壁上且向外凸起。

进一步地，所述油箱主体设在所述机匣上靠近发动机进气通道一侧的壁面上。

进一步地，所述油箱主体整体处于所述机匣的竖直中心平面的同侧。

进一步地，所述散热结构包括多个翅片，相邻所述翅片之间形成供空气流通的通道。

进一步地，多个所述翅片沿着所述油箱主体的周向间隔设置。

进一步地，所述翅片的设置方向与空气在发动机内的流动方向一致。

进一步地，所述翅片为平直翅片或波纹翅片。

进一步地，所述油箱主体的内壁上设有阻挡部，所述阻挡部用于延长润滑油的流动路径。

进一步地，所述阻挡部包括多个隔板，所述隔板与所述油箱主体的内壁之间形成供滑油流动的通道。

进一步地，多个所述隔板沿所述油箱主体的周向交叉设置。

进一步地，所述隔板的设置方向沿重力方向向下倾斜。

进一步地，所述油箱主体上设有供油口和回油口，所述供油口位于所述油箱主体的底端，所述回油口位于所述油箱主体的顶端。

进一步地，所述油箱主体上还设有通风口，所述通风口邻近所述回油口设置，所述油箱主体内与所述通风口对应的位置设有油气分离装置。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种航空发动机滑油系统，包括上述实施例所述的航空发动机滑油箱。

基于上述技术方案，本发明的航空发动机滑油箱，将油箱主体环绕设置在发动机机匣的内壁和/或外壁的至少部分圆周上，有利于增加油箱主体表面的散热面积，而且油箱主体的外壁上设有向外凸起的散热结构，能够进一步增加流经发动机内的气流与油箱主体的换热面积，从而提高热交换程度，更好地对滑油箱内的滑油进行冷却降温。此种滑油箱同时集成了滑油存储和滑油冷却功能，能够在航空发动机滑油系统总重量不显著增加的情况下，将滑油的工作温度保持在合适范围内，减少了整个滑油系统的成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明的航空发动机滑油箱在机匣上安装位置的纵向剖视图；

图2为本发明的航空发动机滑油箱在机匣上安装位置的横向剖视图；

图3为本发明的航空发动机滑油箱安装在机匣内壁上的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明的航空发动机滑油箱的一个实施例的具体结构示意图；

图5为图4所示航空发动机滑油箱A处的局部放大图；

图6为本发明的航空发动机滑油箱的另一个实施例的具体结构示意图；

图7为本发明的航空发动机滑油箱的一个实施例内部结构示意图。

附图标记说明

1－滑油箱；2－风扇机匣；3－中介机匣；4－加强板；11－油箱主体；12－翅片；13－回油口；14－通风口；15－注油口；16－供油口；17－隔板；18－油气分离装置。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“长度”、“宽度”和“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图6所示，本发明提供了一种航空发动机滑油箱，突破了现有技术中将集中式(例如方形、圆形等)的滑油箱直接安装在发动机机匣预定位置的方案，在一个实施例中，滑油箱1包括油箱主体11和散热结构，油箱主体11环绕设置在发动机机匣的内壁和/或外壁的至少部分圆周上，根据实际空间布置情况，既可以设置在外机匣(例如图1中的风扇机匣2)的内壁和/或外壁上，也可以设置在内机匣(例如图1中中介机匣3)的内壁和/或外壁上，例如，滑油箱1可以安装在风扇机匣2、中介机匣3、级间机匣或涡轮后机匣等位置，优选地，根据实际发动机结构需求就近选择滑油箱1的安装位置。

散热结构可以选择风冷散热结构，能够利用流经发动机的气流对滑油箱1内的滑油进行冷却。在该实施例中，散热结构设在油箱主体11的外壁上且向外凸起，能够增加油箱主体11外壁与空气的换热面积，从而加强换热效果。散热结构在油箱主体11的外壁上凸起的形状不作限制，只要能够形成空气的流道即可。另外，散热结构可以与油箱主体11一体成型，或者在单独加工完成后固定在油箱主体11上。

本发明该实施例的航空发动机滑油箱，将油箱主体环绕设置在发动机机匣的至少部分圆周上，有利于增加油箱主体表面的散热面积，而且油箱主体的外壁上设有向外凸起的散热结构，能够进一步增加流经发动机内的气流与油箱主体的换热面积，从而提高热交换程度。而且，油箱主体环绕设置的形式有利于增大油箱主体的表面积，为散热结构设置更多的凸起提供了可能性，从而更好地对滑油箱内的滑油进行冷却降温。

此种滑油箱同时集成了滑油存储和滑油冷却功能，能够在航空发动机滑油系统总重量不显著增加的情况下，将滑油的工作温度保持在合适范围内，减少了整个滑油系统的成本。

优选地，油箱主体11设在机匣上靠近发动机进气通道一侧的壁面上。航空发动机在工作时，气流在进气风扇的作用下，大部分沿着外机匣和内机匣之间的通道进入，该通道称之为发动机进气通道，将油箱主体11设在外机匣(例如图1中风扇机匣2)的内壁上，或者设在内机匣(例如图1中中介机匣3)的外壁上，滑油箱1处于发动机进气通道中，冷却气流在进入发动机后快速流动，在经过滑油箱1时能够利用风冷换热的原理充分地对滑油箱1进行冷却。

在设计油箱主体11时可以根据储油量的大小选择油箱主体11的弧长和厚度。为了获得较大的储油量，并使发动机在增加滑油箱1后在整个周向上受力均衡，油箱主体11可以环绕设置在发动机机匣的整个圆周上。如果储油量相对较少，为了减小滑油箱1的整体重量，参考图2，油箱主体11也可以只在发动机机匣的部分圆周上环绕设置，滑油箱1的在发动机机匣圆周上的设置位置也无特别限制。例如，如图2所示，设置在风扇机匣2上的滑油箱1相对于水平面对称设置，且位于风扇机匣2的左侧圆周上，设置在中介机匣3上的滑油箱1相对于水平面非对称(例如相对于水平面偏下)设置，且位于中介机匣3的左侧圆周上。

优选地，油箱主体11整体处于机匣的竖直中心平面的同侧。对于这种类型的滑油箱1，滑油箱1内的滑油能够利用重力作用辅助供油和回油，使得供油及回油阻力较小，从而使滑油箱1内的滑油能够充分地循环利用。图2中给出的滑油箱1的安装位置就属于该实施例给出的优选设置方式。

在上面实施例中提到的散热结构可以是在油箱主体11的外壁上向外凸起的多个块状结构、条状结构、片状结构或者不同形式的组合。

优选地，如图4至图6所示，散热结构包括多个翅片12，相邻翅片12之间形成供空气流通的通道。在发动机工作时，进入发动机的冷却气流从相邻翅片12之间经过，通过翅片12的换热作用，将高温滑油的热量传递至外界空气，从而降低滑油的温度。多个翅片12可以设置在油箱主体11除了安装面以外的壁面上，优选地设置在油箱主体11安装面对侧的壁面上。翅片12可以与油箱主体11一体成型或者通过焊接的方式进行固定。图4至图6所示的实施例均是油箱主体11安装在外机匣内壁上的实施例。

油箱主体11沿着发动机机匣的圆周环绕设置，可以为在油箱主体11的外壁上设置更多的翅片12提供可能性，以增强换热效果。另外，由于翅片12的厚度较小，能够增加翅片12的设置数量，从而较大限度地增加油箱主体11外壁的有效换热面积，以获得较优的散热效果；而且，翅片12的加工较为简单，能够提高滑油箱1的生产效率。

优选地，多个翅片12沿着油箱主体11的周向间隔设置。该实施例能使相邻翅片12之间形成的空气流通的通道沿油箱主体11的周向分布，充分利用沿发动机机匣周向进入的冷却气流实现散热。

较佳地，多个翅片12沿着油箱主体11的周向均匀间隔设置，这样能够使油箱主体11壁面上各处的换热效果比较均匀，从而使滑油箱1内各处的滑油温度平稳变化，以实现稳定的润滑效果。

优选地，翅片12的设置方向与空气在发动机内的流动方向一致，以使相邻翅片12间形成的供空气流通的通道与发动机内空气的流动方向一致，这样能够降低冷却气流经过相邻翅片12间隙时的阻力，有利于保证冷却气流的流量和强度，以带走油箱主体11壁面上更多的热量，从而优化换热效果。其中，此处提到的方向一致并不是指严格意义上的方向相同，只要翅片12整体沿长度方向的延伸趋势与空气在发动机内的流动方向接近一致即可。

在一种具体的实施例中，如图4和图5所示，翅片12为平直翅片，多个翅片12均匀间隔地排布在油箱主体11安装面对侧的壁面上，并沿着油箱主体11的周向排布，每个翅片12的长度方向平行于油箱主体11的轴线。平直翅片加工简单，空气流过相邻翅片12时阻力较小。

在另一种具体的实施例中，如图6所示，翅片12为波纹翅片。与平直翅片实施例的不同之处在于，每个翅片12都沿着平行于油箱主体11轴线的方向形成波纹状。波纹翅片与平直翅片相比，能够更进一步地增加油箱主体11表面的散热面积，从而增强散热效果。

在上述实施例的基础上，油箱主体11的内壁上设有阻挡部，阻挡部用于延长滑油的流动路径。该实施例能够使滑油沿着油箱主体11的内壁流动时，改变滑油固有的流动路径，通过延长流动路径更充分地通过散热结构进行热交换，从而优化滑油的散热效果。

其中，阻挡部可以是设置在油箱主体11内壁上的多个凸起结构，以阻碍滑油的流动。为了减小阻挡部在油箱主体11中占用的体积，具体地，如图7所示，阻挡部包括多个隔板17，隔板17与油箱主体11的内壁之间形成供滑油流动的通道。

优选地，多个隔板17沿油箱主体11的周向交叉设置。例如，参见图7，在油箱主体11内壁上沿宽度方向的左右两侧设置两列隔板17，且左右两侧的隔板17交叉设置。当滑油在流动过程中接触到某一隔板17时，顺着当前的隔板17从端部流下，紧接着会落到对侧的距离最近的隔板17上，依此方式流动，滑油的流动路径整体形成“之”字形，增加了滑油的流程，使滑油与翅片12间的换热更加充分。

隔板17一般选取金属材料，可以采用焊接方式固定在靠近翅片12一侧的壳体上。

更进一步地，隔板17的设置方向沿重力方向向下倾斜，能够使滑油流动顺畅，不至于发生积油。

为了使滑油箱1能够向需要润滑的部件供油，并实现滑油循环，在油箱主体11上设有供油口16和回油口13，供油口16连接航空发动机滑油系统供油路管路，用来给发动机提供工作滑油；回油口13连接航空发动机滑油系统回油路管路，用来接收循环返回的滑油。

优选地，供油口16位于油箱主体11的底端，回油口13位于油箱主体11的顶端。此处提到的底端和顶端均是相对于垂直方向而言的。这种设置方式可使返回的滑油能够顺利流回滑油箱1，并且在油箱主体11中依靠重力作用顺畅地流动至供油口16，使滑油供应充足。如图4所示，供油口16位于油箱主体11的最底端，回油口13位于油箱主体11的最顶端。

进一步地，油箱主体11上还设有注油口15，仅用来在地面维护时给滑油箱1加注滑油，发动机工作时此口处于关闭状态。

进一步地，油箱主体11上还设有通风口14，用来排出回油中所含的气体，通风口14连接至发动机的通风管路。通风口14设在邻近回油口13的位置。优选地，油箱主体11内与通风口14对应的位置设有油气分离装置18。油气分离装置18设置在通风口14内，用来分离滑油中的空气。例如，油气分离装置18通常为螺旋槽结构，油气经过螺旋槽时，滑油因离心力作用沿螺旋槽流动，因重力作用流回油箱主体11，用来分离滑油中的空气，分离出来的空气通过通风口14排出滑油箱。

具体地，可以将供油口16、回油口13、通风口14和注油口15设置在油箱主体11沿圆周方向的端面上。优选地，如图4所示，将回油口13、通风口14和注油口15依次并排设在油箱主体11沿圆周方向的上端面，将供油口16设在油箱主体11沿圆周方向的下端面。

另外，本发明还提供了一种航空发动机滑油系统，包括上述实施例所述的航空发动机滑油箱。航空发动机滑油箱环绕设置在发动机机匣的内壁和/或外壁的至少部分圆周上，可以是外机匣和/或内机匣，如图2所示，外机匣和内机匣通过加强板4进行连接加固。

此种发动机滑油系统不需要额外设置滑油散热结构，通过滑油箱1的改进设计，使滑油箱1同时具备了滑油存储和滑油冷却功能，能够在航空发动机滑油系统总重量不显著增加的情况下，将滑油的工作温度保持在合适范围内，减少了整个滑油系统的成本。而且，通过上述实施例中在油箱主体11的外壁上设置散热结构，在油箱主体11的内壁上设置阻挡部，能够在滑油箱1内对滑油进行充分地散热，降低滑油的温度，保证滑油的润滑效果。

发动机滑油系统工作时，高温滑油通过连接管路从回油口13进入滑油箱1内，流经散热通道后，从供油口16流出至供油管路，整个过程处于不断循环之中，滑油在滑油箱1内可以不断散热。

本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种航空发动机滑油箱，滑油箱(1)包括油箱主体(11)和散热结构，其特征在于，所述油箱主体(11)环绕设置在发动机机匣(2，3)的内壁和/或外壁的至少部分圆周上，所述散热结构设在所述油箱主体(11)的外壁上且向外凸起，以使所述滑油箱(1)同时集成滑油存储和滑油冷却功能，所述油箱主体(11)的弧长和厚度根据储油量需求确定；所述油箱主体(11)设在所述机匣(2，3)上靠近发动机进气通道一侧的壁面上，以使冷却气流在进入发动机后利用风冷换热对所述滑油箱(1)进行冷却；

所述油箱主体(11)整体处于所述机匣(2，3)的竖直中心平面的同侧；所述油箱主体(11)上设有供油口(16)和回油口(13)，所述供油口(16)位于所述油箱主体(11)的底端，用于连接航空发动机滑油系统供油管路，以给发动机提供工作滑油；所述回油口(13)位于所述油箱主体(11)的顶端，用于连接航空发动机滑油系统回油路管路，以接收循环返回的滑油，其中，顶端和底端均是相对于竖直方向确定。

2.根据权利要求1所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述散热结构包括多个翅片(12)，相邻所述翅片(12)之间形成供空气流通的通道。

3.根据权利要求2所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，多个所述翅片(12)沿着所述油箱主体(11)的周向间隔设置。

4.根据权利要求2所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述翅片(12)的设置方向与空气在发动机内的流动方向一致。

5.根据权利要求2所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述翅片(12)为平直翅片或波纹翅片。

6.根据权利要求1所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述油箱主体(11)的内壁上设有阻挡部，所述阻挡部用于延长润滑油的流动路径。

7.根据权利要求6所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述阻挡部包括多个隔板(17)，所述隔板(17)与所述油箱主体(11)的内壁之间形成供滑油流动的通道。

8.根据权利要求7所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，多个所述隔板(17)沿所述油箱主体(11)的周向交叉设置。

9.根据权利要求8所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述隔板(17)的设置方向沿重力方向向下倾斜。

10.根据权利要求1所述的航空发动机滑油箱，其特征在于，所述油箱主体(11)上还设有通风口(14)，所述通风口(14)邻近所述回油口(13)设置，所述油箱主体(11)内与所述通风口(14)对应的位置设有油气分离装置(18)。

11.一种航空发动机滑油系统，其特征在于，包括权利要求1～10任一所述的航空发动机滑油箱。

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