CN108266272A - 一种微小型涡轮发动机轴套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微小型涡轮发动机制造技术领域，尤其是涉及一种微小型涡轮发动机轴套。其特点是包括通过轴承安装在轴上的轴套壳体，轴套壳体前端与扩压器相连，轴套壳体前端轴承外侧的轴上设置有前碳环，前碳环通过前挡板和前碳环外套安装在轴的套筒上，轴套壳体后端与涡轮导向器相连，轴套壳体后端轴承外侧的轴上设置有后碳环，后碳环通过后挡板和后碳环外套安装在轴上，轴套壳体上还设置有燃油喷嘴和进油口。其采用机械密封轴套设计方法，使轴承部件得到最大程度冷却及润滑，降低了发动机对轴承的要求，提高了轴承的寿命，降低了发动机的维护成本；采用了新型的燃油喷嘴，简化了燃滑油系统的复杂油路设计，提高了喷嘴的可更换性。
Description
技术领域
本发明涉及微小型涡轮发动机制造技术领域，尤其是涉及一种微小型涡轮发动机轴套。
背景技术
随着近些年国内低空区域的开放，各种类型飞行器迅速发展，同时作为飞行器动力源的发动机也得到充足发展。当前消费级飞行器主要采用电池驱动电机作为动力源，而工业级飞行器、大型航模、通航/无人机等主要采用微小型涡轮发动机作为动力装置，主要包含微小型涡轮喷气发动机、微小型涡轮风扇发动机及微小型涡轮螺旋桨发动机等微小型涡轮发动机。轴套为微小型涡轮发动机的主要部件之一，主要工作在一个高温高压的严酷工况，与此同时，安装在轴套内部的轴承部件亦承受高温及上万的高转速，轴承的寿命直接影响着涡轮发动机的寿命。传统的微小型涡轮发动机滑油系统仅使用很小一部分燃滑油混合液通过轴套对轴承部件进行冷却和润滑，在启动和冷却过程中容易造成轴承部件冷却不足，造成轴承过热损伤甚至碳化，严重影响了发动机的使用寿命，也增加了微小型涡轮发动机的使用维护成本。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种微小型涡轮发动机轴套，有效解决了现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特点是包括通过轴承安装在轴上的轴套壳体，轴套壳体前端与扩压器相连，轴套壳体前端轴承外侧的轴上设置有前碳环，前碳环通过前挡板和前碳环外套安装在轴的套筒上，轴套壳体后端与涡轮导向器相连，轴套壳体后端轴承外侧的轴上设置有后碳环，后碳环通过后挡板和后碳环外套安装在轴上，轴套壳体上还设置有燃油喷嘴和进油口。
所述的轴套壳体上对应轴承设置有轴承支座，轴承支座上设置有冷却孔。
所述的轴套壳体前端通过螺钉与扩压器固定相连，轴套壳体后端通过螺钉与涡轮导向器固定相连，前碳环与前碳环外套之间设置有前弹簧，后碳环与后碳环外套之间设置有后弹簧，所述的前挡板通过扩压器内边缘压紧，后挡板通过涡轮导向器内边缘压紧。
所述的前碳环外套上设置有用于压紧轴承外环的前碳环外套凹槽和与碳环定位孔对应安装的前碳环外套定位销；所述的后碳环外套上设置有用于压紧轴承外环的后碳环外套凹槽和与前碳环定位孔对应安装的后碳环外套定位销。
所述的前碳环和后碳环侧面均设置有四个弹簧安装孔和一个定位孔，四个弹簧安装孔用来安装前弹簧或后弹簧，定位孔与前碳环外套定位销和后碳环外套定位销对应设置，定位销和前碳环和后碳环外套为一体结构；所述的前碳环和后碳环的内环表面均分设置有密封凹槽。
所述的前碳环和后碳环内径与轴之间有0.01～0.04mm的间隙；所述的前碳环和后碳环工作温度范围为：-120℃＜T＜500℃，压强范围：-0.8bar＜P＜75bar。
所述的燃油喷嘴通过螺纹孔与轴套壳体相连，燃油喷嘴将轴套内部油液喷到燃烧室蒸发管中。
所述的前碳环外套定位销和后碳环外套定位销均用于安装定位，端面为凹槽结构，既可以压紧轴承，传递轴向力，又可使油液通过。
本发明的有益效果是：所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其采用机械密封轴套设计方法，使微小型涡轮发动机轴承部件得到最大程度冷却及润滑，降低了发动机对轴承的要求，提高了轴承的寿命，降低了发动机的维护成本；采用了新型的燃油喷嘴，简化了发动机燃滑油系统的复杂油路设计，提高了喷嘴的可更换性。
附图说明
图1为本发明剖视结构示意图；
图2为本发明应用在微型向心涡轮发动机的剖视结构示意图；
图3为本发明的轴套壳体结构示意图；
图4为本发明的前碳环外套结构示意图；
图5为本发明的后碳环外套结构示意图；
图6为本发明的碳环主视结构示意图；
图7为本发明的图6剖视结构示意图。
图中所示：1、扩压器；2、前挡板；3、前碳环外套；4、套筒；5、轴套壳体；6、轴；7、后碳环外套；8、燃油喷嘴；9、前碳环；10、前弹簧；11、进油口；12、轴承；13、后挡板；14、涡轮导向器；15、后碳环；16、后弹簧；31、前碳环外套定位销；32、前碳环外套凹槽；51、冷却孔；52、轴承支座；71、后碳环外套定位销；72、后碳环外套凹槽；91、定位孔；92、弹簧安装孔；93、密封凹槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至7所示，所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特点是包括通过轴承12安装在轴6上的轴套壳体5，轴套壳体5前端与扩压器1相连，轴套壳体5前端轴承12外侧的轴6上设置有前碳环9，前碳环9通过前挡板2和前碳环外套3安装在轴6的套筒4上，轴套壳体5后端与涡轮导向器14相连，轴套壳体5后端轴承12外侧的轴6上设置有后碳环15，后碳环15通过后挡板13和后碳环外套7安装在轴6上，轴套壳体5上还设置有燃油喷嘴8和进油口11。
进一步，所述的轴套壳体5上对应轴承12设置有轴承支座52，轴承支座52上设置有冷却孔51。
进一步，所述的轴套壳体5前端通过螺钉与扩压器1固定相连，轴套壳体5后端通过螺钉与涡轮导向器14固定相连，前碳环9与前碳环外套3之间设置有前弹簧10，后碳环15与后碳环外套7之间设置有后弹簧16，所述的前挡板2通过扩压器1内边缘压紧，后挡板13通过涡轮导向器14内边缘压紧。
进一步，所述的前碳环外套3上设置有用于压紧轴承12外环的前碳环外套凹槽32和与前碳环9定位孔91对应安装的前碳环外套定位销31；所述的后碳环外套7上设置有用于压紧轴承12外环的后碳环外套凹槽72和与后碳环15定位孔91对应安装的后碳环外套定位销71。
进一步，所述的前碳环9和后碳环15侧面均设置有四个弹簧安装孔92和一个定位孔91，四个弹簧安装孔92用来安装前弹簧10或后弹簧16，定位孔91与前碳环外套定位销31和后碳环外套定位销71对应设置，前碳环9和后碳环15分别通过前弹簧10和后弹簧16产生预紧力，使得与前挡板2或后挡板13紧密接触，达到密封作用；所述的前碳环9和后碳环15的内环表面均分设置有密封凹槽93，燃油在密封凹槽93内部会形成紊流，起到逐级降压，达到密封效果；所述前碳环9和后碳环15内径与轴6之间有0.01～0.04mm的间隙，在油的作用下会产生油膜将碳环托起，并达到密封效果；所述前碳环9和后碳环15工作温度范围为：-120℃＜T＜500℃，压强范围：-0.8bar＜P＜75bar，性能优异，适用性强。
进一步，所述的燃油喷嘴8通过螺纹孔与轴套壳体5相连，燃油喷嘴8将轴套壳体5内部油液喷到燃烧室蒸发管中。
进一步，所述的前碳环外套定位销31和后碳环外套定位销71均用于安装定位，端面为凹槽结构，既可以压紧轴承，传递轴向力，又可使油液通过。
所述的一种微小型涡轮发动机轴套，使用时，轴承12首先安装到轴套壳体5的轴承支座52上面，前碳环外套3的前碳环外套凹槽32处贴紧轴承12外环，前弹簧10和后弹簧16分别安装在前碳环9和后碳环15对应的弹簧安装孔92中，同时，将前碳环9和后碳环15上的定位孔91安装在对应的前碳环外套定位销31和后碳环外套定位销71上，前挡板2与前碳环9接触并通过轴套壳体5定位，后碳环外套7的后碳环外套凹槽72处贴紧轴承12外环，后挡板13与后碳环15接触并通过轴套壳体5定位，微小型涡轮发动机燃滑油系统供油路通过进油口11将所有的燃滑油混合液导入密封轴套内部，对轴承部件进行充分冷却，然后燃滑油混合液一部分通过轴套壳体5内部右侧的轴承支座上的冷却孔，一部分通过轴承内外环间隙，通过右碳环外套7的凹槽结构输到燃油喷嘴8，将油液喷到燃烧室进行燃烧。
以限制本发明，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 (7)
1.一种微小型涡轮发动机轴套，其特征是包括通过轴承安装在轴上的轴套壳体，轴套壳体前端与扩压器相连，轴套壳体前端轴承外侧的轴上设置有前碳环，前碳环通过前挡板和前碳环外套安装在轴的套筒上，轴套壳体后端与涡轮导向器相连，轴套壳体后端轴承外侧的轴上设置有后碳环，后碳环通过后挡板和后碳环外套安装在轴上，轴套壳体上还设置有燃油喷嘴和进油口。
2.如权利要求1所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特征在于：所述的轴套壳体上对应轴承设置有轴承支座，轴承支座上设置有冷却孔。
3.如权利要求1或2所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特征在于：所述的轴套壳体前端通过螺钉与扩压器固定相连，轴套壳体后端通过螺钉与涡轮导向器固定相连，前碳环与前碳环外套之间设置有前弹簧，后碳环与后碳环外套之间设置有后弹簧，所述的前挡板通过扩压器内边缘压紧，后挡板通过涡轮导向器内边缘压紧。
4.如权利要求3所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特征在于：所述的前碳环外套上设置有用于压紧轴承外环的前碳环外套凹槽和与碳环定位孔对应安装的前碳环外套定位销；所述的后碳环外套上设置有用于压紧轴承外环的后碳环外套凹槽和与前碳环定位孔对应安装的后碳环外套定位销。
5.如权利要求3所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特征在于：所述的前碳环和后碳环侧面均设置有四个弹簧安装孔和一个定位孔，四个弹簧安装孔用来安装前弹簧或后弹簧，定位孔与前碳环外套定位销和后碳环外套定位销对应设置，定位销和前碳环和后碳环外套为一体结构；所述的前碳环和后碳环的内环表面均分设置有密封凹槽。
6.如权利要求5所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特征在于：所述的前碳环和后碳环内径与轴之间有0.01～0.04mm的间隙；所述的前碳环和后碳环工作温度范围为：-120℃＜T＜500℃，压强范围：-0.8bar＜P＜75bar。
7.如权利要求1所述的一种微小型涡轮发动机轴套，其特征在于：所述的燃油喷嘴通过螺纹孔与轴套壳体相连，燃油喷嘴将轴套内部油液喷到燃烧室蒸发管中。
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