CN109236474A - 供油支板、燃气涡轮起动机及微小型燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供油支板，其应用于燃气涡轮起动机及微小型燃机的供油结构，包括与外部进油管连接并用于通入滑油的内层空心支板、与内层空心支板连接并作为导向器叶片的气动支板及与内层空心支板连接并用于向轴承座的滑油喷嘴通入滑油的滑油喷嘴座；内层空心支板位于气动支板内，内层空心支板与气动支板之间的间隙均匀。本发明的供油支板、燃气涡轮起动机及微小型燃机，采用双层支板结构，内层空心支板与气动支板之间的间隙均匀，气动支板各个部位的厚度尺寸较为均匀，不会出现某个部位厚度尺寸很大的情况，减少了气动支板的最大厚度，从而减少了叶型损失，提高了涡轮效率。

Description

供油支板、燃气涡轮起动机及微小型燃机
技术领域
本发明涉及燃气涡轮起动机及微小型燃机的涡轮部件供油结构的技术领域，特别地，涉及一种供油支板、燃气涡轮起动机及微小型燃机。
背景技术
燃气涡轮起动机以及微小型燃机由于其结构紧凑，经常将导向器设计为一体化过渡段，即将过渡段的承力支板和导向器集成在一个机匣，承力支板通常为周向均匀分布的多个气动叶型支板。叶片型的承力支板(以下简称气动支板)用于连接轴承座和导向器，涡轮部件的气动支板要经过高温燃气通道，工作温度通常为800℃以上，工作条件十分恶劣。
而润滑轴承座所需的滑油一般由外部油管引入，经由滑油进油管流进轴承座处的滑油喷嘴，滑油进油管一般由气动支板内穿过高温燃气通道。为了保证滑油在工作时不会被高温燃气影响导致结焦，滑油进油管不能与气动支板接触，所以气动支板需要有足够的空间来满足滑油进油管的通过。并且，滑油进油管通常通过焊接与轴承座和供油口连接。
但是，由于滑油进油管一般为金属圆管，为了保证油管不与气动支板接触，在滑油进油管截面积一定时，圆形管对应的气动支板截面积会较大，而在叶栅性能中，叶型损失与最大厚度有关，最大厚度的增加会导致叶型损失提升，从而降低涡轮的效率。并且，连接滑油进油管的焊缝结构加工难度大，在热应力较大的工作环境下有疲劳开裂的风险，可靠性较低。
发明内容
本发明提供了一种供油支板、燃气涡轮起动机及微小型燃机，以解决现有的燃气涡轮起动机及微小型燃机的气动支板内穿滑油进油管的结构存在的气动支板截面积大而导致的涡轮效率低的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种供油支板，其应用于燃气涡轮起动机及微小型燃机的供油结构，包括与外部进油管连接并用于通入滑油的内层空心支板、与内层空心支板连接并作为导向器叶片的气动支板及与内层空心支板连接并用于向轴承座的滑油喷嘴通入滑油的滑油喷嘴座；内层空心支板位于气动支板内，内层空心支板与气动支板之间的间隙均匀。
进一步地，内层空心支板与气动支板之间的间隙为1mm～3mm。
进一步地，供油支板与导向器一体成型制成。
进一步地，供油支板与导向器通过3D打印制成。
进一步地，气动支板的内壁面和/或内层空心支板的外壁面上设置有热防护层。
进一步地，内层空心支板还包括用于给滑油喷嘴座提供支撑的内环，内层空心支板通过内环与气动支板和轴承座连接。
进一步地，滑油喷嘴座内用于向轴承座的滑油喷嘴通入滑油的供油管路倾斜设置。
进一步地，供油管路的倾斜角度为30°～45°。
本发明还提供一种燃气涡轮起动机，其包括如上所述的供油支板。
本发明还提供一种微小型燃机，其包括如上所述的供油支板。
本发明具有以下有益效果：
本发明的供油支板采用双层支板结构，外部进油管通入的滑油依次经过内层空心支板和滑油喷嘴座内部的供油管路流入到轴承座的滑油喷嘴处，从而给轴承座提供润滑所需的滑油，并且内层空心支板与气动支板之间的间隙均匀，气动支板各个部位的厚度尺寸较为均匀，不会出现某个部位厚度尺寸很大的情况，减小了气动支板的最大厚度尺寸，从而减少了叶型损失，提高了涡轮效率。
本发明的燃气涡轮起动机及微小型燃机同样具有上述优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的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是本发明优选实施例的供油支板分别与导向器和轴承座连接的结构示意图。
图2是本发明优选实施例的图1从A-A处剖开的剖面示意图。
图例说明：
10、供油支板；20、导向器；30、轴承座；11、内层空心支板；13、气动支板；15、滑油喷嘴座；151、供油管路；16、内环。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
现有的燃气涡轮起动机和微小型燃机都包括轴承座和导向器，其中，轴承座在使用过程中需要经常注入滑油来进行润滑以确保正常工作，而润滑轴承座的滑油一般都采用外部进油管引入，然后通过供油结构流入到轴承座的滑油喷嘴处。其中，供油结构一般采用在气动支板内部设置滑油进油管来与轴承座的滑油喷嘴连接，因此，滑油进油管需要通过焊接与轴承座和气动支板上的供油口固定连接。但是滑油进油管的焊缝结构加工难度大，而且由于供油结构的工作环境温度通常较高，因此滑油进油管的焊接结构在热应力较大的工作环境下有疲劳开裂的风险，可靠性较差。另外，由于滑油进油管从气动支板内部穿过的，为了保证滑油进油管不与气动支板接触，防止气动支板的高温传递至滑油进油管而导致滑油结焦，气动支板与滑油进油管之间必须留有空隙。而滑油进油管一般采用的是金属圆管，滑油进油管的径向尺寸是一致的，但是由于气动支板是叶片型的，因此，气动支板与滑油进油管之间的间隙有大有小，因此气动支板的某个部位的厚度尺寸会增加，从而导致叶型损失提高了，降低了涡轮的工作效率。
如图1所示，本发明的优选实施例提供一种供油支板10，其应用于燃气涡轮起动机及微小型燃机的供油结构。所述供油支板10与导向器20是一体化成型制成的，一体成型的方式可以是3D打印技术整体成型或者一体注塑成型，本发明优选采用3D打印技术整体成型。所述供油支板10再与轴承座30通过焊接实现固定连接。可以理解，作为最佳的技术方案，所述供油支板10、导向器20和轴承座30三者是一体化成型制成的，优选采用3D打印技术整体成型，这样可以最大程度地减少焊接结构，提高结构的可靠性。相对于现有的供油结构，本发明的供油支板10有效减少了焊接结构，提高了供油支板10在高温环境下工作的可靠性，减少了疲劳开裂的风险。
如图2所示，所述供油支板10包括用于与外部进油管连接且用于通入滑油的内层空心支板11、与内层空心支板11连接并作为导向器20的叶片的气动支板13以及与内层空心支板11连接并用于向轴承座30的滑油喷嘴通入滑油的滑油喷嘴座15，所述内层空心支板11位于气动支板13内部，且所述内层空心支板11与气动支板13之间的间隙均匀，所述气动支板13与导向器20连接，所述滑油喷嘴座15与轴承座30连接。可以理解，所述内层空心支板11为中空结构，外部进油管通入的滑油在内层空心支板11内部流通。可以理解，所述内层空心支板11的形状与气动支板13的形状基本相同，两者都呈叶片型，从而内层空心支板11与气动支板13之间的间隙比较均匀，因此气动支板13的各个部位的厚度尺寸较为均匀，没有出现某个部位厚度尺寸很大的情况，减少了叶型损失，提高了涡轮的效率。可以理解，作为优选的，所述内层空心支板11与气动支板13之间的间隙为0.5mm～2mm，优选为0.5mm～1mm，进一步优选为1mm。当内层空心支板11与气动支板13之间的间隙在此范围内时，既可以保证内层空心支板11与气动支板13不发生接触，防止气动支板13上的高温传导至内层空心支板11上而导致其内部流通的滑油发生结焦的情况，还可以降低气动支板13的厚度尺寸，从而降低叶型损失，提高涡轮的效率。并且，当内层空心支板11与气动支板13之间的间隙在此范围内时，内层空心支板11与气动支板13之间的缝隙中有足够的空气流通量，可以很好地对内层空心支板11的外壁进行冷却，防止内层空心支板11内流动的滑油结焦。
本发明的供油支板10采用双层支板结构，外部进油管通入的滑油依次经过内层空心支板11和滑油喷嘴座15内部的供油管路流入到轴承座30的滑油喷嘴处，从而给轴承座30提供润滑所需的滑油，并且内层空心支板11与气动支板13之间的间隙均匀，气动支板13各个部位的厚度尺寸较为均匀，不会出现某个部位厚度尺寸很大的情况，从而减少了叶型损失，提高了涡轮效率。而且，本发明的供油支板10采用一体成型制成，相对于现有的供油结构，本发明的供油支板10无需在气动支板13的内部设置滑油进油管，再将滑油进油管与轴承座30和供油口进行焊接，本发明的供油支板10仅需将内层空心支板11与外部进油管连接即可，操作十分方便，减少了焊接结构，提高了供油支板10在高温环境下工作的可靠性，减少了疲劳开裂的风险。
可以理解，作为优选的，所述内层空心支板11还包括用于给滑油喷嘴座15提供支撑的内环16，所述内层空心支板11通过内环16与气动支板13和轴承座(30)连接。本发明的内层空心支板11通过设置内环16，给滑油喷嘴座15提供了一个支撑点，使得滑油喷嘴座15与内层空心支板11的连接结构更加稳固，可靠性更强，在涡轮正常工作过程中，防止滑油喷嘴座15与内层空心支板11之间的连接结构发生断裂。
可以理解，作为优选的，所述气动支板13的内壁面和/或内层空心支板11的外壁面上设置有热防护层(图未示)。由于气动支板13的工作环境温度较高，甚至达到800℃以上，因此，气动支板13的外壁面上温度是很高的。在气动支板13的内壁面上设置热防护层可以防止气动支板13外壁面的高温传导至其内壁面，进而传导至内层空心支板11而导致所述内层空心支板11内流动的滑油结焦。而在内层空心支板11的外壁面上热防护层可以进一步防止气动支板13上的热量传导至内层空心支板11内壁面。还可以理解，所述热防护层的材质为树脂基复合材料、钛合金材料、陶瓷基复合材料等，或者所述热防护层的结构为金属蜂窝结构，金属蜂窝结构的韧性较强、不易破损、隔热效果好。
可以理解，作为优选的，所述滑油喷嘴座15内用于向轴承座30的滑油喷嘴注入滑油的供油管路151倾斜设置。由于通入的滑油在内层空心支板11内基本呈垂直下落状态，滑油的流速很快，单位时间内流入的滑油量较大，而轴承座30的滑油喷嘴单位时间内所允许的滑油流入量有限，轴承座30的滑油喷嘴与供油管路151之间的连接结构工作负荷很大，可能会导致滑油泄漏的问题。本发明的供油支板10，通过将滑油喷嘴座15内的供油管路151倾斜设置，降低了滑油的流动速度，减少了单位时间内流入的滑油量，防止出现滑油泄漏的问题。还可以理解，所述供油管路151的倾斜角度为30°～45°之间，优选为30°～40°。当供油管路151的倾斜角度在此范围内，既可以确保滑油能快速地从轴承座30的滑油喷嘴通入轴承座30内部，又可以防止出现滑油泄漏的问题。
可以理解，作为优选的，所述内层空心支板11用于与外部进油管连通的端口处设置有过滤网(图未示)，过滤网可以防止外部进油管中大颗粒尺寸的残渣流入内层空心支板11而导致内层空心支板11、滑油喷嘴座15或轴承座30的滑油喷嘴发生堵塞。
本发明的另一实施例还提供一种燃气涡轮起动机，其包括如上所述的供油支板10。
本发明的另一实施例还提供一种微小型燃机，其包括如上所述的供油支板10。
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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供油支板，其应用于燃气涡轮起动机及微小型燃机的供油结构，其特征在于，
包括与外部进油管连接并用于通入滑油的内层空心支板(11)、与内层空心支板(11)连接并作为导向器(20)叶片的气动支板(13)及与内层空心支板(11)连接并用于向轴承座(30)的滑油喷嘴通入滑油的滑油喷嘴座(15)；
内层空心支板(11)位于气动支板(13)内，内层空心支板(11)与气动支板(13)之间的间隙均匀。
2.如权利要求1所述的供油支板，其特征在于，
内层空心支板(11)与气动支板(13)之间的间隙为1mm～3mm。
3.如权利要求1所述的供油支板，其特征在于，
供油支板与导向器(20)一体成型制成。
4.如权利要求3所述的供油支板，其特征在于，
供油支板与导向器(20)通过3D打印制成。
5.如权利要求1所述的供油支板，其特征在于，
气动支板(13)的内壁面和/或内层空心支板(11)的外壁面上设置有热防护层。
6.如权利要求1所述的供油支板，其特征在于，
内层空心支板(11)还包括用于给滑油喷嘴座(15)提供支撑的内环(16)，所述内层空心支板(11)通过内环(16)与气动支板(13)和轴承座(30)连接。
7.如权利要求1所述的供油支板，其特征在于，
所述滑油喷嘴座(15)内用于向轴承座(30)的滑油喷嘴通入滑油的供油管路(151)倾斜设置。
8.如权利要求7所述的供油支板，其特征在于，
所述供油管路(151)的倾斜角度为30°～45°。
9.一种燃气涡轮起动机，其特征在于，其包括如权利要求1～8任一项所述的供油支板。
10.一种微小型燃机，其特征在于，其包括如权利要求1～8任一项所述的供油支板。
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