CN109790759A - 对用于涡轮发动机的加压密封件的空气-油混合物进行除油的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对用于涡轮发动机的加压外壳(13)的空气‑油加压混合物(11,12)进行除油的系统,所述系统包括:至少一个离心脱气机(20);涡轮发动机的包括多个机械部件(21,22)的至少一个机械壳体(30),所述多个机械部件中的至少一个机械地连接到所述脱气机(20)的驱动轴,以便能使所述脱气机旋转,所述壳体(30)被构造成能够容纳用于润滑所述机械部件(21,22)的油雾(39),其特征在于,所述除油系统还包括用于将所述空气‑油混合物(11、12)与所述机械壳体(30)的所述油雾(39)隔离的装置(40),使得所述机械壳体(30)的所述油雾(39)不能富含所述混合物的待通过所述脱气机分离的油。
Description
技术领域
本发明涉及用于涡轮发动机的加压密封件或加压外壳的空气-油混合物的除油系统,所述加压密封件或加压外壳例如碳环、刷式密封件、迷宫式密封件等。
背景技术
涡轮发动机是实施有许多旋转单元(涡轮、压缩机等)的复杂系统,这些旋转单元必须配备有密封装置。这些密封装置例如由设置在旋转单元附近的加压空气迷宫式密封件、刷式密封件或碳环构成。为此,在涡轮发动机的气流中直接吸入空气。然后,该空气通过为此设置的不同密封件在涡轮发动机中行进,然后从涡轮发动机中被排出,以限制涡轮发动机的其它区域,特别是减速齿轮、附件箱等中的压力上升。然而,已经穿过涡轮发动机的各个区域行进的空气充满用于冷却和润滑旋转单元的轴承和小齿轮的油。为了防止带油的空气被喷射,以减轻涡轮发动机的环境影响并减少油耗和限制油罐的填充操作,重要的是提供用于对加压空气-油混合物的进行除油的系统,以便一方面能够回收油,另一方面能够将涡轮发动机中的已被除油的空气排出。
众所周知,对用于涡轮发动机的加压密封件或加压外壳的空气-油混合物进行除油的这种系统包括:
-至少一个离心脱气机,其包括用于围绕驱动轴布置的、将混合物分离的外壳、进入所述外壳的混合物入口、已除油的空气出口和从所述混合物中萃取的油的出口。
-涡轮发动机的至少一个机械壳体,包括多个机械部件,其中至少一个机械部件被机械地连接到所述脱气机的所述驱动轴以便能旋转地驱动所述脱气机,所述壳体被构造成包含用于润滑所述机械部件的油雾。
已知脱气机直接布置在机械壳体内以确保其被驱动。该机械壳体包括多个机械部件,其中至少一个机械部件(例如小齿轮)直接或间接地机械连接到脱气机的驱动轴上,以使脱气机能够被旋转地驱动。该机械壳体通常是涡轮发动机的附件壳体或减速齿轮。
包括机械壳体和脱气机的单元形成用于对密封件或加压外壳的加压空气-油混合物进行除油的系统。
在已知的除油系统中,空气-油混合物到达待被脱气机处理的机械壳体中,该脱气机直接布置在机械壳体内。因此,加压空气-油混合物与存在于机械壳体中的油雾混合,并且脱气机在分离外壳中处理的是由加压空气-油混合物和机械壳体的油雾形成的混合物。
本发明人试图提高已知的除油系统的产率。
特别地,本发明人试图提供一种除油系统,该除油系统使得能够将排向外部的油量限制到最小。特别地,减少涡轮发动机的油耗仍然是取得进展的主要机会。这必须使得能够优化机载的油量,并因此减少涡轮发动机的质量。它还必须能够增加任务的持续时间。它还必须能够减少涡轮发动机的维护操作。最后,它必须能够改善涡轮发动机的环境影响。
发明目的
本发明旨在提供一种除油系统,该除油系统克服了已知系统的缺点中的至少一些。
在至少一个实施例中,本发明特别旨在提供一种优化脱气机产量的除油系统。
发明内容
为此,本发明涉及一种对用于涡轮发动机的加压外壳的加压空气-油混合物进行除油的系统,所述除油系统包括:
-至少一个离心脱气机,包括:围绕驱动轴布置的、用于使所述混合物分离的外壳,使该混合物进入所述外壳中的入口,已除油的空气的出口和从所述混合物中提取的油的出口。
-涡轮发动机的至少一个机械壳体,包括多个机械部件,所述多个机械部件中的至少一个被机械地连接到所述脱气机的所述驱动轴以旋转地驱动所述脱气机,所述壳体被构造成包含用于润滑所述机械部件的油雾。
根据本发明的除油系统的特征在于,该除油系统包括将所述空气-油混合物相对于所述机械壳体的油雾隔离的隔离装置,使得所述机械壳体的所述油雾不能富含所述混合物的待被所述脱气机分离的油,并且该除油系统包括双脱气机,所述双脱气机被构造成能够在第一外壳中对加压外壳的空气进行处理,并且在第二外壳中对机械壳体的空气进行处理。
换言之,本发明实现了已经在涡轮发动机的加压外壳中流通的空气-油混合物与参与旋转驱动脱气机的机械壳体之间的物理分离。特别地,通过除油系统的脱气机分离的空气-油混合物与存在于机械壳体中的油雾隔离。这种隔离防止了来自涡轮发动机的加压外壳的空气-油混合物与来自机械壳体的油雾的油的富集。
根据本发明的系统进一步能够通过限制来自涡轮发动机的加压外壳的空气-油混合物(其是热混合物)与机械壳体的油雾之间的热交换来降低机械壳体的温度。因此,根据本发明的除油系统能够减少机械壳体的冷却需求。
根据所选择的架构,涡轮发动机的加压外壳可通过碳环、刷式密封件、迷宫式密封件或任何等效装置形成。有利地,根据本发明,所述混合物的所述隔离装置包括管道,该管道将所述加压外壳的出口直接连接到所述脱气机的所述外壳中的所述混合物的所述入口,使得加压外壳的所述混合物直接供给所述脱气机,而不与机械壳体的所述油雾相互作用。
根据该变型,除油系统包括将涡轮发动机的加压外壳的出口连接到脱气机的混合物的入口的管道。因此,该管道将在加压外壳与存在于机械壳体中的油雾脱气机之间的混合物的流通隔离开。这种管道能够防止来自加压外壳的空气-油混合物与来自机械壳体的润滑油一起富集。
有利的是,根据该变型,脱气机被容纳在所述机械壳体中,并且所述管道穿过所述机械壳体。
这种有利的变型使得能够保留与已知系统的架构类似的架构,即在机械壳体中保持脱气机,同时通过在脱气机的入口和加压外壳之间实现管道来将混合物与油雾隔离。为此,该管道穿过机械壳体。
有利的是,根据该变型,所述脱气机的所述驱动轴是中空的,并且形成所述管道的至少一部分,所述管道将涡轮发动机的所述加压外壳连接到脱气机的入口。
例如,根据本发明的一个有利的方案,所述脱气机的所述驱动轴是中空的,并且使得混合物能够被吸入到涡轮发动机的压缩机的空气入口壳体和机械壳体之间的外壳中。
该变型利用脱气机的驱动轴,使得除了其驱动脱气机的作用外,还发挥将待分离的混合物规定路线的作用,以及将混合物与存在于机械壳体中的油雾隔离的作用。
有利的是,根据本发明的另一个变型,所述脱气机被布置在所述机械壳体的外侧,并且所述脱气机的所述驱动轴穿过所述机械壳体,所述机械壳体形成将所述混合物相对于油雾隔离的隔离装置。
根据该变型,脱气机被布置在机械壳体的外侧,机械壳体的壳体由此形成将混合物相对于油雾隔离的隔离装置。
例如,根据本发明的一个有利的变型,脱气机被布置在机械壳体和涡轮发动机的压缩机的空气入口壳体之间。
有利的是,根据本发明,所述机械壳体是涡轮发动机的减速齿轮壳体或附件壳体。
有利的是,根据本发明,所述脱气机的油出口通入到所述机械壳体中。
根据该变型,通过脱气机提取的油能够用于润滑机械壳体的机械部件。
本发明还涉及一种包括根据本发明的除油系统的涡轮发动机。
通过改进的油回收系统,根据本发明的、配备有根据本发明的除油系统的涡轮发动机与根据现有技术的涡轮发动机相比使用的油更少。根据本发明的涡轮发动机比根据现有技术的涡轮发动机更轻。因此,配备有根据本发明的涡轮发动机的直升机的任务持续时间更长。此外,维护操作不那么频繁。最后,相对于根据现有技术的涡轮发动机,根据本发明的涡轮发动机的环境影响得到改善。
本发明还涉及一种脱气机和一种涡轮发动机,其特征在于具有上述的或下述的特征中的全部或部分。
附图说明
本发明的其他目的、特征和优点将在阅读以下通过示例且不限于所述示例并参考附图提供的描述之后而出现,在附图中:
-图1是根据现有技术的用于对涡轮发动机的加压密封件的空气-油混合物进行除油的系统的示意性功能视图;
-图2是根据本发明的用于对涡轮发动机的加压密封件的空气-油混合物进行除油的系统的示意性功能视图;
-图3是根据本发明一个实施例的除油系统的脱气机的示意图。
具体实施方式
在附图中,为了清楚和图示的目的,未严格遵守比例和尺寸。
对于具有相同功能或类似性质的除油系统的不同元件,在不同附图中使用相同的附图标记。
图1示出了配备有根据现有技术的除油系统的涡轮发动机的驱动轴10。该驱动轴10例如是直升机的涡轮发动机的气体发生器的和以及自由涡轮的轴的排。由实线箭头11表示的加压空气被喷射到密封件中,以确保涡轮发动机的加压外壳13的密封。然后,随着该空气11在加压外壳13内流通,该空气11被充入油中。在图1中,示出了沿着涡轮发动机的轴10流通的空气和油混合物。虚线11代表空气,虚线12代表混合物的油。
根据现有技术,密封件13的空气-油混合物的除油系统包括容纳在附件壳体30中的离心脱气机20。这种附件壳体包括多个小齿轮21、22,该多个小齿轮彼此相对地布置并机械地连接,以便能够恢复涡轮发动机的驱动轴10上的机械动力,并将这种机械动力传递到涡轮发动机的运行所必需的各种辅助部件,特别是传递到离心脱气机20,以确保它被旋转地驱动。
附件壳体30还包括喷嘴32,其用于为容纳在附件壳体30中的各种机械部件,例如特别是小齿轮21、22提供润滑油33。该喷嘴32由布置在附件壳体30外的油箱35供给油。
根据现有技术,加压外壳13的密封件所需的空气-油混合物被直接喷射到附件壳体30中,使得脱气机对加压外壳13的空气-油混合物和存在于附件箱中的油雾39的组合进行处理,所述油雾特别是由喷嘴32提供的用于润滑机械部件的油33形成的。
图2是根据本发明的一个实施例的除油系统的结构的非常示意性的视图。根据本发明,涡轮发动机的加压外壳13的空气-油混合物不再直接喷射到附件壳体30中,而是通过将加压外壳13与脱气机的入口27连接的管道40直接朝向脱气机的入口27引导。因此,该管道40能够将来自加压外壳13的空气-油混合物与附件壳体30中存在的油雾39隔离。
因此,在加压外壳13的出口和脱气机27的入口之间布置管道40防止了附件壳体30的油雾使加压外壳13的将被脱气机20分离的空气-油混合物浓缩。
脱气机20还包括用于从混合物中提取的油的出口28和用于已除油的空气的出口29。
根据本发明的一个实施例,油出口28直接连接到附件壳体30的内部,从而能够润滑壳体的机械部件。
根据另一个未示出的实施例,从混合物中提取的油被注入油箱35中。
该管道例如可以穿过附件壳体30,使得脱气机20保持被容纳在附件壳体中。
根据另一个未示出的实施例,脱气机容纳在附件壳体的外侧,并且它通过穿过附件壳体30的轴被旋转地驱动。混合物的供给能够通过管道来实现,例如根据图2的实施例描述的管道,或者通过使混合物在脱气机的入口中直接扩散来实现。
根据图3所示的另一个变型,空气-油混合物通过脱气机的驱动轴52被供给到脱气机20。该驱动轴52是中空的,使得该轴的一个端部53能够容纳待处理的混合物,并且使得该驱动轴的另一端部54能够排出已除油的空气混合物。在中空轴52中设置的隔板70还能够使入口53与出口54隔开,从而迫使空气混合物进入脱气机的外壳58a、58b。来自涡轮的混合物的流通,即从轴10到脱气机的入口53的流通,由图3中的箭头59示意性地示出。
根据该实施例,脱气机还通过安装在中空轴52上并由轴10旋转驱动的小齿轮60被旋转地驱动。
在图3中,还可以看到脱气机包括布置在其驱动轴上的两个脱气外壳,即:外壳58a和外壳58b,外壳58a用于处理来自密封件的和在如前所述的空气入口壳体中收集的空气-油混合物,外壳58b用于处理存在于附件壳体内的油雾。根据另一个变型,脱气机只能包括一个脱气外壳。
Claims (11)
1.对用于涡轮发动机的加压外壳的加压空气-油混合物(11,12)进行除油的系统,所述系统包括:
-至少一个离心脱气机(20),包括:围绕驱动轴(52)布置的、用于使混合物分离的外壳,使所述混合物进入所述外壳的入口(27,53),已除油的空气的出口(29、54)和从所述混合物中提取的油的出口(28),
-所述涡轮发动机的至少一个机械壳体(30),包括多个机械部件(21,22),所述多个机械部件中的至少一个被机械地连接到所述脱气机(20)的所述驱动轴,以便能旋转地驱动所述脱气机,所述壳体(30)被构造成包含用于润滑所述机械部件(21,22)的油雾(39),
其特征在于,所述除油系统包括将所述空气-油混合物(11,12)相对于所述机械壳体(30)的油雾(39)隔离的隔离装置(40),使得所述机械壳体(30)的所述油雾(39)不能富含所述混合物的待被所述脱气机分离的油,并且所述除油系统包括双脱气机(20),所述双脱气机(20)被构造成能够在第一外壳(58a)中对加压外壳(13)的空气进行处理,以及能够在第二外壳(58b)中对机械壳体(30)的空气进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述混合物的所述隔离装置包括管道(40),所述管道将所述加压外壳(13)的出口直接连接到所述脱气机(20)的所述外壳中的所述混合物的所述入口(27,53),使得所述加压外壳的所述混合物直接供给所述脱气机而不与所述机械壳体的所述油雾(39)相互作用。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述脱气机(20)被容纳在所述机械壳体(30)中,并且所述管道(40)穿过所述机械壳体(30)。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述脱气机的所述驱动轴(52)是中空的,并且形成所述管道(40)的至少一部分,所述管道(40)将所述涡轮发动机的所述加压外壳连接到所述入口。
5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述脱气机(20)被布置在所述机械壳体(30)和所述涡轮发动机的压缩机的空气入口壳体之间。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述脱气机(20)被布置在所述机械壳体(30)的外侧,并且所述脱气机的所述驱动轴(52)穿过所述机械壳体(30),所述机械壳体(30)形成将所述混合物相对于所述机械壳体(30)的油雾隔离的所述隔离装置。
7.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述脱气机(20)被布置在所述机械壳体(30)和所述涡轮发动机的压缩机的空气入口壳体之间。
8.根据权利要求1至8中任一项所述的系统,其特征在于,所述机械壳体(30)是涡轮发动机的减速齿轮壳体或附件壳体。
9.根据权利要求1至9中任一项所述的系统,其特征在于,来自所述脱气机的所述排油出口通入到所述壳体(30)中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统,其特征在于,来自所述脱气机的所述排油出口通入到油箱(35)中。
11.涡轮发动机,包括根据权利要求1至10中任一项所述的除油系统。
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