CN110056430A - 轴承共腔润滑与轴间封严装置及双转子航空发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴承共腔润滑与轴间封严装置及双转子航空发动机，轴承共腔润滑与轴间封严装置用于双转子航空发动机的高压转子轴承和低压转子轴承的润滑以及装设有高压转子轴承和低压转子轴承的轴承共腔的封严，包括用于固定在静子机匣上并同时套设于高压转子的高压转轴和低压转子的低压转轴上的轴间密封座，轴间密封座内设有用于与润滑油的供油管路连通的进油通道、用于将润滑油输送至高压转子轴承内的第一出油通道以及用于将润滑油输送至低压转子轴承内的第二出油通道，进油通道、第一出油通道以及第二出油通道相互连通；轴间密封座内设有用于连通高压压气机流道的气流通道，高压压气机流道内的高压气体经气流通道进入轴承共腔。

Description

轴承共腔润滑与轴间封严装置及双转子航空发动机
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，特别地，涉及一种轴承共腔润滑与轴间封严装置，此外，还涉及一种双转子航空发动机。
背景技术
双转子航空发动机具有高压转子和低压转子，高压压气机和高压涡轮刚性联成一体，组成了发动机的高压转子，低压压气机的转轴穿过高压压气机和高压涡轮后与低压涡轮刚性联成一体，组成发动机的低压转子，高压转子和低压转子分别通过静子支承结构与静子机匣相连，高压转子的静子支承结构包括高压转子轴承、对高压转子轴承进行冷却与润滑的高压转子润滑装置以及防止滑油漏入气流通道和防止高温气体漏入高压轴承腔的高压转子封严装置，低压转子的静子支承结构包括低压转子轴承、对低压转子轴承进行冷却与润滑的低压转子润滑装置以及防止滑油漏入气流通道和防止高温气体漏入低压转子轴承腔的低压转子封严装置，造成双转子航空发动机的轴向尺寸大，零件数量多，降低了高压转子和低压转子的可靠性。
发明内容
本发明提供了一种轴承共腔润滑与轴间封严装置及双转子航空发动机，以解决现有的双转子航空发动机使用的润滑装置和封严装置结构复杂且润滑和封严的可靠性低的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种轴承共腔润滑与轴间封严装置，用于双转子航空发动机的高压转子轴承和低压转子轴承的润滑、装设有高压转子轴承和低压转子轴承的轴承共腔的封严以及高压转轴和低压转轴的轴间封严，包括用于固定在静子机匣上并同时套设于高压转子的高压转轴和低压转子的低压转轴上的轴间密封座，轴间密封座内设有用于与润滑油的供油管路连通的进油通道、用于将润滑油输送至高压转子轴承内的第一出油通道以及用于将润滑油输送至低压转子轴承内的第二出油通道，进油通道、第一出油通道以及第二出油通道相互连通；轴间密封座内设有用于连通高压压气机流道的气流通道，高压压气机流道内的高压气体经气流通道进入轴承共腔以及高压转轴与低压转轴之间的间隙中。
进一步地，高压转子轴承与静子机匣之间和/或低压转子轴承与静子机匣之间设有弹性支承，轴间密封座内还设有与进油通道连通的用于将润滑油输送至弹性支承处的第三出油通道。
进一步地，轴间密封座内沿周向设置的用于将第一出油通道、第二出油通道以及第三出油通道连通的油槽。
进一步地，多个第一出油通道沿轴间密封座的周向排布并与油槽连通，以将润滑油从多个第一出油通道输送至高压转子轴承内；和/或多个第二出油通道沿轴间密封座的周向排布并与油槽连通，以将润滑油从多个第二出油通道输送至低压转子轴承内；和/或多个第三出油通道沿轴间密封座的周向排布并与油槽连通，以将润滑油从多个第三出油通道输送至弹性支承处。
进一步地，进油通道位于高压转轴和低压转轴的下方，以使润滑油从下往上流至油槽内并分别进入第一出油通道、第二出油通道以及第三出油通道内。
进一步地，轴间密封座与高压转轴之间设有高压密封件，轴间密封座与低压转轴之间设有低压密封件，轴间密封座的内壁面上设有用于对高压密封件和低压密封件进行轴向限位的限位槽。
进一步地，轴间密封座与高压密封件之间的间隙和/或高压转轴与高压密封件之间的间隙与气流通道连通，以使气流通道内的高压气体进入轴承共腔内，用于轴承共腔的轴间封严；轴间密封座与低压密封件之间的间隙和/或低压转轴与低压密封件之间的间隙与气流通道连通，以使气流通道内的高压气体进入轴承共腔内，用于轴承共腔的轴间封严。
进一步地，轴间密封座内还设有与气流通道连通的用于使气流通道内的高压气体进入低压压气机内的输气通道，高压密封件与低压密封件之间的间隙与气流通道连通，以使气流通道内的高压气体进入高压转轴与低压转轴之间的间隙内。
进一步地，多个气流通道布设于轴间密封座内。
根据本发明的另一方面，还涉及一种双转子航空发动机，包括上述轴承共腔润滑与轴间封严装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明的轴承共腔润滑与轴间封严装置，轴间密封座固定于静子机匣上并套设于高压转子的高压转轴和低压转子的低压转轴上，轴间密封座内的进油通道与润滑油的供油管路连通后，润滑油进入进油通道内，从第一出油通道进入高压转子轴承上，从第二出油通道进入低压转子轴承上，从而对高压转子轴承和低压转子轴承进行润滑和冷却；高压转子轴承和低压转子轴承分别安装于高压转轴和低压转轴上，并位于轴承共腔内，通过将轴间密封座内的气流通道与高压压气机流道连通后，使高压压气机流道内的高压气体经过气流通道进入轴承共腔以及高压转轴与低压转轴之间的间隙中，阻止轴承共腔内的润滑油泄漏，实现轴承共腔的封严，阻止轴承共腔内的润滑油流入高压转轴与低压转轴之间的间隙中，实现高压转轴与低压转轴的轴间封严；并防止高温气体进入轴承共腔内对高压转子轴承和低压转子轴承的转动和使用寿命造成影响；因此，高压转子轴承和低压转子轴承处于一个轴承共腔内，从而通过本发明的轴承共腔润滑与轴间封严装置同时实现了高压转子和低压转子的润滑和封严，滑油通道和气流通道均设于轴间密封座内，无需进行多个零部件的组装，结构简单，确保了高压转子和低压转子稳定运行。
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轴承共腔润滑与轴间封严装置的整体结构示意图；
图2是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的进油通道处的剖面结构示意图；
图3是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的第三出油通道处的剖面结构示意图；
图4是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的气流通道处的剖面结构示意图。
图例说明：
1、轴间密封座；11、气流通道；12、输气通道；13、进油通道；14、第一出油通道；15、第二出油通道；16、第三出油通道；17、油槽；2、高压密封件；3、低压密封件；100、高压转轴；200、低压转轴；300、静子机匣；400、高压转子轴承；500、低压转子轴承。
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。
图1是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的整体结构示意图；图2是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的进油通道处的剖面结构示意图；图3是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的第三出油通道处的剖面结构示意图；图4是本发明优选实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置的气流通道处的剖面结构示意图。
如图1和图2所示，本实施例的轴承共腔润滑与轴间封严装置，用于双转子航空发动机的高压转子轴承400和低压转子轴承500的润滑、装设有高压转子轴承400和低压转子轴承500的轴承共腔的封严以及高压转轴100和低压转轴200的轴间封严，包括用于固定在静子机匣300上并同时套设于高压转子的高压转轴100和低压转子的低压转轴200上的轴间密封座1，轴间密封座1内设有用于与润滑油的供油管路连通的进油通道13、用于将润滑油输送至高压转子轴承400内的第一出油通道14以及用于将润滑油输送至低压转子轴500内的第二出油通道15，进油通道13、第一出油通道14以及第二出油通道15相互连通；轴间密封座1内设有用于连通高压压气机流道的气流通道11，高压压气机流道内的高压气体经气流通道11进入轴承共腔以及高压转轴100与低压转轴200之间的间隙中。本发明的轴承共腔润滑与轴间封严装置，轴间密封座1固定于静子机匣300上并套设于高压转子的高压转轴100和低压转子的低压转轴200上，轴间密封座1内的进油通道13与润滑油的供油管路连通后，润滑油进入进油通道13内，从第一出油通道14进入高压转子轴承400上，从第二出油通道15进入低压转子轴承腔内的低压转子轴承500上，从而对高压转子轴承400和低压转子轴承500进行润滑和冷却；高压转子轴承400和低压转子轴承500安装于高压转轴100和低压转轴200上，并位于轴承共腔内，通过将轴间密封座1内的气流通道11与高压压气机流道连通后，使高压压气机流道内的高压气体经过气流通道11进入轴承共腔以及高压转轴与低压转轴之间的间隙中，阻止轴承共腔内的润滑油泄漏，实现轴承共腔的封严，阻止轴承共腔内的润滑油流入高压转轴100与低压转轴200之间的间隙中，实现高压转轴100与低压转轴200的轴间封严；并防止高温气体进入轴承共腔内对高压转子轴承400和低压转子轴承500的转动和使用寿命造成影响；因此，高压转子轴承400和低压转子轴承500处于一个轴承共腔内，从而通过本发明的轴承共腔润滑与轴间封严装置同时实现了高压转子和低压转子的润滑和封严，滑油通道和气流通道11均设于轴间密封座1内，无需进行多个零部件的组装，结构简单，确保了高压转子和低压转子稳定运行。通过将轴间密封座1套设于高压转轴100和低压转轴200上并固定于静子机匣300上，防止高温气体进入轴承共腔内以及润滑油从轴承共腔中漏出，但由于轴间密封座1与高压转轴100和低压转轴200之间和/或轴承共腔周围的零部件之间存在间隙，因此通过在轴间密封座1内设置气流通道11，将气流通道11与高压压气机流道连通，使高压气体经气流通道11进入轴承共腔内，从而阻止润滑油从轴承共腔周围的间隙泄漏。
如图1和图2所示，由于第一出油通道14的出油口与高压转子轴承400之间以及第二出油通道15的出油口与低压转子轴承500之间均具有一定的距离，在本实施例中，第一出油通道14和第二出油通道15的出油口均设有喷嘴结构。第一出油通道14和第二出油通道15的润滑油分别从出油口处的喷嘴结构喷入高压转子轴承400和低压转子轴承500内部，以对高压转子轴承400和低压转子轴承500充分进行润滑和冷却。第一出油通道14和第二出油通道15的径向尺寸均小于进油通道13的径向尺寸，润滑油进入第一出油通道14和第二出油通道15后压力增大，从而使润滑油从第一出油通道14和第二出油通道15的出油口的喷嘴结构喷入高压转子轴承400和低压转子轴承500内部。
如图1和图2所示，高压转子轴承400与静子机匣300之间设有弹性支承，轴间密封座1内还设有与进油通道13连通的用于将润滑油输送至弹性支承处的第三出油通道16。进油通道13内的一部分润滑油进入第三出油通道16并输送至弹性支承处，当高压转子轴承400转动时发生振动，高压转子轴承400与静子机匣300之间的弹性支承受到挤压后形成挤压油膜，以减少高压转子轴承400的振动，从而提高高压转子转动的稳定性。可选地，低压转子轴承500与静子机匣300之间也设有弹性支承，第三出油通道16设有两个出油口，其中一个出油口朝向高压转子轴承400与静子机匣300之间的弹性支承，另一个出油口朝向低压转子轴承500与静子机匣300之间的弹性支承。
如图1、图2以及图3所示，轴间密封座1沿周向设有用于将第一出油通道14、第二出油通道15以及第三出油通道16连通的油槽17。多个第一出油通道14沿轴间密封座1的周向排布并与油槽17连通，以将润滑油从多个第一出油通道14输送至高压转子轴承400内；和/或多个第二出油通道15沿轴间密封座1的周向排布并与油槽17连通，以将润滑油从多个第二出油通道15输送至低压转子轴承500内；和/或多个第三出油通道16沿轴间密封座1的周向排布并与油槽17连通，以将润滑油从多个第三出油通道16输送至弹性支承处。在本实施例中，多个第一出油通道14沿轴间密封座1的周向排布并与油槽17连通，以将润滑油从多个第一出油通道14输送至高压转子的轴承内。多个第二出油通道15沿周向排布并与油槽17连通，以将润滑油从多个第二出油通道15输送至低压转子的轴承内。进油通道13位于高压转轴100和低压转轴200的下方，以使润滑油从下往上流至第一出油通道14和第二出油通道15内。润滑油从下往上流，确保润滑油流入所有的第一出油通道14的第二出油通道15内。若润滑油从上往下流，容易造成润滑油全部流入最下方的第一出油通道14或第二出油通道15内，而无法均匀分布于每个第一出油通道14和第二出油通道15内。
如图1和图4所示，轴间密封座1与高压转轴100之间设有高压密封件2，轴间密封座1与低压转轴200之间设有低压密封件3，轴间密封座1的内壁面上设有用于对高压密封件2和低压密封件3进行轴向限位的限位槽。限位槽为设于轴间密封座1内壁面上的环形凹槽。高压密封件2和低压密封件3分别套设于高压转轴100和低压转轴200上并安装于环形凹槽内。轴间密封座1与高压密封件2之间的间隙和/或高压转轴100与高压密封件2之间的间隙与气流通道11连通，以使气流通道11内的高压气体进入轴承共腔；轴间密封座1与低压密封件3之间的间隙和/或低压转轴200之间的间隙与气流通道11连通，以使气流通道11内的高压气体进入轴承共腔内。气流通道11的出口位于轴间密封座1的内壁面上，从而使高压气体经过气流通道11以及轴间密封座1与高压密封件2之间的间隙和/或高压转轴100与高压密封件2之间的间隙进入轴承共腔内，以及高压气体经过气流通道11以及轴间密封座1与低压密封件3之间的间隙和/或低压转轴200与低压密封件3之间的间隙进入轴承共腔内。
如图1和图4所示，轴间密封座1内还设有与气流通道11连通的用于使气流通道11内的高压气体进入低压压气机内的输气通道12，高压密封件2与低压密封件3之间的间隙与气流通道11连通，构成用于使气流通道11内的高压气体进入高压转轴100与低压转轴200之间的间隙内。引气通道内的一部分高压气体从输气通道12进入高压转轴100与低压转轴200之间的间隙内，对高压压气机内的其他部件进行封严密封。
在本实施例中，多个气流通道11布设于轴间密封座1内。可选地，气流通道11为沿轴间密封座1的周向布设的环形通道，环形通道上沿轴间密封座1的周向设有多个用于使高压压气机流道内的高压气体进入环形通道内的进气口以及多个用于输气通道12连通的出气口。
本实施例的双转子航空发动机，包括上述轴承共腔润滑与轴间封严装置。本实施例的双转子航空发动机通过上述轴承共腔润滑与轴间封严装置内的气流通道11将高压转子轴承400腔和低压转子轴承500腔连通后进行引气封严，同时通过上述轴承共腔润滑与轴间封严装置内的第一出油通道14将润滑油引入高压转子轴承400内以及通过第二出油通道15将润滑油引入低压转子轴承500内，从而对高压转子轴承400和低压转子轴承500进行冷却和润滑，结构简单，零件数量少，轴向尺寸小，保证了高压转子和低压转子的可靠性。
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)

1.一种轴承共腔润滑与轴间封严装置，用于双转子航空发动机的高压转子轴承(400)和低压转子轴承(500)的润滑、装设有高压转子轴承(400)和低压转子轴承(500)的轴承共腔的封严以及高压转轴(100)和低压转轴(200)的轴间封严，
其特征在于，
包括用于固定在静子机匣(300)上并同时套设于高压转子的高压转轴(100)和低压转子的低压转轴(200)上的轴间密封座(1)，
所述轴间密封座(1)内设有用于与润滑油的供油管路连通的进油通道(13)、用于将润滑油输送至高压转子轴承(400)内的第一出油通道(14)以及用于将润滑油输送至低压转子轴承(500)内的第二出油通道(15)，所述进油通道(13)、所述第一出油通道(14)以及所述第二出油通道(15)相互连通；
所述轴间密封座(1)内设有用于连通高压压气机流道的气流通道(11)，高压压气机流道内的高压气体经所述气流通道(11)进入轴承共腔以及高压转轴(100)与低压转轴(200)之间的间隙中。
2.根据权利要求1所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，
高压转子轴承与静子机匣(300)之间和/或低压转子轴承与静子机匣(300)之间设有弹性支承，
所述轴间密封座(1)内还设有与所述进油通道(13)连通的用于将润滑油输送至所述弹性支承处的第三出油通道(16)。
3.根据权利要求2所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，
所述轴间密封座(1)内沿周向设置的用于将所述第一出油通道(14)、所述第二出油通道(15)以及所述第三出油通道(16)连通的油槽(17)。
4.根据权利要求3所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，
多个所述第一出油通道(14)沿所述轴间密封座(1)的周向排布并与所述油槽(17)连通，以将润滑油从多个第一出油通道(14)输送至高压转子轴承(400)内；和/或
多个所述第二出油通道(15)沿所述轴间密封座(1)的周向排布并与所述油槽(17)连通，以将润滑油从多个第二出油通道(15)输送至低压转子轴承(500)内；和/或
多个所述第三出油通道(16)沿所述轴间密封座(1)的周向排布并与所述油槽(17)连通，以将润滑油从多个第三出油通道(16)输送至所述弹性支承处。
5.根据权利要求3所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，
所述进油通道(13)位于高压转轴(100)和低压转轴(200)的下方，以使润滑油从下往上流至所述油槽(17)内并分别进入所述第一出油通道(14)、所述第二出油通道(15)以及所述第三出油通道(16)内。
6.根据权利要求1所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，
所述轴间密封座(1)与高压转轴(100)之间设有高压密封件(2)，所述轴间密封座(1)与低压转轴(200)之间设有低压密封件(3)，
所述轴间密封座(1)的内壁面上设有用于对所述高压密封件(2)和所述低压密封件(3)进行轴向限位的限位槽。
7.根据权利要求6所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，所述轴间密封座(1)与所述高压密封件(2)之间的间隙和/或高压转轴(100)与所述高压密封件(2)之间的间隙与所述气流通道(11)连通，以使所述气流通道(11)内的高压气体进入轴承共腔内；
所述轴间密封座(1)与所述低压密封件(3)之间的间隙和/或低压转轴(200)与所述低压密封件(3)之间的间隙与所述气流通道(11)连通，以使所述气流通道(11)内的高压气体进入轴承共腔内。
8.根据权利要求7所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，
所述轴间密封座(1)内还设有与所述气流通道(11)连通的用于使所述气流通道(11)内的高压气体进入低压压气机内的输气通道(12)，
所述高压密封件(2)与所述低压密封件(3)之间的间隙与所述气流通道(11)连通，以使所述气流通道(11)内的高压气体进入高压转轴(100)与低压转轴(200)之间的间隙内。
9.根据权利要求1所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置，其特征在于，多个所述气流通道(11)布设于轴间密封座(1)内。
10.一种双转子航空发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的轴承共腔润滑与轴间封严装置。
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