CN111107923A - 涡轮机离心式通气器构件和用于制造所述构件的方法 - Google Patents

涡轮机离心式通气器构件和用于制造所述构件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111107923A
CN111107923A CN201880060647.XA CN201880060647A CN111107923A CN 111107923 A CN111107923 A CN 111107923A CN 201880060647 A CN201880060647 A CN 201880060647A CN 111107923 A CN111107923 A CN 111107923A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
duct
air
honeycomb structure
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880060647.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111107923B (zh
Inventor
阿诺德·尼芬克尔
本杰明·弗勒瑞格
塞德里克·朗佩格纳特
塞缪尔·茹瑟林
皮埃尔·盖姆
塞德里克·盖奥盖特
雷米·兰奎廷
菲利普·欧露阿朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Helicopter Engines SAS
Original Assignee
Safran Helicopter Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Helicopter Engines SAS filed Critical Safran Helicopter Engines SAS
Publication of CN111107923A publication Critical patent/CN111107923A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111107923B publication Critical patent/CN111107923B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0052—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with filtering elements moving during filtering operation
    • B01D46/0056—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with filtering elements moving during filtering operation with rotational movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N39/00—Arrangements for conditioning of lubricants in the lubricating system
    • F16N39/002—Arrangements for conditioning of lubricants in the lubricating system by deaeration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/602—Drainage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/98—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2210/00—Applications
    • F16N2210/02—Turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明涉及从涡轮机的空气/油混合物中去除气体的离心式通气器的构件，构件旨在绕对称轴线(X)旋转，构件包括结构部件(2，3)，其构造成界定用于所述混合物的流动的流动路径(4)，流动路径包括：用于所述混合物离心分离的周向室(10)；用于所述空气/油混合物进入所述室(10)的轴向入口(6)；径向油出口(9)，用于无油空气的出口(16)，构件还包括至少一个蜂窝结构(5)，例如由金属泡沫类型的材料制成，被构造成在允许空气通过的同时过滤油并至少占据所述流动路径(4)中的空间(17)，从而关闭轴向入口(6)和内部径向出口(12)之间的连通，特征在于，结构部件(2、3)和蜂窝结构(5)形成为单个构件。本发明还涉及所述构件的增材制造的方法。

Description

涡轮机离心式通气器构件和用于制造所述构件的方法
技术领域
本发明涉及一种涡轮机离心式除气器。
背景技术
现有技术尤其包括文献WO-A2-0236240、FR-A1-2 299 898、EP-A1-0 780546和EP-A1-2 352 908。
涡轮机是复杂的系统，具有一定数量的旋转组件(涡轮、压缩机等)，这些组件必须配备密封装置。这些密封装置通常由布置在旋转组件附近的压缩空气迷宫式密封件制成。为此，直接在涡轮机的空气管道中对空气进行采样。然后，该空气通过为此目的而设置的不同迷宫行进进入涡轮机，然后从涡轮机向外排出，以限制涡轮机其他区域(尤其是减速齿轮、附件箱等)的压力增加。但是，该空气经过涡轮机的不同区域后，充满了用于冷却和润滑旋转组件轴承和小齿轮的油。为了避免排放充满油的空气，减少涡轮机的生态影响，减少油耗并限制油储备的填充操作，重要的是提供除气器，以在空气从涡轮机向外排出之前能够使油从空气分离。
这种除气器通常由机械动力输出装置布置和驱动，该机械动力输出装置在涡轮机的附件箱或减速齿轮的水平处。
以一种已知的方式，这种离心式除气器包括一个或多个空气/油混合物的离心分离壳室，该离心分离壳室围绕空心轴布置并且由外环形壁和内环形壁界定。除气器还包括用于向壳室供应空气/油混合物的轴向入口，以及布置在外壁中的周缘油出口。因此，在除气器的通常通过减速齿轮或附件箱的小齿轮获得的旋转期间，油自然地通过离心力被驱动朝向布置在除气器的周缘的油出口。此外，无油的空气出口布置在内壁中且与空心轴连接，这使得可以向外排出空气。
某些除气器，例如在申请WO-A1-2011004023中描述的除气器，还包括布置在除气器的壳室中的过滤器，以改善油滴的捕获并因此有利于混合物脱油。实际上，过滤器增加了可用的接触表面，并因此提高了由混合物流传输的油滴粘附到壁上的可能性。这些过滤器通常由金属泡沫形成，例如以商品名
Figure BDA0002416496030000021
出售的泡沫。
然而，内部负载损失通常会对已知的除气器的性能产生不利影响，内部负载损失尤其是由于两个原因造成的，即在脱油过程中空气流所用的包括离心壳室的管道形式和金属泡沫的存在。
关于除气器的限定了由空气流采用的管道的内部形式，制造方法对于待实现的最佳几何形状的可能性而言可能是有限的。
关于金属泡沫的存在，负载损失是由于以下事实造成的：在高速度下(例如，对于大约6000rpm的速度)，由金属泡沫构成的前表面充当壁且空气颗粒在泡沫中的渗透程度很低。从这一观点出发，例如集成确定的泡沫的已知的制造方法不能控制结构的几何形状。
因此，要找到与两个方面兼容的技术/生产手段解决方案对就很复杂，这两个方面是损失的最小化和脱油能力的最优化。因此，找到的解决方案是这两个方面之间的折衷，而不是两者的最佳选择。
作为一个示例，铸造使得可以产生复杂的形状，从而限制负载损失，但是使复杂的金属泡沫被集成或降低了其增益。
根据另一个示例，传统的机加工使得可以集成金属泡沫，但是限制了产生空气管道形式的自由度并且使构件参考的数量成倍增加。在这种情况下，壳室的形式对于负载损失不是最佳的，并且泡沫结构的几何形状的选择会被进入内部空间的入口所限制，该泡沫结构容纳在壳室中以有利于穿过它们的空气流。
因此，需要设计一种除气器，该除气器的制造方法使得关于在脱油期间使空气流流通所选几何形状具有一定的自由度，并且可以简单地集成“金属泡沫”类型的结构，该结构能够提高油滴的捕获率。
发明目的
本发明的目的是提供一种满足上述需求的除气器设计，以获得一种涡轮机离心式除气器，该涡轮机离心式除气器相对于已知的除气器具有改进的性能。
本发明的目的还在于提供一种除气器，其中泡沫的结构使得它通过最小化相关的负载损失来最大化捕获的油滴数量。
发明内容
为此，本发明涉及一种用于涡轮机空气/油混合物的离心式除气器的构件，该构件旨在绕对称轴线旋转，该构件包括结构部件，该结构部件被构造成界定用于所述混合物的流动的管道，该管道包括：
-所述空气/油混合物的至少一个环形轴向入口和环形内部径向出口，环形内部径向出口比所述轴向入口更靠近对称轴线并且被构造成使无油空气排出；
-周向离心壳室，该周向离心壳室在包括所述轴向入口的第一端部和与所述内部径向出口连通的第二端部之间轴向延伸；
-至少一个径向油出口，该径向油出口布置在离心壳室的大致环形的径向外壁中，并且构造成能够使通过离心从所述混合物分离的油从除气器向外排出。
该构件还包括至少一个蜂窝结构，例如泡沫或网格，蜂窝结构被构造成允许空气通过的同时过滤油并且占据所述管道中的至少一个空间，从而关闭轴向入口和内部径向出口之间的连通。
所述构件的特征在于，结构部件和蜂窝部件由单个构件形成。
在本申请中，两个构件或部件“由单个构件形成”是指以下事实：这两个构件或部件是一体式的，即物理上连接在一起，并且在不损坏它们的情况下不能断开。
应当注意，结构部件和蜂窝结构由单个构件形成，但是不必由相同的材料制成。特别地，蜂窝结构的多孔材料可以是金属的或非金属的。确实可以设想考虑此构件的塑料应用，因为在附件箱中，至少在直升机涡轮中，它们在从离心的观点来看是可以接受的旋转速度下被使用，但也在所谓的“冷”温度(<200℃)下被使用。
蜂窝结构由多孔材料制成，该多孔材料使得可以与空气/油混合物形成大的潜在接触表面。这使得可以提高捕获油颗粒的可能性，该油颗粒随后被离心到除气器外部。多孔材料可以形成具有随机几何形状的泡沫。优选地，材料形成呈现出重复图案的网格。蜂窝结构充当过滤器。此外，离心作用使得可以通过连续排出粘附在过滤器上的油滴来避免所述过滤器的饱和。
发明人已经认识到，例如通过增材制造来生产构件(其中结构部件和蜂窝结构由单个构件形成)的事实使得可以优化两个结构部件的形式，以引导通过这两个结构部件的流体流动，从而使负载损失最小，并且容易地集成容纳在管道的合适空间中的蜂窝结构，从而改善了分离油和空气的性能。另外，单个构件的制造使得在金属泡沫的结构上具有更大的自由度。可以避免使用产品目录中预先确定的泡沫。
优选地，无材料空间在离心壳室中在轴向入口与蜂窝结构所占据的空间之间轴向延伸，由蜂窝结构占据的所述空间至少部分地在离心壳室内部延伸。
无材料空间有利于抽吸待分离的空气/油混合物，并有助于分离大直径的油滴，而具有蜂窝结构的空间则有利于捕获剩余的待穿过离心壳室的外壁的轴向油出口排出的油颗粒。换句话说，蜂窝结构没有完全充满离心壳室(其中在除气器运行时，离心力主要施加在离心壳室中)，但仅在离心壳室的末端处有空间。轴向混合物入口附近的第一空间没有多孔材料。
这种特殊的结构使得空气/油混合物可以通过轴向入口进入构件，并在无材料空间中轴向流通而不会产生明显的负载损失。在该第一空间中，通过在离心力的作用下使大直径的油滴朝着离心壳室的周缘移动来进行第一脱油阶段。然后，蜂窝结构的多孔材料被空气和剩余的油滴(即，具有较小直径的油滴)轴向攻击，从而限制了负载损失。然后将由多孔材料捕获的油滴向离心壳室的周缘离心。
优选地，该结构部件包括回转的第一壳体，该第一壳体被回转的第二壳体包围，第一壳体和第二壳体分别形成管道的内周向壁和外周向壁，该第二壳体包括第一部分和基本径向的第二部分，第一部分形成离心壳室的径向外壁，第二部分限定出管道的与所述轴向入口相对的轴向边界。
优选地，第一壳体包括与径向入口相对的轴向端部，该轴向端部与第二壳体的第二部分一起界定出在离心壳室的第二端部的水平处朝向对称轴线的出口，该轴向端部被成形为例如凸起或圆形的周向板，以使空气/油的混合物在管道的最大直径上保持尽可能长的时间。
这使得可以受益于最大的离心作用，并因此改善了空气/油分离的性能水平。
甚至更优选地，由蜂窝结构占据的空间在横向于管道的第一表面和横向于管道的第二表面之间延伸，该第一表面将第一壳体连接到离心壳室的径向外壁，该第二表面在第一壳体的与径向入口相对的轴向端部的水平处将第二壳体的第二部分与第一壳体连接。
有利地，第一表面和第二表面各自相对于横向于对称轴线的平面具有0°至45°之间的角度的主倾角，正值对应于该面通过从第一壳体延伸而从轴向入口偏离的事实。
因此，可以将蜂窝结构放置在刚好足以阻挡油滴而又不引入任何不必要的负载损失的空间中。
有利地，结构部件包括连接第一壳体和第二壳体的基本上轴向的隔板，该隔板沿周向分布并且将管道分成围绕对称轴线径向布置的多个隔室，每个隔室与轴向入口、内部径向出口以及至少一个径向油出口连通。
根据该实施例，离心壳室被分成多个隔室，每个隔室连接到混合物的轴向入口以能够被供给有混合物，被连接到一个或多个径向油出口以能够将油排放到除气器外面，以及被连接到内部径向出口以能够将无油空气排向空心轴。这些隔室围绕对称轴线均匀分布。这使得可以通过形成用于分离混合物的多个离心子壳室来改善混合物的脱油。
该结构部件可以包括在管道的第二部分中连接第一壳体和第二壳体的元件，从而使离心壳室与内部径向出口连通，所述元件被构造为在构件的增材制造过程中用作两个壳体之间的支撑件，并有利于无油空气在管道的第二部分中流动。
在该变型中，这些支撑元件(例如拱形件)的存在使得可以将与增材制造相关的约束(例如，防止在制造过程中第二壳体的一部分倒塌的事实)转换为改进管道中的负载损失的优势。
有利地，蜂窝结构的孔隙率和/或纹理在蜂窝结构所占据的空间中轴向和/或径向变化，以便使靠近第一壳体的几乎不受离心力的区域与靠近径向外壁的高度经受离心力的区域之间的负载损失标准化，和/或优化由蜂窝结构捕获的油滴朝向径向油出口的排出。
特别地，关于纹理，蜂窝结构可以形成网格，网格的密度和/或图案特征在空间中轴向和/或径向变化。
在给定根据本发明的构件的结构的情况下，无油空气入口和出口之间的空气的最短路径是通向蜂窝结构的基部的路径，即在对称轴线附近。因此，空气趋于穿过该下部分，该下部分比接近壳室的周缘的部分受到的离心力小。为了限制这种现象，孔隙率和/或纹理的变化使得可以更好地分布空气的通道并使负载损失标准化。因此，流得到更好的分配，且混合物的速度更加均匀。在蜂窝结构中上升的油也趋于形成越来越大的油滴，这增加了在壳室的周缘附近的结构的多孔材料中的油浓度。如上所述，由蜂窝结构占据的空间的形式使得也可以促进排出包含在蜂窝结构中的油。
本发明还涉及一种涡轮机空气/油混合物的离心式除气器，该离心式除气器包括如上所述的构件，与所述构件成一体的空心轴，以及该组件的旋转小齿轮，空心轴被构造成接收从内部径向出口排出的空气。
此外，本发明涉及一种用于制造这种构件的方法，该方法包括结构部件和蜂窝结构的同时增材制造阶段。
例如通过金属粉末的激光熔合或用不同材料进行的三维打印而进行的增材制造可以创建针对根据本发明的构件所述的复杂形式，从而确保蜂窝结构在空间中具有可演变的组成并确保蜂窝结构适配由结构部件界定的管道形式。
附图说明
通过阅读以下仅作为非限制性示例并且参照附图而给出的描述，本发明的其他目的、特征和优点将显现，在附图中：
-图1是根据本发明实施例的除气器的根据对称平面的示意性透视截面图；
-图2是根据本发明制造的用于图1的除气器的构件的根据对称平面的示意性局部透视截面图；
-图3a至图3d示出了对于在图1的矩形所示的构件的一部分可能的蜂窝结构的不同实施方式；
-图4a示出了未考虑制造限制的图2的构件的结构部件的分解透视图；和
-图4b示出了考虑了制造限制的图2的构件的结构部件的分解透视图。
具体实施方式
在附图中，不严格遵守尺度和比例，并且这是出于说明和清楚的目的。
如图1所示，根据本发明的除气器包括构件1，构件1可绕中心对称轴线X旋转移动。如在图2中更详细地示出的，所述可移动构件1包括结构部件，该结构部件包括：被第二壳体3包围的第一壳体2。两个壳体2、3之间的空间形成绕中心对称轴线X的回转管道4，回转管道旨在使待分离的空气油混合物流通。
所述构件1还包括一个或多个金属泡沫类型的蜂窝结构5，该蜂窝结构旨在过滤较细的油滴。
发明人已经想到了借助于对结构部件2、3和蜂窝结构5同时进行增材制造的方法来既在选择使空气流流通的几何形状方面获得一定的自由度，又简单地集成能够增加油滴捕获率的蜂窝结构。组件的增材制造可以通过用于金属粉末的受控激光熔合的方法以已知的方式进行。
下面参照图2给出该方法类型得到的构件的实施例。
管道4包括轴向入口6，轴向入口用于待分离的空气油混合物。考虑到对混合物进行离心，该轴向入口6对应于管道4的主要沿轴向延伸的第一部分7的第一端部。轴向延伸的第一管道部分7用作离心壳室，因为在那里离心力以更大的力施加在空气/油混合物上。因此，在下面的描述中将第一管道部分称为离心壳室7。
在此，管道还包括围绕对称轴线周向分布的多个隔室。隔室通过轴向隔板8形成。有利地，这些轴向隔板8连接第一壳体2和第二壳体3，从而形成使它们成为一体的连接。每个隔室与混合物的轴向入口6连通。轴向隔板8形成叶片，这些叶片驱动进入相邻隔室的混合物旋转。
离心壳室7在其第二轴向端部处被第二壳体3的基本上垂直于对称轴线X的部分3a轴向封闭，并且包括在第一壳体2和第二壳体3之间朝向对称轴线X的径向开口10。第二壳体3形成离心壳室7的径向外壁3b直到其第二端部。离心壳室7包括布置在径向外壁3b中的多个径向油出口9，并且被构造成能够通过除气器的离心力的作用来排出从混合物中分离出的油。管道4的每个隔室连接到一个或多个径向油出口9。
第一壳体2形成离心壳室7中的管道隔室的径向内壁。第一壳体2从管道的入口6开始在第二壳体3的轴向部分3a之前轴向停止，以将径向开口10向内布置到离心壳室7的第二端部。第一壳体的形式可被优化以有利于油的分离并且尤其是在径向出口水平处形成的弯曲部处最小化负载损失。在所示的示例中，径向内壁从轴向入口6开始基本上是环形的，并且包括与径向入口6相对的轴向端部2a，轴向端部2a在离心壳室7的第二端部的水平处形成了凸起或圆形周向板。第一壳体的轴向端部2a的这种形状倾向于使流体径向向外返回至在离心壳室的出口处形成在管道4中的弯曲部的通道，从而优化空气/油混合物流的流动。
该管道包括第二部分11，该第二部分通过在第一壳体2和第二壳体3之间的径向开口10与离心壳室7连通，并且该第二部分被构造为将流体引导向在空的圆柱形空间中的径向出口12，该径向出口在离心壳室7的边界之间轴向地延伸。第一壳体2和第二壳体3形成套环13、14，套环13、14限制所述空的圆柱形空间。这些套环13、14被构造成将构件1连接至如图1所示的轴15，轴15使构件旋转。
在此，第二壳体3形成基本横向的外底部，在增材制造方法中，构件1可放置在该外底部上。管道4的根据纵向平面的截面具有优化的弯曲形状，以将无油空气引向内部径向出口12。
根据本发明，该构件在每个隔室中还包括至少一个蜂窝结构16。
有利地，蜂窝结构5没有完全延伸到管道4的隔室中。在所示的示例中，蜂窝结构主要延伸到离心壳室7中，以便在隔室中形成两个连续的独立空间：仅延伸到离心壳室7中的无蜂窝材料的空间16和配备有蜂窝材料的空间17。无蜂窝材料的空间16通过隔室在轴向入口6上的开口被供给混合物，并且无蜂窝材料的空间通向配备有蜂窝材料的空间17。配备有蜂窝材料的空间17通向管道的第二部分11。因此，无蜂窝材料的空间16呈现出除气器的简单离心功能，从而使油/空气混合物能够渗入除气器的管道4，然后使其在旋转标志件中轴向移动。在该移动期间，执行第一脱油阶段。配备有蜂窝材料的空间17具有捕获在第一阶段期间未提取的油滴的功能。此外，该第二脱油阶段在配备有蜂窝材料的空间17中进行，而没有由于油滴的轴向攻击而造成的明显的负载损失。另外，离心壳室的在无蜂窝材料的空间16和配备有蜂窝材料的空间17之间进行的分离使得可以通过在无蜂窝材料的空间16中的第一脱油阶段来避免配备有蜂窝材料的空间17的材料饱和。发明人已经认识到，这种结构使得可以提供以下结果：将完全没有蜂窝材料的除气器的低负载损失与完全配备有蜂窝材料的除气器的良好分离结合起来。换句话说，两个空间接合以提供超出单独采用的两个空间的每个结果的总和的结果。
此外，通过增材制造方法，可以选择配备有蜂窝结构的空间17的几何形状以最大化其过滤功能。在图2所示的实施例中，该空间17绕过离心壳室7的末端处的弯曲部。在此，空间17从径向入口6一侧由径向延伸进入到两个壳体2、3之间的离心壳室中的管道截面界定，并从内部径向出口12一侧通过主要在第二壳体3的基本轴向部分3a与第一壳体2的形成绕过凸起的轴向端部2a之间轴向延伸的管道截面界定。空间17也可以通过沿着外壁3a和内壁2的边缘从第二管道部分11径向向内延伸。因此，蜂窝结构5可以被放置在该空间中，这足以在不引入任何不必要的负载损失的情况下阻挡油滴。
图2的示例示出了在基本径向的第一面5a和基本垂直于径向平面的第二面5b之间界定的配备有蜂窝结构的空间17，但图2不是限制性的。图1示出了一种变型，其中第二面5b相对于垂直于对称轴线X的平面倾斜。
可以考虑其他变型。发明人建议第一面5a和第二面5b相对于垂直于对称轴线X的平面以在0°至45°之间变化的角度倾斜，正值对应于面5a、5b以远离第一壳体2的方式偏离轴向入口6。
空间17的延伸以及第一面5a和第二面5b的取向是本领域技术人员的实践的一部分以及本领域技术人员对蜂窝结构5的纹理的空间演变的选择，以优化油的过滤功能。应当注意，由该优化产生的第一面5a和第二面5b不必彼此平行。
另外，如图2和图3a至图3d所示，增材制造方法使得蜂窝结构的纹理和孔隙率可以沿径向和轴向变化。如图3c所示，孔隙率可以很小，或者如图3a或3b所示，孔隙率可以更大。可变的孔隙率使得可以标准化几乎不受离心力的靠近内壁2的区域和高度受到离心力的靠近外壁3的区域之间的负载损失。油滴被蜂窝结构捕获，并由于构件1的旋转所产生的离心力而向除气器的周缘移动。但是，无油空气自然地朝着每个隔室的内部径向出口排出。
根据图3a至3d所示的实施例，纹理可以径向和/或轴向地变化。纹理可以对应于网格结构，网格结构如图3b至图3d所示具有规则的纤维交织，或者如图3a所示具有不规则的纤维交织。不规则的交织可以有效地阻挡油滴，例如在靠近内壁2的区域中或在管道4的径向内部区域中。网格的规则结构所偏向的取向对于引导油滴朝向外部径向排出出口9并且避免油在蜂窝结构5的径向外部区域中会阻塞空气的流动的积聚会是有效的。
在未示出的实施例中，还可以使方位纹理和孔隙率在每个隔室内部变化。至于径向方向上的离心力作用，这使得可以考虑相对于旋转方向位于后面的隔室的轴向隔板8可能发生的积聚效应。
这些实施例使得可以将蜂窝结构适配于管道的形式，从而通过使相关的负载损失最小化而使捕获的油滴的数量最大化。
在此阶段必须注意，增材制造方法使得金属粉末的激光熔合施加了约束，使得在制造过程中构件自身不会倒塌。尤其是，如果考虑两个界定出管道4的壳体2、3，并且如果该构件是通过根据对称轴线X竖直升高来制造，则：
-将构件1放置在机器中，以使壳体2、3在制造过程中没有悬空的水平面；
-或设计呈现最小约30至45°的倾斜度的壳体2、3的形式；
-或提供在增材制造后移除的支撑结构，以支撑水平面。
图4a示出了在没有蜂窝结构5来更好地表征壳体2、3的情况下，在考虑上述约束之前所设想的构件形式。可以看出，第一壳体2具有基本上环形的部分，该基本上环形的部分在其端部2a的位置处形成水平板，该水平板在增材制造方法期间悬置并沿对称轴线X的方向前进。该水平板可倒在横向轴向隔板8之间，从而限制隔室。
在图4b所示的实施例中，将支撑拱形件16添加到图4a的形式中并制造在轴向隔板8之间。支撑拱形件位于管道的第二部分11中，优选地位于由蜂窝结构5(未示出)占据的空间17与内部径向出口12之间。拱形件16使得可以保持第一壳体2的在制造过程中将水平地位于两个连续的隔板8之间的部分。壳体2、3的原始形式因此可以被保持，其已经与蜂窝结构5的原始形式一起被设计以优化除气器的性能。
另外，在所示的实施例中，这些支撑拱形件16被保持在最终构件1中，而不是在制造后试图去除它们，考虑到蜂窝结构的存在，去除它们有变得复杂的风险。
由于支撑拱形件16的形式适于通过最小化所产生的负载损失来改善去油能力，因此，提供这种解决方案包括将增材制造方法的约束转化为竞争优势。
参照图1，根据本发明的构件被用在除气器中，该除气器包括用于旋转该构件的小齿轮18，小齿轮本身包括遮挡件19。遮挡件19与可移动构件1一体地连接，并且包括在管道4的隔室中的面向混合物的轴向入口6的开口。轴向入口6中的开口和径向出口9相对于小齿轮18的遮挡件19的这种特殊布置使得可以防止通过径向出口9排空的油管道4的任何重新引入。尤其是，通过由外壁3b中的孔形成的出口9排出的油不能被引向入口6，因为小齿轮18用作分隔壁。此外，小齿轮的旋转产生了一个空气壁，该空气壁防止了朝向入口6的油流通。实际上，小齿轮18的齿在小齿轮的旋转过程中使空气流通，这具有形成空气壁的作用，该空气壁可以防止油流向轴向入口6。
遮挡件19还与空心轴13一体地连接。空心轴13自身通过两个壳体2、3的套环13、14连接到可移动构件1。空心轴包括面向可移动构件1的隔室的内部径向出口12放置的开口。如图1中的箭头F1所示，含油的空气因此通过遮挡件19的开口进入可移动构件1。通过离心作用，油从可移动构件1穿过径向出口9向外排出，如箭头F2所示。然后，已经穿过管道4中的蜂窝结构7的无油空气到达空心轴13以待排放。
此外，根据图中所示的有利实施例，除气器包括止回盘，该止回盘垂直于离心壳室7的外壁3b延伸，并且部分地阻塞轴向入口，以阻止外壁附近的油通过轴向入口排出。因此，外壁3b附近的油不能通过遮挡件19的开口从旋转构件中排出，因为它被延伸到外壁3b附近的盘阻挡。该盘例如由小齿轮18的遮挡件19在轴向入口6水平处的突出部产生。
本发明不只限于结合附图描述的实施例。例如，根据未示出的其他实施例，由蜂窝结构5占据的空间17可以在管道4的隔室内呈现其他几何形状，而无需怀疑本发明的原理。

Claims (10)

1.用于空气/油混合物的涡轮机离心式除气器的构件(1)，所述构件旨在绕对称轴线(X)旋转，所述构件包括结构部件(2，3)，所述结构部件被构造成界定出用于所述混合物的流动的管道(4)，所述管道包括：
-所述空气/油混合物的至少一个环形轴向入口(6)和环形内部径向出口(12)，所述环形内部径向出口比所述轴向入口(6)更靠近所述对称轴线(X)并且被构造成排出无油空气；
-周向离心壳室(7)，所述周向离心壳室在包括所述轴向入口(6)的第一端部和与所述内部径向出口(12)连通的第二端部之间轴向延伸；
-至少一个径向油出口(9)，所述至少一个径向油出口布置在所述离心壳室(7)的大致环形的径向外壁(3b)中，并且被构造成能够将通过离心从所述混合物分离的油从所述除气器向外排出；
所述构件进一步包括至少一个蜂窝结构(5)，例如泡沫或网格，所述至少一个蜂窝结构被构造成在允许空气通过的同时过滤油并占据所述管道(4)中的至少一个空间(17)，从而关闭所述轴向入口(6)和所述内部径向出口(12)之间的连通，其特征在于，所述结构部件(2，3)和所述蜂窝结构(5)由单个构件形成。
2.根据权利要求1所述的构件(1)，其特征在于，无材料空间(16)在所述轴向入口(6)和由所述蜂窝结构(5)占据的空间(17)之间轴向延伸到所述离心壳室(7)中，由所述蜂窝结构(5)占据的所述空间至少部分地在所述离心壳室(7)内部延伸。
3.根据前述权利要求中的一项所述的构件(1)，其中，所述结构部件包括回转的第一壳体(2)，所述第一壳体被回转的第二壳体(3)包围，所述第一壳体和所述第二壳体分别形成所述管道的内周向壁和外周向壁，所述第二壳体(3)包括第一部分和基本上径向的第二部分(3a)，所述第一部分形成所述离心壳室(7)的径向外壁(3b)，所述第二部分限定出所述管道(4)的与所述轴向入口(6)相对的轴向边界。
4.根据前一项权利要求所述的构件(1)，其中，所述第一壳体(2)包括与所述径向入口(6)相对的轴向端部(2a)，所述轴向端部与所述第二壳体(3)的第二部分(3a)一起限定出在所述离心壳室(7)的第二端部的水平处朝向所述对称轴线(X)的出口(10)，并且所述轴向端部成形为例如凸起或圆形的周向板，以使空气/油混合物在所述管道(4)的最大直径上保持尽可能长的时间。
5.根据前一项权利要求所述的构件(1)，其中，由所述蜂窝结构(5)占据的空间(17)在横向于所述管道(4)的第一表面(5a)与横向于所述管道(4)的第二表面(5b)之间延伸，所述第一表面将所述第一壳体(2)连接至所述离心壳室(7)的径向外壁(3b)，所述第二表面在所述第一壳体的与所述径向入口(6)相对的轴向端部(2a)的水平处将所述第二壳体(3)的第二部分(3a)与所述第一壳体(2)连接。
6.根据权利要求4和5中的一项所述的构件(1)，其中，所述结构部件包括基本上轴向的隔板(8)，所述隔板将所述第一壳体(2)与所述第二壳体(3)连接、被周向地分布并将所述管道(4)分隔成围绕所述对称轴线(X)径向布置的多个隔室，每个隔室与所述轴向入口(6)、所述内部径向出口(12)和至少一个径向油出口(9)连通。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的构件(1)，其中，所述结构部件包括在所述管道(4)的第二部分(11)中连接所述第一壳体(2)和所述第二壳体(3)的元件，以使所述离心壳室(7)与所述内部径向出口(12)连通，所述元件被构造成在所述构件的增材制造期间用作两个所述壳体之间的支撑件，并且被构造成有利于无油空气在所述管道(4)的第二部分(11)中的流动。
8.根据前述权利要求中的一项所述的构件(1)，其中，所述蜂窝结构(5)的孔隙率和/或纹理在所述蜂窝结构占据的空间(17)中轴向和/或径向地变化，从而使靠近所述第一壳体(2)的几乎不受离心力的区域和靠近所述径向外壁(3b)的高度受到离心力的区域之间的负载损失标准化，和/或优化由所述蜂窝结构(5)捕获的油滴朝向径向油出口(9)的排出。
9.空气/油混合物的涡轮机离心式除气器，所述涡轮机离心式除气器包括根据前述权利要求中任一项所述的构件(1)、与所述构件成一体的空心轴(13)和所述组件的旋转小齿轮(18)，该空心轴被构造成接收从所述内部径向出口(12)排出的空气。
10.用于制造根据权利要求1至8中的一项所述的构件(1)的方法，所述方法包括所述结构部件(2，3，16)和所述蜂窝结构(5)的同时增材制造阶段。
CN201880060647.XA 2017-09-26 2018-09-24 涡轮机离心式除气器构件和用于制造所述构件的方法 Active CN111107923B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1758909 2017-09-26
FR1758909A FR3071418B1 (fr) 2017-09-26 2017-09-26 Piece pour degazeur centrifuge de turbomachine et procede de fabrication de ladite piece
PCT/EP2018/075741 WO2019063458A1 (fr) 2017-09-26 2018-09-24 Piece pour degazeur centrifuge de turbomachine et procede de fabrication de ladite piece

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111107923A true CN111107923A (zh) 2020-05-05
CN111107923B CN111107923B (zh) 2022-03-11

Family

ID=60515601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880060647.XA Active CN111107923B (zh) 2017-09-26 2018-09-24 涡轮机离心式除气器构件和用于制造所述构件的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11938431B2 (zh)
EP (1) EP3687657B1 (zh)
CN (1) CN111107923B (zh)
CA (1) CA3075467A1 (zh)
FR (1) FR3071418B1 (zh)
PL (1) PL3687657T3 (zh)
WO (1) WO2019063458A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114233474A (zh) * 2021-11-29 2022-03-25 中国航发沈阳发动机研究所 一种一体化结构的油气分离装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3096276B1 (fr) * 2019-05-24 2023-07-21 Safran Helicopter Engines Pièce pour dégazeur centrifuge de turbomachine avec parois périphériques adaptées
FR3096275B1 (fr) * 2019-05-24 2021-06-18 Safran Helicopter Engines Pièce pour dégazeur centrifuge de turbomachine avec parois longitudinales adaptées
FR3117169B1 (fr) 2020-12-09 2023-11-03 Safran Helicopter Engines Tuyere pour une turbomachine comportant un convertisseur catalytique
FR3120091B1 (fr) * 2021-02-19 2023-06-02 Safran Helicopter Engines Rotor pour un degazeur centrifuge de turbomachine
CN113550828B (zh) * 2021-07-08 2022-06-03 中国航发湖南动力机械研究所 一种航空发动机分体式离心通风器结构

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4049401A (en) * 1975-02-10 1977-09-20 Rolls-Royce (1971) Limited Apparatus for separating suspensions of liquids in gas
FR2556778A1 (fr) * 1983-12-14 1985-06-21 Snecma Dispositif de separation gaz-liquide et son application au deshuilage de l'air de ventilation des enceintes de paliers d'une turbomachine
US5776229A (en) * 1995-12-20 1998-07-07 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Oil separator rotor for lubrication enclosure
ES2135081T3 (es) * 1994-09-08 1999-10-16 Schlattl Werner Bavaria Tech Dispositivo para la separacion de aceite y/o hollin y/o sustancias extrañas contenidos en una corriente de aire, de gas y/o de vapor.
US6033450A (en) * 1995-12-21 2000-03-07 United Technologies Corporation Deoiler shaft vortex separator
US6398833B1 (en) * 2000-11-06 2002-06-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Air/oil separator
US20030141240A1 (en) * 2002-01-25 2003-07-31 Inoac Corporation Fluid filter
DE202006006084U1 (de) * 2006-04-12 2007-08-16 Mann + Hummel Gmbh Mehrstufige Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus Gasen
US20080041324A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 Toshisyuki Matsushima Breather device in engine
CN102197196A (zh) * 2008-10-24 2011-09-21 斯奈克玛 用于涡轮机的油分离器转子
CN102472113A (zh) * 2009-07-10 2012-05-23 斯奈克玛 脱油装置结构
US20120151887A1 (en) * 2009-06-11 2012-06-21 Ntnu Technology Transfer As Separator for a gas/liquid flow
CN103038467A (zh) * 2010-06-24 2013-04-10 东京滤器株式会社 雾状油的分离装置
US20140020348A1 (en) * 2011-01-26 2014-01-23 Beijing Rostar Technology Co. Ltd Vortex device for separating cold gas and hot gas
CN105102099A (zh) * 2013-03-15 2015-11-25 派罗特克公司 陶瓷过滤器
CN105651643A (zh) * 2016-02-04 2016-06-08 浙江大学 基于3d打印技术的虚拟冲撞器与微粒分离与浓度检测器及方法
US20160376924A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 General Electric Company Gas turbine engine
US20170036144A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 Safran Aero Boosters Sa Strainer for Turbine Engine Oil
EP3150265A1 (fr) * 2015-10-02 2017-04-05 Safran Aero Boosters SA Reservoir d huile de turbomachine avec desaerateur

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20120716A1 (it) 2012-12-31 2014-07-01 Avio Spa Filtro provvisto di elementi strutturali, in particolare per un separatore a rotazione

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4049401A (en) * 1975-02-10 1977-09-20 Rolls-Royce (1971) Limited Apparatus for separating suspensions of liquids in gas
FR2556778A1 (fr) * 1983-12-14 1985-06-21 Snecma Dispositif de separation gaz-liquide et son application au deshuilage de l'air de ventilation des enceintes de paliers d'une turbomachine
ES2135081T3 (es) * 1994-09-08 1999-10-16 Schlattl Werner Bavaria Tech Dispositivo para la separacion de aceite y/o hollin y/o sustancias extrañas contenidos en una corriente de aire, de gas y/o de vapor.
US5776229A (en) * 1995-12-20 1998-07-07 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Oil separator rotor for lubrication enclosure
US6033450A (en) * 1995-12-21 2000-03-07 United Technologies Corporation Deoiler shaft vortex separator
US6398833B1 (en) * 2000-11-06 2002-06-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Air/oil separator
US20030141240A1 (en) * 2002-01-25 2003-07-31 Inoac Corporation Fluid filter
DE202006006084U1 (de) * 2006-04-12 2007-08-16 Mann + Hummel Gmbh Mehrstufige Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus Gasen
US20080041324A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 Toshisyuki Matsushima Breather device in engine
US20110258977A1 (en) * 2008-10-24 2011-10-27 Snecma Oil-separator rotor for a turbomachine
CN102197196A (zh) * 2008-10-24 2011-09-21 斯奈克玛 用于涡轮机的油分离器转子
US20120151887A1 (en) * 2009-06-11 2012-06-21 Ntnu Technology Transfer As Separator for a gas/liquid flow
CN102472113A (zh) * 2009-07-10 2012-05-23 斯奈克玛 脱油装置结构
CN103038467A (zh) * 2010-06-24 2013-04-10 东京滤器株式会社 雾状油的分离装置
US20140020348A1 (en) * 2011-01-26 2014-01-23 Beijing Rostar Technology Co. Ltd Vortex device for separating cold gas and hot gas
CN105102099A (zh) * 2013-03-15 2015-11-25 派罗特克公司 陶瓷过滤器
US20160376924A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 General Electric Company Gas turbine engine
US20170036144A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 Safran Aero Boosters Sa Strainer for Turbine Engine Oil
EP3150265A1 (fr) * 2015-10-02 2017-04-05 Safran Aero Boosters SA Reservoir d huile de turbomachine avec desaerateur
CN106968795A (zh) * 2015-10-02 2017-07-21 赛峰航空助推器股份有限公司 具有脱气器的涡轮增压发动机油贮存器
CN105651643A (zh) * 2016-02-04 2016-06-08 浙江大学 基于3d打印技术的虚拟冲撞器与微粒分离与浓度检测器及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114233474A (zh) * 2021-11-29 2022-03-25 中国航发沈阳发动机研究所 一种一体化结构的油气分离装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3687657A1 (fr) 2020-08-05
FR3071418A1 (fr) 2019-03-29
US11938431B2 (en) 2024-03-26
PL3687657T3 (pl) 2023-03-13
CA3075467A1 (en) 2019-04-04
FR3071418B1 (fr) 2019-09-13
CN111107923B (zh) 2022-03-11
EP3687657B1 (fr) 2022-11-23
US20200222841A1 (en) 2020-07-16
WO2019063458A1 (fr) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111107923B (zh) 涡轮机离心式除气器构件和用于制造所述构件的方法
CN110418879B (zh) 用于涡轮机的离心脱气器
CN112384684B (zh) 整体式离心脱气器
CN106968795A (zh) 具有脱气器的涡轮增压发动机油贮存器
RU2484262C2 (ru) Промежуточный картер турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель
EP2439412B1 (en) Liquid ring compressors for subsea compression of wet gases
CN110462182B (zh) 用于涡轮机的离心脱气器
US11965440B2 (en) Part for a turbomachine centrifugal breather having a filtering mesh
EP2749338A1 (en) Filter, in particular for a rotary
US10392978B2 (en) Filtering of a flow of gas/particles
CN114007720B (zh) 用于涡轮机离心式脱气器的具有适配纵向壁的部件
JP2017141690A (ja) 遠心回転機械
RU2404839C1 (ru) Устройство для очистки жидкости

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant