CN114458451B - 一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，包括轴承座、机匣、燃烧室组件、整流罩、压气机叶轮、扩压器安装盘组件、前轴承、后轴承、进油管以及主轴；轴承座穿过燃烧室组件，扩压器安装盘组件设置于机匣的前端，压气机叶轮与整流罩壳均设置于扩压器安装盘组件的前端，燃烧室组件设置于机匣内，轴承座套设于主轴外，主轴上套设有前轴承与后轴承，采用空气和润滑油以及空油混合物多种介质冷却，冷却效果明显。只采用了单个管输油润滑，少了供后轴承润滑冷却的润滑油管，利用了发动机压缩过后的空气，将前轴承润滑油推向后轴承，降低了结构复杂性，节省空间，安装方便，操作灵活。

Description

一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置

技术领域

本发明涉及发动机领域，更具体的，涉及一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置。

背景技术

对于微小型涡喷发动机而言，降低机身重量，减少油耗，已成为目前需要解决的问题之一，目市面上的涡喷发动机的润滑冷却方式都出于复杂的润滑管路，并且润滑油再冷却后都在放散的状态，导致整个燃滑油系统过于复杂，并且油耗过高。

在名为《涡喷发动机轴承润滑装置》，申请号为200910189976.7的专利申请中提出了一种涡喷发动机轴承润滑装置，利用滑油管直接喷油雾化的方式润滑，此装置主要缺点是基本无法做到多点喷射，容易在轴承上分布不均匀，冷却效果不理想。

在《一种微型航空发动机轴承燃油换热冷却装置》(专利申请号为201410410174.5)的专利申请中，其主要利用燃滑油一起进入装有冷却套的轴承座环腔内进行换热，再将换热后有一定温度的燃滑油通入燃油管内，在进入火焰筒进行燃烧利用，此装置缺点就是，轴承座和冷却套结构复杂，加工困难，燃滑油管太绕，安装空间有限，不利于操作。

发明内容

为了克服现有技术中润滑分布不均匀、冷却效果不理想以及加工安装难度大的缺陷，本发明提供了一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其采用空气与润滑油混合的流体冷却方式来冷却和润滑轴承，在降低供油油耗的基础上，具有较好的轴承润滑冷却效果，不仅提高了轴承的寿命，还增加了发动机的燃烧效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，包括轴承座、机匣、燃烧室组件、整流罩、压气机叶轮、扩压器安装盘组件、前轴承、后轴承、进油管以及主轴；轴承座穿过燃烧室组件，扩压器安装盘组件设置于机匣的前端，压气机叶轮与整流罩壳均设置于扩压器安装盘组件的前端，燃烧室组件设置于机匣内，轴承座套设于主轴外，主轴上套设有前轴承与后轴承，轴承座前端内壁开设有与前轴承对应的前轴承腔，轴承座后端内壁开设有与后轴承对应的后轴承腔，进油管与前轴承腔连通，轴承座上开设有多个进气孔。

在本发明较佳的技术方案中，还包括尾喷管与排气涡轮；尾喷管连接于所述机匣的后端，排气涡轮位于尾喷管内，所述燃烧室组件的输出端设置有排气导向器，排气导向器的输出端延伸至排气涡轮叶片的后端。

在本发明较佳的技术方案中，所述轴承座的前端设有法兰，法兰上开设有螺纹孔，轴承座的后端设置有连接孔，所述排气导向器通过连接孔安装于轴承座上。

在本发明较佳的技术方案中，所述后轴承腔延伸至排气涡轮的前端。

在本发明较佳的技术方案中，所述前轴承与所述前轴承腔侧壁之间连接有前预紧弹簧，所述后轴承与所述后轴承腔侧壁之间连接有后预紧弹簧。

在本发明较佳的技术方案中，所述轴承座上还开设有斜流工艺孔，斜流工艺孔设置于所述进油孔的一侧，斜流工艺孔连接至所述前轴承腔，进油管与斜流工艺孔连通。

在本发明较佳的技术方案中，所述斜流工艺孔上设有密封螺钉。

在本发明较佳的技术方案中，所述轴承座上开设有进油孔，进油孔与斜流工艺孔连通，进油管插接于进油孔内。

在本发明较佳的技术方案中，所述进气孔倾斜设置，进气孔连通机匣与轴承座内部，进气孔的进气端靠近所述机匣的前端，进气孔的出气端靠近机匣的后端。

在本发明较佳的技术方案中，所述进气孔与主轴轴线之间的夹角为30°。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，采用空气和润滑油以及空油混合物多种介质冷却，冷却效果明显。只采用了单个管输油润滑，少了供后轴承润滑冷却的润滑油管，利用了发动机压缩过后的空气，将前轴承润滑油推向后轴承，降低了结构复杂性，节省空间，安装方便，操作灵活。轴承座采用径向多孔输入压缩空气，均匀换热，不仅冷却后轴承，对主轴也有一定冷却效果，增加转子寿命，空气的加入冷却，减少耗油量。采用气体输油的功能，在润滑冷却完前后轴承后的多余润滑油，吹入涡轮燃烧，进一步增加了发动机整机燃烧效率，增加额外推力，实现了加力燃烧室的功能，提高了发动机整机效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置的结构示意图；

图2是图1中轴承座的结构示意图；

图3是本实施例中空气的流动方向示意图；

图4是本实施例中润滑油的流动方向示意图。

图中：

11-整流罩，12-压气机叶轮，13-扩压器安装盘组件，14-机匣，15-燃烧室组件，16-排气导向器，17-排气涡轮，18-尾喷管，21-主轴，22-轴承座，23-斜流工艺孔，24-前轴承腔，25-后轴承腔，26-进气孔，27-进油孔，28-连接孔，29-螺纹孔，20-密封胶圈，31-前轴承，32-前预紧弹簧，33-后轴承，34-后预紧弹簧，4-进油管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-2所示，实施中提供了一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，包括轴承座22、机匣14、燃烧室组件15、整流罩11、压气机叶轮12、扩压器安装盘组件13、前轴承31、后轴承33、进油管4以及主轴21；轴承座22穿过燃烧室组件15，并且安装于扩压器安装盘组件13的中轴线孔内，扩压器安装盘组件13设置于机匣14的前端，压气机叶轮12与整流罩11壳均设置于扩压器安装盘组件13的前端，燃烧室组件15设置于机匣14内，轴承座22套设于主轴21外，主轴21上套设有前轴承31与后轴承33，轴承座22前端内壁开设有与前轴承31对应的前轴承腔24，轴承座22后端内壁开设有与后轴承33对应的后轴承腔25，进油管4与前轴承腔24连通，轴承座22上开设有多个进气孔26。

在发动机运行的过程中，如图4所示，进油管4连接到外部的供油装置，润滑油通过进油管4输送到轴承座22内，润滑油进入轴承座22内，首先进入到前轴承腔24，对前轴承31进行润滑，润滑油经过初次润滑后，在主轴21与轴承座22之间的空腔内向后流动，继续流到后轴承33上，对后轴承33进行润滑。在润滑的过程中，外部输入的低温润滑油不仅能对前轴承31与后轴承33润滑降温，还能对主轴21进行降温冷却，使其能够持续不断地运行工作。润滑油最后在后轴承腔25中汇聚，然后通过后轴承腔25排入导向器16叶片的输出端上，此时排放出来的高温气体点燃润滑油，然后的气体往后排出，将燃烧能转化为动能进而产生推力，提升飞行器的前进动力。

此外，在飞行过程中，如图3所示，空气经过整流罩11进入，经过压气机叶轮12压缩后，其中一小部分空气从压气机叶轮12与扩压器安装盘组件13之间的缝隙进入前轴承腔24，进而冷却前轴承31。而剩余的大部分空气通过扩压器安装盘组件13进入到机匣14内，此时压缩空再次分流，其中一大部分进入燃烧室组件15中进行燃烧，燃烧后的气体排出，剩余的小部分空气通过进气孔26进入轴承座22内部，然后吹到后轴承33上，对后轴承33进行冷却。通过这样的方式既润滑了前轴承31与后轴承33，又能冷却主轴21，还能够增加发动机的推力，一举多得。同时本装置中输送润滑油的进油管4设置方式简单，不需要复杂的设置布管，降低生产安装的难度。

进一步地，还包括尾喷管18与排气涡轮17；尾喷管18连接于机匣14的后端，排气涡轮17位于尾喷管18内，燃烧室组件15的输出端设置有排气导向器16，排气导向器16的输出端延伸至排气涡轮17叶片的后端。燃油与空气混合物在燃烧室组件15燃烧后的高温高压气体，通过排气导向器16的引导，吹到排气涡轮17上，带动排气涡轮17做工，轴承座22内的润滑油从轴承腔内排出后，也会压入排气涡轮17中，润滑油被高温气体加热后燃烧，产生向后的推力。

进一步地，轴承座22的前端设有法兰，法兰上开设有螺纹孔29，轴承座22的后端设置有连接孔28，排气导向器16通过连接孔28安装于轴承座22上。轴承座22通过法兰连接到扩压器安装盘组件13上，起到固定的效果。

进一步地，后轴承腔25延伸至排气涡轮17的前端。后轴承腔25汇聚所有进入轴承座22内的空气与润滑油，经过润滑与冷却后，这些空气润滑油从后轴承腔25排出，排出进行燃烧。

进一步地，前轴承31与前轴承腔24侧壁之间连接有前预紧弹簧32，后轴承33与后轴承腔25侧壁之间连接有后预紧弹簧34。前顶紧弹簧将前轴承31往前顶持，而后顶紧弹簧同样将后轴承33往后顶，前后轴承33在工作过程中能够顶紧位置，不易移位。本实施例中，前轴承腔24与后轴承腔25的孔径均为26mm。

进一步地，轴承座22上还开设有斜流工艺孔23，斜流工艺孔23设置于进油孔27的一侧，斜流工艺孔23连接至前轴承腔24，进油管4与斜流工艺孔23连通。斜流工艺孔23的孔径为3.2mm，其能够将进油管4输送过来的润滑油以30°的方向注入前轴承腔24内。前轴承31上还套设有密封胶圈20，避免润滑油从前轴承31的前方漏出。

进一步地，斜流工艺孔23上设有密封螺钉。设置的螺钉能将斜流工艺孔23的端部封住，在需要对该孔进行维护维修时旋开即可，润滑油能够通过该孔的另一端进入前轴承腔24内。

进一步地，轴承座22上开设有进油孔27，进油孔27与斜流工艺孔23连通，进油管4插接于进油孔27内。进油孔27的孔径为3.1mm，深度为4mm。进油管4的直径为2-3mm。

进一步地，进气孔26倾斜设置，进气孔26连通机匣14与轴承座22内部，进气孔26的进气端靠近机匣14的前端，进气孔26的出气端靠近机匣14的后端。这样设置能够让机匣14内的空气倾斜进入轴承座22，以带走轴承座22内部轴承的热量与温度，起到降温冷却效果。

进一步地，进气孔26与主轴21轴线之间的夹角为30°。设置成这样的角度有利于空气能够快速进入，并且不会过多地减缓空气的流速，让空气进入轴承座22内仍能保持较高的流速。

本实施例的其它技术采用现有技术。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：包括轴承座（22）、机匣（14）、燃烧室组件（15）、整流罩（11）、压气机叶轮（12）、扩压器安装盘组件（13）、前轴承（31）、后轴承（33）、进油管（4）以及主轴（21）；

轴承座（22）穿过燃烧室组件（15），扩压器安装盘组件（13）设置于机匣（14）的前端，压气机叶轮（12）与整流罩（11）壳均设置于扩压器安装盘组件（13）的前端，燃烧室组件（15）设置于机匣（14）内，轴承座（22）套设于主轴（21）外，主轴（21）上套设有前轴承（31）与后轴承（33），轴承座（22）前端内壁开设有与前轴承（31）对应的前轴承腔（24），轴承座（22）后端内壁开设有与后轴承（33）对应的后轴承腔（25），进油管（4）与前轴承腔（24）连通，轴承座（22）上开设有多个进气孔（26）；

所述进气孔（26）倾斜设置，进气孔（26）连通机匣（14）与轴承座（22）内部，进气孔（26）的进气端靠近所述机匣（14）的前端，进气孔（26）的出气端靠近机匣（14）的后端；

所述进气孔（26）与主轴（21）轴线之间的夹角为30°。

2.根据权利要求1所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

还包括尾喷管（18）与排气涡轮（17）；

尾喷管（18）连接于所述机匣（14）的后端，排气涡轮（17）位于尾喷管（18）内，所述燃烧室组件（15）的输出端设置有排气导向器（16），排气导向器（16）的输出端延伸至排气涡轮（17）叶片的后端。

3.根据权利要求2所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

所述轴承座（22）的前端设有法兰，法兰上开设有螺纹孔（29），轴承座（22）的后端设置有连接孔（28），所述排气导向器（16）通过连接孔（28）安装于轴承座（22）上。

4.根据权利要求2所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

所述后轴承腔（25）延伸至排气涡轮（17）的前端。

5.根据权利要求1所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

所述前轴承（31）与所述前轴承腔（24）侧壁之间连接有前预紧弹簧（32），所述后轴承（33）与所述后轴承腔（25）侧壁之间连接有后预紧弹簧（34）。

6.根据权利要求1所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

所述轴承座（22）上还开设有斜流工艺孔（23），斜流工艺孔（23）设置于所述进油孔（27）的一侧，斜流工艺孔（23）连接至所述前轴承腔（24），进油管（4）与斜流工艺孔（23）连通。

7.根据权利要求6所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

所述斜流工艺孔（23）上设有密封螺钉。

8.根据权利要求6所述的一种微小型涡喷发动机多相流轴承冷却装置，其特征在于：

所述轴承座（22）上开设有进油孔（27），进油孔（27）与斜流工艺孔（23）连通，进油管（4）插接于进油孔（27）内。