CN115463456A - 一种油气分离器结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空发动机设计技术领域，具体涉及一种油气分离器结构，用于滑油系统中；由进油管、出油管、壳体、排气管组成，所述壳体壳体中间具有圆柱形腔体，所述进油管、出油管分别设置于邻近壳体两端位置，且进出油方向均沿壳体圆柱形腔体圆形截面的切线方向；所述壳体靠近进油口一端设置有排气管，所述排气管管口沿壳体轴线伸入圆柱形腔体一定距离；所述出油管上开有若干小孔。本发明可使得滑油通过自身动能产生离心旋转流动，分离出滑油中的空气；再经过多孔金属分离，从而提高了滑油的再利用率，降低了滑油的消耗量。

Description

一种油气分离器结构

技术领域

本发明属于航空发动机设计技术领域，具体涉及一种油气分离器结构，用于滑油系统中。

背景技术

航空发动机滑油系统负责供给各个零件所需滑油，决定着发动机能否安全、可靠地工作。随着现代航空发动机向着更高温、高功重比发展，对发动机滑油系统的设计提出了更高的要求。

滑油系统油气分离器是航空发动机润滑系统的核心部件，其功能是利用离心力场将滑油系统中的滑油和热气进行分离，将分离后的滑油回收循环利用，从而保障发动机能够在正常润滑状态下运转。目前，常用的是幅板叶片式油气分离器。

油气分离器的功用是将从发动机各滑油腔抽回滑油中的空气分离出来。油气分离器(见图1)主要由油气分离器体5、分离器盖2、分离器转子4等组成。分离器叶轮用铆钉固定在分离器轴上组成分离转子。分离器转子一端支承在压入到分离器盖内衬套3构成的滑动轴承上，另一端支承在球轴承8上。在分离器轴尾外套齿上装有油气分离器被动锥齿轮9，它用带槽圆螺母10固定。

在传统的油气分离器结构中存在的主要问题是，幅板叶片式油气分离器的分离效率低，幅板叶片需要借助外力转动必然产生能量消耗；发动机运行稳定性低，滑油消耗量大，相同续航时间发动机所需携带的滑油量较大，油箱的容积也需相应的增加。势必增加发动机的重量，从而降低发动机的功重比。并且这种结构复杂，装配困难，占用空间大。

发明内容

解决的技术问题：

本发明要解决的技术问题是如何做到结构简化，使用较少的零件达到分离出滑油中空气的作用，同时提高油气分离效率。为此，提供一种结构简单、紧凑，利用油箱中的回油管路喷口实现油气分离。

技术方案：

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油气分离器结构，由进油管、出油管、壳体、排气管组成，所述壳体壳体中间具有圆柱形腔体，所述进油管、出油管分别设置于邻近壳体两端位置，且进出油方向均沿壳体圆柱形腔体圆形截面的切线方向；所述壳体靠近进油口一端设置有排气管，所述排气管管口沿壳体轴线伸入圆柱形腔体一定距离；所述出油管上开有若干小孔。

进一步的，所述进油管为扩口形，具体可选的结构如锥形扩口形式。

进一步的，所述出油口采用为收口形。

进一步的，所述进油管、出油管和壳体采用焊接形式。

进一步的，所述进、出油管与油气分离器壳体连接部位打磨焊熘，修磨表面，确保转接处表面光滑。

进一步的，所述排气管伸入至壳体内部，管长达到壳体长的近一半，保证管口介于进、出油口之间。

进一步的，所述出油管的出油小孔在管路的径向上，端面无出口，使滑油流出产生压力及转换方向。

进一步的，所述出油管采用90°弯管形式，在弯折处设计有多个小孔。

本发明的工作原理：取消幅板叶轮及其轴承支撑结构，采用进油管方向与油气分离器圆柱形壳体中心线形成偏离方式，能够使滑油利用自身动能进入油气分离器壳体后快速在圆柱形壳体内绕壳体壁面旋转运动。在离心力的作用下，滑油被甩到壁面上，滑油中的空气留在油气分离器壳体的中间位置。壳体中间的空气不断聚集后，会从气孔排出。

这种油气分离器集成在滑油箱内部，经过油气分离器的滑油会流回滑油箱。油气分离器的出油管也与圆柱形壳体中心线形成偏离方式，使旋转流动的滑油顺势进入出油管，减小流阻。油气分离器出油管是一个存在90度弯的结构，弯管处的两圈小孔有滑油流出并达到消除气泡的作用，排除滑油中的空气。在出油管的后端径向设置四排小孔，滑油从小孔流出进入滑油箱底部的过程，滑油中的气泡破裂，消除滑油中的残余空气，进一步达到油气分离作用。

有益技术效果：

本发明提供的新型油气分离器采用特殊的结构形式，使得滑油通过自身动能产生离心旋转流动，分离出滑油中的空气；再经过多孔金属分离，从而提高了滑油的再利用率，降低了滑油的消耗量。本发明提供的新型油气分离器结构较幅板叶片式离心分离器结构不需要转动轴带转叶片，无需消耗系统能量，设计的油气分离结构简单紧凑、节省空间装拆方便、重量轻、加工维护成本低、油气分离效率高。

附图说明

图1为本发明背景技术的结构示意图；

其中，1—拧入式直通管接头，2—分离器盖，3—衬套，4—分离器转子 5—油气分离器体，6—封严涨圈座，7—涨圈，8—球轴承，9—被动锥齿轮，10 —带槽圆螺母，11—出油口；

图2为本发明实施例的结构示意图；

其中，12—喷口，13—排气管，14—进油管，15—出油管，16—壳体。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明进行详细描述，为了解决如图1所示传统油气分离装置所带来的问题，本发明在具体实施过程中设计了如图2所示的紧凑型油气分离结构，包括排气管13、进油管14、出油管15、壳体16；其中，壳体16采用圆柱形壳体结构，中间为圆柱形腔体，壳体16两端封闭，进油管14、出油管15分别焊接在壳体两端位置，进油管14中滑油进入壳体的方向需保持处于圆柱形壳体的切线方向，进入壳体内腔的滑油利用自身动能进入油气分离器壳体后快速在圆柱形壳体内绕壳体壁面旋转运动；出油管15采用同样的位置布置形式，经过第一次油气分离后的滑油可在离心力的作用下甩入出油管15 中，出油管15尾端封闭，在靠近尾端沿径向开有若干小孔，作为喷口12。

具体的，在上述设计结构的基础上，进油管14设计为锥形扩口形式，这种设计形式可降低进入油气分离器壳体的滑油流速，提高滑油离心分离空气的能力。进油管14设计为锥形扩口形式，主要目的是减小滑油压力，利于滑油中混合的空气脱离；减小滑油流速，保证油气混合物能够足够时间在壳体16内旋转流动，利用离心力作用使空气从中间的排气管13排出。

对应的，将出油管15设计为收口形式，增加壳体流出滑油的速度，提高小孔消除气泡的能力。经过旋转流动的滑油中会产生部分气泡，将出油管15设计为收口形式目的是提高压力将气泡部分压破。

油气分离结构设计制造时，进油管14、出油管15和壳体16采用焊接形式进行固定，避免装配的复杂性。与此同时，进、出油管与油气分离器壳体连接部位打磨焊熘，修磨表面，确保转接处表面光滑。

对于油气分离结构中的排气管13，设计于壳体16靠近进油口一端，排气管13需伸入至壳体内部，管长达到壳体长的近一半，管口位于进油口与出油口之间；使旋转流动的滑油分离出的空气能够顺利通过排气管排出壳体外。排气管13处于壳体16的的轴心线上，以避免滑油从排气管中流出；排气管的管径由滑油流量、压力、壳体内径共同决定。

在出油管15上设计的出油的小孔直径为φ2，能够使滑油里的气泡产生破逸效果。出油管的出油小孔在管路的径向上，端面无出口，使滑油流出产生压力及转换方向，增加气泡破逸的几率。出油管15采用直角弯管形式，并在弯管位置同样设计有若干小孔，以增强排气效果。90°转角和端面近出口处均设计了小孔，主要利用滑油流向转变产生的压力提高气泡过小孔时的破逸概率。

出油管内的高压滑油通过进油口以切向角度进入油气分离装置壳体，油气混合液在装置内会旋转性流动，通过滑油自身的离心力实现油气分离，分离出的空气从通气孔排出。分离出的滑油进入带有喷口的出油管，油气混合液流过狭缝或网眼时气泡破裂逸出，从而使滑油在很大程度上排出气体，进一步达到油气分离作用。

以上具体实施方式或案例仅用于解释说明本发明的技术方案，并非对本申请进行限制，未详细说明部分均视为本领域常规技术手段或公知常识；本领域的普通技术人员应当理解：基于本申请的设计思想，应当可以对前述实施方式所记载的技术方案进行适应性修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换，这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种油气分离器结构，其特征在于，所述油气分离结构由进油管、出油管、壳体、排气管组成，所述壳体壳体中间具有圆柱形腔体，所述进油管、出油管分别设置于邻近壳体两端位置，且进出油方向均沿壳体圆柱形腔体圆形截面的切线方向；所述壳体靠近进油口一端设置有排气管，所述排气管管口沿壳体轴线伸入圆柱形腔体一定距离；所述出油管上开有若干小孔。

2.如权利要求1所述的油气分离器结构，其特征在于，所述进油管为扩口形。

3.如权利要求1所述的油气分离器结构，其特征在于，所述出油口采用为收口形。

4.如权利要求1所述的油气分离器结构，其特征在于，所述进油管、出油管和壳体采用焊接形式。

5.如权利要求4所述的油气分离器结构，其特征在于，所述进、出油管与油气分离器壳体连接部位打磨焊熘，修磨表面，确保转接处表面光滑。

6.如权利要求5所述的油气分离器结构，其特征在于，所述出油管的出油小孔在管路的径向上，端面无出口，使滑油流出产生压力及转换方向。

7.如权利要求6所述的油气分离器结构，其特征在于，所述出油管采用90°弯管形式，在弯折处设计有多个小孔。

8.如权利要求1所述的油气分离器结构，其特征在于，所述排气管伸入至壳体内部，管长达到壳体长的近一半，保证管口介于进、出油口之间。

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