CN116447013A - 一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构 - Google Patents

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曹茂国
苏壮
宋冠麟
胡兴龙
韩金在
郭松
张杰一
郁丽
陈雪骑
毛宏图
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Abstract

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，通过设计轴承腔回油油气分离结构，隔绝高速旋转气腔与滑油回油腔，将集油腔内油气进行有效分离，减少高速流动气体对回油腔内滑油流动的干扰，降低流体流速，提高回油效率，降低滑油消耗量，通过设计轴承腔通风油气分离结构，将通风孔附近油气进行有效分离，减少进入通风腔内的滑油量，提高回油效率，降低滑油消耗量。

Description

一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构
技术领域
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构。
背景技术
高温、高转速工况对航空发动机轴承工作环境提出了较高的要求，因此需要润滑油带走轴承高速旋转摩擦而产生的热量，为了防止轴承腔内滑油泄漏，需设计回油结构避免滑油沉积保证滑油顺利回流，设计通风结构维持轴承腔正常压力水平，避免滑油泄漏。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，包括：
轴，机匣，以及用于支撑连接轴与机匣的轴承；
其中，轴具有向径向内侧延伸的第一搭接边、向径向外侧延伸第二搭接边，以及圆柱筒壁；
机匣具有与第一搭接边搭接的内壁、与第二搭接边搭接的内壁以及通过轴承与圆柱筒壁支撑连接的主支撑壁；第一搭接边、圆柱筒壁以及机匣形成回油前集油腔，第二搭接边、圆柱筒壁以及机匣形成回油后集油腔，机匣的外侧在回油前集油腔一位置处沿径向外侧凹陷形成回油槽，回油槽槽底具有回油口，机匣的外侧外壁面一位置处具有通风腔，通风腔通过通风孔与回油后集油腔联通；回油后集油腔与回油槽通过第二回油孔联通；
在第一支臂上具有通入油气混合物的第一回油孔，油气混合物在回油前集油腔通过轴承的间隙通入回油后集油腔，回油前集油腔以及回油后集油腔油气混合物的油在离心力作用离心力集中到回油槽中，并通过回油口流出；回油后集油腔的气体通过通风孔、通风腔以及与通风腔联通的通风口排出。
优选的是，回油槽与回油前集油腔之间通过回油油气分离结构隔开，回油油气分离结构上具有多个滤油孔，回油油气分离结构通过滤油孔将回油前集油腔的油气分离。
优选的是，回油口布置在回油槽迎向油气混合物流动方向的迎流面上。
优选的是，通风孔设置在机匣的主支撑壁与内壁之间，通风孔入口与机匣轴线的距离小于通风孔同轴向位置处的机匣壁面的最小直径，便于气体通入通风腔。
优选的是，回油油气分离结构与回油槽槽口具有预设距离，回油油气分离结构逆向油气混合物流动方向的一端安装在机匣延伸至回油前集油腔的凸台上，油油气分离结构顺向油气混合物流动方向的一端与机匣外壁形成出口。
优选的是，第二搭接边搭接通过密封跑道与机匣的外壁具有的密封座搭接；密封跑道与密封座之间通过第一密封装置密封。
优选的是，第一搭接边与机匣内壁之间通过第二密封装置密封。
优选的是，第一密封装置为石墨。
优选的是，第二密封装置为石墨。
优选的是，所述主支撑壁与所述外壁之间形成具有坡度的回油后集油腔，第二回油孔设置在回油后集油腔的坡底。
本申请的优点包括：本申请设置多个腔体，对多个腔体的通入油气混合物，能够实现轴承较好的润滑，并且设计油和气的相对应的收集处。
通过设计轴承腔回油油气分离结构，隔绝高速旋转气腔与滑油回油腔，将集油腔内油气进行有效分离，减少高速流动气体对回油腔内滑油流动的干扰，降低流体流速，提高回油效率，降低滑油消耗量；
通过设计轴承腔通风油气分离结构，将通风孔附近油气进行有效分离，减少进入通风腔内的滑油量，提高回油效率，降低滑油消耗量。
附图说明
图1是本申请一优选实施方式低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构剖视图；
图2是图1的A-A截面剖视图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
如图一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，包括：
轴4，机匣9，以及用于支撑连接轴4与机匣9的轴承2；
其中，轴4具有向径向内侧延伸的第一搭接边、向径向外侧延伸第二搭接边，以及圆柱筒壁；
机匣9具有与第一搭接边搭接的内壁、与第二搭接边搭接的内壁以及通过轴承2与圆柱筒壁支撑连接的主支撑壁；第一搭接边、圆柱筒壁以及机匣9形成回油前集油腔A，第二搭接边、圆柱筒壁以及机匣9形成回油后集油腔B，机匣9的外侧在回油前集油腔A一位置处沿径向外侧凹陷形成回油槽D，回油槽D槽底具有回油口13，机匣9的外侧外壁面一位置处具有通风腔C，通风腔C通过通风孔11与回油后集油腔B联通；回油后集油腔B与回油槽D通过第二回油孔12联通；
在第一支臂上具有通入油气混合物的第一回油孔5，油气混合物在回油前集油腔A通过轴承2的间隙通入回油后集油腔B，回油前集油腔A以及回油后集油腔B油气混合物的油在离心力作用离心力集中到回油槽D中，并通过回油口13流出；回油后集油腔B的气体通过通风孔11、通风腔C以及与通风腔C联通的通风口10排出。
在一些可选实施方式中，回油槽D与回油前集油腔A之间通过回油油气分离结构16隔开，回油油气分离结构16上具有多个滤油孔15，回油油气分离结构16通过滤油孔15将回油前集油腔A的油气分离。
在一些可选实施方式中，回油口13布置在回油槽D迎向油气混合物流动方向的迎流面上。
在一些可选实施方式中，通风孔11设置在机匣9的主支撑壁与内壁之间，通风孔11入口与机匣9轴线的距离小于通风孔11同轴向位置处的机匣9壁面的最小直径，便于气体通入通风腔C。
在一些可选实施方式中，回油油气分离结构16与回油槽D槽口具有预设距离，回油油气分离结构16逆向油气混合物流动方向的一端安装在机匣9延伸至回油前集油腔A的凸台上，油油气分离结构16顺向油气混合物流动方向的一端与机匣9外壁形成出口。
在一些可选实施方式中，第二搭接边搭接通过密封跑道1与机匣的外壁具有的密封座7搭接；密封跑道1与密封座7之间通过第一密封装置6密封。
在一些可选实施方式中，第一搭接边与机匣9内壁之间通过第二密封装置3密封。
在一些可选实施方式中，第一密封装置6为石墨。
在一些可选实施方式中，第二密封装置3为石墨。
在一些可选实施方式中，所述主支撑壁与所述外壁之间形成具有坡度的回油后集油腔B，第二回油孔12设置在回油后集油腔B的坡底。
具体为：转子由轴4(含第一回油孔5)与密封跑道1组成，静子由机匣9(含通风口10、通风孔11、通风油气分离结构14、第二回油孔12、回油口13)、密封座7(含滤油孔15、回油回油油气分离结构16)、石墨6、密封装置3组成，轴承2位于转子与静子之间，起支撑作用，密封圈8位于密封座7与机匣9之间，起密封作用。其中，转子与静子间形成回油前集油腔A腔和回油后集油腔B腔。转子沿轴方向顺时针高速转动，在离心力及重力的作用下，外部滑油(含空气)通过轴4上第一回油孔5流入回油前集油腔A腔与轴承2前侧流出滑油汇合沿壁面方向流动，因设置回油油气分离结构16将高速旋转气体环腔与回油腔D隔离，其中回油油气分离结构16为可遮盖回油口13的圆环或部分圆环，因此回油腔D腔内高速旋转气体含量较少，达到油气的分离效果，上述滑油从密封座7回油油气分离结构16左右两侧或密封座7中滤油孔15流入回油腔D腔；轴承2后侧流出滑油沿壁面方向经第二回油孔12流入D腔，上述滑油在回油腔D腔汇聚，最终从回油口13流入回油管内。
同时，在离心力的作用下，轴承腔内空气与少量滑油沿壁面方向流向通风油气分离结构14，由于密度不同，滑油顺着通风油气分离结构14竖直结构流回轴承腔内，空气则流经通风孔11在通风腔C腔内汇聚，最终从通风口10流入通风管内，达到油气分离的效果。
实施实例：
回油油气分离结构16将回油前集油腔A腔分为含大量气体的高速旋转腔和含大量滑油的回油腔D腔，达到较好油气分离的效果，有效降低回油腔D腔内流体流动速度，改善回油腔内滑油流动环境；同时，通风油气分离结构14将通风孔油气进行分离，滑油重新流入滑油腔，气体流入通风腔C腔，达到油气分离的效果，减少滑油的消耗。综上，相同工况下，低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构相比于典型回油与通风结构，回油口流体流速降低约48％，滑油回油效率提升24％。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，包括：
轴(4)，机匣(9)，以及用于支撑连接轴(4)与机匣(9)的轴承(2)；
其中，轴(4)具有向径向内侧延伸的第一搭接边、向径向外侧延伸第二搭接边，以及圆柱筒壁；
机匣(9)具有与第一搭接边搭接的内壁、与第二搭接边搭接的内壁以及通过轴承(2)与圆柱筒壁支撑连接的主支撑壁；第一搭接边、圆柱筒壁以及机匣(9)形成回油前集油腔(A)，第二搭接边、圆柱筒壁以及机匣(9)形成回油后集油腔(B)，机匣(9)的外侧在回油前集油腔(A)一位置处沿径向外侧凹陷形成回油槽(D)，回油槽(D)槽底具有回油口(13)，机匣(9)的外侧外壁面一位置处具有通风腔(C)，通风腔(C)通过通风孔(11)与回油后集油腔(B)联通；回油后集油腔(B)与回油槽(D)通过第二回油孔(12)联通；
在第一支臂上具有通入油气混合物的第一回油孔(5)，油气混合物在回油前集油腔(A)通过轴承(2)的间隙通入回油后集油腔(B)，回油前集油腔(A)以及回油后集油腔(B)油气混合物的油在离心力作用离心力集中到回油槽(D)中，并通过回油口(13)流出；回油后集油腔(B)的气体通过通风孔(11)、通风腔(C)以及与通风腔(C)联通的通风口(10)排出。
2.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，回油槽(D)与回油前集油腔(A)之间通过回油油气分离结构(16)隔开，回油油气分离结构(16)上具有多个滤油孔(15)，回油油气分离结构(16)通过滤油孔(15)将回油前集油腔(A)的油气分离。
3.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，回油口(13)布置在回油槽(D)迎向油气混合物流动方向的迎流面上。
4.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，通风孔(11)设置在机匣(9)的主支撑壁与内壁之间，通风孔(11)入口与机匣(9)轴线的距离小于通风孔(11)同轴向位置处的机匣(9)壁面的最小直径，便于气体通入通风腔(C)。
5.如权利要求2所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，回油油气分离结构(16)与回油槽(D)槽口具有预设距离，回油油气分离结构(16)逆向油气混合物流动方向的一端安装在机匣(9)延伸至回油前集油腔(A)的凸台上，油油气分离结构(16)顺向油气混合物流动方向的一端与机匣(9)外壁形成出口。
6.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，第二搭接边搭接通过密封跑道(1)与机匣的外壁具有的密封座(7)搭接；密封跑道(1)与密封座(7)之间通过第一密封装置(6)密封。
7.如权利要求2所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，第一搭接边与机匣(9)内壁之间通过第二密封装置(3)密封。
8.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，第一密封装置(6)为石墨。
9.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，第二密封装置(3)为石墨。
10.如权利要求1所述的低滑油消耗的轴承腔回油与通风结构，其特征在于，所述主支撑壁与所述外壁之间形成具有坡度的回油后集油腔(B)，第二回油孔(12)设置在回油后集油腔(B)的坡底。
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