CN117101313B - 一种油雾分离器及其燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种油雾分离器及其燃气轮机，涉及燃气轮机技术领域。油雾分离器，包括：内管；用于设置于主轴的内部；至少一条第一流道，设置于所述内管的内部；与第一流道一一对应的条形连接管，设置于所述内管的外部；每个条形连接管用于连通对应的第一流道和轴承的轴承腔；与第一流道一一对应的第一通孔，设置于所述内管的第一端；所述内管的第一端为朝向所述主轴外部的一端；每个第一通孔与对应的第一流道相连通。本申请能够通过条形连接管对轴承腔中排出的润滑油和气体进行分离，并且能够借助内管进行中心旋转所产生的离心力将分离出的润滑油甩回轴承腔，实现对分离出润滑油进行直接回用，减少润滑油的损耗。

Description

一种油雾分离器及其燃气轮机

技术领域

本申请涉及燃气轮机技术领域，具体为一种油雾分离器及其燃气轮机。

背景技术

在对燃气轮机轴承腔进行设计时，一般密封装置采用如图8和图9所示的环形篦齿封严件4。若使用环形篦齿封严件4对轴承进行密封，则需要向环形篦齿封严件4内引入具有一定压力的气体，又需要将引入轴承腔(也即图8和图9中轴承3与轴承衬套2之间所形成的区域，图中未具体标注出)的气体排出轴承腔，以保证环形篦齿封严件4的外侧与内侧形成正向压差，实现密封功能。

从轴承腔排出的气体通常携带有大量的润滑油，润滑油与气体形成油雾状态的油气。现有技术中，一般采用油气分离器对油雾中的润滑油和气体进行分离。虽然采用油气分离器能够对润滑油和气体进行分离，但是油气分离器只是将分离出润滑油保存在油气分离器中，无法对分离出的润滑油进行直接回用，以减少润滑油的损耗。

发明内容

本申请的目的在于提供一种油雾分离器及其燃气轮机，以解决现有技术中无法对回收的润滑油进行直接回用的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提出一种油雾分离器，包括：

内管；用于设置于主轴的内部；

至少一条第一流道，设置于所述内管的内部；

与第一流道一一对应的条形连接管，设置于所述内管的外部；每个条形连接管用于连通对应的第一流道和轴承的轴承腔；

与第一流道一一对应的第一通孔，设置于所述内管的第一端；所述内管的第一端为朝向所述主轴外部的一端；每个第一通孔与对应的第一流道相连通。

作为本技术方案中的一个具体方案，每个条形连接管的延伸方向与所述内管的轴心线不垂直，各个条形连接管绕所述内管的轴心线圆周阵列。

作为本技术方案中的一个具体方案，每个条形连接管的延伸方向与所述内管的轴心线的夹角大于等于45°，小于90°。

作为本技术方案中的一个具体方案，每个条形连接管的内部均设置有粘附件，所述粘附件用于增大油气与条形连接管的接触面积。

作为本技术方案中的一个具体方案，所述粘附件包括至少一个第一隔片和/或至少一个第二隔片，各个第一隔片沿第一方向阵列，各个第二隔片沿第二方向阵列，第一方向和第二方向均垂直于条形连接管的延伸方向，且第一方向和第二方向不平行；或者，所述粘附件包括设置于条形连接管内壁的粘附绒毛。

作为本技术方案中的一个具体方案，还包括：

外管，套设于所述内管的外部；所述外管和所述内管之间形成有第二流道；

设置于所述外管的至少一个第二通孔，第二通孔用于连通所述第二流道和轴承的润滑腔；

与条形连接管一一对应的第三通孔，第三通孔用于连通对应的条形连接管和轴承的轴承腔。

作为本技术方案中的一个具体方案，所述内管的内部还形成有与第一流道互不连通的第三流道，所述内管的侧壁还开设有至少一个第四通孔和至少一个第五通孔，第四通孔用于连通注气设备和所述第三流道，第五通孔用于连通环形篦齿封严件和所述第三流道。

作为本技术方案中的一个具体方案，所述外管的外壁设置有多个密封结构，密封结构用于与主轴的内壁形成密封连接，密封结构包括第一限位环、第二限位环以及设置于所述第一限位环和所述第二限位环之间的密封圈。

第二方面，本申请提出一种燃气轮机，包括如第一方面中任意一项所述的油雾分离器。

作为本技术方案中的一个具体方案，包括端盖和如权利要求7或8所述的油雾分离器，所述端盖内开设有第四流道和第五流道，所述第四流道用于连通注油设备和第二流道，所述第五流道用于连通注气设备和第三流道。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

能够通过条形连接管对轴承腔中排出的润滑油和气体进行分离，并且能够借助内管进行中心旋转所产生的离心力将分离出的润滑油甩回轴承腔，实现对分离出润滑油进行直接回用，减少润滑油的损耗。

附图说明

图1为本申请实施例所提出的一种油雾分离器的立体图；

图2为图1中油雾分离器的俯视图；

图3为图2中油雾分离器按照A-A线的剖视图；

图4为图2中油雾分离器按照B方向的视图；

图5为图4中油雾分离器按照D-D线的剖视图；

图6为图4中油雾分离器按照C-C线的剖视图；

图7为本申请实施例所提出的条形连接管中具有一种粘附件的示意图；

图8为本申请实施例所提出的油雾分离器按照图2中D-D线与轴承腔各个零件配合的剖视示意图；

图9为本申请实施例所提出的油雾分离器按照图2中C-C线与轴承腔各个零件配合的剖视示意图；

图10为图8中N部分的放大图；

图11为本申请实施例所提出的端盖的剖视图。

图中：1、主轴；2、轴承衬套；3、轴承；4、环形篦齿封严件；5、端盖；51、第四流道；52、第五流道；6、油雾分离器；61、外管；62、内管；63、第二流道；64、第二通孔；65、第四通孔；66、第三流道；67、第五通孔；68、第三通孔；69、第一流道；610、第一通孔；611、条形连接管；612、第一隔片；613、第二隔片；614、第一限位环；615、第二限位环；616、密封圈。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

在了解本申请的技术方案之前，需要清楚的是，如图8和图9所示，现有技术中轴承的轴承腔由设置在主轴1外部的轴承衬套2、设置在主轴1外部的环形篦齿封严件4和设置在轴承衬套2外部的轴承3构成。由于轴承衬套2、轴承3和环形篦齿封严件4均为成熟的现有技术，因此图8和图9中并未详细的展示出轴承衬套2、轴承3和环形篦齿封严件4的详细结构，其仅为示意图。也就是说，在本申请的实施例中，对轴承衬套2、轴承3和环形篦齿封严件4的形状和构造不做任何限制。例如：在本申请的实施例中，轴承3可以为深沟球轴承或者滚子轴承。

为了解决背景技术中的技术问题，本申请实施例提出一种油雾分离器。具体的，如图1至图6所示，该油雾分离器包括内管62、至少一条第一流道69、与第一流道69一一对应的条形连接管611、与第一流道69一一对应的第一通孔610。

具体的，内管62设置于主轴1的内部，也即内管62能够随主轴1转动而转动。第一流道69设置于内管62的内部，条形连接管611设置于内管62的外部。每个条形连接管611用于连通对应的第一流道69和轴承3的轴承腔。第一通孔610设置于内管62的第一端，内管62的第一端为朝向主轴1外部的一端，每个第一通孔610与对应的第一流道69相连通。也就是说，在本申请的实施例中，可以通过条形连接管611和第一流道69将轴承腔中的油气排出轴承腔。

具体的，位于轴承腔中的油气的流动路径如图9中的路线G所示，油气先通过条形连接管611进入第一流道69，再由第一流道69通过内管62第一端的第一通孔610排至内管62的外部。需要清楚的是，由于条形连接管611呈条形状，因此条形连接管611与油气的接触面积较大。油气中呈油雾状的润滑油与条形连接管611的内壁接触后能够粘附在条形连接管611的内壁上，而油气中的气体(主要成分是空气)被排至内管62的外部。也就是说，本申请的实施例通过条形连接管611实现对油气中润滑油和气体的分离功能。由前文可知，内管62能够随主轴1转动而转动，也就是说，粘附在条形连接管611的内壁上的润滑油能够受到一定的离心力。若主轴1的转动速度足够快，则这些润滑油能够在离心力的作用重新被甩回轴承腔。位于轴承腔中的润滑油能够对轴承3进行润滑。

需要清楚的是，通过上述实施例的油雾分离器，不但能够将轴承腔中油气的气体成分排出轴承腔，使得环形篦齿封严件4的外侧与内侧形成正向压差。并且能够将油气中的润滑油成分保留在条形连接管611内，基于离心力将润滑油甩回轴承腔进行直接回用，以减少润滑油的损耗。

由上文可知，本申请的实施例是通过将油气中的润滑油粘附在条形连接管611的内壁以实现对润滑油的回收。容易联想到的是，若条形连接管611的内壁与油气形成的接触面积越大，则润滑油的回收效率越高。在本申请的实施例中将条形连接管611设计成为扁平状也是为了增大条形连接管611内壁与油气的接触面积。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，主轴1和内管62的轴心线重合，且主轴1和内管62所形成的转动均为中心旋转，中心旋转的旋转轴为内管62的轴心线。随着内管62的转动，各个条形连接管611也能够绕内管62的轴心线进行旋转。为了保证内管62能够实现动平衡，如图3和图4所示，各个条形连接管611绕内管62的轴心线圆周阵列。具体的，动平衡是指通过修正转子(在本申请的实施例中也即内管62)的轴心线各部分质量的分布，使其在旋转时产生的振动或者作用于轴心线(也即内管62的轴心线)上的振动力和力矩减少到可接受的程度。

在本申请的一个实施例中，为了进一步的增大条形连接管611内壁与油气的接触面积，如图6所示，每个条形连接管611的延伸方向与内管62的轴心线不垂直。需要清楚的是，条形连接管611的内壁面积等于条形连接管611的内壁周长乘以条形连接管611的延伸长度。也就是说，在条形连接管611的内壁周长不变的前提下，条形连接管611的延伸长度越长，则条形连接管611的内壁面积越大。由图6可知，若条形连接管611的延伸方向垂直于内管62的轴心线，则条形连接管611的延伸长度最短。

容易理解的是，条形连接管611的延伸方向与内管62的轴心线夹角越小，则条形连接管611的内壁面积越大，并且油雾分离器的轴向长度也越长。为了保证条形连接管611的内壁面积足够大，并且油雾分离器的轴向长度也在合理的范围内。在本申请一个具体的实施例中，如图6所示，条形连接管611的延伸方向与内管62的轴心线夹角为角H，角H的范围大于等于45°，小于90°。具体的，角H可以为45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°和85°中的任意一个度数，也可以是上述相邻两个度数之间的任意度数。

由上文可知，在本申请的实施例中，条形连接管611与油气之间的接触面积大小，能够影响油气中润滑油的回收效率。为了进一步的增大条形连接管611与油气之间的接触面积，以提升油气中润滑油的回收效率。在本申请一个具体的实施例中，在每个条形连接管611的内部均设置有粘附件，粘附件用于增大油气与条形连接管611的接触面积。

具体的，在本申请的实施例中，粘附件可以为任意能够增大条形连接管611与油气接触面积的部件，对其不做任何形式上的限制。例如：如图7所示，粘附件包括至少一个第一隔片612，各个第一隔片612沿第一方向阵列；或者，粘附件包括至少一个第二隔片613，各个第二隔片613沿第二方向阵列；或者，粘附件同时包括至少一个第一隔片612和至少一个第二隔片613，各个第一隔片612沿第一方向阵列，各个第二隔片613沿第二方向阵列，第一方向和第二方向均垂直于条形连接管611的延伸方向，且第一方向和第二方向不平行。

当然，在本申请的其他实施例中，粘附件包括设置于条形连接管611内壁的粘附绒毛(图中未示出)。通过粘附绒毛的设计，以增大条形连接管611与油气之间的接触面积。需要清楚的是，粘附绒毛可以是任意与油气不发生化学反应的绒毛，例如：金属绒毛或者塑料绒毛等。

需要清楚的是，在燃气轮机的应用场景中，还需要在轴承腔中设计润滑油通道，润滑油通道用于向轴承3的润滑腔中供入润滑油。在轴承腔中设计润滑油通道，不但需要配置动力设备将润滑油通过润滑油通道输入轴承3的润滑腔，而且还需要设计众多功能部件，例如：密封件和旋转供油装置等，对轴承3进行密封或者支持。由于功能部件多、零组件繁杂造成轴承腔的结构复杂、维护性差、制造成本高和故障点多等技术问题。为了简化轴承腔内部的零部件结构，在本申请一个具体的实施例中，如图8和图5所示，该油雾分离器还包括外管61、设置于外管61的至少一个第二通孔64、与条形连接管611一一对应的第三通孔68。

具体的，外管61套设于内管62的外部。外管61和内管62之间形成有第二流道63。第二通孔64用于连通第二流道63和轴承3的润滑腔。第三通孔68用于连通对应的条形连接管611和轴承3的轴承腔。第三通孔68用于防止外管61遮盖住条形连接管611，使得条形连接管611无法与轴承3的轴承腔相连通。当然，在本申请的其他实施例，可以使得条形连接管611贯穿外管61后，与轴承3的轴承腔相连通。本申请实施例中的润滑油移动路径如图8中的路线E所示，通过润滑油添加设备，将润滑油加入第二流道63当中，然后润滑油再经过第二通孔64进入轴承3的润滑腔。由前文可知，外管61也能够随着主轴1转动而转动，也就是说，本申请的实施例中，无需设置动力设备，位于第二流道63中的润滑油能够通过离心力进入轴承3的润滑腔。

需要清楚的是，在燃气轮机的应用场景中，还需要在轴承腔中设计引气通道，引气通道用于向环形篦齿封严件4中输送气体，以实现封严功能。基于与润滑油通道类似的原因，为了简化轴承腔内部的零部件结构，在本申请一个具体的实施例中，如图8和图5所示，内管62的内部还形成有与第一流道69互不连通的第三流道66，内管62的侧壁还开设有至少一个第四通孔65和至少一个第五通孔67，第四通孔65用于连通注气设备和第三流道66，第五通孔67用于连通环形篦齿封严件4和第三流道66。

具体的，在本申请的实施例中，密封气体的流动路径如图8中的路线F所示，密封气体由第四通孔65进入第三流道66之后，再由第五通孔67进入环形篦齿封严件4的内部。

如图1和图2所示，本申请实施例中的外管61上开设有第二通孔64、第三通孔68和第五通孔67。为了避免从第二通孔64、第三通孔68和第五通孔67流出的油或者气体相互干扰，需要第二通孔64、第三通孔68和第五通孔67相互之间相互隔绝。在本申请的实施例中，在外管61的外壁设置有多个密封结构，密封结构用于与主轴1的内壁形成密封连接。也就是说，密封结构至少用于第二通孔64、第三通孔68和第五通孔67的相互隔绝。

在本申请的一个具体的实施例中，如图8和图9所示，为了使得第二通孔64、第三通孔68和第五通孔67相互之间能够隔绝，密封结构可以是外管61与主轴1之间形成过盈配合。过盈配合是指依靠轴(也即外管61)与孔(也即主轴1的内壁)的过盈值，装配后使轴与孔表面间产生弹性压力，从而获得紧固联接的连接方式。过盈是指孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负。也就是说，形成过盈配合的外管61和主轴1之间的间隙为0。换句话说，若外管61和主轴1之间的间隙为0，则第二通孔64、第三通孔68和第五通孔67相互之间一定是相互隔绝的。

需要清楚的是，若外管61与主轴1过盈配合，则外管61与主轴1之间产生有弹性压力，也就是说，难以将外管61从主轴1上拆卸下来。在本申请的一个实施例中，为了便于外管61的拆卸与安装，如图10所示，密封结构包括第一限位环614、第二限位环615以及设置于第一限位环614和第二限位环615之间的密封圈616。当然，在本申请的其他实施例中，密封结构也可以是现有技术成熟的任意结构，在此不做赘述。

本申请实施例中的油雾分离器能够通过条形连接管对轴承腔中排出的润滑油和气体进行分离，并且能够借助内管进行中心旋转所产生的离心力将分离出的润滑油甩回轴承腔，实现对分离出润滑油进行直接回用，减少润滑油的损耗。

在介绍完本申请所提出的油雾分离器的所有实施例之后，下面介绍本申请所提出的一种燃气轮机。

具体的，该燃气轮机包括如上述任意一项实施例所提出油雾分离器。

为了能够配合本申请所提出的油雾分离器6的使用，在本申请的一个个实施例中，如图8、图9和图11所示，燃气轮机除了包括油雾分离器6之外，还包括端盖5。端盖5内开设有第四流道51和第五流道52，第四流道51用于连通注油设备和第二流道63，第五流道52用于连通注气设备和第三流道66。

具体的，在本申请的实施例中，端盖5为静止件，也就是说，端盖5不随油雾分离器6旋转而旋转。换句话说，由于端盖5静止，因此也无需设置用于辅助注油设备和注气设备连接的旋转供油装置或者旋转供气装置。

本申请实施例中的燃气轮机通过油雾分离器的设置，能够通过条形连接管对轴承腔中排出的润滑油和气体进行分离，并且能够借助内管进行中心旋转所产生的离心力将分离出的润滑油甩回轴承腔，实现对分离出润滑油进行直接回用，减少润滑油的损耗。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种油雾分离器，应用于燃气轮机，所述燃气轮机采用环形篦齿封严件对轴承进行密封，其特征在于，包括：

内管（62）；用于设置于主轴（1）的内部；

至少一条第一流道（69），设置于所述内管（62）的内部；

与第一流道（69）一一对应的条形连接管（611），设置于所述内管（62）的外部；每个条形连接管（611）用于连通对应的第一流道（69）和轴承（3）的轴承腔；

与第一流道（69）一一对应的第一通孔（610），设置于所述内管（62）的第一端；所述内管（62）的第一端为朝向所述主轴（1）外部的一端；每个第一通孔（610）与对应的第一流道（69）相连通；

外管（61），套设于所述内管（62）的外部；所述外管（61）和所述内管（62）之间形成有第二流道（63）；

设置于所述外管（61）的至少一个第二通孔（64），第二通孔（64）用于连通所述第二流道（63）和轴承（3）的润滑腔；

与条形连接管（611）一一对应的第三通孔（68），第三通孔（68）用于连通对应的条形连接管（611）和轴承（3）的轴承腔；

所述内管（62）的内部还形成有与第一流道（69）互不连通的第三流道（66），所述内管（62）的侧壁还开设有至少一个第四通孔（65）和至少一个第五通孔（67），第四通孔（65）用于连通注气设备和所述第三流道（66），第五通孔（67）用于连通环形篦齿封严件（4）和所述第三流道（66）。

2.根据权利要求1所述的油雾分离器，其特征在于，每个条形连接管（611）的延伸方向与所述内管（62）的轴心线不垂直，各个条形连接管（611）绕所述内管（62）的轴心线圆周阵列。

3.根据权利要求2所述的油雾分离器，其特征在于，每个条形连接管（611）的延伸方向与所述内管（62）的轴心线的夹角大于等于45°，小于90°。

4.根据权利要求1所述的油雾分离器，其特征在于，每个条形连接管（611）的内部均设置有粘附件，所述粘附件用于增大油气与条形连接管（611）的接触面积。

5.根据权利要求4所述的油雾分离器，其特征在于，所述粘附件包括至少一个第一隔片（612）和/或至少一个第二隔片（613），各个第一隔片（612）沿第一方向阵列，各个第二隔片（613）沿第二方向阵列，第一方向和第二方向均垂直于条形连接管（611）的延伸方向，且第一方向和第二方向不平行；或者，所述粘附件包括设置于条形连接管（611）内壁的粘附绒毛。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的油雾分离器，其特征在于，所述外管（61）的外壁设置有多个密封结构，密封结构用于与主轴（1）的内壁形成密封连接，密封结构包括第一限位环（614）、第二限位环（615）以及设置于所述第一限位环（614）和所述第二限位环（615）之间的密封圈（616）。

7.一种燃气轮机，所述燃气轮机采用环形篦齿封严件对轴承进行密封，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的油雾分离器。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，包括端盖（5），所述端盖（5）内开设有第四流道（51）和第五流道（52），所述第四流道（51）用于连通注油设备和第二流道（63），所述第五流道（52）用于连通注气设备和第三流道（66）。