CN1399706A - 用于涡轮机的轴承润滑系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有一个润滑腔并用于涡轮机的轴承润滑系统，所述润滑腔限定了一个包围轴承(18，20)的润滑空间(LS)，所述轴承润滑系统具有用于将润滑剂供给至润滑空间(LS)的润滑剂供给装置(24)，一个从润滑空间(LS)除去润滑剂的润滑剂去除装置(26)，以及一个包围润滑腔(22)的缓冲筒(BS)，其设置在涡轮机的流体空间(BS)内，并限定了一个与大气连通的缓冲空间。在缓冲筒(BS)和流体空间之间设有轴密封装置(32，34)，在缓冲空间(BS)和润滑空间(LS)之间设有轴密封装置(36，38)。

Description

用于涡轮机的轴承润滑系统
本申请可交叉参考九个共同待审的美国专利申请，它们是申请日均为1998年9月25日的序列号为Nos.09/161,104，09/161,114，09/161,115以及09/161,170的申请，申请日均为1999年3月11日的序列号为NOS.09/267,893，09/267,894，09/267,895，09/267,896以及09/267,897的申请，以及四个共同待审的美国临时性专利申请，申请日均为1999年10月12日的序列号为Nos.60/159,066，60/159,065，60/158,934以及60/158/935的申请。以上的每一篇文献在本申请中均可参考使用。
本发明涉及涡轮机的润滑，更特别涉及一种用于燃气涡轮发动机的轴承润滑系统。
背景技术
在燃气涡轮发动机中的通常做法是设置一个环绕使用了密封件的轴承的润滑腔，所述密封件使润滑腔的内部空间或润滑空间与燃气涡轮发动机的流体空间分离。润滑剂通过例如一个气雾形成喷嘴被供给至润滑空间，且通过重力或通过一个回油泵、经一个排出通道从润滑空间除去润滑剂。由于润滑剂因流体空间中的压力波动而含有空气和气体，因此，这种润滑系统通常要求一个分离器使油与空气分离。润滑剂从分离器的底部被回收，且空气经一根排放管道排出。如果燃气涡轮机的速度低于某一水平，那么通常在润滑腔外侧占有优势的表计压力在某一段时间内会突然降至润滑腔中的压力之下。这样便会使润滑剂从润滑空间中泄漏，从而导致润滑剂进入燃气涡轮发动机的流体空间。这种润滑剂渗漏入燃气涡轮发动机流体空间内的负面影响对于本领域技术人员是众所周知的。另外，如果大量润滑剂从润滑系统中泄漏出，那么润滑剂槽的液面高度会大大下降，从而所述系统可能会缺乏润滑剂。
在Christian Largiller等人的美国专利NO.5,429,208中披露的一种作为现有技术的减压装置的目的就在于消除这一缺陷。所述减压装置被制成与润滑空间连通的喷嘴型式。喷嘴从利用来自压缩机的空气作为载流体从润滑空间喷出空气(具有润滑剂)。当燃气涡轮发动机的速度低于某一水平，且存在发动机中流体空间内的压力降至低于润滑空间中的压力的危险时，控制电路中的一个传感器会对一个阀发出信号以使喷嘴朝压缩机张开。结果，从润滑空间中除去过量空气(具有润滑剂)以在润滑空间中形成减小的压力。
由于要对润滑腔加压，因此，上面所述的现有技术的轴承润滑系统需要润滑剂/空气分离器。润滑剂/油分离器为必须被制造且被安装在燃气涡轮发动机中的装置。另外，润滑剂/油分离器会消耗一定量的发动机输出功率，因此，降低了发动机效率。在发动机减速期间对润滑剂的减压需要提供一个喷嘴或一个回油泵以及一个具有传感器的控制系统，并能够控制起动减压系统。除了这些装置的成本会增加以外，它们在燃气涡轮发动机中的使用会有损于其可靠性。这些装置需要定期检查维修。其中一个发生故障都可能导致润滑剂进入发动机流体空间。
需补充的是，除了从喷嘴中泄漏的润滑剂以外，不可避免地与残留在润滑剂/油分离器中的空气一起从润滑系统泄漏出的少量润滑剂(其原因在于：即使最好的分离器也不能保证100％的分离)也是不可补救的损失。另外，润滑剂排入外界空气中会对环境造成不利的影响。
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于涡轮机的轴承润滑系统，其能够避免压力在润滑空间中增大。
本发明的另一个目的在于提供一种工作可靠的用于涡轮机的轴承润滑系统。
本发明的另一个目的在于提供一种要求最少量维护作业的涡轮机的轴承润滑系统。
本发明的再一个目的在于提供一种结构简单且易于维修的涡轮机的轴承润滑系统。
另外，本发明的一个目的在于避免润滑剂造成不可补救的损失。
最后，本发明的一个目的在于避免润滑剂对环境的不利影响。
本发明的概述
通过提供一种用于涡轮机的轴承润滑系统实现了本发明上述和其它的目的，所述轴承润滑系统具有一个限定了包围轴承的润滑空间的润滑腔；用于对润滑空间供给润滑剂的润滑剂供给装置，一个从润滑空间除去润滑剂的润滑剂去除装置，以及一个包围了润滑腔的缓冲筒，所述缓冲筒设置在涡轮机的流体空间内，且限定了一个与大气相连的缓冲空间。在缓冲筒和流体空间之间设有轴接触密封装置，且缓冲空间和润滑空间之间设有轴密封装置。
通过以下对用于涡轮机的轴承润滑系统的一个最佳实施例的详细描述，能够清楚地理解本发明的这些和其它目的。
附图的简要说明
图1为示意性剖面图，其显示了根据本发明的一种用于涡轮机的轴承润滑系统。
图2为本发明中用于涡轮机的轴承润滑系统的另一个实施例，其给出了密封的细节。
附图的详细描述
在图1中，在其它的机器中可用作燃气涡轮发动机的涡轮机10具有一个与燃气涡轮发动机的流体管道相连的流体空间14，在该空间中装有一个燃气涡轮机12以及一个压缩机15。涡轮机14和压缩机15安装在轴16上。轴16由安装在润滑腔22内的轴承18和20支承。将润滑腔22制成在涡轮机壳体23内的一个封闭腔室。润滑腔22具有一个以LS示出的润滑空间，该润滑空间被用于对轴承18和22进行润滑。装置24将润滑剂送入润滑空间LS内。这些装置可以是雾化喷嘴，这些喷嘴用于在轴承18和20附近的润滑空间LS中产生润滑油雾。润滑腔22具有一根排出管道26，其用于从润滑空间LS除去从轴承18和20飞溅出的润滑剂。可以将排出管道26连接至一个润滑剂槽(未示出)，以便通过重力除去润滑剂，或可以将排出管道26连接至一个除去润滑剂并将润滑剂泵回润滑剂槽的回油泵(未示出)。在此处未对本领域技术人员熟知的用于供给和去除润滑剂的系统进行详细地描述。这些系统通常使用了润滑剂/空气分离器以使润滑剂与从传统润滑系统的润滑腔中离开的润滑剂中所存留的空气和气体分离。在本发明的涡轮机中的轴承润滑系统中并未使用这类润滑剂/空气分离器。
在流体空间12中设有一个缓冲筒28，且该缓冲筒由流体空间12包围。缓冲筒28包围了润滑腔22且如箭头A所示、通过一个开孔30与大气连通。应理解，润滑腔22的压力低于在缓冲筒28的内部或缓冲空间BF中建立的压力(该压力约等于大气压力)。在润滑腔22中的压力绝对不应高于大气压力。
通过接触密封32和34使缓冲筒28与燃气发动机10的流体空间12分离。如果流体空间中的流体压力大于大气压力，接触密封件32和34则仅允许从流体空间12至缓冲空间BS内会产生最少量的泄漏，或仅允许从缓冲空间BS至流体空间12内产生最少量的空气或气体泄漏。总之，在缓冲空间BS内中的压力始终约等于大气压力。通过密封件36和38使润滑腔22的润滑空间LS与缓冲筒28的缓冲空间BS分离。设置密封件36和38以避免从润滑空间LS22漏出的油进入由此油可排入大气中的缓冲空间BS22内。如图1所示，所有的接触密封件32和36均被制成刷形密封件。刷形密封件在本领域是已知的。作为一个例子，在美国专利5,201,530中披露了一种刷形密封件的结构。刷形密封件32和34能够确保最少量的气体从流体空间12泄漏入缓冲筒22的缓冲空间BS内。任何泄漏均会排至大气中，以致如果经刷形密封件32和34产生任意泄漏流体，缓冲空间BS中的压力便会约等于大气压力。
在图2中，说明了本发明的另一实施例，在该实施例中，以图1中所示的附图参考标号加上100来表示相同的部件，润滑系统的结构与图1所示的结构相同。
如图中左手部分和右手部分所示，将轴的密封件132和134制成刷形密封件。使润滑腔122的润滑空间LS与缓冲筒128的缓冲空间BS分离的轴密封件136可以被制成接触密封(如图2中左手部分所示)。另一方面，使润滑腔122的润滑空间LS与缓冲筒128的缓冲空间BS分离的轴密封件138可以被制成迷宫式密封(如图2中右手部分所示)或任意其它形式的密封。它们的主要功能在于使润滑剂流体从润滑空间LS进入缓冲空间BS内的量达到最小。
由以上的描述应理解，在未使用复杂机械装置和控制装置的情况下，本发明避免了润滑剂泄漏入涡轮机的流体空间内或泄漏入大气内。

Claims (4)

1.一种用于涡轮机的轴承润滑系统，该涡轮机具有一个流体空间和一根安装在轴承中的轴，该轴承润滑系统设有：
一个润滑腔，所述润滑腔具有一个包围所述轴承的润滑空间；
一个润滑剂供给装置，其用于对所述润滑空间供给润滑剂；
一个润滑剂去除装置，其用于从所述润滑空间除去润滑剂；
一个设置在所述流体空间中的缓冲筒，其具有一个与大气相连的缓冲空间，所述缓冲筒包围了所述润滑腔；
设置在所述缓冲筒和所述流体空间之间的轴接触密封装置；
设置在所述缓冲空间和所述润滑空间之间的轴密封装置。
2.根据权利要求1所述的轴承润滑系统，其中，所述轴接触密封装置包括刷形密封件。
3.根据权利要求1所述的轴承润滑系统，其中，所述轴密封装置包括接触密封件。
4.根据权利要求2所述的轴承润滑系统，其中，所述轴密封装置包括接触密封件。
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