CN204327213U - 离心通风器及涡轮发动机润滑系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心通风器及涡轮发动机润滑系统，其中，离心通风器包括：壳体、弹簧、具有通孔的活塞筒以及油气分离结构，活塞筒通过与弹簧连接设置在壳体的腔体内，壳体侧部设有进气孔，活塞筒在离心力和弹簧弹力的作用下能够上下滑动以改变进气孔的流通面积。该离心通风器实现了涡轮发动机润滑系统中滑油腔内空气压力的动态调节，使得在不同状态下流过密封装置的空气流量相当，有效保证了在各个状态下流过密封装置的空气流量接近最小流量，从而减少流过密封装置的空气流量，离心通风器内空气流速减小，滑油在离心通风器内滞留的时间增加，离心通风器的分离性能提高，随空气排出的滑油量减少，继而降低滑油消耗量。

Description

离心通风器及涡轮发动机润滑系统

技术领域

本实用新型涉及涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种离心通风器及涡轮发动机润滑系统。

背景技术

由于燃气涡轮发动机的动力传输系统以机械传动为基础，发动机的高低压转子支点轴承、传动齿轮等部件需要对滑油进行润滑和冷却，因此，燃气涡轮发动机的润滑系统具有容纳轴承和齿轮的滑油腔。为了防止滑油腔内的滑油泄漏，在构成腔体的旋转件和静止件之间设置密封装置，从压气机部分引高压空气对密封装置进行增压，流过密封装置的气流使密封装置具有良好的密封性。为了保证高压空气始终从密封装置流进滑油腔，需要对滑油腔进行通风，将经密封装置流进滑油腔的空气排到发动机外，由于滑油腔排出的空气中含有滑油，通常需要经过离心通风器进行油气分离，将滑油分离后返回滑油腔，空气排到发动机外，因此离心通风器是润滑系统必不可少的关键部件。

离心通风器分离性能与空气流量密切相关，空气流量越大，分离性能越差，随空气流出的滑油量越大，意味着滑油消耗量大。因此，从滑油消耗量角度讲，空气流量越小越好。然而，空气流过密封装置的流量越大，密封装置的密封性越好。可见，通过高压空气保证密封性能和滑油消耗量带来了空气流量优化的问题。由于高压空气的流量与发动机的转速有关，虽然可以通过计算来确定某一转速下所需的最小流量，但发动机不同状态下的转速是有差异的，在保证密封所需的空气流量下，会存在其他状态点空气流量大，而现有的离心通风器都不能实现滑油腔内空气压力的动态调节，造成滑油消耗量过大的问题。

随着燃气涡轮发动机技术的进步，对经济性、环境污染的要求越来越高，设计一种滑油消耗量低的润滑系统具有重要意义。因此，性能优越的离心通风器技术成为润滑系统设计中需要掌握的关键技术之一。

实用新型内容

为克服以上技术缺陷，本实用新型解决的技术问题是提供一种离心通风器，该离心通风器能够保持流过密封装置的空气流量，降低滑油消耗量，改善离心通风器的工艺性，具有较高的适用性和可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种离心通风器，该离心通风器包括：壳体、弹簧、具有通孔的活塞筒以及油气分离结构，活塞筒通过与弹簧连接设置在壳体的腔体内，壳体侧部设有进气孔，活塞筒在离心力和弹簧弹力的作用下能够上下滑动以改变进气孔的流通面积。

进一步地，油气分离结构包括分别设置在壳体底部和顶部的通风孔和油孔，进气孔的轴向与发动机转子的轴向一致。

进一步地，弹簧与壳体的顶部连接，活塞筒向上滑动时，弹簧被压缩，活塞筒向下滑动时，弹簧压缩量减小。

进一步地，弹簧与壳体的底部连接，活塞筒向上滑动时，弹簧被拉伸，活塞筒向下滑动时，弹簧由被拉伸逐渐变为被压缩。

进一步地，该离心通风器还包括用于限制活塞筒的滑动范围的限位卡圈。

进一步地，进气孔为多个且沿周向等间距地设置在壳体的侧部。

进一步地，进气孔为长圆孔或椭圆孔。

进一步地，油孔为长圆孔。

本实用新型还提供了一种涡轮发动机润滑系统，该涡轮发动机润滑系统具有上述的离心通风器。

进一步地，涡轮发动机润滑系统具体包括轴承座、轴承和发动机转子，轴承座、轴承和发动机转子共同形成滑油腔，轴承座和发动机转子之间设有密封装置静止件和旋转件，并通过进入密封装置静止件和旋转件的高压空气来实现密封功能，离心通风器安装在发动机转子上，能够对经过密封装置静止件和旋转件漏入滑油腔的空气与滑油混合的油气混合物进行油气分离。

进一步地，离心通风器为多个且沿周向等间距设置在发动机转子上。

进一步地，发动机转子的对应于离心通风器前侧的位置还设有内端盖。

由此，基于上述技术方案，本实用新型提供了一种离心通风器，该离心通风器通过设置弹簧和活塞筒，在离心力和弹簧弹力的作用下使得活塞筒上下滑动以改变进气孔的流通面积，实现了涡轮发动机润滑系统中滑油腔内空气压力的动态调节，使得在不同状态下流过密封装置的空气流量相当，有效保证了在各个状态下流过密封装置的空气流量接近最小流量，从而减少流过密封装置的空气流量，离心通风器内空气流速减小，滑油在离心通风器内滞留的时间增加，离心通风器的分离性能提高，随空气排出的滑油量减少，继而降低滑油消耗量。而且，离心通风器的组件尺寸小，易于加工，制作成本低，适用于不同型号的发动机，改善了通用性。本实用新型提供的涡轮发动机润滑系统相应地也具有上述有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型离心通风器第一实施例的正视剖面图；

图2为本实用新型离心通风器第一实施例的左视图；

图3为本实用新型离心通风器第一实施例的俯视图；

图4为本实用新型离心通风器第一实施例在另一个工作状态下的正视剖面图；

图5为本实用新型离心通风器第二实施例的正视剖面图；

图6为本实用新型离心通风器安装在发动机转子上的结构示意图；

图7为图6中A-A位置处的截面示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所述的本实用新型的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

考虑到现有的离心通风器都不能实现滑油腔内空气压力的动态调节，造成滑油消耗量过大的问题，本实用新型设计了一种离心通风器，该离心通风器通过在壳体内设置弹簧和活塞筒，在离心力和弹簧弹力的作用下使得活塞筒上下滑动以改变进气孔的流通面积，实现了涡轮发动机润滑系统中滑油腔内空气压力的动态调节，使得在不同状态下流过密封装置的空气流量相当，有效保证了在各个状态下流过密封装置的空气流量接近最小流量，从而减少流过密封装置的空气流量，离心通风器内空气流速减小，滑油在离心通风器内滞留的时间增加，离心通风器的分离性能提高，随空气排出的滑油量减少，继而降低滑油消耗量。

在本实用新型第一个优选的示意性的实施例中，如图1～图4所示，离心通风器100包括：壳体1、弹簧2、具有通孔31的活塞筒3以及油气分离结构，活塞筒3通过与弹簧2连接设置在壳体1的腔体内，弹簧2与壳体1的顶部连接，活塞筒3向上滑动时，弹簧2被压缩；活塞筒3向下滑动时，弹簧2的压缩量减小。在此需要说明的是，该实施例中的“上”和“下”是相对于活塞筒3的滑动方向，即面向壳体1顶部的方向为上，面向壳体1底部的方向为下，壳体1侧部设有进气孔12，活塞筒3在离心力和弹簧2弹力的作用下能够上下滑动以改变进气孔12的流通面积。

在该示意性的实施例中，弹簧2连接在壳体1的顶部，活塞筒3与弹簧2连接，活塞筒3在壳体1内上下滑动。在发动机转速增大、高压空气压力上升时，活塞筒3受到的离心力逐渐增大，当离心力大于活塞筒3受到被压缩的弹簧2的弹力时，活塞筒3向上滑动并堵住进气孔12的部分面积，进气孔12的流通面积减小，离心通风器100的流通阻力增大，滑油腔内的空气压力也上升，使得密封装置的前后压差近乎不变，以达到保持密封装置空气流量的目的；在发动机转速减小，高压空气压力下降时，活塞筒3受到的离心力逐渐减小，当离心力小于活塞筒3受到被压缩的弹簧2的弹力时，活塞筒3向下滑动，进气孔12被堵住的面积逐渐减小，进气孔12的流通面积增大，离心通风器100的流通阻力减小，滑油腔内的空气压力也下降，使得密封装置的前后压差近乎不变，以达到保持密封装置空气流量的目的。

在本实用新型第二个优选的示意性的实施例中，如图5所示，与第一个优选的示意性实施例不同的是，离心通风器100′中的弹簧2′与壳体1′的底部连接，活塞筒3′向上滑动时，弹簧2′被拉伸；活塞筒3′向下滑动时，弹簧2′由被拉伸逐渐变为被压缩。

在该示意性的实施例中，弹簧2′连接在壳体1′的底部，活塞筒3′与弹簧2′连接，活塞筒3′在壳体1′内上下滑动。在发动机转速增大、高压空气压力上升时，活塞筒3′受到的离心力逐渐增大，当离心力大于活塞筒3′受到被拉伸的弹簧2′的弹力时，活塞筒3′向上滑动并堵住进气孔12′的部分面积，进气孔12′的流通面积减小，离心通风器100′的流通阻力增大，滑油腔内的空气压力也上升，使得密封装置的前后压差近乎不变，以达到保持密封装置空气流量的目的；在发动机转速减小，高压空气压力下降时，活塞筒3′受到的离心力逐渐减小，当离心力小于活塞筒3′受到被拉伸的弹簧2′的弹力时，活塞筒3′向下滑动，进气孔12′被堵住面积逐渐减小，进气孔12′的流通面积增大，离心通风器100′的流通阻力减小，滑油腔内的空气压力也下降，使得密封装置的前后压差近乎不变，以达到保持密封装置空气流量的目的。

由于离心通风器100、100′的作用，不同状态下流过密封装置的空气流量相当，有效保证了各个状态下流过密封装置的空气流量接近最小流量，从而减少流过密封装置的空气流量。由于空气流量减少，离心通风器100、100′内的空气流速减小，滑油在离心通风器100、100′内滞留的时间增加，离心通风器100、100′的分离性能提高，随空气排出的滑油量减少，从而降低了滑油的消耗量。而且构成离心通风器100、100′的弹簧以及活塞筒均为尺寸小，易于加工且在市场上容易获得，通过改变离心通风器组件的数量及尺寸，可以使离心通风器适用于不同型号的发动机，改善了通用性。

在上述两个优选的示意性实施例中，如图1和图3～图7所示，油气分离结构优选地包括分别设置在壳体1、1′底部和顶部的通风孔11、11′和油孔13、13′，进气孔12、12′的轴向与发动机转子107的轴向一致，进气孔12、12′的轴向最好与发动机转子107的轴向平行。通过在壳体1、1′上设置通风孔11、11′和油孔13、13′，油气混合物经过壳体1、1′侧部的进气孔12、12′在发动机转子107的轴向方向上进入离心通风器100、100′，空气经过通孔31、31′和通风孔11、11′流出，滑油在离心力作用下经壳体1、1′顶部的油孔13、13′返回滑油腔，在壳体1、1′上设置易加工的通风孔11、11′和油孔13、13′即实现了油气分离，而且离心通风器100、100′的尺寸也并没有增大，因此该油气分离结构具有易于实现的优点。而轴向进气可以延长油气混合物在离心通风器内的滞留时间并增加滑油与壳体1、1′的壁面接触的机会，优化了油气分离的效果。其中，油孔13、13′最好为长圆孔，因为油气混合物中滑油的占有量较少，油孔过大会导致部分空气经过油孔进入滑油腔，使得油气分离效果不理想，而长圆孔能够避免该问题的产生，进一步提高油气分离的效果。

作为对上述两个优选的示意性实施例的改进，如图1、图4及图5所示，离心通风器100、100′还包括用于限制活塞筒3、3′的滑动范围的限位卡圈4、4′。限位卡圈4、4′使得活塞筒3、3′在一定的范围内滑动以保证最小通风面积，而且还能避免弹簧12、12′被拉断，进一步提高了离心通风器的可靠性。

作为对上述两个优选的示意性实施例的进一步改进，进气孔12、12′优选为多个且沿周向等间距地设置在壳体1、1′的侧部。进气孔12、12′设置在壳体1、1′的侧面，油气混合物在进入通风孔内时径向速度低，在通风孔11、11′内滞留时间长，有利于离心通风器的分离性能提高。而多个通气孔12、12′能保证油气混合物通畅地进入壳体1、1′内，提高油气分离的效率。为了保证上下滑动活塞筒1堵住进气孔12、12′的面积的平稳变化，进气孔12、12′最好为长圆孔或椭圆孔，而且设置长圆孔或椭圆孔不破坏壳体1的整体结构强度，有效提高了离心通风器的可靠性和稳定性。

本实用新型还提供了一种涡轮发动机润滑系统，该涡轮发动机润滑系统具有上述的离心通风器100、100′。

具体地，如图6所示，涡轮发动机润滑系统包括轴承座101、空气引气管102、轴承103、密封装置静止件104和旋转件105、供油管106、发动机转子107以及通风管109。轴承103需要通过供油管106提供滑油来润滑和冷却。为了防止滑油泄漏，在轴承座101和发动机转子107之间需要设置密封装置静止件104和旋转件105，高压空气经过空气引气管102进入密封装置静止件104和旋转件105，以保证密封性能。经过密封装置静止件104和旋转件105泄漏的空气进入滑油腔后与滑油混合，形成油气混合物。离心通风器100安装在发动机转子107上，随发动机转子107转动，对经过密封装置静止件104和旋转件105漏入滑油腔的空气与滑油混合的油气混合物进行油气分离。油气混合物经离心通风器100除油后，空气通过通风管109排到发动机外，滑油返回滑油腔。为了防止除油后的空气流向发动机的其它位置，发动机转子107对应于离心通风器100前侧的位置还设有内端盖108。

如图6所示，由于发动机转速大时，高压空气的压力大，离心通风器100的空气阻力变大有利于增加滑油腔内的压力，从而减小了密封装置静止件104和旋转件105前后的压差，而对于发动机转速小时，高压空气的压力小，离心通风器的空气阻力变小有利于减小滑油腔内的压力，从而也减小了密封装置静止件104和旋转件105前后的压差，继而减少了流过密封装置的空气流量，有利于离心通风器的分离性能提高，从而降低滑油消耗量。而且在高空状态下，离心通风器100还能起到类似于高空活门的作用，使轴承腔压力维持在合适的水平，改善了回油泵的回油能力，使涡轮发动机的系统可靠性得到进一步提升。

为了进一步提高涡轮发动机润滑系统的适用性，如图7所示，离心通风器100优选为多个且沿周向等间距设置在发动机转子107上。离心通风器以组件形式安装在轴上，使得安装和更换更加简单，而且多个离心通风器能够增加流通面积的可变范围。即便单个活塞筒被卡住，其余的离心通风器仍然可以改变流通面积，从而使涡轮发动机润滑系统具有更高的可靠性。此外，通过调整离心通风器的数量还可以使离心通风器满足不同发动机通风量的需要，从而获得较高的适用性。

以上结合的实施例对于本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种离心通风器，其特征在于，包括：壳体(1，1′)、弹簧(2，2′)、具有通孔(31，31′)的活塞筒(3，3′)以及油气分离结构，所述活塞筒(3，3′)通过与所述弹簧(2，2′)连接设置在所述壳体(1，1′)的腔体内，所述壳体(1，1′)侧部设有进气孔(12，12′)，所述活塞筒(3，3′)在离心力和所述弹簧(2，2′)弹力的作用下能够上下滑动以改变所述进气孔(12，12′)的流通面积。

2.根据权利要求1所述的离心通风器，其特征在于，所述油气分离结构包括分别设置在所述壳体(1，1′)底部和顶部的通风孔(11，11′)和油孔(13，13′)，所述进气孔(12，12′)的轴向与发动机转子(107)的轴向一致。

3.根据权利要求1所述的离心通风器，其特征在于，所述弹簧(2)与所述壳体(1)的顶部连接，所述活塞筒(3)向上滑动时，所述弹簧(2)被压缩；所述活塞筒(3)向下滑动时，所述弹簧(2)压缩量减小。

4.根据权利要求1所述的离心通风器，其特征在于，所述弹簧(2′)与所述壳体(1′)的底部连接，所述活塞筒(3′)向上滑动时，所述弹簧(2′)被拉伸；所述活塞筒(3′)向下滑动时，所述弹簧(2′)由被拉伸逐渐变为被压缩。

5.根据权利要求1～4任一项所述的离心通风器，其特征在于，还包括用于限制所述活塞筒(3，3′)的滑动范围的限位卡圈(4，4′)。

6.根据权利要求1～4任一项所述的离心通风器，其特征在于，所述进气孔(12，12′)为多个且沿周向等间距地设置在所述壳体(1，1′)的侧部。

7.根据权利要求1～4任一项所述的离心通风器，其特征在于，所述进气孔(12，12′)为长圆孔或椭圆孔。

8.根据权利要求2所述的离心通风器，其特征在于，所述油孔(13，13′)为长圆孔。

9.一种涡轮发动机润滑系统，其特征在于，具有权利要求1～8任一项所述的离心通风器(100、100′)。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机润滑系统，其特征在于，所述涡轮发动机润滑系统具体包括轴承座(101)、轴承(103)和发动机转子(107)，所述轴承座(101)、所述轴承(103)和所述发动机转子(107)共同形成滑油腔，所述轴承座(101)和所述发动机转子(107)之间设有密封装置静止件(104)和旋转件(105)，并通过进入所述密封装置静止件(104)和所述旋转件(105)的高压空气来实现密封功能，所述离心通风器(100、100′)安装在所述发动机转子(107)上，能够对经过所述密封装置静止件(104)和所述旋转件(105)漏入滑油腔的空气与滑油混合的油气混合物进行油气分离。

11.根据权利要求10所述的涡轮发动机润滑系统，其特征在于，所述离心通风器(100、100′)为多个且沿周向等间距设置在所述发动机转子(107)上。

12.根据权利要求10所述的涡轮发动机润滑系统，其特征在于，所述发动机转子(107)对应于所述离心通风器(100、100′)前侧的位置还设有内端盖(108)。