CN212928514U - 一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承。包括三个均布的静压油腔，动压油腔以及三个进油孔，分别连接三个静压油腔。进油孔油路连通燃油箱，利用微小型燃气涡轮发动机燃油作为润滑介质。轴承端面单侧气压密封，燃油从油孔进入轴承，对轴承进行润滑后从非密封端面直接喷入燃烧室燃烧。本实用新型弥补了滚动轴承的制约了微小型燃气涡轮微小型燃气涡轮发动机寿命的问题，创新提出燃油润滑的液体动静压轴承，能够有效降低摩擦损耗，提高轴承的寿命，有利于延长微小型燃气涡轮微小型燃气涡轮发动机寿命。

Description

一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承

技术领域

本实用新型涉及机械制造领域，具体为一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承。

背景技术

轴承是影响发动机寿命的关键基础件之一。在航空燃气涡轮发动机中转子均采用滚动轴承，因为滚动轴承具有摩擦系数小，轴向尺寸小，冷却润滑需要的滑油量较少。但在微小型燃气涡轮发动机中，转子工作状态下转速极高，可达数万转甚至数十万转，在这种超高转速的工况下，滚动轴承摩擦损耗大，寿命短，进而限制了微小型燃气涡轮发动机的整机寿命。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有的微小型燃气涡轮发动机寿命受制于轴承性能和寿命的问题，创新提出利用燃油润滑的动静压轴承。一方面，充分发挥液体动静压轴承的混合效应提高轴承的寿命；另一方面，利用微小型燃气涡轮发动机现有结构部件来设计动静压轴承配套的给油、回油系统，避免了微小型燃气涡轮发动机结构复杂化。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，包括动静压轴承、用于为动静压轴承供油的供油系统、主轴、轴上甩油环和环形燃烧室，所述的动静压轴承具有进油孔、气封进气孔、浅腔和深腔，所述的进油孔、气封进气孔、浅腔和深腔均设置有三个，所述的气封进气孔用于引入外部高压气流从而密封所述的动静压轴承一端，所述的进油孔连通所述的供油系统，以使所述的供油系统内的油通过所述的进油孔进入所述的动静压轴承内腔，所述的进油孔偏置于所述的动静压轴承密封端。

优选的，所述的供油系统包括用于储存燃油的燃油箱、用于抽取燃油箱内燃用的油泵和用于过滤的粗滤油器、用于精细过滤的精滤油器、和设置在动静压轴承进油位置的用于节流降压的节流器，所述燃油箱和所述的油泵之间设置有粗过滤器，所述的节流器设置有三个，三个所述的节流器对应三个所述的进油孔。

优选的，所述的油泵连接有一用于提供动力的电源，和用于控制油泵开启和\或关闭的电子控制器。

优选的，所述的供油系统还包括一用于切断油路的电磁阀，所述的电磁阀与电子控制器相连。

优选的，还包括一主轴，所述的动静压轴承设置在所述的主轴上，所述的主轴上还设置有一轴上甩油环，还包括一环形燃烧室，所述的主轴从所述的环形燃烧室中间穿过。

本实用新型的有益效果是：在本实用新型中，通过液体动静压轴承和微小型燃气涡轮发动机的燃油箱部件和燃烧室部件的有机结合，使液体动静压滑动轴承能够应用于微小型燃气涡轮微小型燃气涡轮发动机。当微小型燃气涡轮发动机启动停车阶段，转子处于低速状态时，利用油泵提供的油压，将转轴顶起，形成静压油膜，使转轴和轴承处于液体润滑状态；当微小型燃气涡轮发动机正常工作状态，转子处于高速状态时，能够充分利用动压效应，发挥液体摩擦的滑动轴承的优异性能。本实用新型创新提出在微小型燃气涡轮发动机上使用液体动静压滑动轴承来代替传统滚动轴承，减少了摩擦损耗，大大延长了微小型燃气涡轮发动机的寿命。同时，还可以有效抑制微小型燃气涡轮发动机高速运转时产生的噪声，可以满足微小型燃气涡轮发动机的需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的液体动静压轴承的等轴测视图；

图2为本实用新型的液体动静压轴承的半剖视图；

图3为本实用新型的液体动静压轴承油孔截面剖视图；

图4为本实用新型的供油系统原理图；

图5为本实用新型的轴承、主轴、燃烧室装配示意图；

图6为图5的A部分的局部放大图。

附图标记说明：

动静压轴承1,进油孔1.1，气封进气孔1.2，浅腔1.3，深腔1.4，供油系统,节流器2，电磁阀3，精滤油器4，粗滤油器5，溢流阀6，油泵7，电子控制器8，电源9，粗过滤器10，燃油箱11，主轴12，轴上甩油环13，环形燃烧室14。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-图6，本实用新型的优选实施例，一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，微小型燃气涡轮发动机启动阶段，电源9直接对电子控制器8供能，由电子控制器8对油泵7进行控制。动静压轴承1 的润滑介质为燃油，通过油泵7直接从燃油箱11中抽取。动静压轴承1 所使用的润滑油除了要满足一般的润滑要求外，需要特别注意清洁，必须经过严格过滤，燃油先后通过粗过滤器10、粗滤油器5和精滤油器4充分剔除其中的杂质，以保护系统中的各种元器件，提高系统的可靠性。

因微小型燃气涡轮发动机主轴12轴径尺寸较小，本实用新型的动静压轴承1采用三油腔均布结构，燃油经过三条外油路从三个进油孔1.1进入动静压轴承1内腔。进油孔1.1偏置于动静压轴承1密封端，有利于润滑油液充分填充动静压轴承1内腔。动静压轴承1深腔1.4为静压腔，在微小型燃气涡轮发动机启动停车阶段，微小型燃气涡轮发动机转子件转速低，依靠深腔1.4提供的油压使主轴12浮起，脱离与轴瓦的直接接触，使主轴 12处于液体润滑状态，避免了微小型燃气涡轮发动机启动停车阶段产生摩擦接触磨损。启动以后，随着主轴12转速提高，浅腔1.3产生的动压效应逐渐增大，可以进一步提高油膜的刚度及承载能力。动静压轴承1油腔均布的结构有利于平衡油压，采用浅腔1.3和深腔1.4两种油腔搭配，可兼顾动静压轴承1的动静压效应，具体的，深腔1.4为矩形等深油腔，等深矩形深腔1.4适用于微小型燃气涡轮发动机主轴转速高轻载的工况；浅腔 1.3为楔形腔，楔形浅腔1.3有利于形成动压油膜，保证润滑用燃油具有良好的流态的同时，能够充分利用动静压轴承1的混合效应。

电子控制器8是微小型燃气涡轮发动机的控制终端，在本实用新型的动静压轴承1系统中，可以根据主轴12的转速，按照实际需要控制油泵 10的功率，改变给油压力。电磁阀3为动静压轴承1提供安全保护，也由电子控制器8控制，当微小型燃气涡轮发动机停止工作后，可以彻底切断油路。溢流阀6能为系统提供稳压保护。节流器2为动静压轴承1的压力补偿元件，起节流降压作用。

本实用新型的液体动静压轴承1的润滑介质为发动机燃油，无需回收重复使用，而是作润滑以后直接进入环形燃烧室14燃烧。微小型燃气涡轮发动机主轴12的工作的特点是，尺寸小，转速大，传统密封方法难度较大，故本实用新型的液体动静压滑动轴承1采用气压密封。实现方法如图，从外部引入高压气流，通过气封进气孔1.2，在液体动静压轴承1密封端面形成高压气膜，阻断液体从密封端流出。润滑用燃油从进油孔1.1进入液体动静压轴承1内腔，从液体动静压轴承1非密封端面流出。主轴12在图示部分安装又轴上甩油环13，燃油从液体动静压轴承1流出后依靠主轴12 高速旋转产生的离心力以及轴上甩油环13的作用，以图示轨迹进入环形燃烧室14燃烧。

本实用新型在微小型燃气涡轮发动机的基础上，充分利用微小型燃气涡轮发动机现有结构和部件来设计，实现了微小型燃气涡轮发动机和液体动静压滑动轴承1的有机结合。一方面可以极大的微小型燃气涡轮发动机动静压滑动轴承1的寿命，进而提高微小型燃气涡轮发动机的整体寿命；另一方面液体充分润滑的动静压滑动轴承1由于没有摩擦副之间的直接接触，可以极大程度的降低微小型燃气涡轮发动机高速运转时产生的噪声。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，其特征在于：包括动静压轴承(1)、用于为动静压轴承(1)供油的供油系统、主轴(12)、轴上甩油环(13)和环形燃烧室(14)，所述的动静压轴承(1)具有进油孔(1.1)、气封进气孔(1.2)、浅腔(1.3)和深腔(1.4)，所述的进油孔(1.1)、气封进气孔(1.2)、浅腔(1.3)和深腔(1.4)均设置有三个，所述的气封进气孔(1.2)用于引入外部高压气流从而密封所述的动静压轴承(1)一端，所述的进油孔(1.1)连通所述的供油系统，以使所述的供油系统内的油通过所述的进油孔进入所述的动静压轴承(1)内腔，所述的进油孔(1.1)偏置于所述的动静压轴承(1)密封端。

2.如权利要求1所述的一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，其特征在于：所述的供油系统包括用于储存燃油的燃油箱(11)、用于抽取燃油箱(11)内燃用的油泵(7)和用于过滤的粗滤油器(5)、用于精细过滤的精滤油器(4)、和设置在动静压轴承(1)进油位置的用于节流降压的节流器(2)，所述燃油箱(11)和所述的油泵(7)之间设置有粗过滤器(10)，所述的节流器(2)设置有三个，三个所述的节流器(2)对应三个所述的进油孔(1.1)。

3.如权利要求2所述的一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，其特征在于：所述的油泵(7)连接有一用于提供动力的电源(9)，和用于控制油泵(7)开启和\或关闭的电子控制器(8)。

4.如权利要求3所述的一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，其特征在于：所述的供油系统还包括一用于切断油路的电磁阀(3)，所述的电磁阀(3)与电子控制器(8)相连。

5.如权利要求1所述的一种微小型燃气涡轮发动机的液体动静压滑动轴承，其特征在于：还包括一主轴(12)，所述的动静压轴承(1)设置在所述的主轴(12)上，所述的主轴(12)上还设置有一轴上甩油环(13)，还包括一环形燃烧室(14)，所述的主轴(12)从所述的环形燃烧室(14)中间穿过。

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