CN217029101U - 一种燃气涡轮发动机以及飞机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃气涡轮发动机及飞机。所述燃气涡轮发动机包括机匣、轴承油腔、齿轮箱，所述轴承油腔位于所述机匣的内部，所述齿轮箱位于所述机匣的外部，所述齿轮箱与所述轴承油腔通过通气管路连通，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括：油气分离器，与所述齿轮箱的内腔流体的连接；泵，位于所述机匣外部，与所述油气分离器流体的连接，位于所述油气分离器的下游；驱动装置，用于驱动所述泵。防止轴承油腔的油气泄漏。

Description

一种燃气涡轮发动机以及飞机

技术领域

本实用新型设计航空发动机领域，尤其涉及一种燃气涡轮发动机以及飞机。

背景技术

航空发动机轴承油腔封严通常采用篦齿封严或碳封严结构设计，封严效果通过油腔内外气体压差实现，油腔外气流来自压力较高的发动机主流道。发动机在低功率状态下，油腔外封严气流压力较低，小于油腔压力，油气易泄漏到腔外，从而进入发动机气流主流道。另外，轴承油腔封严气体来自低压压气机出口，在发动机启动时，低压压气机尚未完全起动，其出口压力与轴承油腔内气体压力基本相同，但此时润滑系统已经开始向轴承喷油，油气即通过封严篦齿泄漏到轴承油腔外，引起油气泄露并进入发动机主流道。泄漏到腔外的油气混合气体进入主流道后，通过客舱引气口进入飞机客舱，造成客舱空气污染，引起乘客不适，同时也将造成滑油损失。适航规章也对客舱引气提出了严格限制，油腔内外压差设计不合理或发动机状态波动，引气质量均将受到较大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃气涡轮发动机。

本实用新型的另一目的是提供一种飞机。

根据本实用新型一方面的一种燃气涡轮发动机，包括机匣、轴承油腔、齿轮箱，所述轴承油腔位于所述机匣的内部，所述齿轮箱位于所述机匣的外部，所述齿轮箱与所述轴承油腔通过通气管路连通，所述燃气涡轮发动机还包括：油气分离器，与所述齿轮箱的内腔流体的连接；泵，位于所述机匣外部，与所述油气分离器流体的连接，位于所述油气分离器的下游；驱动装置，用于驱动所述泵。

本申请的技术方案通过设置泵和驱动装置，相比于对比技术方案，可以有效解决引气功能滞后于发动机滑油系统喷油的问题，不论发动机处于起动还是低功率状态均可使轴承油腔产生负压，使轴承油腔内外压力差达到标准，油气不会发生泄露，降低滑油损失和消耗量。并且零部件数量少，无需复杂管路布置，结构简单，易于装配。另外，泵安装于机匣外部，无需从高压压气机处引气，不必改变高压压气机结构，不会降低高压压气机的效能，并且可以作为航线可更换单元件在航线上更换，安装维护便捷，大修容易。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述泵通过管路与所述油气分离器连接。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述泵安装在所述齿轮箱外侧，所述驱动装置为所述齿轮箱，由所述齿轮箱驱动所述泵。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述燃气涡轮发动机具有第一状态结构、第二状态结构：在所述第一状态结构，所述燃气涡轮发动机、所述齿轮箱、所述泵均为静止状态结构；在所述第二状态结构，所述燃气涡轮发动机、所述齿轮箱、所述泵均为动态状态结构。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述泵安装在所述机匣外侧，所述驱动装置为电子控制系统，所述电子控制系统与所述泵电连接，用于对所述泵进行电驱动。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述燃气涡轮发动机具有第三状态结构、第四状态结构、第五状态结构：在所述第三状态结构，所述燃气涡轮发动机为静止状态结构，所述泵为动态状态结构；在所述第四状态结构，所述燃气涡轮发动机为第一动态状态结构，所述泵为动态状态结构；在所述第五状态结构，所述燃气涡轮发动机为第二动态状态结构，所述泵为静止状态结构。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述泵包括离心式叶轮。

在所述的燃气涡轮发动机的一个或多个实施例中，所述轴承油腔包括第一轴承油腔、第二轴承油腔、第三轴承油腔，所述第二轴承油腔位于所述第一轴承油腔的下游，所述第三轴承油腔位于所述第二轴承油腔的下游，所述第一轴承油腔通过所述通气管路与所述齿轮箱连通，所述第二轴承油腔、所述第三轴承油腔通过所述通气管路与所述第一轴承油腔连通。

根据本实用新型另一方面的一种飞机，包括如上所述的燃气涡轮发动机。

在所述的飞机的一个或多个实施例中，所述飞机还包括客舱，所述燃气涡轮发动机通过所述客舱的引气口与所述客舱流体地连接，所述客舱的引气口位于所述燃气涡轮发动机的高压压气机静子组件。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为一对比方案的燃气涡轮发动机的结构示意图；

图2为一实施例的燃气涡轮发动机的结构示意图；

图3为另一实施例的燃气涡轮发动机的结构示意图；

图4为一实施例的高压压气机的部分结构示意图。

具体实施方式

现在将详细地参考本实用新型的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本实用新型将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为那些示例性实施方案。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

在随后的描述中，“上游”、“下游”或者其他方位术语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部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。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”和/或“一实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

目前，随着对轴承油腔封严的要求日益提高，需要对发动机结构进一步改善。

为了解决油气泄露进入客舱及滑油损失问题，一对比技术方案采用了引射器系统。引射器系统是利用射流的湍流扩散作用，使不同压力的两股流体相互混合，并引发能量交换的流体机械和混合反应设备。如图1所示，引射器系统1000包括高压压气机引气管600、气流控制阀700、引射气流管800、引射器喷嘴900，将高压压气机气流通过引射器系统1000导入到中心通风管20，形成引射气流，轴承油腔200的油气经油气分离器500过滤，气体进入中心通风管20由发动机排气端30排出，轴承油腔200内压力降低，与轴承油腔200外形成压力差，防止油气进一步泄漏。

本申请的发明人经过深入研究发现，发动机起动时，轴承油腔滑油喷嘴即开始喷射滑油润滑轴承，此时，高压压气机引气管口气流压力尚未达到要求的足够高的压力，引射功能不能充分发挥，将导致一定量的油气进入发动机主流道，引起滑油损失或滑油消耗量加大。同时，也将使高压压气机的效能有所降低。上述对比技术方案的引射器系统不能完全或充分排出油气，阻止油气进入发动机主流道，其主要原因是高压引气压力滞后于发动机滑油系统喷油。同时，该引射器系统部件多，装配工序繁琐，控制系统复杂。

基于以上考虑，发明人经过深入研究，设计了一种燃气涡轮发动机，通过设置泵和驱动装置，相比于对比技术方案，可以有效解决引气功能滞后于发动机滑油系统喷油的问题，不论发动机处于起动还是低功率状态均可使轴承油腔产生负压，使轴承油腔内外压力差达到标准，油气不会发生泄露，降低滑油损失和消耗量。并且零部件数量少，无需复杂管路布置，结构简单，易于装配。另外，泵安装于机匣外部，无需从高压压气机处引气，不必改变高压压气机结构，不会降低高压压气机的效能，并且可以作为航线可更换单元件在航线上更换，安装维护便捷，大修容易。

虽然本申请实施例公开的燃气涡轮发动机适用于航空发动机以达到防止轴承油腔油气泄漏的效果，但不以此为限，只要是交通工具可以应用本申请实施例公开的燃气涡轮发动机的构思即可。

参考图2所示，在一个实施例中，燃气涡轮发动机1000包括机匣100、轴承油腔200、齿轮箱300，轴承油腔200位于机匣100的内部，齿轮箱300位于机匣100的外部，齿轮箱300与轴承油腔200通过通气管路400连通。燃气涡轮发动机1000的具体结构还可以是，包括油气分离器1、泵2以及驱动装置3。油气分离器1与齿轮箱300的内腔流体的连接。泵2位于机匣100外部，与油气分离器1流体的连接，位于油气分离器1的下游。驱动装置3用于驱动泵2。

本实施例的有益效果在于，通过设置泵和驱动装置，相比于对比技术方案，可以有效解决引气功能滞后于发动机滑油系统喷油的问题，不论发动机处于起动还是低功率状态均可使轴承油腔产生负压，使轴承油腔内外压力差达到标准，油气不会发生泄露，降低滑油损失和消耗量。并且零部件数量少，无需复杂管路布置，结构简单，易于装配。另外，泵安装于机匣外部，无需从高压压气机处引气，不必改变高压压气机结构，不会降低高压压气机的效能，并且可以作为航线可更换单元件在航线上更换，安装维护便捷，大修容易。

参考图3所示，在一些实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，泵2通过管路4与油气分离器1连接。如此设置结构简单，便于控制。

参考图2所示，在一些实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，泵2安装在齿轮箱300外侧，驱动装置3为齿轮箱300，由齿轮箱300驱动泵2。如此设置的有益效果在于，发动机起动时，齿轮箱即起动运行，驱动泵工作，与发动机的滑油系统同时开始工作，不存在滞后的问题，滑油系统开始喷油，泵即开始引气使轴承油腔产生负压，实现油气排出，不会造成油气泄漏、滑油损失。

继续参考图2所示，在一些实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，具有第一状态结构、第二状态结构：

在第一状态结构，燃气涡轮发动机1000、齿轮箱300、泵2均为静止状态结构。此处的“静止状态结构”的含义是指非旋转状态的结构。具体的例如可以是，燃气涡轮发动机1000处于未起动状态，齿轮箱300、泵2亦未起动工作，燃气涡轮发动机1000、齿轮箱300、泵2均未旋转起来。

在第二状态结构，燃气涡轮发动机1000、齿轮箱300、泵2均为动态状态结构。此处的“动态状态结构”的含义是指旋转状态的结构。具体的例如可以是，如图2所示，燃气涡轮发动机1000起动工作，齿轮箱300起动旋转驱动泵2旋转工作，滑油箱40通过供油管50向轴承油腔200开始供油，在泵2的作用下，轴承油腔200中的油气通过通气管路400经由油气分离器1过滤后将气体排出，使轴承油腔200内压力小于腔外压力，不会造成油气泄漏、滑油损失。

参考图3所示，在另一些实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，泵2安装在机匣100外侧，驱动装置3为电子控制系统(图中未示出)，电子控制系统与泵2电连接，用于对泵2进行电驱动。此处的电子控制系统对泵进行电驱动，工作指令经发动机电子控制发出，通过全权限数字电子控制系统实现。如此设置的有益效果在于，采用电驱动控制，可实现在发动机启动前，泵即开始工作，避免了引气功能滞后于供油系统导致油气泄漏。同时，本实施例相较于齿轮箱驱动方式的实施例更具有先进性，可根据需要，对泵进行实时控制。具体在于，当发动机达到一定的工作状态后，例如发动机高压转子转速达到设定转速后，确保轴承油腔外压力大于轴承油腔内压力，电控制系统即发出停止工作指令控制泵停止工作，控制灵活性更高，节约能源。

继续参考图3所示，在“驱动装置为电子控制系统”的一些实施例中，燃气涡轮发动机1000的具体结构可以是，具有第三状态结构、第四状态结构、第五状态结构：

在第三状态结构，燃气涡轮发动机1000为静止状态结构，泵2为动态状态结构。此处的“静止状态结构”的含义是指非旋转状态的结构，此处的“动态状态结构”的含义是指旋转状态的结构。具体的例如可以是，在燃气涡轮发动机1000处于未起动状态，泵2接收电子控制系统的工作指令，泵2旋转工作。

在第四状态结构，燃气涡轮发动机1000为第一动态状态结构，泵2为动态状态结构。

在第五状态结构，燃气涡轮发动机1000为第二动态状态结构，泵2为静止状态结构。

此处的“第一动态状态结构”的含义是指具有第一转速的旋转状态的结构，此处的“第二动态状态结构”的含义是指具有第二转速的旋转状态的结构，第一转速小于第二转速。

在第四状态结构，具体的例如可以是，燃气涡轮发动机1000处于起动时或低功率状态时，泵2旋转工作，在泵2的作用下，轴承油腔200中的油气通过通气管路400经由油气分离器1过滤后将气体排出，使轴承油腔200内压力小于腔外压力，不会造成油气泄漏、滑油损失。

在第五状态结构，具体的例如可以是，燃气涡轮发动机1000处于高功率状态时，发动机高压转子转速达到设定转速后，轴承油腔200外压力大于轴承油腔200内压力，电子控制系统控制泵2停止工作，节约能源。

参考图2、图3所示，在一些实施例中，泵2的具体结构可以是，包括离心式叶轮(图中未示出)。如此设置的有益效果在于，结构简单，制造简单。但不限于离心式叶轮的结构形式，只要是能起到引气功能的结构即可。

继续参考图2、图3所示，在一些实施例中，轴承油腔200的具体结构可以是，包括第一轴承油腔201、第二轴承油腔202、第三轴承油腔203，第一轴承油腔201通过通气管路400与齿轮箱300连通，第二轴承油腔202、第三轴承油腔203通过通气管路400与第一轴承油腔201连通。第二轴承油腔202、第三轴承油腔203的油气均汇集至第一轴承油腔201通过通气管路400输送至齿轮箱300，经过油气分离器1过滤经泵2排出。如此设置的有益效果在于，管路布置简单，结构紧凑。

继续参考图2、图3所示，在一个实施例中，飞机的具体结构可以是，包括如上所述的燃气涡轮发动机1000。采用上述实施例的燃气涡轮发动机的飞机，不需要从高压压气机引气，不改变高压压气机结构，无需额外设置复杂管路，不降低高压压气机效能，不论发动机处于起动还是低功率状态均可使轴承油腔产生负压，不发生油气泄漏、滑油损失。

继续参考图2、图3、图4所示，在一些实施例中，飞机的具体结构还可以是，包括客舱(图中未示出)，燃气涡轮发动机1000通过客舱的引气口5与客舱流体地连接，客舱的引气口5位于燃气涡轮发动机1000的高压压气机静子组件6。如此设置的有益效果在于，可以有效防止轴承油腔的油气泄漏经由客舱的引气口泄漏至客舱污染客舱空气。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机，包括机匣、轴承油腔、齿轮箱，所述轴承油腔位于所述机匣的内部，所述齿轮箱位于所述机匣的外部，所述齿轮箱与所述轴承油腔通过通气管路连通，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括：

油气分离器，与所述齿轮箱的内腔流体的连接；

泵，位于所述机匣外部，与所述油气分离器流体的连接，位于所述油气分离器的下游；

驱动装置，用于驱动所述泵。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述泵通过管路与所述油气分离器连接。

3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述泵安装在所述齿轮箱外侧，所述驱动装置为所述齿轮箱，由所述齿轮箱驱动所述泵。

4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机具有第一状态结构、第二状态结构：

在所述第一状态结构，所述燃气涡轮发动机、所述齿轮箱、所述泵均为静止状态结构；

在所述第二状态结构，所述燃气涡轮发动机、所述齿轮箱、所述泵均为动态状态结构。

5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述泵安装在所述机匣外侧，所述驱动装置为电子控制系统，所述电子控制系统与所述泵电连接，用于对所述泵进行电驱动。

6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机具有第三状态结构、第四状态结构、第五状态结构：

在所述第三状态结构，所述燃气涡轮发动机为静止状态结构，所述泵为动态状态结构；

在所述第四状态结构，所述燃气涡轮发动机为第一动态状态结构，所述泵为动态状态结构；

在所述第五状态结构，所述燃气涡轮发动机为第二动态状态结构，所述泵为静止状态结构。

7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述泵包括离心式叶轮。

8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述轴承油腔包括第一轴承油腔、第二轴承油腔、第三轴承油腔，所述第二轴承油腔位于所述第一轴承油腔的下游，所述第三轴承油腔位于所述第二轴承油腔的下游，所述第一轴承油腔通过所述通气管路与所述齿轮箱连通，所述第二轴承油腔、所述第三轴承油腔通过所述通气管路与所述第一轴承油腔连通。

9.一种飞机，其特征在于，包括如上权利要求1-8任意一项所述的燃气涡轮发动机。

10.根据权利要求9所述的飞机，其特征在于，所述飞机还包括客舱，所述燃气涡轮发动机通过所述客舱的引气口与所述客舱流体地连接，所述客舱的引气口位于所述燃气涡轮发动机的高压压气机静子组件。

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