CN219167942U - 外置离心式通风器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种外置离心式通风器，安装于发动机外且用于分离发动机内产生的油气混合物，所述外置离心式通风器包括动力装置、壳体组件和转子系统；转子系统设于壳体组件内，包括斜流叶轮、主分离叶轮及主轴；主分离叶轮套设于主轴上，并与主轴固定连接；主轴的第一端由所述壳体组件的端部穿出，并与动力装置的输出端固定连接，主轴的第二端与斜流叶轮固定连接；主轴内部沿轴向设有气体流道，气体流道包括开设于主轴表面的进气孔和出气孔，进气孔设于主分离叶轮安装位的主轴上，出气孔设于动力装置和主分离叶轮之间的主轴上。本申请的外置离心式通风器具有通用性强、分离效率高、分离效果好等优点。

Description

外置离心式通风器

技术领域

本申请涉及油气分离设备技术领域，尤其是涉及一种外置离心式通风器。

背景技术

高速旋转的动力设备，比如压缩机、透平膨胀机、燃气轮机等，其机组包含密封气系统及滑油系统，在运行过程中，油封的密封气体与高速飞溅的油滴颗粒混合形成油雾，进入油箱或其它容腔后，需连通放空至大气，以保证油封的正常运行。在此过程中，如果将该油雾直接排放至大气，则会有大量的油滴混入空气，造成环境污染，不仅会对人体造成一定的伤害，同时还会导致系统的润滑油消耗过大，需人工定期补充润滑油，造成了运行成本及人工操作工作量的增加。在特殊的应用场合中，比如补充润滑油操作较为不便时，则会大大缩短设备的运行周期，甚至满足不了设备的使用需求。

为满足设备的正常运转，减少润滑油的损耗，同时避免对环境造成污染，油气分离装置应运而生。传统的油气分离装置主要分为两种，一种为静态，一种为动态。

静态油气分离装置主要为滤网式。为保证油封正常运行，同时兼顾设备的回油顺畅及油箱的密封性，油箱一般为负压或微正压，要求分离装置的流阻尽量低。为抵消滤网的压阻损失，有时需在分离装置出口增加射流装置，用于排气引射，以降低排气背压，保证正常排气。上述两种结构，一种流阻高，回油排气不畅，另一种需要额外的高压射流气，限制了分离装置的应用场景。

动态油气分离装置主要为离心式，混合在油雾中的油滴受离心力的作用被甩回至容器腔内或被壳体壁面吸附后再汇聚回流至油箱，而被分离后的气体则被放空至大气。油滴受到的离心力与离心叶轮转速的平方成正比，为保证油气的分离效率，一般离心式分离器的设计转速都比较高，为满足高转速条件，当前航空发动机用油气分离器多设置在轴承腔内或辅件箱内，也就是内置式，内置式的分离装置应用场景有限，有些还需要根据应用设备的具体结构进行具体设计，通用性不高。

发明内容

基于此，本申请提供一种外置离心式通风器，以解决现有技术中内置油气分离装置存在的通用性不高的问题。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种外置离心式通风器，安装于发动机外且用于分离发动机内产生的油气混合物，所述外置离心式通风器包括动力装置、壳体组件和转子系统；

所述转子系统设于所述壳体组件内，包括斜流叶轮、主分离叶轮及主轴；所述主分离叶轮套设于所述主轴上，并与所述主轴固定连接；所述主轴的第一端由所述壳体组件的端部穿出，并与所述动力装置的输出端固定连接，所述主轴的第二端与所述斜流叶轮固定连接；所述主轴内部沿轴向设有气体流道，所述气体流道包括开设于所述主轴表面的进气孔和出气孔，所述进气孔设于所述主分离叶轮安装位的主轴上，所述出气孔设于所述动力装置和所述主分离叶轮之间的主轴上。

在其中一个实施例中，所述壳体组件包括依次连接的进气法兰、下轴承、分离器壳体、上轴承及连接法兰；所述连接法兰用于将所述壳体组件和所述动力装置固定连接；所述上轴承和所述下轴承分别与所述主轴的两端固定连接；所述转子系统设于所述分离器壳体内；所述进气法兰一端与所述分离器壳体固定连接，另一端设有进气口。

在其中一个实施例中，所述壳体组件还包括上轴承座和下轴承座；所述上轴承座的两端分别与所述连接法兰和所述分离器壳体固定连接；所述下轴承座的两端分别与所述分离器壳体和所述进气法兰固定连接。

在其中一个实施例中，所述主轴的所述出气孔的数量为两个以上，所述分离器壳体设有与外部空气连通的导气孔。

在其中一个实施例中，所述下轴承座为轮辐结构，包括轮毂和辐条，所述辐条为叶片结构，用于修正气体的流动方向。

在其中一个实施例中，所述壳体组件还包括主油封，所述主油封套设于所述出气孔和所述主分离叶轮之间的主轴上。

在其中一个实施例中，所述主油封采用自润滑材料制成，所述自润滑材料包括聚酰胺、氟塑料、聚甲醛、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚芳砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚或酚醛塑料中的一种。

在其中一个实施例中，所述壳体组件还包括辅助油封，所述辅助油封套设于所述动力装置的输出轴位于所述分离器壳体内的一端。

在其中一个实施例中，所述动力装置为无刷电机，所述无刷电机的转速范围为10000-20000rpm，功率范围为200-400W。

在其中一个实施例中，所述转子系统还包括调整环，所述调整环套设于所述主分离叶轮靠近所述斜流叶轮的一端，用于调节所述转子系统与所述壳体组件之间的安装误差。

本申请的外置离心式通风器至少具有以下有益效果：本申请的外置离心式通风器，外置于发动机且用于分离发动机内的油气混合物，无需对发动机内部进行结构设计，具有一定的通用性；其转子系统包括斜流叶轮和主分离叶轮两组离心叶轮装置，提高了离心式通风器的油气分离效率及分离效果，其斜流叶轮能够增压并降低外置离心式通风器的流阻，同时能够对油气混合物进行粗分离。

附图说明

图1为本申请实施例的外置离心式通风器的整体结构示意图；

图2为本申请实施例的外置离心式通风器的剖视结构示意图；

图3为本申请实施例的壳体组件的部分分解结构示意图；

图4为本申请实施例的外置离心式通风器的去掉部分壳体组件后的结构示意图；

图5为本申请实施例的外置离心式通风器的去掉部分壳体组件后的剖视结构示意图；

图6为本申请实施例的转子系统的分解结构示意图；

图7为本申请实施例的下轴承座的结构示意图。

附图中各标号的含义如下：

1、壳体组件；2、转子系统；3、动力装置；

11、连接法兰；12、上轴承座；13、上轴承；14、分离器壳体；141、导气孔；15、下轴承座；151、轮毂；152、辐条；16、下轴承；17、进气法兰；171、进气口；18、主油封；19、辅助油封；

21、锁紧螺母；22、主轴；221、进气孔；222、出气孔；223、卡接部；23、挡板；24、主分离叶轮；241、安装轴；242、分离叶片；243、排气槽；25、调整环；26、斜流叶轮；

31、输出轴。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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，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申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1至图3，本申请实施例的外置离心式通风器外置于发动机，用于分离发动机内运转过程中产生的油气混合物，包括动力装置3、壳体组件1和转子系统2；转子系统2设于壳体组件1内，动力装置3为转子系统2提供动力。

壳体组件1包括依次连接的进气法兰17、下轴承座15、分离器壳体14、上轴承座12及连接法兰11；连接法兰11用于将壳体组件1和动力装置3固定连接。壳体组件1还包括上轴承13和下轴承16，上轴承13和下轴承16分别用于与转子系统2的两端固定支撑；转子系统2设于分离器壳体14内；进气法兰17一端通过下轴承座15与所述分离器壳体14固定连接，另一端设有进气口171。

在本实施例中，连接法兰11包括两个连接面，一个连接面通过连接件与动力装置3靠近分离器壳体14的表面可拆卸连接，另一个连接面通过连接件与分离器壳体14靠近动力装置3的表面可拆卸连接。

请结合参阅图4、图5及图6，转子系统2包括斜流叶轮26、主分离叶轮24及主轴22。主分离叶轮24套设于主轴22上，并与主轴22固定连接；主轴22的第一端由壳体组件1的端部穿出，并与动力装置3的输出端固定连接，主轴22的第二端与斜流叶轮26固定连接；主轴22内部沿轴向设有气体流道，气体流道包括开设于主轴22表面的进气孔221和出气孔222，进气孔221设于主分离叶轮24安装位的主轴22上，出气孔222设于动力装置3和主分离叶轮24之间的主轴22上。

在本实施例中，转子系统2的主轴22与斜流叶轮26为可拆卸连接。本实施例的转子系统2还包括挡板23和调整环25。在进气孔221和出气孔222之间的主轴22的外壁上设有卡接部223，卡接部223沿主轴22的周向凸出于主轴22的外壁设置，以附图中所示的方向进行说明，挡板23的上表面与卡接部223的下表面抵接，主分离叶轮24的上表面与挡板23的下表面抵接，主分离叶轮24的下表面与调整环25的上表面抵接。设置调整环25的目的是用于调整转子系统2与壳体组件1之间的安装误差，根据安装误差的大小不同来设置调整环25的厚度，以使转子系统2的安装更为稳固。挡板23设置在主分离叶轮24的上表面，可以起到阻挡吸附油滴的作用，并将油滴甩至分离器壳体14的内壁面。主轴22和动力装置3的输出轴31之间通过锁紧螺母21固定连接，动力装置3用于带动主轴22旋转，为转子系统2提供动力。

如图4所示，主分离叶轮24包括安装轴241和多个分离叶片242，安装轴241为空心圆柱状，套设于主轴22安装主分离叶轮24的安装位上，多个分离叶片242在安装轴241的周向上均匀分布，安装轴241靠近挡片的一端，也即图中所示的上端部设有多个排气槽243，每两个相邻的分离叶片242之间均设有一个排气槽243，安装轴241与主轴22之间存在间隙，油雾经主分离叶轮24分离后，气体由排气槽243进入进气孔221，由出气孔222排出。

如图1至图3所示，上轴承13套设于主轴22上，其内圈与主轴22固定连接，上轴承13位于出气孔222和锁紧螺母21之间的主轴22上。下轴承16套设于主轴22上，其内圈与主轴22固定连接，下轴承16位于调整环25和斜流叶轮26之间的主轴22上。

连接法兰11用于将壳体组件1和动力装置3固定连接，进气法兰17用于外置离心式通风器与外部的管道连接。

如图2所示，壳体组件1还包括上轴承座12和下轴承座15；所述上轴承座12的两端分别与所述连接法兰11和所述分离器壳体14的上表面固定连接；所述下轴承座15的两端分别与所述分离器壳体14的下表面3和所述进气法兰17固定连接。

在转子系统2的主轴22上下两端分别设置上轴承座12和下轴承座15，对上轴承13和下轴承16起到支撑固定作用，能够有效提高主轴22运作的稳定性，减小主轴22的振动，提高主轴22的使用寿命。

如图1至图3所示，分离器壳体14开设有与外部空气连通的导气孔141。

油气分离后，由出气孔222排出的气体通过分离器壳体14上的导气孔141排放至大气中。

如图7所示，所述下轴承座15为轮辐结构，包括轮毂151和辐条152，所述辐条152为叶片结构，用于修正气体的流动方向。

将下轴承座15设置为轮辐结构，其辐条152之间的孔洞可供油气通过，形成气体流道。将辐条152的形状设计成叶片结构能够对经斜流叶轮26增压后的气体的流动方向进行修正，从而降低主分离叶轮24内的流动分离，降低流动损失。

如图2和图5所示，壳体组件1还包括主油封18，所述主油封18套设于所述出气孔222和所述主分离叶轮24之间的主轴22上。主油封18采用自润滑材料制成，所述自润滑材料包括聚酰胺、氟塑料、聚甲醛、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚芳砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚或酚醛塑料中的一种。

主油封18设于挡板23的上表面，用于防止主分离叶轮24和主轴22连接处发生渗油问题。主油封18采用特殊的自润滑材料制成，并进行张紧力的定制设计，使主油封18达到耐高速运转，磨损轻，不损伤主轴22的目的，同时，由于其为自润滑材料，在无需外加润滑剂的情况下能够实现较低的发热量，有效延长了油封的使用寿命，同时减少了添加润滑剂的繁琐步骤。

壳体组件1还包括辅助油封19，所述辅助油封19套设于所述动力装置3的输出轴31位于所述分离器壳体14内的一端。

辅助油封19也采用自润滑材料制成，辅助油封19在分离器壳体14的顶部出口处再次实施密封，进一步防止通风器向外渗油。辅助油封19选用特殊材质能够减小对动力装置3的输出轴31的磨损，减少其发热，延长使用寿命。

本实施例的动力装置3采用高速无刷电机，所述无刷电机的转速范围为10000-20000rpm，功率范围为200-400W。同时，该无刷电机的工作温度范围为-60℃到100℃之间，其尺寸范围大致在直径40mm以内，长度在100mm以内。

由于无刷电机不会产生电火花，且耐高低温性强，因此提高了通风器的适用范围，同时提高了其使用的安全性。采用高速无刷电机后，本实施例的外置离心式通风器的转速可高达10000-20000rpm，且体积小，采用外置安装，通用性强，也可用于有限空间场合。

本实施例的外置离心式通风器的工作原理如下：发动机中产生的油气混合物(油雾)从进气法兰17的进气口171进入，从下方向上流动，经过斜流叶轮26进行初步增压及分离后，经下轴承座15进入主分离叶轮24，气流经主分离叶轮24离心力作用后，大部分油滴被离心力甩至分离器壳体14的壁面吸附，被分离的气体则从主轴22的进气孔221进入主轴22的气体流道，并由出气孔222、导气孔141排入大气。分离后的油滴则由进气法兰17的进气口171底部流出进入收集回收装置。

本实施例的外置离心式通风器采用高速无刷电机作为动力装置，其不会产生电火花，提高了整个装置的安全性，同时，其具有较好的耐高低温性能。本实施例的外置离心式通风器采用斜流叶轮和主分离叶轮双高速离心叶轮进行油气分离，大大提高了油气分离的效率。本实施例的外置离心式通风器的结构简单、流通面积大，斜流叶轮能够对油气进行增压，减少流阻。本实施例的外置离心式通风器的主油封和辅助油封采用自润滑材料，耐高速运转、磨损轻、不伤轴身，同时发热量低、寿命长。本实施例的外置离心式通风器采用上轴承座和下轴承座对主轴进行支撑，其临界转速高、振动小、寿命长。本实施例的外置离心式通风器采用外置安装，通用性强，也可用于有限空间场合，结构简单紧凑。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种外置离心式通风器，其特征在于：安装于发动机外且用于分离发动机内产生的油气混合物，所述外置离心式通风器包括动力装置、壳体组件和转子系统；所述转子系统设于所述壳体组件内，包括斜流叶轮、主分离叶轮及主轴；所述主分离叶轮套设于所述主轴上，并与所述主轴固定连接；所述主轴的第一端由所述壳体组件的端部穿出，并与所述动力装置的输出端固定连接，所述主轴的第二端与所述斜流叶轮固定连接；所述主轴内部沿轴向设有气体流道，所述气体流道包括开设于所述主轴表面的进气孔和出气孔，所述进气孔设于所述主分离叶轮安装位的主轴上，所述出气孔设于所述动力装置和所述主分离叶轮之间的主轴上。

2.如权利要求1所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述壳体组件包括依次连接的进气法兰、下轴承、分离器壳体、上轴承及连接法兰；所述连接法兰用于将所述壳体组件和所述动力装置固定连接；所述上轴承和所述下轴承分别与所述主轴的两端固定连接；所述转子系统设于所述分离器壳体内；所述进气法兰一端与所述分离器壳体固定连接，另一端设有进气口。

3.如权利要求2所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述壳体组件还包括上轴承座和下轴承座；所述上轴承座的两端分别与所述连接法兰和所述分离器壳体固定连接；所述下轴承座的两端分别与所述分离器壳体和所述进气法兰固定连接。

4.如权利要求2所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述主轴的所述出气孔的数量为两个以上，所述分离器壳体开设有与外部空气连通的导气孔。

5.如权利要求3所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述下轴承座为轮辐结构，包括轮毂和辐条，所述辐条为叶片结构，用于修正气体的流动方向。

6.如权利要求2或3所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述壳体组件还包括主油封，所述主油封套设于所述出气孔和所述主分离叶轮之间的主轴上。

7.如权利要求6所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述主油封采用自润滑材料制成，所述自润滑材料包括聚酰胺、氟塑料、聚甲醛、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚芳砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚或酚醛塑料中的一种。

8.如权利要求6所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述壳体组件还包括辅助油封，所述辅助油封套设于所述动力装置的输出轴位于所述分离器壳体内的一端。

9.如权利要求1所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述动力装置为无刷电机，所述无刷电机的转速范围为10000-20000rpm，功率范围为200-400W。

10.如权利要求1所述的外置离心式通风器，其特征在于：所述转子系统还包括调整环，所述调整环套设于所述主分离叶轮靠近所述斜流叶轮的一端，用于调节所述转子系统与所述壳体组件之间的安装误差。

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