[發明專利]油氣分離裝置及燃氣渦輪發動機

有效

• 申請號: 201610355770.7
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN107435590B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 曹渝華;王軍;韓寧;周欣歡
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F02C7/06
• 分類號: F02C7/06;C10G31/10;B01D19/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 顏鏑

本發明涉及一種油氣分離裝置及燃氣渦輪發動機，其中油氣分離裝置包括設有分離腔的腔體結構，所述分離腔的壁面上設有進口、第一出口和第二出口，所述進口包括多個切向通道，多個所述切向通道能夠使油氣混合物以切向方向進入所述分離腔，第一出口沿分離腔的徑向設置，第二出口沿分離腔的軸向設置，所述分離腔通過旋轉使所述油氣混合物實現油氣分離，并使分離后的油通過所述第一出口流出，分離后的氣體通過所述第二出口流出。本發明油氣分離裝置及燃氣渦輪發動機實施例中，進入分離腔中的油氣混合物具有較大的切向速度，較小或者幾乎為零的徑向速度和軸向速度，可以使油氣混合物在分離腔中的旋渦運動停留時間更長，更加有利于提高油氣分離的效率。

技術領域

本發明涉及油氣分離技術領域，尤其涉及一種油氣分離裝置及燃氣渦輪發動機。

背景技術

燃氣渦輪發動機一般主要包括壓氣機、燃燒室和高壓渦輪，其中，壓氣機主要用于將空氣壓縮并使其進入核心機；燃燒室主要用于將壓縮空氣和燃油混合，并發生充分燃燒以產生高能量燃氣流；而高壓渦輪則主要用于從燃燒室噴出的高能量燃氣流中提取能量來驅動壓氣機。在航空渦扇發動機中，位于核心機下游的低壓渦輪從燃燒室噴出的高能量燃氣流中提取能量并驅動風扇轉動，而風扇則提供發動機產生的最主要推力。

發動機中通常由多個支點軸承來固定轉子。一般地，對于雙轉子發動機來說，一些支點軸承用于支撐低壓轉子，另外一些支點軸承用于支撐高壓轉子，高、低壓轉子均繞著發動機中心軸高速旋轉。

發動機軸承封閉在軸承腔中，軸承腔提供潤滑油對軸承進行冷卻和潤滑。為避免軸承在高速旋轉工作狀態下發生過熱現象，必須采取封嚴措施以阻止發動機中的熱空氣從空氣流道中進入軸承腔，而發動機的耗油量會因為軸承腔封嚴措施而上升；同時，為了使得用于冷卻和潤滑軸承的潤滑油能夠高效地帶走由于軸承高速旋轉而產生的熱量，軸承腔的封嚴措施需要存在一個讓空氣流進和流出軸承腔的空氣通道，而該通道中的空氣流中將含有滑油，除非采取適當的措施將其中的滑油分離并送回軸承腔，否則空氣中的滑油將不可回收，并隨著空氣排出發動機外，這將大大增加發動機的滑油消耗量。

現有技術中有一種采用旋轉風扇軸上的柱塞孔(weep plug)，油氣混合物經過柱塞孔徑向進入分離腔內，并通過柱塞與風扇軸安裝孔之間的滑油專用通道引導分離出的油。但是，發明人發現，由于經過柱塞通風孔從軸承腔進入分離腔中的油氣混合物具有很高的徑向動量，進入分離腔體中的油氣混合物不能在分離腔最大半徑處產生最高的切向速度，這樣，油氣混合物在螺旋前進的過程中所受到的粘性阻力將很小，因此，油氣混合物在分離腔中旋渦運動的停留時間會很短，油氣分離效果比較差。

現有技術中還有一種旋渦式氣-油分離器系統，通過軸向貫穿轉盤輪緣的多個通道構成軸承腔與分離腔之間的氣流通道，油氣混合物氣流從軸承腔進入分離腔中后，撞擊到腔壁上。但是發明人發現，由于經過軸向貫穿輪盤輪緣的氣流通道從軸承腔進入分離腔中的混合物氣流具有較大的軸向分量，因此會導致油氣混合物在分離腔中旋渦運動的停留時間很短，所以油氣分離效果不理想。

綜上，現有的通風結構通常會使通過通風孔進入分離腔中的油氣混合物具有較大的徑向速度分量或者較大的軸向速度分量，較大的徑向速度分量會使得油氣混合物觸碰到分離腔壁面的幾率降低，而較大的軸向速度會使得油氣混合物在分離腔中的旋渦運動時間過短，這兩點均不利于油氣分離效率的提高，從而導致潤滑油消耗過大。

發明內容

本發明的目的是提出一種油氣分離裝置及燃氣渦輪發動機，以解決現有技術中油氣分離裝置的油氣分離效率不高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種油氣分離裝置，包括設有分離腔的腔體結構，所述分離腔的壁面上設有進口、第一出口和第二出口，所述進口包括多個切向通道，多個所述切向通道能夠使油氣混合物以切向方向進入所述分離腔，所述第一出口沿所述分離腔的徑向設置，所述第二出口沿所述分離腔的軸向設置，所述分離腔通過旋轉使所述油氣混合物實現油氣分離，并使分離后的油通過所述第一出口流出，分離后的氣體通過所述第二出口流出。