[發明專利]一種航空發動機及其離心式軸心油氣分離裝置和方法

有效

• 申請號: 202011134127.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112473189B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 呂亞國;高文君;劉振俠;潘迎;李坤;李小航;吳丁毅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B01D19/00
• 分類號: B01D19/00;B01D45/16;B01D45/18;F02C7/06;F02C7/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;趙中霞

本發明公開一種航空發動機及其離心式軸心油氣分離裝置和方法，航空發動機的高壓壓氣機通過高速轉軸由高壓渦輪帶動旋轉，低壓壓氣機通過低速轉軸由低壓渦輪帶動旋轉；在高速轉軸和低速轉軸后端的渦輪區域設有離心式軸心油氣分離裝置；離心式軸心油氣分離裝置包括外環、內環和封嚴箅齒；進入軸承腔的油氣混合物進入甩油環和瓣葉配合環之間的環隙通道；在離心力作用下，油氣混合物分離成滑油和氣體，滑油經槽道被甩至集油槽，收集在集油槽中的滑油通過甩油孔回到軸承腔；氣體經封嚴箅齒后通入軸心通風通道。本發明在反向旋轉的高、低速轉軸軸間設置油氣分離裝置進行油氣分離，在確保結構緊湊的情況下能實現高效油氣分離。

技術領域

本發明屬于航空燃氣渦輪發動機滑油系統設計領域，涉及一種在高、低壓轉軸之間使用的離心式軸心油氣分離裝置。

背景技術

當航空發動機正常運行時，大量的滑油被輸送到航空發動機各轉動部件的軸承及齒輪箱中進行潤滑，以減少機械接合面的摩擦，并帶走大量的熱量。由于滑油系統中含有一定量空氣，在發動機運行過程中，系統中的滑油會與空氣不斷被混合，形成油氣混合物，油氣混合物中的大部分滑油會進入回油結構，通過回油系統重新開始循環，而小尺寸的液滴會伴隨空氣在軸承腔中形成油氣混合物的油霧。為了確保軸承腔內的壓力與外界平衡，軸承腔必須與外界進行通風，此時，油霧便會伴隨通風空氣流出軸承腔，如果不能有效的回收油霧中的滑油，極易造成滑油過度消耗，嚴重的甚至會引發火災等，對發動機性能及可靠性造成危害。因此，必須在通風系統中設置油氣分離裝置。

目前，航空發動機滑油系統所采取的油氣分離裝置主要有三種類型：(1)動壓式油氣分離器；(2)離心式油氣分離器；(3)平板式油氣分離器。在航空發動機中，為了提高油氣分離能力，減少滑油消耗，滑油系統的通風系統必須經過油氣分離器與大氣相通。軸心油氣分離器相比于其他通風器結構，省去了外部通氣管與飛機的接口裝置，簡化了結構并減輕了重量。但是，現有的油氣分離器裝置，必須安裝固定在某一個支承裝置上，然后通過轉軸旋轉實現軸心離心油氣分離。隨著新一代航空發動機中高、低壓軸反轉技術的應用，以及航空發動機輕重量、緊湊結構的技術要求，需要一種適用于高、低速反向旋轉軸之間使用的軸間油氣分離器裝置。某型航空發動機高壓軸(高速軸)與低壓軸(低速軸)反向旋轉，在軸間設置有軸心通風通道，為發動機渦輪后支點軸承腔進行通風，軸承腔中的油氣混合物會通過軸間的縫隙進入兩個旋轉軸中間，不僅會造成滑油的過量消耗，而且在高溫條件下極易引起滑油結焦，在軸間形成積碳。現有的軸心油氣分離器需要固定的支撐裝置，且僅允許單軸旋轉，無法應用于高、低速內外雙軸均旋轉的軸間場合。因此，需要在反向旋轉的高、低速轉軸軸間設計一套全新的軸間油氣分離器，確保結構緊湊的情況下實現高效油氣分離。

發明內容

針對現有技術中的缺陷和不足，本發明提供了一種航空發動機及其離心式軸心油氣分離裝置和方法，以在反向旋轉的高、低速轉軸軸間設計一套全新的軸間油氣分離裝置，確保結構緊湊的情況下實現高效油氣分離。

為達到上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種離心式軸心油氣分離裝置，包括外環、內環和封嚴箅齒；

所述外環包括一體式的：筒形的甩油環、位于甩油環一側且與甩油環同軸的第一安裝環以及設在甩油環和第一安裝環交界處內壁的擋油凸環；所述甩油環內壁設有多個沿周向依次間隔分布的瓣葉，在相鄰瓣葉之間為軸向的槽道；在擋油凸環和瓣葉之間的甩油環內壁設有環形的集油槽，所述集油槽上設有多個貫通甩油環的甩油孔；所述槽道連通至集油槽；

所述內環包括一體式的：筒形的瓣葉配合環以及設在瓣葉配合環一端的第二安裝環；所述甩油環同軸套在瓣葉配合環外，甩油環和瓣葉配合環之間為環隙通道；第一安裝環和擋油凸環位于瓣葉配合環一側，第二安裝環位于瓣葉配合環的另一側，擋油凸環和第二安裝環平行相對；

所述封嚴箅齒設在瓣葉配合環內且與瓣葉配合環同軸，在封嚴箅齒和瓣葉配合環之間的環隙設有環形的封嚴配合環且封嚴配合環固定在瓣葉配合環內壁上；