航空發(fā)動機用離心分離裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機用離心分離裝置，包括轉(zhuǎn)動軸和套設(shè)于轉(zhuǎn)動軸外壁上的離心分離器，離心分離器包括套設(shè)于轉(zhuǎn)動軸上的殼體和多孔金屬，多孔金屬填充于殼體內(nèi)；殼體的一端面上沿其周向設(shè)置多個回油孔。本發(fā)明提供的航空發(fā)動機用離心分離裝置較幅板葉片式離心分離裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊、裝拆方便、重量輕、加工維護成本低、油氣分離效率高。
【專利說明】航空發(fā)動機用離心分離裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機領(lǐng)域，特別地，涉及一種航空發(fā)動機用離心分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)是航空渦槳發(fā)動機機械系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)供給航空渦槳發(fā)動機各個零件所需滑油，決定著發(fā)動機能否安全、可靠地工作。隨著現(xiàn)代航空發(fā)動機向著高溫、高速、高功重比發(fā)展，對航空發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求。
[0003]離心分離裝置是滑油系統(tǒng)的重要組成部分，它裝配于附件機匣中，主要利用離心力場將傳動系統(tǒng)中的潤滑油和熱氣分離。將分離后的潤滑油回收循環(huán)再利用，從而保障傳動系統(tǒng)能夠長時間在正常潤滑狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。而一旦離心分離裝置效率低下或發(fā)生故障，將導(dǎo)致滑油系統(tǒng)不能正常工作，直至整個發(fā)動機失效，后果極其嚴(yán)重。目前，常用的是幅板葉片式離心分離裝置。
[0004]幅板葉片式離心分離裝置氣油分離效率低，發(fā)動機運行穩(wěn)定性低，滑油消耗量大，相同續(xù)航時間發(fā)動機所需攜帶的滑油量較大，油箱的容積也需相應(yīng)的增加。勢必增加發(fā)動機的重量，從而降低發(fā)動機的功重比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種航空發(fā)動機用離心分離裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中幅板葉片式離心分離裝置滑油消耗量大，不適于航空發(fā)動機使用的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機用離心分離裝置，包括轉(zhuǎn)動軸和套設(shè)于轉(zhuǎn)動軸外壁上的離心分離器，離心分離器包括套設(shè)于轉(zhuǎn)動軸上的殼體和多孔金屬，多孔金屬填充于殼體內(nèi)；殼體的一端面上沿其周向設(shè)置多個回油孔。
[0007]進一步地，離心分離器還包括出氣槽，出氣槽設(shè)置于殼體的內(nèi)壁上；轉(zhuǎn)動軸內(nèi)部設(shè)置通氣腔，通氣腔一端封閉一端與大氣連通，殼體通過出氣槽與通氣腔相連通。
[0008]進一步地,殼體包括第一殼體、第二殼體，第一殼體的一端為敞口，另一相對端為封閉，第二殼體的一端為敞口，另一相對端為封閉；第一殼體的敞口的外壁與第二殼體的敞口的外壁對齊固接，第一殼體與第二殼體拼接形成殼體；回油孔設(shè)置于第二殼體的封閉端面上。
[0009]進一步地，第一殼體的中心處沿其軸向形成第一安裝孔；第二殼體的中心處沿其軸向形成第二安裝孔；第一安裝孔的延伸端與第二安裝孔的延伸端形圍成出氣槽。
[0010]進一步地，還包括:第一密封圈和第二密封圈，第一殼體的封閉端面的側(cè)壁緊貼轉(zhuǎn)動軸沿其軸向延伸形成密封環(huán)，第一密封圈安裝于密封環(huán)內(nèi)壁上；第二密封圈安裝于第二殼體的側(cè)壁上并緊貼轉(zhuǎn)動軸；第一密封圈和第二密封圈密封第一殼體、第二殼體與轉(zhuǎn)動軸。
[0011]進一步地,還包括:傳動齒輪，傳動齒輪一體成型于轉(zhuǎn)動軸的一端，傳動齒輪靠近離心分離器的一端沿其軸向延伸形成安裝臺，離心分離器套設(shè)安裝于安裝臺上。
[0012]進一步地，多孔金屬厚度為42.4?22.4mm。[0013]進一步地，多孔金屬厚度為36.4?28.4mm。
[0014]進一步地，多孔金屬厚度為32.4mm。
[0015]進一步地，多孔金屬的外徑為87?87.5mm,內(nèi)徑為46.5?47mm。
[0016]進一步地，回油孔個數(shù)為20個,每個回油孔直徑為93.55mm。
[0017]進一步地,多孔金屬包括第一多孔金屬和第二多孔金屬；殼體包括第一殼體、第二殼體，第一殼體的一端為敞口，另一相對端為封閉，第二殼體的一端為敞口，另一相對端為封閉；第一殼體的敞口的外壁與第二殼體的敞口的外壁對齊固接，第一殼體與第二殼體拼接形成殼體；第一多孔金屬放置于第一殼體內(nèi)，第二多孔金屬放置于第二殼體內(nèi)，第一多孔金屬和第二多孔金屬通過銷釘分別固定于第一殼體和第二殼體內(nèi)。
[0018]進一步地,第一多孔金屬和第二多孔金屬厚度相等。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的航空發(fā)動機用離心分離裝置通過采用形成于轉(zhuǎn)動軸上的離心分離器，使得進入離心分離器的油氣混合物在離心力的作用下，經(jīng)多孔金屬分離，使得油氣混合物在多孔金屬內(nèi)分離，從而提高了滑油再利用率，降低了發(fā)動機所需攜帶滑油量，從而降低了發(fā)動機的總重。本發(fā)明提供的離心分離裝置較幅板葉片式離心分離裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊、裝拆方便、重量輕、加工維護成本低、油氣分離效率高。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0023]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的主視剖視示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的側(cè)視示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的金相示意圖。
[0026]圖例說明:
[0027]100、轉(zhuǎn)動軸；110、傳動齒輪；120、通氣腔；200、離心分離器；210、第一殼體；211、第一安裝孔；222、第二安裝孔；215、密封環(huán)；220、第二殼體；221、回油孔；230、銷釘；240、
第一多孔金屬；250、第二多孔金屬；260、出氣槽；300、第一密封圈；310、第二密封圈。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0029]本發(fā)明通過使用多孔金屬作用油氣混合物分離材料，從而將發(fā)動機內(nèi)部產(chǎn)生的油氣混合物中的滑油分離，使得滑油能再次進入發(fā)動機內(nèi)部，發(fā)揮滑油作用。
[0030]實施例1
[0031]參見圖1，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機用離心分離裝置，該裝置包括轉(zhuǎn)動軸100、套裝于轉(zhuǎn)動軸100外壁上的離心分離器200。轉(zhuǎn)動軸100的第二端緊靠殼體設(shè)置傳動齒輪110。通過傳動齒輪110使得轉(zhuǎn)動軸100轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動軸100轉(zhuǎn)動帶動離心分離器200轉(zhuǎn)動，離心分離器200內(nèi)部形成離心力場。
[0032]參見圖1和圖2，離心分離器200包括第一殼體210、第二殼體220、油氣分離材料和銷釘230。第一殼體210的一端封閉。第一殼體210的一端為敞口。第一殼體210的內(nèi)部形成空腔。第一殼體210的中心處沿其軸向設(shè)有第一安裝孔211。第二殼體220的一端為敞口。第二殼體220的相對端為封閉端。第二殼體220的內(nèi)部形成空腔。第二殼體220的中心處沿其軸向設(shè)有第二安裝孔222。
[0033]第一殼體210的敞口端與第二殼體220的敞口端相接。第一殼體210和第二殼體220的敞口端外壁對齊相固接。第二安裝孔222與第一安裝孔211對齊。第一安裝孔211的第一側(cè)壁靠近第一殼體210的敞口端并與之間隔設(shè)置。第二安裝孔222的第二側(cè)壁靠近第二殼體220的敞口端并與之間隔設(shè)置。第一側(cè)壁與第二側(cè)壁在第一安裝孔221與第二安裝孔222圍成的安裝通道的中部作為出氣槽260的槽壁，圍成出氣槽260。
[0034]第二殼體220的封閉端面上設(shè)有多個回油孔221。回油孔221為沿第二殼體220周向均布于第二殼體220上?；赜涂?21為階梯孔。能有效防止分離后的滑油再次回到離心分離器200內(nèi)。
[0035]第一殼體210和第二殼體220拼接后形成圓環(huán)狀殼體。第一殼體210與第二殼體220通過焊接將第一殼體210和第二殼體220的外壁拼接端固接形成整體，作為殼體。出氣槽260形成于殼體的內(nèi)壁上。殼體通過第一安裝孔211與第二安裝孔222套設(shè)安裝于傳動齒輪110后端沿其軸向延伸形成的安裝臺上。轉(zhuǎn)動軸100的第一端內(nèi)設(shè)置通氣腔120。通氣腔120 —端封閉另一端與大氣相連通。殼體套設(shè)于通氣腔120外的轉(zhuǎn)動軸100上。通氣腔120的側(cè)壁上設(shè)置通孔。傳動齒輪110后端的安裝臺上對應(yīng)位置處設(shè)置第二通孔。第二通孔連通轉(zhuǎn)動軸100內(nèi)的通氣腔120和殼體內(nèi)壁上的出氣槽260。使得殼體內(nèi)部與大氣環(huán)境通過出氣槽260相連通。
[0036]第一殼體210第一端面的內(nèi)壁緊貼轉(zhuǎn)動軸100沿軸向延伸形成密封環(huán)215。密封環(huán)215的內(nèi)壁緊貼設(shè)置第一密封圈300。第二殼體220的內(nèi)壁沿其周向安裝第二密封圈310。第一密封圈300和第二密封圈310將殼體的內(nèi)壁面與滑油系統(tǒng)封閉，使得從出氣槽260進入通氣腔120的空氣不會再次進入滑油系統(tǒng)內(nèi)。防止未經(jīng)分離的油氣混合物從殼體與轉(zhuǎn)動軸100連接處透出滑油系統(tǒng)，導(dǎo)致滑油泄露和損失降低滑油回收使用率。
[0037]殼體內(nèi)部依次填充油氣分離材料。油氣分離材料為多孔金屬。多孔金屬可以為常用多孔金屬優(yōu)選為鎳鉻合金制成的多孔金屬，該材料的金相顯微鏡結(jié)果圖如圖3所示。參見圖3，由于多孔金屬中存在大量的孔徑大于500 μ m的孔。而且這些孔彼此交錯、疊置，孔洞后均可出現(xiàn)其他孔洞的邊緣。使得進入該多孔金屬的油氣混合物在離心力的作用下從離心分離器200的中心向外運動。運動過度中油滴撞擊多孔金屬內(nèi)交錯的金屬絲,運動速度下降，而氣體則繼續(xù)保持高速運動。從而使得油滴與氣體分離。多孔金屬具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)可控和透氣性好等性能。能將滑油儲存在多孔金屬的海綿狀孔隙中，在離心力的作用下提升油氣分離效率。該多孔金屬可按常規(guī)方法制得，例如劉培生，黃林國發(fā)表于《功能材料》2002，33(1)的《多孔金屬材料制備方法》中公開的“3.3.纖維冶金法制備”中提到的纖維業(yè)績法制備得到。具體也可以為如CN200810232586.9中公開的制備方法制得。采用鎳鎘合金制成的多孔金屬在滿足強度要求的前提下，可以最大程度的將進入離心分離器200的油氣混合物分離。[0038]多孔金屬包括第一多孔金屬240和第二多孔金屬250。第一多孔金屬240和第二多孔金屬250結(jié)構(gòu)相同。均為圓環(huán)塊狀實心體。第一多孔金屬240和第二多孔金屬250通過貫通第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的銷釘230固定于殼體內(nèi)。第一多孔金屬240和第二多孔金屬250組合后與殼體形成間隙配合。
[0039]由于殼體僅通過設(shè)置于第二殼體220封閉端面上的回油孔221與滑油系統(tǒng)相連通，使得進入殼體的油氣混合物能在殼體內(nèi)與多孔金屬充分作用，直至滑油在多孔金屬內(nèi)聚集足夠后才再次從回油孔221流回殼體。使得油氣混合物充分分離?；赜涂?21設(shè)置20個，每個回油孔221的孔徑為9.55_。采用該尺寸的回油孔221能使得油氣混合物進入殼體內(nèi)部充分分離，又能防止油氣混合物未經(jīng)充分分離就離開殼體。提高了油氣混合物的分尚效果。
[0040]分離后的滑油聚集后從回油孔221流回滑油系統(tǒng)內(nèi)再次得到利用。同時分離后的氣體可以從第一殼體210和第二殼體220內(nèi)壁之間形成的出氣槽260進入轉(zhuǎn)動軸100內(nèi)的通氣腔120內(nèi)。從而排出滑油系統(tǒng)。再配合第一密封圈300和第二密封圈310能進一步的防止攜帶少量滑油的油氣混合物再次進入滑油系統(tǒng)內(nèi)。通過通氣腔120與離心分離器200的配合使得航空發(fā)動機用離心分離裝置起到通氣的作用。
[0041]多孔金屬對油氣混合物的分離效率與油氣混合物在其內(nèi)的流阻有關(guān)系。當(dāng)所用第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的厚度為16.2mm時，流阻小且分離效率達到最優(yōu)。所用第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的外徑為87.2mm,內(nèi)徑為46.8mm。米用該尺寸的第一多孔金屬240和第二多孔金屬250能在降低發(fā)動機尺寸和重量的前提下，進一步加強進入離心分離器200內(nèi)的油氣混合物的分離效率。經(jīng)試驗驗證，采用本發(fā)明提供的油氣離心分離裝置能相對常用的幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降59%。說明采用本發(fā)明提供的離心分離裝置能有效提高油氣分離效率，從而減少滑油消耗量，降低發(fā)動機重量，提高發(fā)動機使用穩(wěn)定性和安全性。
[0042]另一方面，該多孔金屬的重量僅為相同尺寸的鋁材的1/5。從而降低了發(fā)動機的重量。能充分滿足航空發(fā)動機對低重量的情況下。同時在滿足低重量的要求的情況下還能最大程度的分離發(fā)動機內(nèi)的油氣混合物，從而降低了發(fā)動機所需攜帶滑油的重量，從而進一步的降低了發(fā)動機的重量。使其尤其是與航空發(fā)動機的需要。
[0043]本發(fā)明提供的航空發(fā)動機用離心分離裝置在試驗室進行了性能考核試驗300小時，已使用在5000kW級航空渦槳發(fā)動機上，整機試車?yán)塾?50小時，平均滑油消耗量低于
0.2L/小時。本發(fā)明提供的航空發(fā)動機用離心分離裝置與傳筒的幅板葉片式離心通風(fēng)器相t匕，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、裝拆方便、重量輕、加工維護成本低、分離效率高。
[0044]實施例2
[0045]與實施例1的區(qū)別在于殼體安裝于傳動齒輪110的外壁上。通過沿轉(zhuǎn)動軸100周向均布的三個螺釘固定。殼體與轉(zhuǎn)動軸100 —體化。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降量與實施例1相同。
[0046]實施例3
[0047]與實施例1的區(qū)別在于:僅設(shè)置一整塊多孔金屬，該多孔金屬的厚度為32.4_。所用孔金屬的外徑為87_，內(nèi)徑為47_。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降量與實施例I相同。[0048]實施例4
[0049]與實施例1的區(qū)別在于:第一多孔金屬240的厚度為IOmm和第二多孔金屬250的厚度為12.4mmο所用孔金屬的外徑為87.5mm,內(nèi)徑為46.5mm?相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降39%。
[0050]實施例5
[0051]與實施例1的區(qū)別在于:第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的厚度為21.2mm。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降49%。
[0052]實施例6
[0053]與實施例1的區(qū)別在于:第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的厚度為18.2mm。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降55%。
[0054]實施例7
[0055]與實施例1的區(qū)別在于:第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的厚度為14.2mm。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降54%。
[0056]實施例8
[0057]與實施例1的區(qū)別在于:第一多孔金屬240和第二多孔金屬250的厚度為15.2mm。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降57%。
[0058]實施例9
[0059]與實施例1的區(qū)別在于:未設(shè)置傳動齒輪110。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降59 %。
[0060]實施例10
[0061]與實施例1的區(qū)別在于:未設(shè)置出氣槽260。相對幅板式離心通風(fēng)器滑油的消耗量下降40%。
[0062]由實施例1~10可知，通過采用本發(fā)明提供的離心分離裝置后，能有效的提高航空發(fā)動機內(nèi)部，滑油系統(tǒng)中，油氣混合物的分離效率，從而降低滑油系統(tǒng)內(nèi)的滑油消耗量，起到降低成本，減輕發(fā)動機重量的作用。
[0063] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動機用離心分離裝置，其特征在于，包括轉(zhuǎn)動軸(100)和套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動軸(100)外壁上的離心分離器(200)， 所述離心分離器(200)包括套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動軸(100)上的殼體和多孔金屬，所述多孔金屬填充于所述殼體內(nèi)； 所述殼體的一端面上沿其周向設(shè)置多個回油孔(221)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心分離裝置，其特征在于，所述離心分離器(200)還包括出氣槽(260)，所述出氣槽(260)設(shè)置于所述殼體的內(nèi)壁上； 所述轉(zhuǎn)動軸(100)內(nèi)部設(shè)置通氣腔(120)，所述通氣腔(120) —端封閉一端與大氣連通，所述殼體通過所述出氣槽(260)與所述通氣腔(120)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心分離裝置，其特征在于，所述殼體包括第一殼體(210)、第二殼體(220)， 所述第一殼體(210)的一端為敞口，另一相對端為封閉,所述第二殼體(220)的一端為敞口，另一相對端為封閉； 所述第一殼體(210)的敞口的外壁與所述第二殼體(220)的敞口的外壁對齊固接，所述第一殼體(210)與所述第二殼體(220)拼接形成所述殼體； 所述回油孔(221)設(shè)置于所述第二殼體(220)的封閉端面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求 3所述的離心分離裝置，其特征在于， 所述第一殼體(210)的中心處沿其軸向形成第一安裝孔(211)； 所述第二殼體(220)的中心處沿其軸向形成第二安裝孔(222)； 所述第一安裝孔(211)的延伸端與所述第二安裝孔(222)的延伸端圍成所述出氣槽(260)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心分離裝置，其特征在于，還包括:第一密封圈(300)和第二密封圈(310)，所述第一殼體(210)的封閉端面的側(cè)壁緊貼所述轉(zhuǎn)動軸(100)沿其軸向延伸形成密封環(huán)(215)，所述第一密封圈(300)安裝于所述密封環(huán)(215)的內(nèi)壁上； 所述第二密封圈(310)安裝于所述第二殼體(220)的側(cè)壁上并緊貼所述轉(zhuǎn)動軸(100)； 所述第一密封圈(300)和第二密封圈(310)密封所述第一殼體(210)、第二殼體(220)與所述轉(zhuǎn)動軸(100)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的離心分離裝置，其特征在于，還包括:傳動齒輪(110),所述傳動齒輪(110) —體成型于所述轉(zhuǎn)動軸(100)的一端,所述傳動齒輪(110)靠近所述離心分離器(200)的一端沿其軸向延伸形成安裝臺，所述離心分離器(200)套設(shè)安裝于所述安裝臺上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心分離裝置，其特征在于，所述多孔金屬厚度為42.4~。22.4mm η
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心分離裝置，其特征在于，所述多孔金屬厚度為36.4~。28.4mmη
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心分離裝置，其特征在于，所述多孔金屬厚度為32.4mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心分離裝置，其特征在于，所述多孔金屬的外徑為87~。87.5mm,內(nèi)徑為 46.5 ~47mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心分離裝置，其特征在于，所述回油孔(221)個數(shù)為20個，每個所述回油孔(221)直徑為93.55mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心分離裝置，其特征在于，所述多孔金屬包括第一多孔金屬(240)和第二多孔金屬(250)； 所述殼體包括第一殼體(210)、第二殼體(220), 所述第一殼體(210)的一端為敞口，另一相對端為封閉,所述第二殼體(220)的一端為敞口，另一相對端為封閉； 所述第一殼體(210)的敞口的外壁與所述第二殼體(220)的敞口的外壁對齊固接，所述第一殼體(210)與所述第二殼體(220)拼接形成所述殼體； 所述第一多孔金屬(240)放置于所述第一殼體(210)內(nèi)，所述第二多孔金屬(250)放置于所述第二殼體(220)內(nèi)，所述第一多孔金屬(240)和所述第二多孔金屬(250)通過銷釘(230)分別固定于所述第一殼體(210)和所述第二殼體(220)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離心分離裝置，其特征在于，所述第一多孔金屬(240)和所述第二多孔金屬(250)厚度相等。
【文檔編號】F02C7/06GK103982300SQ201410225151
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】曹鵬, 郭暉, 鄭鵬, 薛筱萌 申請人:中國航空動力機械研究所