本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域的軸承腔油氣分離及多軸承腔軸心通風(fēng)結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)的主/副甩油孔、斷油槽以及積油槽設(shè)計實現(xiàn)軸承腔內(nèi)的油氣分離，利用通風(fēng)管座和通風(fēng)管路實現(xiàn)不同軸承腔的軸心通風(fēng)。

背景技術(shù)：

高速旋轉(zhuǎn)軸承腔的滑油油氣分離以及多個軸承腔的腔室均壓是在燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域具有重要實際意義的工程性問題。

在以往的燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，軸承腔的油氣分離是依靠主機(jī)體外的油霧引射管路以及附件齒輪箱上的油霧分離器實現(xiàn)的，而多個軸承腔的通風(fēng)和均壓則往往是通過外部連接于各個軸承腔的管路系統(tǒng)實現(xiàn)的。顯然，這些系統(tǒng)所需要的外部管路以及單獨(dú)的油霧分離器的需求，不僅會影響整機(jī)的可靠性，同時也會顯著增加整機(jī)的復(fù)雜性和重量，最終影響高性能燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)性能的進(jìn)一步提升。因此，迫切需要提出一種更優(yōu)的軸承腔的油氣分離和多軸承腔的通風(fēng)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點和不足，本發(fā)明旨在提供一種用于發(fā)動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔內(nèi)油氣分離以及多軸承腔間的軸心通風(fēng)結(jié)構(gòu)，可以有效實現(xiàn)發(fā)動機(jī)不同軸承腔之間的軸心通風(fēng)，減少通風(fēng)時氣流中的油霧比例，提高軸承腔的通風(fēng)效果并降低發(fā)動機(jī)體外油霧分離器的油霧分離要求，繼而降低滑油消耗量。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種發(fā)動機(jī)軸承腔油氣分離及多軸承腔軸心通風(fēng)結(jié)構(gòu)，所述軸承腔為發(fā)動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔，所述軸承腔內(nèi)設(shè)置有軸承及油氣分離部件，其特征在于，

--所述油氣分離部件整體呈一圓柱形套筒，通過過盈配合的方式裝配高速旋轉(zhuǎn)軸的外圓表面上，所述圓柱形套筒的內(nèi)圓周表面和高速旋轉(zhuǎn)軸的外圓表面之間的空間形成積油槽；

所述油氣分離部件的圓柱形外圓周面上設(shè)有主甩油孔、副甩油孔以及周向布置的多道斷油槽；所述主甩油孔、副甩油孔的一端連通軸承腔，另一端連通積油槽；所述主甩油孔具有一定高度的擋油凸臺；

--所述高速旋轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置有通風(fēng)管座和通風(fēng)管路，所述通風(fēng)管座一端與所述積油槽連通，另一端通過與所述通風(fēng)管路與下游軸承腔內(nèi)的油氣分離部件連通，從而實現(xiàn)多軸承腔的軸承腔軸心通風(fēng)。

優(yōu)選地，所述主甩油孔、副甩油孔呈離散狀布置在所述圓柱形套筒的外圓表面上，可以實現(xiàn)軸承腔腔室內(nèi)流入所述積油槽內(nèi)液體滑油的油氣分離。

優(yōu)選地，所述主甩油孔、副甩油孔呈多排軸向等間距、多排周向交錯或多排周向并列方式布置在所述圓柱形套筒的外圓表面上。機(jī)械加工應(yīng)保證該零件具有較高的表面光潔度要求，避免因粗糙度過高而造成較大的風(fēng)阻熱效應(yīng)，從而導(dǎo)致滑油的有害溫升。根據(jù)使用需求，副甩油孔的孔徑、孔數(shù)以及布置方式可進(jìn)一步優(yōu)化。

優(yōu)選地，所述主甩油孔的孔徑大于副甩油孔。主甩油孔是實現(xiàn)滑油油氣分離的主要結(jié)構(gòu)特征。其較大的孔徑是實現(xiàn)積油槽內(nèi)滑油順利甩出的關(guān)鍵。副甩油孔的作用是實現(xiàn)積油槽的壓力均衡以及積油槽內(nèi)堆積滑油的快速溢出。

優(yōu)選地，根據(jù)使用需求，結(jié)合軸承腔內(nèi)滑油供油量的實際情況，主甩油孔可設(shè)計成擴(kuò)張型的孔型。

優(yōu)選地，所述擋油凸臺具有一定高度并呈整環(huán)結(jié)構(gòu)，可以降低軸承腔內(nèi)液體滑油向內(nèi)部通風(fēng)管座泄漏的風(fēng)險，同時也是為了避免液態(tài)滑油以漫灌的方式流入甩油孔內(nèi)。

優(yōu)選地，在所述擋油凸臺的兩側(cè)設(shè)置有若干道所述斷油槽。

優(yōu)選地，所述圓柱形套筒的一端設(shè)置有拔卸槽，另一端設(shè)置有定位面，可以利用圓柱形套筒兩端的軸承定位圓柱面實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的定位，保證發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡的使用要求。

位于高速旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)的通風(fēng)管座以及通風(fēng)管路可以實現(xiàn)“潔凈”的油氣環(huán)境，并實現(xiàn)不同軸承腔間的高效軸心通風(fēng)效果。

本發(fā)明的發(fā)動機(jī)軸承腔油氣分離及多軸承腔軸心通風(fēng)結(jié)構(gòu)中，整環(huán)布置的主/副甩油孔通過各式圓孔、異型孔，實現(xiàn)軸承腔內(nèi)油氣的高效分離；整環(huán)主/副甩油孔結(jié)構(gòu)可采用有復(fù)合角度的圓孔用于軸承腔內(nèi)液體滑油的“拋甩”，實現(xiàn)更高效的滑油、氣體分離；不同位置的主/副甩油孔主要功能有二：將積油槽內(nèi)的滑油甩出；利用主甩油孔的較大孔徑實現(xiàn)油氣的分離。其原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的離心效應(yīng)，將從主/副油孔進(jìn)入積油槽內(nèi)的滑油甩離積油槽內(nèi)，從而阻止大量液體滑油通過積油槽向內(nèi)部的通風(fēng)管座以及運(yùn)動。少量的液體滑油或油氣狀態(tài)的滑油通過通風(fēng)管套實現(xiàn)軸承腔的通風(fēng)，并通過外部集成的油霧分離器實現(xiàn)滑油的最大程度回收；位于主甩油孔兩側(cè)的多道斷油槽可以避免油膜的旋轉(zhuǎn)增壓以及液體滑油向油氣分離甩油孔周邊的流動堆積；位于積油槽底部的通風(fēng)管座以及通風(fēng)管路可以實現(xiàn)經(jīng)離心作用分離后“潔凈”油氣的管路通風(fēng)。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)軸承腔油氣分離及多軸承腔軸心通風(fēng)結(jié)構(gòu)，可以有效實現(xiàn)發(fā)動機(jī)不同軸承腔之間的軸心通風(fēng)，減少通風(fēng)時氣流中的油霧比例，提高軸承腔的通風(fēng)效果并降低發(fā)動機(jī)體外油霧分離器的油霧分離要求，繼而降低滑油消耗量。進(jìn)一步地，通過該結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，可以有效簡化發(fā)動機(jī)的外部管路，實現(xiàn)軸承腔的內(nèi)部自然通風(fēng)。這對于降低發(fā)動機(jī)或地面燃機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、提升發(fā)動機(jī)或地面燃機(jī)的可靠性也具有重要的意義。此外，通過對設(shè)計參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，譬如對油氣分離和通風(fēng)一體化結(jié)構(gòu)的孔數(shù)、孔直徑以及凸臺高度進(jìn)行調(diào)整，可以更好地實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔的油氣分離/通風(fēng)。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，通過巧妙的設(shè)計，本發(fā)明的可以實現(xiàn)軸承腔體外油霧分離和軸心通風(fēng)兩種功能的一體化，能夠更為有效地實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、地面燃?xì)廨啓C(jī)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔的腔室壓力平衡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的發(fā)動機(jī)軸承腔油氣分離及多軸承腔軸心通風(fēng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用示意圖。

圖2為本發(fā)明的油氣分離部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。需要說明的是，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。實際上，在未背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以在本發(fā)明中進(jìn)行各種修改和變化，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以與另一個實施例一起使用來產(chǎn)生又一個實施例。因此，意圖是本發(fā)明將這樣的修改和變化包括在所附的權(quán)利要求書和它們的等同物的范圍內(nèi)。

如圖1所示，本實施例是在航空發(fā)動機(jī)低壓前支點軸承腔中使用本發(fā)明的發(fā)動機(jī)軸承腔油氣分離及多軸承腔軸心通風(fēng)一體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。在該實施例中，發(fā)動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔內(nèi)布置有支撐發(fā)動機(jī)低壓軸系的1#球軸承2和2#球軸承6。軸承腔兩側(cè)的外部封嚴(yán)通過傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)1、10實現(xiàn)。而供向軸承內(nèi)環(huán)跑道的滑油通過軸承座上的供油嘴7實現(xiàn)對對應(yīng)軸承的滑油供給。

軸承腔內(nèi)1#球軸承2和2#球軸承6之間的低壓高速旋轉(zhuǎn)軸8的外圓表面上設(shè)置油氣分離部件4，油氣分離部件4通過過盈配合的方式冷態(tài)裝配在低壓高速旋軸8的外圓表面，在軸向螺母壓緊力的作用下實現(xiàn)傳扭和高速的旋轉(zhuǎn)。軸承腔內(nèi)流向油氣分離部件4的液體滑油在離心力的效應(yīng)下，有效的實現(xiàn)液、氣的分離。少量的油氣通過油氣分離部件4向內(nèi)流向通風(fēng)管座5并繼續(xù)通過設(shè)置在中空低壓高速旋軸8內(nèi)的通風(fēng)管路9與其他軸承腔內(nèi)的油氣分離部件4連通，從而實現(xiàn)多軸承腔的軸承腔軸心通風(fēng)。

具體分析其結(jié)構(gòu)工作原理，如圖2所示，油氣分離部件4整體呈一圓柱形套筒，該圓柱形套筒的一端設(shè)置有拔卸槽41，另一端設(shè)置有定位面47，油氣分離部件4的圓柱形外圓周面上設(shè)有主甩油孔44、副甩油孔42以及周向連續(xù)但離散的斷油槽43。主甩油孔具有一定高度的擋油凸臺45。主甩油孔44、副甩油孔42呈多排軸向等間距、多排周向交錯或多排周向并列方式布置在圓柱形套筒的外圓表面上。機(jī)械加工應(yīng)保證該零件具有較高的表面光潔度要求，避免因粗糙度過高而造成較大的風(fēng)阻熱效應(yīng)，從而導(dǎo)致滑油的有害溫升。根據(jù)使用需求，副甩油孔的孔徑、孔數(shù)以及布置方式可進(jìn)一步優(yōu)化。主甩油孔44的孔徑大于副甩油孔42。主甩油孔44是實現(xiàn)滑油油氣分離的主要結(jié)構(gòu)特征。其較大的孔徑是實現(xiàn)積油槽內(nèi)滑油順利甩出的關(guān)鍵。副甩油孔42的作用是實現(xiàn)積油槽的壓力均衡以及積油槽內(nèi)堆積滑油的快速溢出。根據(jù)使用需求，結(jié)合軸承腔內(nèi)滑油供油量的實際情況，主甩油孔44可設(shè)計成擴(kuò)張型的孔型。實際使用時，可以根據(jù)需要用不同高度的擋油凸臺45實現(xiàn)最優(yōu)的液體滑油阻隔效果。擋油凸臺45具有一定高度并呈整環(huán)結(jié)構(gòu)，可以降低軸承腔內(nèi)液體滑油向內(nèi)部通風(fēng)管座泄漏的風(fēng)險，同時也是為了避免液態(tài)滑油以漫灌的方式流入甩油孔內(nèi)。

油氣分離部件4裝配在低壓高速旋軸8的外圓表面后，油氣分離部件4的內(nèi)圓周表面和低壓高速旋軸8的外圓表面之間形成積油槽46。油氣分離部件4的應(yīng)用原理是：供油噴嘴7噴向軸承內(nèi)環(huán)跑道的滑油，一部分冷卻軸承后，在高溫軸承加熱作用下會顯著霧化從而形成油霧環(huán)境的軸承腔條件。而另一部分可能仍然會以高溫液體滑油的狀態(tài)存在。而高溫液體滑油的堆積和運(yùn)動，在副甩油孔42的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)下可以被有效“拋甩”，斷油槽43的設(shè)計則是為了避免液體滑油繼續(xù)向主甩油孔的流動并消除油膜的旋轉(zhuǎn)增壓效應(yīng)，避免液體滑油進(jìn)入軸心通風(fēng)的管套。另外，擋油凸臺45的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高主甩油孔44處的油氣分離效果。在這些結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合效應(yīng)下，位于積油槽46內(nèi)的液體滑油將會大幅度減少，從而實現(xiàn)了軸承腔的油氣分離。

經(jīng)油氣分離的上游軸承腔內(nèi)的“潔凈”氣體會通過通風(fēng)管座5和軸心通風(fēng)管路9繼續(xù)向下游軸承腔的腔室運(yùn)動，從而實現(xiàn)不同軸承腔的軸心通風(fēng)和壓力的均衡，減少通風(fēng)時氣流中的油霧比例，提高軸承腔的通風(fēng)效果并降低發(fā)動機(jī)體外油霧分離器的油霧分離要求。這對于追求進(jìn)一步降低滑油消耗量的地面燃?xì)廨啓C(jī)或者航空發(fā)動機(jī)具有重要的工程應(yīng)用價值。

進(jìn)一步地，通過該結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，可以有效簡化發(fā)動機(jī)的外部管路，實現(xiàn)軸承腔的內(nèi)部自然通風(fēng)。這對于降低發(fā)動機(jī)或地面燃機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、提升發(fā)動機(jī)或地面燃機(jī)的可靠性也具有重要的意義。

此外，通過對設(shè)計參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，譬如對油氣分離和通風(fēng)一體化結(jié)構(gòu)的孔數(shù)、孔直徑以及凸臺高度進(jìn)行調(diào)整，可以更好地實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔的油氣分離/通風(fēng)。

與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，通過巧妙的設(shè)計，本發(fā)明的可以實現(xiàn)軸承腔體外油霧分離和軸心通風(fēng)兩種功能的一體化，能夠更為有效地實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、地面燃?xì)廨啓C(jī)高速旋轉(zhuǎn)軸承腔的腔室壓力平衡。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。