[发明专利]一种用于轴承腔滑油密封的流路设计方法

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机领域，特别涉及航空发动机轴承腔领域，具体涉及一种用于轴承腔滑油密封的流路设计方法。

背景技术

航空发动机轴承腔滑油泄漏，会引起轴承腔外的转静子部件脏污、主流道气体污染从而引起性能损失、滑油进入旋转结构内腔从而引起转子振动等，危害发动机的安全性和可靠性。

轴承腔滑油密封包括动密封和静密封两方面：动密封是指对轴承腔周围具有相对运动的界面处进行密封，主要依靠动密封件(包括篦齿、石墨、浮环、密封刷等形式)和轴承与滑油系统的空气封严设计密封。静密封是指对轴承腔与轴承腔外腔之间的无相对运动的装配面缝隙进行密封，主要依靠静密封件密封，包括密封垫、成形填料密封圈、密封胶、波纹管等形式，也存在依靠装配面过盈配合实现密封的情况。

发动机前轴承腔的轴向位置一般处于进口到高压压气机进口之间，所以在没有专门的空气系统支点封严流路设计情况下，前轴承腔外部周边腔室(以下统称轴承腔外腔)压力较低，尤其是临近发动机进口部位的轴承腔外腔，由于进气压力损失和轮盘旋转离心效应，其压力甚至低于大气压力，而前轴承腔必须有足够高的压力来保证回油效率，这就造成前轴承腔压力往往高于前轴承腔外腔压力。同时由于航空发动机振动大、压力和温度范围宽且变化激烈，前轴承腔滑油静密封所用密封件与装配面、装配面之间过盈配合往往在某些情况下出现缝隙，导致前轴承腔滑油静密封在某处失效。当前轴承腔静密封失效，又没有专门的空气系统支点封严流路设计情况下，由于前轴承腔压力往往高于前轴承腔外腔压力，必然在静密封失效位置发生滑油泄漏。

目前用于轴承腔滑油密封的支点封严流路，其功能是在动密封件一侧设计专门的空气系统封严腔，对前轴承腔进行动密封。具体实现方式是从压气机适当部位引气到空气系统封严腔，控制空气系统封严腔压力与轴承腔压力之差在设计要求范围内(空气系统封严腔压力高于轴承腔压力)，从而达到对前轴承腔滑油的动密封，但该方法只保证动密封件一侧的空气系统封严腔压力高于轴承腔压力，不考虑静密封的前轴承腔外腔的压力控制，即只考虑动密封，不考虑静密封，不能做到全方位支点封严。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轴承腔滑油密封的流路设计方法，同时考虑前轴承腔滑油动密封和静密封，全方位空气封严前轴承腔。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种用于轴承腔滑油密封的流路设计方法，包括如下步骤：

步骤一：根据前轴承腔在航空发动机中所处部位和轴承腔外围结构形式，确定空气封严位置，并区分该空气封严位置是动密封还是静密封；

步骤二：确定航空发动机所需的设计状态；

步骤三：根据步骤一确定的空气封严位置以及该空气封严位置的密封形式，同时根据滑油动密封封严压差要求，结合航空发动机总体性能参数、部件气动性能参数，进行空气系统支点封严流路布局；

步骤四：在步骤三中确定的支点封严流路布局基础上，初步确定支点封严流路上所有构件参数，同时保证航空发动机设计状态下用于动密封的空气系统封严腔压力与轴承腔压力之差在设计要求范围内，且静密封的前轴承腔外腔压力也高于轴承腔压力；

步骤五：在步骤四的基础上，进行空气系统分析，保证航空发动机工作包线内的非设计状态下用于动密封的空气系统封严腔压力与轴承腔压力之差在设计要求范围内，且静密封的前轴承腔外腔压力也高于轴承腔压力，同时满足空气系统各项设计要求。

优选地是，所述步骤三中的空气系统支点封严流路为多条。

优选地是，所述步骤四中的支点封严流路上所有构件参数包括各腔室压力、温度、限流单元的流量和几何参数。

本发明所提供的一种用于轴承腔滑油密封的流路设计方法的有益效果在于，保证动密封件一侧的空气系统封严腔压力高于轴承腔压力基础上，兼顾前轴承腔滑油静密封的空气封严，大大降低由于静密封失效造成的前轴承腔滑油泄漏故障概率。

附图说明

图1为本发明优选实施例中前轴承腔在航空发动机中所处部位及其外部结构示意图；

图2为本发明优选实施例中空气系统支点封严流路布局示意图；

图3为图2中H处局部放大图。

附图标记：

1-第一位置、2-第二位置、3-第三位置、4-第一流路、5-第二流路、6-轴承腔、7-轴承腔外腔位置一处、8-轴承腔外腔位置二处、9-轴承腔外腔位置三处、10-帽罩前。

具体实施方式