[发明专利]一种用于燃气轮机润滑油路系统的叶轮式轮盘结构

说明书

本发明提供了一种用于燃气轮机润滑油路系统的叶轮式轮盘结构，燃气轮机润滑油路系统包括轴承腔、滑油腔以及设置在二者之间的叶轮式轮盘，轴承腔通过叶轮式轮盘与滑油腔相互连通，叶轮式轮盘的中心筒和环状体之间沿周向均匀设置多个导流直叶片，相邻两导流直叶片之间的空间形成回油通道，每一导流直叶片的横截面为翼形，使得导流直叶片的前缘与轴向来流之间具有倾斜夹角并避免来流在尾缘处出现流动分离。使用过的滑油从轴承腔通过各回油通道流入滑油腔。本发明的叶轮式轮盘结构，在实现轮盘减重的同时，实现了轴承腔和润滑油腔之间相对稳定压差的建立，保证回油的稳定性并达到了滑油供给高效性和发动机运行经济性的目的。

技术领域

本发明涉及燃气轮机涡轮领域，尤其是航空发动机涡轮领域，更具体地说，是在涡轮的润滑油回油系统中，采用新型叶轮式轮盘结构，有效地改善润滑油路回油顺畅性，同时减小轮盘质量，进而提高涡轮运行的安全性和发动机性能。

背景技术

现代航空发动机基本部件主要包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。空气经过进气道整流后进入压气机中被压缩，之后高压空气燃油掺合在燃烧室燃烧，产生高温高压燃气冲转涡轮做功，涡轮膨胀后的燃气经过尾喷管增加发动机推力。涡轮产生的功一方面提供发动机动力，一方面提供压气机的压缩功。

在此过程中，压气机和涡轮始终处于高速旋转状态。为保证发动机正常工作，必须采用对发动机起支撑作用，并承受一定轴向力的轴承。为了减少轴承摩擦，带走由摩擦面所产生的热量和磨损杂质并保证轴承内圈得到充分冷却，有效减小高速轴承内圈蹭伤故障的概率，对轴承进行润滑是保证轴承安全、可靠运行的最重要的环节。对于发动机中转轴及轴承数量和种类增加带来的轴承布置和轴承滑油系统的复杂性问题，如何简洁有效布置轴承及相应的滑油系统管路，对于发动机运行的高效性具有很重要的意义。

中国专利申请CN201510219735.8公开了一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，至少两个轴承润滑油路的润滑油腔共腔布置，且至少两个轴承的润滑油均流向共同的润滑油回油口。为了简化轴承润滑油系统，涡轮盘作为低压涡轮盘盘心向轴承腔和润滑油腔之间的连接通道，实现由润滑油腔到轴承腔的供油。具体地，如图1、2所示，第一轴承302的润滑油路和第二轴承301的润滑油路的润滑油腔601共腔布置，润滑油腔601的上部与油气出口203连通，润滑油腔601的下部与润滑油回油口204连通，来自第一轴承302和第二轴承301的润滑油均流向润滑油回油口204。在发动机运行时，润滑油从进油管路供油嘴201进入低压轴尾端中的供油套202中，然后通过分布于低压轴上的喷油孔，分别从内环对第一、二轴承301、302进行润滑及冷却。使用过的润滑油进入轴承腔403内，并在前封严环401的内壁面上汇集。前封严环401的内壁面为带有倾斜度的锥形筒，润滑油在重力作用下，沿前封严环内壁面向后流动，流入T型盘上的锥形筒101位于倾斜支撑肋板106之前的前半段102内。设置于102前方的环形挡油凸台104可以阻止润滑油通过前封严环尾端的环形通道403进入低压涡轮盘腔，防止润滑油泄露。流入T型盘锥形筒前半段102内壁面上的润滑油通过分布于T型盘倾斜薄壁106上的扇形回油通道105流入T型盘锥形筒后半段103，并继续往后流动，然后进入回油管路204中。在发动机实际运行时，轴承腔401中充满润滑油以及油气。因为润滑油粘性较大，从轴承流出的润滑油会附着在T型盘上，在离心力的作用下，T型盘上的倾斜壁面可以起到“油雾分离器”作用，将附着在T型盘表面的润滑油甩到T型盘的锥形筒内壁上，与润滑油主流汇合。同时，在离心力的作用下，倾斜的锥形筒内壁也有利于润滑油的回流。在发动机运行时，润滑油腔601中也充满着润滑油以及油气。将T型盘的锥形筒尺寸加大，可以扩大润滑油腔内的空间，有利于润滑油以及油气的分离。完全分离后的油气可以从油气管路203流出，润滑油则进入润滑油回油管路204内，避免了润滑油回油管路中油气混合，不利于润滑油回收。T型叶轮盘的中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒108套接在中心轴的端部上，相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，圆板结构靠近环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口；环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自轴承腔401的润滑油依次经由轴向内侧筒的内侧表面、空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达润滑油回油口。