涡轮发动机的枢轴销,包括通过多个润滑油排出口回收润滑油流的环

摘要

一种轴颈(7)，其能够在涡轮发动机，特别是飞机的壳体内被带动旋转，所述轴颈(7)包括：周向主体(70)，其包括多个能够使多个轴向气流(F)在涡轮发动机内从上游向下游循环的呈角度分布的通风口(71)，两个连续的通风口(71)通过连接段(72)相连，以及周向环(8)，用于回收润滑油流(H)，该环刚性连接到主体(70)上，并径向位于所述通风口(71)的内部，所述回收环(8)纵向延伸并包括多个径向排放口(81)，以使多个径向润滑油流(H)被排向外部，每个排放口(81)与主体(70)的连接段(72)径向对准，以使每个润滑油流(H)在所述气流(F)之间被排出。

说明书

技术领域

本发明涉及(特别是飞机的)涡轮发动机领域，以及本发明旨在改进涡轮发动 机内润滑油和通风空气的循环流通。

背景技术

通常，参照图1，涡轮喷气发动机包括壳体1，在该壳体中，通过轴承(图中未 示)安装有一个或多个旋转体。涡轮喷气发动机通常包括上游压缩机部分、燃烧室 和下游涡轮部分，气流F在涡轮喷气发动机内从上游至下游循环流动。例如，人们 可从斯奈克玛(SNECMA)公司提交的专利FR2944557的示例中了解这种类型的涡 轮喷气发动机。旋转体装有径向叶片，既可使气流F在涡轮喷气发动机燃烧室内得 到加速，又可使燃烧能量得到回收利用。如图1所示，涡轮喷气发动机包括旋转体， 该旋转体包括在转子鼓3(drum)上游通过螺栓连接件4连接的周轴颈2 (circumferntial journal)。在这个示例中，转子鼓3对应于涡轮喷气发动机的低压轴。 轴颈2通常包括主体20和环形密封件5，6，主体20与涡轮喷气发动机轴线呈横向 延伸，环形密封件5，6分别结合在主体20的上游表面和下游表面上，如图1所示。 有利的是，环形密封件5，6包括密封条50，60，其与耐磨部件15，16配合，后者 刚性连接到涡轮喷气发动机的壳体1上，从而形成了气流F循环流动的密封空气管 道。为了使气流F能穿过轴颈2从上游流动到下游，所述销包括呈角度分布的数个 通风口21，如图1所示。

此外，为了使得旋转体的导向轴承得到润滑和冷却，涡轮喷气发动机通常设有 润滑管路。润滑管路置于润滑罩(lubricating enclosure)内，后者设置在空气循环管 道内。在某些情况下，润滑油流H会从润滑罩泄漏并渗入到空气管道内，如图1所 示。在离心力的作用下，润滑油流H被径向喷射，于是，在从上游被排出前，被收 集在轴颈2的回收通道61内，从而被再次引入润滑管路。

当润滑油流H被径向喷射流过空气管道时，其与空气流F在交汇区Z内相遇， 图1中圆圈所示。在这个区Z内，一部分润滑油流H会被空气流F带向下游，一直 到涡轮喷气发动机的热区，在这里，该润滑油可能会着火，这是一种缺陷。

发明内容

为了限制这种缺陷，本发明涉及一种能够在(特别是飞机)涡轮发动机的壳体 内被带动旋转的轴颈，所述轴颈包括：

-周向主体，其包括多个能够使多个轴向气流在涡轮发动机内从上游向下游循 环的呈角度分布的通风口，两个连续的通风口通过连接段相连，以及

-周向环，用于回收润滑油流，该环刚性连接到主体上，并径向位于所述通风 口的内部，所述回收环纵向延伸并包括多个径向排放口，以使多个径向润滑 油流被排向外部，每个排放口与主体的连接段径向对准，以使每个润滑油流 在所述气流之间被排出。

有利的是，回收环可以按周向方式收集涡轮发动机润滑罩泄漏的任何润滑油流。 此外，由于排放口与连接段仔细对准，从而防止润滑油流沿下游方向被气流带走， 这是很有利的。这种轴颈结构简单，方便安装，可以取代现有技术的轴颈。

优选地，与回收环的排放口径向对准的至少一个连接段包括导引径向油流的装 置。更优选地，该导向装置为径向沟槽形式。当导向装置径向设置时，它使润滑油 流得以导通，从而防止其渗入通风口内。径向沟槽实施简单，并可形成通道，以限 制任何润滑油的扩散。

根据优选的一个方式，导向装置为导向通道形式，以防止润滑油流在通风口附 近流动。优选地，导向通道为U形横截面，这样，导向通道的侧向边缘就会阻隔任 何润滑油流向通风口。

毫无疑问，导向通道可以是封闭的并可以具有环形或扁平形横截面。

优选地，导向装置(优选导向通道)连接到连接段上，从而防止轴颈主体磨损， 因为磨损会降低轴颈的使用寿命。这种实施方式对于长形通风口是有利的，优选那 种长方形的开口。

更优选地，导向装置(特别是导向通道)可刚性连接到周向环上，以便利于轴 颈的装配，以及导向装置与相对于周向环内的排放口的精确定位。

仍然优选地，轴颈包括周向通道，用来回收径向位于所述通风口外部的润滑油 流。这种回收通道可非常方便地使得在通风口之间通过的润滑油得以回收。润滑油 一旦留在通道内，便可被导引至期望的位置，例如，进入到排放润滑油的管路中。

优选地，回收通道包括排放润滑油流的装置。优选地，排放装置为排放口，优 选排放到润滑油的排出管路内。

根据本发明的优选方式，由于所述轴颈包括能够与所述涡轮发动机壳体耐磨的 部件相配合的径向密封条，回收环径向位于所述密封条的外侧。因此，在离心力的 作用下，任何密封条上溢流的润滑油都被径向喷射到外部，以使其被回收环所拦截。

优选地，回收环一直纵向延伸到密封环的右侧。因此，密封环的厚度适于收集 从密封条泄漏的润滑油流，同时，缩短厚度也会限制其重量。

优选地，回收环沿轴颈主体的下游方向纵向延伸。

根据本发明的一个方面，轴颈包括周向辅助体(circumferential auxiliary body)、 径向上分支以及径向下分支；该周向辅助体具有U形横截面以形成与主体平面相接 触的基部，该径向上分支可形成回收环，在该径向下分支上形成有密封条，该密封 条可与涡轮发动机壳体的耐磨部件相配合。有利的是，辅助体使泄漏的任何润滑油 都能被收集。

优选地，主体和辅助体可通过多个螺栓连接件来相互连接，便于装配和维护。

本发明还涉及到一种(特别是飞机的)涡轮发动机，包括壳体和旋转安装在壳 体内的轴向体。旋转体包括如上所述的轴颈。

附图说明

通过阅读后续以示例的方式给出的说明并参照附图，可以更好地理解本发明， 附图如下：

-图1为根据现有技术的涡轮发动机的纵向部分；

-图2为根据本发明的包括轴颈的涡轮发动机的纵向部分；

-图3为图2所示的轴颈的周辅助体辅助体的示意图；

-图4为图2所示轴颈的润滑油流循环和气流循环的放大示意图；

-图5为根据现有技术的涡轮发动机的纵向部分；

-图6为根据现有技术的轴颈的透视图；

-图7为根据本发明的涡轮发动机的纵向部分；以及

-图8为根据本发明的轴颈的透视图。

应该注意的是，为了实施本发明，所示附图非常详细地公开了本发明，而且所 述附图无疑也在有些方面更好地定义了本发明。

具体实施方式

参照图2，该图示出了根据本发明的涡轮喷气发动机，所述发动机包括壳体1， 在该壳体中，通过轴承(图中未示)安装有高压旋转体和低压旋转体。在这个示例 中，涡轮喷气发动机包括上游压缩机部、燃烧室和下游涡轮部，气流F在涡轮喷气 发动机内从上游向下游循环流动。

旋转体装有径向叶片，既可使气流F在涡轮喷气发动机燃烧室内得到加速，又 可使燃烧能量得到回收利用。如图2所示，涡轮喷气发动机包括低压旋转体，该旋 转体包括周轴颈7，其与轴线X-X呈纵向延伸，并通过多个螺栓连接件4在上游连 接到轴向转子鼓3上。

依旧参照图2，轴颈7包括主体70和上游环形密封件5，主体70大体上与X-X 轴线呈纵向延伸，而上游环形密封件5则结合在主体70的上游表面上，如图2所示。 有利的是，上游环形密封件5包括密封条50，其能够与耐磨部件15相配合，后者 刚性连接到涡轮喷气发动机壳体1上，从而形成气流F在其中循环流动的密封空气 管道。

轴颈7的主体70大体上沿径向平面延伸，并包括呈角度且沿周向分布在主体 70上的多个通风口71，从而使得轴向气流F穿过轴颈7而从上游至下游循环流动， 如图2至图4所示。如图4所示，两个连续的通风口71通过连接段72相连，后者 在与轴颈7的轴线X-X大体上呈横向的平面上延伸。在这个示例中，润滑油流H 可在轴颈7下游表面上循环。

主体70进一步包括多个呈角度且沿周向分布在主体70上的轴向连接开口76， 以便使连接螺栓从中穿过，从而通过螺栓连接件4将转子鼓3刚性连接到轴颈7上。 在这个示例中，轴颈7内的轴向连接开口76径向位于通风口71的内侧，如图2所 示。

在这个示例中，参照图2至图4，轴颈7包括辅助体周辅助体9、径向上分支、 径向下分支83；辅助体该周辅助体9具U形横截面以形成与主体70平面接触的基 部82，该径向上分支形成回收环8，而在径向下分支83上形成有径向密封条85， 后者可与涡轮发动机壳体1的耐磨部件16配合。

辅助体9的基部82径向延伸，并包括多个呈角度且沿周向分布的轴向连接开口 84，以便使连接螺丝能够从中穿过，从而通过螺栓连接件4将转子鼓3、轴颈7和 辅助体9刚性连接。

如图2和图3所示，辅助体9的径向上分支8与主体70呈纵向(即，正交)延 伸，且其高度小于径向下分支83的高度。径向上分支8形成了回收环8，后者延伸 到密封条85的右侧，而密封条85则从径向下分支83处进而径向向外延伸，以便收 集在离心力作用下经由密封条85而泄漏的润滑油流H，如图4所示。

回收环8包括多个径向排放口81，可使多个径向滑油流H排向外部。排放口 81呈角度且沿周向分布，以使润滑油流H被均匀排出。根据本发明，如图4所示， 每个排放口81与主体70的连接段72径向对准，这样，每个润滑油流H就可在气 流F之间被排出。因此，与现有技术不同，不存在气流F和润滑油流H相汇的区域， 这样，就防止了润滑油流H随涡轮喷气发动机下游气流F被带走的风险。

在这个示例中，排放口81的数量小于连接段72的数量，优选比其少三倍。

优选地，参照图2，轴颈7的主体70包括周向通道73，用来回收径向位于所述 通风口71外部的润滑油流H。一旦与回收通道73的壁相接触，润滑油流H就不太 可能被气流F所破坏。依然优选地，回收通道73包括排出润滑油流的装置74，这 些装置(例如)可以是径向或倾斜的开口形式。

根据优选实施方式，至少一个连接段72包括导引径向润滑油流H的装置，从 而使润滑油流H从回收环8内的排放口81处被输送到回收通道73处。例如，导引 装置可以是径向沟槽或径向通道的形式。

当涡轮喷气发动机在运行时，参照图4，气流F从上游向下游循环流动，流过 轴颈7内的通风口71。换句话说，如果连接段72阻止气流F循环，流过轴颈7的 气流F就会被彼此分开。当润滑油流H经由密封条85从涡轮喷气发动机的润滑管 路泄漏时，在延伸到密封条85的右侧的回收环8内的离心力的作用下，润滑油流H 就会被径向喷向外部。因此，润滑油H被回收环8沿周向被回收，回收环8暂时存 放润滑油H，以便将其径向排放到外部，一直到轴颈7的回收通道73处。

为了防止润滑油流H和气流F相遇，由回收环8暂时存放的润滑油流H通过 排放口81被排放在多个油流H的支流中，每个排放口81都与主体70的连接段72 相连。如图4所示，每个径向润滑油流H向两个轴向气流F之间的外部流动，此时， 油流受到连接段72的保护。因此，不存在被涡轮喷气发动机下游的轴向气流F带 走润滑油的风险。

人们已经提出了一种带有主体70的轴颈7，该主体与辅助体9是分开的，但毫 无疑问，本发明也适用于一种轴颈，其包括构成整体组件的主体和辅助体。

下面参照图5至图8介绍本发明的第二个实施方式。为简化描述，与图2所示 部件结构或功能相似、相等或相同的部件，其附图标记相同。此外，图2所示实施 方式的说明并不都是可重复的，图5至图8所示各个部件与其一致时，该说明都适 用。下面仅就结构和功能的主要区别进行介绍。

参照图5至图7，轴颈7包括主体70，其与径向平面呈倾斜延伸，并包括多个 通风口71，后者呈角度且沿周向分布在主体70上，以便轴向气流F从上游向下游 穿过轴颈7循环流动，如图5所示。在该示例中，润滑油流H很可能在轴颈5上游 表面上循环。

如图6所示，主体70的两个连续通风口71由连接段72相连。在该第二个实施 方式中，通风口71是长方形的，其长度径向延伸，如图6所示，以增加气流速率。

参照图8和图9，类似于第一个实施方式，轴颈7包括带有回收环8的周向辅 助体9，回收环8上包括多个径向排放口81，使得多个径向润滑油流H被排放到外 部，如图8所示。排放口81呈角度且沿周向分布，为的是润滑油流H能够均匀排 放。

仍然参照图8，每个排放口81都与主体70的连接段72径向对准，以使每个润 滑油流H都在气流F之间排放，也就是说，在通风口71之间排放。在该实施方式 中，长方形通风口71破坏了连接段72上的润滑油流H的循环，使得润滑油流H得 以从其径向循环方向上分流。

为此，如上所述，至少一个连接段72包括导引径向润滑油流H的装置，以防 止沿长方形通风口71出现分流。

在该示例中，参照图8，周向辅助体9包括多个导向通道86，其安装在排放口 81对面的连接段72上。每个导向通道86沿着将要安装至其上的连接段72延伸， 导向通道的横截面优选为U形，以防止在连续通风口71(特别是当其为长方形时) 之间循环时，润滑油流H出现任何分流。在该示例中，排放口81在导向通道86的 U形基部的对面排放，这样，U形的分支可防止润滑油流在邻近通风口71处循环流 动，如图8所示。

或者，导向通道86可以采用封闭形式，并可以呈圆形或扁平形横截面。

优选地，参照图8，周向环8和导向通道86通过焊接而刚性连接。辅助体9可 以方便而快速地安装在轴颈7的主体70上。此外，由于它们是刚性连接到周向环8 上的，排放口81可以与导向通道86精确对准，这是有利的。

如果机加工会减弱轴颈7的结构，在轴颈7上加装导向通道86的这种用法比在 轴颈7的主体70内形成通道更为有利。如果通风口71是长方形，这种实施方式是 特别有利的。