[发明专利]利用来自进气管道的空气对涡轮机的轴承腔室进行增压的系统

说明书

技术领域

本发明涉及宇航涡轮机领域，尤其涉及对这种涡轮机的内部腔室增压的领域。

背景技术

现代涡轮机一般采用包括活动部件或固定部件的模块的组件的形式。从上游端开始，涡轮机首先包括一个或多个串联布置的压缩机模块，所述压缩机模块压缩吸入到进气装置中的空气。空气然后被送入燃烧室，在那里空气与燃料混和并燃烧。燃烧气体通过驱动所述一个或多个压缩机的一个或多个涡轮模块。气体最终通过喷嘴被喷射以提供推进力，或者通过自由涡轮被喷射以在传动轴上提供动力。

诸如一个或多个旋转轴、一个或多个压缩机以及一个或多个涡轮的旋转部件通过轴承由结构部件承载，所述轴承封装在允许轴承被润滑和冷却的腔室中。涡轮机一般包括两个润滑腔室，一个位于前部区域并封装压缩机侧轴承，一个位于后部区域并封装涡轮侧轴承。这些腔室由活动壁和固定壁的集合构成，在所述活动壁和固定壁之间布置有迷宫式装置，用于保证在它们之间的必要的密封。

前部腔室的固定部件由称为中间机架的结构部件的元件构成，而后部腔室由称作排气机架的第二结构部件的元件构成。这种腔室的例子在图1和图2中表示。这些结构部件支撑轴承，轴承进而支撑涡轮机的活动部件。

为了保证油保持在润滑腔室内部，这些腔室一般被保持在比周围空间高的压力下。为此，加压空气通过为此目的设计的孔口被注入到这些腔室中。在腔室的出口处，空气/油混合物被收集，其组分然后通过油分离器型装置被分离，使得油能够被送到专门的储油器中，并且加压的空气能够被排放到外部。

在现有技术中，用于对腔室增压的空气从压缩机级的下游（通常为低压（LP）压缩机的下游）排出。在现有的发动机中，这种压力足够高以达到期望的过压，并且从其排出的空气温度不会太高。在现代发动机中，压缩机中的压缩比越来越高，离开低压压缩机的空气的温度相对较高。紧接着，由于空气通过发动机期间被赋予热能（该通过路径使空气经过发动机的热部件），伴随着进入第二腔室的空气的温度太高。则空气将不能执行其冷却腔室的油的任务，在某些工作阶段，油的温度则可能超过200°C，超出了可接受的限度。

一个可能的解决方案是在比低压压缩机的出口更上游的位置处排出空气，但是排放的空气的压力会不够高，不能充分地供应腔室，特别是在低发动机速度下或当在地面上运行时。这可能产生空气流量不足或者甚至用于冷却腔室的空气反转其流动方向的风险。

另一个解决方案可能是装配空气/油型或空气/燃料型附加热交换器和/或返回管路，用于将燃料返回到储罐以便增加低发动机速度下的油的流量，进而增加油的冷却势能。然而，这些方案复杂难以实施，并且产生了额外的重量。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于对冷却润滑现代涡轮机的轴承的腔室的空气进行加压的系统来解决上述不足，所述系统不具有现有技术的一些缺点，特别是，确保空气的有效循环，用于在涡轮机的全部操作条件下调节腔室。

为此，本发明涉及一种用于对润滑涡轮机的轴承的至少一个腔室进行增压的系统，包括用于为所述腔室供应加压空气的回路以及用于回收在所述腔室中形成的油雾并将所述油雾返回到涡轮机的储油器的回路，其特征在于，所述供应回路为所述腔室供应从低压压缩机的上游排出的空气。选择通过低压压缩机的上游排出的空气，即直接从发动机的进气装置排出的空气进行抽吸，使得能够利用可能最冷的空气工作，因而避免使用在有待润滑和冷却的腔室中循环之前温度已经升高的空气。

优选地，供应回路被供应从低压压缩机的上游排出的空气以及从压缩机级的下游排出的空气，通过使后一空气通过迷宫式路径而将后一空气恢复到从压缩机的上游排出的空气的压力。这保证了用于冷却腔室的足够的流量。通过使从压缩机的下游排出的空气通过迷宫式路径，使得从压缩机的下游排出的空气被恢复到来自进气装置的空气的压力，所述迷宫式路径使得空气的压力下降。

在优选的实施例中，所述回收回路包括在所述腔室下游的用于抽吸所述油雾的装置。该装置使得冷却空气即使在低速下或在地面上时也能够流动，在所述低速下或在地面上，进气装置中的压力会不足以保证这种流动。

有利地，所述抽吸装置布置在用于分离形成所述油雾的空气和油的油分离器的下游，使得抽吸作用于无油空气。

这种构造具有简单的优点，因为通过抽吸除去的空气然后可被直接排放到外部。

优选地，所述抽吸装置被装配至储油器。这可使得油分离和加压空气排放的所有功能集中在单个位置处。

在一个具体实施例中，所述抽吸装置包括喷射泵。