Система маслоулавливания, предназначенная для авиационного двигателя
Изобретение относится к системе маслоулавливания, предназначенной для авиационного двигателя, включающего в себя корпус, ограничивающий объем, в котором содержится вращающийся вал и смесь воздуха и масла, предназначенная для обработки. Система содержит: вращающуюся полую трубу; конструкцию для маслоулавливания, прикрепленную к указанной трубе и удерживаемую для обеспечения ее вращения вместе с указанной трубой, при этом указанная конструкция для маслоулавливания имеет входную первую поверхность, сообщающуюся с указанным объемом, и выходную вторую поверхность, соединенную с каналом, предусмотренным в указанной полой трубе; и передаточное средство между указанной полой трубой и указанным валом, предназначенное для сообщения указанной полой трубе скорости V вращения вокруг ее оси таким образом, что указанная скорость V вращения превышает скорость v вращения указанного вращающегося вала. Такое выполнение системы позволит обеспечить возможность повышения степени отделения масла от воздуха. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к системе маслоулавливания, предназначенной для авиационного двигателя, и к авиационному двигателю, включающему в себя подобную систему. В авиационном двигателе и, в особенности, в турбореактивном двигателе обеспечивается циркуляция потоков масла к определенным компонентам, в частности для выполнения функций смазки. После введения в элементы, которые должны быть смазаны, масло подвергается возврату с тем, чтобы обеспечить его рециклинг и, таким образом, повторное введение его еще раз в контур системы смазки.
Тем не менее контуры системы смазки не являются полностью свободными от утечек, и имеются потери, которые определяют расход масла в двигателе.
Основной источник утечки масла следует искать в системе, предназначенной для маслоулавливания воздуха, выходящего из кожухов двигателя, связанных с передней и задней опорами двигателя: воздух проходит к кожухам опор между деталями, которые являются вращающимися и неподвижными, и воздух захватывает масло, впоследствии отводимое наружу посредством системы маслоулавливания. Увеличение способности системы маслоулавливания к разделению воздуха и масла обеспечивает возможность уменьшения расхода масла в двигателе или в турбореактивном двигателе и, таким образом, возможность уменьшения затрат на его эксплуатацию.
Представленная фиг.1 показывает пример известной системы маслоулавливания, смонтированной в кожухе задней опоры турбореактивного двигателя. Данная фигура показывает кожух 10 задней опоры и полую вращающуюся трубу 12, предназначенную для улавливания газа, который выходит из кожуха передней опоры. Также показаны нагнетательные трубы 14, которые обеспечивают возможность введения воздуха под давлением в кожух 10 для предотвращения попадания текучей среды в кожух.
Надлежащее маслоулавливание обеспечивается с помощью центробежного маслоулавливателя 16 кольцевой формы, который смонтирован на аксиальной трубе 12 для дегазирования. Входная сторона 16а маслоулавливателя 16 находится в контакте с насыщенным маслом воздухом, содержащимся в кожухе 10, в то время как его выходная сторона 16b сообщается с аксиальной трубой 12 для дегазирования. Центробежный маслоулавливатель 16 удерживается для обеспечения вращения его вместе с трубой 12. В простом случае, маслоулавливатель 16 образован множеством микроканалов, например образован сотовой структурой, при этом края входной поверхности 16а стремятся под действием вращения маслоулавливателя отвести капли масла, которые направляются к кожуху 10, при одновременном обеспечении возможности прохода воздуха к трубе для дегазирования под действием давления, которое существует в кожухе 10. Таким образом, это обеспечивает отделение масла от воздуха, при этом извлечение масла обеспечивается посредством контура нагнетания, открывающегося наружу в нижнюю часть кожуха 10, при этом данный контур не показан на фиг.1.
В подобной системе частота вращения маслоулавливливателя 16, естественно, определяется частотой вращения трубы 12 для дегазирования. Установлено, что при такой системе степень, в которой масло отделяется от воздуха, существенно ниже заданной степени, что приводит к увеличению расхода масла.
Цель настоящего изобретения заключается в создании системы маслоулавливания, предназначенной для авиационного двигателя, которая обеспечивает возможность повышения степени, в которой осуществляется рециклинг смазочного масла, то есть степени, в которой масло отделяется от воздуха, без существенного усложнения конструкции, например кожуха задней опоры авиационного двигателя.
В соответствии с изобретением для достижения данной цели система маслоулавливания, предназначенная для авиационного двигателя, имеющего корпус, ограничивающий объем, в котором содержится смесь воздуха и масла, предназначенная для обработки, и полый вращающийся вал, характеризуется тем, что она содержит:
вращающуюся полую трубу, отдельную от указанного вала;
конструкцию для маслоулавливания, прикрепленную к указанной трубе и удерживаемую для обеспечения ее вращения вместе с указанной трубой, при этом указанная конструкция для маслоулавливания имеет входную первую поверхность, сообщающуюся с указанным объемом, и выходную вторую поверхность, соединенную с каналом, предусмотренным в указанной полой трубе; и
передаточное средство между указанной полой трубой и указанным валом, предназначенное для сообщения указанной полой трубе скорости V вращения вокруг ее оси таким образом, что указанная скорость V вращения превышает скорость 
вращения указанного вращающегося вала, в результате чего капли масла, содержащегося в воздухе внутри корпуса, отводятся по направлению к оболочке на входной поверхности указанной конструкции для маслоулавливания, и подвергнутый обработке воздух улавливается посредством указанного канала вращающейся полой трубы.
Можно понять, что согласно изобретению конструкция для маслоулавливания приводится в движение со скоростью вращения, которая больше не равна скорости вращения полого вращающегося вала, то есть вала для дегазирования, но со скоростью вращения, которая может быть задана посредством выбора соответствующего соотношения между скоростью V и скоростью 
вращения для оптимизации работы конструкции для маслоулавливания.
Кроме того, можно видеть, что даже несмотря на то, что конструкция для маслоулавливания представляет собой дополнительный компонент, она не изменяет общей структуры кожуха опоры, который обычно образует корпус, в котором выполняется маслоулавливание.
Предпочтительно оси указанной полой трубы и указанного вращающегося вала параллельны. Таким образом, выполнение передачи существенно упрощается.
Предпочтительно указанное передаточное средство содержит первое зубчатое колесо, смонтированное на указанной полой трубе с обеспечением его взаимодействия со вторым зубчатым колесом, смонтированным на указанном вращающемся вале.
Также предпочтительно, если указанная полая труба проходит через стенку указанного корпуса, и уплотнение лабиринтного типа расположено между указанной полой трубой и стенкой указанного корпуса.
Также предпочтительно, если предусмотрены подшипники, прикрепленные к стенке корпуса, при этом указанная полая труба установлена в указанных подшипниках для обеспечения возможности ее центрирования и вращения.
Также предпочтительно, если конструкция для маслоулавливания является пенометаллом.
В соответствии с изобретением также разработан авиационный двигатель или, более точно, авиационный турбореактивный двигатель, который характеризуется тем, что его система маслоулавливания выполнена в соответствии с вышеуказанными отличительными признаками, при этом система маслоулавливания смонтирована в кожухе, связанном с задней опорой. Если требуется, она также может быть смонтирована в кожухе передней опоры или фактически между двумя кожухами.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения станут более очевидными при прочтении нижеприведенного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения, приведенного в качестве неограничивающего примера. Описание относится к сопровождающим фигурам, на которых:
фиг.1, описанная выше, показывает систему маслоулавливания по предшествующему уровню техники, смонтированную в кожухе задней опоры турбореактивного двигателя;
фиг.2 представляет собой аксиальное сечение кожуха задней опоры турбореактивного двигателя, оснащенного системой маслоулавливания в соответствии с изобретением;
фиг.3A представляет собой поперечное сечение по линии A-A на фиг.2;
фиг.3B представляет собой поперечное сечение по линии B-B на фиг.2; и
фиг.3C представляет собой поперечное сечение по линии C-C на фиг.2.
Сначала со ссылкой на фиг.2 ниже приведено описание общей конфигурации конструкции для маслоулавливания в соответствии с изобретением, смонтированной в кожухе 10 задней опоры авиационного двигателя и, более точно, турбореактивного двигателя. На данной фигуре можно видеть еще раз не только кожух 10, но также вращающуюся полую аксиальную трубу 12 для улавливания газа, проходящую от кожуха передней опоры, причем воздушный поток показан стрелками А, в то время как поток воздушно-масляной смеси показан стрелками АН.
Конструкция для маслоулавливания, которая в целом обозначена ссылочной позицией 20, по существу образована полой вращающейся трубой 21, имеющей кольцевую центробежную конструкцию 22 для маслоулавливания, смонтированную на ней. Полая труба 21 предпочтительно установлена таким образом, что ее ось XX' параллельна оси YY' трубы 12 для дегазирования. Тем не менее данные оси необязательно должны быть параллельными друг другу. Полая труба 21 установлена в двух группах подшипников 24 и 26, которые сами установлены в опорных конструкциях 28 и 30, прикрепленных к кожуху задней опоры. Кольцевая конструкция 22 для маслоулавливания имеет наружную входную поверхность 22а, которая находится в непосредственном контакте с объемом, ограниченным кожухом 10 задней опоры, и внутреннюю выходную поверхность 22b, которая соединена с каналом 34, образованным полой трубой 21. Полая труба 21 имеет первый конец 21а, который закрыт, и второй конец 21b, который открыт и который обеспечивает возможность отвода воздуха от выходной стороны конструкции 20 маслоулавливателя. Для обеспечения уплотнения относительно полой трубы 21 уплотнительные прокладки 40 и 42 лабиринтного типа установлены, во-первых, на наружной поверхности трубы 21 и, во-вторых, на нагнетательных трубах 14.
Со ссылкой на фиг.3A далее приводится описание предпочтительного варианта осуществления механической передачи между валом 12 для отвода газа, находящегося под низким давлением, и полой трубой 21 конструкции 22 маслоулавливателя. Предпочтительно передаточная система, обозначенная в целом ссылочной позицией 44, образована двумя зубчатыми колесами 46 и 48, установленными соответственно на наружной поверхности трубы 12 для дегазирования, находящейся под низким давлением, и на наружной поверхности полой трубы 21 конструкции для маслоулавливания. Следует понимать, что посредством соответствующих характеристик зубчатых колес 46 и 48 можно обеспечить придание полой трубе 21 скорости V вращения вокруг ее продольной оси XX', при этом указанная скорость вращения вполне определена и пригодна для оптимизации операции маслоулавливания. Скорость V вращения превышает скорость v вращения полого вала 12.
Фиг.3B показывает находящийся под низким давлением вал 12, полую трубу 21 и центробежную кольцевую конструкцию 22 для маслоулавливания с ее входной поверхностью 22а и ее выходной поверхностью 22b.
На фиг.3C можно еще раз увидеть находящуюся под низким давлением трубу 12 для дегазирования и полую трубу 21, при этом данные две полые трубы предусмотрены с «обтирочными» элементами 50 и 52, образующими лабиринтные уплотнения 40 и, более точно, 42.
В вышеприведенном описании указано, что конструкция для маслоулавливания смонтирована в кожухе задней опоры, что соответствует наилучшему решению с экономической точки зрения. Тем не менее данная конструкция, естественно, может быть с тем же успехом смонтирована в кожухе передней опоры или фактически в обоих кожухах.
1. Система (20) маслоулавливания, предназначенная для авиационного двигателя, имеющего корпус (10), ограничивающий объем, в котором содержится вращающийся вал (12) и смесь воздуха и масла, предназначенная для обработки, отличающаяся тем, что содержит:
вращающуюся полую трубу (21), отдельную от указанного вала;
конструкцию для маслоулавливания, прикрепленную к указанной трубе и удерживаемую для обеспечения ее вращения вместе с указанной трубой, при этом указанная конструкция (22) для маслоулавливания имеет входную первую поверхность (22а), сообщающуюся с указанным объемом, и выходную вторую поверхность (22b), соединенную с каналом, предусмотренным в указанной полой трубе (21); и
передаточное средство (44) между указанной полой трубой (21) и указанным валом (12), предназначенное для сообщения указанной полой трубе скорости V вращения вокруг ее оси таким образом, что указанная скорость V вращения превышает скорость v вращения указанного вращающегося вала, при этом капли масла, содержащегося в воздухе внутри корпуса, отводятся по направлению к оболочке на входной поверхности указанной конструкции для маслоулавливания, и подвергнутый обработке воздух улавливается посредством указанного канала вращающейся полой трубы.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что оси (XX', YY') указанной полой трубы (21) и указанного вращающегося вала (12) параллельны.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанное передаточное средство содержит первое зубчатое колесо (48), смонтированное на указанной полой трубе (21) с обеспечением его взаимодействия со вторым зубчатым колесом (46), смонтированным на указанном вращающемся вале (12).
4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что указанная полая труба (21) проходит через стенку указанного корпуса (10), причем уплотнение (40, 42) лабиринтного типа расположено между указанной полой трубой и стенкой указанного корпуса.
5. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она
дополнительно включает в себя подшипники (24, 26), которые прикреплены к стенке корпуса и в которых указанная полая труба (21) установлена с возможностью вращения.
6. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что указанная конструкция (22) типа вала имеет вид цилиндрической втулки, при этом ее входная поверхность (22а) представляет собой ее наружную цилиндрическую поверхность, и ее выходная поверхность (22b) представляет собой ее внутреннюю цилиндрическую поверхность.
7. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что представляет собой конструкцию из пенометалла.
8. Авиационный двигатель, отличающийся тем, что он включает в себя систему маслоулавливания по любому из пп.1-3, смонтированную в кожухе, связанном с передней и/или задней опорами.
