專利名稱：旋渦式氣-油分離器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地涉及用來(lái)回 收油的旋渦式氣油分離器系統(tǒng)，該油用于潤(rùn)滑和冷卻燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 的軸承和其他構(gòu)件。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)典型地包括芯部、燃燒器和高壓渦輪，其中，芯 部具有用于壓縮進(jìn)入該芯部的空氣的壓縮機(jī)；在燃燒器內(nèi)，燃料與壓 縮空氣混合然后燃燒以產(chǎn)生高能量燃?xì)饬?；高壓渦輪從燃?xì)饬髦刑崛?能量以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。在航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，位于芯部下游的低壓渦輪 從燃?xì)饬髦刑崛「嗄芰恳则?qū)動(dòng)風(fēng)扇。風(fēng)扇通常提供由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的 主要推力。在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用軸承來(lái)相對(duì)于壓縮機(jī)中的靜子以及發(fā)動(dòng)機(jī) 的高壓、低壓渦輪而精確地定位和可旋轉(zhuǎn)地安裝轉(zhuǎn)子。軸承封在稱為 油底殼(sump)的發(fā)動(dòng)機(jī)的油濕(oil-wetted)部分內(nèi)。為了防止軸承過(guò)熱，必須提供潤(rùn)滑油和密封件，以防止發(fā) 動(dòng)機(jī)流徑內(nèi)的熱空氣到達(dá)軸承油底殼，并且，由于軸承旋轉(zhuǎn)的高相對(duì) 速度和來(lái)自環(huán)境的熱負(fù)荷，潤(rùn)滑油流必須足以帶走由軸承內(nèi)部地產(chǎn)生 的熱量。
耗油量會(huì)因用來(lái)密封發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的方法而上升。密封方 法使流入和流出油底殼的空氣流回路需要存在。該流中最終含有油， 除非適當(dāng)?shù)貙⒃撚头蛛x出來(lái)并送回油底殼，否則該油l更不可回收。在 一個(gè)具體構(gòu)造中，前向發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼通過(guò)前風(fēng)扇軸排出，并通過(guò)中心 通氣管排出發(fā)動(dòng)機(jī)。 一旦氣/油混合物離開油底殼，該混合物形成旋渦， 使油沉淀在風(fēng)扇軸的內(nèi)部。由于快速逸出的通風(fēng)空氣，當(dāng)不能通過(guò)通 氣孔將油離心分離回油底殼時(shí)，氣/油混合物中所含的油被流失?！┏Ｒ?guī)設(shè)計(jì)考慮通過(guò)使用結(jié)合在前向風(fēng)扇軸設(shè)計(jì)中的泄 水孔(weephole)對(duì)油進(jìn)行回收，這些泄水孔為通道，其作用是為油再 次進(jìn)入油底殼提供專用路徑。在另一些常規(guī)設(shè)計(jì)中，風(fēng)扇軸上沒(méi)有專 用泄水孔，只有通風(fēng)孔。 一些常規(guī)設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)軸上的滲水塞(weep plug),滲水塞將氣/油混合物徑向地噴入用于分離油和氣的室內(nèi)，并通 過(guò)滲水塞內(nèi)的通道引導(dǎo)分離出的油。滲水塞允許氣/油混合物通過(guò)滲水 塞內(nèi)的中心通道徑向地進(jìn)入分離器腔。隨著氣/油混合物向更小的半徑 形成旋渦，離心力驅(qū)動(dòng)更大的油微?；氐降捷S的內(nèi)徑，而空氣通過(guò)通 風(fēng)出口逸出。然而，在徑向入口位置和空氣排出入口的軸向距離短的 情況下，這些常規(guī)設(shè)計(jì)中的氣/油分離非常差。由于經(jīng)通風(fēng)孔或滲水塞 進(jìn)入室的氣-油混合物的高徑向動(dòng)量，以及到通風(fēng)出口的短軸向距 離，氣-油混合物的旋渦運(yùn)動(dòng)的停留時(shí)間很短。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，若旋渦運(yùn) 動(dòng)沒(méi)有足夠的停留時(shí)間，從氣-油混合物的油分離會(huì)4艮差。軸承通常 以高負(fù)荷和高速運(yùn)行，并因此通常以高溫運(yùn)行。供給的潤(rùn)滑油為軸承 提供冷卻。然而，在油底殼中形成的氣-油混合物達(dá)到高溫。在更高 的溫度下更難將油從氣-油混合物中分離出來(lái)。所希望的是有一種氣-油分離器，其既可減少氣-油混合 物的徑向動(dòng)量，又可增加氣-油混合物的切向動(dòng)量。所希望的是有一 種氣-油分離器，其可有效去除具有徑向較短的油底殼的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 內(nèi)的油。所希望的是有一種方法，其可不用^f務(wù)改現(xiàn)有i殳備，而在現(xiàn)有 油底殼結(jié)構(gòu)中較高效地對(duì)油進(jìn)行回收。所希望的是有一種旋渦式氣-油分離器系統(tǒng)，其可以在將油從氣-油混合物分離出來(lái)之前冷卻氣-油混合物。

發(fā)明內(nèi)容
—種旋渦發(fā)生器可滿足上述需求，該旋渦發(fā)生器能夠用在 將油從氣油混合物分離出來(lái)的系統(tǒng)中。該旋渦發(fā)生器包括轉(zhuǎn)盤和腔， 轉(zhuǎn)盤具有輪緣，該輪緣具有貫穿其的多個(gè)通道，腔由轉(zhuǎn)盤和腔壁形成, 其中當(dāng)流通過(guò)多個(gè)通道進(jìn)入腔時(shí)產(chǎn)生旋渦。


在本說(shuō)明書的結(jié)論部分具體指出被認(rèn)為是本發(fā)明的主題并 明確要求其權(quán)益。在以下詳細(xì)描述部分，根據(jù)優(yōu)選的和示范性的實(shí)施 例，并結(jié)合附圖介紹了本發(fā)明及其更多目的和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的縱軸向剖面圖。圖2為圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承油底殼區(qū)域的放大軸 向剖面圖，其中結(jié)合了本發(fā)明的旋渦式氣-油分離器系統(tǒng)的示范性實(shí) 施例。圖3為顯示本發(fā)明的旋渦發(fā)生器的示范性實(shí)施例的透視圖。
圖4為顯示圖3中示出的旋渦發(fā)生器的橫截面的透視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，在各視圖中相同的標(biāo)記表示相同的元件，圖l 示出了一般地標(biāo)為IO的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中結(jié)合了本發(fā)明的旋渦 式氣-油分離器系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有縱向中心線或 軸線511,以及同心地圍繞該軸線511且共軸地沿該軸線511布置的 外部固定環(huán)形殼體14。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括氣體發(fā)生器芯部16,該芯部16 包括多級(jí)壓縮機(jī)18,燃燒室20和高壓渦輪22，不管是單級(jí)的或多級(jí) 的發(fā)動(dòng)機(jī)，所有的部件都共軸地圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的縱向軸線即中心線 511以連續(xù)、軸向流的關(guān)系排列。環(huán)形外驅(qū)動(dòng)軸24固定地與壓縮機(jī)
718和高壓渦輪22相互連接。芯部16對(duì)于產(chǎn)生燃燒氣體是有效的。將來(lái)自壓縮機(jī)18的 加壓空氣在燃燒器20中與燃料混合并點(diǎn)燃，由此產(chǎn)生燃燒氣體。來(lái) 自這些氣體的功的一部分被高壓渦輪22提取，該高壓渦輪22驅(qū)動(dòng)壓 縮機(jī)18。其余的燃燒氣體從芯部16排入低壓渦輪26。內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸38通過(guò)后軸承32，軸承40進(jìn)行安裝，以相對(duì)于 外驅(qū)動(dòng)軸24旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)合適的前軸承542與外固定殼體14相互連 接。內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸38又旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)前風(fēng)扇軸562,該前風(fēng)扇軸562又驅(qū)動(dòng) 前風(fēng)扇轉(zhuǎn)子44，并且在一些情況下，還驅(qū)動(dòng)增壓器轉(zhuǎn)子45。風(fēng)扇葉 片48和增壓器葉片54安裝在風(fēng)扇轉(zhuǎn)子44和增壓器轉(zhuǎn)子45上，以隨 其旋轉(zhuǎn)。參照?qǐng)D2，示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的區(qū)域，在此處關(guān)于 前軸承542限定了軸承油底殼558。軸承油底殼558大致由外環(huán)形結(jié) 構(gòu)560限定，該外環(huán)形結(jié)構(gòu)560與固定框架559、油底殼蓋561、前 風(fēng)扇軸562、內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538以及旋渦發(fā)生器700相互連接。前風(fēng)扇軸 562相對(duì)于固定的外環(huán)形結(jié)構(gòu)560隨內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538 —起旋轉(zhuǎn)，前風(fēng)扇 軸562與前軸渾義542的內(nèi)環(huán)形座圈542A連4妄，固定的外環(huán)形結(jié)構(gòu)560 與連接到前軸承542的外環(huán)形座圈542B上。盡管圖2中僅示出了一 種軸承(見(jiàn)項(xiàng)目542),但也可將另外的軸承(未示出)安裝在低壓(LP)軸、 前風(fēng)扇軸562或內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538上，以支承發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇和增壓器轉(zhuǎn) 子或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。與圖2中示出的568類似的另外的供油導(dǎo)管(未示出) 可以給這些另外的軸承供油。軸承潤(rùn)滑油610通過(guò)供油導(dǎo)管568泵入油底殼558。軸承潤(rùn) 滑油流611由噴嘴613導(dǎo)向前軸承542。另外的油流，例如圖2中示 為項(xiàng)目612的油流，在油底殼中的其他位置處被引導(dǎo)。常規(guī)圓周迷宮 式或石墨的空氣和油密封件，例如圖2中示為項(xiàng)目546的密封件，被 提供成靠近旋轉(zhuǎn)和固定的部件，以密封軸承油底殼558,從而在軸承 油底殼內(nèi)維持適當(dāng)?shù)膲毫Σ⒎乐箽?油混合物從油底殼逸出。加壓空200810179640.8
氣600 ^v加壓空氣腔557注入以防止油通過(guò)油密封件:參漏，該加壓空 氣腔557容納來(lái)自空氣供給系統(tǒng)(未示出)的空氣。位于內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538 和固定結(jié)構(gòu)547之間的迷宮式密封件，例如圖2中示為項(xiàng)目546的密 封件，防止油從軸承油底殼558的后端滲漏。進(jìn)入軸承油底殼558的注入加壓空氣600的一部分必須以 可控的方式從油底殼558排出，以使油底殼壓力保持適度的平衡。然 而，加壓空氣變得與油底殼558中的油微?；煸谝黄稹］S承油底殼558 內(nèi)的氣-油混合物在圖2中被示為項(xiàng)目620。若不分離和去除油微粒 便排出氣-油混合物620，將會(huì)發(fā)生大量的油的損失。圖2示出了通過(guò)使用用來(lái)將油從氣-油混合物中分離的旋 渦式氣-油分離器以減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量的系統(tǒng)的示范性實(shí)施 例。該系統(tǒng)包括供油導(dǎo)管568，供油610通過(guò)該供油導(dǎo)管568流入油 底殼。為防止油^^人該系統(tǒng)滲漏，加壓空氣600乂人加壓空氣腔557通過(guò) 密封件進(jìn)入油底殼558。在示出的該示范性實(shí)施例中，旋渦發(fā)生器700 通過(guò)緊固件532剛性地連接在前風(fēng)扇軸562上，緊固件532固定在前 風(fēng)扇軸562中的對(duì)應(yīng)孔534上。旋渦發(fā)生器700還通過(guò)緊固件512剛 性地連接到內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538的前端上。盡管圖2中所示的這些連接采用 緊固件，但也可采用任何其他適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)連接方式。如將在下文進(jìn)一步解釋，旋渦式氣-油分離器系統(tǒng)的示范 性實(shí)施例還包括分離器腔578,在該分離器腔578中發(fā)生油^f鼓粒從氣 -油混合物的分離。該分離器腔578由旋渦發(fā)生器700和適當(dāng)?shù)爻尚?的腔壁537限定。如圖2所示，腔壁537可與前內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸一體地形成。 備選地，可單獨(dú)制造腔壁537,然后使用常規(guī)連接方式將其附接在內(nèi) 驅(qū)動(dòng)軸538的前端上。分離出的油微粒539沿分離器腔壁537的內(nèi)側(cè) 徑向地向外運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)孔572流出分離器腔，孔572形成在分離器 腔壁537的徑向外部區(qū)域中。通過(guò)內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538的內(nèi)部將空氣排出。 常規(guī)通氣管(未示出)也可用于此目的。旋轉(zhuǎn)的渦輪發(fā)生器700容納來(lái)自油底殼558的氣-油混合物620，并使其流入分離器腔578,從而在分離器腔中形成旋渦621。 圖3中示出了旋渦發(fā)生器700的一個(gè)示范性實(shí)施例。旋渦發(fā)生器700 具有繞中心線511旋轉(zhuǎn)的盤510。該盤510具有位于徑向外部區(qū)域517 中的輪緣525。渦輪發(fā)生器700的輪緣525具有一排或多排繞圓周設(shè) 置的通風(fēng)孔520。通道521從通風(fēng)孔520貫穿輪緣525的厚度。這些 通道521的定向?yàn)檫@樣的定向，使得從油底殼558進(jìn)入這些通風(fēng)孔并 穿過(guò)通道521的氣-油混合物被相對(duì)于中心線511沿軸向、切向和徑 向重新定向。典型地有多排這些孔520，各排孔位于不同的徑向位置。 圖4示出了旋渦發(fā)生器700的徑向外部區(qū)域的橫截面透視圖。旋渦發(fā) 生器700在到通風(fēng)孔520的入口處接受沿大致軸向的氣-油混合物流 620，并在旋渦發(fā)生器700中將其流動(dòng)的方向重新定向?yàn)槌邢?，?將該氣-油混合物620注入分離器腔578。在圖2和圖3示出的示范 性實(shí)施例中，分離器腔578形成在旋渦發(fā)生器700和與內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538 一體形成的腔壁537之間。使用具有一排對(duì)應(yīng)孔513和緊固件514的 凸緣512和539連接旋渦發(fā)生器700和內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538。在分離器腔578中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的氣-油混合物旋渦621軸向 地流向氣孔時(shí)，該旋渦向更小半徑形成旋渦。氣-油混合物的該旋渦 621旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高切向速度和作用在空氣和油微粒上的離心力。這些離 心力徑向地向外(在圖2中示為項(xiàng)目692)驅(qū)動(dòng)更大的油凝:粒流向腔壁 537的內(nèi)部區(qū)域。在本發(fā)明的一方面，在氣-油混合物620流入分離器腔578 之前通過(guò)可選地對(duì)其進(jìn)行冷卻進(jìn)一步改善油孩i粒的分離。通過(guò)冷卻氣 -油混合物使油微粒的密度增加，且結(jié)果是，通過(guò)分離器腔578中的 旋渦中作用在油微粒上的離心力，更大的油微?？筛p易地去除。冷 卻油底殼558中的熱的氣-油混合物的一種方法是，通過(guò)將其與供應(yīng) 到油底殼的相對(duì)較冷的油混合。這在圖2示出的旋渦式氣-油分離器 系統(tǒng)的示范性實(shí)施例中示出。在所示的示范性實(shí)施例中，相對(duì)較冷的 油612通過(guò)噴嘴614供應(yīng)，該噴嘴614將油流導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)器800。當(dāng)相對(duì)較冷的油流612撞擊在旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)器800上時(shí)，便產(chǎn)生了與相 對(duì)較熱的氣-油混合物620混合的油滴。這導(dǎo)致相對(duì)較冷的氣-油混 合物，其被吸入旋渦發(fā)生器通風(fēng)孔520內(nèi)。如圖3所示，在該示范性 實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器800附接在旋渦發(fā)生器700上并隨之旋轉(zhuǎn)?？刹捎?任何常規(guī)方式，如緊固件，將偏轉(zhuǎn)器800固定在旋渦發(fā)生器和/或前風(fēng) 扇軸562上。偏轉(zhuǎn)器800能夠可選地包括穿過(guò)其壁的選定數(shù)量的槽/窗 口，例如圖3中示為項(xiàng)目810的槽/窗口，以將油流610的一部分傳遞 至偏轉(zhuǎn)器的內(nèi)側(cè)，從而給發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的其他軸承位置提供潤(rùn)滑油。槽810 的相對(duì)大小和空間可定制，以控制穿過(guò)壁的油量，和;故濺回油底殼558 以冷卻氣-油混合物620的油量。借助于旋轉(zhuǎn)的軸腔壁537上的槽和/或孔，例如圖2中示為 項(xiàng)目572的槽和/或孔，將從氣-油混合物中分離出來(lái)的油微粒從分離 器室578去除。圖2和3中示為項(xiàng)目692的去除的油流入油底殼558 中。通過(guò)通氣出口，例如通過(guò)常規(guī)的通氣導(dǎo)管(未示出)，將空氣粒子 從分離器腔578中取除(圖2中示為項(xiàng)目694)。備選地，可通過(guò)在旋渦 發(fā)生器700上設(shè)置通道以給油提供返回油底殼558的路徑，使其不會(huì) :帔流過(guò); 走渦發(fā)生器700的內(nèi)部通道520的相對(duì)高質(zhì)量流率的氣-油混 合物所淹沒(méi)，從而將油從分離器腔578中去除。常規(guī)提取系統(tǒng)(未示出) 將油從油底殼腔558中去除，以在油被泵送回軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)中之前進(jìn) 一步處理。如上所述，停留時(shí)間，切向速度和溫度是決定將油微粒從 氣 - 油混合物分離出來(lái)的旋渦分離效果的三個(gè)重要因素。當(dāng)氣-油混 合物620通過(guò)通風(fēng)孔520時(shí)，旋轉(zhuǎn)的旋渦發(fā)生器700使其切向速度增 加。進(jìn)入分離器腔578的氣-油混合物621主要具有切向，軸向以及 少量的徑向動(dòng)量。氣-油混合物621在^:轉(zhuǎn)軸線511的徑向外部位置 處進(jìn)入分離器腔。與使用通風(fēng)孔和徑向塞的常規(guī)/i殳計(jì)相比，由于處于 更大半徑處的切向流，該特征使得渦流621能夠具有較長(zhǎng)停留時(shí)間。
ii這通過(guò)在旋渦發(fā)生器700的通風(fēng)孔520中轉(zhuǎn)動(dòng)該流來(lái)賦予其沿旋轉(zhuǎn)方 向的切向速度分量而實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)氣-油混合物620在通氣孔520 內(nèi)流動(dòng)時(shí)，除了由旋渦發(fā)生器700的旋轉(zhuǎn)所賦予的切向速度，還獲得 了附加的切向速度。
mCpQl- - 、A訴,厶il"ir:希.^j4;r7^H、條/f ^7土資力口&否t承話話知承士 的離心加速度，從而將油微粒從分離器腔578中的氣-油混合物中分 離出來(lái)。由于空氣在更大半徑的外部區(qū)域位置處切向地注入，氣-油 混合物621在到達(dá)旋渦分離器出口之前沿長(zhǎng)得多的路徑流動(dòng)，并因此 氣-油混合物的停留時(shí)間比常規(guī)結(jié)構(gòu)的停留時(shí)間長(zhǎng)。圖2示出了使用旋渦發(fā)生器700的旋渦式氣-油分離器系 統(tǒng)的示范性實(shí)施例，圖3和圖4示出了旋渦發(fā)生器700的示范性實(shí)施 例。在圖3中，所示的X軸線代表軸向，Y軸線代表徑向，而Z軸線 代表切向，在內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538的旋轉(zhuǎn)方向的正向。在圖3和圖4示出的 旋渦發(fā)生器700的示范性實(shí)施例中，繞圓周設(shè)有4排通風(fēng)孔520,每 排有大約100個(gè)通風(fēng)孔。通風(fēng)孔520具有約0.100英寸的直徑'D，，并 在其間具有間距'S，，對(duì)于不同的排，間距典型地在0.015英寸至0.025 英寸之間變化。對(duì)于圖4中示出的示范性實(shí)施例，各排之間的間隔'H' 為約0.020英寸。渦輪發(fā)生器700的輪緣525的厚度T為約0.36英寸。 通風(fēng)孔520接受沿大致軸向的氣-油混合物流620并重新定向該流 向，使得該流沿內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸538的旋轉(zhuǎn)方向以與切線軸線Z成角度A的 大致切向流出通風(fēng)孔520進(jìn)入分離器腔578。 一il殳而言，流出通道521 的氣-油混合物流的方向角度選擇成相對(duì)于Z軸線具有切向分量，相 對(duì)于X軸線具有軸向分量，且相對(duì)于Y軸線具有徑向分量。在本發(fā)明 的示范性實(shí)施例中，采用4排通風(fēng)孔520,且角度A選擇為大約45 度，而角度B相對(duì)于軸向(X軸線)為大約45度。在如圖3所示的偏轉(zhuǎn)器800的示范性實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器800 附接在旋渦發(fā)生器700上，并隨其以約3000至5000rpm的速度旋轉(zhuǎn)。 該偏轉(zhuǎn)器具有大約0.2英寸的壁厚度，并具有12個(gè)槽，用于將油傳遞
12至其內(nèi)部，從而進(jìn)一步給發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的其他軸承位置提供潤(rùn)滑油。旋渦發(fā)生器700由可承受油底殼558中常有的溫度和抵抗 來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油侵襲的材料制成，該常有的溫度為約149攝氏度 (300華氏度)。如Inconel718的常規(guī)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料可用于制造渦輪發(fā) 生器700和軸538, 562。滿4侖,發(fā)生器700可由4壬4可已^口的方法形.成， 例如跟以機(jī)加工的鍛造，或從材料毛坯開始機(jī)加工。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于旋渦分離器通常油分離效率趨向于隨油微 粒的大小而上升，對(duì)于15微米或更大的油微粒，效率可接近100%。 然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用常規(guī)的計(jì)算流體動(dòng)量分析，本文描述的實(shí)施例 對(duì)分離15孩i米以下的油孩i粒也非常有效。例如，在巡航狀態(tài)下的力元 空發(fā)動(dòng)機(jī)中，已經(jīng)分析地發(fā)現(xiàn)對(duì)于IO微米大小的油微粒，使用本發(fā) 明的油分離效率超過(guò)95%，而使用常規(guī)技術(shù)的油分離效率小于20%。盡管根據(jù)各種具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但那些本領(lǐng)域技 術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)以變型來(lái)實(shí)施本發(fā) 明。
權(quán)利要求
1.一種氣-油分離器系統(tǒng)(500)，包括第一區(qū)域(558)，其具有空氣和油的混合物；第二區(qū)域(578)，其中發(fā)生至少一些油從氣-油混合物的分離；以及旋渦發(fā)生器(700)，其包括盤(510)和多個(gè)通道(521)，所述盤(510)具有位于旋轉(zhuǎn)軸線(511)的徑向外部區(qū)域(517)內(nèi)的輪緣(525)，貫穿所述輪緣(525)的多個(gè)通道(521)與所述第一區(qū)域(558)和所述第二區(qū)域(578)成流動(dòng)連通，所述旋渦發(fā)生器(700)被聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(538)上，使得在所述第二區(qū)域(578)內(nèi)產(chǎn)生氣-油混合物的渦流(621)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500)，其特征在于 所述通道(521)中的至少一些通道定向?yàn)槭沟脧钠渑懦龅乃鰵?油混合物的至少 一部分具有與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向相切的速 度分量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500),其特征在于 所述第二區(qū)域(578)的至少 一部分由所述旋渦發(fā)生器(700)和腔壁(537)封閉，所述腔壁(537)為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(538)的一部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500)，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(538)具有與所述第 一 區(qū)域(558)和所述第二區(qū)域(578)成流動(dòng)連通的至少一個(gè)通道(572),以將油從所述第二區(qū)域(578) 去除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500),其特征在于 所述旋渦發(fā)生器(700)具有與所述第 一 區(qū)域(558)和所述第二區(qū)域(578)成流動(dòng)連通的至少一個(gè)開口 ，以將油乂人所述第二區(qū)域(578)去除。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500),其特征在于， 所述氣-油分離器系統(tǒng)(500)還包括附接在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(562)上的偏轉(zhuǎn)器(800)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500),其特征在于， 所述氣-油分離器系統(tǒng)(500)還包括附接在所述旋渦發(fā)生器(700)上的偏轉(zhuǎn)器(800)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500),其特征在于， 所述氣-油分離器系統(tǒng)(500)還包括噴嘴(614),其用于將油流(612)的至少一部分指向所述偏轉(zhuǎn)器(800)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣-油分離器系統(tǒng)(500),其特征在于， 所述偏轉(zhuǎn)器(800)具有至少一個(gè)槽(810),使得所述油流(612)的至少一 部分通過(guò)所述槽(810)。
10. —種旋渦發(fā)生器(700)，包括轉(zhuǎn)盤(510),其具有位于旋轉(zhuǎn)軸線(511)的徑向外部區(qū)域(517)內(nèi)的 輪緣(525);貫穿所述輪緣(525)的多個(gè)通道(521); 腔壁(537);腔(578)，其由所述轉(zhuǎn)盤(510)和所述腔壁形成，其中，當(dāng)進(jìn)入所述 腔(578)的流通過(guò)所述多個(gè)通道(521)進(jìn)入所述腔(578)時(shí)，產(chǎn)生旋渦 (621)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋渦發(fā)生器(700)，其特征在于 所述腔壁(537)具有用于將油從所述腔(578)去除的至少一個(gè)通道。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋渦發(fā)生器(700),其特征在于 所述多個(gè)通道(521)中的至少一些通道的定向成與所述; 走轉(zhuǎn)軸線(511)成角度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋渦發(fā)生器(700),其特征在于 所述多個(gè)通道(521)沿周向排列。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋渦發(fā)生器(700),其特征在于 所述多個(gè)通道(521)排列成多個(gè)周向的排，各周向的排定位于不同的徑向^f立置。
15. —種軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)(400)，包括 軸承(542);供油管路(568),其給所述軸承提供潤(rùn)滑油； 油底殼腔(558),其具有空氣和油的混合物(620); 加壓空氣腔(557)，其位于所述油底殼腔(558)外； 分離器腔(578),其位于所述油底殼腔(558)內(nèi)；以及 旋渦發(fā)生器(700),其包括盤(510)和多個(gè)通道(521),所述盤(510) 具有位于旋轉(zhuǎn)軸線(511)的徑向外部區(qū)域(517)內(nèi)的輪緣(525)，貫穿所 述輪緣(525)的多個(gè)通道(521)與所述油底殼腔(558)和所述分離器腔 (578)成流動(dòng)連通，所述旋渦發(fā)生器(700)被聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(538)上， 使得在所述分離器腔(578)內(nèi)產(chǎn)生氣-油混合物的渦流(621)。
全文摘要
本發(fā)明涉及旋渦式氣-油分離器系統(tǒng)，具體而言，本發(fā)明提供了一種旋渦發(fā)生器(700)，該旋渦發(fā)生器(700)可用在將油從氣-油混合物中分離出來(lái)的系統(tǒng)中。該旋渦發(fā)生器包括具有輪緣(525)的轉(zhuǎn)盤(510)和腔(578)，輪緣(525)具有貫穿其的多個(gè)通道(521)，腔(578)由轉(zhuǎn)盤(510)和腔壁(537)形成，其中，當(dāng)流體通過(guò)多個(gè)通道(521)進(jìn)入腔(578)時(shí)，產(chǎn)生旋渦(621)。
文檔編號(hào)F02C7/06GK101619677SQ200810179640
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者B·科拉蒂伊爾, D·H·安斯蒂德, D·W·皮尤, G·P·莫斯卡里諾, M·E·津特格雷夫, N·方, P·H·桑利, P·L·凱恩, R·H·金奈爾德, R·普羅克托爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司