集成润滑系统的制作方法

1.本公开涉及一种集成润滑系统。更具体地，本公开涉及一种用于轴承和密封件的集成润滑系统。


背景技术：

2.在现代飞行器发动机中，提供润滑系统以使润滑流体流向机械部件。机械部件需要持续润滑以避免磨损和过热。例如，诸如螺旋桨轴支撑轴承和碳密封件的机械部件需要润滑。这些部件需要很大的流量来承受高负载并提供冷却以抵消产生的摩擦。润滑系统通常包括在固定发动机框架上外部布线的专用管道。
附图说明
3.本公开的特征和优点将从以下对附图所示的各种示例性实施例的描述中显而易见，附图中相似的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。
4.图1示出了根据本公开的实施例的发动机的示意图。
5.图2示出了图1的具有集成润滑系统的发动机的齿轮箱组件和螺旋桨轴的示意性横截面图，示出了根据本公开的实施例的沿图1的发动机的中心线截取的横截面图。
6.图3示出了根据本公开的实施例的图2的集成润滑系统的示意性局部横截面图。
7.图4示出了根据本公开的实施例的图1的发动机的示意性局部视图。
具体实施方式
8.本公开的特征、优点和实施例通过考虑以下详细描述、附图和权利要求来阐述或显而易见。此外，应当理解，以下详细描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的本公开的范围。
9.下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到可以使用其他部件和配置而不背离本公开的精神和范围。
10.术语“前”和“后”指的是燃气涡轮发动机或车辆内的相对位置，并且指的是燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
11.本公开涉及一种向发动机内的多个元件提供润滑流体的集成润滑系统。在一个示例中，集成润滑系统向发动机中的多个轴承提供润滑流体。轴承可以是螺旋桨轴轴承。在一个示例中，集成润滑系统向发动机中的多个轴承和碳密封件提供润滑流体。本公开的集成润滑系统可以允许在低功率操作条件(例如，发动机怠速条件、飞行器滑行条件等)和高功率操作条件(例如，飞行器起飞条件、飞行器爬升条件等)期间向发动机的多个元件提供润滑流体。本公开的集成润滑系统可以允许向发动机的多个元件提供润滑流体，而不需要用于多个元件的每个元件的专用润滑供应管线。这可以通过使用喷杆和喷射出口来实现。
12.图1示出了发动机10。发动机10可以是涡轮螺旋桨发动机或无涵道单风扇发动机。
发动机10可以包括机舱12。机舱12容纳齿轮箱组件100、螺旋桨轴30和轴28。多个轴承114可以位于螺旋桨轴30和机舱12之间以允许它们之间的相对旋转。多个轴承114可以是螺旋桨轴轴承。多个风扇叶片14连接到螺旋桨轴30。轴28的旋转导致螺旋桨轴30的旋转，进而导致多个风扇叶片14的旋转。机头16可以联接在发动机10的前端。
13.继续参考图1，轴28旋转地联接到低压压缩机18和低压涡轮26。发动机10还包括高压压缩机20、燃烧器22和高压涡轮24。发动机10以在本领域中众所周知的方式操作。
14.图2和3示出了图1的齿轮箱组件100和螺旋桨轴30的局部横截面图。齿轮箱组件100可包括将螺旋桨轴30联接到轴28(图2)的齿轮箱106。集成润滑系统200存在于齿轮箱组件100和螺旋桨轴30中。即，集成润滑系统200集成在齿轮箱组件100的前端和螺旋桨轴30的后端之间。集成润滑系统200可容纳在螺旋桨轴30和齿轮箱组件100的齿轮箱壳体102内。集成润滑系统200可向一个或多个密封件112和一个或多个轴承114提供润滑。一个或多个密封件112可以是碳密封件。一个或多个轴承114可以是锥形滚动轴承。
15.集成润滑系统200可包括多条润滑供应管线104和一个或多个扫气特征136。多条润滑供应管线104可包括第一齿轮箱供应管线122、第二齿轮箱供应管线124、第一轴承供应管线120和第二轴承供应管线126。虽然示出了齿轮箱供应管线和轴承供应管线中的每一个有两个，但是可以提供更多或更少。多个润滑供应管线104中的每一个可以包括喷杆110。每个喷杆110具有一个或多个喷射出口116，润滑流体可以通过喷射出口116离开相应的润滑供应管线104。喷杆110可以靠在螺旋桨轴中空腔体上以使油从齿轮箱油歧管108溢出并瞄准旋转的螺旋桨轴30(例如，其中的一个或多个凹槽134)。尽管示出了两个喷射出口116，但可以提供更多或更少。第一齿轮箱供应管线122和第二齿轮箱供应管线124可向齿轮箱油歧管108供应润滑流体。一个或多个扫气特征136可允许来自密封件112和/或一个或多个轴承114的润滑流体排向扫气端口(不可见)。
16.在多个润滑供应管线104中供应的润滑流体可以是油。可以使润滑流体从润滑流体供应源(未示出)流向多条润滑供应管线104。润滑流体可以是加压润滑流体，例如加压油。
17.在图3中，示出了两个润滑区域并且可以包括第一润滑区域a和第二润滑区域b。润滑流体可以存在于第一润滑区域a中并且可以从第一齿轮箱供应管线122供应。类似的第一润滑区域a可以位于集成润滑系统200的不可见底部，并且其中的润滑流体可以由第二齿轮箱供应管线124(图2)供应。第一润滑区域a可以包括形成在螺旋桨轴30的内壁31中的一个或多个凹槽134。当多个部件(例如，多个轴承和密封件)需要润滑时，一个或多个分离器130可存在于螺旋桨轴30上，以在一个或多个凹槽134内产生独立的空腔，例如用于润滑流体的空腔138。一个或多个凹槽134和/或空腔138可以收集来自第一齿轮箱供应管线122和第二齿轮箱供应管线124的喷杆110的润滑流体并且将收集的润滑流体供应到需要润滑的部件。在图3所示的系统200的情况下，这导致润滑流体从空腔138输送到密封件112和所描绘的一个或多个轴承114两者。第一润滑区域a以及因此其中的润滑流体，可以通过螺旋桨轴30的壁中的通孔132延伸到密封件112和一个或多个轴承114。如本文将描述的，存在于第一润滑区域a中的润滑流体可能受到离心力。
18.继续参考图3，第二润滑区域b可以包括形成在齿轮箱壳体102、密封件112、一个或多个轴承114和多个润滑供应管线104之间的空间。第二润滑区域b可以包括存在于一个或
多个扫气特征136中的润滑流体。存在于第二润滑区域b中的润滑流体可以从密封件112和/或一个或多个轴承114供应。存在于第二润滑区域b中的润滑流体可以代表从集成润滑系统200排出的润滑流体。如本文将描述的，存在于第二润滑区域b中的润滑流体可能受到重力。
19.图4中示出了发动机10的前端。如前所述，发动机10可以包括多个风扇叶片14和机舱12。机舱12可以容纳齿轮箱组件100和一个或多个联接到螺旋桨轴30的轴承114。齿轮箱组件100的后端可以联接到轴28。在发动机10的操作期间，产生推力300和力矩302。推力300和力矩302可导致一个或多个轴承114上的径向负载400和一个或多个轴承114上的轴向负载402。
20.参考图1至4，一个或多个轴承114和密封件112可能经受高负载和/或高转速条件，因此需要连续润滑以避免磨损和过热。一个或多个轴承114需要显著的油流率来承受由螺旋桨轴30给出的高负载。密封件112需要冷却油流来抵消由密封件112的摩擦面产生的摩擦。集成润滑系统200提供具有允许不同布置(例如油喷射和环下润滑)的紧凑架构的润滑供应管线104，以在发动机10的整个操作中实现最佳性能。集成润滑系统200为多部件布置(例如，螺旋桨轴轴承和碳密封件)与发动机框架和其他模块提供润滑系统的集成策略，包括油喷射和环下润滑。即，集成润滑系统200将一个或多个轴承114和密封件112的润滑系统组合在一起。多个润滑供应管线104与其他现有润滑对象，例如齿轮箱油歧管108集成在一起。集成润滑系统200可以免除整个部分的供应管线，从而导致重量、部件数量和系统复杂性的减少。
21.参考图2和3，本公开的集成润滑系统200允许改进对多个元件布置的润滑，这些元件布置难以用专用的润滑供应管线达到，例如一个或多个轴承114(可能是两排螺旋桨轴轴承)和密封件112(可以是碳密封件)。集成润滑系统200的双重润滑允许喷射润滑(例如，通过喷射出口116)并且允许环下润滑(例如，在一个或多个轴承114的轴承座圈下)。
22.喷射润滑流可以通过专用的加压管线(例如，一个或多个润滑供应管线104可以是专用的加压供应管线)来供应，该专用的加压管线向一个或多个轴承114的最内径提供润滑(例如，油)。这在图3中显示为经由具有两个喷射出口116的第一轴承供应管线120，每个喷射出口116导向一个或多个轴承114中的两个轴承中的一个。由于滚子元件的旋转运动，润滑剂被轴向泵送至一个或多个轴承114的滚子元件的外侧。因此，润滑喷射与轴角速度(例如，螺旋桨轴的角速度30)无关。这可以在低速发动机条件下提供改进的性能，例如但不限于飞行器的地面怠速和滑行条件。
23.通过一个或多个喷杆110将环下润滑流从另一个油歧管(例如齿轮箱油歧管108)溢出。润滑流被喷射然后收集在一个或多个凹槽134中。一个或多个凹槽134可以是旋转凹槽(因为它们沿着旋转的螺旋桨轴30的内壁定位)。因此，由于系统中产生的离心力，润滑剂被泵送(通过离心泵送效应)通过几个径向孔(例如，通孔132)以将润滑流体供应到一个或多个轴承114的轴承内圈(也称为下圈)。这在图3中显示为具有喷杆110的第一齿轮箱供应线122，该第一齿轮箱供应线122将润滑剂输送到一个或多个凹槽134、通孔132并因此输送到一个或多个轴承114的两个轴承下方和密封件112。本文所述的环下润滑流布置可以避免对一个或多个轴承114和密封件112中的每一个具有专用润滑管线的需要。然后将润滑剂提供到发生高负载和金属对金属滑动的关键位置。例如，在一个或多个轴承114的圆锥滚子轴承上，这可以是肩部和滚子元件之间的界面。在高速和高负载发动机条件下，例如但不限于
飞行器的起飞和爬升条件下，发生环下润滑的全部有效。
24.在本公开的集成润滑系统中，附加元件也可能需要润滑(例如，附加轴承和/或密封件)。例如，密封件112可以设置有润滑流体并且可以与一个或多个轴承114共享相同的通道。一个或多个分离器130可以是螺旋桨轴30的内部螺旋桨轴壁中的专用圆周分离器，以产生空腔138，用于向一个或多个附加元件供应润滑流体。分离器130可以帮助分离用于碳密封件和螺旋桨轴轴承的润滑流。此外，喷射润滑剂是通过针对滚子元件的最内径的专用喷杆进行的。
25.本公开的集成润滑系统200可以在任何发动机或涡轮螺旋桨发动机中实施以改进难以到达或接近的元件的润滑。本公开的集成润滑系统200减少了重量、零件数量和系统复杂性，同时利用了已经存在的润滑装置(例如，减速齿轮箱油歧管)的优势。本公开的集成润滑系统200可以扩展到多个部件(例如，螺旋桨轴轴承和碳密封件)的润滑布置。本公开的集成润滑系统200组合了喷射(例如，喷射出口116)和环下润滑(例如，如图2中通过第一轴承供应管线120所示)，这提高了润滑质量并在发动机10(图1)的整个操作中提供了最大的性能。
26.多个润滑供应管线104可以包括一个或多个润滑供应管线(例如，图2的120和126)，其朝向发动机10(图1)的中心轴线径向向内延伸。多个润滑供应管线104可以包括一个或多个润滑供应管线(例如，图2的122和124)，其沿着发动机10(图1)的中心轴线平行延伸。
27.本公开的其他方面由以下条项的主题提供。
28.一种用于发动机的集成润滑系统包括：第一润滑供应管线，该第一润滑供应管线朝向发动机的中心轴线径向向内延伸并且具有第一多个喷射出口，并且构造成将润滑流体输送到一个或多个发动机部件上的第一位置；第二润滑供应管线，该第二润滑供应管线平行于中心轴线延伸并且具有第二多个喷射出口，并且构造成将润滑流体输送到一个或多个发动机部件上的第二位置；以及一个或多个喷杆，该一个或多个喷杆与第一润滑供应管线、第二润滑供应管线、或第一润滑供应管线和第二润滑供应管线两者联接，一个或多个喷杆构造成将润滑流体引向一个或多个发动机部件。第一润滑供应管线构造成在第一发动机功率条件下润滑一个或多个发动机部件，第二润滑供给管线构造成在第二发动机功率条件下润滑一个或多个发动机部件，第二发动机功率条件具有比第一发动机功率条件更大的功率输出。
29.根据前述条项所述的集成润滑系统，进一步包括歧管，其中第二润滑供应管线构造成将润滑流体从歧管溢出到一个或多个发动机部件。
30.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，其中，该第一润滑供应管线和该第二润滑供应管线均被加压，使得润滑流体是加压润滑流体。
31.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，其中，该第一润滑供应管线和该第二润滑供应管线均包括多于一个的润滑供应管线。
32.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，其中来自该第二润滑供应管线的润滑流体通过离心泵送作用朝向一个或多个发动机部件泵送。
33.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，进一步包括一个或多个扫气特征，该一个或多个扫气特征构造成排出润滑流体。
34.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，进一步包括凹槽和一个或多个通孔，凹槽构造成接收来自该第二润滑供应管线的润滑流体并且将润滑流体通过一个或多个通孔输送到一个或多个发动机部件。
35.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，进一步包括一个或多个分离器，一个或多个分离器构造成将凹槽分成多个腔。
36.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，其中，一个或多个发动机部件包括一个或多个轴承。
37.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，其中，一个或多个发动机部件进一步包括密封件。
38.根据前述条项中任一项所述的集成润滑系统，其中，该第一润滑供应管线构造成将润滑流体输送到一个或多个轴承的最内径，并且该第二润滑供应管线构造成将润滑流体输送到一个或多个轴承的内圈。
39.一种发动机，包括：齿轮箱组件，该齿轮箱组件包括齿轮箱壳体；螺旋桨轴；一个或多个轴承，该一个或多个轴承位于螺旋桨轴和齿轮箱壳体之间，并且构造成允许螺旋桨轴相对于齿轮箱壳体进行相对旋转；以及集成润滑系统。集成润滑系统包括：第一润滑供应管线，该第一润滑供应管线构造成将润滑流体供应到一个或多个轴承的每个轴承的最内径；以及第二润滑供应管线，该第二润滑供应管线构造成将润滑流体供应到一个或多个轴承中的每个轴承的内圈。
40.根据前述条项中任一项所述的发动机，进一步包括齿轮箱油歧管，其中第二润滑供应管线构造成将润滑流体从齿轮箱油歧管溢出到一个或多个轴承。
41.根据前述条项中任一项所述的发动机，其中，所述第二润滑供应管线包括喷杆，该喷杆构造成将润滑流体提供到螺旋桨轴中的凹槽，该凹槽进而将润滑流体提供到一个或多个轴承的内圈。
42.根据前述条项中任一项所述的发动机，其中，该第一润滑供应管线和该第二润滑供应管线均包括多于一个的润滑供应管线。
43.根据前述条项中任一项所述的发动机，其中，来自该第二润滑供应管线的润滑流体经由离心泵送作用朝向所述一个或多个轴承泵送。
44.根据前述条项中任一项所述的发动机，进一步包括密封件，该密封件接收来自该第二润滑供应管线的润滑流体。
45.根据前述条项中任一项所述的发动机，进一步包括一个或多个扫气特征，该一个或多个扫气特征构造成排出润滑流体。
46.根据前述条项中任一项所述的发动机，进一步包括螺旋桨轴的内表面中的凹槽和延伸穿过螺旋桨轴的一个或多个通孔，凹槽构造成接收来自该第二润滑供应管线的润滑流体并且将润滑流体通过一个或多个通孔输送到一个或多个轴承的内圈。
47.根据前述条项中任一项所述的发动机，进一步包括一个或多个分离器，每个分离器构造成将凹槽分成多个空腔。
48.尽管前面的描述是针对优选实施例的，但是要注意的是，其他变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可以在不背离本公开的精神或范围的情况下进行。此外，即使在上面没有明确说明，与一个实施例相关描述的特征也可以与其他实施例结合
使用。

技术特征：
1.一种用于发动机的集成润滑系统，其特征在于，所述集成润滑系统包括：第一润滑供应管线，所述第一润滑供应管线朝向所述发动机的中心轴线径向向内延伸并且具有第一多个喷射出口，并且所述第一润滑供应管线构造成将润滑流体输送到一个或多个发动机部件上的第一位置；第二润滑供应管线，所述第二润滑供应管线平行于所述中心轴线延伸并且具有第二多个喷射出口，并且所述第二润滑供应管线构造成将所述润滑流体输送到所述一个或多个发动机部件上的第二位置；和一个或多个喷杆，所述一个或多个喷杆与所述第一润滑供应管线、所述第二润滑供应管线、或所述第一润滑供应管线和所述第二润滑供应管线两者联接，所述一个或多个喷杆构造成将所述润滑流体引向所述一个或多个发动机部件，其中，所述第一润滑供应管线构造成在第一发动机功率条件下润滑所述一个或多个发动机部件，并且所述第二润滑供应管线构造成在第二发动机功率条件下润滑所述一个或多个发动机部件，所述第二发动机功率条件具有比所述第一发动机功率条件更大的功率输出。2.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，进一步包括歧管，其中所述第二润滑供应管线构造成将所述润滑流体从所述歧管溢出到所述一个或多个发动机部件。3.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，其中，所述第一润滑供应管线和所述第二润滑供应管线均被加压，使得所述润滑流体是加压润滑流体。4.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，其中，所述第一润滑供应管线和所述第二润滑供应管线均包括多于一个的润滑供应管线。5.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，其中，来自所述第二润滑供应管线的所述润滑流体通过离心泵送作用朝向所述一个或多个发动机部件泵送。6.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，进一步包括一个或多个扫气特征，所述一个或多个扫气特征构造成排出所述润滑流体。7.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，进一步包括凹槽和一个或多个通孔，所述凹槽构造成接收来自所述第二润滑供应管线的所述润滑流体并且将所述润滑流体通过所述一个或多个通孔输送到所述一个或多个发动机部件。8.根据权利要求7所述的集成润滑系统，其特征在于，进一步包括一个或多个分离器，所述一个或多个分离器构造成将所述凹槽分成多个腔。9.根据权利要求1所述的集成润滑系统，其特征在于，其中，所述一个或多个发动机部件包括一个或多个轴承。10.根据权利要求9所述的集成润滑系统，其特征在于，其中，所述一个或多个发动机部件进一步包括密封件。

技术总结
集成润滑系统和包括集成润滑系统的发动机。该系统具有第一和第二润滑供应管线以及一个或多个喷杆。第一润滑供应管线朝向发动机的中心轴线径向向内延伸，具有第一多个喷射出口，并且构造成将润滑流体输送到一个或多个发动机部件上的第一位置。第二润滑供应管线平行于中心轴线延伸，具有第二多个喷射出口，并且构造成将润滑流体输送到一个或多个发动机部件上的第二位置。第一润滑供应管线构造成在第一发动机功率条件下润滑一个或多个发动机部件，第二润滑供给管线构造成在第二发动机功率条件下润滑一个或多个发动机部件。条件下润滑一个或多个发动机部件。条件下润滑一个或多个发动机部件。


技术研发人员：菲比欧
受保护的技术使用者：通用电气阿维奥有限责任公司
技术研发日：2022.07.01
技术公布日：2023/5/26