[发明专利]离心叶轮后轴承冷却与封严结构

说明书

本发明公开了一种离心叶轮后轴承冷却与封严结构，包括：轴承筒座，轴承筒座内设有轴承腔、环设于轴承腔外的内环形流道及环设于内环形流道外的外环形流道，轴承腔的两端分别设有内封严结构，内环形流道的两端分别设有中间封严结构，外环形流道的两端分别设有外封严结构。内环形流道连通有第一引流管，用于将离心叶轮进口叶顶处的低温气流引入内环形流道。外环形流道连通有第二引流管，用于将外环形流道中掺混形成的混合气流引至发动机高温零件处。本发明的离心叶轮后轴承冷却与封严结构，可降低轴承筒座的热负荷，抑制轴承腔内滑油结焦，减小轴承座热应力，降低轴承腔内滑油温升，有效解决高增压比中小航空发动机离心叶轮后轴承的冷却与封严问题。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种离心叶轮后轴承冷却与封严结构。

背景技术

在双转子中小型航空燃气涡轮发动机中，至少需要设置三个轴承支点，故而不可避免的需要在燃烧室、涡轮等高温部位布置轴承腔，周边的高温环境给轴承座的冷却、封严带来了难度。常见到采用单级离心压气机的设计形式，中间的高压转子轴承处于离心压气机和燃气涡轮之间，且正上方为发动机燃烧室，存在很大的热负荷，给此处轴承的冷却与封严设计带来了很大的挑战。

离心叶轮后轴承的冷却与封严如图1所示，从离心叶轮出口根部引气，通过转静子径向间隙到达离心叶轮背腔，然后气流分为两路，一路通过石墨密封用于轴承腔左侧封严，另一路通过轴承座上孔H1和H2，对轴承座进行通风冷却后分为两股，其中一股通过右侧的石墨密封用于轴承腔右侧封严，另一股通过高压涡轮盘颈孔H3，用于高压转子盘后冷却与封严。

随着航空发动机热力循环参数的提高，特别是压气机增压比达到24以后，离心叶轮出口温度可达到550℃，且离心叶轮背腔径向内流存在较大的风阻温升，背腔出口温度高达630℃，如果采用如图1所示的常规设计手段，用该股高温空气去冷却轴承座和封严轴承腔，不仅达不到冷却效果，反而会加热轴承座和轴承腔内滑油，导致滑油结焦，使轴承座热应力过大，恶化轴承工作环境，对发动机正常工作产生严重影响。

发明内容

本发明提供了一种离心叶轮后轴承冷却与封严结构，以解决现有的离心叶轮后轴承冷却与封严结构不适应高增压比中小航空发动机离心叶轮后轴承的冷却与封严的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种离心叶轮后轴承冷却与封严结构，包括：轴承筒座，轴承筒座内设有用于安装后轴承的轴承腔、环设于轴承腔外的内环形流道及环设于内环形流道外的外环形流道，轴承腔的两端分别设有用于封严轴承腔的内封严结构，内环形流道的两端分别设有用于封严内环形流道的中间封严结构，外环形流道的两端分别设有用于封严外环形流道的外封严结构；内环形流道连通有第一引流管，第一引流管用于将离心叶轮进口叶顶处的低温气流引入内环形流道，以冷却轴承筒座并通过内封严结构封严轴承腔；通过中间封严结构进入外环形流道的低温气流及通过外封严结构进入外环形流道的离心叶轮出口根部处的高温气流掺混形成混合气流；外环形流道连通有第二引流管，第二引流管用于将外环形流道中掺混形成的混合气流引至发动机后部高温零部件处以对外环形流道进行卸压的同时对高温零部件进行冷却。

进一步地，第一引流管的进流端与离心叶轮进口叶顶连通，第一引流管的出流端与内环形流道内靠近离心叶轮的一端连通；第二引流管的进流端与外环形流道内靠近离心叶轮的一端连通，第二引流管的出流端与离心叶轮后级零部件连通。

进一步地，第一引流管的数量为多根，多根第一引流管沿内环形流道的周向依次间隔设置；第二引流管的数量为多根，多根第二引流管沿外环形流道的周向依次间隔设置。

进一步地，轴承筒座两端的端面上各设有对应的一圈内流道通孔，及对应的一圈外流道通孔，外流道通孔环设于内流道通孔外；内环形流道中的部分低温气流穿出内流道通孔后再通过内封严结构进入轴承腔，其余部分低温气流穿出内流道通孔后再通过中间封严结构和外流道通孔进入外环形流道；离心叶轮出口根部处的高温气流通过外封严结构后再穿过外流道通孔进入外环形流道。