渦輪后支承軸承座、冷卻方法及渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪風(fēng)扇發(fā)動機軸承冷卻領(lǐng)域，特別地，涉及一種渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述渦輪后支承軸承座的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機及上述渦輪后支承軸承座的冷卻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于雙(三)轉(zhuǎn)子的燃氣渦輪發(fā)動機，特別是渦輪風(fēng)扇發(fā)動機中，其低壓渦輪廣泛采用后支承的結(jié)構(gòu)方案。
[0003]低壓渦輪轉(zhuǎn)子的后軸承就安裝于后支承機匣內(nèi)部的軸承座上。由于航空軸承在高速旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的摩擦熱，又由于燃氣渦輪發(fā)動機的特點，整個軸承腔都被環(huán)形的燃氣通道所包圍，而燃氣通道內(nèi)的高溫燃氣溫度通?？蛇_到600?800°C，這些熱量也會通過熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式向軸承腔傳遞，導(dǎo)致航空軸承的工作環(huán)境溫度較高。因此，渦輪后的軸承工作環(huán)境是十分惡劣的，這就需要向其進行噴射大量的滑油進行潤滑并帶走熱量。
[0004]然而受使用環(huán)境的限制，航空燃氣渦輪發(fā)動機通常采用自帶的滑油箱進行內(nèi)部循環(huán)冷卻，其供油能力是有限的，僅僅依靠滑油系統(tǒng)自身完成后軸承的冷卻是十分困難的。因此對軸承腔進行隔熱保護以減少高溫燃氣向軸承腔的熱傳遞就成為航空燃氣渦輪發(fā)動機必不可少的一種措施。
[0005]為了達到阻隔高溫燃氣向軸承腔進行熱傳遞，通常采取的方法是:在燃氣通道與軸承座之間增加隔熱墊以增加熱阻；在燃氣通道與軸承座之間通冷卻空氣以帶走熱量。冷卻空氣通常利用外部管路從前方壓氣機引取，通過渦輪后支承機匣的空心支板穿過燃氣通道后包圍軸承座外部，再從渦輪后排出。
[0006]上述冷卻軸承座的方案中，由于是從壓氣機級間引氣，其壓縮比較高，用這部分氣體進行冷卻，會導(dǎo)致整機的性能的下降；而且壓縮比越大的冷卻氣，其溫度也越高，冷卻效果也不好。由于是通過外部管路引氣，因此雖然后支承有多個支板(通常根據(jù)發(fā)動機尺寸大小和結(jié)構(gòu)需要，6?20個或更多)，但是無法做到向每個支板均勻通冷氣，因為那樣勢必要極大的增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，導(dǎo)致零件數(shù)量和重量的增加。因此引氣通常只是一、二個支板通冷卻氣，這樣包圍軸承座的冷卻氣是不均勻的，進一步造成冷卻效率的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種渦輪后支承軸承座、冷卻方法及渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，以解決現(xiàn)有低壓渦輪轉(zhuǎn)子的后軸承冷卻方法，由于從壓氣機引氣進行軸承座的冷卻，容易導(dǎo)致整機的性能下降，而且冷卻效果差；通過外部管路的方式引氣進行軸承座的冷卻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且容易造成整機自重增加，而過少的外部管路進氣容易造成冷卻氣不均勻，冷卻效率低的技術(shù)問題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座，包括外涵機匣、主流道機匣、排氣機匣以及軸承座，外涵機匣與主流道機匣之間構(gòu)成外涵道，主流道機匣與排氣機匣之間構(gòu)成內(nèi)涵道，排氣機匣內(nèi)構(gòu)成軸承腔，軸承座的外壁面上設(shè)有用于將外涵道中的外涵冷流體引向軸承座進行熱交換以冷卻軸承座的承力支板。
[0009]進一步地，承力支板的一端固接在軸承座的外壁面上，承力支板另一端穿過主流道機匣和排氣機匣固接在外涵機匣的壁體上。
[0010]進一步地，承力支板沿軸承座徑向布置；或者承力支板沿軸承座外圓周的切線方向布置；或者承力支板呈螺旋狀布置。
[0011]進一步地，承力支板設(shè)有多塊，多塊承力支板沿軸承座的周向和/或軸向等間距排布。
[0012]進一步地，承力支板內(nèi)設(shè)有貫通的流體腔，承力支板處于外涵道的部位開設(shè)有用于將外涵道的外涵冷流體引入流體腔的引氣孔，承力支板處于主流道機匣與軸承座之間的部位上開設(shè)有用于將流體腔內(nèi)的外涵冷流體引出并用于冷卻軸承座的出氣口。
[0013]進一步地，主流道機匣和排氣機匣上均開設(shè)有用于使軸承座周圍的流體流向外涵道內(nèi)的流體通道，外涵道、內(nèi)涵道和軸承腔通過流體通道連通，外涵道與軸承座之間構(gòu)成用于冷卻軸承座的流體循環(huán)回路。
[0014]進一步地，排氣機匣的排氣尾錐開設(shè)有用于將軸承座附近的熱流體排放至主流道的中心孔。
[0015]進一步地，引氣孔和/或出氣口采用圓孔、橢圓孔、十字孔、腰型孔或者三角孔。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座的冷卻方法，包括以下步驟:承力支板在外涵機匣和主流道機匣之間的部位的前緣上開設(shè)有引氣孔，同時承力支板在主流道機匣和軸承座之間的部位的前緣上開設(shè)有出氣口，外涵道內(nèi)的冷卻空氣從引氣孔進入承力支板的流體腔并通過出氣口進入主流道機匣與軸承座之間的軸承腔，以實現(xiàn)對軸承座的冷卻；冷卻空氣與軸承座實現(xiàn)熱交換而轉(zhuǎn)變?yōu)闊峥諝?，熱空氣通過循環(huán)流道排入外涵道和/或通過排氣流道排入主流道。
[0017]進一步地，熱空氣分為兩路，第一路熱空氣經(jīng)承力支板與外涵機匣和主流道機匣之間的空腔流動，而排出到外涵道，第二路熱空氣從排氣機匣尾端的排氣尾錐后部的中心孔排入主流道；每一塊承力支板上均開設(shè)有引氣孔和出氣口。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，其包括上述渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座，通過承力支板將外涵道內(nèi)的冷空氣流引入到軸承座所在的軸承腔內(nèi)，利用冷空氣流于軸承座進行熱交換帶走軸承座的熱量，從而實現(xiàn)對軸承座的降溫；外涵空氣壓比低，溫度也較低，冷卻效率高，同時引氣壓力低對整機性能影響也更??；每一塊支板均可引氣，冷卻空氣分布更加均勻；取消了外部引氣管路，簡化了結(jié)構(gòu)，減少了零件，減輕了重量，提高了結(jié)構(gòu)可靠性；常規(guī)方法由于結(jié)構(gòu)空間限制，冷卻空氣和滑油管路必須從不同支板經(jīng)過，而通過本發(fā)明后支承軸承座的結(jié)構(gòu)改進，冷卻氣從承力支板經(jīng)過時，同時也對滑油的進油管路、回油管路進行了冷卻保護。承力支板不僅起到了支承流體通道的作用，還起到提供流體冷卻回路以冷卻后支承軸承座的作用，同時還對滑油的進油管路和回油管路進行了冷卻保護，從而提高整機的結(jié)構(gòu)性能。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座的流體流向示意圖。
[0025]圖例說明:
[0026]1、外涵機匣；2、主流道機匣；3、排氣機匣；4、軸承座；5、承力支板；6、引氣孔；7、出氣口 ；8、中心孔。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由所限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0028]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座的流體流向示意圖。
[0029]如圖1所示，本實施例的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座，包括外涵機匣1、主流道機匣2、排氣機匣3以及軸承座4，外涵機匣I與主流道機匣2之間構(gòu)成外涵道，主流道機匣2與排氣機匣3之間構(gòu)成內(nèi)涵道，排氣機匣3內(nèi)構(gòu)成軸承腔，軸承座4的外壁面上設(shè)有用于將外涵道中的外涵冷流體引向軸承座4進行熱交換以冷卻軸承座4的承力支板5。渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪后支承軸承座，通過承力支板5將外涵道內(nèi)的冷空氣流引入到軸承座4所在的軸承腔內(nèi)，利用冷空氣流于軸承座4進行熱交換帶走軸承座4的熱量，從而實現(xiàn)對軸承座4的降溫；外涵空氣壓比低，溫度也較低，冷卻效率高，同時引氣壓力低對整機性能影響也更??；每一塊支板均可引氣，冷卻空氣分布更加均勻；取消了外部引氣管路，簡化了結(jié)構(gòu)，減少了零件，減輕了重量，提高了結(jié)構(gòu)可靠性；常規(guī)方法由于結(jié)構(gòu)空間限制，冷卻空氣和滑油管路必須從不同支板經(jīng)過，而通過本發(fā)明后支承軸承座4的結(jié)構(gòu)改進，冷卻氣從承力支板5經(jīng)過時，同時也對滑油的進油管路、回油管路進行了冷卻保護。承力支板5不僅起到了支承流體通道的作用，還起到提供流體冷卻回路以冷卻后支承軸承座4的作用，同時還對滑油的進油管路和回油管路進行了冷卻保護，從而提高整機的結(jié)構(gòu)性能。
[0030]如圖1和圖2所示，本實施例中，承力支板5的一端固接在軸承座4的外壁面上，承力支板5另一端穿過主流道