CN116163840A - 一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法及试验方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法及试验方法，所述避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法包括：在航空发动机供油系统的供油管上设置节流装置；当发动机低转速运行时，控制所述节流装置产生节流效果，减少轴承腔的供油量并达到最佳减油量，降低轴承腔内油气比，从而避免低转速或低状态时的滑油泄漏；当发动机转速高于预定值后，控制所述节流装置不产生节流效果，从而提高封严引气压力，恢复正常供油状态也可保证有效封严，从而实现发动机全状态采用外涵道引气封严的目的。

Description

一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法及试验方法

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法。

背景技术

航空发动机空气系统方案设计时需要设置专门的流路，用于将发动机流道内的增压气引至轴承腔密封装置(包括石墨密封及篦齿密封)处作为轴承腔的封严引气，通过控制封严引气的压力与轴承腔的压力之差(简称封严压差)以满足轴承腔封严的最低限制值要求，保证轴承腔的封严效果。根据发动机设计经验及仿真、试验等结果，保证石墨密封有效封严的封严压差不应低于5kPa，保证篦齿密封有效封严的封严压差不应低于8kPa。

封严引气一般采用高压压气机引气或者外涵道引气，高压压气机引气在发动机低转速运行时引气压力满足封严要求，但发动机高状态时封严引气温度过高会影响石墨密封封严装置的寿命。外涵道引气温度较低，适用于发动机高转速或高状态运行时对轴承腔的封严，但在发动机低转速运行时由于引气压力较低，无法满足最低封严压差要求，导致轴承腔滑油泄漏。

发明内容

本申请的目的是提供了一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法及试验方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法，其特征在于，所述方法包括：

在航空发动机供油系统的供油管上设置节流装置；

当发动机低转速运行时，控制所述节流装置产生节流效果，减少轴承腔的供油量并达到最佳减油量，降低轴承腔内油气比，从而避免低转速或低状态时的滑油泄漏；

当发动机转速高于预定值后，控制所述节流装置不产生节流效果，从而提高封严引气压力，恢复正常供油状态也可保证有效封严，从而实现发动机全状态采用外涵道引气封严的目的。

进一步的，所述节流装置为节流阀或节流嘴。

此外，本申请还提供了一种试验方法，该试验方法用于确定如上任一所述的避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法中最佳减油量及封严引气压力最低值，所述试验方法包括：

步骤一、布置压力测点，所述压力测点包括封严引气压力测点、轴承腔压力测点、通风管进出口测点；

步骤二、确定节流装置的节流范围，在供油系统的供油管上装配减油节流装置，节流装置设置为起始减油量，输出封严引气，使封严引气与地面慢车状态外涵道引气压力相同，起动到慢车，停留一段时间后停车；

步骤三、判定前腔、中腔、后腔否存在滑油泄漏；

步骤四、若滑油泄露，则拆下高空活门提高引气压力，使供油管上的节流装置保持不变，继续输出封严引气，使封严引气高于上述过程中的封严引气压力预定值，起动到慢车，停留一段时间后停车；

步骤五、再次检查滑油是否泄露，若泄露，则该减油方案不适用，若未泄露，则记录对应减油量条件下的封严引气压力、轴承腔腔压、通风管进出口压力；

步骤六、按照预定间隔依次减少减油量，并重复上述过程，直至完成节流装置的节流范围内所有减油量的验证。

进一步的，所述封严引气管路连接地面气源，用于实现按不同需求随时对封严引气压力进行调整。

进一步的，判定前腔、中腔、后腔否存在滑油泄漏的过程为：

前腔：通过孔探仪检查风扇各部位否有油迹，孔探查看供油管接头、支点石墨是否物理损坏；

中腔：利用孔探仪检查压气机以及涡轮叶片表面是否有油迹；

后腔：利用孔探仪检查后腔下方的外涵道，目视检查后机匣支板、叶片以及尾喷口流道内是否有油迹。

进一步的，步骤四中，使封严引气高于前步骤中封严引气压力的预定值至少为50kPa。

本申请提供的壁面封严压差较低时轴承腔漏油的方法及试验方法可实现低转速下轴承腔不会出现滑油泄漏，同时根据其对应的最佳减油量、封严引气压力最小值的确定方法可得到发动机在低转速下的最佳减油量，其对多型号发动机均具有较好的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为传统的发动机滑油系统示意图。

图2为本申请中发动机滑油系统测点布置位置示意图。

图3为本申请中试车试验过程流程图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

图1所示为传统的发动机滑油系统(包括供/回油系统和通风系统)示意图，轴承腔分为前腔11、中腔12、后腔13。

供油系统40通过供油管分别向前腔11、中腔12、后腔13的支撑轴承进行供油。

外涵道封严引气20分别通至发动机前腔11、中腔12、后腔13的封严结构处。

通风系统包括前腔通风管51、中腔通风管52及后腔通风管53，前腔通风管51、中腔通风管52及后腔通风管53分别连接前腔11、中腔12、后腔13，并汇集引气至发动机机匣54。

如发动机全程采用外涵道封严引气进行轴承腔封严，将导致低转速下的封严压差不足，容易出现滑油泄漏的问题。

为避免漏油污染主流道，通常在发动机各轴承腔位置设置漏油收油结构——前腔收油结构31、中腔收油结构32、后腔收油结构33，将泄漏的滑油收集并定期排出，但现有技术中的收油结构复杂且不利于发动机的重量控制。

上述结构导致滑油泄漏的原因主要有以下两个方面：

1)在发动机地面慢车状态下采用外涵道封严引气时，若后腔13处采用石墨密封，则后腔13的石墨密封封严结构处的封严压差为5kPa，若后腔13处采用篦齿密封，则后腔13的篦齿密封封严结构处的封严压差仅为3.5kPa，不满足“石墨密封有效封严压差不应低于5kPa，篦齿密封有效封严压差不应低于8kPa”的要求；

2)发动机采用定压差供油形式，即发动机在不同转速下滑油供油量基本一致，而发动机在低转速下仅需要供少量滑油即可满足轴承润滑及冷却的需要，当滑油供油量较多时，轴承腔内油气比升高，在转子的搅拌作用下容易导致滑油从密封结构处泄漏。

为了解决发动机采用全程外涵道引气时，由于封严引气无法满足低转速轴承腔封严要求后导致轴承腔出现滑油泄漏的问题，本申请提出一种采用外涵道引气进行封严条件避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法。

本申请提供的避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法为：

S1、在供油系统40的供油管上设置节流装置；

S2、当发动机低转速运行时，控制节流装置产生节流效果，减少轴承腔的供油量并达到最佳减油量，降低轴承腔内油气比，从而避免低转速或低状态时的滑油泄漏；

S3、当发动机转速高于预定值后，控制节流装置不产生节流效果，从而提高封严引气压力，恢复正常供油状态也可保证有效封严，从而实现发动机全状态采用外涵道引气封严的目的。

上述方案中，节流装置通常采用节流阀或节流嘴。

在本申请的上述方法中，由于发动机在低转速时减油量过多可能会导致主轴承润滑冷却不足，为此需要确定最佳减油量以及封严引气压力最低值，以保证轴承有效润滑的前提下同时保证滑油不泄漏。

为此，本申请还提供了一种确定上述防漏油方法中最佳减油量以及封严引气压力最低值的试验方法，以后腔减油为例，该试验方法包括如下过程：

一、压力测点布置及气源改进

如图2所示，为确定后腔13的最佳减油量以及最小封严引气压力，布置相关压力测点——包括封严引气压力测点、轴承腔压力测点、通风管进出口测点，具体为：在连接后腔13的后腔通风管53进口端设置压力测点P1，在后腔通风管53出口端设置压力测点P2，在后腔13内设置压力测点P4，在连接后腔13的封严引气处设置压力测点P3。

在本申请该方案中，同时监控滑油供/回油温度。

为方便调节封严引气压力，将封严引气管路连接地面气源20’，实现按不同需求随时对封严引气压力进行调整。

二、验证试车

如图3所示为本申请的方法中试车试验过程流程图，首先确定节流装置的节流范围，之后从节流装置最大减油量开始，逐步进行，具体过程包括：

1)在供油系统的供油管上装配减油节流装置，节流装置的节流范围能够实现预定量的减油，例如在本申请该实施例中，节流装置可实现50％～10％的减油，因为经评估，供油量在50％以下时可能存在轴承润滑冷却不充分情况，因此在本申请该实施例中起始减油量为50％，其他发动机可根据实际情况调整最高减油量；

控制地面气源20’输出封严引气，使其与地面慢车状态外涵道引气压力相同；

起动到慢车，停留一段时间后停车，可视现场情况而定，例如可以停留5min～10min；

2)针对前腔、中腔、后腔判定否存在滑油泄漏，判定方法如下：

前腔：通过孔探仪检查风扇，检查叶尖、叶根等是否有油迹，可台架打开孔探查看供油管接头、1支点的石墨是否物理损坏；

中腔：利用孔探仪检查压气机以及涡轮叶片表面是否有油迹；

后腔：利用孔探仪检查后腔下方的外涵道，目视检查后机匣支板、叶片以及尾喷口流道内是否有油迹。

3)若滑油泄露，则拆下高空活门提高引气压力，吹扫泄露滑油，使供油管上节流装置保持不变，控制地面气源输出封严引气，使其高于前步骤中的封严引气压力一定值，例如可以设置为该预定值为至少50kPa；

起动到慢车，停留一段时间后停车，可视现场情况而定，例如可以停留5min～10min；

4)再次检查滑油是否泄露，若泄露，则该减油方案不适用，若未泄露，则记录对应减油量条件下的封严引气压力、轴承腔腔压、通风管进出口压力等参数，根据上述参数可计算得到封严压差(引气压力与轴承腔腔压的差值)、通风管阻力(通风管进口压力与出口压力的差值)；

5)按照预定间隔依次减少减油量(即减油50％、减油40％、减油30％、减油20％、减油10％)，并重复上述过程，直至完成节流装置的节流范围内所有减油量的验证。

通过上述过程的全部试验后，本申请该实施例中对于后腔减油方案，可获得表1所示结论1～结论11。

表1试验结论及分析

本申请提供的壁面封严压差较低时轴承腔漏油的方法可实现低转速下轴承腔不会出现滑油泄漏，同时根据其对应的最佳减油量、封严引气压力最小值的确定方法可得到发动机在低转速下的最佳减油量，其对多型号发动机均具有较好的适用性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法，其特征在于，所述方法包括：

在航空发动机供油系统的供油管上设置节流装置；

当发动机低转速运行时，控制所述节流装置产生节流效果，减少轴承腔的供油量并达到最佳减油量，降低轴承腔内油气比，从而避免低转速或低状态时的滑油泄漏；

当发动机转速高于预定值后，控制所述节流装置不产生节流效果，从而提高封严引气压力，恢复正常供油状态也可保证有效封严，从而实现发动机全状态采用外涵道引气封严的目的。

2.如权利要求1所述的避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法，其特征在于，所述节流装置为节流阀或节流嘴。

3.一种试验方法，该试验方法用于确定如权利要求1或2所述的避免封严压差较低时轴承腔漏油的方法中最佳减油量及封严引气压力最低值，所述试验方法包括：

步骤一、布置压力测点，所述压力测点包括封严引气压力测点、轴承腔压力测点、通风管进出口测点；

步骤二、确定节流装置的节流范围，在供油系统的供油管上装配减油节流装置，节流装置设置为起始减油量，输出封严引气，使封严引气与地面慢车状态外涵道引气压力相同，起动到慢车，停留一段时间后停车；

步骤三、判定前腔、中腔、后腔否存在滑油泄漏；

步骤四、若滑油泄露，则拆下高空活门提高引气压力，使供油管上的节流装置保持不变，继续输出封严引气，使封严引气高于上述过程中的封严引气压力预定值，起动到慢车，停留一段时间后停车；

步骤五、再次检查滑油是否泄露，若泄露，则该减油方案不适用，若未泄露，则记录对应减油量条件下的封严引气压力、轴承腔腔压、通风管进出口压力；

步骤六、按照预定间隔依次减少减油量，并重复上述过程，直至完成节流装置的节流范围内所有减油量的验证。

4.如权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述封严引气管路连接地面气源，用于实现按不同需求随时对封严引气压力进行调整。

5.如权利要求3所述的试验方法，其特征在于，判定前腔、中腔、后腔否存在滑油泄漏的过程为：

前腔：通过孔探仪检查风扇各部位否有油迹，孔探查看供油管接头、支点石墨是否物理损坏；

中腔：利用孔探仪检查压气机以及涡轮叶片表面是否有油迹；

后腔：利用孔探仪检查后腔下方的外涵道，目视检查后机匣支板、叶片以及尾喷口流道内是否有油迹。

6.如权利要求3所述的试验方法，其特征在于，步骤四中，使封严引气高于前步骤中封严引气压力的预定值至少为50kPa。

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