润滑涡轮机罩壳的加压的制作方法

本文涉及涡轮机中的旋转元件的润滑，具体地说，包括涡轮机的一个或多个滚动轴承的润滑罩壳的加压。

背景技术：

1、现有技术涡轮机构通常具有轴承，也称为轴承外壳，所述轴承由被称为轴承外壳的罩壳保护免受其它涡轮机构组件的环境的影响，所述罩壳包围所述轴承。

2、因此，图1示意性地表示如文件fr3021067中所描述的现有技术的轴承罩壳1。此轴承罩壳1允许使管状轴杆8的引导轴承与轴承的任一侧上的涡轮机的其它部分隔绝。引导轴承包括安装在涡轮机的固定部分10上的固定外环9、安装在管状轴杆8上的旋转内环11和滚动元件7。此布置可颠倒，使得内环固定且外环可旋转。

3、为了确保罩壳内所含有的引导轴承的润滑和冷却，有必要在压力下将润滑剂注射到移动部分11和/或7上。出于此目的，轴承外壳1具有注射构件12，所述注射构件通常包括连接到喷嘴3的入口管2，所述入口管允许润滑剂在压力下被发送到旋转环11和/或滚动元件7。轴承罩壳1还具有用于去除已使用的润滑剂的润滑剂回收构件5。

4、另外，为了确保轴承罩壳的密封性，此罩壳由密封件14封闭。通常，密封件14为迷宫密封件，即，具有相对浮凸的无摩擦密封件，所述相对浮凸使得横截面减小，从而使得其上产生压力差。这些大压力差使得泄漏更困难，但并不会完全消除泄漏。然而，重要的是防止油扩散到轴承外壳1外部，以避免各种不利因素，例如在发动机的热区域中焦化或起火的风险、发动机及其周围环境的污染、油耗过量、轴承润滑故障或形成液体不平衡。

5、为此目的，加压空气通过空气注射构件4注射到轴承罩壳中，以确保足够的压力差。此加压空气通常从一次流中的涡轮机压气机级的下游，具体地说，涡轮机的低压压气机的下游和高压压气机的上游获取。此取样平面被称为平面25，且此平面处的压力被称为p25。

6、因此，密封件14的上游与下游之间的压力差确保轴承室1的正确加压。如果此间隙太小，那么密封件附近的油滴很可能渗透这些密封件14。然而，压力p25根据涡轮机的操作阶段变化，且在低涡轮机速度下较低。实际上，从平面25获取的加压空气在低速下不具有足够的压力来抵消罩壳中的压力，其由于排气回路而接近环境压力。

7、为了解决此问题，可提供电抽吸系统来对轴承罩壳减压，如fr3092366a1中所描述。作为现有技术的已知替代方案，本文还描述使用喷管来对轴承罩壳1减压，即，抽出存在于罩壳中的含油空气。然而，喷管需要通常从称为平面27的平面(其在高压压气机的下游)获取的高压一次流以驱动来自轴承罩壳的二次流的加压。

8、fr2698406描述对罩壳加压的另一替代方案，即：经由阀将两个空气泄放点提供到轴承罩壳，所述阀经控制以在平面25处泄放空气，或在涡轮机处于低速时在平面27处泄放空气，以确保轴承罩壳的充分加压。

9、然而，这些解决方案需要相当远离一次静脉(vein)中的轴承罩壳进行取样，这在性能和安装方面的成本是昂贵的。

10、另外，具体地说，当润滑罩壳为通风类型且与油分离器相关联时，引入到轴承罩壳中的润滑油一般由回收泵回收，且引入到罩壳中的空气通过除气管排出到油分离器且接着排出到外部。油分离器从含油空气回收油并将其再引入油系统中。然而，因为油分离器不是100％生效的，所以一小部分油未被油分离器回收而损失在大气中，占发动机的油耗的大部分(如果不是全部)。一般来说，空气流速越大，油损失的量越大，这是因为空气在罩壳除气过程中充当油的载体。

11、上游密封件与下游密封件之间的压力差通常比轴承室的加压要求大得多。这意味着将比所需更多的空气引入到壳体中会产生更大的油损失。

12、本文旨在解决这些不足。

技术实现思路

1、本文提出一种用于涡轮机的罩壳润滑和加压组合件，其包括由两个密封件保护的至少一个润滑罩壳，所述涡轮机进一步包括围绕所述至少一个润滑罩壳的一次流道，一次流道在所述一次流道中穿过所述涡轮机的至少一个压气机，所述组合件包括被供应空气且连接到所述至少一个润滑罩壳以通过所述密封件在压力下将空气引入所述罩壳中的电动压气机。

2、电动压气机允许润滑罩壳独立于至少一个压气机的操作状态而加压，由此防止润滑罩壳中的油焦化和来自润滑罩壳的油的任何泄漏。另外，可控制电动压气机的速度以将润滑罩壳的加压速率调节到所需的精确量，以防止油通过密封件泄漏。无论涡轮机的操作点如何，都可以调节压力以跨越润滑罩壳保持恒定。电动压气机的速度可由控制盒例如根据涡轮机的参数，例如，高压主体的被称为n2速度的速度控制，这允许减少功耗。调适进入润滑罩壳的空气流速会减少涡轮机的油耗，特别是在润滑罩壳通风且与油分离器相关联时。实际上，减少进入罩壳的空气流允许减少通过油分离器排出到涡轮机外部的空气流，这反过来由于上文所解释的原因而减少了涡轮机的油耗。

3、涡轮机可包括高压压气机和/或低压压气机。

4、电动压气机可被配置成根据需要在比至少一个润滑罩壳中的压力高的压力下将空气引入至少一个润滑罩壳中。

5、在一个实施例中，涡轮机可包括由外部环形壳体和内部环形壳体定界的静脉间隔室，二次流在围绕一次静脉的涡轮机的二次静脉中围绕所述外部环形壳体流动，且一次流在所述内部环形壳体中流动。

6、电动压气机可位于静脉间隔室中或静脉间隔室的上游。因此，相比于一次静脉，电动压气机位于相对冷的区域中。

7、电动压气机可被供应来自二次流的空气。

8、涡轮机可包括冷却回路，以用于冷却至少一个压气机的至少部分。冷却回路可被配置成从一次流获取空气，具体地说，从低压压气机的下游和高压压气机的上游获取空气。所述冷却回路可进一步被配置成将所提取的空气引导到所述至少一个压气机的所述至少部分。至少一个润滑罩壳可包括滚动轴承。密封件中的一个可布置在润滑罩壳的上游，且另一密封件可布置在润滑罩壳的下游。

9、所述润滑罩壳的上游末端可由安置于上游腔体中的两个纵向间隔开的密封件封闭，来自所述电动压气机的加压空气引入到所述上游腔体中，且所述润滑罩壳的下游末端可由安置于下游腔体中的两个纵向间隔开的密封件封闭，来自所述电动压气机的加压空气引入到所述下游腔体中。

10、冷却回路可被配置成将获取的空气引导到所述上游腔体和/或所述下游腔体。

11、电动压气机可被配置成通过上游腔体的下游密封件和下游腔体的上游密封件引入加压空气。

12、组合件可包括：至少一个供油泵，其被配置成将油供应到所述至少一个润滑罩壳；以及至少一个空气/油分离器，其连接到所述至少一个润滑罩壳且配置成回收引入到所述罩壳中的空气和油的混合物，并将油和空气从所述混合物中分离出来。

13、根据一个实施例，一次流穿过的至少一个压气机可以是低压压气机。组合件可包括低压压气机上游的第一润滑罩壳和低压压气机下游的第二润滑罩壳。仅第二润滑腔室可连接到电动压气机。

14、当然，第一润滑腔室和第二润滑腔室可由电动压气机加压。

15、组合件可包括多个润滑罩壳，所述罩壳中的至少一个可由电动压气机加压。所有润滑罩壳可连接到单个电动压气机。替代地，组合件可包含用于每一润滑罩壳的电动压气机。

16、根据一个实施例，组合件可包括阀，具体来说，自主或引导的，例如呈自主止回阀的形式，所述阀被布置成在电动压气机的旁路中，且被配置成在进入电动压气机的二次流中的空气处的压力高于阈值时使电动压气机短路。所述阈值可根据涡轮机的特性确定。在阀呈止回阀形式的情况下，阀在阀下游的压力高于上游的压力时关闭，在此情况下，电动压气机确保润滑罩壳的加压。阀可被配置成在阀两端的压力差大于所确定的阈值时打开，由此允许空气在不使用电动压气机的情况下供应到至少一个润滑罩壳。如果阀不是自主阀瓣而是受控装置，那么其开口可由发动机控制单元根据各种采集参数，且具体地说根据速度n2控制，可根据所述采集参数估计进入二次流中的空气水平处的压力。

17、在一个实施例中，用于向电动压气机供电的构件可被配置成在阀处于打开位置时中断所述电力供应，从而使所述电动压气机短路。

18、当阀打开时，到电动压气机的电力供应可中断，以便限制电动压气机的能耗。举例来说，到电动压气机的电力供应可以在阀的打开或关闭与电动压气机的接通或断开之间有时间延迟的情况下关闭或开启，以便维持瞬时阶段中的压力差。

19、至少一个润滑罩壳可包括穿过其且在至少一个润滑罩壳外部的任一侧上，具体地说沿着纵向轴线敞开的管，每一管在至少一个润滑罩壳的密封件中的一个处敞开且由电动压气机供应加压空气。

20、组合件可包含用于调节电动压气机以维持每一密封件的上游侧与下游侧之间的设定压力差的构件。所述压力差的大小可被设定成提供刚好适当量的压力，以确保空气流动穿过密封件，以防止油从所述至少一个润滑罩壳泄漏到外部。

21、电动压气机控制构件可被配置成控制电动压气机的输出以跨越所述至少一个润滑罩壳的密封件达到所述所确定的压力差。

22、可为涡轮机的不同旋转转子，例如涡轮机的叶片、涡轮机的压气机的转子或涡轮机的涡轮的转子提供一个或多个润滑罩壳。

23、电动压气机可连接到由电池或发电机或包括涡轮机的飞行器的内部电气系统供电的电动机，所述电动机设置在包括所述涡轮机的飞行器中。发动机和/或电池或发电机可位于涡轮机的相对较冷区域中。

24、本文涉及一种涡轮机，具体地说用于飞行器，所述涡轮机包括如上文所提及的组合件。