涡轮机离心式通气器构件和用于制造所述构件的方法技术

本发明专利技术涉及从涡轮机的空气/油混合物中去除气体的离心式通气器的构件，构件旨在绕对称轴线(X)旋转，构件包括结构部件(2，3)，其构造成界定用于所述混合物的流动的流动路径(4)，流动路径包括：用于所述混合物离心分离的周向室(10)；用于所述空气/油混合物进入所述室(10)的轴向入口(6)；径向油出口(9)，用于无油空气的出口(16)，构件还包括至少一个蜂窝结构(5)，例如由金属泡沫类型的材料制成，被构造成在允许空气通过的同时过滤油并至少占据所述流动路径(4)中的空间(17)，从而关闭轴向入口(6)和内部径向出口(12)之间的连通，特征在于，结构部件(2、3)和蜂窝结构(5)形成为单个构件。本发明专利技术还涉及所述构件的增材制造的方法。

Turbine centrifugal breather components and methods for manufacturing the components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮机离心式通气器构件和用于制造所述构件的方法
本专利技术涉及一种涡轮机离心式除气器。
技术介绍
现有技术尤其包括文献WO-A2-0236240、FR-A1-2299898、EP-A1-0780546和EP-A1-2352908。涡轮机是复杂的系统，具有一定数量的旋转组件(涡轮、压缩机等)，这些组件必须配备密封装置。这些密封装置通常由布置在旋转组件附近的压缩空气迷宫式密封件制成。为此，直接在涡轮机的空气管道中对空气进行采样。然后，该空气通过为此目的而设置的不同迷宫行进进入涡轮机，然后从涡轮机向外排出，以限制涡轮机其他区域(尤其是减速齿轮、附件箱等)的压力增加。但是，该空气经过涡轮机的不同区域后，充满了用于冷却和润滑旋转组件轴承和小齿轮的油。为了避免排放充满油的空气，减少涡轮机的生态影响，减少油耗并限制油储备的填充操作，重要的是提供除气器，以在空气从涡轮机向外排出之前能够使油从空气分离。这种除气器通常由机械动力输出装置布置和驱动，该机械动力输出装置在涡轮机的附件箱或减速齿轮的水平处。以一种已知的方式，这种离心式除气器包括一个或多个空气/油混合物的离心分离壳室，该离心分离壳室围绕空心轴布置并且由外环形壁和内环形壁界定。除气器还包括用于向壳室供应空气/油混合物的轴向入口，以及布置在外壁中的周缘油出口。因此，在除气器的通常通过减速齿轮或附件箱的小齿轮获得的旋转期间，油自然地通过离心力被驱动朝向布置在除气器的周缘的油出口。此外，无油的空气出口布置在内壁中且与空心轴连接，这使得可以向外排出空气。<br>某些除气器，例如在申请WO-A1-2011004023中描述的除气器，还包括布置在除气器的壳室中的过滤器，以改善油滴的捕获并因此有利于混合物脱油。实际上，过滤器增加了可用的接触表面，并因此提高了由混合物流传输的油滴粘附到壁上的可能性。这些过滤器通常由金属泡沫形成，例如以商品名出售的泡沫。然而，内部负载损失通常会对已知的除气器的性能产生不利影响，内部负载损失尤其是由于两个原因造成的，即在脱油过程中空气流所用的包括离心壳室的管道形式和金属泡沫的存在。关于除气器的限定了由空气流采用的管道的内部形式，制造方法对于待实现的最佳几何形状的可能性而言可能是有限的。关于金属泡沫的存在，负载损失是由于以下事实造成的：在高速度下(例如，对于大约6000rpm的速度)，由金属泡沫构成的前表面充当壁且空气颗粒在泡沫中的渗透程度很低。从这一观点出发，例如集成确定的泡沫的已知的制造方法不能控制结构的几何形状。因此，要找到与两个方面兼容的技术/生产手段解决方案对就很复杂，这两个方面是损失的最小化和脱油能力的最优化。因此，找到的解决方案是这两个方面之间的折衷，而不是两者的最佳选择。作为一个示例，铸造使得可以产生复杂的形状，从而限制负载损失，但是使复杂的金属泡沫被集成或降低了其增益。根据另一个示例，传统的机加工使得可以集成金属泡沫，但是限制了产生空气管道形式的自由度并且使构件参考的数量成倍增加。在这种情况下，壳室的形式对于负载损失不是最佳的，并且泡沫结构的几何形状的选择会被进入内部空间的入口所限制，该泡沫结构容纳在壳室中以有利于穿过它们的空气流。因此，需要设计一种除气器，该除气器的制造方法使得关于在脱油期间使空气流流通所选几何形状具有一定的自由度，并且可以简单地集成“金属泡沫”类型的结构，该结构能够提高油滴的捕获率。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种满足上述需求的除气器设计，以获得一种涡轮机离心式除气器，该涡轮机离心式除气器相对于已知的除气器具有改进的性能。本专利技术的目的还在于提供一种除气器，其中泡沫的结构使得它通过最小化相关的负载损失来最大化捕获的油滴数量。
技术实现思路
为此，本专利技术涉及一种用于涡轮机空气/油混合物的离心式除气器的构件，该构件旨在绕对称轴线旋转，该构件包括结构部件，该结构部件被构造成界定用于所述混合物的流动的管道，该管道包括：-所述空气/油混合物的至少一个环形轴向入口和环形内部径向出口，环形内部径向出口比所述轴向入口更靠近对称轴线并且被构造成使无油空气排出；-周向离心壳室，该周向离心壳室在包括所述轴向入口的第一端部和与所述内部径向出口连通的第二端部之间轴向延伸；-至少一个径向油出口，该径向油出口布置在离心壳室的大致环形的径向外壁中，并且构造成能够使通过离心从所述混合物分离的油从除气器向外排出。该构件还包括至少一个蜂窝结构，例如泡沫或网格，蜂窝结构被构造成允许空气通过的同时过滤油并且占据所述管道中的至少一个空间，从而关闭轴向入口和内部径向出口之间的连通。所述构件的特征在于，结构部件和蜂窝部件由单个构件形成。在本申请中，两个构件或部件“由单个构件形成”是指以下事实：这两个构件或部件是一体式的，即物理上连接在一起，并且在不损坏它们的情况下不能断开。应当注意，结构部件和蜂窝结构由单个构件形成，但是不必由相同的材料制成。特别地，蜂窝结构的多孔材料可以是金属的或非金属的。确实可以设想考虑此构件的塑料应用，因为在附件箱中，至少在直升机涡轮中，它们在从离心的观点来看是可以接受的旋转速度下被使用，但也在所谓的“冷”温度(<200℃)下被使用。蜂窝结构由多孔材料制成，该多孔材料使得可以与空气/油混合物形成大的潜在接触表面。这使得可以提高捕获油颗粒的可能性，该油颗粒随后被离心到除气器外部。多孔材料可以形成具有随机几何形状的泡沫。优选地，材料形成呈现出重复图案的网格。蜂窝结构充当过滤器。此外，离心作用使得可以通过连续排出粘附在过滤器上的油滴来避免所述过滤器的饱和。专利技术人已经认识到，例如通过增材制造来生产构件(其中结构部件和蜂窝结构由单个构件形成)的事实使得可以优化两个结构部件的形式，以引导通过这两个结构部件的流体流动，从而使负载损失最小，并且容易地集成容纳在管道的合适空间中的蜂窝结构，从而改善了分离油和空气的性能。另外，单个构件的制造使得在金属泡沫的结构上具有更大的自由度。可以避免使用产品目录中预先确定的泡沫。优选地，无材料空间在离心壳室中在轴向入口与蜂窝结构所占据的空间之间轴向延伸，由蜂窝结构占据的所述空间至少部分地在离心壳室内部延伸。无材料空间有利于抽吸待分离的空气/油混合物，并有助于分离大直径的油滴，而具有蜂窝结构的空间则有利于捕获剩余的待穿过离心壳室的外壁的轴向油出口排出的油颗粒。换句话说，蜂窝结构没有完全充满离心壳室(其中在除气器运行时，离心力主要施加在离心壳室中)，但仅在离心壳室的末端处有空间。轴向混合物入口附近的第一空间没有多孔材料。这种特殊的结构使得空气/油混合物可以通过轴向入口进入构件，并在无材料空间中轴向流通而不会产生明显的负载损失。在该第一空间中，通过在离心力的作用下使大直径的油滴朝着离心壳室的周缘移动来进行第一脱油阶段。然后，蜂窝结构的多孔材料被空气和剩余的油滴(即，具有较小直径的油滴)轴向攻击，从而限制了负载损失。然后将由多孔材料捕获的油滴向离心壳室的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于空气/油混合物的涡轮机离心式除气器的构件(1)，所述构件旨在绕对称轴线(X)旋转，所述构件包括结构部件(2，3)，所述结构部件被构造成界定出用于所述混合物的流动的管道(4)，所述管道包括：/n-所述空气/油混合物的至少一个环形轴向入口(6)和环形内部径向出口(12)，所述环形内部径向出口比所述轴向入口(6)更靠近所述对称轴线(X)并且被构造成排出无油空气；/n-周向离心壳室(7)，所述周向离心壳室在包括所述轴向入口(6)的第一端部和与所述内部径向出口(12)连通的第二端部之间轴向延伸；/n-至少一个径向油出口(9)，所述至少一个径向油出口布置在所述离心壳室(7)的大致环形的径向外壁(3b)中，并且被构造成能够将通过离心从所述混合物分离的油从所述除气器向外排出；/n所述构件进一步包括至少一个蜂窝结构(5)，例如泡沫或网格，所述至少一个蜂窝结构被构造成在允许空气通过的同时过滤油并占据所述管道(4)中的至少一个空间(17)，从而关闭所述轴向入口(6)和所述内部径向出口(12)之间的连通，其特征在于，所述结构部件(2，3)和所述蜂窝结构(5)由单个构件形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 FR 17589091.用于空气/油混合物的涡轮机离心式除气器的构件(1)，所述构件旨在绕对称轴线(X)旋转，所述构件包括结构部件(2，3)，所述结构部件被构造成界定出用于所述混合物的流动的管道(4)，所述管道包括：
-所述空气/油混合物的至少一个环形轴向入口(6)和环形内部径向出口(12)，所述环形内部径向出口比所述轴向入口(6)更靠近所述对称轴线(X)并且被构造成排出无油空气；
-周向离心壳室(7)，所述周向离心壳室在包括所述轴向入口(6)的第一端部和与所述内部径向出口(12)连通的第二端部之间轴向延伸；
-至少一个径向油出口(9)，所述至少一个径向油出口布置在所述离心壳室(7)的大致环形的径向外壁(3b)中，并且被构造成能够将通过离心从所述混合物分离的油从所述除气器向外排出；
所述构件进一步包括至少一个蜂窝结构(5)，例如泡沫或网格，所述至少一个蜂窝结构被构造成在允许空气通过的同时过滤油并占据所述管道(4)中的至少一个空间(17)，从而关闭所述轴向入口(6)和所述内部径向出口(12)之间的连通，其特征在于，所述结构部件(2，3)和所述蜂窝结构(5)由单个构件形成。


2.根据权利要求1所述的构件(1)，其特征在于，无材料空间(16)在所述轴向入口(6)和由所述蜂窝结构(5)占据的空间(17)之间轴向延伸到所述离心壳室(7)中，由所述蜂窝结构(5)占据的所述空间至少部分地在所述离心壳室(7)内部延伸。


3.根据前述权利要求中的一项所述的构件(1)，其中，所述结构部件包括回转的第一壳体(2)，所述第一壳体被回转的第二壳体(3)包围，所述第一壳体和所述第二壳体分别形成所述管道的内周向壁和外周向壁，所述第二壳体(3)包括第一部分和基本上径向的第二部分(3a)，所述第一部分形成所述离心壳室(7)的径向外壁(3b)，所述第二部分限定出所述管道(4)的与所述轴向入口(6)相对的轴向边界。


4.根据前一项权利要求所述的构件(1)，其中，所述第一壳体(2)包括与所述径向入口(6)相对的轴向端部(2a)，所述轴向端部与所述第二壳体(3)的第二部分(3a)一起限定出在所述离心壳室(7)的第二端部的水平处朝向所述对称轴线(X)的出口(10)，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德·尼芬克尔，本杰明·弗勒瑞格，塞德里克·朗佩格纳特，塞缪尔·茹瑟林，皮埃尔·盖姆，塞德里克·盖奥盖特，雷米·兰奎廷，菲利普·欧露阿朗，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR