滑油喷嘴、滑油系统及航空发动机

技术领域

本公开涉及航空发动机润滑技术领域，尤其涉及一种滑油喷嘴、滑油系统及航空发动机。

背景技术

航空发动机具有高涡轮进口温度、高压比、高主主轴转速和严格的部件空间限制。虽然主要的大部件，如压气机、燃烧器和涡轮等是影响航空发动机性能提升的关键因素，但是作为辅助系统也承担着重要的作用。滑油系统作为航空发动机重要的辅助系统，其性能的好坏很大程度上决定了发动机能够正常运转。

滑油系统负责向摩擦零部件输送滑油，给发动机降温，同时清理各个零部件产生的碎屑。在航空发动机运行过程中，轴承和齿轮等转动零件相互接触摩擦，势必会产生摩擦损失和大量的热量。此时，需要通过润滑系统提供滑油来降低零部件的温度，带走零件之间产生的热量和磨损物，因此对于航空发动机主轴承以及传动系统中齿轮箱中的齿轮润滑和冷却是极为重要的。

传统的航空发动机轴承润滑方式主要包含环下润滑、端面润滑、滴油润滑、油浴润滑等，其中，随着现在航空发动机轴承公称通径(DN值)的增加，环下润滑的方式逐渐成为主流被大家所采用。对于传动系统中，齿轮的润滑，通常采用油气润滑的方式。

虽然传动系统中轴承和齿轮的润滑方式所不同，但是有一个共同点，就是需要通过喷嘴提供滑油，来带走部件产生的热量并提供润滑，提高喷嘴的润滑性能才能更好地达到传动系统的润滑和冷却。

发明内容

本公开的实施例提供了一种滑油喷嘴、滑油系统及航空发动机，能够提高滑油喷嘴的润滑性能。

根据本公开的第一方面，提供了一种滑油喷嘴，包括：

喷嘴主体，其内设有滑油流道，滑油流道的第一端作为滑油进口，且喷嘴主体上设有均与滑油流道连通的至少一个滑油喷口和至少一个工艺孔；和

至少一个堵头，被配置为一一对应地封闭至少一个工艺孔，至少一个堵头包括第一堵头，第一堵头至少设在与滑油喷口之间的距离小于预设距离的工艺孔，第一堵头包括封闭部和延伸部，封闭部用于封闭工艺孔，延伸部连接在封闭部的一端且伸入滑油流道。

在一些实施例中，至少一个堵头还包括第二堵头，第二堵头设在与滑油喷口之间的距离不小于预设距离的工艺孔，第二堵头仅包括封闭部。

在一些实施例中，延伸部的横截面为圆形、椭圆形第三或多边形。

在一些实施例中，延伸部远离封闭部的端面不超过距离第一堵头最近的滑油喷口的中心位置。

在一些实施例中，延伸部远离封闭部的端面位于距离第一堵头最近的滑油喷口的中心位置。

在一些实施例中，延伸部的外径小于滑油流道的内径。

在一些实施例中，延伸部的横截面积与延伸部所在滑油流道的横截面积的比值为1:4。

在一些实施例中，滑油流道包括：

第一流道段，第一流道段的第一端作为滑油进口；

第二流道段，第二流道段的第一端与第一流道段的第二端连通；和

第三流道段，第三流道段的第一端与第二流道段的第二端连通，第三流道段的第二端贯通形成其中一个工艺孔；

其中，至少一个滑油喷口包括：第一喷口、第二喷口和第三喷口，第一喷口靠近第三流道段的第一端设置，第二喷口和第三喷口均靠近第三流道段的第二端设置，且第二喷口位于第一喷口与第三喷口之间，第三流道段第二端的工艺孔与第三喷口之间的距离小于预设距离，且通过第一堵头封闭。

根据本公开的第二方面，提供了一种滑油系统，包括：上述实施例的滑油喷嘴。

根据本公开的第三方面，提供了一种航空发动机，包括：上述实施例的滑油系统。

本公开实施例的滑油喷嘴，通过在与滑油喷口之间的距离小于预设距离的工艺孔设置第一堵头，第一堵头的延伸部伸入到滑油流道中，能够有效地减小靠近该滑油喷口的旋流，抑制喷嘴内部滑油的二次流，从而明显地减小滑油喷口外部流线的发散程度，使喷出的润滑油能够有效地进入喷油环，提高滑油喷嘴的润滑性能，进而将航空发动机中传动系统的故障率，并提高使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是本公开滑油喷嘴的一些实施例的立体图。

图2是本公开滑油喷嘴的一些实施例的主视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是本公开滑油喷嘴中第一堵头的一些实施例的结构示意图。

图5是本公开滑油喷嘴中第一堵头的另一些实施例的结构示意图。

图6是本公开滑油喷嘴中第二堵头的一些实施例的结构示意图。

图7和图8分别为滑油喷嘴中离第三喷口最近的工艺孔安装第二堵头和第一堵头的喷油效果对比图。

具体实施方式

以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系均是基于滑油喷嘴处于行进时的方向进行定义，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图8所示，本公开提供了一种滑油喷嘴，在一些实施例中，包括：喷嘴主体1和至少一个堵头。

其中，如图3所示，喷嘴主体1，其内设有滑油流道12，滑油流道12的第一端作为滑油进口13，用于从供油系统引入润滑油，且喷嘴主体1上设有均与滑油流道12连通的至少一个滑油喷口和至少一个工艺孔17。滑油喷口用于将润滑油喷出至喷油环，以通过喷油环转动时的离心作用将润滑油甩入传动系统中的齿轮或轴承。如图1和图2，喷嘴主体1位于滑油进口13的对侧设有安装部4。

为了使喷出的滑油更集中以便更容易进入喷油环，滑油喷口的横截面积不能太大，但为了保证润滑效果对喷出的润滑油量也有要求，为解决该问题可设置多个滑油喷口。

在喷嘴主体1内加工滑油流道12时，为了便于加工出滑油流道12的各个分段，需要在喷嘴主体1上开设工艺孔17，在使用时需要将各工艺孔17封闭。

如图3所示，至少一个堵头被配置为一一对应地封闭至少一个工艺孔17，至少一个堵头包括第一堵头2，第一堵头2至少设在与滑油喷口之间的距离小于预设距离的工艺孔17，第一堵头2包括封闭部21和延伸部22，封闭部21用于封闭工艺孔17，其形状和尺寸与工艺孔17匹配，延伸部22连接在封闭部21的一端且伸入滑油流道12。例如，延伸部22可位于封闭部21的中心位置。

延伸部22与封闭部21可分段加工再连接，也可一体成型，结构简单，加工的工艺灵活性较大，为了加工方便，在延伸部22与封闭部21的连接处可设置圆角或倒角。

发明人通过长期的仿真和试验，发现滑油喷口距离工艺孔17距离较近时，容易在滑油流道12内部产生旋流，导致滑油喷口喷出的流体非常发散，润滑油不能很好地全部进入喷油环，喷嘴润滑性能较差。但是，在航空发动机的滑油系统中，滑油喷嘴周围还安装有其它零部件，由于滑油喷嘴安装空间的限制，也无法增大滑油喷口与某些工艺孔17之间的距离。

对于这一设计难题，发明人考虑通过对堵头进行改进来抑制喷嘴内部的旋流。本公开的该实施例通过在与滑油喷口之间的距离小于预设距离的工艺孔17设置第一堵头2，第一堵头2的延伸部22伸入到滑油流道12中，能够有效地减小靠近该滑油喷口的旋流，抑制喷嘴内部滑油的二次流，从而明显地减小滑油喷口外部流线的发散程度，使喷出的润滑油能够有效地进入喷油环，提高滑油喷嘴的润滑性能，进而将航空发动机中传动系统的故障率，并提高使用寿命。

在一些实施例中，如图3和图6所示，至少一个堵头还包括第二堵头3，第二堵头3设在与滑油喷口之间的距离不小于预设距离的工艺孔17，第二堵头3仅包括封闭部21。

该实施例对于外部流线发散程度较低的工艺孔17采用第二堵头3，在满足喷嘴润滑性能的基础上，可降低堵头的加工难度，降低成本。

可选地，对于与滑油喷口之间的距离不小于预设距离的工艺孔17，也可采用第一堵头2，以最大限度地抑制喷嘴内部滑油的旋流，提高滑油喷嘴的润滑性能。

如图4所示，延伸部22的横截面为圆形，由于延伸部22表面呈圆弧过渡，且外壁的周向各处与滑油流道12内壁之间距离相等，可对喷嘴内部滑油获得更优的一致效果。可选地，延伸部22的横截面也可以为椭圆形或多边形，多边形可以为三角形、矩形或其它多边形，图5的实施例中延伸部22的横截面为矩形。

如图3所示，延伸部22远离封闭部21的端面不超过距离第一堵头2最近的滑油喷口的中心位置。滑油喷口的中心位置是指沿滑油流道12的延伸方向的中心位置。

该实施例中，延伸部22的探入深度取决于滑油喷口的中心位置，此种设置方式能够在抑制喷嘴内滑油剧烈流动的基础上，不影响滑油喷口的喷油流量，满足润滑需求。

较优地，如图3所示，延伸部22远离封闭部21的端面位于距离第一堵头2最近的滑油喷口的中心位置。即延伸部22一直延伸到距离第一堵头2最近的滑油喷口的中心位置。

此种设置方式能够在不影响滑油喷口的喷油流量，满足润滑需求的基础上，最大限度地抑制滑油喷嘴内的旋流，提高滑油喷嘴的润滑性能。此外，在延伸部22远离封闭部21的端面小于距离第一堵头2最近的滑油喷口的中心位置时，第一堵头2对于各滑油喷口的出油量更加没有影响。若延伸部22远离封闭部21的端面大于距离第一堵头2最近的滑油喷口的中心位置时，可能会产生供油不足的风险。

如图3所示，延伸部22的外径小于滑油流道12的内径。此种结构可使安装更加容易，又能使滑油通过延伸部22周围的空间进入滑油喷口，不影响滑油喷口的喷油量。

较优地，延伸部22的横截面积与延伸部22所在滑油流道12的横截面积的比值为1:4。如图3所示，滑油流道12的内径D1换算得到横截面积为S

如图3所示，滑油流道12包括：第一流道段121，第一流道段121的第一端作为滑油进口13；第二流道段122，第二流道段122的第一端与第一流道段121的第二端连通，第二流道段122可与第一流道段121垂直；和第三流道段123，第三流道段123的第一端与第二流道段122的第二端连通，第三流道段123的第二端贯通形成其中一个工艺孔17，第三流道段123与第一流道段121平行。为了便于加工滑油流道12，第二流道段122的第一端也设有工艺孔17。

其中，至少一个滑油喷口包括：第一喷口14、第二喷口15和第三喷口16，第一喷口14靠近第三流道段123的第一端设置，第二喷口15和第三喷口16均靠近第三流道段123的第二端设置，且第二喷口15位于第一喷口14与第三喷口16之间，第三流道段123第二端的工艺孔17与第三喷口16之间的距离小于预设距离，且通过第一堵头2封闭。第三流道123第二端工艺孔17与第一喷口14的距离大于预设距离，第二流道122第一端工艺孔与第一喷口14的距离也大于预设距离。因此，第三流道123第二端工艺孔17和第二流道122第一端工艺孔可通过第二堵头3封闭。

下面对图3所示的滑油喷嘴的性能进行对比分析。

如图7所示，第三通道段123第二端的工艺孔17距离第三喷口16距离较近，其采用了第二堵头3，只能封闭管路，防止滑油流出的作用。从图中可以看出，滑油喷口外部流线的发散较大，喷嘴性能较差。

如图8所示，第三通道段123第二端的工艺孔17距离第三喷口16距离较近，其采用了第一堵头2，由于第一堵头2具有延伸部22，其对于滑油喷嘴内部的流动能够产生正向影响，可以有效抑制流体的二次流，使第一喷口14、第二喷口15和第三喷口16的外部流线发散性均得到明显改善，发散程度降低，提高滑油喷嘴的性能，确保其能够为主轴轴承，传动齿轮箱的齿轮啮合区和轴承提供润滑和冷却。

具体地，第三喷口16的外部流线对应的α的角度明显减小，且第二喷口15和第一喷口14的外部流线分别对应的β和γ角度也有一定程度减小，由此可体现出采用第一堵头2对于喷嘴性能的效果。

其次，本公开提供了一种滑油系统，包括上述实施例的滑油喷嘴。该滑油系统能够对航空发动机传动系统中的齿轮和轴承提供润滑。该滑油系统可用于航空发动机和地面燃机。

再次，本公开提供了一种航空发动机，包括上述实施例的滑油系统。航空发动机结构复杂，经过长时间的发展和实践的应用，成熟度已经较高，部件进行较大变动的难度和限制较大。本公开从喷嘴结构的本身出发，提出了一种特制的喷嘴堵头作为喷嘴的组件，该堵头结构形式简单，易加工，装配容易，并且还能够提高滑油喷嘴的性能，更好地为发动机主轴轴承和传动齿轮箱的齿轮提供润滑和冷却的作用。

以上对本公开所提供的实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。