起动机的节流喷嘴及包含其的航空发动机

技术领域

本发明涉及一种起动机的节流喷嘴及包含其的航空发动机。

背景技术

航空飞行器的动力装置——航空发动机是航空飞行器性能的决定因素之一，被大家称为飞机的心脏,是飞行安全的重要保障，是科技水平和工业基础发展的重要标志。传动系统作为航空发动机的动力之源，其不仅要传递扭矩还要传递轴向力，甚至还要传递径向力等各种载荷。附件齿轮箱是传动系统中非常重要的齿轮箱之一，通常被简称为AGB，是传动系统的关键组成部分，其作为运动和动力的传递装置，将发动机的动力传递给附件系统，附件齿轮箱是保证航空发动机正常工作的关键部件之一，其能否稳定运转直接影响到整个发动机的可靠性和稳定性。

附件齿轮箱的齿轮啮合区以及轴承通常采用喷射润滑方式，将滑油通过加压的方式，从节流喷嘴供向滑油喷嘴，并从滑油喷嘴的喷孔喷出，滑油雾化后的小油滴喷射到轴承、齿轮处，对之进行冷却和润滑，小油滴在轴承表面、齿轮箱表面以及附件齿轮机匣的内壁面会形成液膜汇集到回油管路中进入回油池，回油池的滑油将被回油泵通过底部的回油口汲取出来，经过滑油过滤器后，泵送到散热器中冷却，冷却后的滑油返回滑油箱中。

现有技术中的节流喷嘴设有喷油口、主流段和堵头，滑油从堵头流入经主流段最后从喷油口供向滑油喷嘴，喷油口尺寸小于主流段，也就是说对于滑油主要产生阻力在于喷油口处，对于供油压力较大的情况，能够满足要求，因为供油压力较大的时候，滑油的流量较大，因此在能够进行一次节流的情况下，就能够满足设计的要求，但是如果滑油供油压力较低的情况下，滑油的供油需求量较小，此时节流喷嘴的结构就无法满足要求，从喷油口的喷出的流量会大于附件齿轮箱的滑油需求量，即使将喷油口的直径缩小到加工能力范围内的最小，依然是无法满足要求的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中节流喷嘴的喷油量过大的缺陷，提供一种起动机的节流喷嘴及包含其的航空发动机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种起动机的节流喷嘴，其包括有依次连接的第一节流段和第二节流段，所述第一节流段的内腔直径大于所述第二节流段的内腔直径，所述节流喷嘴还包括有：

第三节流段，所述第三节流段连接于所述第二节流段远离所述第一节流段的一端且所述第三节流段的节流孔直径小于所述第二节流段的内腔直径，所述节流喷嘴的入口依次通过所述第一节流段的内腔、所述第二节流段的内腔、所述节流孔与所述节流喷嘴的出口连通。

在本方案中，第一节流段、第二节流段连通和第三节流段依次连通，通过第二节流段增大节流喷嘴的阻力，以使得流过第二节流段的滑油量大大降低，并且通过设置第三节流段，且第三节流段的节流孔直径小于第二节流段的内腔直径进一步增大滑油从节流喷嘴的出口流出的阻力，减少了从节流喷嘴出口流出的滑油的流量。

较佳地，所述节流喷嘴还包括有节流单元，所述节流单元分为第一节流单元和第二节流单元，所述第一节流段内嵌设有所述第一节流单元，所述第一节流单元的节流孔位于所述入口与所述第一节流段之间的通路上，所述第一节流单元的节流孔的直径小于所述第一节流段的内腔直径。

在本方案中，第一节流单元位于第一节流段内且第一节流段设有内腔，第一节流单元的节流孔的直径小于第一节流段的内腔直径，也就是说滑油从节流喷嘴的入口流入第一节流段时，经过第一节流单元的节流孔流向第一节流段的内腔，因内腔直径大于节流孔直径，而使得流过节流孔的滑油流速降低，以此实现一定时间内的滑油流向第二节流段的流量降低，并且通过第一节流单元的节流孔进一步增大节流喷嘴内的阻力，通过第一节流单元的节流孔、第二节流段和第三节流段的节流孔相互配合，以使得从节流喷嘴的出口流出的滑油量进一步减少。

较佳地，所述第三节流段内嵌设有所述第二节流单元，所述第三节流段的节流孔设于所述第二节流单元上，所述第三节流段的节流孔的直径小于所述第三节流段的内腔直径。

在本方案中，第三节流段内同样设有内腔，并且第三节流段内还设有第二节流单元，第二节流单元的节流孔的直径小于第三节流段的内腔直径，也就是说第三节流段的内腔直径大于节流孔的直径，滑油经第二节流段流入第三节流段的内腔中，因第三节流段的内腔尺寸较大而使得滑油流速得到放缓，流速降低的滑油流向节流孔，因节流孔尺寸较小而使得滑油的流量进一步减少，以此实现降低流出节流喷嘴的出口的滑油流量。

较佳地，所述第一节流单元的节流孔的轴线与所述第二节流段的轴线重合。

在本方案中，第一节流单元的节流孔的轴线与第二节流段的轴线重合，其目的在于，保证滑油的流动方向一致，并且通过第二节流段的内腔直径小于第一节流段的内腔直径来实现第二节流段相比于第一节流段的滑油流量下降的目的。

较佳地，所述第一节流单元的节流孔的轴线与所述第二节流段的轴线不重合。

在本方案中，第一节流单元的节流孔的轴向还可与第二节流段的轴线不重合，进而使得滑油在从第一节流段流向第二节流段时，滑油首先会在加压下冲击第一节流段的底部，进而在冲击过后降低滑油的流速，并流向第二节流段，以此实现一定时间内的滑油流过第二节流段的流量降低。

较佳地，所述第一节流段的外周面上设置有与所述第一节流段的内腔连通的出油孔。

在本方案中，出油孔沿第一节流段的径向方向设置且出油孔与第一节流段的内腔连通，从节流喷嘴的入口流入的滑油，经第一节流单元的节流孔和第二节流段的内腔直径较小的阻挡，而使得多余的滑油积蓄在第一节流段的内腔中，通过出油孔以使得多余的滑油回流至油箱中，以便于再次供油，既节约了成本，又提高了滑油的循环利用率。

较佳地，所述节流单元还包括有可拆卸连接的第一堵头和第二堵头，所述节流孔位于所述第一堵头上，所述第一堵头开设有凹槽，且所述第二堵头插接连接于所述凹槽内，所述第二堵头开设有通孔，所述节流孔与所述通孔连通。

在本方案中，第一堵头与第二堵头插接连接，第二堵头穿设于第一堵头的凹槽内，节流孔贯通第一堵头，通孔贯通第二堵头，当通孔的直径与节流孔的直径相同时，滑油流过通孔和节流孔相当于只流过节流孔，也就是节流单元的一次节流功能，而当通孔的直径与节流孔的直径不同时，节流孔或通孔还会分别阻挡一次滑油的流速，进而实现节流单元的二次节流功能。

较佳地，所述节流孔的轴线与所述通孔的轴线重合。

在本方案中，节流孔的轴线与通孔的轴线重合的情况下，滑油依次流过，通过节流孔的直径与通孔的直径变化来实现节流单元的降低滑油流速的目的。

较佳地，所述节流孔的轴线与所述通孔的轴线不重合。

在本方案中，当节流孔的轴线与通孔的轴线不重合的情况下，滑油依次流过时，不仅能够通过节流孔的直径与通孔的直径降低滑油的流速，还可以通过滑油冲击在第一堵头的端部而降低流向节流孔的滑油流量，以此实现降低节流喷嘴的出口流出的滑油流量。

较佳地，所述第二节流段的内腔通路至少设有两个，所述内腔通路的轴线不与所述第一节流段的内腔轴线重合和/或所述第三节流段的内腔轴线重合。

在本方案中，第二节流段的内腔可以设有两个，其目的在于，当滑油流量过小而无法满足节流喷嘴的出口的滑油需求量时，通过增加第二节流段的方式，来增加流过第二节流段的滑油流量，以实现满足滑油需求量的目的，此为本申请的一种较佳的结构设置。

较佳地，所述第一节流段与所述第二节流段连接处端面为平面。

在本方案中，第一节流段的底部，也就是第一节流段与第二节流段连接处为平面，滑油经节流喷嘴的入口流入，并经第一节流单元流入第一节流段的内腔，进而沿第一节流段的内腔流向第二节流段，当连接处端面为平面时，滑油在流向第二节流段时，首先冲击在平面上，并以此降低滑油的流速，而经过降低流速的滑油再流向第二节流段时，相比于锥面的第一节流段的底部，其一定时间段内的滑油流量得以降低，实现了降低节流喷嘴的出口的滑油流量。

一种航空发动机，其包括如上述任意一项所述的起动机的节流喷嘴。

在本方案中，采用上述节流喷嘴的航空发动机能够在航空发动机滑油需求量较低的情况下，通过节流喷嘴满足较低的滑油需求量，避免多余的滑油进入航空发动机的系统，以实现航空发动机的效率最大化。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过设置第三节流段，第三节流段与第一节流段和第二节流段配合并由于第三节流段的节流孔的直径小于第二节流段的内腔直径，而使得滑油经第一节流段、第二节流段和第三节流段从节流喷嘴的出口流出的滑油流量进一步减少，以此实现降低滑油流量并满足较小的滑油需求量的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1的节流喷嘴的立体图。

图2为本发明实施例1的节流喷嘴的剖视图。

图3为本发明实施例1的节流单元的结构示意图。

图4为本发明实施例1的第二节流段于第一节流段的轴线不重合的结构示意图。

图5为本发明实施例1的第一节流段的结构示意图。

图6为本发明实施例2的第二节流段的结构示意图。

附图标记说明：

节流喷嘴1

第一节流段11

第一节流段内腔111

第二节流段12

第二节流段内腔121

第三节流段13

第三节流段内腔130

第三节流段节流孔131

入口21

出口22

节流单元31

第一节流单元311

第一节流单元节流孔3111

第二节流单元312

出油孔4

第一堵头51

第二堵头52

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

附件齿轮箱是航空发动机的传动系统中的关键组成部分，通过供油系统向附件齿轮箱供油以进行齿轮的润滑，对于供油系统来说，往往采用加压喷射滑油的润滑方式进行，通过供油系统中的节流喷嘴1限制滑油的流量以满足附件齿轮箱中各个齿轮箱的不同滑油需求量。

而本实施例提供了一种起动机的节流喷嘴1，具体结构如图1、图2所示，其包括有依次连接的第一节流段11和第二节流段12，第一节流段内腔111直径大于第二节流段内腔121直径，另外，节流喷嘴还包括有：第三节流段13，第三节流段13连接于第二节流段12远离第一节流段11的一端，也就是说第一节流段11、第二节流段12连通和第三节流段13依次连通，第三节流段节流孔131直径小于第二节流段内腔121直径，而又由于第二节流段内腔121直径小于第一节流段内腔111直径，滑油经节流喷嘴1的入口21依次通过第一节流段内腔111和第二节流段内腔121，此时，滑油被第二节流段内腔121所节流，即通过第二节流段内腔121的滑油流量降低，以实现节流喷嘴1的出口22降低滑油流量的目的，而进入第二节流段内腔121的滑油又流向第三节流段13，由于第三节流段节流孔131的直径小于第二节流段内腔121的直径，滑油被第三节流段节流孔131所节流，而使得流出第三节流段节流孔131的滑油流量进一步降低，以实现了节流喷嘴1的出口22滑油流量进一步降低的目的，通过第三节流段13来满足齿轮箱的最低滑油需求量，以避免多余的滑油流入齿轮箱，增加齿轮箱内回油池的回油压力，在保证齿轮箱正常工作的情况下，节约了齿轮箱的润滑成本。

另外，节流喷嘴1还包括有节流单元31，节流单元31分为第一节流单元311和第二节流单元312，第一节流段11内嵌设有第一节流单元311，第三节流段13内嵌设有第二节流单元312，第一节流段11、第二节流段12和第三节流段13为圆柱形孔，采用圆柱形孔便于加工和模型优化，当然也可以选用其他形状的孔，而相应的，第一节流单元311和第二节流单元312选用圆柱形件并贴合于第一节流段11和第三节流段13的内壁上，入口21的直径与第一节流段内腔111直径相同，以便于第一节流单元311通过入口21装入第一节流段11内，第一节流单元节流孔3111的直径小于第一节流段内腔111直径，滑油通过入口21流入第一节流单元311，并通过第一节流单元节流孔3111的直径比入口21直径小而阻挡部分滑油流向第一节流段内腔111，以此降低流入节流喷嘴1的滑油流量。

并且，第一节流单元节流孔3111位于入口21与第一节流段11之间的通路上，进一步地，第一节流单元311靠近入口21设置，第一节流段内腔111也就是圆柱形孔的底部距第一节流单元311之间存在一定距离，又由于第一节流段内腔111的直径大于第一节流单元节流孔3111的直径，滑油通过供油系统加压喷入节流喷嘴1内时，通过第一节流单元节流孔3111以使得滑油流量流入第一节流段内腔111内减少，加压后的滑油在流入较大尺寸的第一节流段内腔111中，挤压滑油的第一节流单元节流孔3111的内壁消失而滑油扩散至第一节流段内腔111中，滑油扩散后，原本加压的滑油流速相比于扩散后的滑油流速高，也就是说滑油从节流喷嘴1的入口21流入第一节流段11时，经过第一节流单元节流孔3111流向第一节流段内腔111，因第一节流段内腔111直径大于第一节流单元节流孔3111直径，而使得流过第一节流单元节流孔3111的滑油流速降低，以此实现一定时间内的滑油流向第二节流段12的流量降低，以此降低一定时间内流出节流喷嘴1的出口22的滑油流量。

同样的，第三节流段节流孔131设于第二节流单元312上，第三节流段内腔130一端连通第二节流段内腔121，而第三节流段内腔130的另一端连通节流喷嘴1的出口22，第二节流单元312贴合于第三节流段内腔130内壁上且靠近出口22设置，也就是说第二节流段12与第二节流单元312之间设有第三节流段内腔130，而第三节流段内腔130直径大于第二节流段内腔121直径，并且第三节流段节流孔131的直径小于第三节流段内腔130直径，滑油经第二节流段内腔121流入第三节流段内腔130中，因第三节流段内腔130尺寸较大而使得滑油流速得到放缓，流速降低的滑油流向第三节流段节流孔131，因第三节流段节流孔131尺寸较小而使得滑油的流量进一步减少，以此实现降低流出节流喷嘴1的出口22的滑油流量。

在本实施例中，首先通过第一节流单元节流孔3111增大节流喷嘴1的入口21的阻力，以此减少进入节流喷嘴1内的滑油流量，而通过第一节流段内腔111降低从第一节流单元节流孔3111流入的滑油流速，以减少一定时间内流向第二节流段12的滑油流量，相当于增大了第一节流段11的阻力，然后，滑油流入第二节流段12，通过第二节流段内腔121直径小于第一节流段内腔111直径而增大滑油流动阻力，流入第二节流段内腔121的滑油流量进一步降低，最后，从第二节流段内腔121流出并流向第三节流段13的滑油同样通过第三节流段内腔130直径大于第二节流段内腔121直径而降低流入第三节流段内腔130的滑油流速，进一步降低了滑油流速，其作用同样相当于增大了第三节流段13的阻力，而且第三节流段节流孔131位于第二节流单元312上，第三节流段节流孔131的直径小于第二节流段内腔121的直径，且第三节流段节流孔131的直径小于第三节流段内腔130的直径，进一步增大了滑油流动阻力，从而使得节流喷嘴1的出口22的滑油流量进一步减少，为了满足齿轮箱的最小滑油需求量，第一节流单元节流孔3111、第三节流段节流孔131和第二节流段内腔121选用加工范围内所允许的最小刀具进行加工，以使得节流喷嘴1的出口22流出的滑油流量满足齿轮箱的最小滑油需求量，避免多余滑油进行齿轮箱内所引发的回收耗能和清洁问题。

在本实施例的另一种实施方式中，可以使得第一节流单元节流孔3111的直径小于第二节流段内腔121直径，从而实现流入节流喷嘴1的滑油流量降低，其目的同样是降低节流喷嘴1的出口的滑油流量，而根据齿轮箱的实际滑油需求量，当滑油需求量大于节流喷嘴1的出口22的滑油流量时，通过适当扩大第一节流单元节流孔3111的直径或是第三节流段节流孔131的直径，以满足较大的实际滑油需求量，第一节流单元311或第二节流单元312的扩孔方式为现有技术，在此不做过多赘述。

在第一节流段11、第二节流段12和第三节流段13依次连接并形成通路的基础上，第一节流单元节流孔3111的轴线与第二节流段12的轴线重合，进而使得滑油经第一节流段11流向第二节流段12时，滑油的流动方向一致，并且通过第二节流段内腔121直径小于第一节流段内腔111直径来实现第二节流段12相比于第一节流段11的滑油流量下降的目的。

当然，第一节流单元节流孔3111的轴线也可以与第二节流段12的轴线不重合，具体结构如图4所示，进而使得滑油在从第一节流段11流向第二节流段12时，滑油首先会在加压下冲击第一节流段11的底部，即第一节流段内腔111与第二节流段12连接处的端面，进而在冲击过后降低滑油的流速，并流向第二节流段12，以此实现一定时间内的滑油流过第二节流段12的流量降低，以增大第二节流段12对于滑油流动的阻力，相比于第一节流单元节流孔3111的轴线与第二节流段12的轴线重合的结构，第一节流单元节流孔3111的轴线与第二节流段12的轴线不重合时通过第二节流段12的滑油流量仅为重合时的1/20，节流效果十分明显。

进一步地，如图5所示，第一节流段11与第二节流段12连接处端面为平面，滑油经节流喷嘴1的入口21流入，并经第一节流单元311流入第一节流段内腔111，进而沿第一节流段内腔111流向第二节流段12，当连接处端面为平面时，滑油在流向第二节流段12时，首先冲击在平面上，并以此降低滑油的流速，而经过降低流速的滑油再流向第二节流段12时，相比于连接处为锥面的第一节流段11的底部，其一定时间段内的滑油流量得以降低，从而实现了降低节流喷嘴1的出口的滑油流量。

在本实施例中，节流喷嘴1还设有出油孔4，出油孔4沿第一节流段11的径向方向设置且出油孔4与第一节流段内腔111连通，从节流喷嘴1的入口21流入的滑油，经第一节流单元节流孔3111和第二节流段内腔121的阻挡，而使得多余的滑油积蓄在第一节流段内腔111中，通过出油孔4以使得多余的滑油回流至油箱中，以便于再次供油，既节约了成本，又使得避免了多余滑油流入齿轮箱内，相比于从齿轮箱将多余滑油抽出后再通过过滤净化才能够将多余滑油回流至油箱内再次供向节流喷嘴1，提高了滑油的循环利用率。

如图2、图3所示，在本实施例中，节流单元31，具体为第一节流单元311和第二节流单元312的结构相同，以第一节流单元311为例，还包括有可拆卸连接的第一堵头51和第二堵头52，第一堵头51位圆柱形件且第一堵头51内设有凹槽，第一节流单元节流孔3111位于第一堵头51上且第一节流单元节流孔3111贯通第一堵头51，第二堵头52插接连接于凹槽内，且第二堵头52开设有通孔且通孔贯通第二堵头52，通孔的直径与第一节流单元节流孔3111的直径相同时，滑油流过通孔和第一节流单元节流孔3111相当于只流过第一节流单元节流孔3111，也就是节流单元31的一次节流功能，而当通孔的直径与第一节流单元节流孔3111的直径不同时，第一节流单元节流孔3111或通孔还会分别阻挡一次滑油的流速，进一步增大了滑油流过节流单元31时的滑油流动阻力，进而实现节流单元31的二次节流功能。

进一步地，第一节流单元节流孔3111的轴线与通孔的轴线重合的情况下，滑油依次流过，通过第一节流单元节流孔3111的直径与通孔的直径变化来实现节流单元31的降低滑油流速的目的；此外，当第一节流单元节流孔3111的轴线与通孔的轴线不重合的情况下，滑油依次流过时，不仅能够通过第一节流单元节流孔3111的直径与通孔的直径降低滑油的流速，还可以通过滑油冲击在第一堵头51的端部而降低流向第一节流单元节流孔3111的滑油流量，以此实现降低节流喷嘴1的出口22流出的滑油流量，同理，第二节流单元312也能够使用上述结构并相应实现上述结果所对应的功能。

本实施例还提供一种航空发动机，航空发动机包括节流喷嘴1，具体地，采用上述节流喷嘴1以使得在齿轮箱滑油需求量较低时，通过节流喷嘴1即可减少喷向齿轮箱的滑油流量，实现了滑油流量的精准控制，避免多余的滑油进入航空发动机的系统，以实现航空发动机的效率最大化。

实施例2

本实施例中的节流喷嘴1的结构与实施例1中的节流喷嘴1的结构大致相同，其不同不处在于，如图6所示，第二节流段内腔121通路至少设有两个，也就是说第二节流段内腔121并排设于节流喷嘴1内，通过增加第二节流段内腔121数量来增加从节流喷嘴1的出口22流出的滑油流量，以满足相比最小的滑油需求量来说较大的滑油需求量，当然增加了第二节流段内腔121的数量也就使得第二节流段内腔121的轴线与第一节流段内腔111的轴线或是第三节流段内腔130的轴线不重合，流过第二节流段12的滑油流量则通过增加第二节流段内腔121的数量来保证。

实施例3

本实施例提供一种节流优化方法，利用实施例1或实施例2的节流喷嘴1实现，节流优化方法包括以下步骤：

S1、在第一节流段11和第三节流段13内分别安装节流单元31，节流单元31具体包括第一节流单元311和第二节流单元312，以第一节流单元311为例，第一节流单元节流孔3111和通孔以及第二节流段内腔121均是利用现有刀具在加工能力范围内的最小尺寸进行加工，以获得节流喷嘴1出口22能够提供的最小滑油量；

S2、将第一节流段11、第二节流段12和第三节流段13的结构代入软件并模拟流体在流动时受阻力的情况，逐段分析滑油在经过第一节流段11、第二节流段12和第三节流段13时的滑油流量，并判断节流喷嘴1中的各个阻力结构位置；

S3、若节流喷嘴1提供的最小滑油量低于滑油需求量时，将第一节流单元节流孔3111和通孔适当扩大以增加从节流喷嘴1的出口22流出的滑油量以满足滑油需求量；

S4、若最小滑油量高于滑油需求量时，此时需要对节流喷嘴1的结构开展进一步的优化，优化的依据就是软件模拟的阻力结构位置；

例如：选择合适的第二节流段12的模型，通过将不同位置的第二节流段12代入软件得到的滑油流量的结果和滑油需求量进行比对，进而使结构优化后的节流喷嘴1的最小滑油量满足滑油需求量。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。