润滑油路系统、轴承共腔结构、燃气涡轮发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机涡轮领域，尤其是航空发动机涡轮领域，更具体地，涉及用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统、轴承共腔结构和燃气涡轮发动机。
技术背景
[0002]现代航空发动机主要包括压气机、燃烧室、涡轮三大部件，其中压气机负责对空气进行压缩，此过程消耗发动机的轴功；与空气掺混后的燃油在燃烧室燃烧，产生高温燃气；高温高压的燃气冲转涡轮做功，然后将功传递到发动机轴上。在此过程中，压气机以及涡轮始终处于高速旋转的状态。为保证发动机正常工作，轴承成为发动机必不可少的关键部件之一O
[0003]轴承主要对发动机其他部件起支撑作用，并承受一定的轴向力。在此过程中，对轴承进行润滑是保证轴承安全、可靠运行的最基本，也是最重要的环节。润滑油可以减少轴承的摩擦以及磨损，带走由摩擦面所产生的热量和磨损杂质并保证轴承内圈能得到充分冷却，有效减小经常出现在高速轴承内圈跑道上发生蹭伤故障的概率。在以往的发动机中，通常是在高、低压涡轮之间的过渡段内部放置支板，并将其做成中空来布置发动机润滑油系统的进、回油管路，随之带来的问题便是支板厚度过大，对涡轮的气动性能产生影响。
[0004]另一方面，为提高发动机性能，即便是小型的航空发动机，其涡轮也是由高、低压多级组成，导致旋转轴以及轴承数量增加。对不同级的涡轮，需要分别用不同的轴承进行支承，甚至在某些发动机中，同量级(高压，中压或低压)的涡轮也需要布置多个轴承进行支承。
[0005]对于同一根轴上的轴承，其基本布置方式包括简支支承和悬臂支承两种，由这两种基本方式进行组合，可以得到更多、更复杂的轴承布置方式。因此，在多轴的发动机中，通过不同方式的组合，轴承的布置方案选择成指数形式增加。而每一个轴承的正常工作均需要润滑油的润滑。如果轴承布置方式安排不合理，势必会增加发动机润滑油系统的复杂性，甚至会增加润滑油系统管路的数量，这对发动机的减重是相当不利的。
[0006]在多轴承结构的发动机中，如何对多个轴承进行巧妙的布置，减少润滑油系统管路，避免发动机结构复杂化，是发动机结构设计人员追求的主要目标之一，也是未来航空发动机的重要发展方向。
【发明内容】
[0007]本发明涉及一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，可以用在燃气轮机、航空发动机等涡轮机中，其目的是通过合理安排轴承布局，实现轴承共腔，藉此改变轴承供油、回油方式，优化润滑油系统、减少润滑油管路，达到例如航空发动机减重、紧凑的目的，提高航空发动机性能。
[0008]根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种用于相邻布置在中心轴上的至少两个轴承的润滑油路系统，包括:用于第一轴承的第一轴承润滑油路；和用于第二轴承的第二轴承润滑油路，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，其中:第一轴承润滑油路和第二轴承润滑油路的润滑油腔共腔布置，润滑油腔的上部与油气出口连通，润滑油腔的下部与润滑油回油口连通，来自第一轴承和第二轴承的润滑油均流向所述润滑油回油口。
[0009]可选地，所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口 ；所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口。
[0010]可选地，所述油气出口、所述润滑油回油口在轴向方向上位于轴向外侧筒的轴向外端的外侧。
[0011]可选地，第一轴承和第二轴承均采用环下供油方式。
[0012]可选地，所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。
[0013]可选地，润滑油路系统还包括端盖，其中:所述端盖的中部设置有所述润滑油供油管路，所述端盖的径向外端还具有端盖圆筒部，端盖圆筒部位于轴向外侧筒的径向外侧，且所述油气出口、所述润滑油回油口分别设置在所述端盖圆筒部上。
[0014]可选地，所述端盖圆筒部与所述轴向外侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第一封严结构。
[0015]可选地，所述轴向外侧筒的径向外侧设置有第一封严环，所述端盖圆筒部连接到所述第一封严环，所述第一封严环与所述轴向外侧筒的外侧壁之间设置有所述第一封严结构。
[0016]可选地，所述轴向内侧筒的径向外侧设置有第二封严环，所述第二封严环与所述轴向内侧筒的外侧壁之间的通道中设置有第二封严结构。
[0017]可选地，所述轴向内侧筒的内侧设置有径向向内突出的凸起环；所述第二封严环具有径向内筒和径向外筒，所述径向外筒与所述轴向内侧筒的外侧壁之间设置有所述第二封严结构，所述径向内筒位于所述凸起环的径向内侧且延伸到所述凸起环的轴向外侧；所述径向内筒的内侧壁构成第一轴承的润滑油回流通道的一部分，来自径向内筒的内侧壁的润滑油适于流向轴向内侧筒的内壁。
[0018]可选地，所述环状体的自所述凸起环到所述轴向外侧筒的轴向外端的内侧表面形成为朝向所述轴向外端渐扩的圆锥面。
[0019]可选地，所述圆锥面与水平方向的夹角在0.5度-15度之间。
[0020]可选地，所述凸起环的径向向内突出高度不小于5_。可选地，所述凸起环的轴向方向上的宽度不小于2mm。
[0021]可选地，所述轴向内侧筒的轴向内端构造成直筒壁，所述直筒壁与所述径向内筒之间形成有环形通道。
[0022]可选地，肋板以与水平方向相同的倾斜角度自所述中心筒倾斜向后延伸到所述环状体。
[0023]可选地，每一个肋板与水平方向的夹角介于35°?70°之间。
[0024]可选地，空隙开口的数量不小于3。
[0025]可选地，所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中；所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。
[0026]根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种燃气涡轮发动机，包括:中心轴；设置在中心轴上的低压涡轮盘；在低压涡轮盘前方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和上述的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。
[0027]可选地，所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口 ；所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口 ；所述低压涡轮盘固定在所述T型盘的环状体上；所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。
[0028]根据本发明的实施例的再一方面，提出了一种燃气涡轮发动机，包括:中心轴；设置在中心轴上的低压压气机；在低压压气机后方相邻设置在中心轴上的高压轴承和低压轴承；和上述的润滑油路系统，其中所述第一轴承为高压轴承，所述第二轴承为低压轴承。
[0029]可选地，所述中心轴的端部上设置有T型盘，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部；相邻肋板在圆周方向上间隔开而形成空隙开口，或者肋板为圆板结构，所述圆板结构靠近所述环状体设置有沿圆周方向等距离间隔开的多个间隙开口 ；所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒，来自第一轴承和第二轴承的润滑油适于依次经由轴向内侧筒的内侧表面、所述空隙开口、轴向外侧筒的内侧表面而到达所述润滑油回油口 ；所述低压压气机的压气机盘固定在所述T型盘的环状体上；所述中心筒的内壁与所述中心轴的外壁之间设置有适于传递扭矩的型面配合结构。
[0030]根据本发明的实施例的还一方面，提出了一种用于燃气涡轮发动机的轴承共腔结构，包括:中心轴；布置在中心轴的端部上的第一轴承和第二轴承，第一轴承和第二轴承彼此相邻、且第二轴承相较于第一轴承更靠近中心轴的端部，其中，第一轴承和第二轴承位于单个轴承腔内。
[0031]可选地，上述轴承共腔结构中，所述中心轴的端部设置有中空部，润滑油供油管路将润滑油提供到所述中空部中，所述中心轴的端部还设置有与中空部相通的第一轴承供油口和第二轴承供油口，分别向第一轴承和第二轴承提供润滑油。
[0032]可选地，轴承共腔结构还包括:T型盘，设置在所述中心轴的端部上，所述T型盘具有中心筒和环状体，中心筒与环状体之间利用肋板连接，中心筒套接在中心轴的端部上，且中心筒相较于第二轴承更靠近中心轴的端部，所述环状体具有由肋板间隔开的轴向内侧筒和轴向外侧筒；第二封严环，设置在所述轴向内侧筒的径向外侧，所述第二封严环与所述轴向内侧筒