用于防止燃气涡轮中的润滑油泄漏的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本文中所公开的主题大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的油底壳加压系统。
【背景技术】
[0002]出于润滑和冷却的目的，连续地给诸如球轴承或辊轴承的轴承供油。轴承组件容纳在油底壳内，该油底壳与供给导管和在压力下将润滑油供给至轴承组件的供油栗结合。还设置有从油底壳移除润滑油的扫气栗。扫气栗在将油返回至罐或贮液器之前使回油经过热交换器。轴承组件油底壳还包括促进使沿着转子轴从油底壳泄漏的油泄漏最小化的密封组件。
[0003]美国专利6，470，666公开了用于防止来自燃气涡轮发动机中的轴承组件的润滑油泄漏的方法和系统。其中公开的系统包括:油底壳油腔，其包装轴承组件，并与用于将加压油输送至轴承组件的润滑油供给器流体连通；以及扫气栗，其用于从该油底壳油腔移除油。油底壳油腔包括用于密封轴通路的密封部件，其防止油从油底壳油腔的内部朝向外部沿着旋转轴泄漏。油底壳油腔被包装于油底壳加压腔中，该油底壳加压腔包围油底壳油腔，并设置有防止空气进入油底壳加压腔的另外的密封布置。油底壳加压腔与压缩空气源流体连通，布置成机载于燃气涡轮发动机。油底壳加压腔内侧的压力防止油从油底壳油腔朝向外油底壳加压腔泄漏。油底壳加压腔中的空气压力还防止热的外部空气渗透于油底壳油腔中。油底壳加压腔中的空气压力由燃气涡轮发动机驱动的构件维持。
[0004]典型地，由燃气涡轮本身的气体发生器的空气压缩机输送压缩空气。在发动机低功率和空转期间，油底壳加压腔中的压力可能导致不足以防止油从油底壳油腔泄漏。当燃气涡轮运行状况如此，使得油底壳加压腔中的压力不能维持在足够的水平时，使用连接至用于从油底壳油腔移除空气的吸入管线的排气系统来将油底壳油腔中的运行压力与油底壳加压腔的运行压力相比而降低。这防止油穿过油底壳油腔的密封布置而朝向油底壳加压室泄漏。
[0005]通过降低油底壳油腔中的运行压力，从而高效地防止油泄漏。然而，存在于包围轴承组件的燃气涡轮发动机区中的热空气可能渗透穿过油底壳加压腔并从油底壳加压腔渗透于油底壳油腔中，导致由于这样的空气的高温而造成的润滑油蒸煮。
[0006]因此，需要改进包括油底壳布置的轴承系统，具体地，旨在加强其在安装于诸如燃气涡轮的旋转机的热区中时的运行状况。
【发明内容】
[0007]根据本文中公开的主题，提供使燃气涡轮发动机运行的方法，其中激活外部(即外接于燃气涡轮发动机)压缩空气源，以将足够的压缩空气提供给包装将涡轮轴承容纳的油底壳油腔的油底壳加压腔。如果在燃气涡轮发动机的某些运行状况下从发动机上的压缩空气源供给的压力不足，则外部压缩空气源足够地供给压缩空气。例如，当燃气涡轮发动机在低功率运行状况或空闲下运转时，激活外部，即外接压缩空气源。
[0008]更具体地，根据一些实施例，提供用于使燃气涡轮发动机运行以促进减少润滑油泄漏和油蒸煮的方法，该方法用于在燃气涡轮发动机中使用，该燃气涡轮发动机包括布置在油底壳油腔中的至少一个轴承组件和至少部分地包装油底壳油腔并与油底壳油腔流体连通的油底壳加压腔。该方法包括如下步骤:
将油底壳加压空气从燃气涡轮发动机，例如从燃气涡轮的压缩机中的一个或从另一机载加压空气源供给至油底壳加压腔，以在前述油底壳加压腔中维持运行压力高于前述油底壳油腔中的压力且高于油底壳加压腔周围的压力；以及
当来自燃气涡轮发动机(即来自机载加压空气源)的空气压力不足以在油底壳加压腔中维持前述运行压力时，将补充油底壳加压空气从至少一个辅助加压空气源，即外接源供给至前述油底壳加压腔。
[0009]一般而言，机载或发动机上的加压空气源能够是可取决于燃气涡轮发动机的运行状况而输送空气压力的任何压缩空气源。因此，在燃气涡轮发动机的一些运行状况下，由发动机上的源输送的空气的压力可能不足以使油底壳加压腔适当地加压。可例如通过压力换能器系统检测该状况。由压力换能器系统提供的信号可用于触发来自外接源的加压空气的输送。概括地说，外接源可提供独立于或部分地独立于燃气涡轮发动机的运行状况的输送压力。发动机外的或外接加压空气源可包括例如正排量式鼓风机的鼓风机。在其他实施例中，可设置压缩空气管线。在一些实施例中，鼓风机和加压空气管线两者都可组合设置。如果存在空气鼓风机，则其可由电动机驱动。根据有利的实施例，电动机和鼓风机的转速能够是可控制的，以在油底壳加压腔中提供正确的空气压力。
[0010]在所附权利要求中阐明根据本文中公开的主题的方法的更多的特征和实施例。
[0011]根据另一方面，本文中公开的主题涉及用于燃气涡轮发动机的油底壳加压系统，该系统包括:油底壳油腔，其容纳轴承组件；以及油底壳加压腔，其至少部分地包装前述油底壳油腔，并与该油底壳油腔流连通。系统还包括补充加压空气输送管线，其用于在油底壳加压腔与至少一个辅助加压空气源(即外接加压空气源)之间的流连接。此外，设置有加压空气管线，以用于在油底壳加压腔与机载加压空气源(即作为布置于燃气涡轮发动机上的源)之间的流连接。辅助加压空气源可以是能够在压力下输送空气的发动机外的源，辅助加压空气源至少部分地，优选地广泛地独立于燃气涡轮发动机的运行状况，而机载源(例如燃气涡轮发动机的气体发生器的压缩机)至少部分地取决于燃气涡轮发动机的运行状况。设置有阀布置，以用于选择性地将油底壳加压腔与如下部件连接:与机载加压空气源流体连通的加压空气管线，或与外接加压空气源流体连通的补充加压空气输送管线。
[0012]在所附权利要求中阐明系统的更多的有利的实施例和特征。
[0013]特征和实施例在下文中公开且在所附权利要求中进一步阐明，所附权利要求形成本描述的整体部分。上文的简述阐明本发明的各种实施例的特征，以便可以更好地理解随后的详述，并且以便可以更好地意识到目前的对本领域的贡献。当然，存在将下文中描述且将在所附权利要求中阐明的本发明的其他特征。在这方面，在详细地解释本发明的若干实施例之前，应理解，本发明的各种实施例在其应用中不限于在以下描述中阐明或在附图中图示的构造的细节和构件的布置。本发明能够是其他实施例，并且能够以各种方式实践并执行。而且，将理解到，本文中所采用的措辞和术语出于描述的目的，并且不应当被认为是限制性的。
[0014]这样，本领域技术人员将意识到，本公开所基于的概念可以容易地被利用为用于设计用于执行本发明的若干目的的其他结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是，在权利要求不背离本发明的精神和范围时，权利要求被认为是包括这样的等效的构造。
【附图说明】
[0015]在当结合附图来考虑时，通过参考以下详述而更好地理解本发明的所公开的实施例的更完整的意识及其许多附随的优点，所以将容易地获得这些意识及优点，其中:
图1图示体现本公开的系统的示范性的燃气涡轮发动机的纵截面；
图2示意性地图示根据本公开的轴承布置的纵截面；
图3、图4和图5图示一个实施例中的不同的运行状况下的用于图2的轴承组件的气动加压系统的图；
图6图示另一实施例中的气动加压系统的图。
【具体实施方式】
[0016]以下示范性的实施例的详述参考附图。不同的附图中的相同的参考编号识别相同的或类似的元件。另外，附图不一定按比例绘制。而且，以下详述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求定义。
[0017]遍及说明书对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的引用意味着结合实施例来描述的具体的特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，遍及说明书的各处的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”的出现不一定是指相同的(多个)实施例。
[0018]而且，在一个或更多个实施例中，可以将具体的特征、结构或特性按任何合适的方式结合。
[0019]图1是燃气涡轮发动机10的示意截面图示，燃气涡轮发动机10包括低压压缩机12、高压压缩机14以及燃烧器16。燃气涡轮发动机10还包括高压涡轮18和低压涡轮20。低压压缩机12和低压涡轮20由第一轴22联接。高压压缩机14和高压涡轮18由第二轴24联接。轴22和轴24同轴，轴24包围轴22。可穿过轴20而将低压涡轮20直接地或穿过齿轮箱连接至例如压缩机或发电机的负荷(未示出)。燃气涡轮发动机的热端是布置低压涡轮20的一侧。燃气涡轮发动机的冷端是低压压缩机12所位于的一侧。
[0020]这样的燃气涡轮发动机的示例在商业上可向俄亥俄州伊文戴尔市通用电气公司购买，名称为LM6000。可将本文中所公开的主题并入的另一燃气涡轮发动机是LM2500或LM2500+燃气涡轮发动机，两者都在商业上可向美国俄亥俄州辛辛那提市通用电气公司购买。
[0021]燃气涡轮发动机包括多个轴承组件，在图1中示意性地图示一些轴承组件。更具体地，在25、26、27、28以及29