专利名称：供油和回油系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及燃气轮机，更具体而言，涉及对应用在燃气轮机内的润滑油供油和回油元件进行保护。
背景技术：
燃气轮机一般包括旋转支撑着轴的至少一个轴承组件。该轴承组件用油润滑。由轴承组件和其它发动机部件产生的热被油吸收并耗散。一般地，轴承组件容纳在贮油箱内，该贮油箱包括供油喷嘴和外部回油泵，供油喷嘴从外部泵向轴承组件供给增压润滑油，外部回油泵从贮油槽中除去润滑油。在至少一些已知的燃气轮机中，回油泵在使油返回油箱或容器之前将回油导向穿过滤清器。
在至少一些应用中，比如飞机推进系统中，润滑油供给和回油系统由金属材料制成。例如，至少一些已知的润滑油供给和回油系统应用不锈钢材料和/或因科(INCO)材料制成，因科材料比如为INCO 625。在发动机运行过程中，用于制造部分润滑油供给和回油系统的金属材料可以经受结焦。此处使用的结焦定义为在液体或气体浸润的表面上形成有机物沉积，所述表面比如为润滑系统的热区域。有机物沉积通常形成为硬壳的或类似凝胶的沉积物，这些沉积物会堵塞管道系统、润滑油喷嘴和/或润滑滤清器。
因此，至少一些已知的生产商开发出了特殊配方的润滑油，这种润滑油有利于降低润滑油管道系统中结焦的量。但是，虽然特殊配方的润滑油可以有利于降低结焦倾向，但是使该特殊配方的润滑油良好地实现其它润滑要求(比如承载能力)的有效性会下降。而且，利用该特殊配方的润滑油可能不方便地减少了可应用在燃气轮机内的润滑油的种类。具体而言，由于该特殊配方的润滑油并不是在运行燃气轮机的所有地方都买得到，因此操作人员在购买特殊配方的润滑油时对制造商的选择会减少。因此，当燃气轮机应用特殊配方的润滑油以有利于降低管道系统内的腐蚀时，运行这种燃气轮机也可能会增加该燃气轮机的运行成本。
发明内容
一方面，本发明提供了一种使得润滑系统的内表面形成内衬层的方法。该方法包括用设计为形成氧化铝的保护壁来使得金属管道元件的内表面的至少一部分形成内衬层，将管道元件连接到润滑系统上，这样润滑流体通过它们引导，并且当暴露于润滑流体时形成氧化铝。
另一方面，本发明提供了一种燃气轮机润滑系统。该燃气轮机润滑系统包括多个管道元件，所述管道元件连接在一起以形成所述润滑系统；以及至少一个供油泵，该供油泵设置为引导润滑流体使其穿过所述多个管道元件，至少一部分所述管道元件包括保护壁，该保护壁连接到所述管道元件的内表面上，所述保护壁设计为形成氧化铝。
在另一方面中，本发明提供一种燃气轮机。该燃气轮机包括多个轴承以及润滑油供给和回油系统，该润滑油供给和回油系统连接到所述燃气轮机上，并设置成润滑所述多个轴承，所述润滑油供给和回油系统包括至少一个贮油腔、供油源和多个管道元件，这些管道元件连接在一起以形成所述供油和回油系统，至少一部分所述管道元件包括保护壁，该保护壁连接到所述管道元件的内表面，所述保护壁设计成形成氧化铝。
图1是示例性燃气轮机的示意图；图2是用于燃气轮机的供油和回油系统的示意图；图3是可用于制造图2中所示润滑系统的示例性金属管道元件的透视图；图4是使得图2中所示润滑系统内表面形成内衬层的示例性方法的流程图；图5是包括第一防护壁的示例性管道元件的透视图；图6是包括第二防护壁的示例性管道元件的透视图；具体实施方式
图1是示例性燃气轮机组件8的示意图，该燃气轮机组件8包括高旁通涡轮风扇燃气轮机10，该涡轮风扇燃气轮机10以连续流体连通的方式具有用于接收环境空气14的入口12、风扇16、压缩机18、燃烧器20、高压透平22和低压透平24。利用第一轴26将高压透平22连接到压缩机18上，利用第二轴28将低压透平24连接到风扇16上。燃气轮机10具有从其上游侧34向后延伸向其下游侧26的对称轴线32。
在该实施例中，燃气轮机10还包括第一风扇轴承组件50、第二风扇轴承组件52、第一压缩机轴承组件54、第二压缩机轴承组件56、第一高压透平轴承组件58、第二高压透平轴承组件60、第一低压透平轴承组件62和第二低压透平轴承组件64，它们都构形成为其各自的部件提供至少一个轴向和/或旋转支撑。
在运行过程中，空气流(P3)经过入口12进入燃气透平10并利用压缩机18受到压缩。压缩后的空气在升高的压力和温度下向下游导向燃烧器20。燃料引入燃烧器20，空气(PS3)和燃料在其中混合并被点燃，以产生热的燃烧气体。具体而言，来自压缩机18的压缩空气在燃烧器20中与燃料混合并被点燃，从而产生燃烧气体。这种燃烧气体然后用来驱动高压透平22和低压透平24，该高压透平22驱动压缩机18，该低压透平24驱动风扇16。
图2是润滑油供给和回油系统100的示意图，该系统可以用于燃气轮机，比如燃气轮机10(图1中所示)。该系统100包括第一供油/回油组件102和第二供油/回油组件104，它们都构造成向燃气轮机10的多个部件供给润滑油，这些部件比如但并不限于轴承组件50，52，54，56，58，60，62和64以及齿轮箱66。因此，在该实施例中，第一供油/回油泵组件102包括第一润滑油供给泵110和多个润滑油回油泵112，第二供油/回油泵组件104包括第二润滑油气供给泵120和多个润滑油回油泵122。该系统100还包括供油源130、连接到润滑油供给泵110上的第一供油歧管132、连接到润滑油供给泵120上的第二供油歧管134和滤油器136。
在运行过程中，第一和第二供油泵110和/或120中的至少一个进行驱动，从而使得润滑油从供油源130经过第一和第二供油歧管132和/或134中的至少一个而导向滤油器136。然后润滑油从滤油器136导向燃气轮机10，以利于润滑燃气轮机10内的各个部件。
系统100还包括多个回油部件，以利于从燃气轮机10中抽出废油，并将抽取的废油导向容器130。更具体而言，在该实施例中，润滑油供给和回油系统100还包括连接在燃气轮机10与回油泵112之间的多个第一回油管道140和连接在燃气轮机10与回油泵122之间的多个第二回油管道142。更具体而言，回油管道140和142连接到燃气轮机10上，这样利用各自的回油泵112和122可以将燃气轮机10内通向多个轴承贮油槽的油经过热交换器146导向或换回供油源130。
在该实施例中，系统100还包括多个流体致动的止回阀150，152，154，156。在该实施例中，止回阀150置于与第一供油泵110相邻并在其下游的供油回路分支132中，止回阀152置于与第二供油泵120相邻并在其下游的供油回路134中，止回阀154置于与第一回油泵112相邻并在其下游的供油回路分支140中，止回阀156置于与第二回油泵122相邻并在其下游的回油回路分支142中。在该实施例中，压力测量装置(未示出)设置在滤油器136下游的供油回路160中，并被构造成如果第一供油泵110和/或第二供油泵120出现故障则提供报警。
在该实施例中，回油回路止回阀154和156的主要目的是为了在第一供油泵110和/或第二供油泵120出现故障的情况下防止从相反的流向回油。类似的，供油止回阀150和152的主要目的是为了在第一供油泵110和/或第二供油泵120出现故障的情况下防止从相反的流向供油。
图3是可以用于制造图2所示系统100的示例性金属管道元件180的透视图。在该实施例中，至少系统100的一部分是利用多根连接在一起的管道元件180制成，所述连接例如通过焊接或铜焊实现。在该实施例中，管道元件180应用金属材料182制成，比如但并不限制于因科(INCO)625和/或不锈钢。在该实施例中，管道元件180具有基本上圆柱形的横截面轮廓，即管状轮廓，其包括内表面184、外表面186和内径188。在该实施例中，至少润滑系统100的一部分是应用由金属材料182制成的管道元件180制成，所述金属材料182至少部分包括镍材料和/或不锈钢材料至少之一，镍材料比如为因科(INCO)625。
图4是使得至少一部分润滑系统内表面形成内衬层的示例性方法200的流程图，润滑系统比如为图2中所示的示例性润滑系统100。在该实施例中，润滑系统100包括多根管道元件180，它们例如可以是歧管132，134，140，142和/或160的任意部分。因此，如此处描述的，方法200可以用于使得燃气轮机润滑油供给和回油系统任意部分的内表面形成内衬层，比如如图2中所示润滑油供给和回油系统100。
在该实施例中，方法200包括用设计为形成氧化铝的保护壁来使得管道元件180的内表面184的至少一部分形成内衬层(202)，将管道元件180连接到润滑系统100上(204)，这样润滑流体通过它们被导向，并且当暴露于氧气、空气和/或润滑流体中的至少之一时，在保护壁的内表面上形成氧化铝层。
图5示出了包括根据方法200形成的保护壁210的示例性管道元件180。在该实施例中，保护壁210是管状部分。因此，在一个实施例中，至少一部分润滑系统100的内表面包括相对薄壁的管状部分220，该管状部分至少部分地插入元件180内。在一个实施例中，管状部分220具有基本上圆柱状的横截面轮廓，即管状轮廓，其包括内表面222、外表面224和外径226，该外径226小于管道元件180的内径188。在一个实施例中，管状部分220由抗腐蚀可加工的铝合金制成，铝合金例如为Al 1060、Al 1100、Alcad 3003、Haynes 214和/或Haynes1233。在该实施例中，管状部分220是由当内表面222暴露到空气、润滑流体和/或水时产生氧化铝的任意材料制成。
在该实施例中，管状部分220至少部分地插入元件180中。然后将管状部分220加热并施加压力，这样管状部分220膨胀。更具体而言，对管状部分220施加压力直到管状部分外表面224与管道元件内表面184相接触，即包覆到内表面184上，因此使管状部分220膨胀直到管状部分外径226基本上等于管道元件内径188。对管状部分220施加压力直到管状部分外表面224接触到管道元件内表面184将有利于在管道元件180与管状部分220之间形成良好的热接触，也有利于防止润滑流体进入管状部分外表面224和管道元件内表面184之间。
在该实施例中，方法200也可以包括在管状部分220已经至少部分地插入管道元件180中之后对管状部分220进行阳极处理。此处应用的阳极处理定义为应用电解给金属涂覆保护膜的方法。因此，在一个实施例中，管道元件180经受电解作用以在管道元件180的内表面涂覆保护膜。因此，在该实施例中，管道元件180的内表面184用铝涂层进行阳极处理，这样，当润滑剂引导穿过管道元件180时会在内表面184上形成氧化铝。
在该实施例中，管状部分220具有厚度230，该厚度选择为使得当系统100在介于大约0psi(磅/平方英寸)至大约5000psi以及大约-40(华氏温度)至大约700运行温度下工作时，管状部分220能够在系统100内工作。
图6示出了包括根据方法200形成的保护壁210的示例性管道元件180。在该实施例中，保护壁210是涂层材料。因此，在一个实施例中，使得至少一部分润滑系统100的内表面形成内衬层包括将涂层材料250施加到管道元件180的内表面184上。在一个实施例中，当管道元件180安装到系统100内时将涂层材料250施加到管道元件180上。在另一个实施例中，将涂层材料250施加到管道元件180上，然后将管道元件180安装到系统100内。在另一个实施例中，管道元件180浸入涂层材料250的容器内，然后将管道元件180安装到系统100内。
在该实施例中，涂层材料250至少部分地包括氧化铝形成材料，比如但并不限制于Al 1100和/或Al 1135。在该实施例中，将涂层材料250沉积到内表面184上，直到涂层材料250的厚度252介于大约0.25至大约25微米之间。
上面描述的方法和设备都是节省成本且非常可靠的。供油和回油系统包括多个管道元件，其中利用保护壁来使得至少一些元件形成内衬层，该保护壁设计成当润滑流体引导穿过其中时形成氧化铝。
更具体而言，已知的燃气轮机润滑系统至少部分应用金属管道元件制造，应用形成氧化铬的金属材料制造所述金属管道元件。因此，在运行过程中，在至少一部分已知润滑系统的内表面上形成焦炭。焦炭的形成会导致管道系统自身、润滑喷嘴和/或燃气轮机润滑滤清器的堵塞。
因此，此处描述的保护壁在管道系统的内部形成氧化铝表面，这有利于降低焦炭沉积。而且，氧化铝表面提供了保护涂层，其形成具有自恢复功能的保护氧化铝鳞片。更具体而言，如果在管道制造或安装过程中损坏了保护涂层，该保护涂层会“重新生长”被损坏那部分保护氧化铝涂层。而且，此处描述的保护涂层有利于增加可以用于燃气轮机内的润滑流体种类，比如具有更高承载能力和更大量的添加剂和/或提高载荷能力的添加剂的润滑剂。
上面详细描述了供油和回油系统的多个实施例。该系统并不限制于此处详细描述的具体实施例，相反，该系统的各元件可以独立地、与此处描述的其它元件分离地应用。
虽然以各种具体实施例的形式描述了本发明，但是本领域的技术人员应该认识到，在权利要求的精神和范围内可以对本发明作改进后来实施。
供油和回油系统零部件列表8燃气轮机组件10 燃气轮机12 入口14 环境空气16 风扇18 压缩机20 燃烧器22 高压透平24 低压透平26 第一轴28 第二轴32 对称轴线34 上游侧36 下游侧50 第一风扇轴承组件52 第二风扇轴承组件54 第一压缩机轴承组件56 第二压缩机轴承组件58 高压透平轴承组件60 第二高压透平轴承组件62 第一低压透平轴承组件64 第二低压透平轴承组件66 齿轮箱100 润滑油供给和回油系统102 第一供油/回油泵组件104 第二供油/回油泵组件110 第一润滑油供给泵112 润滑油回油泵120 第二润滑油供给泵
122 润滑油回油泵130 供油源132 歧管或供给回路支线134 第二供油歧管或供给回路支线136 滤油器140 回油线路或回油回路支线142 回油线路或回油回路支线146 热交换器150 止回阀152 止回阀154 止回阀156 止回阀160 供给回路180 管道元件182 金属材料184 内表面186 外表面188 内径200 方法202 形成内衬层204 连接210 保护壁220 管状部分222 内表面224 外表面226 外径230 管状部分厚度250 涂层材料252 涂层材料厚度
权利要求
1.一种燃气轮机润滑系统(100)，包括多个管道元件(180)，所述管道元件连接在一起以形成所述润滑系统；和至少一个供油泵(110)，将该供油泵构造为导向润滑流体使其穿过所述多个管道元件，至少一部分所述管道元件包括保护壁(210)，该保护壁连接到所述管道元件的内表面(184)上，所述保护壁设计为形成氧化铝。
2.如权利要求1所述的燃气轮机润滑系统(100)，其中所述保护壁(210)包括至少部分地插入所述管道元件内的铝合金管(220)，所述铝管的外径(226)基本上等于所述管道元件(180)内径(188)。
3.如权利要求2所述的燃气轮机润滑系统(100)，其中所述铝合金管(220)的厚度(230)在大约0.010和大约0.040英寸之间。
4.如权利要求1所述的燃气轮机润滑系统(100)，其中所述至少一个供油泵(110)构形成引导合成润滑流体穿过所述多个管道元件(180)。
5.如权利要求2所述的燃气轮机润滑系统(100)，其中所述多个管道元件(180)还包括多个阳极处理的管道元件，这些管道元件连接在一起以形成所述润滑系统。
6.如权利要求1所述的燃气轮机润滑系统(100)，其中所述保护壁(210)包括施加到所述管道元件(180)的内表面(184)上的铝合金涂层(250)。
7.如权利要求6所述的燃气轮机润滑系统(100)，其中所述铝合金涂层(250)的厚度(252)介于大约0.25和大约25微米之间。
8.一种燃气轮机(10)，包括多个轴承；以及润滑油供给和回油系统(100)，该系统连接到所述燃气轮机上并构造成润滑所述多个轴承，所述润滑油供给和回油系统包括至少一个贮油腔；供油源(130)；以及多个管道元件(180)，这些管道元件连接在一起以形成所述供油和回油系统，至少一部分所述管道元件包括保护壁(210)，该保护壁连接到所述管道元件的内表面(184)，所述保护壁设计成形成氧化铝。
9.如权利要求8所述的燃气轮机(10)，其中所述保护壁(210)包括至少部分地插入所述管道元件(180)内的铝合金管(220)，所述铝合金管的外径(226)基本上等于所述管道元件内径(188)。
10.如权利要求8所述的燃气轮机(10)，其中所述多个管道元件(180)还包括多个阳极处理的管道元件，这些管道元件连接在一起以形成所述润滑系统(100)。
全文摘要
一种使得润滑系统(100)内表面(184)形成内衬层的方法，包括利用保护壁(210)来使得至少一部分金属管道元件(180)的内表面形成内衬层，所述保护壁设计为形成氧化铝，将所述管道元件连接到润滑系统，这样润滑流体引导穿过其中，且当其暴露给润滑流体时形成氧化铝。
文档编号F02C7/06GK1869419SQ20061008417
公开日2006年11月29日 申请日期2006年4月29日 优先权日2005年5月6日
发明者R·W·布鲁斯 申请人:通用电气公司