涡轮发动机的轴心通风管结构和涡轮发动机技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种涡轮发动机的轴心通风管
结构和涡轮发动机。
背景技术
用作航空发动机的涡轮发动机的滑油系统主要用于对发动机的
轴承进行润滑冷却。发动机正常工作时，用于密封轴承腔的封严空气
会从轴承腔流向轴心通风管。现有技术中，从轴承腔流出的封严空气
通常为包含一部分滑油油滴的油气混合气流，发动机工作时，滑油油
滴随着油气混合气流一同被排出轴心通风管外。这会增加发动机的滑
油消耗量，增加发动机滑油系统的维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡轮发动机的轴心通风管结构和涡
轮发动机，旨在减少从轴心通风管排出的油气混合气流中的滑油量，
从而减少涡轮发动机的滑油消耗量，减少维护成本。
本发明第一方面提供一种涡轮发动机的轴心通风管结构，其特征
在于，所述轴心通风管结构包括轴心通风管、风轮组件和出油结构，
所述轴心通风管包括主管段、风轮组件安装管段和具有第一通孔的后
中空挡板，所述风轮组件安装管段沿所述轴心通风管的轴向设置于所
述主管段的前侧，所述后中空挡板位于所述风轮组件安装管段与所述
主管段之间且所述风轮组件安装管段与所述主管段通过所述第一通
孔连通，所述风轮组件包括设置于所述风轮组件安装管段内且能够对
进入所述轴心通风管的油气混合气流中的油滴进行离心分离的叶轮,
所述后中空挡板防止所述离心分离的油滴进入所述主管段,所述出油
结构包括将所述离心分离的油滴引出所述轴心通风管的出油口。
进一步地，所述后中空挡板包平板和/或曲面板。
进一步地，所述后中空挡板为与所述风轮组件安装管段的轴线垂
直的平板。
进一步地，所述后中空挡板为与所述风轮组件安装管段的轴线形
成锐角的平板。
进一步地，所述后中空挡板包括位于所述主管段的前端面的后侧
的部分。
进一步地，所述主管段的前端面位于所述后中空挡板的第一通孔
处的前侧。
进一步地，所述后中空挡板为平板，所述主管段的前端面为与所
述后中空挡板平行的平面。
进一步地，所述主管段的前端面不超出所述后中空挡板的第一通
孔处的前壁面。
进一步地，所述出油口位于所述风轮组件安装管段上靠近所述后
中空挡板的位置。
进一步地，所述后中空挡板为与所述风轮组件安装管段的轴线形
成锐角的平板，所述出油口位于所述风轮组件安装管段上靠近所述后
中空挡板、且位于所述后中空挡板与所述风轮组件安装管段的管壁之
间的夹角最小的位置。
进一步地，所述轴心通风管还包括环绕所述风轮组件安装管段的
内壁设置的具有第二通孔的前中空挡板，所述前中空挡板位于所述叶
轮的前侧，所述前中空挡板的形状设置为从所述风轮组件安装管段的
内壁向所述风轮组件安装管段的轴线方向逐渐向后侧偏移。
进一步地，所述出油口设置于所述风轮组件安装管段上且位于所
述前中空挡板和所述后中空挡板之间。
进一步地，所述出油口更靠近所述前中空挡板。
进一步地，所述轴心通风管结构还包括支撑架，所述支撑架相对
于所述风轮组件安装管段固定设置，所述叶轮可转动地设置于所述支
撑架上。
进一步地，所述叶轮在进入所述轴心通风管的油气混合气流的驱
动下转动。
进一步地，所述风轮组件安装管段的直径大于所述主管段，所述
风轮组件安装管段与所述主管段通过所述第一中空挡板连接。
本发明第二方面提供一种涡轮发动机，包括轴心通风管结构，所
述轴心通风管结构为根据本发明第一方面中任一项所述的涡轮发动
机的轴心通风管结构。
基于本发明提供的涡轮发动机的轴心通风管结构和涡轮发动机，
轴心通风管结构包括轴心通风管、风轮组件和出油结构，轴心通风管
包括主管段、风轮组件安装管段和具有第一通孔的后中空挡板，风轮
组件安装管段沿轴心通风管的轴向设置于主管段的前侧，后中空挡板
位于风轮组件安装管段与主管段之间且风轮组件安装管段与主管段
通过第一通孔连通，风轮组件包括设置于风轮组件安装管段内且能够
对进入轴心通风管的油气混合气流中的油滴进行离心分离的叶轮,后
中空挡板防止离心分离的油滴进入主管段,出油结构包括将离心分离
的油滴引出轴心通风管的出油口。由于叶轮具有离心分离作用，油气
混合气流通过叶轮后油滴被甩在风轮组件安装管段的内壁上，后中空
挡板可以防止分离后的油滴进入主管道，因此，分离后的油滴最终可
通过出油口排出，通过叶轮后的油气混合气流中油滴量明显减少，减
少了通过轴心通风管排出的滑油量，从而减少了涡轮发动机的滑油消
耗量，减少了维护成本。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明
的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请
的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构
成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明第一实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的立
体结构示意图。
图2为本发明第一实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的剖
视结构示意图。
图3为本发明第一实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的后
视结构示意图。
图4为本发明第一实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的局
部剖视结构示意图。
图5本发明第二实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的立体
结构示意图。
图6为本发明第二实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的剖
视立体结构示意图。
图7为本发明第二实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的后
视结构示意图。
图8为本发明第二实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构的局
部剖视结构示意图。
图9为本发明一个替代实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构
的轴心通风管的剖视结构示意图。
图10为本发明另一个替代实施例的涡轮发动机的轴心通风管结
构的轴心通风管的剖视结构示意图。
图11为本发明又一个替代实施例的涡轮发动机的轴心通风管结
构的轴心通风管的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方
案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部
分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描
述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何
限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相
对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，
为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比
例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备
可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被
视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具
体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实
施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在
下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，
则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、
“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所
示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的
是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使
用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为
“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将
被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，
示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两
种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方
位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在以下描述中，所称的“前”指的是上游侧或流体来流一侧，“后”
指与“前”相对的一侧。
如图1至图11所示，本发明的涡轮发动机的轴心通风管结构包
括轴心通风管、风轮组件和出油结构。轴心通风管包括主管段、风轮
组件安装管段和具有第一通孔的后中空挡板。风轮组件安装管段沿轴
心通风管的轴向设置于主管段的前侧。后中空挡板位于风轮组件安装
管段与主管段之间且风轮组件安装管段与主管段通过第一通孔连通。
风轮组件包括设置于风轮组件安装管段内且能够对进入轴心通风管
的油气混合气流中的油滴进行离心分离的叶轮。后中空挡板防止离心
分离的油滴进入主管段。出油结构包括将离心分离的油滴引出轴心通
风管的出油口。
由于叶轮具有离心分离作用，油气混合气流通过叶轮后油滴被甩
在风轮组件安装管段的内壁上，后中空挡板可以防止分离后的油滴进
入主管道，因此，分离后的油滴可通过出油口排出，通过叶轮后的油
气混合气流中油滴量明显减少，减少了通过轴心通风管排出的滑油量，
从而减少了排出涡轮发动机的滑油消耗量，减少了维护成本。
以下结合图1至图11对本发明各实施例分别进行详细说明。
第一实施例
图1至图4示出了本发明第一实施例的涡轮发动机的轴心通风管
结构。如图1至图4所示，第一实施例的轴心通风管结构10包括轴
心通风管11、风轮组件12、支撑架13、出油结构和前中空挡板15。
出油结构包括出油口和出油管14。
如图1至图2所示，轴心通风管11包括主管段111、风轮组件
安装管段112和后中空挡板113。风轮组件安装管段111的直径大于
主管段112。风轮组件安装管段111和主管段112同轴设置。风轮组
件安装管段111沿轴心通风管11的轴向设置于主管段112的前侧。
且风轮组件安装管段111与主管段112通过后中空挡板113连接。后
中空挡板113具有第一通孔，主管段112的前端部与该第一通孔密封
连接。后中空挡板113的外缘则与风轮组件安装管段的后端密封连接。
风轮组件安装管段112和主管段111通过后中空挡板113上的第一通
孔连通。
如图1、图2和图4所示，第一实施例中，后中空挡板11为与
风轮组件安装管段112的轴线垂直的平板。主管段111的前端面不超
过后中空挡板113的第一通孔处的前壁面，即与后中空挡板113的第
一通孔处的前壁面平齐或位于后中空挡板的第一通孔处的前壁面后
侧。该设置使后中空挡板113在对分离出的油滴进行阻挡的同时，利
于分离出部分油滴后的油气混合流体较顺利地进入主管段111。
如图2和图3所示，风轮组件12包括叶轮121、轴承122和轮
轴123。叶轮121上设置有多个叶片，叶轮121及其上的叶片通过轴
承122可转动地设置于轮轴123上。叶轮121的旋转轴线与风轮组件
安装管段112的轴线重合。叶轮121设置于风轮组件安装管段113
内。第一实施例中，轮轴123通过支撑架13固定连接于风轮组件安
装管段112的内壁，从而可实现叶轮121绕轮轴123转动时相对风轮
组件安装管段112转动。本实施例中，叶轮121在进入轴心通风管
11的油气混合气流的驱动下转动。叶轮121转动时，能够对进入轴
心通风管11的油气混合气流中的油滴进行离心分离。油气混合气流
通过叶轮11时油滴被甩在风轮组件安装管段112的内壁上。
虽然油气混合气流的流动有带走分离出的油滴的趋势，但由于在
后中空挡板113与风轮组件安装管段112连接角部区域气流流动形成
漩涡，此处的空气流场已经无法吹动油滴向主管段111流动，因此后
中空挡板113对油滴有阻挡作用，可以防止分离后的油滴进入主管段
111。由于油气混合气流的吹送和后中空挡板113的阻挡，分离后的
油滴最终可通过出油结构的出油口排出。这样，通过叶轮121后的油
气混合气流中油滴量明显减少，减少了通过轴心通风管排出的滑油量，
从而减少了排出涡轮发动机的滑油消耗量，减少了维护成本。
如图2和图3所示，第一实施例中，支撑架13包括沿风轮组件
安装管段112的径向延伸的三根支撑杆，三根支撑杆沿风轮组件安装
管段112的周向均匀分布。支撑架13的支撑杆的数量可以根据需要
设置，例如也可以为一根、二根或四根以上支撑杆。
出油管14与出油口连接，用于与油管或储油结构连接以将叶轮
121分离出的滑油引导至滑油系统适当的位置参与滑油循环。本实施
例中，将分离出的滑油引导至轴承腔的出油管道。
前中空挡板15具有第二通孔，环绕风轮组件安装管段112的内
壁设置，且前中空挡板15位于风轮组件12的前侧。前中空挡板15
的形状设置为从风轮组件安装管段112的内壁向风轮组件安装管段
112的轴线方向逐渐向后侧偏移。前中空挡板15的设置可以使被叶
轮121分离出的油滴聚在前中空挡板15和后中空挡板113之间的风
轮组件安装管段112内，形成油池，前中空挡板15的形状利于油气
混合流体进入风轮组件安装管段112内。
如图2和图4所示，本实施例中前中空挡板15为圆台状板，该
圆台状板的大头端与风轮组件安装管段112的内壁连接，该圆台状板
的小头端位于大头端的下游。前中空挡板15的形状不限于此，例如，
前中空挡板15还可以是具有母线为曲线的回转表面的挡板。
如图4所示，第一实施例中，出油口设置于风轮组件安装管段
112上并位于前中空挡板15和后中空挡板113之间。优选地，位于
更靠近前中空挡板15的位置。由于前中空挡板15可以减少油气混合
气流对油池的扰动，该设置使出油结构可以较稳定地排油。尤其在工
作时风轮组件安装管段112位于主管段111之下时，油液在前中空挡
板15和风轮组件安装管段112连接的角部区域积聚，利于出油结构
快速排油。
第一实施例中，主管段111、风轮组件安装管段112和后中空挡
板113之间均通过焊接连接；轴心通风管111与轴承腔的腔壁之间也
采用焊接方式连接。支撑架13、出油管14和前中空挡板15与风轮
组件安装管段112之间也采用焊接连接。
涡轮发动机工作时，封严空气从轴承腔流出后形成油气混合气流
进入轴心通风管11，油气混合气流驱动风轮组件12的叶轮121，使
得叶轮121高速转动。同时油气混合气流中的油滴被吹至叶轮121
的叶片上。由于叶片高速转动，叶片上的油滴受到离心力作用被甩至
风轮组件12所在的轴心通风管11的风轮组件安装管段112的内壁上。
随着被甩在内壁上的油滴量增加，油滴在风轮组件安装管段112及设
置在风轮组件安装管段112上的前中空挡板15和后中空挡板113之
间积累形成油池，滑油从设置于风轮组件安装管段112上的出油口及
出油管14流出轴心通风管11，再流向轴承腔的出油管道。
第二实施例
图5至图8示出了本发明第二实施例的涡轮发动机的轴心通风管
结构。如图5至图8所示，第二实施例的轴心通风管结构20包括轴
心通风管21、风轮组件22、支撑架23和出油结构。出油结构包括出
油口和出油管24。
如图5和图6所示，第二实施例中，轴心通风管21包括主管段
211、风轮组件安装管段212和后中空挡板213。
如图6和图7所示，第二实施例中，风轮组件22包括叶轮221、
轴承222和轮轴223。风轮组件22通过支撑架23设置于风轮组件安
装管段212内，其中，支撑架23相对于风轮组件安装管段212固定
设置，叶轮221可转动地设置于支撑架23上。
如图5、图6和图8所示，第二实施例中，后中空挡板21为与
风轮组件安装管段212的轴线形成锐角的平板。该设置使后中空挡板
213包括了位于主管段23的前端面的后侧的部分。该设置利于滑油
在该后侧的部分处聚集，在聚集处开设出油口则利于滑油的导出。第
二实施例中由于油气混合气流的吹送作用，该设置利于被叶轮221
分离出的油滴积聚于后中空挡板213与风轮组件安装管段212的夹角
最小的位置，也即最靠向后侧的位置。如图6和图8所示，第二实施
例中优选地，出油口位于风轮组件安装管段212上靠近后中空挡板
213的位置，且位于后中空挡板213与风轮组件安装管段212的管壁
之间的夹角最小的位置。该设置使出油口位于滑油最多的位置，利于
滑油的导出。
如图6所示，第二实施例中，主管段211的前端部与后中空挡板
213的第一通孔处连接。主管段211的前端面位于后中空挡板213的
第一通孔处的前侧。该设置使主管段211的超出后中空挡板213前壁
面的部分形成辅助阻挡壁，从而更有利于阻止被离心分离出的油滴进
入主管段211而重新回到油气混合流体中。
第二实施例中，主管段211的前端面为与后中空挡板213平行的
平面。该设置使主管段211的超出后中空挡板213前壁面的部分沿周
向分布较均匀，从而主管段211的前端部的辅助阻挡壁在周向上各个
方向的阻挡效果较为一致。
出油管24与出油口连接，用于与油管或储油结构连接以将叶轮
221分离出的滑油导入滑油系统的适当的位置参与滑油循环。
第二实施例中，发动机工作时，轴承腔内有封严气流通过，之后
形成油气混合气流。油气混合气流吹入轴心通风管21，吹动风轮组
件22的叶轮221开始转动。油气混合气流中的油滴被吹至叶轮221
的叶片上，由于叶片高速转动，叶片上的油滴受到离心力的作用被甩
至风轮组件安装管段212的内壁上。由于后中空挡板213与风轮组件
安装管段212的轴线之间形成锐角，在风轮组件安装管段212的内壁
粘附的油滴被油气混合气流吹至后中空挡板213上，最终从出油口和
出油管24流出轴心通风管21。
第二实施例中其它未说明的部分均可参考第一实施例的相关内
容。
以上实施例不应对本发明构成限制，本发明的涡轮发动机的轴心
通风管结构还可以通过以上实施例之外的多种实施方式实现。
以上实施例中的轴心通风管由风轮组件安装管段和主管段组成，
但在未图示的实施例中，在风轮组件安装管段的上游还可以设置其它
管段，如与主管段的直径相同的上游主管段。
以上实施例中，风轮组件安装管段的直径大于主管段的直径，二
者同轴设置，但这都不是必需的，可以根据涡轮发动机的结构进行相
应调整。
以上实施例中，风轮组件仅设置一个叶轮，但是在未示出的实施
例中，风轮组件可以设置多级叶轮以对油气混合气流进行多级分离。
支撑架也可以为其它形式的支撑结构，只要不过度妨碍油气混合
流体的正常流动且足以形成对风轮组件的支撑即可，例如，支撑架亦
可以为由多个翼形结构形成的支撑结构。
以上实施例中，后中空挡板均为平板，但在其它未示出的实施例
中，后中空挡板也可以为曲面板或者平板和曲面板的组合。举例说明
如下：
图9为本发明一个替代实施例的涡轮发动机的轴心通风管结构
的轴心通风管的剖视结构示意图。如图9所示，轴心通风管31包括
主管段311、风轮组件安装管段312和后中空挡板313，其中后中空
挡板313为圆台状板，圆台状板的大头端相对于小头端更靠近后侧，
大头端与风轮组件安装管段312连接，小头端与主管段311连接。此
时，后中空挡板313即为曲面板。其中后中空挡板313位于主管段的
前端面的后侧。
图10为本发明另一个替代实施例的涡轮发动机的轴心通风管结
构的轴心通风管的剖视结构示意图。如图10所示，轴心通风管41
包括主管段411、风轮组件安装管段412和后中空挡板413，其中后
中空挡板413为圆环状平板和圆台状板的组合，圆台状板的大头端相
对于小头端更靠近后侧，圆环状平板的外缘与风轮组件安装管段412
连接，圆环状平板的内缘与圆台状板的大头端连接，圆台状板的小头
端与主管段411连接。此时，后中空挡板413即为平板与曲面板的组
合结构。其中后中空挡板413位于主管段的前端面的后侧。
图11为本发明又一个替代实施例的涡轮发动机的轴心通风管结
构的轴心通风管的剖视结构示意图。如图11所示，轴心通风管51
包括主管段511、风轮组件安装管段512和后中空挡板513，其中后
中空挡板513为喇叭状板，喇叭状板的大头端相对于小头端更靠近后
侧，大头端与风轮组件安装管段512连接，小头端与主管段511连接。
此时，后中空挡板513为曲面板。其中后中空挡板513位于主管段的
前端面的后侧。
另外，以上实施例中，出油口均设置为单个出油口，但是本发明
对出油口的数量并无限制，可以设置有两个以上出油口。
以上实施例中，叶轮靠油气混合气流吹动实现离心作用，但在其
它未示出的实施例中，也不排除叶轮依靠其它能量如电能实现转动。
前中空挡板的设置利于在风轮组件安装管段形成油池，但是前中
空挡板的设置不是必须的。当然，第二实施例和前述的几个替代实施
例中虽然未说明设置前中空挡板，但是也可以在风轮组件的前侧设置
前中空挡板。
另外，以上图示的实施例中，虽然仅有第二实施例中的主管段的
前端面位于后中空挡板的第一通孔处的前壁面之前，但是在第一实施
例和前述几个替代实施例中，也可以使主管段的前端面位于后中空挡
板的第一通孔处的前壁面之前等等。
本发明实施例还提供一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括前述的
涡轮发动机的轴心通风管结构。该涡轮发动机可以作为航空发动机。
其中，在涡轮发动机工作时，该轴心通风管结构的方向例如可以是风
轮组件安装管段位于主管段下方。
根据以上描述可知，本发明以上各实施例的涡轮发动机的轴心通
风管结构提供了一种在轴心通风管内对油气混合气流进行油气分离
的技术方案。在轴心通风管中安置风轮组件，轴心通风管内有油气混
合气流通过，风轮组件的叶轮就会旋转起来，由于离心力作用，油气
混合气流中的油滴被甩至风轮组件安装管段的内壁，最终通过出油口
流出风轮组件安装管段并重新进入滑油系统。分离出部分油滴后的油
气混合气流中油滴量明显减少，从而减少了排出发动机的滑油量，节
约了维护成本。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而
非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属
领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进
行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案
的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。