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渦輪機(jī)離心式除氣器構(gòu)件和用于制造所述構(gòu)件的方法

971   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:賽峰直升機(jī)發(fā)動機(jī)公司  
2023-11-29 13:23:55
權(quán)利要求書: 1.用于空氣/油混合物的渦輪機(jī)離心式除氣器的構(gòu)件(1),所述構(gòu)件旨在繞對稱軸線(X)旋轉(zhuǎn),所述構(gòu)件包括結(jié)構(gòu)部件(2,3),所述結(jié)構(gòu)部件被構(gòu)造成界定出用于所述混合物的流動的管道(4),所述管道包括:

?所述空氣/油混合物的至少一個(gè)環(huán)形軸向入口(6)和環(huán)形內(nèi)部徑向出口(12),所述環(huán)形內(nèi)部徑向出口比所述軸向入口(6)更靠近所述對稱軸線(X)并且被構(gòu)造成排出無油空氣;

?周向離心殼室(7),所述周向離心殼室在包括所述軸向入口(6)的第一端部和與所述內(nèi)部徑向出口(12)連通的第二端部之間軸向延伸;

?至少一個(gè)徑向油出口(9),所述至少一個(gè)徑向油出口布置在所述離心殼室(7)的環(huán)形的徑向外壁(3b)中,并且被構(gòu)造成能夠?qū)⑼ㄟ^離心從所述混合物分離的油從所述除氣器向外排出;

所述構(gòu)件進(jìn)一步包括至少一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)(5),所述至少一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在允許空氣通過的同時(shí)過濾油并占據(jù)所述管道(4)中的至少一個(gè)空間(17),從而關(guān)閉所述軸向入口(6)和所述內(nèi)部徑向出口(12)之間的連通,其特征在于,所述結(jié)構(gòu)部件(2,3)和所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)由單個(gè)構(gòu)件形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1),其特征在于,無蜂窩材料的空間(16)在所述軸向入口(6)和由所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)占據(jù)的空間(17)之間軸向延伸到所述離心殼室(7)中,由所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)占據(jù)的所述空間至少部分地在所述離心殼室(7)內(nèi)部延伸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的構(gòu)件(1),其中,所述結(jié)構(gòu)部件包括回轉(zhuǎn)的第一殼體(2),所述第一殼體被回轉(zhuǎn)的第二殼體(3)包圍,所述第一殼體和所述第二殼體分別形成所述管道的內(nèi)周向壁和外周向壁,所述第二殼體(3)包括第一部分和徑向的第二部分(3a),所述第一部分形成所述離心殼室(7)的徑向外壁(3b),所述第二部分限定出所述管道(4)的與所述軸向入口(6)相對的軸向邊界。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)件(1),其中,所述第一殼體(2)包括與所述軸向入口(6)相對的軸向端部(2a),所述軸向端部與所述第二殼體(3)的第二部分(3a)一起限定出在所述離心殼室(7)的第二端部的水平處朝向所述對稱軸線(X)的出口(10),并且所述軸向端部成形為凸起或圓形的周向板,以使空氣/油混合物在所述管道(4)的最大直徑上保持盡可能長的時(shí)間。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的構(gòu)件(1),其中,由所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)占據(jù)的空間(17)在橫向于所述管道(4)的第一表面(5a)與橫向于所述管道(4)的第二表面(5b)之間延伸,所述第一表面將所述第一殼體(2)連接至所述離心殼室(7)的徑向外壁(3b),所述第二表面在所述第一殼體的與所述軸向入口(6)相對的軸向端部(2a)的水平處將所述第二殼體(3)的第二部分(3a)與所述第一殼體(2)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4和5中的一項(xiàng)所述的構(gòu)件(1),其中,所述結(jié)構(gòu)部件包括軸向的隔板(8),所述隔板將所述第一殼體(2)與所述第二殼體(3)連接、被周向地分布并將所述管道(4)分隔成圍繞所述對稱軸線(X)徑向布置的多個(gè)隔室,每個(gè)隔室與所述軸向入口(6)、所述內(nèi)部徑向出口(12)和至少一個(gè)徑向油出口(9)連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的構(gòu)件(1),其中,所述結(jié)構(gòu)部件包括在所述管道(4)的第二部分(11)中連接所述第一殼體(2)和所述第二殼體(3)的元件,以使所述離心殼室(7)與所述內(nèi)部徑向出口(12)連通,所述元件被構(gòu)造成在所述構(gòu)件的增材制造期間用作所述第一殼體和所述第二殼體之間的支撐件,并且被構(gòu)造成有利于無油空氣在所述管道(4)的第二部分(11)中的流動。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)件(1),其中,所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)的孔隙率和/或紋理在所述蜂窩結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間(17)中軸向和/或徑向地變化,從而使靠近所述第一殼體(2)的幾乎不受離心力的區(qū)域和靠近所述徑向外壁(3b)的高度受到離心力的區(qū)域之間的負(fù)載損失標(biāo)準(zhǔn)化,和/或優(yōu)化由所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)捕獲的油滴朝向徑向油出口(9)的排出。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1),其中,所述蜂窩結(jié)構(gòu)為泡沫或網(wǎng)格。

10.空氣/油混合物的渦輪機(jī)離心式除氣器,所述渦輪機(jī)離心式除氣器包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件(1)、與所述構(gòu)件成一體的空心軸(13)和用于旋轉(zhuǎn)所述構(gòu)件的小齒輪(18),該空心軸被構(gòu)造成接收從所述內(nèi)部徑向出口(12)排出的空氣。

11.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)所述的構(gòu)件(1)的方法,所述方法包括所述結(jié)構(gòu)部件和所述蜂窩結(jié)構(gòu)(5)的同時(shí)增材制造階段。

說明書: 渦輪機(jī)離心式除氣器構(gòu)件和用于制造所述構(gòu)件的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)離心式除氣器。背景技術(shù)[0002] 現(xiàn)有技術(shù)尤其包括文獻(xiàn)WO?A2?0236240、FR?A1?2299898、EP?A1?0780546和EP?A1?2352908。

[0003] 渦輪機(jī)是復(fù)雜的系統(tǒng),具有一定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)組件(渦輪、壓縮機(jī)等),這些組件必須配備密封裝置。這些密封裝置通常由布置在旋轉(zhuǎn)組件附近的壓縮空氣迷宮式密封件制成。

為此,直接在渦輪機(jī)的空氣管道中對空氣進(jìn)行采樣。然后,該空氣通過為此目的而設(shè)置的不

同迷宮行進(jìn)進(jìn)入渦輪機(jī),然后從渦輪機(jī)向外排出,以限制渦輪機(jī)其他區(qū)域(尤其是減速齒

輪、附件箱等)的壓力增加。但是,該空氣經(jīng)過渦輪機(jī)的不同區(qū)域后,充滿了用于冷卻和潤滑

旋轉(zhuǎn)組件軸承和小齒輪的油。為了避免排放充滿油的空氣,減少渦輪機(jī)的生態(tài)影響,減少油

耗并限制油儲備的填充操作,重要的是提供除氣器,以在空氣從渦輪機(jī)向外排出之前能夠

使油從空氣分離。

[0004] 這種除氣器通常由機(jī)械動力輸出裝置布置和驅(qū)動,該機(jī)械動力輸出裝置在渦輪機(jī)的附件箱或減速齒輪的水平處。

[0005] 以一種已知的方式,這種離心式除氣器包括一個(gè)或多個(gè)空氣/油混合物的離心分離殼室,該離心分離殼室圍繞空心軸布置并且由外環(huán)形壁和內(nèi)環(huán)形壁界定。除氣器還包括

用于向殼室供應(yīng)空氣/油混合物的軸向入口,以及布置在外壁中的周緣油出口。因此,在除

氣器的通常通過減速齒輪或附件箱的小齒輪獲得的旋轉(zhuǎn)期間,油自然地通過離心力被驅(qū)動

朝向布置在除氣器的周緣的油出口。此外,無油的空氣出口布置在內(nèi)壁中且與空心軸連接,

這使得可以向外排出空氣。

[0006] 某些除氣器,例如在申請WO?A1?2011004023中描述的除氣器,還包括布置在除氣器的殼室中的過濾器,以改善油滴的捕獲并因此有利于混合物脫油。實(shí)際上,過濾器增加了

可用的接觸表面,并因此提高了由混合物流傳輸?shù)挠偷握掣降奖谏系目赡苄浴_@些過濾器

通常由金屬泡沫形成,例如以商品名Retimet?出售的泡沫。

[0007] 然而,內(nèi)部負(fù)載損失通常會對已知的除氣器的性能產(chǎn)生不利影響,內(nèi)部負(fù)載損失尤其是由于兩個(gè)原因造成的,即在脫油過程中空氣流所用的包括離心殼室的管道形式和金

屬泡沫的存在。

[0008] 關(guān)于除氣器的限定了由空氣流采用的管道的內(nèi)部形式,制造方法對于待實(shí)現(xiàn)的最佳幾何形狀的可能性而言可能是有限的。

[0009] 關(guān)于金屬泡沫的存在,負(fù)載損失是由于以下事實(shí)造成的:在高速度下(例如,對于大約6000rpm的速度),由金屬泡沫構(gòu)成的前表面充當(dāng)壁且空氣顆粒在泡沫中的滲透程度很

低。從這一觀點(diǎn)出發(fā),例如集成確定的泡沫的已知的制造方法不能控制結(jié)構(gòu)的幾何形狀。

[0010] 因此,要找到與兩個(gè)方面兼容的技術(shù)/生產(chǎn)手段解決方案對就很復(fù)雜,這兩個(gè)方面是損失的最小化和脫油能力的最優(yōu)化。因此,找到的解決方案是這兩個(gè)方面之間的折衷,而

不是兩者的最佳選擇。

[0011] 作為一個(gè)示例,鑄造使得可以產(chǎn)生復(fù)雜的形狀,從而限制負(fù)載損失,但是使復(fù)雜的金屬泡沫被集成或降低了其增益。

[0012] 根據(jù)另一個(gè)示例,傳統(tǒng)的機(jī)加工使得可以集成金屬泡沫,但是限制了產(chǎn)生空氣管道形式的自由度并且使構(gòu)件參考的數(shù)量成倍增加。在這種情況下,殼室的形式對于負(fù)載損

失不是最佳的,并且泡沫結(jié)構(gòu)的幾何形狀的選擇會被進(jìn)入內(nèi)部空間的入口所限制,該泡沫

結(jié)構(gòu)容納在殼室中以有利于穿過它們的空氣流。

[0013] 因此,需要設(shè)計(jì)一種除氣器,該除氣器的制造方法使得關(guān)于在脫油期間使空氣流流通所選幾何形狀具有一定的自由度,并且可以簡單地集成“金屬泡沫”類型的結(jié)構(gòu),該結(jié)

構(gòu)能夠提高油滴的捕獲率。

[0014] 發(fā)明目的[0015] 本發(fā)明的目的是提供一種滿足上述需求的除氣器設(shè)計(jì),以獲得一種渦輪機(jī)離心式除氣器,該渦輪機(jī)離心式除氣器相對于已知的除氣器具有改進(jìn)的性能。

[0016] 本發(fā)明的目的還在于提供一種除氣器,其中泡沫的結(jié)構(gòu)使得它通過最小化相關(guān)的負(fù)載損失來最大化捕獲的油滴數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容[0017] 為此,本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)空氣/油混合物的離心式除氣器的構(gòu)件,該構(gòu)件旨在繞對稱軸線旋轉(zhuǎn),該構(gòu)件包括結(jié)構(gòu)部件,該結(jié)構(gòu)部件被構(gòu)造成界定用于所述混合物的

流動的管道,該管道包括:

[0018] ?所述空氣/油混合物的至少一個(gè)環(huán)形軸向入口和環(huán)形內(nèi)部徑向出口,環(huán)形內(nèi)部徑向出口比所述軸向入口更靠近對稱軸線并且被構(gòu)造成使無油空氣排出;

[0019] ?周向離心殼室,該周向離心殼室在包括所述軸向入口的第一端部和與所述內(nèi)部徑向出口連通的第二端部之間軸向延伸;

[0020] ?至少一個(gè)徑向油出口,該徑向油出口布置在離心殼室的大致環(huán)形的徑向外壁中,并且構(gòu)造成能夠使通過離心從所述混合物分離的油從除氣器向外排出。

[0021] 該構(gòu)件還包括至少一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu),例如泡沫或網(wǎng)格,蜂窩結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成允許空氣通過的同時(shí)過濾油并且占據(jù)所述管道中的至少一個(gè)空間,從而關(guān)閉軸向入口和內(nèi)部徑向出

口之間的連通。

[0022] 所述構(gòu)件的特征在于,結(jié)構(gòu)部件和蜂窩部件由單個(gè)構(gòu)件形成。[0023] 在本申請中,兩個(gè)構(gòu)件或部件“由單個(gè)構(gòu)件形成”是指以下事實(shí):這兩個(gè)構(gòu)件或部件是一體式的,即物理上連接在一起,并且在不損壞它們的情況下不能斷開。

[0024] 應(yīng)當(dāng)注意,結(jié)構(gòu)部件和蜂窩結(jié)構(gòu)由單個(gè)構(gòu)件形成,但是不必由相同的材料制成。特別地,蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔材料可以是金屬的或非金屬的。確實(shí)可以設(shè)想考慮此構(gòu)件的塑料應(yīng)

用,因?yàn)樵诟郊渲?,至少在直升機(jī)渦輪中,它們在從離心的觀點(diǎn)來看是可以接受的旋轉(zhuǎn)速

度下被使用,但也在所謂的“冷”溫度(<200°C)下被使用。

[0025] 蜂窩結(jié)構(gòu)由多孔材料制成,該多孔材料使得可以與空氣/油混合物形成大的潛在接觸表面。這使得可以提高捕獲油顆粒的可能性,該油顆粒隨后被離心到除氣器外部。多孔

材料可以形成具有隨機(jī)幾何形狀的泡沫。優(yōu)選地,材料形成呈現(xiàn)出重復(fù)圖案的網(wǎng)格。蜂窩結(jié)

構(gòu)充當(dāng)過濾器。此外,離心作用使得可以通過連續(xù)排出粘附在過濾器上的油滴來避免所述

過濾器的飽和。

[0026] 發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到,例如通過增材制造來生產(chǎn)構(gòu)件(其中結(jié)構(gòu)部件和蜂窩結(jié)構(gòu)由單個(gè)構(gòu)件形成)的事實(shí)使得可以優(yōu)化兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件的形式,以引導(dǎo)通過這兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件的

流體流動,從而使負(fù)載損失最小,并且容易地集成容納在管道的合適空間中的蜂窩結(jié)構(gòu),從

而改善了分離油和空氣的性能。另外,單個(gè)構(gòu)件的制造使得在金屬泡沫的結(jié)構(gòu)上具有更大

的自由度??梢员苊馐褂卯a(chǎn)品目錄中預(yù)先確定的泡沫。

[0027] 優(yōu)選地,無材料空間在離心殼室中在軸向入口與蜂窩結(jié)構(gòu)所占據(jù)的空間之間軸向延伸,由蜂窩結(jié)構(gòu)占據(jù)的所述空間至少部分地在離心殼室內(nèi)部延伸。

[0028] 無材料空間有利于抽吸待分離的空氣/油混合物,并有助于分離大直徑的油滴,而具有蜂窩結(jié)構(gòu)的空間則有利于捕獲剩余的待穿過離心殼室的外壁的軸向油出口排出的油

顆粒。換句話說,蜂窩結(jié)構(gòu)沒有完全充滿離心殼室(其中在除氣器運(yùn)行時(shí),離心力主要施加

在離心殼室中),但僅在離心殼室的末端處有空間。軸向混合物入口附近的第一空間沒有多

孔材料。

[0029] 這種特殊的結(jié)構(gòu)使得空氣/油混合物可以通過軸向入口進(jìn)入構(gòu)件,并在無材料空間中軸向流通而不會產(chǎn)生明顯的負(fù)載損失。在該第一空間中,通過在離心力的作用下使大

直徑的油滴朝著離心殼室的周緣移動來進(jìn)行第一脫油階段。然后,蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔材料被

空氣和剩余的油滴(即,具有較小直徑的油滴)軸向攻擊,從而限制了負(fù)載損失。然后將由多

孔材料捕獲的油滴向離心殼室的周緣離心。

[0030] 優(yōu)選地,該結(jié)構(gòu)部件包括回轉(zhuǎn)的第一殼體,該第一殼體被回轉(zhuǎn)的第二殼體包圍,第一殼體和第二殼體分別形成管道的內(nèi)周向壁和外周向壁,該第二殼體包括第一部分和基本

徑向的第二部分,第一部分形成離心殼室的徑向外壁,第二部分限定出管道的與所述軸向

入口相對的軸向邊界。

[0031] 優(yōu)選地,第一殼體包括與軸向入口相對的軸向端部,該軸向端部與第二殼體的第二部分一起界定出在離心殼室的第二端部的水平處朝向?qū)ΨQ軸線的出口,該軸向端部被成

形為例如凸起或圓形的周向板,以使空氣/油的混合物在管道的最大直徑上保持盡可能長

的時(shí)間。

[0032] 這使得可以受益于最大的離心作用,并因此改善了空氣/油分離的性能水平。[0033] 甚至更優(yōu)選地,由蜂窩結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間在橫向于管道的第一表面和橫向于管道的第二表面之間延伸,該第一表面將第一殼體連接到離心殼室的徑向外壁,該第二表面在第

一殼體的與軸向入口相對的軸向端部的水平處將第二殼體的第二部分與第一殼體連接。

[0034] 有利地,第一表面和第二表面各自相對于橫向于對稱軸線的平面具有0°至45°之間的角度的主傾角,正值對應(yīng)于該面通過從第一殼體延伸而從軸向入口偏離的事實(shí)。

[0035] 因此,可以將蜂窩結(jié)構(gòu)放置在剛好足以阻擋油滴而又不引入任何不必要的負(fù)載損失的空間中。

[0036] 有利地,結(jié)構(gòu)部件包括連接第一殼體和第二殼體的基本上軸向的隔板,該隔板沿周向分布并且將管道分成圍繞對稱軸線徑向布置的多個(gè)隔室,每個(gè)隔室與軸向入口、內(nèi)部

徑向出口以及至少一個(gè)徑向油出口連通。

[0037] 根據(jù)該實(shí)施例,離心殼室被分成多個(gè)隔室,每個(gè)隔室連接到混合物的軸向入口以能夠被供給有混合物,被連接到一個(gè)或多個(gè)徑向油出口以能夠?qū)⒂团欧诺匠龤馄魍饷?,?br />
及被連接到內(nèi)部徑向出口以能夠?qū)o油空氣排向空心軸。這些隔室圍繞對稱軸線均勻分

布。這使得可以通過形成用于分離混合物的多個(gè)離心子殼室來改善混合物的脫油。

[0038] 該結(jié)構(gòu)部件可以包括在管道的第二部分中連接第一殼體和第二殼體的元件,從而使離心殼室與內(nèi)部徑向出口連通,所述元件被構(gòu)造為在構(gòu)件的增材制造過程中用作兩個(gè)殼

體之間的支撐件,并有利于無油空氣在管道的第二部分中流動。

[0039] 在該變型中,這些支撐元件(例如拱形件)的存在使得可以將與增材制造相關(guān)的約束(例如,防止在制造過程中第二殼體的一部分倒塌的事實(shí))轉(zhuǎn)換為改進(jìn)管道中的負(fù)載損失

的優(yōu)勢。

[0040] 有利地,蜂窩結(jié)構(gòu)的孔隙率和/或紋理在蜂窩結(jié)構(gòu)所占據(jù)的空間中軸向和/或徑向變化,以便使靠近第一殼體的幾乎不受離心力的區(qū)域與靠近徑向外壁的高度經(jīng)受離心力的

區(qū)域之間的負(fù)載損失標(biāo)準(zhǔn)化,和/或優(yōu)化由蜂窩結(jié)構(gòu)捕獲的油滴朝向徑向油出口的排出。

[0041] 特別地,關(guān)于紋理,蜂窩結(jié)構(gòu)可以形成網(wǎng)格,網(wǎng)格的密度和/或圖案特征在空間中軸向和/或徑向變化。

[0042] 在給定根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的情況下,無油空氣入口和出口之間的空氣的最短路徑是通向蜂窩結(jié)構(gòu)的基部的路徑,即在對稱軸線附近。因此,空氣趨于穿過該下部分,

該下部分比接近殼室的周緣的部分受到的離心力小。為了限制這種現(xiàn)象,孔隙率和/或紋理

的變化使得可以更好地分布空氣的通道并使負(fù)載損失標(biāo)準(zhǔn)化。因此,流得到更好的分配,且

混合物的速度更加均勻。在蜂窩結(jié)構(gòu)中上升的油也趨于形成越來越大的油滴,這增加了在

殼室的周緣附近的結(jié)構(gòu)的多孔材料中的油濃度。如上所述,由蜂窩結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間的形式

使得也可以促進(jìn)排出包含在蜂窩結(jié)構(gòu)中的油。

[0043] 本發(fā)明還涉及一種渦輪機(jī)空氣/油混合物的離心式除氣器,該離心式除氣器包括如上所述的構(gòu)件,與所述構(gòu)件成一體的空心軸,以及該組件的旋轉(zhuǎn)小齒輪,空心軸被構(gòu)造成

接收從內(nèi)部徑向出口排出的空氣。

[0044] 此外,本發(fā)明涉及一種用于制造這種構(gòu)件的方法,該方法包括結(jié)構(gòu)部件和蜂窩結(jié)構(gòu)的同時(shí)增材制造階段。

[0045] 例如通過金屬粉末的激光熔合或用不同材料進(jìn)行的三維打印而進(jìn)行的增材制造可以創(chuàng)建針對根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件所述的復(fù)雜形式,從而確保蜂窩結(jié)構(gòu)在空間中具有可演變

的組成并確保蜂窩結(jié)構(gòu)適配由結(jié)構(gòu)部件界定的管道形式。

附圖說明[0046] 通過閱讀以下僅作為非限制性示例并且參照附圖而給出的描述,本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn),在附圖中:

[0047] ?圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除氣器的根據(jù)對稱平面的示意性透視截面圖;[0048] ?圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的用于圖1的除氣器的構(gòu)件的根據(jù)對稱平面的示意性局部透視截面圖;

[0049] ?圖3a至圖3d示出了對于在圖1的矩形所示的構(gòu)件的一部分可能的蜂窩結(jié)構(gòu)的不同實(shí)施方式;

[0050] ?圖4a示出了未考慮制造限制的圖2的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)部件的分解透視圖;和[0051] ?圖4b示出了考慮了制造限制的圖2的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)部件的分解透視圖。具體實(shí)施方式[0052] 在附圖中,不嚴(yán)格遵守尺度和比例,并且這是出于說明和清楚的目的。[0053] 如圖1所示,根據(jù)本發(fā)明的除氣器包括構(gòu)件1,構(gòu)件1可繞中心對稱軸線X旋轉(zhuǎn)移動。如在圖2中更詳細(xì)地示出的,所述可移動構(gòu)件1包括結(jié)構(gòu)部件,該結(jié)構(gòu)部件包括:被第二殼體

3包圍的第一殼體2。兩個(gè)殼體2、3之間的空間形成繞中心對稱軸線X的回轉(zhuǎn)管道4,回轉(zhuǎn)管道

旨在使待分離的空氣油混合物流通。

[0054] 所述構(gòu)件1還包括一個(gè)或多個(gè)金屬泡沫類型的蜂窩結(jié)構(gòu)5,該蜂窩結(jié)構(gòu)旨在過濾較細(xì)的油滴。

[0055] 發(fā)明人已經(jīng)想到了借助于對結(jié)構(gòu)部件2、3和蜂窩結(jié)構(gòu)5同時(shí)進(jìn)行增材制造的方法來既在選擇使空氣流流通的幾何形狀方面獲得一定的自由度,又簡單地集成能夠增加油滴

捕獲率的蜂窩結(jié)構(gòu)。組件的增材制造可以通過用于金屬粉末的受控激光熔合的方法以已知

的方式進(jìn)行。

[0056] 下面參照圖2給出該方法類型得到的構(gòu)件的實(shí)施例。[0057] 管道4包括軸向入口6,軸向入口用于待分離的空氣油混合物??紤]到對混合物進(jìn)行離心,該軸向入口6對應(yīng)于管道4的主要沿軸向延伸的第一部分7的第一端部。軸向延伸的

第一管道部分7用作離心殼室,因?yàn)樵谀抢镫x心力以更大的力施加在空氣/油混合物上。因

此,在下面的描述中將第一管道部分稱為離心殼室7。

[0058] 在此,管道還包括圍繞對稱軸線周向分布的多個(gè)隔室。隔室通過軸向隔板8形成。有利地,這些軸向隔板8連接第一殼體2和第二殼體3,從而形成使它們成為一體的連接。每

個(gè)隔室與混合物的軸向入口6連通。軸向隔板8形成葉片,這些葉片驅(qū)動進(jìn)入相鄰隔室的混

合物旋轉(zhuǎn)。

[0059] 離心殼室7在其第二軸向端部處被第二殼體3的基本上垂直于對稱軸線X的部分3a軸向封閉,并且包括在第一殼體2和第二殼體3之間朝向?qū)ΨQ軸線X的徑向開口10。第二殼體

3形成離心殼室7的徑向外壁3b直到其第二端部。離心殼室7包括布置在徑向外壁3b中的多

個(gè)徑向油出口9,并且被構(gòu)造成能夠通過除氣器的離心力的作用來排出從混合物中分離出

的油。管道4的每個(gè)隔室連接到一個(gè)或多個(gè)徑向油出口9。

[0060] 第一殼體2形成離心殼室7中的管道隔室的徑向內(nèi)壁。第一殼體2從管道的軸向入口6開始在第二殼體3的軸向部分3a之前軸向停止,以將徑向開口10向內(nèi)布置到離心殼室7

的第二端部。第一殼體的形式可被優(yōu)化以有利于油的分離并且尤其是在徑向出口水平處形

成的彎曲部處最小化負(fù)載損失。在所示的示例中,徑向內(nèi)壁從軸向入口6開始基本上是環(huán)形

的,并且包括與軸向入口6相對的軸向端部2a,軸向端部2a在離心殼室7的第二端部的水平

處形成了凸起或圓形周向板。第一殼體的軸向端部2a的這種形狀傾向于使流體徑向向外返

回至在離心殼室的出口處形成在管道4中的彎曲部的通道,從而優(yōu)化空氣/油混合物流的流

動。

[0061] 該管道包括第二部分11,該第二部分通過在第一殼體2和第二殼體3之間的徑向開口10與離心殼室7連通,并且該第二部分被構(gòu)造為將流體引導(dǎo)向在空的圓柱形空間中的徑

向出口12,該徑向出口在離心殼室7的邊界之間軸向地延伸。第一殼體2和第二殼體3形成套

環(huán)13、14,套環(huán)13、14限制所述空的圓柱形空間。這些套環(huán)13、14被構(gòu)造成將構(gòu)件1連接至如

圖1所示的軸15,軸15使構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。

[0062] 在此,第二殼體3形成基本橫向的外底部,在增材制造方法中,構(gòu)件1可放置在該外底部上。管道4的根據(jù)縱向平面的截面具有優(yōu)化的彎曲形狀,以將無油空氣引向內(nèi)部徑向出

口12。

[0063] 根據(jù)本發(fā)明,該構(gòu)件在每個(gè)隔室中還包括至少一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)5。[0064] 有利地,蜂窩結(jié)構(gòu)5沒有完全延伸到管道4的隔室中。在所示的示例中,蜂窩結(jié)構(gòu)主要延伸到離心殼室7中,以便在隔室中形成兩個(gè)連續(xù)的獨(dú)立空間:僅延伸到離心殼室7中的

無蜂窩材料的空間16和配備有蜂窩材料的空間17。無蜂窩材料的空間16通過隔室在軸向入

口6上的開口被供給混合物,并且無蜂窩材料的空間通向配備有蜂窩材料的空間17。配備有

蜂窩材料的空間17通向管道的第二部分11。因此,無蜂窩材料的空間16呈現(xiàn)出除氣器的簡

單離心功能,從而使油/空氣混合物能夠滲入除氣器的管道4,然后使其在旋轉(zhuǎn)標(biāo)志件中軸

向移動。在該移動期間,執(zhí)行第一脫油階段。配備有蜂窩材料的空間17具有捕獲在第一階段

期間未提取的油滴的功能。此外,該第二脫油階段在配備有蜂窩材料的空間17中進(jìn)行,而沒

有由于油滴的軸向攻擊而造成的明顯的負(fù)載損失。另外,離心殼室的在無蜂窩材料的空間

16和配備有蜂窩材料的空間17之間進(jìn)行的分離使得可以通過在無蜂窩材料的空間16中的

第一脫油階段來避免配備有蜂窩材料的空間17的材料飽和。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到,這種結(jié)構(gòu)

使得可以提供以下結(jié)果:將完全沒有蜂窩材料的除氣器的低負(fù)載損失與完全配備有蜂窩材

料的除氣器的良好分離結(jié)合起來。換句話說,兩個(gè)空間接合以提供超出單獨(dú)采用的兩個(gè)空

間的每個(gè)結(jié)果的總和的結(jié)果。

[0065] 此外,通過增材制造方法,可以選擇配備有蜂窩結(jié)構(gòu)的空間17的幾何形狀以最大化其過濾功能。在圖2所示的實(shí)施例中,該空間17繞過離心殼室7的末端處的彎曲部。在此,

空間17從軸向入口6一側(cè)由徑向延伸進(jìn)入到兩個(gè)殼體2、3之間的離心殼室中的管道截面界

定,并從內(nèi)部徑向出口12一側(cè)通過主要在第二殼體3的基本軸向部分3a與第一殼體2的形成

繞過凸起的軸向端部2a之間軸向延伸的管道截面界定??臻g17也可以通過沿著外壁3a和內(nèi)

壁2的邊緣從第二管道部分11徑向向內(nèi)延伸。因此,蜂窩結(jié)構(gòu)5可以被放置在該空間中,這足

以在不引入任何不必要的負(fù)載損失的情況下阻擋油滴。

[0066] 圖2的示例示出了在基本徑向的第一面5a和基本垂直于徑向平面的第二面5b之間界定的配備有蜂窩結(jié)構(gòu)的空間17,但圖2不是限制性的。圖1示出了一種變型,其中第二面5b

相對于垂直于對稱軸線X的平面傾斜。

[0067] 可以考慮其他變型。發(fā)明人建議第一面5a和第二面5b相對于垂直于對稱軸線X的平面以在0°至45°之間變化的角度傾斜,正值對應(yīng)于面5a、5b以遠(yuǎn)離第一殼體2的方式偏離

軸向入口6。

[0068] 空間17的延伸以及第一面5a和第二面5b的取向是本領(lǐng)域技術(shù)人員的實(shí)踐的一部分以及本領(lǐng)域技術(shù)人員對蜂窩結(jié)構(gòu)5的紋理的空間演變的選擇,以優(yōu)化油的過濾功能。應(yīng)當(dāng)

注意,由該優(yōu)化產(chǎn)生的第一面5a和第二面5b不必彼此平行。

[0069] 另外,如圖2和圖3a至圖3d所示,增材制造方法使得蜂窩結(jié)構(gòu)的紋理和孔隙率可以沿徑向和軸向變化。如圖3c所示,孔隙率可以很小,或者如圖3a或3b所示,孔隙率可以更大。

可變的孔隙率使得可以標(biāo)準(zhǔn)化幾乎不受離心力的靠近內(nèi)壁2的區(qū)域和高度受到離心力的靠

近外壁3的區(qū)域之間的負(fù)載損失。油滴被蜂窩結(jié)構(gòu)捕獲,并由于構(gòu)件1的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心

力而向除氣器的周緣移動。但是,無油空氣自然地朝著每個(gè)隔室的內(nèi)部徑向出口排出。

[0070] 根據(jù)圖3a至3d所示的實(shí)施例,紋理可以徑向和/或軸向地變化。紋理可以對應(yīng)于網(wǎng)格結(jié)構(gòu),網(wǎng)格結(jié)構(gòu)如圖3b至圖3d所示具有規(guī)則的纖維交織,或者如圖3a所示具有不規(guī)則的

纖維交織。不規(guī)則的交織可以有效地阻擋油滴,例如在靠近內(nèi)壁2的區(qū)域中或在管道4的徑

向內(nèi)部區(qū)域中。網(wǎng)格的規(guī)則結(jié)構(gòu)所偏向的取向?qū)τ谝龑?dǎo)油滴朝向外部徑向排出出口9并且

避免油在蜂窩結(jié)構(gòu)5的徑向外部區(qū)域中會阻塞空氣的流動的積聚會是有效的。

[0071] 在未示出的實(shí)施例中,還可以使方位紋理和孔隙率在每個(gè)隔室內(nèi)部變化。至于徑向方向上的離心力作用,這使得可以考慮相對于旋轉(zhuǎn)方向位于后面的隔室的軸向隔板8可

能發(fā)生的積聚效應(yīng)。

[0072] 這些實(shí)施例使得可以將蜂窩結(jié)構(gòu)適配于管道的形式,從而通過使相關(guān)的負(fù)載損失最小化而使捕獲的油滴的數(shù)量最大化。

[0073] 在此階段必須注意,增材制造方法使得金屬粉末的激光熔合施加了約束,使得在制造過程中構(gòu)件自身不會倒塌。尤其是,如果考慮兩個(gè)界定出管道4的殼體2、3,并且如果該

構(gòu)件是通過根據(jù)對稱軸線X豎直升高來制造,則:

[0074] ?將構(gòu)件1放置在機(jī)器中,以使殼體2、3在制造過程中沒有懸空的水平面;[0075] ?或設(shè)計(jì)呈現(xiàn)最小約30至45°的傾斜度的殼體2、3的形式;[0076] ?或提供在增材制造后移除的支撐結(jié)構(gòu),以支撐水平面。[0077] 圖4a示出了在沒有蜂窩結(jié)構(gòu)5來更好地表征殼體2、3的情況下,在考慮上述約束之前所設(shè)想的構(gòu)件形式??梢钥闯?,第一殼體2具有基本上環(huán)形的部分,該基本上環(huán)形的部分

在其端部2a的位置處形成水平板,該水平板在增材制造方法期間懸置并沿對稱軸線X的方

向前進(jìn)。該水平板可倒在橫向軸向隔板8之間,從而限制隔室。

[0078] 在圖4b所示的實(shí)施例中,將支撐拱形件20添加到圖4a的形式中并制造在軸向隔板8之間。支撐拱形件位于管道的第二部分11中,優(yōu)選地位于由蜂窩結(jié)構(gòu)5(未示出)占據(jù)的空

間17與內(nèi)部徑向出口12之間。拱形件20使得可以保持第一殼體2的在制造過程中將水平地

位于兩個(gè)連續(xù)的隔板8之間的部分。殼體2、3的原始形式因此可以被保持,其已經(jīng)與蜂窩結(jié)

構(gòu)5的原始形式一起被設(shè)計(jì)以優(yōu)化除氣器的性能。

[0079] 另外,在所示的實(shí)施例中,這些支撐拱形件20被保持在最終構(gòu)件1中,而不是在制造后試圖去除它們,考慮到蜂窩結(jié)構(gòu)的存在,去除它們有變得復(fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)。

[0080] 由于支撐拱形件20的形式適于通過最小化所產(chǎn)生的負(fù)載損失來改善去油能力,因此,提供這種解決方案包括將增材制造方法的約束轉(zhuǎn)化為競爭優(yōu)勢。

[0081] 參照圖1,根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件被用在除氣器中,該除氣器包括用于旋轉(zhuǎn)該構(gòu)件的小齒輪18,小齒輪本身包括遮擋件19。遮擋件19與可移動構(gòu)件1一體地連接,并且包括在管道4

的隔室中的面向混合物的軸向入口6的開口。軸向入口6中的開口和徑向出口9相對于小齒

輪18的遮擋件19的這種特殊布置使得可以防止通過徑向出口9排空的油管道4的任何重新

引入。尤其是,通過由外壁3b中的孔形成的出口9排出的油不能被引向軸向入口6,因?yàn)樾↓X

輪18用作分隔壁。此外,小齒輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一個(gè)空氣壁,該空氣壁防止了朝向軸向入口6

的油流通。實(shí)際上,小齒輪18的齒在小齒輪的旋轉(zhuǎn)過程中使空氣流通,這具有形成空氣壁的

作用,該空氣壁可以防止油流向軸向入口6。

[0082] 遮擋件19還與空心軸13一體地連接??招妮S13自身通過兩個(gè)殼體2、3的套環(huán)13、14連接到可移動構(gòu)件1。空心軸包括面向可移動構(gòu)件1的隔室的內(nèi)部徑向出口12放置的開口。

如圖1中的箭頭F1所示,含油的空氣因此通過遮擋件19的開口進(jìn)入可移動構(gòu)件1。通過離心

作用,油從可移動構(gòu)件1穿過徑向出口9向外排出,如箭頭F2所示。然后,已經(jīng)穿過管道4中的

蜂窩結(jié)構(gòu)7的無油空氣到達(dá)空心軸13以待排放。

[0083] 此外,根據(jù)圖中所示的有利實(shí)施例,除氣器包括止回盤,該止回盤垂直于離心殼室7的外壁3b延伸,并且部分地阻塞軸向入口,以阻止外壁附近的油通過軸向入口排出。因此,

外壁3b附近的油不能通過遮擋件19的開口從旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中排出,因?yàn)樗谎由斓酵獗?b附近

的盤阻擋。該盤例如由小齒輪18的遮擋件19在軸向入口6水平處的突出部產(chǎn)生。

[0084] 本發(fā)明不只限于結(jié)合附圖描述的實(shí)施例。例如,根據(jù)未示出的其他實(shí)施例,由蜂窩結(jié)構(gòu)5占據(jù)的空間17可以在管道4的隔室內(nèi)呈現(xiàn)其他幾何形狀,而無需懷疑本發(fā)明的原理。



聲明:
“渦輪機(jī)離心式除氣器構(gòu)件和用于制造所述構(gòu)件的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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