CN102575583B - 用于过滤内燃引擎进口空气的具有通风结构的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于过滤内燃引擎进口空气的装置，包括：至少一个过滤元件(8)，该过滤元件具有：待处理空气的入口、朝向所述引擎的第一清洁空气出口和朝向外界的第二空气出口；通风结构(10)，该通风结构驱动来自所述第二空气出口的空气。所述空气过滤装置的特征在于，所述通风结构包括：由涡轮(24)驱动的风扇轮(20)，所述涡轮(24)被设置为通过来自所述引擎的气体流而运转。

Description

用于过滤内燃引擎进口空气的具有通风结构的装置

技术领域

本发明涉及内燃引擎领域，更具体地涉及在航空中使用，特别是在直升飞机上使用的气体涡轮引擎。本发明涉及这种引擎的进口空气的处理。 

背景技术

直升飞机可能需要在重度充斥例如沙或尘这样的自由颗粒的环境中操控。当直升飞机在起飞或降落过程中接近地面时，其悬空并导致悬浮在空气中的大量颗粒被吸入引擎。引擎的性能恶化并经受由于颗粒穿过其中所致的严重侵蚀。 

为了限制这种现象，已知提供被称为沙过滤器的装置，用于处理引擎的进口空气，利用这种装置将悬浮在吸入空气中的颗粒与空气分离并排出。 

已知的沙过滤器是旋涡类型的。其包括平行六面体的或环形的腔，在腔中设置从腔的一个壁横越到另一壁的管状过滤元件，在过滤元件中，空气经历旋涡运动。第一轴向出口与引擎的入口通道连通，第二侧向出口通入腔内部中。此腔的内部通风以确保将含有颗粒的空气排出到外界。 

通风被称为次级处理，通过用于推动含有颗粒的空气的装置而实现，该装置的排量可占引擎排量的10％。 

已知的装置包括由电动马达驱动的风扇，电能由引擎本身提供或由直升飞机提供。电流供应需要关断、控制和保护***。这样，虽然这种装置非常具有灵活性，允许根据飞行需要和阶段而管理动力需求，但其相对较重而且从布线和电控的角度来看安装不便。 

另一种已知的解决方案包括：利用使用文氏管的排风器提供通风。操作排风器所需的流动通过引擎的高压级提供。这种***具有的优点是非常可靠 而且具有相对较小的重量。然而，高压级的启动在性能上代价很高，并降低了引擎的飞行封装状态。 

发明内容

申请人的目的在于，使用不具有现有技术缺点的结构实现旋涡过滤***的通风排量。 

本发明的目的还在于，提供一种通风装置，与现有技术相比，其在重量、引擎性能影响、成本和维修简易性之间提供更好的折衷。 

这些目的通过一种用于过滤内燃引擎进口空气的装置而实现，所述装置包括：至少一个过滤元件，该过滤元件具有：待处理空气的入口、朝向所述引擎的第一清洁空气出口、和朝向外侧的第二空气出口；通风结构，该通风结构推动来自所述第二出口的空气；其特征在于，所述通风结构包括：由涡轮驱动的风扇轮，所述涡轮被设置为通过来自所述引擎的气体流而运动，所述涡轮和所述风扇轮相对于彼此同心地布置。 

涡轮的使用使空气抽吸量可相对于使用喷射器的***有所减少；气体流的压力水平可为中间压缩级或者甚至可为低涡轮级的压力水平。 

特别地，形成所述涡轮的叶片沿径向布置在与所述风扇叶片的外端相连的环的外侧上。 

通过这种方式，可实现维护费用经济的单件式组件。 

有利地，所述涡轮是冲击式类型的。 

通过这种方式，在分别通过涡轮和风扇轮的两种气流之间的气密性要求降低。 

根据优选实施例，所述风扇轮和所述涡轮形成安装在壳体中的转子，在所述壳体中设有用于流通空气的中心通道和一通道，该通道采取至少一个环扇区的形式，用于供应所述涡轮。特别地，所述风扇轮和所述涡轮形成转子，所述转子处于安装在所述壳体的鼻锥中的中心轴的端部。 

优选地，所述气体可以在压缩机处或在动力涡轮与高压涡轮之间、或所述动力涡轮的各级之间被抽出。

附图说明

通过以下参照附图对非限制性实施例的描述，进一步的特征和优点将变得显见，其中： 

图1示意性显示出安装在气体涡轮引擎空气进口中的旋涡过滤装置； 

图2显示出图1所示装置的过滤元件； 

图3显示出本发明的在轴向截面中所见的实施例； 

图4是沿图3的截面线A-A的视图。 

具体实施方式

图1的示意图显示出气体涡轮引擎的示例，沿其主轴线XX依次定位的包括：用于通过入口通道6所接收的空气的压缩部分2，燃烧室3，和涡轮部分4。引擎可为单轴引擎或者具有低压轴和高压轴的多轴引擎。该压缩部分可包括一个或多个轴向级和/或一个或多个离心级。同样，涡轮部分可包括一个或多个通过中心轴连接到对应压缩级的线排级。该涡轮部分可包括连接到动力启动轴的自由涡轮。 

沙过滤器8越过空气进口通道6安装。该过滤器可为平行六面体的或环形的形状，这取决于入口通道的形状。 

过滤器8包括两个相互分开的壁8A和8B。空气通过上游壁8A中形成的口进入，并在清除其中可包含的任何颗粒后通过下游壁8B中的口排出。“下游”和“上游”是相对于通过引擎的空气流通而限定的。 

为了实现清除，过滤元件80布置在两个壁之间，通入壁8A和8B的口中。图2显示出这些元件的操作原理。元件80包括通到壁8A的口的管81。它设置有适于对通过壁8A的口8A1进入的空气给予旋转运动的翼片82。在管81的壁8B处，形成开口(在此情况下为环形的)，具有截锥形管83。该截锥形管83通到在下游壁8B中形成的口上。在操作中，已经穿过壁8A 的空气被设置为在管81的上游部分中进行旋转运动。空气中可能包含的颗粒沿管81的壁的内面被离心分离，并随气流S2被排出到管81与壁8A和8B之间的空间中。在管81的中央处，未污染的空气流S1进入管83，并通过壁8B被排出。所述空气被接收到通道6，并然后被朝向压缩部分引导。 

为了确保对于被污染空气进行通风和排出到外界，风扇10将来自过滤器8的腔内的空气吸入并将其喷出。 

根据本发明的通风模块10呈现在图3中的轴向截面中。 

通风模块10包括：被可旋转地安装在壳体30中的风扇轮20。所述轮包括毂21，毂21在一侧上通过中心轴22延伸。风扇叶片23成形为相对于与中心轴22的轴线平行的空气沿轴向横向延伸，并沿径向固定在毂21上。轴向流涡轮叶片24沿径向布置在由风扇叶片23形成的此轮的周边上。环25将通风空气流从沿轴向经过涡轮叶片的气体流分离。有利地，所述轮可通过单一块的机加工被实现为整体结构。 

中心轴22以悬臂方式被可旋转地安装在壳体30的鼻锥31中。壳体包括第一柱形壳33，第一柱形壳33与鼻锥鼻锥31共同限定用于轴向空气流F 1的第一环形通道。引导翼片34将鼻锥31的表面沿径向连接到壳33。气流F1的空气流具有的开口对应于被风扇叶片23而横过的空气流的开口。所述壳从气流分离环25向下游延伸。 

在壳33的外侧，所述壳体限定一与第一通道同心并具有两个元件35和36的第二通道。在轴向截面中可见，壁35形成具有径向入口的肘，所述肘沿切向衔接该柱形壁。壁36与壁35沿径向分开，也形成一具有径向入口的肘，所述肘沿切向衔接一柱形壁37，该柱形壁37具有的半径大于所述柱形壁33的半径。此第二通道因而具有径向入口和轴向出口。用于气体流F2的第二通道具有环扇区的形状，或为环形。该柱形壁形成围绕转子1的密封环。更特别地，其形成用于涡轮叶片24的密封环，与涡轮叶片的尖端具有最小间隙。引导翼片38形成沿涡轮叶片24的方向的气体喷射器。该涡轮优选为冲击式涡轮，在喷射器38中形成气体压力降低。通过这种方式，避免在穿过风扇转子20的气流F1和F2之间的密封问题。图4在沿图3的线A-A的截面中显示出涡轮叶片24的形状和形成喷射器的引导翼片38的形状。 

上游法兰33A使所述装置可安装在沙过滤器的导管上。法兰35A和36A使得可安装到与马达的启动器连通的导管，法兰37A能够连接到排出导管。 

在引擎的操作过程中，通风装置10接收取自引擎的气体F2，所述气体F2通过第二通道被朝向涡轮叶片24引导，涡轮叶片24被设置为运转以驱动风扇轮。通过风扇轮的旋转，通风叶片23吸入来自过滤器8内部的空气F1。两种气流F1和F2在轮20的下游结合并被导向外侧。 

总之，利用其构造，根据本发明的装置使得轮可易于移除，由此简化了维护过程，并可实现具有少量部件的机器。例如，转子21的更换可容易地从后部实现。 

使用冲击式涡轮进而可简化分配器，容许部分喷射，喷射喷嘴可通过简单钻制而制成；它还限制通过轮上低压三角区的渗漏的影响。 

有利地，气体吸入部位可位于以下任一部位： 

-高压涡轮与动力涡轮之间， 

-动力涡轮的级间区域中(在多级涡轮的情况下)， 

-压缩机上的不同级处。 

Claims (6)

1.一种用于过滤内燃引擎进口空气的装置，包括：

至少一个过滤元件(8)，该过滤元件具有：待处理空气的入口、朝向所述引擎的第一清洁空气出口和朝向外侧的第二空气出口；

通风装置，该通风装置推动来自所述第二空气出口的空气，

其特征在于，

所述通风装置包括：可旋转地安装在一壳体中并由一涡轮(24)驱动的风扇轮(23)，所述涡轮(24)被设置为通过来自所述引擎的气流而运转，所述涡轮(24)和所述风扇轮(23)相对于彼此同心地布置，

所述壳体包括一柱形壳，一形成具有径向入口并连接该柱形壳的肘的第一壁，以及一形成具有径向入口并连接一柱形壁的肘的第二壁，该柱形壁的半径大于所述柱形壳的半径，

所述柱形壳的内圆周表面限定一用于第一气流的第一环形通道，所述柱形壳的外圆周表面与所述第一壁和第二壁限定一用于第二气流的第二环形通道，该第二环形通道具有一径向入口和一轴向出口，

所述第一气流吸入来自所述至少一个过滤元件内部的空气，所述第二气流为取自用于经所述涡轮驱动所述风扇轮的引擎的气流。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

形成所述涡轮(24)的叶片沿径向设置在与所述风扇叶片(23)的外端相连的环(25)的外侧。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述涡轮(24)是冲击式类型的。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，

所述风扇轮(23)和所述涡轮(24)形成安装在一壳体(30)中的转子(20)，在所述壳体(30)中形成用于空气流通的第一中心通道和第二通道，该第二通道具有至少一个环扇区的形状，用于供应所述涡轮。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述风扇轮和所述涡轮在安装在所述壳体的鼻锥(31)中的中心轴(22)的端部形成一转子。

6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，

所述引擎是气体涡轮引擎，所述气体来自压缩机处，或动力涡轮与高压涡轮之间，或所述动力涡轮的各级之间。