Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель включает входной кок, вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя. Во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта. Отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1...5. Отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2....3. Между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока. Изобретение повышает надежность газотурбинного двигателя за счет снижение нагрузок на вал двигателя, а также за счет исключения обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного и авиационного применений.
Известна конструкция газотурбинного двигателя, включающая гибкую муфту для соединения валов [1]. Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность из-за возможности эрозионного износа и обледенения муфты, что может привести к поломке муфты и появлению дисбаланса валов, которые она соединяет. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является газотурбинный двигатель с валом привода внешней нагрузки со стороны входа в двигатель [2]. Недостатком такой конструкции является низкая надежность из-за отсутствия элементов, компенсирующих перекос и несоосность валов, что приводит к поломке вала и подшипника двигателя. Кроме того. такая конструкция не исключает обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии при поступлении холодного воздуха и посторонних частиц во внутреннюю полость кока в процессе эксплуатации. Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя за счет снижения нагрузок на вал и подшипник двигателя, а также за счет исключения обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинном двигателе, включающем входной кок. вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя, согласно изобретению во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта, при этом отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1...5, а отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2...3. Кроме того, между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока. Размещение гибкой муфты во внутренней полости входного кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки позволяет компенсировать перекос и несоосность этих валов. При таком исполнении турбулизация потока воздуха на входе в двигатель минимальна, что обеспечивает устойчивую работу компрессора двигателя. Исключение попадания холодного воздуха и посторонних частиц во внутреннюю полость кока обеспечено тем, что отношение наружного диаметра D гибкой муфты к диаметру d входного отверстия кока составляет 1,2...3. При D/d<1,2 возможно обледенение гибкой муфты и ее эрозия посторонними частицами. При D/d>3 не обеспечивается возможность размещения вала привода внешней нагрузки. Поскольку гибкая муфта расположена консольно на валу отбора мощности, то снижение радиальной нагрузки на подшипник вала будет обеспечиваться в случае, когда D/L=1...5, где L - расстояние от муфты до центра подшипника вала. При D/L<1 излишне возрастают нагрузка на подшипник и осевые габариты двигателя. В случае, когда D/L>5, ухудшаются габаритные уплотнения масляной полости опоры подшипника из-за нехватки осевой длины для их размещения. Выполнение между стенками входного кока щелевой полости, соединенной радиальными каналами с внутренней полостью кока, позволяет сделать входной кок обогреваемым, что обеспечивает защиту элементов трансмиссии и самого кока от обледенения. Таким образом, в заявляемой конструкции гибкая муфта защищена как от эрозионного износа посторонними частицами (пыль, песок), так и от обледенения, одновременно уменьшая осевые габариты газотурбинного двигателя, что особенно важно при контейнерном исполнении энергетических установок. Изобретение проиллюстрировано следующим образом. На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинного двигателя. На фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде. Газотурбинный двигатель 1 состоит из входного корпуса 2, компрессора 3, камеры сгорания 4, турбины высокого давления 5, которая соединена валом 6 с компрессором 3, силовой турбины низкого давления 7, вал 8 отбора мощности от которой через гибкую муфту 9 с наружным диаметром D соединен с валом 10 привода внешней нагрузки, например, электрогенератора (не показан) со стороны входа 11 в газотурбинный двигатель 1. Гибкая муфта 9 состоит из переднего 12 и заднего 13 фланцев, с которыми поочередно с помощью болтов 14 и гаек 15 соединен пакет гибких пластин 16. Муфта 9 размещена в полости 17 обогреваемого кока 18, состоящего из наружной 19 и внутренней 20 обечаек со щелевой полостью 21 между ними. Щелевая полость 21 на выходе через радиальные пазы 22 на внутреннем диаметре d входного отверстия 23 кока 18 соединена с внутренней полостью 17 кока 18, а на входе - через коллектор 24 и трубы подвода (не показаны) - с одной из ступеней компрессора 3. Гибкая муфта 9 расположена на минимальном расстоянии L от радиально-упорного шарикоподшипника 25. Для исключения повреждения гибкой муфты 9 посторонними частицами диаметр d входного отверстия 23 кока 18 выполнен минимальным из условия размещения вала 10. Заявляемое устройство работает следующим образом. При снижении температуры атмосферного воздуха и возникновении опасности обледенения в коллектор 24 кока 18 из компрессора 3 поступает горячий воздух, нагревающий входной кок 18 и исключающий его обледенение Одновременно, истекая через каналы 22 во входное отверстие 23 внутренней полости 17 входного кока 18, горячий воздух исключает обледенение гибкой муфты 9. Гибкая муфта 9 может быть выполнена как пластинчатой, так и дисковой. Гибкий диск муфты 9, нагруженный крутящим моментом, требует защиты от эрозионного износа и от обледенения. Холодный воздух, содержащий посторонние частицы, в этом случае обтекает кок 18 и не вызывает износа и обледенения муфты 9. Это обеспечивается тем, что диаметр d входного отверстия 23 в 1,2...3 раза меньше наружного диаметра D муфты 9. Источники информации 1. Патент РФ 2087768, 1997 г. 2. Патент РФ 2098649. 1997 г.Формула изобретения
1. Газотурбинный двигатель, включающий входной кок, вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя, отличающийся тем, что во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта, при этом отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1. . . 5, а отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2. . . . 3. 2. Газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2QZ4A - Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Вид лицензии*: НИЛ
Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод"
Характер внесенных изменений (дополнений):Из предмета договора 
РД0004722 исключены патенты на изобретения 2187023, 2193678, 2198311, 2199680, 2204723, 2211337, 2220285, 2225945, 2227232, 2230195. Изменены порядок оплаты и размер вознаграждения.
Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 06.12.2005 № РД0004722
Извещение опубликовано: 27.08.2010 БИ: 24/2010
* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия
PC4A Государственная регистрация договора об отчуждении исключительного права
Дата и номер государственной регистрации договора: 23.12.2011 № РД0092302
Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" (RU)
Приобретатель исключительного права: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" (RU), Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)
(73) Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" (RU),Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)
Адрес для переписки:ОАО "Авиадвигатель", отдел защиты интеллектуальной собственности, Комсомольский пр-кт, 93, ГСП, г. Пермь, 614990
Дата публикации: 10.02.2012
