Маслосистема газотурбинного двигателя с устройством длительного резервирования

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в масляных системах с устройством длительного резервирования для газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно в масляных системах вертолетов.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является создание циркуляционной маслосистемы, в которой зарезервированное масло многократно используется для смазки и охлаждения опор, а также исключение переполнения опор при отказе основной маслосистемы, что повышает длительность и надежность работы резервной маслосистемы в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что маслосистема ГТД с устройством длительного резервирования содержит полость, по крайней мере, одной опоры ротора с расположенными в ней основными и дополнительными форсунками, основной и дополнительный маслобаки с суфлерами, запорный клапан с управляющей и исполнительной полостями и магистрали нагнетания и откачивания. Основной маслобак сообщен магистралью нагнетания с основными форсунками, управляющей полостью запорного клапана и дополнительным маслобаком, имеющим донную часть и сообщенным с дополнительными форсунками. Маслосистема включает полость редуктора, причем полость одной опоры совмещена с полостью редуктора с образованием общей полости, имеющей донную и центральную части. Дополнительные форсунки и дополнительный маслобак расположены в центральной части общей полости. Дополнительный маслобак сообщен с основным маслобаком через жиклер. Запорный клапан расположен в донной части дополнительного маслобака, его исполнительная полость имеет возможность сообщения с дополнительным маслобаком и с центральной частью общей полости. Система снабжена вторым аналогичным запорным клапаном, расположенным в общей полости под дополнительным маслобаком. Управляющая полость клапана сообщена магистралью нагнетания с основным маслобаком, а исполнительная полость - с донной частью общей полости и магистралью откачивания и также имеет возможность сообщения с центральной частью общей полости. В общей полости установлен циркулятор с приемником масла для сообщения ее донной части с дополнительными форсунками.

В данной маслосистеме для смазки второй опоры ее полость сообщена с общей полостью магистралью суфлирования, а дополнительные форсунки, расположенные в этой полости. сообщены с донной частью общей полости через эжектор. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в масляных системах с устройством длительного резервирования для газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно в масляных системах вертолетов.

Известна маслосистема ГТД с устройством резервирования смазки (патент США №4284174, МПК F 01 С 1/18, заявлено 18.04.79 г., опубликовано 18.08.81 г.) содержащая дополнительный маслобак, форсунку, эжектор, имеющий возможность сообщения с форсункой, и переключающий клапан. Маслосистема содержит магистраль, сообщающую маслобак с форсунками, магистраль подвода масла к эжектору, магистраль подачи сжатого воздуха к эжектору и магистраль суфлирования, сообщенную с атмосферой.

К недостаткам этой системы можно отнести то, что заполнение дополнительного маслобака от нагнетающей магистрали при перекрытом клапаном отверстии суфлирования, учитывая, что масло подается к подшипнику из нижней части бака, может привести к сжатию воздуха в верхней части дополнительного бака. При давлении масла в основной магистрали это приведет к выбросу масла и резкому падению его уровня в

дополнительном маслобаке и, соответственно, к сокращению времени работы резервного устройства.

Известна также “Маслосистема газотурбинного двигателя с устройством для резервирования” (патент Российской Федерации № 2136931, МПК⁶ F 02 С 7/06), в которой частично устранены вышеописанные недостатки.

Эта маслосистема газотурбинного двигателя (ГТД) с устройством длительного резервирования содержит полость, по крайней мере, одной опоры ротора с расположенными в ней основными и дополнительными форсунками, основной и дополнительный маслобаки с суфлерами, запорный клапан с управляющей и исполнительной полостями и магистрали нагнетания и откачивания. Основной маслобак системы сообщен магистралью нагнетания с основными форсунками, управляющей полостью запорного клапана и дополнительным маслобаком, имеющим донную часть и сообщенным с дополнительными форсунками.

Однако, учитывая, что маслонасосы нагнетания и откачки в современных ГТД располагаются на одном валу и приводятся через рессору, которая является "слабым звеном" в кинематической цепи привода, в практике наиболее часто отказы основной маслосистемы происходят вследствие среза этой рессоры. При таком отказе, когда отсутствует нагнетание и откачка, масло из вспомогательного маслобака перекачивается в опоры и заполняет их объем. Кроме того, при переполнении опор

нарушается нормальная работа подшипников, уплотнений и части резервной маслосистемы, связанной с основным маслобаком. Т.к. эта система не является циркуляционной, зарезервированное масло используется однократно и в маслобаки не возвращается, т.е. теряется безвозвратно.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является создание циркуляционной маслосистемы, в которой зарезервированное масло многократно используется для смазки и охлаждения опор, а также исключение переполнения опор при отказе основной маслосистемы, что повышает длительность и надежность работы резервной маслосистемы в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что маслосистема ГТД с устройством длительного резервирования содержит полость, по крайней мере, одной опоры ротора с расположенными в ней основными и дополнительными форсунками, основной и дополнительный маслобаки с суфлерами, запорный клапан с управляющей и исполнительной полостями и магистрали нагнетания и откачивания. Основной маслобак сообщен магистралью нагнетания с основными форсунками, управляющей полостью запорного клапана и дополнительным маслобаком, имеющим донную часть и сообщенным с дополнительными форсунками.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что маслосистема включает полость редуктора, причем полость одной опоры совмещена с полостью редуктора с образованием общей полости, имеющей донную и

центральную части. Дополнительные форсунки и дополнительный маслобак расположены в центральной части общей полости. Дополнительный маслобак сообщен с основным маслобаком через жиклер. Запорный клапан расположен в донной части дополнительного маслобака, его исполнительная полость имеет возможность сообщения с дополнительным маслобаком и с центральной частью общей полости. Система снабжена вторым аналогичным запорным клапаном, расположенным в общей полости под дополнительным маслобаком. Управляющая полость клапана сообщена магистралью нагнетания с основным маслобаком, а исполнительная полость - с донной частью общей полости и магистралью откачивания и также имеет возможность сообщения с центральной частью общей полости. В общей полости установлен циркулятор с приемником масла для сообщения ее донной части с дополнительными форсунками.

В предлагаемой маслосистеме для смазки второй опоры ее полость сообщена с общей полостью магистралью суфлирования, а дополнительные форсунки, расположенные в этой полости, сообщены с донной частью общей полости через эжектор.

Вышеизложенные признаки обеспечивают заявляемой маслосистеме новый технический эффект, заключающийся в многократном использовании зарезервированного объема масла.

На прилагаемом чертеже изображена предлагаемая маслосистема.

Маслосистема ГТД с устройством длительного резервирования содержит общую для редуктора (на чертеже не показан) и опоры 1 полость 2 с центральной 3 и донной 4 частями, а также полость 5, в которой расположена опора 6 ротора. В полости 2 расположены основные 7 и дополнительные 8 форсунки. Маслосистема содержит основной 9 и дополнительный 10 маслобаки с суфлерами 11 и 12. Дополнительные форсунки 8 и дополнительный маслобак 10 расположены в центральной части 3 общей полости 2. В донной части 13 дополнительного маслобака 10 расположен запорный клапан 14 с управляющей 15 и исполнительной 16 полостями. Аналогичный запорный клапан 17 с управляющей 18 и исполнительной 19 полостями расположен в общей полости 2 под дополнительным маслобаком 10. В общей полости 2 также установлен циркулятор 20 с приемником 21 масла для сообщения донной части 4 общей полости 2 с дополнительными форсунками 8.

Основной маслобак 9 сообщен магистралью нагнетания 22, в которой установлена нагнетающая ступень 23 маслоагрегата, с основными форсунками 7, расположенными в полостях 2 и 5, с управляющими полостями 15 и 18 запорных клапанов 14 и 17 и через жиклер 24 с дополнительным маслобаком 10. Исполнительная полость 16 запорного клапана 14 сообщена с центральной частью 3 общей полости 2 и имеет возможность сообщения с полостью 13 дополнительного маслобака 10, а исполнительная полость 19 клапана 17 сообщена с донной частью 4 общей

полости 2 и через магистраль откачивания, в которой установлена откачивающая ступень 25 маслоагрегата, - с основным маслобаком 9, а также имеет возможность сообщения с центральной частью 3 общей полости 2.

Донная часть 4 полости 2 сообщена магистралью 27 подачи масла через эжектор 28 с дополнительными форсунками 29, расположенными в полости 5. Полость 5 сообщена магистралью 30 откачивания масла, в которой установлена откачивающая ступень 31 маслоагрегата, с основным маслобаком 9. Полость 5 опоры 6 сообщена с общей полостью 2 магистралью суфлирования 32.

Маслосистема работает следующим образом.

При нормальной работе маслосистемы масло из маслобака 9 насосом 23 подается по магистрали нагнетания 22 к основным форсункам 7. В процессе запуска через жиклер 24 заполняется вспомогательный маслобак 10. Откачка масла из полости 2 редуктора производится откачивающей ступенью 26 через магистраль 25, а из задней опоры 6 - откачивающей ступенью 31 через магистраль 30 в маслобак 9.

При отказе маслоагрегата (срез приводной рессоры) из работы исключаются нагнетающая ступень 23 и откачивающие ступени 26 и 31. Давление в магистрали нагнетания 22 и соответственно в управляющих полостях 15 и 18 клапанов 14 и 17 падает, при этом затворы 33 и 34 клапанов 14 и 17 смещаются пружинами 35 и 36 в крайнее левое положение (по чертежу). Вследствие открытия клапана 14 объем масла из вспомогательного

маслобака 10 перетекает в донную часть 4 (поддон) общей полости 2 и устанавливается уровень масла, достаточный для заполнения центробежного циркулятора 20. Давлением, создаваемым при вращении циркулятора 20, масло через приемник 21 и магистраль 37 подается к дополнительным форсункам 8, расположенным в общей полости 2, на смазку и охлаждение подшипника передней опоры 1, потребителей редуктора (силовые шестерни, их опоры и другие элементы кинематической цепи приводов). Затем масло возвращается в донную часть 4 общей полости 2. Часть масла по магистрали 27 поступает в эжектор 28, где под действием разрежения смешивается с воздухом от компрессора двигателя, поступающим в эжектор 28 по магистрали 38. Образовавшаяся масловоздушная смесь подается по каналу 39 к дополнительным форсункам 29 для смазки и охлаждения подшипников задней опоры 6 двигателя. Эта часть масла в виде масловоздушной смеси по магистрали 32 возвращается в общую полость 2, где отделяется центробежным суфлером 12 и стекает в донную часть 4 общей полости 2.

Таким образом, при отказе маслоагрегата маслосистема трансформируется в замкнутую, работающую на ограниченном емкостью вспомогательного маслобака объеме масла, что дает возможность летательному аппарату (преимущественно вертолету) продолжить полет до посадочной площадки.

При повреждении основной маслосистемы с потерей масла из маслобака 9 работоспособность маслоагрегата сохраняется. В этом случае

для предотвращения откачки масла из донной части 4 общей полости 2 в маслосистеме предусмотрен запорный клапан 17, который автоматически открывается одновременно с клапаном 14 и переключает канал откачки на уровень выше уровня масла в донной части 4 общей полости 2 (магистраль 25). Т.е. в цепи откачки искусственно создается разрыв струи, и откачивающая ступень 26 маслоагрегата имеет возможность откачивать только воздух с парами масла из общей полости 2. Масло из полости 5 задней опоры откачивается ступенью 31 маслоагрегата в маслобак 9, но, как правило, количество масла в составе масловоздушной смеси на охлаждение и смазку задней опоры на два порядка ниже, чем опоры передней.

Таким образом, при повреждении основной маслосистемы с потерей масла из основного маслобака 9 часть системы смазки подшипника передней опоры 1 и потребителей редуктора работает по замкнутому циклу, вторая часть системы - смазка и охлаждение подшипников задней опоры 6 – на выброс масла. В целом продолжительность работы резервной маслосистемы при таком отказе определяется объемом резервируемого масла в маслобаке 10 и, в основном, безвозвратными потерями через заднюю опору.

1. Маслосистема газотурбинного двигателя (ГТД) с устройством длительного резервирования, содержащая полость, по крайней мере, одной опоры ротора с расположенными в ней основными и дополнительными форсунками, основной и дополнительный маслобаки с суфлерами, запорный клапан с управляющей и исполнительной полостями и магистрали нагнетания и откачивания, причем основной маслобак сообщен магистралью нагнетания с основными форсунками, управляющей полостью запорного клапана и дополнительным маслобаком, имеющим донную часть и возможность сообщения с дополнительными форсунками, отличающаяся тем, что маслосистема включает полость редуктора, причем полость одной опоры совмещена с полостью редуктора с образованием общей полости, имеющей донную и центральную части, дополнительные форсунки и дополнительный маслобак расположены в центральной части общей полости, дополнительный маслобак сообщен с основным маслобаком через жиклер, запорный клапан расположен в донной части дополнительного маслобака, его исполнительная полость имеет возможность сообщения с дополнительным маслобаком и с центральной частью общей полости, при этом система снабжена вторым аналогичным запорным клапаном, расположенным в общей полости под дополнительным маслобаком, его управляющая полость сообщена магистралью нагнетания с основным маслобаком, а исполнительная - с донной частью общей полости и магистралью откачивания и имеет возможность сообщения с центральной частью общей полости, кроме того, в общей полости установлен циркулятор с приемником масла для сообщения ее донной части с дополнительными форсунками.

2. Маслосистема по п.1, отличающаяся тем, полость второй опоры сообщена с общей полостью магистралью суфлирования и ее дополнительные форсунки сообщены с донной частью общей полости через эжектор.