Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя относится к авиационному двигателестроению. Устройство содержит валы компрессора и турбины низкого давления, соединенные между собой в осевом направлении через промежуточный вал и установленный в нем регулировочный элемент стяжной втулкой, соединенной с валом турбины низкого давления при помощи резьбы, а в окружном направлении - через шлицевое соединение, и межвальный радиально-упорный шарикоподшипник, наружное кольцо которого установлено на внутренней поверхности вала компрессора высокого давления, а внутреннее - на наружной поверхности промежуточного вала. На стяжной втулке установлена гайка, контактирующая с ротором компрессора низкого давления, соединенным с валом компрессора низкого давления при помощи дополнительного шлицевого соединения. Изобретение позволяет при обрыве вала компрессора локализовать разрушение внутри двигателя и предотвратить разрушение мотогондолы и самолета в целом. 1 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного и наземного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины.

Известен ГТД с узлом соединения роторов компрессора и турбины, содержащий валы компрессора и турбины низкого давления. Валы соединены между собой в осевом направлении через промежуточный вал и установленный в нем регулировочный элемент стяжной втулкой. Стяжная втулка соединена с валом турбины низкого давления при помощи резьбы, а в окружном направлении - через шлицевое соединение. На промежуточном валу установлен межвальный радиально-упорный шарикоподшипник, наружное кольцо которого установлено на внутренней поверхности вала компрессора высокого давления, а внутреннее - на наружной поверхности промежуточного вала (см. патент РФ №2303148, кл. F02C 7/06, опубл. в 2007 г.).

Недостаток известного устройства состоит в том, что при обрыве вала компрессора вал турбины низкого давления удерживается межвальным радиально-упорным шарикоподшипником через стяжную втулку. Это может привести к раскрутке ротора турбины низкого давления и разрушению двигателя и мотогондолы самолета.

Задачей изобретения является предотвращение разрушения мотогондолы и самолета в целом при обрыве вала компрессора.

Указанная задача решается тем, что в узле соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащем валы компрессора и турбины низкого давления, соединенные между собой в осевом направлении через промежуточный вал и установленный в нем регулировочный элемент стяжной втулкой, соединенной с валом турбины низкого давления при помощи резьбы, а в окружном направлении - через шлицевое соединение и межвальный радиально-упорный шарикоподшипник, наружное кольцо которого установлено на внутренней поверхности вала компрессора высокого давления, а внутреннее - на наружной поверхности промежуточного вала, согласно изобретению на стяжной втулке установлена гайка, контактирующая с ротором компрессора низкого давления, соединенным с валом компрессора низкого давления при помощи дополнительного шлицевого соединения.

Новым в предложенном изобретении является то, что на стяжной втулке установлена гайка, контактирующая с ротором компрессора низкого давления, соединенным с валом компрессора низкого давления при помощи дополнительного шлицевого соединения.

Такое выполнение устройства обеспечивает осевое смещение вала турбины низкого давления при обрыве вала компрессора либо стяжной втулки, что позволяет локализовать разрушение внутри двигателя и предотвратить разрушение мотогондолы и самолета в целом.

На чертеже показан продольный разрез узла соединения роторов компрессора и турбины ГТД.

Узел соединения роторов 1 компрессора и турбины 2 газотурбинного двигателя содержит валы компрессора 3 и турбины 4 низкого давления, соединенные между собой в осевом направлении через промежуточный вал 5 и установленный в нем регулировочный элемент 6 стяжной втулкой 7, соединенной с валом турбины низкого давления при помощи резьбы 8, а в окружном направлении - через шлицевое соединение 9. Узел содержит также межвальный радиально-упорный шарикоподшипник 10, наружное кольцо 11 которого установлено на внутренней поверхности 12 вала компрессора 13 высокого давления, а внутреннее 14 - на наружной поверхности 15 промежуточного вала. На стяжной втулке 7 установлена гайка 16, контактирующая с ротором компрессора 1 низкого давления, соединенным с валом 3 компрессора низкого давления при помощи дополнительного шлицевого соединения 17.

Сборка узла осуществляется следующим образом.

На промежуточном валу 5 устанавливается межвальный шарикоподшипник 10 и регулировочный элемент 6. Собранный узел устанавливается в вал 13 компрессора высокого давления. Затем устанавливается вал 4 ротора 2 турбины низкого давления. Далее устанавливается вал 3 компрессора, в который монтируется ротор 1. Затем ввинчивается стяжная втулка 7 в вал турбины 4 с помощью резьбы 8. С другой стороны стяжной втулки 7 устанавливается гайка 16, которая стягивает пакет, состоящий из элементов 1, 3, 5, 6, 4, 7.

При работе двигателя в случае обрыва стяжной втулки 7 происходит осевое смещение вала 4 турбины низкого давления, ротор которой входит в зацепление со статором, что приводит к остановке. В случае, когда обрывается вал 3 компрессора, происходит остановка ротора 1, который удерживает стяжную втулку 7. Ротор 2 турбины низкого давления продолжает вращение и с помощью резьбы 8 свинчивается со стяжной втулки 7. Это приводит к осевому смещению вала 4 вдоль шлицов 9 ротора 2 турбины низкого давления.

Изобретение позволяет при обрыве вала компрессора локализовать разрушение внутри двигателя и предотвратить разрушение мотогондолы и летательного аппарата (ЛА) в целом, что создает возможность эвакуации пилота одномоторного ЛА или продолжения полета на другом двигателе при многомоторном ЛА.

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащий валы компрессора и турбины низкого давления, соединенные между собой в осевом направлении через промежуточный вал, и установленный в нем регулировочный элемент стяжной втулкой, соединенной с валом турбины низкого давления при помощи резьбы, а в окружном направлении - через шлицевое соединение, и межвальный радиально-упорный шарикоподшипник, наружное кольцо которого установлено на внутренней поверхности вала компрессора высокого давления, а внутреннее - на наружной поверхности промежуточного вала, отличающийся тем, что на стяжной втулке установлена гайка, контактирующая с ротором компрессора низкого давления, соединенным с валом компрессора низкого давления при помощи дополнительного шлицевого соединения.