Турбина двухроторного газотурбинного двигателя



Турбина двухроторного газотурбинного двигателя
Турбина двухроторного газотурбинного двигателя
Турбина двухроторного газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2534339:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Турбина двухроторного газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, роторы высокого и низкого давлений, каналы подачи масла в роликоподшипники, масляные уплотнения, межроторное лабиринтное уплотнение, питающие форсунки. В соответствии с заявленным предложением турбина снабжена опорной кольцевой обечайкой с радиальным буртом, кольцевой гайкой с радиальным буртом на ее боковой поверхности, опорной втулкой и радиально-торцевым масляным уплотнением. Опорная втулка установлена на вале ротора высокого давления и зафиксирована кольцевой гайкой. Опорная кольцевая обечайка выполнена за одно целое с валом ротора низкого давления и установлена с образованием верхней масляной ванны. Радиально-торцевое масляное уплотнение выполнено в виде двух подпятников с расположенными между ними графитовыми уплотнительными кольцами и распорной втулкой с фиксирующей пружиной. Масляные уплотнения между предмасляной и масляной полостями выполнены в виде браслетных графитовых уплотнений. В опорной кольцевой обечайке и в подпятнике, прилегающем к торцу вала ротора низкого давления, выполнены отверстия, сообщенные друг с другом. Кольцевая гайка установлена с образованием средней масляной ванны. Питающие форсунки размещены напротив средней масляной ванны. Позволяет уменьшить подогрев масла в масляной полости, уменьшить невозвратный расход масла, позволяет повысить экологичность двигателя и уменьшить его заметность. 3 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции турбин двигателя, в частности к устройствам регулирования температуры смазочного материала, отделения смазочного материала от воздуха и поддержания уровня масла в опорных подшипниках в зависимости от положения двигателя при движении.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является турбина двухроторного газотурбинного двигателя, содержащая наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, роторы высокого и низкого давлений, связанные своими цапфами через роликоподшипники и опоры с наружным корпусом, каналы подачи масла в роликоподшипники, масляные уплотнения, установленные между предмасляной и масляной полостями, межроторное лабиринтное уплотнение в воздушном зазоре между ротором низкого давления и ротором высокого давления и питающие форсунки, выполненные в вале ротора низкого давления по его периметру, сообщающие масляную ванну, образованную со стороны внутреннего диаметра вала ротора низкого давления, и воздушный зазор /RU 26819, МПК 7 F02C 7/06, опубликовано 20.12.2002 г./.

Недостатком известного технического решения является большая пропускная способность подвижных уплотнений, выполненных в виде лабиринтных уплотнений, что приводит к поступлению горячего воздуха из предмасляной полости в масляную полость и, в свою очередь, значительно повышает температуру масла в опоре, увеличивает долю испаренного масла и повышает уровень коксования в опоре. Все это увеличивает уровень невосполнимых потерь масла в окружающую среду, снижает работоспособность турбины, уменьшает ее ресурс, требует дополнительных конструктивных мероприятий для восстановления надежности и уменьшения расхода масла двигателя.

Другим недостатком является большой уровень расхода воздуха, насыщенного парами масла из маслосистемы, в окружающую среду, что снижает привлекательность двигателя из-за ухудшения экологической обстановки в окружающей среде, а также увеличивает заметность летательных аппаратов (копоть выхлопа).

Задача изобретения - увеличение ресурса и повышение экологичности двигателя, снижение заметности летательного аппарата в полете.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение расхода масла, в том числе от испарения за счет снижения температуры масла в опоре, а также увеличение ресурса и повышение экологичности двигателя.

Технический результат достигается тем, что известная турбина двухроторного газотурбинного двигателя, содержащая наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, роторы высокого и низкого давлений, связанные своими цапфами через роликоподшипники и опоры с наружным корпусом, каналы подачи масла в роликоподшипники, масляные уплотнения, установленные между предмасляной и масляной полостью, межроторное лабиринтное уплотнение, расположенное в воздушном зазоре между ротором низкого давления и ротором высокого давления, и питающие форсунки, выполненные в вале ротора низкого давления и сообщающие воздушный зазор с масляной ванной, образованной со стороны внутреннего диаметра вала ротора низкого давления, по предложению снабжена опорной кольцевой обечайкой с радиальным буртом, кольцевой гайкой с радиальным буртом на ее боковой поверхности, опорной втулкой, установленной на вале ротора высокого давления и зафиксированной кольцевой гайкой, и радиально-торцевым масляным уплотнением, расположенным между опорной кольцевой обечайкой и опорной втулкой, причем опорная кольцевая обечайка выполнена за одно целое с валом ротора низкого давления и установлена с образованием верхней масляной ванны между ее радиальным буртом и валом ротора низкого давления, а радиально-торцевое масляное уплотнение выполнено в виде двух подпятников с расположенными между ними графитовыми уплотнительными кольцами и распорной втулкой с фиксирующей пружиной, при этом масляные уплотнения между предмасляной и масляной полостями выполнены в виде браслетных графитовых уплотнений, а в опорной кольцевой обечайке и в подпятнике, прилегающем к торцу вала ротора низкого давления, выполнены отверстия, сообщенные друг с другом, причем кольцевая гайка установлена с образованием средней масляной ванны между ее радиальным буртом и валом ротора высокого давления, а питающие форсунки размещены напротив средней масляной ванны.

Снабжение турбины опорной кольцевой обечайкой с радиальным буртом, выполненной за одно целое с валом ротора низкого давления, и ее размещение позволяет образовать верхнюю масляную кольцевую ванну между валом ротора и радиальным буртом на внутренней стороне кольцевой обечайки и, одновременно, подготовить место для размещения на внешней стороне опорной кольцевой обечайки радиально-торцевого масляного (контактного) уплотнения.

Выполнение радиально-торцевого масляного уплотнения виде двух подпятников с расположенными между ними двумя графитовыми уплотнительными кольцами и распорной пружиной с фиксирующей пружиной, размещение радиально-торцевого масляного уплотнения между опорной кольцевой обечайкой на вале ротора низкого давления и опорной втулкой на вале ротора высокого давления, а также регулируемое натяжение фиксирующей кольцевой гайкой создает дополнительное подвижное уплотнение между предмасляной полостью (с размещенным внутри нее межроторным лабиринтным уплотнением) и масляной полостью. Тем самым уменьшается поступление горячего масла из предмасляной в масляную полость. А так как температура воздуха выше температуры масла, то снижается теплоподвод к маслу, что не позволяет повышаться его температуре.

Выполнение масляных уплотнений между предмасляной и масляной полостями в виде браслетных графитовых (контактных) уплотнений еще больше уменьшает поступление горячего воздуха в масляную полость, что дополнительно препятствует повышению температуры масла. Размещение межроторного лабиринтного уплотнения и радиально-торцевого масляного уплотнения на пути транспортировки воздуха из предмасляной полости в масляную полость, помимо уменьшения расхода горячего воздуха, повышает надежность маслосистемы, так в случае выхода из строя радиально-торцевого масляного уплотнения маслосистема сохранит работоспособность.

Верхняя масляная (кольцевая) ванна, образованная между радиальным буртом опорной кольцевой обечайки и валом ротора низкого давления, принимает масло и эвакуирует его в масляную полость на крейсерских режимах работы турбины. В этом случае масло из средней масляной (кольцевой) ванны, образованной валом ротора высокого давления и радиальным буртом на наружной боковой поверхности кольцевой гайки, начнет переливаться через край в верхнюю масляную полость.

Отверстия, выполненные в одном из подпятников радиально-торцевого масляного уплотнения, и сообщенные с ними отверстия в опорной кольцевой обечайке позволяют сливать остатки масла в масляную полость на крейсерских режимах работ турбины. На режимах работы, близких к максимальным, масло через бурт кольцевой гайки не сливается. Через отверстия, выполненные в одном подпятнике и опорной кольцевой обечайке, воздух проходит в количестве меньшем, чем поступает через браслетные графитовые уплотнения из предмасляной полости в масляную полость.

Средняя масляная кольцевая ванна через систему кольцевых проточек и канавок, выполненных в роторе высокого давления, соединена с форсунками подшипника ротора высокого давления.

Совокупность предложенных элементов конструкции турбины позволяет уменьшить температуру масла и сократить его потери от испарения при различных режимах работы турбины.

Изобретение поясняется приведенными ниже чертежами.

На фиг.1 показан продольный разрез турбины;

на фиг.2 показан элемент турбины с масляной и предмасляной полостями;

на фиг.3 показано сечение с каналами раздачи масла под внутренним кольцом подшипника опоры турбины высокого давления.

Турбина двухроторного газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, ротор 1 высокого давления с лабиринтными уплотнениями 2, ротор низкого давления, опорную втулку 3, кольцевую гайку 4, опору 5 турбины высокого давления, каналы.

Также турбина содержит масляные уплотнения, установленные между предмасляной и масляной полостями и выполненные в виде графитовых браслетных (контактных) уплотнений 6 и 7, вал 8 ротора низкого давления с лабиринтными уплотнениями 9, 10, 11, радиально-торцевое масляное уплотнение (с графитовыми уплотнительными кольцами 12, 13), выполненное в виде двух подпятников (втулок) 14, 15, между которыми расположены графитовые уплотнительные кольца 12, 13 и распорная втулка 16 с фиксирующей пружиной 17, опорную кольцевую обечайку 18, имеющую отверстия 19 и радиальный бурт 20. Опорная втулка 3 установлена на вале ротора высокого давления и зафиксирована кольцевой гайкой 4. В подпятнике 14, прилегающем к торцу вала 8 ротора низкого давления, выполнены отверстия 21.

При этом радиально-торцевое масляное уплотнение установлено между опорной кольцевой обечайкой 18 на вале 8 ротора низкого давления и опорной втулкой 3.

Турбина содержит питающие форсунки 22, выполненные в вале 8 ротора низкого давления по его периметру, а также сливные отверстия 23.

Опора 24 турбины низкого давления содержит графитовое браслетное уплотнение 25, форсунки 26 и 27, роликоподшипники 28 и 29, внутреннюю масляную полость 30, масляную полость 31 опоры 24 турбины низкого давления и предмасляную полость 32. Сливные отверстия 23 сообщены с внутренней масляной полостью 30. Для поступления масла в роликоподшипники 28 и 29 в турбине имеются соответствующие каналы подачи масла (не показаны).

Отверстия 19 в опорной кольцевой обечайке 18 и отверстия 21 в подпятнике 14 сообщаются друг с другом и с масляными полостями.

Роторы высокого и низкого давлений связаны своими цапфами через роликоподшипники 28, 29 и опоры с наружным корпусом.

Кольцевая гайка 4 выполнена с радиальным буртом 33 (см. фиг.2) по ее наружной боковой поверхности и установлена с образованием средней масляной (кольцевой) ванны 34 между ее радиальным буртом 33, направленным в сторону питающих форсунок 22, и валом 8 ротора высокого давления. Питающие форсунки 22 размещены напротив средней масляной ванны 34.

Опорная кольцевая обечайка 18 выполнена за одно целое с валом 8 ротора низкого давления и установлена с образованием между ее радиальным буртом 20, направленным в сторону форсунок 22, и валом 8 ротора низкого давления верхней масляной (кольцевой) ванны 35.

Питающие форсунки 22 выполнены в вале 8 ротора низкого давления таким образом, что сообщают воздушный зазор, выполненный между ротором низкого давления и ротором высокого давления, с масляной ванной, образованной со стороны внутреннего диаметра вала 8 ротора низкого давления.

Турбина двухроторного газотурбинного двигателя работает следующим образом.

При работе на максимальных режимах масло подается форсункой 27 через питающие форсунки 22 вала 8 в среднюю масляную ванну 34 и далее на роликоподшипник 28 через систему кольцевых и наклонных проточек. Затем масло, после прохождения роликоподшипника 28, в виде пены поступает в масляную полость 30. При этом горячий воздух проходит через лабиринтные уплотнения 9,10, попадает в предмасляную полость 32, задерживается графитовым уплотнительным кольцом 12 радиально-торцевого уплотнения и дросселируется через отверстие 19.

На крейсерских режимах расход масла на роликоподшипник 28 уменьшается, заполняется внутренняя масляная ванна 34, а неиспользованное масло переливается через бурт 33 кольцевой гайки 4 в верхнюю масляную ванну 35. Расход масла дросселируется отверстием 19, расположенным в опорной кольцевой обечайке 18 вала 8 ротора низкого давления, при этом запирается воздух графитовым кольцом 12 радиально-торцевого уплотнения и маслом, находящимся в верхней масляной ванне 35.

Предложенная конструкция позволяет уменьшить подогрев масла во внутренней масляной полости, уменьшить невозвратный расход масла, а также позволяет повысить экологичность двигателя и уменьшить его заметность.

Турбина двухроторного газотурбинного двигателя, содержащая наружный корпус, воздушный коллектор, предмасляную и масляную полости, роторы высокого и низкого давлений, связанные своими цапфами через роликоподшипники и опоры с наружным корпусом, каналы подачи масла в роликоподшипники, масляные уплотнения, установленные между предмасляной и масляной полостью, межроторное лабиринтное уплотнение, расположенное в воздушном зазоре между ротором низкого давления и ротором высокого давления, и питающие форсунки, выполненные в вале ротора низкого давления и сообщающие воздушный зазор с масляной ванной, образованной со стороны внутреннего диаметра вала ротора низкого давления, отличающаяся тем, что турбина снабжена опорной кольцевой обечайкой с радиальным буртом, кольцевой гайкой с радиальным буртом на ее боковой поверхности, опорной втулкой, установленной на вале ротора высокого давления и зафиксированной кольцевой гайкой, и радиально-торцевым масляным уплотнением, расположенным между опорной кольцевой обечайкой и опорной втулкой, причем опорная кольцевая обечайка выполнена за одно целое с валом ротора низкого давления и установлена с образованием верхней масляной ванны между ее радиальным буртом и валом ротора низкого давления, а радиально-торцевое масляное уплотнение выполнено в виде двух подпятников с расположенными между ними графитовыми уплотнительными кольцами и распорной втулкой с фиксирующей пружиной, при этом масляные уплотнения между предмасляной и масляной полостями выполнены в виде браслетных графитовых уплотнений, а в опорной кольцевой обечайке и в подпятнике, прилегающем к торцу вала ротора низкого давления, выполнены отверстия, сообщенные друг с другом, причем кольцевая гайка установлена с образованием средней масляной ванны между ее радиальным буртом и валом ротора высокого давления, а питающие форсунки размещены напротив средней масляной ванны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к процессу изготовления сотовой ленты, применяемой в газотурбинных двигателях, и касается способа изготовления сотового уплотнения.

Опора турбины газотурбинного двигателя содержит подшипник (4), вал (6) и лабиринт (11) с фланцем (10) между подшипником (4) и диском (8) турбины. С внешней стороны фланца (10) лабиринта (11) установлен дополнительный фланец (12) с образованием полости продувки (13).

Предложены способ и система для регулирования протечки газа в турбине и сама турбина. Могут использоваться несколько уплотнений, расположенных последовательно, причем каждое из этих уплотнений может быть выполнено с возможностью уменьшения давления обратного потока из входа элемента турбины.

Изобретение относится к уплотнению вала для турбомашины. Уплотнение вала для турбомашины содержит нагружаемое технологическим газом и запираемое со стороны процесса уплотнение технологического газа и нагружаемое воздухом и запираемое со стороны атмосферы атмосферное уплотнение.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, установленный на валу задним фланцем.

Лабиринтное уплотнение турбины содержит примыкающий к диску турбины лабиринт и ответный ему фланец с сопловым аппаратом закрутки охлаждающего воздуха. Лабиринт установлен на осевом кольцевом выступе диска и выполнен охватывающим сопловой аппарат закрутки с образованием между лабиринтом и боковой поверхностью ступицы диска щелевой полости.

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Лабиринтное уплотнение содержит установленный на статоре сотовый фланец и лабиринтом с демпфирующим кольцом в кольцевой канавке на краю обода.

Уплотнительный элемент канала утечки между наружной площадкой турбинного сопла и удерживающим ее опорным кольцом включает лепестковое уплотнение и образующую ударные струи пластину.

Уплотнение внутреннего стыка кольцевой камеры сгорания и соплового аппарата турбины содержит уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата.

Подвижный уплотнительный элемент с масляным охлаждением для вращающегося уплотнения между корпусом двигателя и валом установлен с возможностью вращения в корпусе двигателя.

Изобретение относится к турбореактивным двухконтурным двигателям авиационного применения. Система суфлирования турбореактивного двигателя включает в себя трубопровод суфлирования, соединенный с трубой суфлирования, установленной на сопло.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к устройствам маслосистем авиационных газотурбинных двигателей. Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя содержит установленные в магистралях откачки и суфлирования приводные центробежные воздухоотделитель и суфлер.

Изобретение относится к области машиностроения и касается устройства маслосистемы авиационного теплонапряженного газотурбинного двигателя с форсажной камерой, устанавливаемого на сверхзвуковые маневренные самолеты.

Изобретение относится к газотурбинным машинам и может быть использовано при монтаже их роторов. При монтаже ротора газотурбинного двигателя его устанавливают в подшипниковых опорах качения.

Опора турбины газотурбинного двигателя содержит подшипник (4), вал (6) и лабиринт (11) с фланцем (10) между подшипником (4) и диском (8) турбины. С внешней стороны фланца (10) лабиринта (11) установлен дополнительный фланец (12) с образованием полости продувки (13).

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к процессу запуска газотурбинных двигателей. В начальный момент запуска газотурбинного двигателя обмотка якоря основного генератора и обмотка возбуждения возбудителя через блок управления подключаются к источнику питания, при этом блок управления обеспечивает опережение вектора магнитного потока основного генератора относительно оси полюса ротора и начальная раскрутка газотурбинного двигателя осуществляется реактивным моментом, а с увеличением частоты вращения индуцированная электродвижущая сила в обмотке якоря возбудителя, выпрямленная блоком вращающегося выпрямителя, питает обмотку возбуждения основного генератора, создавая активный вращающий момент и, при достижении заданной частоты вращения, блок управления отключается от обмотки основного генератора, а бесконтактный явнополюсный синхронный генератор с вращающимся выпрямителем переходит в генераторный режим.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин. Особенностью предложенной конструкции является использование для привода во вращение откачивающего насоса размещенного внутри масляной полости опорного подшипника ротора гидромотора, работающего на энергии масла, подающегося на смазку опорного подшипника ротора.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к маслосистеме авиационных газотурбинных двигателей. При экстремальных условиях работы двигателя (например, при фигурных полетах самолета) вследствие роста гидравлического сопротивления в магистралях откачки, увеличения перемешивания масла с воздухом и интенсификации процесса растворения воздуха в масле, на входе откачивающих насосов образуется масловоздушная эмульсия с большим процентным содержанием в ней воздуха, что может привести к снижению напора и падению производительности откачивающего насоса, являющегося наименее надежным звеном маслосистемы.

Высокотемпературная турбина газотурбинного двигателя, в наружном корпусе которой установлены сопловая лопатка и ниже по потоку газа разрезное секторное кольцо, а также рабочая лопатка и уплотнительные гребешки на верхней полке.

Газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель с компрессором, устройство воздухоподготовки газотурбинного двигателя, топливную систему с камерами сгорания, устройством подачи и регулирования топлива, масляную систему узлов трения газотурбинного двигателя и исполнительных агрегатов с теплообменником охлаждения масла, нагнетающим насосом, теплообменником подогрева топлива, выполненными в отдельном регулируемом циркуляционном контуре.

Маслоотделитель содержит втулку, снабженную гильзой, установленной на вентиляционном валу, и несущим диском, продолжающимся за гильзу, а также кожух с накладной пластиной и цилиндрическую втулку, окружающую гильзу.
Наверх