Выходное устройство турбовального двигателя-твад


 


Владельцы патента RU 2535813:

Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" (RU)

Настоящее изобретение относится к области разработки газотурбинных двигателей, а более конкретно к конструкции газосборника выходного устройства турбовальных двигателей - ТВаД, предназначенных для эксплуатации в составе вертолетов. Во внутреннем корпусе газосборника размещена трубка подвода масла, снабженная наконечником с упругими демпфирующими-уплотнительными кольцами, а в угольнике для обеспечения сборки выполнена проточка, соответствующая длине наконечника, при этом один конец трубки подвода масла приварен к корпусу (угольнику), а на второй конец приварен наконечник, в канавках которого установлены упругие демпфирующие-уплотнительные кольца, что позволяет снизить уровень напряжений в трубке от воздействия переменных температур и динамических нагрузок при работе двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области разработки газотурбинных двигателей, а более конкретно к конструкции газосборника выходного устройства турбовальных двигателей - ТВаД, предназначенных для эксплуатации в составе вертолетов.

Известен узел межвальной опоры газотурбинного двигателя, содержащий валы компрессоров высокого и низкого давления, вал турбины низкого давления, промежуточный вал, установленный на валу компрессора низкого давления, регулировочный элемент, межвальный радиально-упорный шарикоподшипник, наружное кольцо которого установлено на внутренней поверхности вала компрессора высокого давления, а внутреннее - на наружной поверхности промежуточного вала, размещенный в масляной полости, ограниченной контактным уплотнением, и радиально-упорный шарикоподшипник, размещенный на валу компрессора высокого давления, во внутреннем кольце межвального шарикоподшипника выполнены сквозные радиальные пазы, между валами компрессоров высокого и низкого давления образован кольцевой канал, на статоре компрессора высокого давления установлена масляная форсунка, а на наружной поверхности промежуточного вала со стороны кольцевого канала выполнены продольные пазы, соединенные между собой на их выходах кольцевой канавкой, расположенной напротив радиальных пазов внутреннего кольца межвального подшипника (см. Патент №2303148, МПК F02C 7/06, опубл. 20.07.2007 г.).

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции и трудоемкость изготовления.

Известна опора газотурбинного двигателя с подшипником, закрепленным на корпусе двигателя, и с масляной полостью вокруг подшипника, что в лабиринтном уплотнении, отделяющем масляную полость опоры от воздушной полости двигателя, выполнена промежуточная воздушно-масляная полость, соединенная на входе через щель с масляной полостью и через лабиринтное уплотнение с воздушной полостью, а на выходе через канал в нижней части статорного фланца лабиринтного уплотнения - с масляной полостью, при этом промежуточная воздушно-масляная полость образована Л-образным выступом статорного фланца, конический козырек выступа выполнен под острым углом к оси опоры (см. Патент №2189475, МПК F02C 7/06, опубл. 20.09.2002 г.).

Недостатком данной конструкции является сложность конструкции и трудоемкость изготовления.

Наиболее близким к предложенному изобретению является газосборник выходного устройства турбовального двигателя - ТВаД ГТД-350, содержащий компрессор, редуктор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину, циркуляционную масляную систему смазки, систему суфлирования, газосборник выходного устройства, в центральной части которого расположен узел опор турбины, с элементами системы смазки подшипников. Конструктивно на двигателе ТВаД ГТД-350 подача масла для смазки подшипников опор свободной турбины осуществляется посредством трубки подвода масла, при этом трубка подвода масла к опорам подшипников с обеих концов жестко приварена к внутреннему корпусу (см. Е.И. Никитин, «Турбовальный двигатель ГТД-350», Москва, 1978 г., стр.88, рис.40).

Недостатком указанной конструкции газосборника выходного устройства турбовального двигателя ТВаД ГТД-350 является то, что при наличии больших градиентов температур, а температура деталей газосборника выходного устройства, омываемых горячими газами, достигает до +600°C, в то время как детали масляной системы имеют температуру не более +150°C, жесткое двухстороннее крепление трубки подвода масла к опорам подшипников вызывает разный уровень величин температурных расширений трубки и деталей опор с цилиндрической оболочкой, входящих в силовую схему газосборника, что приводит к возникновению термоусталостных трещин на трубке и, как следствие, к течи масла, что недопустимо.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение надежности газосборника выходного устройства турбовального двигателя - ТВаД ГТД.

Поставленная техническая задача в выходном устройстве турбовального двигателя - ТваД, содержащем компрессор, редуктор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину, циркуляционную масляную систему смазки, систему суфлирования, газосборник выходного устройства, в центральной части которого расположен узел опор турбины, соединенных между собой цилиндрической оболочкой, входящей в силовую схему газосборника, и включающий в себя элементы системы смазки подшипников опор турбины с жестко закрепленной трубкой подвода масла, полость для продува охлаждающим воздухом, достигается тем, что на участке магистрали подвода масла к подшипникам опор турбин, во внутреннем корпусе газосборника, размещена трубка подвода масла, жестко закрепленная одним концом к корпусу, а другим концом, через приваренный к ней наконечник, снабженный упругими демпфирующими-уплотняющими кольцами, свободно размещена в проточке внутреннего корпуса.

Кроме того, в угольнике, в котором монтируется трубка, выполнена проточка, соответствующая длине наконечника.

Упругие демпфирующие-уплотняющие кольца, установленные в канавках наконечника, кроме демпфирования уплотняют зазор между наконечником и корпусом.

Проточка в угольнике обеспечивает монтаж трубки на соответствующее место в корпусе.

Технический эффект в части заявленного изобретения заключается в снятии напряжений в трубке, возникающих от воздействия переменных температур и динамических напряжений, вызванных вибрацией, за счет подвижности другого конца трубки, что существенно снижает вероятность появления термоусталостных трещин в трубке подвода масла.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На чертеже показан продольный разрез заявляемого технического решения, где во внутреннем корпусе газосборника размещена трубка подвода масла 1, снабженная наконечником 5 с упругими демпфирующими-уплотнительными кольцами 4, а в угольнике 2 для обеспечения сборки выполнена проточка 6, соответствующая длине наконечника 5, при этом один конец трубки подвода масла 1 приварен к корпусу (угольнику) 2, а на второй конец приварен наконечник 5, в канавках которого установлены упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4, что позволяет снизить уровень напряжений в трубке от воздействия переменных температур и динамических нагрузок при работе двигателя.

Упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4, установленные в канавках наконечника 5, кроме демпфирования уплотняют зазор между наконечником 5 и задней втулкой 3. Осевой зазор «C» определяется и назначается по результатам расчета исходя из температурного состояния газосборника выходного устройства.

Предложенная в заявке конструкция работает следующим образом.

После запуска двигателя детали, омываемые горячими газами, за короткий промежуток времени нагреваются до +600°C, а трубка подвода масла 1 из-за циркуляционной системы подачи масла и хорошо организованного охлаждения обдувом воздуха, подаваемого от компрессора, имеет температуру не более +150°C, при такой разнице температур линейные расширения у них также будут существенно отличаться, и второй конец маслоподводящей трубки 1 с наконечником 5, в канавках которого установлены упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4, что позволяет свободное осевое перемещение наконечника 5 в отверстии. Одновременно упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4 снижают уровень динамических напряжений, вызванных колебаниями, которые всегда присутствуют при работе двигателя.

1. Выходное устройство турбовального двигателя - ТВаД, содержащее компрессор, редуктор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину, циркуляционную масляную систему смазки, систему суфлирования, газосборник выходного устройства, в центральной части которого расположен узел опор турбины, соединенных между собой цилиндрической оболочкой, входящей в силовую схему газосборника, и включающий в себя элементы системы смазки подшипников опор турбины с жестко закрепленной трубкой подвода масла, полость для продува охлаждающим воздухом, отличающееся тем, что на участке магистрали подвода масла к подшипникам опор турбин, во внутреннем корпусе газосборника, размещена трубка подвода масла, жестко закрепленная одним концом к корпусу, а другим концом, через приваренный к ней наконечник, снабженный упругими демпфирующими-уплотняющими кольцами, свободно размещена в проточке внутреннего корпуса.

2. Выходное устройство турбовального двигателя - ТВаД по п.1, отличающееся тем, что в угольнике, в котором монтируется трубка, выполнена проточка, соответствующая длине наконечника.



 

Похожие патенты:

Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) относится к авиадвигателестроению, а именно к системам смазки ГТД. Характерная особенность предложенной маслосистемы - предварительная грубая очистка сжатых воздуха и газов, поступающих в суфлирующую магистраль масляной полости подшипниковой опоры ротора турбины, от водомасляных загрязнений, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление объединенной, единой магистрали суфлирования, сообщающейся со всеми остальными суфлируемыми масляными полостями двигателя, и дает возможность уменьшить рабочую нагрузку на суфлер-сепаратор, обеспечивающий окончательную чистовую очистку выбрасываемых в окружающую атмосферу воздуха и газов.

Маслосистема энергетической газотурбинной установки (ЭГТУ) относится к области двигателестроения, а именно к маслосистемам ЭГТУ, применяемым на газоперекачивающих и электрических станциях для привода различных агрегатов (насосов, газовых и воздушных компрессоров, электрогенераторов и т.п.).

Изобретение относится к упругодемпферным опорам газотурбинных турбореактивных двигателей авиационного и наземного применения. Упругодемпферная опора турбореактивного двигателя включает внутреннюю втулку, соединенную с С-образным упругим элементом, опорное кольцо и задний фланец лабиринта.

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.

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.

Турбокомпрессор (10, 10′), приводимый в действие отработавшими газами, для двигателя внутреннего сгорания содержит датчик (32) частоты вращения и элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки для осевой фиксации по меньшей мере одного подшипника (24, 26) вала (22) турбокомпрессора. Элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки на периферийной поверхности (46, 46′, 46″) содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие (48, 48′, 48″), через которое датчик частоты вращения проходит через элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки. По меньшей мере одно сквозное отверстие (48, 48′, 48″), по меньшей мере, в своей части имеет по существу коническую форму в радиальном направлении элемента (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки. Достигается упрощение сборочно-монтажных работ за счёт корректировки углового положения втулки непосредственно при установке датчика за счёт конической формы отверстия. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Вентилятор (1) газотурбинного двигателя включает в себя радиально-упорный подшипник (9), внутреннее кольцо (14) которого закреплено гайкой (10) с радиальными выступами (22) под ключ на резьбовом хвостовике (13) и жиклер (26) подачи масла на смазку. Гайка (10) выполнена с конусным, направленным к оси (15) вентилятора, хвостовиком (16). На наружной поверхности (17) хвостовика (16) установлен в виде радиальных выступов (19) индуктор (18) датчика (20) частоты вращения. На внутренней поверхности (23) конусного хвостовика (16) выполнено радиальное кольцевое ребро (24) с образованием кольцевой полости (25) подвода масла. Полость подвода масла на входе соединена с жиклером (26), а на выходе - с радиальными каналами (30) во внутреннем кольце (14) подшипника. Отношение внутреннего диаметра D внутреннего кольца радиально-упорного подшипника вентилятора к осевому расстоянию L между радиальными выступами индуктора и радиальными выступами резьбового хвостовика гайки находится в пределах 3…6. Отношение внутреннего диаметра D к внутреннему диаметру d радиального кольцевого ребра на конусном хвостовике гайки находится в пределах 1,05…1,2. Путем равномерной подачи масла со стороны внутреннего кольца подшипника, а также путем исключения ложных сигналов на индуктивном датчике повышается надежность вентилятора газотурбинного двигателя. 2 ил.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, ротор, включающий вал. Один конец вала жестко скреплен с рабочим колесом турбины, на который насажена цилиндрическая втулка ротора, выполненный с возможностью его газодинамического поддержания, а на свободном конце зафиксировано колесо центробежного компрессора, снабженный упорным подшипником. На цилиндрической втулке со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета первая чашеобразная цапфа-пята первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины. На свободном конце вала последовательно установлены, с упором друг в друга, чашеобразная цапфа-пята второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора, первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники. Каждый радиальный магнитный подшипник реализован по схеме Хальбаха, для чего он включает в себя тонкостенную цилиндрическую втулку, выполненную из немагнитного материала, планки трапециевидного сечения, выполненные из магнитного материала, постоянные магниты, выполненные в виде планок трапециевидного сечения. Упорный магнитный подшипник содержит подпятник, выполненный из немагнитного материала, размещенный в кольцевом корпусе, между дном которого и торцевой поверхностью цапфы-пяты закреплены сектора постоянных магнитов. Радиальный и упорный магнитный подшипники, размещенные со стороны турбины, выполнены с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C. Изобретение обеспечивает высокую несущую способность радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежном запуске газотурбинного двигателя при низких температурах, повышении его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышении устойчивости ротора к «полускоростному вихрю», повышении механического КПД. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник, установленный на валу, статорный элемент. Статорный элемент содержит обечайку и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку. Последняя обечайка соединена со статорным элементом посредством разрезной втулки и образует с ним демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями. На противолежащих участках обечаек, расположенных между разрезной втулкой и ближайшим к ней уплотнением, выполнены шлицы и ответные шлицы, с образованием зазора между ними. Предпочтительно шлицы и ответные шлицы выполнены прямобочными. Достигается повышение надежности за счет снижения вероятности разрушения разрезной втулки в случае нештатной работы опоры турбомашины, а именно, в случае частичной передачи крутящего момента с вала на статорный элемент. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к масляной системе авиационного газотурбинного двигателя. В известной маслосистеме, содержащей маслобак, масляный фильтр с сифонным затвором и жиклер стравливания воздуха в петле сифонного затвора, установленные в магистрали подачи масла в двигатель, причем петля сифонного затвора с жиклером стравливания воздуха расположена внутри полости маслобака, а жиклер сообщен со свободным его объемом, согласно изобретению, восходящая часть петли сифонного затвора образована магистралью подвода масла к фильтру, а ниспадающая часть петли образована внутренней полостью корпуса масляного фильтра. Изобретение обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления в магистрали подачи масла к двигателю и сокращение потерь давления масла в ее тракте, а также сокращение длины магистрали подачи масла и, как следствие, массы потребных трубопроводов.

Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В упругодемпферной опоре (1) турбины корпус (2) содержит радиальное ребро (7) с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость (10) фланцами (8) и (9) и стенку (11) с пристыкованными к ней трубами (18) подвода воздуха. Стенка (11) выполнена радиальной с плоской поверхностью (19) стыка с трубами (18) подвода воздуха. Между радиальной стенкой (11) и радиальным ребром (7) выполнена упругая цилиндрическая перемычка (20). Отношение среднего диаметра роликоподшипника D к осевой длине цилиндрической перемычки L находится в пределах 2…6. Отношение осевой длины цилиндрической перемычки L к минимальной толщине цилиндрической перемычки h находится в пределах 10…20. Путем снижения термических напряжений в корпусе упругодемпферной опоры повышается ее надежность, а также снижаются паразитные утечки охлаждающего воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора содержит установленный на валу подшипник, статорный элемент, обечайку, по меньшей мере, две спицы и кольцевой элемент с фланцем. Обечайка закреплена на наружном кольце подшипника и соединена со статорным элементом через упругий элемент типа «беличье колесо» фланцевым соединением. Спицы жестко закреплены на статорном элементе и расположены в отверстиях между крепежными элементами фланцевого соединения. Фланец кольцевого элемента имеет отверстия под спицы диаметром больше диаметра спиц. Кольцевой элемент установлен с зазором относительно упругого элемента типа «беличье колесо» и одним концом жестко закреплен на обечайке перед упругим элементом типа «беличье колесо». Изобретение позволяет повысить надежность турбомашины. 1 ил.

Изобретение относится к элементам систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора в маслосистемах авиационных высокотемпературных ГТД. В известном приводном центробежном суфлере, содержащем пристыкованный к КПА корпус с каналами подвода газомасляной смеси на вход установленной внутри него осевой крыльчатки, согласно изобретению каналы подвода смеси заключены внутрь кольцеобразной магистрали, наружная стенка которой выполнена в виде съемного экрана и подключена к устройству подачи охлаждающего агента. Технический результат изобретения - обеспечение конденсации паров масла в кольцеобразной магистрали перед попаданием газомасляной смеси в каналы подвода и возврат конденсата обратно в маслосистему позволяет сократить расход смазки двигателя. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и касается устройства маслосистемы газотурбинного двигателя. В масляной системе, содержащей подключенную к масляным полостям опор ротора магистраль откачки масловоздушной эмульсии, сообщенную с маслобаком, и центробежный суфлер с магистралью сброса в маслобак уловленного суфлером масла, в магистраль откачки встроен эжектор так, что выход из магистрали откачки выполнен соплом для эжектирующего потока масловоздушной эмульсии, а выход магистрали сброса уловленного суфлером масла выполнен соплом для эжектируемого потока в магистрали сброса масла, которое через смесительную камеру и диффузор сообщено с маслобаком. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы маслосистемы. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Центробежный суфлер относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции центробежного суфлера системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Центробежный суфлер содержит ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла. Лопатки крыльчатки, расположенные напротив канавки для отвода масла, выполнены с выступом, заведенным в последнюю. Крыльчатка может быть снабжена поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой. Выходной канал из кольцевой канавки корпуса выполнен тангенциально по отношению к ней. Цилиндрическая поверхность корпуса и соответствующая ей часть крыльчатки можгу быть выполнены ступенчатыми. Технический результат изобретения - повышение эффективности отделения масла от газа, уменьшение расхода масла в двигателе и загрязнения атмосферы. 3 з.п. ф-лы, 5ил.
Наверх