Малоразмерный газотурбинный двигатель

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к малоразмерным газотурбинным двигателям с системой смазки и охлаждения подшипников. Малоразмерный газотурбинный двигатель содержит систему топливопитания и смазки подшипников ротора со смесителем, обеспечивающим создание рабочего тела путем перемешивания топливомасляной смеси с воздухом, отбираемым из кольцевого коллектора компрессора через наклонные пазы, направление которых совпадает с направлением потока воздуха в месте его отбора. Смеситель выполнен в виде тройника, имеющего входной канал подачи сжатого воздуха, входной канал подачи топливомасляной смеси, полость смешивания и выходной канал подачи рабочего тела на подшипники. Подшипники установлены с предварительным натягом в осевом направлении, обеспеченным пружиной. Такое выполнение системы смазки позволит снизить газодинамические потери при отборе воздуха из компрессора, уменьшить тепловыделение на подшипниках за счет исключения проскальзывания шариков по беговым дорожкам, уменьшить износ и нагрев подшипников, повысить эффективность системы смазки и охлаждения. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к малоразмерным газотурбинным двигателям с системой смазки и охлаждения подшипников, в частности, с разомкнутой системой смазки.

Известен газотурбинный двигатель, преимущественно авиационный, содержащий центробежный компрессор, камеру сгорания, осевую турбину, ротор турбокомпрессора, подшипники компрессора и турбины, топливный бак, топливный насос, разомкнутую систему смазки с маслобаком, магистралью наддува воздухом из-за компрессора, магистралью подачи масла на роторные подшипники (см. книга Курт Шреклинг (Kurt Schreckling). Турбины в авиамоделировании (Model turbines), стр. 20, фиг. 6, 2005 Treplet Publications Ltd [1]).

Недостатком такой конструкции является наличие маслобака с магистралями, что ведет к увеличению веса двигателя, что особенно нежелательно для малоразмерных двигателей.

Известен газотурбинный двигатель, содержащий центробежный компрессор, камеру сгорания, осевую турбину, ротор турбокомпрессора, подшипники компрессора и турбины, разомкнутую систему смазки, магистраль подачи топливомасляной смеси в камеру сгорания, магистраль подачи воздуха из-за компрессора на роторные подшипники, магистраль подачи топливомасляной смеси на роторные подшипники, роторный туннель, магистраль выброса смеси и воздуха в проточную часть двигателя перед турбиной (см. книга Курт Шреклинг (Kurt Schreckling). Турбины в авиамоделировании (Model turbines), стр. 12, фиг. 1, 2005 Treplet Publications Ltd [2]).

Недостатком такой конструкции является неэффективность охлаждения смазываемых подшипников, так как топливомасляная смесь подается в поток воздуха, отбираемого за компрессором и имеющего высокую температуру. Кроме того, смесь и воздух, проходя через роторный туннель (находящийся в зоне высоких температур двигателя) на смазку и охлаждение турбинного подшипника, дополнительно нагреваются. Из-за высокой температуры воздуха охлаждение подшипника ухудшается, а из-за высокой температуры топливомасляной смеси повышается трение в подшипнике, уменьшается его долговечность.

Известен выбранный за прототип малоразмерный газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, турбину, камеру сгорания, ротор турбокомпрессора, опирающийся на высокооборотные подшипники компрессора и турбины, систему управления температурным состоянием двигателя, систему смазки подшипников топливо-масляной смесью, при этом подшипники и другие детали двигателя охлаждаются набегающим потоком воздуха, проходящего через фильтр в переднем кожухе входного устройства (публикация США US 7475549 В2 «Thermal management system for a gas turbine engine», заявка № US 11/197248, опубл. 13.01.2009 [2]).

Недостатком прототипа является консольное расположение ротора на подшипниках, расположенных перед компрессором, что увеличивает нагрузку на задний турбинный подшипник, уменьшает его долговечность, увеличивает тепловыделение на нем, снижает эффективность системы охлаждения.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности системы смазки и охлаждения роторных подшипников малоразмерных авиационных двигателей.

Предлагается конструкция малоразмерного авиационного газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, турбину, камеру сгорания. Ротор турбокомпрессора опирается на передний компрессорный подшипник и задний турбинный подшипник. Топливная система включает в себя емкость с топливомасляной смесью и магистраль подачи топливомасляной смеси в камеру сгорания. Система смазки и охлаждения подшипников состоит из магистрали отбора воздуха из компрессора, магистрали подачи топливомасляной смеси, смесителя, магистрали подачй рабочего тела на подшипники, магистрали отвода отработанного рабочего тела из подшипников. Магистраль отбора воздуха из компрессора выполнена в виде кольцевого коллектора, охватывающего среднюю часть корпуса компрессора над рабочим колесом. Кольцевой коллектор соединен со смесителем, обеспечивающим смешение топливомасляной смеси с воздухом (создание рабочего тела). Проточная часть компрессора соединена с кольцевым коллектором отверстиями в корпусе компрессора, которые выполнены в виде множества равномерно расположенных по окружности пазов, причем пазы выполнены наклонными к оси двигателя в направлении вращения рабочего колеса под углом, совпадающим с направлением потока воздуха в месте отбора воздуха из компрессора. Выполнение коллектора кольцевым, охватывающим компрессор в средней его части с равномерно расположенными наклонными пазами подачи воздуха из компрессора в коллектор позволяет снизить температуру отбираемого воздуха и уменьшить потери энергии на сжатие при отборе воздуха из компрессора.

Смеситель имеет входной канал подачи топливомасляной смеси, входной канал подачи воздуха и выходной канал подачи рабочего тела на роторные подшипники. Смеситель выполнен в виде тройника, имеет два входных канала и один выходной канал: входной канал подачи воздуха снабжен фильтром, входной канал подачи топливомасляной смеси снабжен распылителем с тангенциальным подводом смеси, обеспечивающим распыление и закручивание смеси, при этом ось распылителя расположена перпендикулярно оси входного канала подачи воздуха, выходной канал подачи рабочего тела на подшипники расположен соосно оси форсунки распылителя. Такое выполнение смесителя позволяет обеспечить равномерность и качество смешивания топливомасляной смеси с воздухом с образованием мелкодисперсного состава рабочего тела (с высокой степенью распыла), что улучшает качество смазки и охлаждения подшипников.

Ротор двигателя имеет две подшипниковые опоры - передняя опора с шарикоподшипником расположена в районе компрессора и задняя опора с шарикоподшипником расположена в районе турбины. Подшипники в опорах компрессора и турбины установлены с предварительным натягом в осевом направлении, обеспеченным пружиной, расположенной в опоре турбины. Такое выполнение опор предотвращает проскальзывание шариков по беговым дорожкам колец на режимах запуска, уменьшает износ и нагрев подшипников и увеличивает эффективность системы смазки и охлаждения подшипников.

Магистраль отвода рабочего тела из подшипниковых опор выполнена в виде двух магистралей: магистрали отвода из переднего компрессорного подшипника отработанного в передней опоре рабочего тела в проточную часть компрессора в полость перед ротором компрессора, имеющую минимальное статическое давление воздуха, и магистрали отвода из турбинного подшипника отработанного в задней опоре рабочего тела через центральный канал реактивного сопла в зону минимального статического давления газов.

Такое выполнение магистралей утилизации (отвода) рабочего тела позволяет организовать движение рабочего тела за счет разницы давления без применения откачивающих насосов, используя низкое давление на выходе из магистралей для увеличения разницы давлений на входе и выходе в магистралях, а значит, обеспечить при требуемом расходе воздуха в компрессоре отбор воздуха из компрессора с более низким давлением и температурой. Это позволяет подавать на подшипники рабочее тело более низкой температуры. А это, в свою очередь, при параметре масляной пленки (отношение толщины пленки к приведенной шероховатости контактирующих тел) меньше 1, характерном при смазке топливомасляной смесью, ведет к уменьшению трения и тепловыделения на подшипниках.

На фиг. 1 изображен малоразмерный газотурбинный двигатель с системой смазки подшипников. На фиг. 2 изображен элемент А места отбора сжатого воздуха из компрессора в смеситель. На фиг. 3 показан вид И на наклонные пазы в корпусе компрессора. На фиг. 4 - смеситель в разрезе. На фиг. 5 - элемент К смесителя. На фиг. 6 - передняя опора ротора двигателя (элемент Б). На фиг. 7 - задняя опора ротора двигателя (элемент В). На фиг. 8 - разрез Л-Л демпфера задней опоры.

Малоразмерный газотурбинный двигатель (фиг. 1) содержит компрессор 1, камеру сгорания 2, турбину 3, выхлопное устройство (сопло) 4. Компрессор и турбина имеют общий ротор 5, опирающийся на две подшипниковые опоры - переднюю опору 6 с шарикоподшипником 7 и заднюю опору 8 с шарикоподшипником 9. Компрессор 1 состоит из переднего корпуса 10, силового корпуса 11, рабочего колеса осевой ступени 12, направляющего аппарата 13, рабочего колеса диагональной ступени 14. Камера сгорания 2 состоит из корпуса 15, жаровой трубы 16, вращающейся топливной форсунки 17. Турбина 3 состоит из соплового аппарата 18, рабочего колеса 19, корпуса 20 и задней подшипниковой опоры 8. Реактивное сопло 4 содержит наружный корпус 21 и внутренний конус 22. Корпусы компрессора, камеры сгорания, турбины, реактивного сопла соединены фланцевыми соединениями с резьбовыми элементами. Корпус 20 опоры турбины имеет полые стойки 23, через одну из которых к задней подшипниковой опоре 8 подводится рабочее тело (топливомасляная смесь с воздухом). Корпус 20 турбины соединен с внутренним конусом 22 реактивного сопла 4.

Система топливопитания и смазки двигателя содержит емкость 24 с топливомасляной смесью, электронасос 25 подачи топливомасляной смеси, магистраль 26 подачи топливомасляной смеси во вращающуюся форсунку 17 камеры сгорания, магистраль 27 подачи топливо-масляной смеси в смеситель 28, магистраль 29 отбора воздуха из компрессора в смеситель 28, магистраль 30 подачи рабочего тела (топливомасляной смеси с воздухом) из смесителя 28 через дроссель 31 на компрессорный (передний) подшипник 7, магистраль 32 подачи рабочего тела из смесителя 28 через дроссель 33 на турбинный подшипник 9, магистраль 34 выброса (утилизации) отработанного в передней опоре 6 рабочего тела в зону «Г» перед ротором компрессора (имеющую минимальное статическое давление воздуха); магистраль 35 выброса отработанного в задней опоре 8 рабочего тела через центральный канал 36 во внутреннем конусе 22 сопла в зону «Ж» (минимального статического давления газов) реактивного сопла.

Магистраль 29 отбора воздуха из компрессора выполнена в виде кольцевого коллектора 37 (фиг. 2), расположенного в средней части компрессора (зона «Д») и охватывающего силовой корпус 11. Отбор воздуха из компрессора в кольцевой коллектор 37 осуществляется через множество равномерно расположенных по окружности наклонных пазов 38 в стенке (фиг. 2, 3) корпуса 11 компрессора. Направление пазов 38 совпадает с направлением потока воздуха в компрессоре в месте его отбора. Кольцевой коллектор 37 соединен со смесителем 28 входным каналом 29.

Смеситель 28 (фиг. 4) выполнен в виде тройника, имеющего входной канал 39 подачи сжатого воздуха из компрессора, входной канал 40 подачи топливо-масляной смеси из магистрали 27, полость смешивания 41 и выходной канал 42 подачи рабочего тела на подшипник 7 по магистрали 30 и на подшипник 9 по магистрали 32. Входной канал 39 снабжен сетчатым фильтром 43, который обеспечивает очистку воздуха из компрессора от посторонних частиц. Входной канал 40 (фиг. 4, 5) снабжен распылителем 44, который обеспечивает закручивание потока и тонкое распыливание топливо-масляной смели (рабочего тела) в полости смешивания 41. Распылитель 44 (фиг. 5) имеет фильтр 45 для очистки смеси от посторонних частиц. Распылитель 44 имеет калиброванное центральное выходное отверстие 46 и тангенциальные отверстия 47, обеспечивающие закручивание и распыление потока смеси в полости 41 смесителя 28.

Выходной канал 42 смесителя 28 (фиг. 4) разделен на две магистрали - магистраль 30 и магистраль 32. Магистраль 30 обеспечивает подачу рабочего тела через внутренний канал 48 (фиг. 1) в стойке корпуса 10 компрессора на подшипник 7 передней опоры 6. Магистраль 32 обеспечивает подачу рабочего тела через внутреннюю полость 49 стойки корпуса 20 опоры турбины к подшипнику 9 задней опоры 8.

В корпусе 10 компрессора установлен корпус 50 шарикового подшипника 7 (фиг. 6). Внутренняя полость 51 корпуса 50 подшипника 7 соединена наклонными отверстиями 52 с внутренним каналом 48 корпуса 10 компрессора. Отверстия 52 расположены под углом к оси двигателя и направлены в сторону подшипника 7, образуя каналы подачи рабочего тела на охлаждение и смазку подшипника. Отверстия 52 соединены магистралью 30 с выходным каналом 42 смесителя 28.

Подшипник 9 задней опоры 8 установлен в корпусе 53 подшипника (фиг. 7). Корпус 53 имеет отверстия 54 для поступления рабочего тела из магистрали 32 во внутреннюю полость 55 перед подшипником 9. На наружном кольце 56 подшипника 9 установлен с натягом демпфер 57, который выполнен в виде тонкостенного гофрированного цилиндра (фиг. 8). Гофры демпфера 57 образуют каналы 58 между демпфером и наружным кольцом 56 подшипника 9 и каналы 59 между корпусом 53 подшипника и демпфером 57. Каналы 58 и 59 обеспечивают протекание относительно холодного рабочего тела вдоль наружного кольца подшипника 9, что улучшает охлаждение подшипника 9.

Внутренняя полость 55 перед подшипником 9 имеет лабиринтные уплотнения 60 и 61 для уменьшения перетекания рабочего тела в проточную часть турбины (зона «Е») двигателя. Наружное кольцо 56 подшипника 9 поджато пружиной 62 в осевом направлении для создания усилия нагрузки на подшипники 9 и 7 и устранения проскальзывания шариков относительно дорожек качения при запуске двигателя (в момент страгивания ротора). Пружина 62 упирается с одной стороны в бурт корпуса 53 через стопорное кольцо 63, с другой стороны - в наружное кольцо 56 подшипника 9. Пружина 62 размещена соосно оси двигателя за подшипником 9 в полости гильзы 64. Гильза 64 обеспечивает центрирование подшипника 9 и исключение его перекоса. Внутренняя полость за подшипником 9 соединена с атмосферой посредством центрального канала 36 во внутреннем конусе 22 сопла (зона «Ж»).

В процессе работы двигателя сжатый воздух из средней части (зона «Д») газовоздушного тракта компрессора поступает в кольцевой коллектор 37 через наклонные пазы 38 (фиг. 2, 3) в стенке корпуса 11. Из кольцевого коллектора 37 воздух по входному каналу 39 через фильтр 43 поступает в смеситель 28, где в полости смешения 41 смешивается с распыленной через распылитель 44 топливомасляной смесью, поступающей в смеситель 28 через фильтр 45 (фиг. 4, 5) из магистрали 27 (входной канал 40 смесителя). Из выходного канала 42 смесителя 28 рабочее тело (тонко распыленная мелкодисперсная топливомасляно-воздушная смесь) подается по двум магистралям - по магистрали 30 через дроссель 31 рабочее тело поступает на подшипник 7 передней опоры, по второй магистрали 32 рабочее тело из смесителя 28 подается через дроссель 33 на подшипник 9 задней опоры, обеспечивая охлаждение и смазку подшипников 7 и 9. Отработанное в передней опоре 6 рабочее тело поступает (утилизируется) по магистрали 34 в зону «Г» газовоздушного тракта компрессора. В задней опоре 8 рабочее тело проходит через подшипник 9, часть рабочего тела проходит через каналы 58, 59 демпфера 57, обеспечивая улучшение охлаждения наружного кольца 56 подшипника 9. Отработанное в задней опоре рабочее тело из подшипника 9 поступает в полость гильзы 64. Далее отработанное рабочее тело поступает (утилизируется) в атмосферу (зона «Ж») через центральный канал 36 реактивного сопла. Для уменьшения тепловыделения на подшипниках 7 и 9 и увеличения эффективности системы смазки и охлаждения за счет исключения проскальзывания шариков по беговым дорожкам подшипников подшипники 7, 9 работают с предварительным натягом, обеспечиваемым пружиной 62. Пружина 62 создает осевую нагрузку на передний подшипник 7, передаваемую через детали ротора турбокомпрессора на задний подшипник 9.

Движение рабочего тела по магистралям 30, 32 осуществляется за счет разности давлений. Давление рабочего тела на выходе из смесителя 28 (1,6…1,8 кгс/см2) соизмеримо с давлением в средней части газовоздушного тракта компрессора (зона «Д») и имеет большее значение, чем в полости подшипника 7 (~1,3…1,4 кгс/см2), давление в полости подшипника 7 больше, чем на входе в газовоздушный тракт компрессора (~1,0…1,1 кгс/см2) - зона «Г». Движение рабочего тела по магистрали 32 осуществляется за счет того, что смесь на выходе из смесителя 28 имеет давление (1,6…1,8 кгс/см2) большее, чем в полости подшипника 9 (1,3…1,4 кгс/см2), а давление в полости подшипника 9 больше, чем давление на срезе сопла (1,0…1,1 кгс/см2) - в зоне «Ж».

Выполнение магистрали отбора воздуха из компрессора в виде кольцевого коллектора 37 с отбором воздуха в средней части компрессора позволяет снизить температуру рабочего тела, смазывающего и охлаждающего подшипники 7 и 9. Снижение температуры рабочего тела позволяет повысить вязкость рабочего тела, увеличить толщину смазывающего слоя, что уменьшает тепловыделения на подшипниках и повышает их работоспособность. Выполнение отверстий 38 отбора воздуха из компрессора в виде множества равномерно расположенных по окружности наклонных пазов в стенке корпуса 11 компрессора, под углом к оси двигателя с направлением пазов, совпадающим с направлением потока воздуха в месте отбора, позволяет снизить газодинамические потери в компрессоре, связанные с отбором воздуха.

Выполнение смесителя 28 в виде тройника с входным каналом 39 подачи воздуха, перпендикулярным оси выходного отверстия 46 распылителя 44, установленного во входном канале 40, позволяет улучшить смешение топливомасляной смеси с воздухом. Выполнение распылителя 44 с тангенциальными отверстиями 47 и калиброванным центральным выходным отверстием 46 позволяет улучшить степень распыления смеси и создать рабочее тело мелкодисперсного состава, что улучшает охлаждение и смазку подшипников.

Установка роторных подшипников 7 и 9 с предварительным натягом в осевом направлении (обеспечиваемым пружиной 62) уменьшает тепловыделение на подшипниках 7, 9 за счет исключения проскальзывания шариков по беговым дорожкам, уменьшает износ и нагрев подшипников и увеличивает эффективность системы смазки и охлаждения. Проскальзывание шариков подшипников относительно беговых дорожек колец обычно возникает на режимах запуска, в момент страгивания ротора.

Выполнение магистрали отвода отработанного рабочего тела из подшипников в виде двух магистралей: магистрали отвода из компрессорного подшипника 7 в зону «Г» низкого давления газовоздушного тракта компрессора и магистрали отвода из турбинного подшипника 9 в атмосферу через центральный канал 36 сопла в зону «Ж», позволяет организовать утилизацию рабочего тела без применения откачивающих насосов, используя низкое давление на выходе из магистралей, а значит, обеспечить (при необходимом расходе воздуха компрессора) отбор воздуха из компрессора на нужды системы смазки и охлаждения с более низким давлением и температурой.

Пример конкретного выполнения. Малоразмерный газотурбинный двигатель, соответствующий приведенному выше описанию, имеет следующие параметры: частота вращения ротора 5 турбокомпрессора на номинальном режиме составляет 42000…43000 об/мин; давление сжатого воздуха за компрессором составляет 5,0…5,5 кгс/см2; температура воздуха за компрессором составляет 230…250°С; давление воздуха, отбираемого в систему смазки и охлаждения подшипниковых опор из средней части компрессора (зона «Д»), составляет 1,8…2,0 кгс/см2; температура воздуха, отбираемого из средней части диагональной ступени (зона «Д»), составляет 135…145°С; осевая нагрузка, создаваемая аэродинамическими силами и пружиной 62 на передний подшипник 7, составляет 155…160 кгс.

1. Малоразмерный газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, турбину, камеру сгорания, ротор турбокомпрессора, опирающийся на компрессорный и турбинный роторные подшипники, систему смазки и охлаждения подшипников, содержащую смеситель для создания рабочего тела, магистраль подачи топливомасляной смеси в камеру сгорания, магистраль отбора воздуха от компрессора, магистраль подачи рабочего тела на роторные подшипники, магистраль отвода рабочего тела из подшипников, отличающийся тем, что магистраль отбора воздуха из компрессора выполнена в виде кольцевого коллектора, охватывающего среднюю часть корпуса компрессора, кольцевой коллектор соединен со смесителем создания рабочего тела, проточная часть компрессора соединена с кольцевым коллектором отверстиями в корпусе компрессора, которые выполнены в виде множества равномерно расположенных по окружности пазов, причем пазы выполнены наклонными под углом к оси двигателя в направлении, совпадающем с направлением потока воздуха в месте отбора воздуха из компрессора, при этом смеситель выполнен в виде тройника, имеет входной канал подачи топливомасляной смеси, входной канал подачи воздуха, полость смешивания и выходной канал подачи рабочего тела на роторные подшипники, при этом подшипники в опорах ротора установлены с предварительным натягом, обеспеченным пружиной, расположенной в опоре турбины, причем магистраль отвода рабочего тела из подшипников выполнена в виде двух магистралей: магистрали отвода рабочего тела из переднего подшипника в полость перед ротором компрессора и магистрали отвода рабочего тела из заднего подшипника в центральный канал реактивного сопла.

2. Малоразмерный газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что входной канал подачи топливомасляной смеси смесителя снабжен распылителем, при этом ось распылителя расположена перпендикулярно оси входного канала подачи воздуха, а выходной канал смесителя подачи рабочего тела на подшипники расположен соосно оси форсунки распылителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и касается элементов систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора, воздухоотделителя в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), а также в других устройствах для отделения жидкости от газожидкостной смеси.

Изобретение относится к энергетике. Предложена опора турбины высокого давления, содержащая корпус подшипника с силовыми спицами, закрепленными на корпусе турбины, наружное кольцо подшипника, установленное в корпусе между упорным буртом и гайкой, и роликоподшипник, взаимодействующий с ротором турбины.

Изобретение относится к системе охлаждения газотурбинного двигателя с помощью охлаждающего воздуха. Двухроторный газотурбинный двигатель, содержащий полость наддува опоры компрессора низкого давления, полость наддува опоры компрессора высокого давления и полость наддува опоры турбины, сообщенные через' подвижные уплотнения с газовоздушным трактом двигателя и с полостями маслосистемы, предмасляные полости, сообщенные с одноименными полостями наддува и полостями маслосистемы через подвижные уплотнения и форсажную камеру, согласно изобретению содержит систему последовательно сообщенных друг с другом посредством воздуховодов предмасляную полость компрессора низкого давления и предмасляную полость компрессора высокого давления, одновременно сообщенных с предмасляной полостью турбины, эжектор, содержащий эжектируемую и эжектирующую полости и камеру смешения, при этом эжектируемая полость своим входом сообщена с предмасляной полостью турбины, а выходом - с входом камеры смешения, эжектирующая полость своим входом сообщена с источником питания, а выходом - с входом камеры смешения, причем выход камеры смешения сообщен с входной полостью форсажной камеры.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается предохранительного клапана двойного действия, используемого в системе суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора авиационного газотурбинного двигателя для поддержания заданных режимов давления воздуха в масляных полостях.

Изобретение относится к области пленок демпфирующих жидкостей направляющего подшипника вала турбомашины и, более конкретно, относится к регулированию толщины такой пленки демпфирующей жидкости.

Упругодемпферная опора ротора тяжелой турбомашины относится к ГТД авиационного и наземного применения, а именно к конструкции упругодемпферной опоры компрессора мощной турбомашины наземного применения или мощного ГТД тяжелого самолета, не летающего в перевернутом полете.

Масляная система авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) относится к области авиационного двигателестроения. Магистрали откачки масла насосов, подключенных к масляным полостям подшипниковых опор ротора, сообщены с магистралью откачки масла насоса масляной полости коробки привода агрегатов через обратный клапан, подпружиненный в сторону магистралей откачки насосов масляных полостей подшипниковых опор ротора, сопротивление которого близко к разности напоров давления, создаваемых насосами откачки масла масляных полостей подшипниковых опор ротора и коробки привода агрегатов.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к маслобаку системы смазки авиационного двигателя, устанавливаемого на сверхзвуковые маневренные самолеты.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и касается элементов системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Перед опорным подшипником установлен через радиальное отверстие в валу стопор в виде цилиндрического штифта так, что выступающие за пределы боковой поверхности вала цилиндрические участки штифта расположены перед торцом внутренней обоймы опорного подшипника, зафиксированной относительно корпуса.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к разработке энергоустановок с охлаждением масла в замкнутой циркуляционной системе, что характерно для авиационных газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к гидравлическому подшипнику для стационарной газовой турбины, содержащему масляную ванну, в которой предусмотрен сток для гидравлического масла, при этом сток содержит расположенное в масляной ванне сточное отверстие и примыкающий к сточному отверстию сточный трубопровод, при этом предусмотрены средства, которые в стекающем гидравлическом масле вызывают в сточном трубопроводе кольцевой поток с центральным воздушным столбом. Технический результат изобретения - обеспечение надежного стока гидравлического масла масляной системы для приподнимания и смазки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к авиационным двухконтурным турбореактивным двигателям (ТРДД). Предложена передняя опора ротора вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащая ступицу, корпус подшипника, два упругих элемента, соединенных параллельно так, что их жесткости суммируются, роликовый подшипник, смазываемый барботажем, цапфу, фигурную втулку, закрепленную на цапфе и фиксирующую фланцем внутреннее кольцо подшипника и вращающиеся детали сегментного контактного уплотнения, сегментное контактное уплотнение, состоящее из втулки с резьбой, закрепленной на цапфе, кольца, по резьбе соединенного с этой втулкой, трех графитовых уплотнительных колец, составленных из отдельных сегментов, прижатых к контактирующему с ними кольцу двумя пружинами так, что между торцами сегментов этих колец остается зазор 0,05÷0,1 мм, два из которых без зазора вставлены друг в друга, а третье кольцо установлено встык к этим двум кольцам, причем стыки сегментов этих колец в окружном направлении разнесены друг от друга, лабиринтное уплотнение предмасляной полости опоры, состоящее из лабиринтного кольца и статорного элемента, трубу, расположенную внутри цапфы и образующую воздушную полость в ней, и в фигурной втулке и цапфе выполнены отверстия, через которые подводится масло для охлаждения кольца, контактирующего с графитовыми уплотнительными кольцами, и в трубе, цапфе и лабиринтном кольце выполнены отверстия, через которые подается воздух для наддува предмасляной полости опоры, отличающаяся тем, что корпус подшипника выполнен за одно целое с обоими упругими элементами, выполненными в виде упругих колец с равномерно чередующимися наружными и внутренними выступами, натяг между наружным кольцом подшипника и внутренними выступами упругих колец равен 0÷h/2 мм, где h - высота выступов упругих колец, равная h=0,15÷0,3 мм, в расточки, выполненные в наружном кольце подшипника с обеих его сторон, запрессованы две втулки с полированными торцами, выполненные из стали или бронзы БрС30, и торцы зазора между ступицей и наружным кольцом подшипника, в котором размещены упругие кольца, уплотнены металлическими уплотнительными кольцами, которые прижаты ответными полированными торцами к полированным торцам этих втулок резиновыми уплотнительными кольцами, расположенными в кольцевых канавках в бурте корпуса подшипника и корпусе сегментного контактного уплотнения, и на каждом металлическом уплотнительном кольце выполнен выступ, который входит соответственно в ответный паз, выполненный в бурте корпуса подшипника или корпуса сегментного контактного уплотнения с зазором по периметру паза, меньшим смещения металлического уплотнительного кольца, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического и резинового уплотнительных колец, и равным 0÷0,05 мм, а на торцах наружного кольца подшипника выполнены выступы, входящие в ответные пазы в металлических уплотнительных кольцах с зазором по периметру паза, равным или немного большим допустимого смещения цапфы в ступице, с зазором 0,15÷0,3 мм, и радиальный зазор между металлическими уплотнительными кольцами и корпусом подшипника меньше смещения металлического уплотнительного кольца, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического и резинового уплотнительных колец, меньше 0,1 мм, и радиальное расстояние от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца с металлическим уплотнительным кольцом, до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца таково, что гидравлическое давление, действующее на каждое металлическое уплотнительное кольцо со стороны уплотнительного резинового кольца, уравновешивает в случае раскрытия стыка между металлическим уплотнительным кольцом и наружным кольцом подшипника гидравлическое давление, действующее на металлическое уплотнительное кольцо со стороны наружного кольца подшипника, а внутренний диаметр резьбы втулки, закрепленной на цапфе, равен или больше наружного диаметра внутреннего кольца подшипника, а само резьбовое соединение уплотнено резиновым уплотнительным кольцом, размещенным в кольцевых расточках втулки и кольца, и между кольцом и лабиринтным кольцом установлено разрезное упругое кольцо, в свободном состоянии сцентрированное по пояску лабиринтного кольца, цилиндрические поверхности двух графитовых колец, вставленных друг в друга, по которым они контактируют, выполнены с эксцентриситетом по отношению к цилиндрической поверхности внутреннего кольца этой пары, по которой оно контактирует с кольцом, навернутым на втулку, и в качестве пружин, прижимающих сегменты графитовых уплотнительных колец к контактирующему с ними кольцу, применены два кольцевых многослойных гофрированных пакета, набранных «гофр в гофр» из шлифованных стальных нагартованных лент или лент, изготовленных из закаленной нержавеющей стали, причем стыки концов лент равномерно распределены по вершинам гофров, каждый пакет гофрированных лент с радиальным натягом по вершинам гофров, созданным одинаковым одновременным сжатием всех гофров пакета в радиальных направлениях, вставлен в кольцевой зазор между корпусом сегментного контактного уплотнения и тем графитовым уплотнительным кольцом, на которое он опирается, до упора друг в друга и в стенку этого корпуса так, что его вершины располагаются в ответных полукруглых сегментных выемках, выполненных в контактирующих с пакетами деталях, и сегментное контактное уплотнение со стороны предмасляной полости опоры закрыто крышкой и уплотнено резиновыми уплотнительными кольцами, расположенными в кольцевых канавках крышки, и крышка и корпус сегментного уплотнения изготовлены из стали одинаковой марки или бронзы БрС30, причем кольцевой зазор между корпусом сегментного уплотнения и крышкой также меньше 0,1 мм, и в крышке выполнен несквозной паз, в который с суммарным зазором по боковым сторонам паза, меньшим 0,1 мм, входит упор, герметично частью с конической трубной резьбой закрепленный в корпусе сегментного уплотнения и законтренный упругим кольцом, и крышка упругими силами, созданными упругим разрезным кольцом, размещенным в кольцевой канавке корпуса сегментного уплотнения, и давлением воздуха, поступающего в предмасляную полость опоры через отверстия в трубе, цапфе и лабиринтном кольце, прижата полированным торцом к ответным полированным торцам графитных уплотнительных колец, а в бурте корпуса подшипника выполнено дроссельное отверстие, сообщающееся с зазором по периметру паза, выполненного в металлическом уплотнительном кольце. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к маслосистемам, их агрегатам наддува полостей и устройствам суфлирования масла. Двухроторный газотурбинный двигатель снабжен системой последовательно сообщенных друг с другом посредством дополнительных воздуховодов предмасляных полостей компрессора низкого давления и предмасляной полости компрессора высокого давления, одновременно сообщенных с предмасляной полостью турбины, эжектором, содержащим эжектируемую полость, эжектирующую полость и камеру смешения, предмасляная полость турбины сообщена, с одной стороны, через воздуховод с клапаном суфлирования, а с другой стороны, с входом эжектируемой полости эжектора, выход которой сообщен с входом камеры смешения, при этом эжектирующая полость своим входом сообщена с источником питания, а выходом с входом камеры смешения, выход камеры смешения сообщен с входной полостью форсажной камеры. Кроме того, источником питания может являться вторичная зона камеры сгорания или промежуточная ступень компрессора высокого давления. Технический результат изобретения – исключение выбросов в атмосферу на продолжительных крейсерских режимах и поддержание оптимального перепада на подвижных уплотнениях маслосистемы двигателя на максимальных и форсажных режимах работы двигателя. 2 з.п. ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Опора двухвального газотурбинного двигателя, содержащая роликоподшипник, установленный между валами роторов низкого и высокого давлений, масляную подводящую полость под внутренним кольцом, маслоподводящие отверстия, выполненные во внутреннем кольце подшипника, сепаратор, центрированный по наружному кольцу, причём на беговых дорожках внутреннего и наружного колец выполнены одна или несколько радиальных маслоотводящих канавок произвольного профиля. Изобретение позволяет существенно ослабить влияние масляного клина на ролики и кольца роликоподшипников, позволяет уменьшить рабочую температуру с уменьшением потребного количества охлаждающего масла, а также позволяет увеличить ресурс подшипника. 2 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении опор с расположением подшипника между двумя вращающимися роторами, в частности в газотурбинных двигателях авиационного и наземного применения. Подшипник опоры установлен между валами роторов низкого и высокого давлений и состоит из наружного кольца, внутреннего кольца, тел качения и сепаратора, центрированного по наружному кольцу. Внутреннее кольцо выполнено с отверстиями для подачи масла в область качения роликов. Ролики выполнены со спиральными канавками, угол подъема которых относительно оси вращения составляет 15-25°. Направление угла подъема выбрано с учетом распределения осевого градиента температур колец подшипника и обеспечивает наиболее оптимальное условие качения роликов путем уменьшения воздействия на них масляных клиньев. Использованная схема смазки и охлаждения подшипника улучшает его температурное состояние и снижает величину гидродинамических нагрузок на его детали. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для смазки опорного подшипника ротора двухроторной турбомашины относится к области авиационного двигателестроения. Масляная полость сообщена магистралью слива с компенсационной емкостью, подсоединенной к всасывающей магистрали откачивающего насоса и сообщенной через сливную магистраль с масляной полостью в зоне стыковки качающего узла насоса с приводной рессорой. Целесообразно компенсационную емкость снабдить магистралью суфлирования, в которую установить нормально открытый запорный клапан, полость управления которым подключена к магистрали подачи масла. Изобретение позволит повысить надежность устройства для смазки опорного подшипника ротора двухроторной турбомашины и турбомашины в целом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к роторным газотурбинным машинам и может быть использована для подачи масла в межроторные подшипники для смазывания и охлаждения их, а также для уменьшения контактных напряжений на телах качения подшипников. Способ подачи масла в межроторный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя включает установку средств (7) направленной подачи масла на внутренний полый вал (5) ротора и подачу масла через вал (5) и сопла (8) средств подачи масла в межроторный подшипник. Средство (7) при подаче через его сопла (8) масла приводится во вращение вместе с валом (5), потоки масла через его выходные отверстия подают перпендикулярно оси подшипника на отражающую поверхность закрепленного на внешнем валу (6) двигателя маслоулавливающего кольца, от которой отраженный поток масла поступает на подшипник в направлении, параллельном оси подшипника. Сопла (8) развернуты в направлении вращения колец (1, 2) подшипника, а окружная скорость (V) подачи масла на маслоулавливающее кольцо находится в интервале от минимального и до максимального значений, выбранных из определенных соотношений. Также заявлено устройство для подачи масла, которое содержит установленные на валу (5) средства (7) направленной подачи масла с выходными соплами (8), имеющими возможность связи с масляной системой двигателя, а также маслоулавливающий козырек (9), предназначенный для задания направления потоку масла. Козырек (9) закреплен на внешнем валу (6), смонтированном на внешнем кольце (1) подшипника, выполнен в виде кольцевой втулки, отверстие которой имеет коническую форму, и размещен у торца подшипника таким образом, что раструб конуса отверстия направлен в сторону подшипника, причем сопла (8) направлены на коническую поверхность маслоулавливающего кольца и имеют регулируемое проходное сечение. Технический результат: повышение срока эксплуатации подшипников опор роторов газотурбинного двигателя за счет оптимальной организации подачи к ним масла, обеспечивающей эффективные смазку и охлаждение подшипника, а также уменьшение контактных напряжений между телами качения подшипника и его внешней обоймой. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, касается элементов систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) для отделения жидкости от газожидкостной смеси. Подшипник размещен внутри крыльчатки, внутренняя обойма его установлена на выполненном в корпусе соосно крыльчатке цилиндрическом пальце. Наружная обойма подшипника закреплена относительно крыльчатки. По обе стороны подшипника внутри крыльчатки образованы изолированные от ее проточной части камеры, одна из которых со стороны входа в крыльчатку сообщена через выполненные в лопатках радиальные каналы с каналом отвода отсепарированного масла, а другая камера, обращенная к тыльной стороне крыльчатки, через осевой и радиальный каналы, выполненные внутри пальца, сообщена с каналом подвода масла к опорному подшипнику. Изобретение позволяет повысить надежность работы суфлера и сократить расход масла на двигателе. 1 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин. Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины содержит откачивающий насос, всасывающая магистраль которого подключена к сливной магистрали масляной полости. Снаружи масляной полости установлена компенсационная емкость, верхняя полость которой сообщена со сливной магистралью, последняя выполнена из двух автономных трубопроводов, подсоединенных параллельно к масляной полости таким образом, что заборник масла одного из трубопроводов размещен в нижней части полости, а заборник масла другого - выше первого, причем нижняя полость компенсационной емкости сообщена со всасывающей магистралью откачивающего насоса. Осуществление изобретения позволит увеличить КПД турбомашины за счет снижения гидравлических потерь в проточной части корпуса и повысить надежность работы маслосистемы при останове турбомашины. 1ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к системам разгрузки опор роторов компрессоров низкого давления газотурбинного двигателя, в том числе и в составе летательного аппарата. Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя содержит ротор, передняя и задняя цапфы которого установлены в передней и задней опорах статора соответственно, шарикоподшипник, вспомогательную втулку, шарнирные V-образные механизмы и упорное кольцо. Наружное кольцо шарикоподшипника установлено в его корпусе, соединенном с корпусом передней опоры посредством разъемного соединения, а внутреннее кольцо шарикоподшипника установлено на наружном диаметре вспомогательной втулки. На торце передней цапфы ротора установлено упорное кольцо, соединенное с вспомогательной втулкой посредством расположенных по окружности относительно продольной оси компрессора шарнирных V-образных механизмов. Каждый V-образный механизм образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения, при этом в месте их соединения установлен груз, расположенный на диаметре меньшем, чем диаметр внутреннего кольца вспомогательной втулки. Свободные концы качалок соединены со вспомогательной втулкой и упорным кольцом соответственно посредством шарнирных соединений. Изобретение позволяет повысить надежности работы компрессора низкого давления газотурбинного двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к малоразмерным газотурбинным двигателям с системой смазки и охлаждения подшипников. Малоразмерный газотурбинный двигатель содержит систему топливопитания и смазки подшипников ротора со смесителем, обеспечивающим создание рабочего тела путем перемешивания топливомасляной смеси с воздухом, отбираемым из кольцевого коллектора компрессора через наклонные пазы, направление которых совпадает с направлением потока воздуха в месте его отбора. Смеситель выполнен в виде тройника, имеющего входной канал подачи сжатого воздуха, входной канал подачи топливомасляной смеси, полость смешивания и выходной канал подачи рабочего тела на подшипники. Подшипники установлены с предварительным натягом в осевом направлении, обеспеченным пружиной. Такое выполнение системы смазки позволит снизить газодинамические потери при отборе воздуха из компрессора, уменьшить тепловыделение на подшипниках за счет исключения проскальзывания шариков по беговым дорожкам, уменьшить износ и нагрев подшипников, повысить эффективность системы смазки и охлаждения. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх