СПОСОБ СУФЛИРОВАНИЯ МАСЛЯНЫХ ПОЛОСТЕЙ ОПОР РОТОРА АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2000 года по МПК F02C7/06 F01D25/16 

Изобретение относится к смазке опор газотурбинных двигателей, в частности к способам суфлирования масляных полостей опор ротора газотурбинного двигателя (ГТД).

Известен способ суфлирования масляных полостей опор ротора ГТД, имеющего откачивающий масляный насос, заключающийся в отводе по суфлирующим магистралям в коллектор воздуха, натекающего в масляные полости из проточной части через уплотнения, очистку его от масла в центробежном суфлере и удаление очищенного воздуха в атмосферу.

Указанный способ суфлирования не позволяет предотвратить коксообразование масла в суфлирующих магистралях, проходящих через горячие стойки двигателя, особенно на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения. На этих режимах проток воздуха в масляные полости опор ротора через уплотнения (особенно контактные) незначителен, что приводит к уменьшению скорости его движения через неохлаждаемые магистрали, проходящие через горячие стойки двигателя. Мельчайшие частицы смазки, медленно транспортируемые вялым потоком воздуха, успевают перегреться в горячих магистралях и выпасть на ее стенках в виде кокса. Постепенно, по мере увеличения наработки двигателя, слой кокса нарастает, перегораживая проходное сечение суфлирующих магистралей, что приводит к нарушению режима работы двигателя и может привести к аварии самолета.

Следует заметить, что при работе двигателя с минимальной частотой вращения возможны режимы, когда на первых ступенях компрессора образуется разрежение, и тогда возникает отрицательный перепад давлений на уплотнениях масляной полости, приводящий к уходу смазки в проточную часть двигателя, появлению дисбаланса ротора и, следовательно, к его поломке.

Налицо явное техническое противоречие: с одной стороны, для снижения коксообразования проток воздуха с частицами смазки через горячие магистрали необходимо уменьшать (либо исключать), а с другой стороны, чтобы уменьшить теплообмен с горячими стенками, скорость движения воздуха с частицами смазки надо увеличивать.

Предложенный способ суфлирования масляных полостей ротора ГТД позволяет устранить это техническое противоречие.

Задача изобретения - устранение перегрева и коксования масла в суфлирующих магистралях и обеспечение оптимальных перепадов давления на масляных уплотнениях.

Указанная задача достигается тем, что в способе суфлирования масляных полостей опор ротора газотурбинного двигателя, имеющего откачивающий масляный насос, заключающемся в отводе по суфлирующим магистралям в коллектор воздуха, натекающего в масляные полости из проточной части через уплотнения, очистку его от масла в центробежном суфлере и удаление очищенного воздуха в атмосферу, в нем на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей через суфлирующие магистрали перекрывают и направляют его в коллектор через откачивающий масляный насос, а при работе двигателя на режимах с рабочей частотой вращения отвод воздуха в коллектор производят по суфлирующим магистралям, открываемым по команде от давления натекающего из проточной части через уплотнения воздуха: при отводе воздуха через откачивающий масляный насос при достижении в масляных полостях предельно допустимого для работы насоса разрежения к ним открывают дополнительный доступ воздуха из коллектора.

Новым в способе является то, что на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей через суфлирующие магистрали перекрывают и направляют его в коллектор через откачивающий масляный насос, а при работе двигателя на режимы с рабочей частотой вращения отвод воздуха в коллектор производят по суфлирующим магистралям, открываемым по команде от давления натекающего из проточной части через уплотнения воздуха. Кроме того, при отводе воздуха через откачивающий масляный насос при достижении в масляных полостях предельно допустимого для работы насоса разрежения к ним открывают дополнительный доступ воздуха из коллектора.

Перекрыв на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей через суфлирующие магистрали и направив его в коллектор через откачивающий масляный насос, мы при вялом натекании воздуха в масляную полость получаем возможность переправлять воздух с включениями смазки в коллектор через холодные, омываемые маслом магистрали откачивающего насоса. В результате исключается коксообразование в суфлирующих магистралях на указанных режимах. Кроме этого появляется возможность, используя избыточность откачки насоса, обеспечить положительный перепад давлений на уплотнениях, что исключает утечку смазки из масляной полости в проточную часть двигателя, где она также имеет возможность перегрева с образованием кокса.

Благодаря открытию при достижении предельно допустимого для работы насоса разрежения дополнительного доступа в масляную полость воздуха из суфлирующего коллектора, появляется возможность оптимизировать перепад давлений на уплотнениях и повысить надежность работы двигателя.

Из уровня техники не известны технические решения, в которых на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей через суфлирующие магистрали перекрывают и направляют его в коллектор через откачивающий масляный насос, а при работе двигателя на режимах с рабочей частотой вращения отвод воздуха в коллектор производят по суфлирующим магистралям, открываемым по команде от давления натекающего из проточной части через уплотнения воздуха. Поэтому сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже показано устройство, реализующее предложенный способ.

В масляных полостях 1 опор ротора ГТД встроены откачивающие масляные насосы 2, переразмеренные по производительности в 8 - 10 раз относительно прокачки в них масла. Масляные полости 1 отделены от предмасляных полостей 3 подвижными уплотнениями 4. Предмасляные полости 3 отделены от проточной части двигателя подвижными уплотнениями 5 и оборудованы обратными клапанами 6 для регулирования в них предельного давления. Масляные полости 1 с помощью суфлирующих магистралей 7 сообщены с суфлирующим коллектором 8, роль которого может выполнять картер двигателя, либо маслобак 9, либо тот и другой одновременно. В суфлирующих магистралях 7 установлены запорные устройства двойного действия 10, имеющие клапаны 11, открывающие суфлирующие магистрали 7 при достижении в полостях 1 определенного избыточного давления (например, 0,05 - 0,01 кгс/см²), и клапаны 12, открывающие суфлирующие магистрали при достижении в них определенного давления разрежения (например, 0,4 - 0,1 кгс/см ²). В суфлирующем коллекторе 8 установлен центробежный суфлер 13 для очистки воздуха от включений масла и сброса последних в нижнюю полость коллектора 8.

Способ реализуют следующим образом.

На режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей 1 через суфлирующие магистрали 7 перекрывают с помощью клапанов 11 и направляют его из масляной полости 1, куда он проник через уплотнения 4, в коллектор 8 через откачивающий масляный насос 2, маслобак 9 и далее через центробежный суфлер 13 в атмосферу.

Следует отметить, что на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения давление воздуха в предмасляных полостях 3 также невелико, поэтому протечки воздуха через подвижные уплотнения 4 в масляные полости 1 будут незначительными. Учитывая, что откачивающие масляные насосы 2 имеют большой запас по производительности, они вместе с маслом заберут и этот воздух.

При повышении частоты вращения ротора ГТД, а следовательно, и частоты вращения откачивающих масляных насосов 2, производительность последних увеличивается в большей степени, чем натекание воздуха в полость 1, поэтому в них образуется разрежение, что обеспечивает положительный перепад давлений на уплотнениях 4, исключающий утечку масла в предмасляные полости 3 и далее в проточную часть двигателя. При достижении предельной величины разрежения, неприемлемой для надежной работы выбранного типа насосов, открывают клапаны 12 и часть воздуха из коллектора 8 обратным движением через магистрали 7 поступают внутрь полостей 1, препятствуя недопустимому увеличению в них разрежения. При этом поступившая часть воздуха будет захвачена откачивающими насосами 2 и получит охлаждение от масла, циркулирующего в системе откачки.

При работе двигателя на режиме с рабочей частотой вращения отвод воздуха в коллектор 8 производят по суфлирующим магистралям 7, открываемым по команде от давления натекающего из проточной части через уплотнения 4 и 5 воздуха. В нашем устройстве это осуществляют следующим образом. В предмасляных полостях 3 из-за протечек по уплотнениям 4 увеличивается давление воздуха, предельную величину которого регулируют клапанами 6, что приводит к росту утечек воздуха через уплотнения 4 в масляные полости 1 и уменьшению разрежения в последних, а следовательно, закрытию клапанов 12. При увеличении давления воздуха в масляных полостях 1 до величины 0,05 - 0,01 кгс/см открывают клапаны 11 и сообщают полости 1 с суфлирующим коллектором 8. Движение воздуха по суфлирующим магистралям 7 будет происходить под увеличивающимся перепадом давлений, то есть с увеличением скорости движения включений масла относительно стенок магистралей 7, что исключит перегрев частиц масла и предотвратит отложения кокса в них.

Как видно из описания изобретения, для его реализации используются элементы технологий и устройств, каждый из которых в отдельности широко используется в промышленности, вследствие чего можно сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "промышленная применимость".

Источники информации
1. Раздолин М.Ф., Сурнов Д.Н. Агрегаты воздушно-реактивных двигателей. - М.: Машиностроение, 1973, с. 13, рис. 2.

Способ относится к смазке опор газотурбинных двигателей. На режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей через суфлирующие магистрали перекрывают и направляют его из масляной полости, куда он проник через уплотнения, в коллектор через откачивающий масляный насос, маслобак и далее через центробежный суфлер в атмосферу. При работе двигателя на режимах с рабочей частотой вращения отвод воздуха в коллектор производят по суфлирующим магистралям, открываемым по команде от давления натекающего из проточной части через уплотнения воздуха. Такой способ позволит устранить перегрев и коксование масла в суфлирующих магистралях, обеспечить оптимальные перепады давления на масляных уплотнениях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ суфлирования масляных полостей опор ротора газотурбинного двигателя, имеющего откачивающий масляный насос, заключающийся в отводе по суфлирующим магистралям в коллектор воздуха, натекающего в масляные полости из проточной части через уплотнения, очистку его от масла в центробежном суфлере и удаление очищенного воздуха в атмосферу, отличающийся тем, что на режимах работы двигателя с минимальной частотой вращения отвод воздуха из масляных полостей через суфлирующие магистрали перекрывают и направляют его в коллектор через откачивающий масляный насос, а при работе двигателя на режимах с рабочей частотой вращения отвод воздуха в коллектор производят по суфлирующим магистралям, открываемым по команде от давления натекающего из проточной части через уплотнения воздуха. 2. Способ суфлирования масляных полостей по п.1, отличающийся тем, что при отводе воздуха через откачивающий масляный насос при достижении в масляных полостях предельно допустимого для работы насоса разрежения к ним открывают дополнительный доступ воздуха из коллектора.