ОПОРА ДВУХРОТОРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F02C7/06 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к конструкции опор двигателя.

Известна опора двухроторного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая цапфу ротора высокого давления, предмасляную и масляную полости, образованную валом ротора низкого давления и цапфой межвальную полость, отделенную от маслянной полости подвижным уплотнением, и размещенные на наружной поверхности цапфы внутреннюю обойму подшипника и лабиринтное уплотнение, разделяющее предмасляную и масляную полости /1/.

В известной конструкции при подаче масла от ротора низкого давления к масляной ванне ротора высокого давления происходит разбрызгивание масла, в связи с чем появляется вероятность его попадания из масляной полости через подвижное уплотнение в предмасляную полость. Попав в предмасляную полость масло может коксоваться, что снижает надежность работы двигателя, а также может через воздушную систему в виде капель и пара выходить в окружающую среду, что увеличивает расход масла на двигателе и ухудшает экологию.

Предлагаемым изобретением решается задача исключения возможности коксования масла в предмасляной полости опоры за счет предотвращения попадания масла в воздушные каналы опоры.

Для достижения указанного технического результата в опоре двухроторного газотурбинного двигателя, содержащей цапфу ротора высокого давления, размещенные на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника и лабиринтное уплотнение, образованную цапфой и валом ротора низкого давления межвальную полость, предмасляную полость и отделенную от нее лабиринтным, а от межвальной полости подвижным уплотнениями масляную полость, на цапфе между лабиринтным уплотнением и внутренней обоймой подшипника установлен импеллер, выполненный в виде ступицы с оребренным диском, а на внутренней поверхности цапфы со стороны межвальной предмасляной полости выполнена кольцевая проточка, образующая в цапфе открытую нишу, сообщенную с масляной полостью системой последовательно выполненных в цапфе и импеллере отверстий, причем входы отверстий импеллера сообщены с выходами отверстий цапфы.

Кроме того, выходные сечения отверстий могут быть расположенны на ступице импеллера между оребренным диском и лабиринтным уплотнением, или отверстия могут быть выполнены в оребренном диске и ступице импеллера, причем в радиальной плоскости по оребренному диску и ступице импеллера может быть выполнен разъем, а отверстия могут быть размешены, по крайней мере, на одной из его поверхностей.

Наличие импеллера в виде ступицы с оребренным диском позволяет при вращении цапфы ротора высокого давления эффективно эвакуировать капли масла из зоны подшипника и лабиринтного уплотнения в масляную полость.

Наличие кольцевой проточки на внутренней поверхности цапфы ротора высокого давления со стороны межвальной полости, образующей в цапфе открытую нишу, позволяет захватывать просочившееся из масляной полости через подвижное уплотнение масло и не пропускать его дальше, в предмасляную полость воздушной системы суфлирования двигателя.

Наличие последовательно выполненных в цапфе ротора высокого давления и импеллере отверстий, сообщенных с масляной полостью, позволяет возвращать масло из открытой ниши в масляную полость.

Наличие выходных сечений отверстий, выполненых в ступице импеллера между лабиринтным уплотнением и оребренным диском, позволяет эвакуировать капли масла в зону масляной системы, отделенную от подшипника, что исключает попадание частичек кокса и "отработанного" масла непосредственно в зону подшипника.

При исполнении сквозных отверстий в радиальной плоскости в оребренном диске и ступице импеллера, вход которых сообщен с выходом отверстий в цапфе, а выход - с масляной полостью, усиливается эффект эвакуации просочившихся капель масла.

При наличии разъема по оребренному диску и ступице импеллера, при размещении сквозных отверстий, по крайней мере, на одной из поверхностей разъема упрощается система изготовления и межремонтное профилактическое обслуживание.

Предлагаемая опора иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.

На фиг.1 показан продольный разрез опоры двухроторного ГТД.

На фиг.2 - продольный разрез импеллера.

На фиг.3 - продольный разрез импеллера со сквозными отверстиями в радиальной плоскости.

На фиг. 4 - продольный разрез импеллера с разъемом в радиальной плоскости.

На фиг.5 - вид А фиг.4.

Опора двухроторного ГТД содержит цапфу 1 ротора высокого давления, предмасляную полость 2, масляную полость 3, межвальную полость 4, образованную цапфой 1 и валом 5 ротора высокого давления и отделенную от масляной полости 3 подвижным уплотнением 6.

На наружной поверхности 7 цапфы 1 размещены внутренняя обойма подшипника 8 и лабиринтное уплотнение 9, разделяющее предмасляную 2 и масляную 3 полости. На цапфе 1 между лабиринтным уплотнением 9 и внутренней обоймой подшипника 6 установлен импеллер 10. Импеллер 10 выполнен в виде ступицы 11 с оребренным диском 12.

На внутренней поверхности цапфы 1 со стороны межвальной полости 4 выполнена кольцевая проточка, образующая в цапфе 1 открытую нишу 13, сообщенную с масляной полостью 3 отверстиями 14 в цапфе 1 и отверстиями 15 в импеллере 10. Входы отверстий 15 сообщены с выходами отверстий 14.

Отверстия 15 импеллера 10 могут быть выполнены в ступице 11 с расположением их выходных сечений между оребренным диском 12 и лабиринтным уплотнением 9.

Отверстия 15 также могут быть выполнены в оребренном диске 12 и ступице 11 импеллера 10 в радиальной плоскости 16.

Импеллер 10 может быть выполнен с радиальным разъемом 17. При этом отверстия 15 могут быть размещены на одной из поверхностей этого разъема.

Опора двухроторного ГТД работает следующим образом.

При проникновении масла из масляной полости 3 через подвижное уплотнение 6 в межвальную полость 4 оно под действием центробежных сил прижимается к внутренней поверхности цапфы 1. Под действием этих сил масляная пленка перемещается вдоль этой поверхности и когда доходит до выполненной в цапфе 1 кольцевой проточки, она попадает в открытую нишу 13, из которой через отверстия 14 в цапфе 1 и отверстия 15 в импеллере 10 выбрасывается в зону масляной полости 3. Лабиринтное уплотнение 9, разделяющее предмасляную полость 2 и масляную полость 3, препятствует попаданию масла в полость 2, а благодаря размещению импеллера 10 с оребренным диском 12 на наружной поверхности 7 цапфы 1 между лабиринтным уплотнением 9 и внутренней обоймой подшипника 8 масло, вышедшее из отверстий 15, не может попадать непосредственно в зону подшипника 6, так как оребренный с двух сторон диск 12 отбрасывает масло в зону эвакуации масляной полости 3. Тем самым снижается риск выхода масла через предмасляные полости 2 в окружающую среду.

Особенно актуальна работа предложенной опоры на переменных режимах и на режимах запуска и останова двигателя, так как именно на этих режимах чаще всего происходит выброс масла в межвальную полость 4. При останове двигателя эвакуация остатков масла происходит непосредственно в масляную полость 3, что препятствует процессу коксообразования на конструкции опоры, повышая тем самым ее надежность и ресурс.

Источник информации
1. Патент США N 5160251, кл. НКИ 6 F 01 D 85/16, 1992 г.

Опора предназначена для газотурбинного двигателестроения. Опора двухроторного ГТД содержит цапфу ротора высокого давления, предмасляную полость, масляную полость и межвальную полость, образованную цапфой и валом ротора высокого давления. На наружной поверхности цапфы размещена внутренняя обойма подшипника и разделяющее предмасляную и масляную области лабиринтное уплотнение, между которыми установлен импеллер, выполненный в виде ступицы с оребренным диском. На внутренней поверхности цапфы со стороны межвальной полости выполнена кольцевая проточка, образующая в цапфе открытую нишу, сообщенную с масляной полостью отверстиями в цапфе и отверстиями в импеллере. Такое выполнение опоры позволяет повысить ее надежность и ресурс за счет предотвращения коксообразования на элементах ее конструкции. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Опора двухроторного газотурбинного двигателя, содержащая цапфу ротора высокого давления, размещенные на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника и лабиринтное уплотнение, образованную цапфой и валом ротора низкого давления межвальную полость, предмасляную полость и отделенную от нее лабиринтным, а от межвальной полости подвижным уплотнениями масляную полость, отличающаяся тем, что на цапфе между лабиринтным уплотнением и внутренней обоймой подшипника установлен импеллер, выполненный в виде ступицы с оребренным диском, а на внутренней поверхности цапфы со стороны межвальной полости выполнена кольцевая проточка, образующая в цапфе открытую нишу, сообщенную с масляной полостью системой последовательно выполненных в цапфе и импеллере сквозных отверстий, причем входы отверстий импеллера сообщены с выходами отверстий цапфы. 2. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что выходные сечения отверстий расположены на ступице импеллера между оребренным диском и лабиринтным уплотнением. 3. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что отверстия выполнены в оребренном диске и ступице импеллера в радиальной плоскости. 4. Опора по п. 3, отличающаяся тем, что в радиальной плоскости по оребренному диску и ступице импеллера выполнен разъем, при этом отверстия размещены по крайней мере на одной из поверхностей разъема.