ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК F02C3/36 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного и авиационного применений.

Известна конструкция газотурбинного двигателя, включающая гибкую муфту для соединения валов [1].

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность из-за возможности эрозионного износа и обледенения муфты, что может привести к поломке муфты и появлению дисбаланса валов, которые она соединяет.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является газотурбинный двигатель с валом привода внешней нагрузки со стороны входа в двигатель [2].

Недостатком такой конструкции является низкая надежность из-за отсутствия элементов, компенсирующих перекос и несоосность валов, что приводит к поломке вала и подшипника двигателя. Кроме того. такая конструкция не исключает обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии при поступлении холодного воздуха и посторонних частиц во внутреннюю полость кока в процессе эксплуатации.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя за счет снижения нагрузок на вал и подшипник двигателя, а также за счет исключения обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинном двигателе, включающем входной кок. вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя, согласно изобретению во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта, при этом отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1...5, а отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2...3.

Кроме того, между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока.

Размещение гибкой муфты во внутренней полости входного кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки позволяет компенсировать перекос и несоосность этих валов. При таком исполнении турбулизация потока воздуха на входе в двигатель минимальна, что обеспечивает устойчивую работу компрессора двигателя.

Исключение попадания холодного воздуха и посторонних частиц во внутреннюю полость кока обеспечено тем, что отношение наружного диаметра D гибкой муфты к диаметру d входного отверстия кока составляет 1,2...3.

При D/d<1,2 возможно обледенение гибкой муфты и ее эрозия посторонними частицами.

При D/d>3 не обеспечивается возможность размещения вала привода внешней нагрузки.

Поскольку гибкая муфта расположена консольно на валу отбора мощности, то снижение радиальной нагрузки на подшипник вала будет обеспечиваться в случае, когда D/L=1...5, где L - расстояние от муфты до центра подшипника вала.

При D/L<1 излишне возрастают нагрузка на подшипник и осевые габариты двигателя.

В случае, когда D/L>5, ухудшаются габаритные уплотнения масляной полости опоры подшипника из-за нехватки осевой длины для их размещения.

Выполнение между стенками входного кока щелевой полости, соединенной радиальными каналами с внутренней полостью кока, позволяет сделать входной кок обогреваемым, что обеспечивает защиту элементов трансмиссии и самого кока от обледенения.

Таким образом, в заявляемой конструкции гибкая муфта защищена как от эрозионного износа посторонними частицами (пыль, песок), так и от обледенения, одновременно уменьшая осевые габариты газотурбинного двигателя, что особенно важно при контейнерном исполнении энергетических установок.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом.

На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинного двигателя.

На фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.

Газотурбинный двигатель 1 состоит из входного корпуса 2, компрессора 3, камеры сгорания 4, турбины высокого давления 5, которая соединена валом 6 с компрессором 3, силовой турбины низкого давления 7, вал 8 отбора мощности от которой через гибкую муфту 9 с наружным диаметром D соединен с валом 10 привода внешней нагрузки, например, электрогенератора (не показан) со стороны входа 11 в газотурбинный двигатель 1.

Гибкая муфта 9 состоит из переднего 12 и заднего 13 фланцев, с которыми поочередно с помощью болтов 14 и гаек 15 соединен пакет гибких пластин 16. Муфта 9 размещена в полости 17 обогреваемого кока 18, состоящего из наружной 19 и внутренней 20 обечаек со щелевой полостью 21 между ними.

Щелевая полость 21 на выходе через радиальные пазы 22 на внутреннем диаметре d входного отверстия 23 кока 18 соединена с внутренней полостью 17 кока 18, а на входе - через коллектор 24 и трубы подвода (не показаны) - с одной из ступеней компрессора 3.

Гибкая муфта 9 расположена на минимальном расстоянии L от радиально-упорного шарикоподшипника 25. Для исключения повреждения гибкой муфты 9 посторонними частицами диаметр d входного отверстия 23 кока 18 выполнен минимальным из условия размещения вала 10.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При снижении температуры атмосферного воздуха и возникновении опасности обледенения в коллектор 24 кока 18 из компрессора 3 поступает горячий воздух, нагревающий входной кок 18 и исключающий его обледенение Одновременно, истекая через каналы 22 во входное отверстие 23 внутренней полости 17 входного кока 18, горячий воздух исключает обледенение гибкой муфты 9.

Гибкая муфта 9 может быть выполнена как пластинчатой, так и дисковой. Гибкий диск муфты 9, нагруженный крутящим моментом, требует защиты от эрозионного износа и от обледенения. Холодный воздух, содержащий посторонние частицы, в этом случае обтекает кок 18 и не вызывает износа и обледенения муфты 9. Это обеспечивается тем, что диаметр d входного отверстия 23 в 1,2...3 раза меньше наружного диаметра D муфты 9.

Источники информации
1. Патент РФ 2087768, 1997 г.

2. Патент РФ 2098649. 1997 г.

Газотурбинный двигатель включает входной кок, вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя. Во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта. Отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1...5. Отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2....3. Между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока. Изобретение повышает надежность газотурбинного двигателя за счет снижение нагрузок на вал двигателя, а также за счет исключения обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Газотурбинный двигатель, включающий входной кок, вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя, отличающийся тем, что во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта, при этом отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1. . . 5, а отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2. . . . 3. 2. Газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока.