БИРОТАТИВНЫЙ ВИНТОВЕНТИЛЯТОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2012 года по МПК F04D19/02 F04D29/58 

Изобретение относится к биротативным винтовентиляторам, расположенным на выходе из газотурбинного двигателя.

Известен биротативный винтовентилятор, лопасти которого размещены на вращающихся корпусах биротативной турбины (С.А.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, Москва, «Машиностроение», 1981, стр.543, рис.13.1.).

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность из-за повышенной температуры хвостовиков лопастей винтовентилятора, установленных на горячих корпусах биротативной турбины.

Наиболее близким к заявляемому является биротативный винтовентилятор, газовый канал во втулке которого соединен на входе с газовым трактом силовой турбины газотурбинного двигателя (патент Великобритании №2186918, В64С 11/38, F01D 7/00, 1987 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность из-за повышенной температуры корпуса задней опоры и силового кольца задней подвески.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности за счет организации эффективного охлаждения силового кольца задней подвески и корпуса задней опоры винтовентилятора.

Сущность изобретения заключается в том, что в биротативном винтовентиляторе газотурбинного двигателя, содержащем силовое кольцо задней подвески и корпус задней опоры с установленным в нем ротором, согласно изобретению силовое кольцо соединено с передним фланцем корпуса задней опоры, в котором между соединительными болтами выполнены -образные воздушные каналы, соединяющие воздушную полость повышенного давления, расположенную с внешней стороны от корпуса, с газовым каналом задней опоры, образующим на выходе кольцевую щелевую полость, а ребра между воздушными каналами выполнены с аэродинамически обтекаемыми профилями.

Соединение силового кольца задней подвески с передним фланцем корпуса задней опоры позволяет снизить температуру кольца задней подвески за счет охлаждения воздухом, поступающим в -образные воздушные каналы переднего фланца. При этом задняя подвеска размещается на максимальном удалении от лопастей винтовентилятора, что повышает их надежность за счет минимальной неравномерности воздушного потока, поступающего после обтекания элементов подвески на лопасти винтовентилятора.

Выполнение в переднем фланце корпуса задней опоры между соединительными болтами -образных воздушных каналов, соединяющих воздушную полость повышенного давления, расположенную с внешней стороны от корпуса, с газовым каналом задней опоры, образующим на выходе кольцевую щелевую полость, позволяет организовать интенсивное заградительное пленочное охлаждение наружного корпуса задней опоры, что повышает надежность биротативного винтовентилятора. Одновременно охлаждается болтовое соединение фланца корпуса с силовым кольцом задней подвески, что также повышает его надежность.

Выполнение ребер между каналами переднего фланца с аэродинамически обтекаемыми профилями позволяет снизить гидравлические потери охлаждающего воздуха, истекающего из кольцевой щели полости вдоль внутренней поверхности наружного корпуса задней опоры, и повысить эффективность охлаждения.

На фиг.1 показан продольный разрез биротативного винтовентилятора газотурбинного двигателя заявляемой конструкции; на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде; на фиг.3 представлено сечение А-А на фиг.2.

Биротативный винтовентилятор газотурбинного двигателя 1 включает в себя переднее 2 и заднее 3 рабочие колеса, в которых установлены передние 4 и задние 5 лопасти винтовентилятора соответственно. Втулка 6 винтовентилятора 1 совместно с рабочими колесами 2 и 3 установлена в корпусе задней опоры 7, который выполнен с газовым каналом 8, соединенным на входе с газовым трактом 9 силовой турбины 10. В газовом канале 8 корпуса 7 размещены силовые стойки 11, а передний фланец 12 наружной стенки 13 корпуса 7 болтовым соединением 14 состыкован с силовым кольцом 15 задней подвески, который, в свою очередь, соединен с наружным корпусом 16 силовой турбины 10.

Для обеспечения интенсивного заградительного пленочного охлаждения в переднем фланце 12 корпуса 7 между болтами 17 болтового соединения 14 выполнены -образные воздушные каналы 18, соединяющие воздушную полость 19 повышенного давления, расположенную с внешней стороны от корпуса 7, с газовым каналом 8 корпуса 7 с образованием направленной выходом 20 по течению газа 21 кольцевой щелевой полости 22.

Для снижения гидравлического сопротивления охлаждающего воздуха ребра 23 между каналами 18 выполнены в виде аэродинамически обтекаемых профилей 24.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе биротативного винтовентилятора 1 охлаждающий воздух 25 из полости 19 повышенного давления по -образным каналам 18 поступает в кольцевую щелевую полость 22, откуда через выход 20 истекает в газовый канал 8, создавая вдоль внутренней поверхности 26 наружной стенки 13 корпуса 7 интенсивное заградительное охлаждение.

Изобретение относится к биротативным винтовентиляторам, расположенным на выходе из газотурбинного двигателя, и обеспечивает при его использовании повышение надежности за счет организации эффективного охлаждения силового кольца задней подвески и корпуса задней опоры винтовентилятора. Указанный технический результат достигается в биротативном винтовентиляторе газотурбинного двигателя, содержащем силовое кольцо задней подвески и корпус задней опоры, причем силовое кольцо соединено с передним фланцем корпуса задней опоры, в котором между соединительными болтами выполнены -образные воздушные каналы, соединяющие воздушную полость повышенного давления, расположенную с внешней стороны от корпуса, с газовым каналом задней опоры, образующим на выходе кольцевую щелевую полость, а ребра между воздушными каналами выполнены с аэродинамически обтекаемыми профилями. 3 ил.

Биротативный винтовентилятор газотурбинного двигателя, содержащий силовое кольцо задней подвески и корпус задней опоры, отличающийся тем, что силовое кольцо соединено с передним фланцем корпуса задней опоры, в котором между соединительными болтами выполнены -образные воздушные каналы, соединяющие воздушную полость повышенного давления, расположенную с внешней стороны от корпуса, с газовым каналом задней опоры, образующим на выходе кольцевую щелевую полость, а ребра между воздушными каналами выполнены с аэродинамически обтекаемыми профилями.