МАСЛОСИСТЕМА АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2014 года по МПК F02C7/06 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к маслосистеме авиационных газотурбинных двигателей.

Известна маслосистема авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая откачивающие насосы, всасывающие магистрали которых подключены к масляным полостям опорных подшипников роторов вентилятора, компрессора, турбины и коробок привода агрегатов, а магистрали откачки объединены в единую магистраль сброса масла в маслобак (см. книгу «Смазка авиационных газотурбинных двигателей», М.М.Бич, Е.В.Вейнберг, Д.Н.Сурнов. - М.: Машиностроение, 1979 г., стр.34, рис.3.1).

Известная маслосистема не обеспечивает надежную откачку масла из всех масляных полостей двигателя в экстремальных условиях его эксплуатации. На больших высотах полета, а также в условиях фигурных полетов самолета, или на режимах работы двигателя с максимальной частотой вращения ротора турбокомпрессора, один из откачивающих насосов маслосистемы может оказаться в более неблагоприятных условиях работы, чем остальные, например, из-за интенсивного перемешивания масла с воздухом в масляной полости, подключенной к нему, либо вследствие роста противодавления в магистрали откачки, что приводит к потере откачивающим насосом напора и падению его производительности. Баланс подачи и откачки масла в масляной полости, обслуживаемой этим насосом, нарушается, и она переполняется маслом, которое начинает перегреваться. Переполнение масляной полости маслом, сопровождающееся его уходом из маслобака, может привести к «масляному голоданию» двигателя и его поломке (прежде всего из-за заклинивания ротора турбокомпрессора).

Появлению откачивающего насоса с ухудшенными характеристиками (проблемного откачивающего насоса) - слабейшего звена системы откачки масла, способствует то обстоятельство, что в маслосистеме современного ГТД используется около десятка откачивающих насосов разной размерности, частоты вращения, запаса по производительности, напора, а также типа конструкции, выходные магистрали которых сообщены между собой через единую магистраль сброса масла в маслобак. Следует обратить внимание и на то, что масляные полости опорных подшипников ротора турбокомпрессора и коробок привода агрегатов имеют разную температуру масла, давление суфлирования и степень вспенивания в них масла, которые изменяются при выполнении самолетом фигурных полетов либо при возрастании частоты вращения ротора двигателя, и влияют на характеристики проблемного откачивающего насоса.

Раздельный отвод масла из магистралей откачки откачивающих насосов непосредственно в маслобак без использования объединенной магистрали сброса масла позволяет исключить взаимное влияние насосов друг на друга и предотвратить ухудшение характеристик откачивающего насоса (потеря напора и снижение производительности), являющегося слабейшим звеном в системе откачки масла, однако такое решение из-за усложнения конструкции маслобака и увеличения массы двигателя на авиационных ГТД не применяется.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение надежности откачки масла из масляных полостей опорных подшипников ротора и коробок приводов агрегатов авиационного ГТД за счет возможности корректировки гидравлического сопротивления магистрали откачки масла откачивающего насоса с ухудшенными характеристиками.

Заявленный технический результат достигается тем, что в маслосистеме авиационного газотурбинного двигателя, содержащей откачивающие насосы, всасывающие магистрали которых подключены к масляным полостям опорных подшипников роторов вентилятора, компрессора, турбины и коробке приводов агрегатов, а магистрали откачки объединены в единую магистраль сброса масла в маслобак оканчивающуюся центробежным воздухоотделителем, согласно изобретению, по меньшей мере, магистраль откачки одного из откачивающих насосов параллельно подключена к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак. Кроме того, в магистраль откачки откачивающего насоса, параллельно подключенную к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, последовательно установлен предохранительный клапан; в магистрали откачки откачивающего насоса, параллельно подключенной к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, установлен дополнительный центробежный воздухоотделитель.

Параллельное подключение к маслобаку магистрали откачки, по меньшей мере, одного из откачивающих насосов, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, позволит уменьшить скорость масла в ней, что приведет к снижению гидравлического сопротивления в магистрали откачки и будет способствовать восстановлению напора и росту производительности проблемного насоса.

Последовательная установка предохранительного клапана (нормально закрытого) в магистраль откачки откачивающего насоса, подключенную параллельно к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, позволит организовать перепуск масла только при необходимости.

Установка в магистраль откачки откачивающего насоса, подключенную параллельно к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, центробежного воздухоотделителя позволит сохранить качество очистки перепускаемого масла от воздуха.

На прилагаемой схеме изображена заявляемая маслосистема авиационного газотурбинного двигателя.

Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя содержит масляные полости 1, 2, 3 подшипниковых опор вентилятора, компрессора, турбины и масляную полость 4 коробки приводов агрегатов (КПА). Каждая из масляных полостей 1, 2, 3, 4 подключена к входу своего откачивающего насоса, соответственно 5, 6, 7, 8. Магистрали откачки 9, 10, 11, 12 объединены в единую магистраль 13 сброса масла через центробежный воздухоотделитель 14 в маслобак 15. Магистраль откачки 12 откачивающего насоса 8 (наименее надежного элемента системы) параллельно подключена к маслобаку 15 через магистраль 16, в которую последовательно установлен предохранительный клапан 17, а на выходе из магистрали 16 установлен дополнительный центробежный воздухоотделитель 18. Также маслосистема оборудована нагнетающим насосом 19 с магистралями всасывания 20 и нагнетания 21. Для отвода воздуха из масляных полостей 1, 2, 3, 4 в маслосистеме предусмотрен центробежный суфлер 22, вход в который сообщен системой суфлирующих магистралей с масляными полостями 1, 2, 3, 4, а выход выведен в атмосферу.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя масло из маслобака 15 по магистрали всасывания 20 попадает на вход нагнетающего насоса 19, а затем через магистраль нагнетания 21 подводится к масляным полостям 1, 2, 3, 4. Отработанное масло переправляется из масляных полостей 1, 2, 3, 4 с помощью откачивающих насосов 5, 6, 7, 8 через магистрали откачки соответственно 9, 10, 11, 12 в единую магистраль 13 сброса масла, которая через центробежный воздухоотделитель 14 сообщена с маслобаком 15. При росте частоты вращения роторов двигателя возрастает противодавление в единой магистрали 13. При экстремальных условиях работы двигателя (например, при фигурных полетах самолета) масло в масляных полостях 1, 2, 3, 4 интенсивно перемешивается с воздухом, в результате чего на входе откачивающих насосов 5, 6, 7, 8 образуется масловоздушная эмульсия с большим процентным содержанием в ней воздуха, что приводит к снижению напора и падению производительности откачивающего насоса, оказавшегося в наихудших условиях, например откачивающего насоса 8. Чтобы исключить переполнение масляной полости 4, обслуживаемой откачивающим насосом 8, срабатывает предохранительный клапан 17 и часть масла из магистрали откачки 12 по магистрали 16 перетекает через дополнительный центробежный воздухоотделитель 18 в маслобак 15, что приводит к снижению гидравлического сопротивления на выходе из откачивающего насоса 8 и восстановлению им напора и производительности. Перетекание масла из маслобака 15 в масляную полость 8 будет предотвращено. Воздух из масляных полостей 1, 2, 3, 4 через центробежный суфлер 22 будет выведен в атмосферу.

Реализация изобретения позволит, без переделки насосных агрегатов, исключить влияние проблемного насоса на баланс подачи и откачки в обслуживаемой им масляной полости, своевременно организуя перепуск отработанного масла в маслобак в обход единой магистрали сброса.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к маслосистеме авиационных газотурбинных двигателей. При экстремальных условиях работы двигателя (например, при фигурных полетах самолета) вследствие роста гидравлического сопротивления в магистралях откачки, увеличения перемешивания масла с воздухом и интенсификации процесса растворения воздуха в масле, на входе откачивающих насосов образуется масловоздушная эмульсия с большим процентным содержанием в ней воздуха, что может привести к снижению напора и падению производительности откачивающего насоса, являющегося наименее надежным звеном маслосистемы. Баланс подачи и откачки масла в масляной полости, обслуживаемой проблемным насосом, нарушается, и она начинает переполняться маслом, которое быстро перегревается. Переполнение масляной полости маслом сопровождается его уходом из маслобака, что грозит потерей масла и появлению на двигателе режима «масляное голодание». Технический результат изобретения - возможность корректировки гидравлического сопротивления магистрали откачки масла проблемного откачивающего насоса, что позволяет восстановить баланс подачи и откачки масла в масляной полости, обслуживаемой этим насосом, и избежать появления дефектов на двигателе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Маслосистема авиационного газотурбинного двигателя, содержащая откачивающие насосы, всасывающие магистрали которых подключены к масляным полостям опорных подшипников роторов вентилятора, компрессора, турбины и коробке приводов агрегатов, а магистрали откачки объединены в единую магистраль сброса масла в маслобак оканчивающуюся центробежным воздухоотделителем, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, магистраль откачки одного из откачивающих насосов параллельно подключена к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак.

2. Маслосистема газотурбинного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что в магистраль откачки откачивающего насоса, параллельно подключенную к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, последовательно установлен предохранительный клапан.

3. Маслосистема газотурбинного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что в магистрали откачки откачивающего насоса, параллельно подключенной к маслобаку, минуя единую магистраль сброса масла в маслобак, установлен дополнительный центробежный воздухоотделитель.