ВЕНТИЛЯТОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F02C7/06 F01D25/18 F01D25/16 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения.

Известен вентилятор газотурбинного двигателя, рабочее колесо которого установлено на валу вентилятора перед радиально-упорным подшипником (С.А. Вьюнов, «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр.67, рис.3.11).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за неудовлетворительной смазки подшипника.

Наиболее близким к заявляемому является вентилятор газотурбинного двигателя высокой степени двухконтурности, масло для смазки радиально-упорного подшипника в котором подается из жиклера непосредственно на подшипник (патент US 6708482, F01D 25/16, 25/28, 5/06).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность газотурбинного двигателя из-за неудовлетворительной смазки радиально-упорного подшипника вентилятора, особенно на режимах выбега ротора вентилятора, а также из-за низкой точности замеров оборотов вентилятора.

Технический результат заявляемой конструкции заключается в повышении надежности вентилятора газотурбинного двигателя путем равномерной подачи масла со стороны внутреннего кольца подшипника, а также путем повышения точности замеров оборотов вентилятора за счет исключения ложных сигналов на индуктивном датчике.

Указанный технический результат достигается тем, что в вентиляторе газотурбинного двигателя, включающем радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого закреплено гайкой с радиальными выступами под ключ на резьбовом хвостовике и жиклер подачи масла на смазку подшипника, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, гайка выполнена с конусным, направленным к оси вентилятора, хвостовиком на наружной поверхности которого установлен в виде радиальных выступов индуктор датчика частоты вращения, а на внутренней поверхности конусного хвостовика с образованием кольцевой полости подвода масла выполнено радиальное кольцевое ребро, при этом полость подвода масла на входе соединена с жиклером, а на выходе - с радиальными каналами во внутреннем кольце подшипника, при этом отношение D/L=3…6, a D/d=1,05…1,2, где:

D - внутренний диаметр внутреннего кольца радиально-упорного подшипника вентилятора,

L - осевое расстояние между радиальными выступами индуктора и радиальными выступами резьбового хвостовика гайки,

d - внутренний диаметр радиального кольцевого ребра на конусном хвостовике гайки.

Установка индуктора датчика частоты вращения в виде радиальных выступов на наружной поверхности конусного хвостовика гайки крепления внутреннего кольца радиально-упорного подшипника на расстоянии L от радиальных выступов резьбовой части гайки позволяет исключить появление ложных сигналов на индуктивном датчике, повышая точность замеров оборотов вентилятора, что в целом повышает его надежность.

Выполнение радиального кольцевого ребра на внутренней поверхности конусного хвостовика с образованием кольцевой полости подвода масла, соединенной на входе с жиклером, а на выходе с радиальными каналами во внутреннем кольце подшипника позволяет увеличить объем масляной полости, что обеспечивает смазку подшипника маслом из этой полости на режимах выбега ротора вентилятора, что повышает его надежность.

При D/L<3 - излишне увеличивается вес гайки и объем масляной полости, что может привести к коксованию масла и снижению надежности.

При D/L>6 - уменьшается объем масляной полости с внутренней стороны хвостовика гайки, что ухудшает надежность радиально-упорного подшипника, ухудшается работа датчика замера частоты вращения из-за появления ложных сигналов.

При D/d<1,05 - уменьшается объем масляной полости с внутренней стороны хвостовика гайки и ухудшается смазка подшипника.

При D/d>1,2 - увеличивается строительная высота конструкции, что увеличивает вес вентилятора газотурбинного двигателя.

На фиг.1 изображен продольный разрез вентилятора газотурбинного двигателя.

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

Вентилятор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3, на валу 4 которого болтами 5 закреплены рабочее колесо 6 вентилятора и ротор компрессора низкого давления 7. Вал 4 установлен на радиальном 8 и радиально-упорном подшипнике 9, зафиксированном в осевом направлении с помощью гайки 10, которая через кольцевой контровочный замок 11, фиксирующий гайку 10 в окружном направлении с помощью ребра 12, фиксирует своим резьбовым хвостовиком 13 внутреннее кольцо 14 подшипника 9 на валу 4.

Гайка 10 выполнена с конусным, направленным к оси 15 вентилятора 1 хвостовиком 16, на наружной поверхности 17 которого выполнен индуктор 18 в виде радиальных выступов 19, размещенных в одной радиальной плоскости с датчиком 20 частоты вращения. Для повышения надежности датчик размещен в масляной полости 21 подшипника 9, и для исключения появления на датчике 20 ложных сигналов от радиальных выступов 22 под ключ на резьбовом хвостовике 13, которые служат для закручивания гайки 10, выступы 19 индуктора размещены на расстоянии L от выступов 22 резьбового хвостовика 13.

На внутренней поверхности 23 конусного хвостовика 16 выполнено радиальное ребро 24 с внутренним диаметром d, которое совместно с хвостовиком 16 и валом 4 образует полость 25 подвода масла на подшипник 9. Масло на вход в полость 25 подается жиклером 26, а на выходе полость 25 через промежуточные каналы 27, 28 и 29 соединена с радиальными каналами 30, через которые масло из масляной полости 25 под действием центробежных сил поступает на смазку подшипника 9.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе вентилятора 1 газотурбинного двигателя масло из жиклера 26 поступает в полость 25 подвода масла, откуда под действием центробежных сил в зависимости от числа оборотов ротора 3 вентилятора 1, через каналы 27, 28, 29 и 30 равномерно по окружности поступает на смазку подшипника 9.

Так как нагрузка на подшипник зависит от оборотов ротора 3 вентилятора, подача масла на смазку подшипника осуществляется пропорционально нагрузке на него, что повышает его надежность.

При снижении оборотов масло в полости 25 накапливается из-за снижения величины центробежных сил, и при выбеге ротора 3 вентилятора накопленное в полости масло расходуется на смазку подшипника 9.

Так как выступы 19 индуктора 18 размещены на расстоянии L от выступов 22 резьбового хвостовика 13, индуктивный датчик 20 работает без ложных сигналов, что повышает надежность вентилятора.

Вентилятор (1) газотурбинного двигателя включает в себя радиально-упорный подшипник (9), внутреннее кольцо (14) которого закреплено гайкой (10) с радиальными выступами (22) под ключ на резьбовом хвостовике (13) и жиклер (26) подачи масла на смазку. Гайка (10) выполнена с конусным, направленным к оси (15) вентилятора, хвостовиком (16). На наружной поверхности (17) хвостовика (16) установлен в виде радиальных выступов (19) индуктор (18) датчика (20) частоты вращения. На внутренней поверхности (23) конусного хвостовика (16) выполнено радиальное кольцевое ребро (24) с образованием кольцевой полости (25) подвода масла. Полость подвода масла на входе соединена с жиклером (26), а на выходе - с радиальными каналами (30) во внутреннем кольце (14) подшипника. Отношение внутреннего диаметра D внутреннего кольца радиально-упорного подшипника вентилятора к осевому расстоянию L между радиальными выступами индуктора и радиальными выступами резьбового хвостовика гайки находится в пределах 3…6. Отношение внутреннего диаметра D к внутреннему диаметру d радиального кольцевого ребра на конусном хвостовике гайки находится в пределах 1,05…1,2. Путем равномерной подачи масла со стороны внутреннего кольца подшипника, а также путем исключения ложных сигналов на индуктивном датчике повышается надежность вентилятора газотурбинного двигателя. 2 ил.

Вентилятор газотурбинного двигателя, включающий радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого закреплено гайкой с радиальными выступами под ключ на резьбовом хвостовике и жиклер подачи масла на смазку подшипника, отличающийся тем, что гайка выполнена с конусным, направленным к оси вентилятора, хвостовиком, на наружной поверхности которого установлен в виде радиальных выступов индуктор датчика частоты вращения, а на внутренней поверхности конусного хвостовика с образованием кольцевой полости подвода масла выполнено радиальное кольцевое ребро, при этом полость подвода масла на входе соединена с жиклером, а на выходе - с радиальными каналами во внутреннем кольце подшипника, при этом отношение D/L=3…6, a D/d=1,05…1,2, где:
D - внутренний диаметр внутреннего кольца радиально-упорного подшипника вентилятора,
L - осевое расстояние между радиальными выступами индуктора и радиальными выступами резьбового хвостовика гайки,
d - внутренний диаметр радиального кольцевого ребра на конусном хвостовике гайки.