ДВУХКОНТУРНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2016 года по МПК F02C7/36 F01D5/06 

Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения.

Известен газотурбинный двигатель, в соединении валов турбины и компрессора которого крутящий момент передается с помощью шлицевой муфты, состоящей из двух половин, а осевое усилие передается с помощью сферического хвостовика, ввернутого в вал турбины. (Скубачевский Г.С. «Авиационные газотурбинные двигатели», 1969 г., стр. 148, рис. 5.43).

Недостатком известной конструкции являются увеличенные габариты и повышенный вес конструкции.

Наиболее близким к заявляемому является двухконтурный газотурбинный двигатель, в соединении валов которого крутящий момент передается с вала на вал с помощью эвольвентных шлиц, а осевое усилие передается с помощью стяжного винта (патент RU №2 251 009, F02C 3/06).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность из-за возможного дисбаланса вала вентилятора, а также из-за возможности поломки стяжного винта вследствие появления в нем изгибных напряжений.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности двухконтурного газотурбинного двигателя путем устранения дисбаланса вала вентилятора и исключения изгибных напряжений в стяжном винте.

Указанный технический результат достигается тем, что в двухконтурном газотурбинном двигателе, включающем валы вентилятора и турбины низкого давления, соединенные с помощью эвольвентных шлиц и стяжного винта, установленного внутри вала вентилятора, согласно изобретению стяжной винт установлен внутри вала вентилятора на сферических кольцах и ввернут в стяжную втулку, установленную в валу турбины низкого давления с помощью сферического кольца и зафиксированную в окружном направлении шлицами балансировочной втулки, установленной внешними осевыми ребрами во внутренней кольцевой канавке вала вентилятора и зафиксированной относительно осевых выступов на его хвостовике в окружном и в осевом направлениях радиальными выступами, выполненными на радиальном ребре, и стопорным кольцом с возможностью установки в кольцевой канавке вала в пазах между осевыми ребрами втулки балансировочных грузиков, при этом боковые стенки пазов выполнены параллельно между собой.

Установка стяжного винта внутри вала вентилятора на сферических кольцах и вворачивание его в стяжную втулку, установленную в валу турбины низкого давления с помощью сферического кольца и зафиксированную в окружном направлении шлицами балансировочной втулки, установленной внешними осевыми ребрами во внутренней кольцевой канавке вала вентилятора и зафиксированной относительно осевых выступов на его хвостовике в окружном и в осевом направлениях радиальными выступами, выполненными на радиальном ребре, повышает надежность стяжного винта, исключая в нем изгибные напряжения, при этом стяжной винт и стяжная втулка работают только на растяжение, что увеличивает их долговечность.

Установка в кольцевой канавке вала в пазах между осевыми ребрами втулки с параллельными между собой боковыми стенками балансировочных грузиков позволяет увеличить опорную поверхность осевых ребер втулки и исключить ее износ при работе газотурбинного двигателя.

На фиг. 1 изображен продольный разрез двухконтурного газотурбинного двигателя.

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

На фиг. 3 - элемент II на фиг. 2 в увеличенном виде.

На фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

Двухконтурный газотурбинный двигатель 1 состоит из вентилятора 2 и компрессора низкого давления (КНД) 3, ротор 4 которого установлен на одном валу 5 с рабочим колесом 6 вентилятора 2, а также из разделительного корпуса 7, компрессора высокого давления (КВД) 8, камеры сгорания 9, турбины высокого давления (ТВД) 10 и турбины низкого давления (ТНД) 11, соединенной валом 12 с валом 5 вентилятора 2.

Крутящий момент с вала 12 ТНД 11 передается на вал 5 вентилятора 2 с помощью эвольвентных шлиц 13, а осевое усилие - с помощью стяжного винта 14 ввернутого в стяжную втулку 15.

Стяжной винт 14 установлен внутри вала 5 вентилятора 2 с помощью сферических колец 16, 17 и зафиксирован в окружном направлении с помощью шлицевой муфты 18, а стяжная втулка 15 установлена внутри вала 12 ТНД с помощью сферического кольца 19 и зафиксирована в окружном направлении шлицами 20 с помощью шлицевой балансировочной втулки 21, установленной внешними осевыми ребрами 22 во внутренней кольцевой канавке 23 вала 5 вентилятора 2 и зафиксированной на хвостовике 24 вала 5 в окружном и осевом направлениях с помощью радиальных выступов 25, выполненных на радиальном кольцевом ребре 26, и стопорного кольца 27 - относительно осевых выступов 28 хвостовика 24 вала 5.

В пазах 29 между ребрами 22 втулки 21 устанавливаются балансировочные грузики 30, которые под действием центробежных сил своей внешней поверхностью 31 опираются на внутреннюю поверхность 32 кольцевой канавки 23 вала 5.

Боковые стенки 33 и 34 пазов 29 выполнены параллельными, что увеличивает внешнюю поверхность 35 выступов 22 и исключает их износ при работе газотурбинного двигателя.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе двухконтурного газотурбинного двигателя 1 возможны повышенные вибрации валов 5 и 12 вентилятора 2 и ТНД 11, однако этого не происходит, так как вал 5 вентилятора 2 отбалансирован с помощью балансировочных грузиков 30. Балансировочная втулка 21 фиксирует грузики 30 в окружном и осевом направлениях, одновременно фиксируя стяжную втулку 15 в окружном направлении, что исключает рассоединение валов 5 и 12.

Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Двухконтурный газотурбинный двигатель включает в себя валы (5) и (12) вентилятора (2) и турбины низкого давления (11), соединенные с помощью эвольвентных шлиц (13). Внутри вала (5) вентилятора установлен стяжной винт (14) на сферических кольцах (16) и (17) и ввернут в стяжную втулку (15). Втулка (15) установлена в валу (12) турбины низкого давления с помощью сферического кольца (19) и зафиксирована в окружном направлении шлицами (20) балансировочной втулки (21). Втулка (21) установлена внешними осевыми ребрами (22) во внутренней кольцевой канавке (23) вала (5) вентилятора и зафиксирована относительно осевых выступов (28) на его хвостовике (24) в осевом и в окружном направлениях радиальными выступами (25), выполненными на радиальном ребре (26), и стопорным кольцом (27) с возможностью установки в кольцевой канавке (23) вала в пазах (29) между осевыми ребрами (22) втулки (21) балансировочных грузиков (30). Боковые стенки (33) и (34) пазов (29) выполнены параллельными между собой. Путем устранения дисбаланса вала вентилятора и исключения изгибных напряжений в стяжном винте повышается надежность двухконтурного газотурбинного двигателя. 4 ил.

Двухконтурный газотурбинный двигатель, включающий валы вентилятора и турбины низкого давления, которые соединены с помощью эвольвентных шлиц и стяжного винта, установленного внутри вала вентилятора, отличающийся тем, что стяжной винт установлен внутри вала вентилятора на сферических кольцах и ввернут в стяжную втулку, установленную в валу турбины низкого давления с помощью сферического кольца и зафиксированную в окружном направлении шлицами балансировочной втулки, установленной внешними осевыми ребрами во внутренней кольцевой канавке вала вентилятора и зафиксированной относительно осевых выступов на его хвостовике в окружном и в осевом направлениях радиальными выступами, выполненными на радиальном ребре, и стопорным кольцом с возможностью установки в кольцевой канавке вала в пазах между осевыми ребрами втулки балансировочных грузиков, при этом боковые стенки пазов выполнены параллельными между собой.