Опора двухвального газотурбинного двигателя Российский патент 2019 года по МПК F02C7/06 

Изобретение относится к области газотурбинной техники и может использоваться в конструкциях двухвальных газотурбинных двигателей авиационного и стационарного назначения.

Известно устройство опоры двухвального газотурбинного двигателя, содержащей подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления (патент RU 26819 U1, МПК F02C 7/06, 20.12.2002).

Недостатками известного устройства опоры двухвального газотурбинного двигателя является отсутствие устойчивой подачи масла на этапах запуска и останова двигателя. При запуске двигателя осуществляется раскрутка ротора высокого давления, от которого, в свою очередь, приводится подающий маслонасос. Частота вращения ротора высокого давления, при которой начинается устойчивая подача масла к подшипникам опор двигателя, составляет примерно 60…75% от номинальной. Ротор низкого давления при этом имеет частоту вращения не более 15% от номинальной. В этом случае подача масла на подшипник опоры турбины низкого давления, осуществляется медленно вращающимся валом ротора низкого давления и далека по объемному расходу от расчетной из-за незначительных центробежных сил. При останове авиационного двигателя ротор высокого давления, в связи с загрузкой приводами агрегатов и систем, останавливается раньше ротора низкого давления. Выбег ротора высокого давления в несколько раз (по времени) меньше выбега ротора низкого давления. При останове стационарного двигателя ротор высокого давления, в связи с меньшей отбираемой мощностью (по сравнению с авиационным вариантом), останавливается позже ротора низкого давления. При останове ротора высокого давления происходит прекращение работы маслонасоса подачи масла к подшипникам, что приводит к снижению надежности подшипников двигателя, особенно подшипника опоры ротора высокого давления, как самого теплонапряженного.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является непосредственная смазка и охлаждение подшипника опоры турбины высокого давления, на этапах запуска и останова газотурбинного двигателя, за счет чего повышается надежность и ресурс двухвального ГТД.

Указанный технический эффект достигается тем, что опора двухвального газотурбинного двигателя, содержит подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления, при этом она снабжена дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, для непосредственной подачи масла через них на подшипник опоры турбины высокого давления.

Кроме того, пропускная способность дополнительной форсунки меньше форсунки, подающей масло через отверстия в валу ротора низкого давления.

Суть изобретения заключается в обеспечении подачи масла непосредственно на подшипник опоры ротора турбины высокого давления дополнительной форсункой, рассчитанной на небольшие, по сравнению со штатными форсунками, расходы масла. Струйка попадает на подшипник, проходя через окна в цапфе вала ротора низкого давления.

Снабжение дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, позволяет непосредственно подавать масло через окна в цапфе вала на подшипник опоры турбины высокого давления при относительно небольших, до 15…25% от номинальных, оборотах вала ротора низкого давления, то есть на режимах запуска и останова двигателя.

Установка пропускной способности дополнительной форсунки меньше пропускной способности форсунки, подающей масло через отверстия в валу ротора низкого давления позволяет подавать масло к подшипнику опоры ротора высокого давления без применения каких либо кранов, вентилей или других устройств, обеспечивающих включение и выключение подачи масла. При этом суммарный расход масла, подаваемого на опоры двигателя, из-за дополнительной форсунки вырастет незначительно.

На фигуре представлена опора турбины двухвального ГТД.

Опора турбины двухвального газотурбинного двигателя содержит: подшипник 1 опоры высокого давления и подшипник опоры турбины низкого давления 2. Ротор турбины низкого давления содержит цапфу вала 3 с каналами 4 подвода масла от форсунки 5 и с окнами 6 отвода масла от подшипника 1. На магистрали 7 подачи масла к опоре установлена дополнительная форсунка 8 напротив окон 6 для непосредственной подачи масла через них на подшипник 1.

Работа устройства заключается в следующем. Дополнительная форсунка 8 постоянно подает масло на подшипник 1 опоры турбины высокого давления через окна 6 в цапфе вала 3 турбины низкого давления в то время, когда идет надежная подача масла на остальные подшипники опор роторов, включая подшипник 2 опоры турбины низкого давления, а форсунка 5 подачи масла в полый вал турбины низкого давления не обеспечивает подачу через каналы 4 масла для смазки и охлаждения подшипника 1 опоры турбины высокого давления из-за незначительных частот вращения вала ротора турбины низкого давления на этапах запуска и останова двигателя.

Изобретение относится к области газотурбинной техники и может использоваться в конструкциях двухвальных газотурбинных двигателей авиационного и стационарного назначения. Опора двухвального газотурбинного двигателя содержит подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления. Опора снабжена дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, для непосредственной подачи масла через них на подшипник опоры турбины высокого давления. Изобретение обеспечивает непосредственную смазку и охлаждение подшипника опоры турбины высокого давления на этапах запуска и останова газотурбинного двигателя, за счет чего повышается надежность и ресурс двухвального ГТД. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опора двухвального газотурбинного двигателя, содержащая подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, для непосредственной подачи масла через них на подшипник опоры турбины высокого давления.

2. Опора двухвального газотурбинного двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что пропускная способность дополнительной форсунки меньше форсунки, подающей масло через отверстия в валу ротора низкого давления.