АВИАЦИОННЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ С ДВУМЯ КОРПУСАМИ И С ОТБОРОМ МОЩНОСТИ Российский патент 2023 года по МПК F02C7/32 F02C7/36 F01D25/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к авиационному газотурбинному двигателю по меньшей мере с двумя корпусами, оснащенному средствами отбора мощности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Предшествующий уровень техники представлен документами ЕР-А1-1 701 019, WO-A1-99/47799, US-A1-2012/213629, FR-A1-2 645 907, FR-A1-3 026 775 и WO-A1-2015/166187.

В области самолетостроения в настоящее время ставят многие задачи, связанные с возможностью использования гибридных двигателей для гражданской авиации. Использование электрической энергии в настоящее время рассматривают не только для обеспечения функций летательного аппарата, но также для электрификации функций газотурбинного двигателя.

Этот вывод приводит к изучению решений гибридной архитектуры двигателя, в которой сочетают энергию углеводородного топлива и электрическую энергию для обеспечения приведения во вращение движущей части (вентиляторы газотурбинного двигателя) и питания некоторых функций приводов и/или летательного аппарата.

Эти архитектуры могут быть основаны, в частности, на архитектуре с высокой степенью двухконтурности и с редуктором, а также с несколькими корпусами (2 или 3 корпуса). В этих архитектурах газотурбинный двигатель содержит корпус низкого давления и корпус высокого давления, при этом каждый корпус содержит вал, соединяющий ротор компрессора с ротором турбины.

Известны отбор мощности на одном из этих корпусов и подача этой мощности на электрический генератор для производства электрической энергии, причем этот генератор может дополнительно обеспечивать функцию стартера, то есть электрического привода при запуске газотурбинного двигателя.

Средства отбора мощности на корпусе газотурбинного двигателя классически включают в себя вал отбора мощности, на одном конце которого установлена коническая шестерня, зацепляющаяся с коническим колесом угловой передачи, которое приводится во вращение корпусом.

При известных в настоящее время технологиях применение отбора большой мощности на корпусе низкого давления газотурбинного двигателя, в частности, с высокой степенью двухконтурности и с редуктором, оказывается очень сложным. Размеры и габарит средств отбора мощности являются слишком большими, чтобы предусмотреть использование, аналогичное использованию средств отбора мощности на корпусе высокого давления. Так, невозможно установить колесо угловой передачи непосредственно на вал корпуса низкого давления.

Одним из решений могло бы стать добавление зубчатой передачи между валом корпуса низкого давления и валом отбора мощности. Однако средства отбора будут в этом случае более сложными и более габаритными по причине большего числа необходимых деталей.

В этом случае система зубчатых колес будет включать в себя несколько шестерен, одна из которых будет закреплена напрямую на валу корпуса низкого давления. Направляющие опорные подшипники корпуса будут удалены от этой шестерни в осевом направлении, что может создать проблемы соблюдения зазора при зацеплении между шестернями.

Кроме того, газотурбинный двигатель с высокой степенью двухконтурности характеризуется, в частности, небольшим диаметром двигателя (который имеет вид осиной талии). Проточный тракт потока первого контура в двигателе имеет, таким образом, небольшой внутренний диаметр, который уменьшает, в частности, свободное кольцевое пространство между корпусами и этим проточным трактом, расположенным вокруг корпусов. Здесь невозможно установить средства отбора мощности и, в частности, вышеупомянутую зубчатую передачу, так как они будут занимать слишком много места в радиальном направлении и будут пересекаться с проточным трактом.

Наконец, было отмечено, что средства отбора мощности обычно передают вибрации и динамические напряжения на опорные подшипники через опоры этих подшипников. Эти вибрации могут отрицательно сказаться на работе и на сроке службы опорных подшипников, а также газотурбинного двигателя.

Настоящим изобретение предложено решение по меньшей мере части вышеупомянутых проблем.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретением предложен авиационный газотурбинный двигатель, причем этот газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере корпус низкого давления и корпус высокого давления, а также средства отбора мощности по меньшей мере на упомянутом корпусе низкого давления, при этом упомянутые средства отбора мощности содержат первый вал отбора мощности, проходящий по существу радиально относительно продольной оси вращения упомянутых корпусов, при этом первый вал отбора имеет радиально внутренний конец, на котором установлена первая коническая шестерня, зацепляющаяся с первым коническим колесом угловой передачи, приводимым во вращение упомянутым корпусом низкого давления, при этом газотурбинный двигатель дополнительно содержит первую кольцевую опору подшипника, расположенную вокруг упомянутой оси и жестко соединенную со статором,

отличающийся тем, что упомянутая первая опора подшипника содержит первый по существу цилиндрический участок, который расположен коаксиально с вторым по существу цилиндрическим участком упомянутого колеса угловой передачи, причем эти первый и второй участки направляются один внутри другого опорными подшипниками, и упомянутое колесо угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь, которая выполнена независимо от упомянутой первой опоры подшипника.

Таким образом, настоящим изобретением предложено решение отбора мощности на корпусе низкого давления или НД.

Понятно, что колесо угловой передачи приводится во вращение корпусом через демпфирующую деталь, выполненную с возможностью поглощать вибрации и/или динамические напряжения за счет своей способности к упругой деформации. Кроме того, опора подшипника является независимой от этой демпфирующей детали, которая, таким образом, не передает вибрации и/или динамические напряжения на опору подшипников, а также на опорные подшипники, с которыми связана опора подшипника. Это обеспечивает оптимальную работу опорных подшипников и, в частности, оптимальное направление центрованных деталей этими опорными подшипниками, например, таких как вал отбора мощности.

Заявленный газотурбинный двигатель может иметь один или несколько следующих признаков, рассматриваемых отдельно друг от друга или в комбинации друг с другом:

- упомянутые первый и второй участки направляются двумя смежными и отстоящими друг от друга в осевом направлении опорными подшипниками, такими как шарикоподшипник и роликоподшипник,

- упомянутая первая опора подшипника закреплена или соединена с направляющим кожухом упомянутого вала отбора,

- упомянутая первая опора подшипника имеет в осевом полусечении общую L-образную форму, радиально внутренняя периферия которой содержит упомянутый первый участок и предназначена для по меньшей мере частичного охвата упомянутым колесом угловой передачи,

- упомянутое колесо угловой передачи имеет в осевом полусечении общую L-образную форму, радиально внутренняя периферия которой содержит упомянутый второй участок и предназначена для по меньшей мере частичного охвата упомянутой опорой подшипника,

- упомянутое колесо угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь, обладающую способностью упругой деформации кручения вокруг упомянутой оси и/или в радиальном направлении.

- упомянутое колесо угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь, имеющую кольцевой ряд сквозных отверстий и/или имеющей кольцевой участок с С-образным осевым полусечением, раскрыв которого ориентирован в осевом направлении в сторону входа или в сторону выхода,

- упомянутая первая коническая шестерня и упомянутое первое колесо угловой передачи расположены в смазочной камере направляющего опорного подшипника корпуса высокого давления,

- газотурбинный двигатель содержит также средства отбора мощности на упомянутом корпусе высокого давления, причем эти средства отбора включают в себя второй вал отбора мощности, проходящий по существу радиально относительно упомянутой оси и содержащий радиально внутренний конец, на котором установлена вторая коническая шестерня, зацепляющаяся с вторым коническим колесом угловой передачи, приводимым во вращение упомянутым корпусом высокого давления, при этом упомянутая вторая шестерня и упомянутое второе колесо угловой передачи расположены в упомянутой смазочной камере,

- газотурбинный двигатель содержит промежуточный картер, имеющий кольцевую обечайку, вокруг которой расположен кольцевой ряд трубчатых стоек, причем эта обечайка отделяет упомянутую смазочную камеру от кольцевого проточного газового тракта, расположенного вокруг этой камеры, и расположена в осевом направлении между упомянутой первой опорой подшипника и упомянутым направляющим опорным подшипником корпуса высокого давления, при этом упомянутые первый и второй валы отбора проходят через различные стойки этого промежуточного картера.

Объектом настоящего изобретения является также способ модульной сборки описанного выше газотурбинного двигателя, содержащий этапы, на которых:

(а) устанавливают первый модуль газотурбинного двигателя, причем этот первый модуль содержит по меньшей мере часть корпуса высокого давления, по меньшей мере часть промежуточного картера, часть корпуса низкого давления, в том числе его главный вал, а также вторые средства отбора мощности,

(b) устанавливают второй модуль газотурбинного двигателя и соединяют его осевым поступательным движением, начиная от входа, на и вокруг части упомянутого первого модуля, причем этот второй модуль содержит упомянутую первую опору подшипника, а также упомянутые первые средства отбора мощности, и

(с) устанавливают третий модуль газотурбинного двигателя и соединяют его осевым поступательным движением, начиная от входа, причем этот третий модуль содержит часть корпуса низкого давления, в том числе вторичный вал, а также упомянутую демпфирующую деталь, причем этот третий модуль содержит часть, заходящую в радиальном направлении между частями упомянутых первого и второго модулей, причем эта сборка позволяет соединить через шлицы, с одной стороны, главный и вторичный валы корпуса низкого давления и, с другой стороны, через другие шлицы демпфирующую деталь, установленную на упомянутом вторичном валу, с упомянутым колесом угловой передачи или с промежуточной деталью, уже соединенной с этим колесом угловой передачи.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

Изобретение, его другие детали, признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид в осевом разрезе авиационного газотурбинного двигателя с высокой степенью двухконтурности и с редуктором.

Фиг. 2 - схематичный вид средств отбора мощности на корпусах низкого давления и высокого давления газотурбинного двигателя.

Фиг. 3 - частичный схематичный половинчатый вид в осевом разрезе средств отбора мощности согласно варианту выполнения авиационного газотурбинного двигателя.

Фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 3, иллюстрирующий этапы модульного монтажа газотурбинного двигателя, показанного на этой фиг. 3.

Фиг. 5 - частичный схематичный вид в осевом разрезе средств отбора мощности согласно версии выполнения авиационного газотурбинного двигателя.

Фиг. 6 - вид, аналогичный фиг. 5, иллюстрирующий этапы модульного монтажа газотурбинного двигателя, показанного на этой фиг. 5.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Обратимся сначала к фиг. 1, где схематично показан двухкорпусный и двухконтурный авиационный газотурбинный двигатель 10.

Классически, газотурбинный двигатель 10 содержит газогенератор 12, на входе которого расположен вентилятор 14. Вентилятор 14 окружен картером 16 вентилятора, который является частью гондолы 18, расположенной вокруг и вдоль основной части газогенератора 12.

В данном случае газогенератор 12 содержит два корпуса, а именно корпус 12а низкого давления или НД и корпус 12b высокого давления или ВД. Каждый корпус включает в себя компрессор и турбину.

Термины «вход» и «выход» следует рассматривать относительно главного направления F потока газов в газотурбинном двигателе 10, причем это направление F проходит параллельно продольной оси А газотурбинного двигателя.

От входа к выходу газогенератор 12 содержит компрессор 20 низкого давления, компрессор 22 высокого давления, камеру 24 сгорания, турбину 26 высокого давления и турбину 28 низкого давления.

Вентилятор 14 содержит кольцевой ряд лопаток 30, приводимых во вращение валом 32 вентилятора, который соединен с ротором корпуса 12а низкого давления через редуктор 33. Газовый поток, проходящий через вентилятор (стрелка F), делится на входе газогенератора 12 кольцевым носиком 34 на радиально внутренний кольцевой поток, называемый первичным потоком 36, который питает газогенератор 12, и на радиально наружный кольцевой поток, называемый вторичным потоком 38, который проходит между газогенератором 12 и гондолой 18 и обеспечивает основную часть тяги газотурбинного двигателя.

Между компрессорами низкого и высокого давления 20, 22 находится промежуточный картер 40, который конструктивно соединяет газогенератор 12 с картером 16 вентилятора и с гондолой 18. Промежуточный картер 40 содержит кольцевой ряд радиально внутренних стоек 42, проходящих в первичном потоке 36 между проточными трактами компрессоров низкого и высокого давления 20, 22, и кольцевой ряд радиально наружных стоек 44, проходящих во вторичном потоке 38. Стойки 42, 44 обычно выполнены в ограниченном количестве (менее десяти), являются трубчатыми, и через них проходят различные вспомогательные трубопроводы и сети.

Ротор корпуса 12а низкого давления, а также вал 32 вентилятора направляются опорными подшипниками 46. Ротор корпуса 12b высокого давления направляется опорными подшипниками 48. Опорные подшипники 46, 48 являются шарикоподшипниками или роликоподшипниками и содержат, каждый, внутреннее кольцо, установленное на направляемом валу, наружное кольцо, установленное на кольцевой опоре подшипников и тело качения между кольцами.

Опоры подшипников расположены вокруг оси А и представляют собой неподвижные детали, соединенные со статором и, например, с промежуточным картером 40 в случае опорных шарикоподшипников 46а, 48а, направляющих входные концы роторов НД и ВД. Каждый из роторов НД и ВД содержит главный вал и, возможно, присоединенные кольцевые детали, такие как цапфы и т.д.

Газотурбинный двигатель 10 содержит средства 50 отбора мощности на корпусе ВД 12b, которые включают в себя вал 50а отбора мощности, имеющий по существу радиальную ориентацию относительно оси А. Радиально внутренний конец вала 50а находится вблизи корпуса ВД и содержит установленную на нем коническую шестерню 50b, которая зацепляется с колесом 50с угловой передачи, соединенным с входным концом вала 12ba корпуса ВД 12b. Радиально наружный конец вала 50а соединен с зубчатыми колесами коробки 52 агрегатов, обычно называемой AGB, что является сокращением от английского выражения Accessory Gear Box (фиг. 1 и 2). Коробка 52 агрегатов находится в кольцевом пространстве, расположенном вокруг газогенератора 12 между проточными трактами первичного и вторичного потоков 36, 38. Вал 50а проходит через проточный тракт первичного потока и через одну из стоек 42 промежуточного картера 40.

Кроме того, газотурбинный двигатель 10 содержит средства 54 отбора мощности на корпусе НД 12а, включающие в себя вал 54а отбора мощности, который имеет по существу радиальную ориентацию относительно оси А. Радиально внутренний конец вала 54а находится вблизи корпуса НД и содержит установленную на нем коническую шестерню 54b, которая зацепляется с колесом 54с угловой передачи, соединенным с входным концом вала 12аa корпуса НД 12а. Радиально наружный конец вала 54а соединен с зубчатыми колесами другой коробки 56 агрегатов, обычно называемой AGB (фиг. 1 и 2). Коробка 56 агрегатов находится в вышеупомянутом кольцевом пространстве, и вал 54а проходит через проточный тракт первичного потока и через другую из стоек 42 промежуточного картера 40.

Как более наглядно показано на фиг. 3, направляющий опорный подшипник 48а вала 12ba корпуса ВД 12b, находится в кольцевой камере Е смазки этого опорного подшипника. Осевое полусечение этой камеры Е имеет общую треугольную форму. В данном случае она ограничена на своей внутренней периферии входным концом вала 12ba корпуса ВД 12b и участком вала 12аа корпуса НД 12а, проходящим в осевом направлении через вал 12ba корпуса ВД 12b. Кроме того, с входной стороны камера Е ограничена кольцевым капотом 60 и с выходной стороны - усеченной конусной обечайкой 62 промежуточного картера 40, радиально наружная периферическая поверхность 62а которой ограничивает изнутри проточный тракт первичного потока 36.

Капот 60 имеет общую форму усеченного конуса, в котором входной конец меньшего диаметра окружает вышеупомянутый участок вала 12аа корпуса НД 12а, а выходной конец большего диаметра закреплен, например, болтами 74, на входном конце большего диаметра обечайки 62. На выходном конце меньшего диаметра обечайки 62 установлено наружное кольцо 48аа опорного подшипника 48а, при этом его внутреннее кольцо 48ab соединено во вращении с входным концом вала 12ba корпуса ВД 12b.

Таким образом, камера Е ограничена деталями ротора и деталями статора. Камера Е герметизирована кольцевыми прокладками на уровне зазоров между деталями ротора и статора. Это касается промежутка между капотом 60 и цапфой 61, соединенной во вращении с корпусом НД 12а, где находятся лабиринтные уплотнительные прокладки, обозначенные позицией 64. Это относится также к промежутку между промежуточным картером 40 и валами 12аа, 12ba корпусов НД и ВД, при этом лабиринтные уплотнительные прокладки 66, 67 расположены между уплотнительным кольцом 68, закрепленным на картере 40, и этими корпусами 12а, 12b. Кольцо 68 закреплено своим радиально наружным концом на картере 40, а на его радиально внутреннем конце находятся истираемые элементы, из которых первый, входной элемент взаимодействует с выступающими кольцевыми гребешками прокладки 66, находящимися на кольцевой детали 69 корпуса НД 12а, а второй, выходной элемент взаимодействует с выступающими кольцевыми гребешками прокладки 67, находящимися на входном конце вала 12ba корпуса ВД 12b.

Что касается средств 50 отбора мощности на валу ВД 12b, то колесо 50с угловой передачи, шестерня 50b, а также радиально внутренний конец вала 50а (в данном случае не показан) расположены в камере Е.

Точно так же, если говорить о средствах 54 отбора мощности на валу НД 12а, колесо 54с угловой передачи, шестерня 54b, а также радиально внутренний конец вала 54а расположены в камере Е.

Валы 50а, 54а могут иметь наклон относительно плоскости, перпендикулярной к оси А газотурбинного двигателя, и могут иметь подобные углы наклона, как в представленном примере.

Как было указано выше и показано на фиг. 2, валы 50а, 54а не проходят через одни и те же стойки промежуточного картера 40 и, таким образом, образуют между собой угол. Например, они расположены соответственно в стойках, находящихся между 6 часов и 8 часов по аналогии с циферблатом часов. Шестерня 50b показана на фиг. 3 пунктирной линией для лучшего понимания изобретения, но она не находится в плоскости сечения чертежа.

Зацепление между шестерней 50b и колесом 50с угловой передачи по существу находится на окружности С1, диаметр которой меньше диаметра окружности С2 зацепления шестерни 54b с колесом 54с.

Кольцо 68 содержит сквозное отверстие 70, через которое проходит шестерня 50b, которая может вращаться в этом отверстии. Как было указано выше, это отверстие 70 показано для облегчения понимания изобретения, но оно не находится в плоскости сечения чертежа.

Радиально внутренний конец вала 54а направляется кожухом 72, закрепленным на капоте 60 и на промежуточном картере 40. В данном случае кожух 72 содержит два коаксиальных опорных подшипника, соответственно роликоподшипник и шарикоподшипник, и содержит радиально наружный кольцевой фланец 72а крепления на радиально наружном кольцевом фланце 60а капота 60.

Фланца 72а, 60а скреплены между собой и даже закреплены на промежуточном картере 40 при помощи болтов 74, и в данном случае между этими фланцами 72а, 60а вставлен радиально наружный кольцевой фланец 76а кольцевой опоры 76 подшипников.

На опоре 76 установлены направляющие опорные подшипники 78, 80 колеса 54с угловой передачи. Колесо 54с содержит цилиндрическую стенку 54а, соединенную с наружными кольцами 78а, 80а опорных подшипников 78, 80, которые в данном случае являются смежными и отстоят друг от друга в осевом направлении. Роликоподшипник 78 находится на входе, а другой опорный подшипник 80 на выходе является шарикоподшипником. Внутренние кольца 78b, 80b опорных подшипников 70, 80 жестко соединены с по существу цилиндрической стенкой 76b опоры 76 подшипника. Здесь наоборот, опорный подшипник 78 является роликоподшипником и может находиться на выходе, а другой опорный подшипник 80, в данном случае на входе, является шарикоподшипником.

Таким образом, понятно, что стенка 76b опоры 76 подшипника проходит радиально внутри стенки 54са колеса. Стенка 76b соединена с фланцем 76а через усеченную конусную стенку 76с, которая расширяется радиально наружу от входа к выходу. Как показано на фиг. 3, стенка 76с проходит вдоль капота 60 и образует с ним кольцевое пространство, в котором может проходить масляная магистраль 82. Стенка 76b расположена вокруг и на радиальном расстоянии от корпуса НД 12а и образует с ним кольцевое пространство, в котором расположен, в частности, кольцевой ряд масляных жиклеров 84, сообщающихся с магистралью 82. Жиклеры 84 выполнены с возможностью распылять масло на опорные подшипники 78, 80, причем это масло распыляется на радиально внутренней поверхности стенки 76b и проходит до опорных подшипников 78, 80 через отверстия 76ba стенки 76b.

Таким образом, понятно, что опора 76 подшипников жестко соединена с капотом 60 и является частью статора газотурбинного двигателя. Колесо 54с угловой передачи соединено во вращении с корпусом НД 12а через кольцевую демпфирующую деталь 86.

В представленном примере деталь 86 закреплена на корпусе НД 12а. Она содержит по существу цилиндрический входной участок 86а, который зажат в осевом направлении между цапфой 61 и деталью 69. Кроме того, она содержит выходной участок 86b большего диаметра, который содержит, с одной стороны, кольцевой ряд сквозных отверстий 88 и, с другой стороны, кольцевой ряд наружных шлиц 90. Отверстия 88 расположены и рассчитаны по размерам таким образом, чтобы придавать детали 86 некоторую гибкость при кручении и чтобы деталь могла демпфировать вибрации и/или динамические напряжения во время работы. Шлицы 90 взаимодействуют с соответствующим шлицами внутренней периферии кольцевой соединительной детали 92, наружная периферия которой закреплена на колесе 54с угловой передачи и, например, зажата между наружным кольцом 80а опорного подшипника 80 и гайкой 94, установленной и завинченной радиально внутри стенки 54са колеса 54с угловой передачи. Между наружными кольцами 78а, 80а опорных подшипников 78, 80 вставлена распорка 96, чтобы удерживать их в положении и на расстоянии друг от друга. Точно так же, распорка 98 вставлена между внутренними кольцами 78b, 80b опорных подшипников 78, 80, и гайка 100 установлена и завинчена радиально снаружи цилиндрической стенки 76b опоры 76 подшипников.

Предусмотрены также наборы шлиц 102 для соединения во вращении цапфы 61, демпфирующей детали 86 и детали 69 с остальной частью корпуса НД 12а. Цапфа 61, демпфирующая деталь 86 и деталь 69 содержат внутренние шлицы, которые взаимодействуют с наружными шлицами вала 104 корпуса НД, который, в свою очередь, взаимодействует при помощи другого набора шлиц 106 с валом 12аа корпуса НД 12а.

Вал 104 может быть входным валом редуктора 33 или валом вентилятора 14, если газотурбинный двигатель не содержит редуктора.

На фиг. 4 очень схематично показана модульная сборка газотурбинного двигателя 10. В данном случае показаны три модуля, которые собираются поступательным движением друг к другу и заходят друг в друга в осевом направлении.

Предпочтительно модули соединены друг с другом заранее и затем крепятся друг на друге. Первый модуль В, показанный на чертеже справа, содержит по меньшей мере часть корпуса высокого давления 12b, по меньшей мере часть промежуточного картера 40, часть корпуса низкого давления 12а с его главным валом 12аа, а также вторые средства 50 отбора мощности.

Второй модуль С, показанный в центре, включает в себя капот 60, опору 76 подшипника, кожух 72, средства 54 отбора мощности и соединительную деталь 92. Следует отметить, что на опоре 76 установлены направляющие опорные подшипники 78, 80 колеса 54с угловой передачи, как было указано выше.

Третий модуль D, слева, содержит вал 104, цапфу 61 и детали 86, 69. Этот третий модуль вставляют в осевом направлении внутрь второго модуля С, пока шлицы 90 демпфирующей детали 86 и соединительной детали 92 не начнут взаимодействовать друг с другом.

После этого узел, содержащий второй и третий модули C, D, устанавливают на первом модуле В посредством осевого поступательного движения в направлении от входа к выходу, пока шлицы 106 валов 104, 12аа не начнут взаимодействовать друг с другом.

Фиг. 5 и 6 аналогичны фиг. 3 и 4 и иллюстрируют версию выполнения изобретения. Эта версия в основном имеет такие же признаки, как и признаки, описанные выше для первого варианта выполнения.

Основное различие состоит в том, что цилиндрическая часть 54са колеса 54с угловой передачи находится в данном случае радиально внутри (и не снаружи) цилиндрической стенки 76b опоры 76 подшипников.

Понятно, что наружные кольца 78а, 80а опорных подшипников 78, 80 закреплены в данном случае на стенке 76b, а внутренние кольца 78b, 80b закреплены на стенке 54са.

Радиально наружный фланец 76а опоры 76 подшипника закреплен на радиально внутренней кольцевом фланце 72а’ кожуха 72. Стенка 76с опоры 76 подшипников содержит сквозное отверстие 76d для прохождения и вращения шестерни 54b, так как стенка 76 в данном случае проходит радиально внутри радиально внутреннего конца вала 54а отбора мощности.

Стенка 54са колеса 54с угловой передачи расположена вокруг корпуса НД 12а, при этом колесо угловой передачи соединено во вращении с корпусом НД через единую кольцевую деталь, которая является демпфирующей деталью 86’. Эта деталь 86’ в данном случае зажата в осевом направлении между цапфой 61, находящейся на входе, и гайкой 108 на выходе. Узел установлен на валу 104.

Деталь 86’ содержит радиально внутренний цилиндрический участок 86а’, расположенный между цапфой 61 и гайкой 108 и связанный через внутренние шлицы 86аа’ с соответствующими наружными шлицами вала 104, и радиально наружный гибкий участок 86b’. Этот участок 86b’ имеет осевое полусечение С-образной формы, раскрыв которого ориентирован в осевом направлении, в данном случае в сторону входа. Этот участок 86b’ содержит на своей наружной периферии наружные шлицы 90, которые взаимодействуют с соответствующими внутренними шлицами стенки 54са колеса угловой передачи.

Масло для смазки опорных подшипников 78, 80 в данном случае поступает не через вход колеса 54с угловой передачи, а через выход. В данном случае масляные жиклеры 84’ расположены в кольцевом пространстве, расположенном между стенкой 54са колеса 54с угловой передачи и кольцом 68.

Уплотнительные прокладки 64, 64’ лабиринтного типа в данном случае находятся, с одной стороны, между капотом 60 и цапфой 61 и, с другой стороны, между выходным концом детали 86’ и входным концом уплотнительного кольца 68. Другая уплотнительная лабиринтная прокладка 67 находится между этим уплотнительным кольцом 68 и входным концом вала 12ba корпуса ВД 12b.

На фиг. 6 очень схематично показана модульная сборка этой версии газотурбинного двигателя 10. В данном случае показаны три модуля, которые собираются поступательным движением друг к другу и заходят друг в друга в осевом направлении.

Предпочтительно модули соединены друг с другом заранее и затем крепятся друг на друге. Первый модуль В, показанный на чертеже справа, содержит по меньшей мере часть корпуса высокого давления 12b, по меньшей мере часть промежуточного картера 40, часть корпуса низкого давления 12а с его главным валом 12аа, а также вторые средства 50 отбора мощности.

Второй модуль С, показанный в центре, включает в себя капот 60, опору 76 подшипников, кожух 72 и средства 54 отбора мощности.

Третий модуль D, слева, содержит вал 104, цапфу 61 и деталь 86’. Этот третий модуль вставляют в осевом направлении внутрь второго модуля С, пока шлицы 90 демпфирующей детали 86 и колеса 54с угловой передачи не начнут взаимодействовать друг с другом.

После этого узел, содержащий второй и третий модули C, D, устанавливают по меньшей мере частично вокруг первого модуля В посредством осевого поступательного движения от входа к выходу, пока шлицы 106 валов 104, 12аа не начнут взаимодействовать друг с другом.

Изобретение позволяет производить отбор мощности на корпусах НД и ВД в одной и той же зоне и, в частности, в одной и той же камере. Осевое стопорение каждого из этих корпусов обеспечивает упорный шарикоподшипник. Один из этих подшипников, а именно опорный подшипник вала ВД (обозначенный 48а) находится в этой камере Е, а другой подшипник, а именно опорный подшипник корпуса НД находится на входе этой камеры и, следовательно, на удалении (он окружен на фиг. 1). Эта ситуация приводит к удалению между опорным шарикоподшипником корпуса НД и отбором мощности на этом корпусе. Это удаление компенсируется шлицевым соединением и креплением опоры 76 подшипников и кожуха 72 на одном и том же картере.

Изобретение позволяет получить компактное зацепление для отбора мощности, не зависящее от перемещений и от размеров корпуса НД. Шестерня 54b приводится во вращение промежуточной деталью 86, 86’, которая использует гибкую часть, чтобы изолировать зацепление от остальной части двигателя. Камера Е является общей для зацепления и для опорных подшипников, смазку которых обеспечивают жиклеры 84, 84’.

Авиационный газотурбинный двигатель (10), причем этот газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере корпус (12а) низкого давления и корпус (12b) высокого давления, а также средства (54) отбора мощности на упомянутом корпусе низкого давления, которые включают в себя первый вал (54а) отбора мощности, на радиально внутреннем конце которого установлена первая коническая шестерня (54b), зацепляющаяся с первым коническим колесом (54с) угловой передачи, приводимым во вращение упомянутым корпусом низкого давления, при этом газотурбинный двигатель дополнительно содержит первую кольцевую опору (76) подшипника, расположенную вокруг упомянутой оси и жестко соединенную со статором, отличающийся тем, что упомянутая первая опора подшипника содержит первый по существу цилиндрический участок (76b), который расположен коаксиально с вторым по существу цилиндрическим участком (54са) упомянутого колеса угловой передачи, причем эти первый и второй участки направляются один внутри другого опорными подшипниками (78,80), и упомянутое колесо угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь (86,86’), которая выполнена независимо от упомянутой первой опоры подшипника. Изобретение позволяет получить компактное зацепление для отбора мощности, не зависящее от перемещений и от размеров корпуса. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Авиационный газотурбинный двигатель (10), причем этот газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере корпус (12а) низкого давления и корпус (12b) высокого давления, а также средства (54) отбора мощности на по меньшей мере упомянутом корпусе низкого давления, при этом упомянутые средства отбора мощности содержат первый вал (54а) отбора мощности, проходящий по существу радиально относительно продольной оси (А) вращения упомянутых корпусов, при этом первый вал отбора имеет радиально внутренний конец, несущий первую коническую шестерню (54b), зацепляющуюся с первым коническим колесом (54с) угловой передачи, приводимым во вращение упомянутым корпусом низкого давления, при этом газотурбинный двигатель дополнительно содержит первую кольцевую опору (76) подшипника, проходящую вокруг упомянутой оси и жестко соединенную со статором,

отличающийся тем, что упомянутая первая опора подшипника содержит первый по существу цилиндрический участок (76b), который расположен коаксиально с вторым по существу цилиндрическим участком (54са) упомянутого колеса угловой передачи, причем эти первый и второй участки направляются один внутри другого подшипниками (78, 80), и упомянутое колесо угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь (86, 86’), которая выполнена независимо от упомянутой первой опоры подшипника.

2. Газотурбинный двигатель (10) по п. 1, в котором упомянутые первый и второй участки (76b, 54са) направляются двумя смежными и отстоящими друг от друга в осевом направлении подшипниками (78, 80), такими как шарикоподшипник и роликоподшипник.

3. Газотурбинный двигатель (10) по п. 1 или 2, в котором упомянутая первая опора (76) подшипника закреплена или соединена с направляющим кожухом (72) упомянутого вала (54а) отбора.

4. Газотурбинный двигатель (10) по одному из пп. 1-3, в котором упомянутая первая опора (76) подшипника имеет в осевом полусечении общую L-образную форму, радиально внутренняя периферия которой содержит упомянутый первый участок (76b) и предназначена для по меньшей мере частичного охвата упомянутым колесом (54с) угловой передачи.

5. Газотурбинный двигатель (10) по одному из пп. 1-3, в котором упомянутое колесо (54с) угловой передачи имеет в осевом полусечении общую L-образную форму, радиально внутренняя периферия которой содержит упомянутый второй участок (54са) и предназначена для по меньшей мере частичного охвата упомянутой опорой (76) подшипника.

6. Газотурбинный двигатель (10) по одному из пп. 1-5, в котором упомянутое колесо (54с) угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом (12а) низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь (86,86’), обладающую способностью упругой деформации кручения вокруг упомянутой оси (А) и/или в радиальном направлении.

7. Газотурбинный двигатель (10) по одному из пп. 1-6, в котором упомянутое колесо (54с) угловой передачи приводится во вращение упомянутым корпусом (12а) низкого давления через кольцевую демпфирующую деталь (86, 86’), имеющую кольцевой ряд сквозных отверстий (88) и/или имеющей кольцевой участок (86b’) с С-образным осевым полусечением, раскрыв которого ориентирован в осевом направлении в сторону входа или в сторону выхода.

8. Газотурбинный двигатель (10) по одному из пп. 1-7, в котором упомянутая первая коническая шестерня (54b) и упомянутое первое колесо (54с) угловой передачи расположены в смазочной камере (E) направляющего подшипника (48a) корпуса (12b) высокого давления.

9. Газотурбинный двигатель (10) по п. 8, который содержит также средства (50) отбора мощности на упомянутом корпусе (12b) высокого давления, причем эти средства отбора содержат второй вал отбора (50а) мощности, проходящий по существу радиально относительно упомянутой оси (А) и содержащий радиально внутренний конец, несущий вторую коническую шестерню (50b), зацепляющуюся со вторым коническим колесом (50с) угловой передачи, приводимым во вращение упомянутым корпусом высокого давления, при этом упомянутая вторая шестерня и упомянутое второе колесо угловой передачи расположены в упомянутой смазочной камере (Е).

10. Газотурбинный двигатель (10) по п. 9, который содержит промежуточный картер (40), имеющий кольцевую обечайку (62), вокруг которой расположен кольцевой ряд трубчатых стоек (44), причем эта обечайка отделяет упомянутую смазочную камеру (Е) от кольцевого проточного газового тракта, проходящего вокруг этой камеры, и проходящего в осевом направлении между упомянутой первой опорой (76) подшипника и упомянутым направляющим подшипником (48а) корпуса (12b) высокого давления, при этом упомянутые первый и второй валы (50а,54а) отбора проходят через различные стойки этого промежуточного картера.

11. Способ модульной сборки газотурбинного двигателя (10) по п. 10, содержащий этапы, на которых

(а) устанавливают первый модуль (В) газотурбинного двигателя, причем этот первый модуль содержит по меньшей мере часть корпуса (12b) высокого давления, по меньшей мере часть промежуточного картера (40), часть корпуса (12а) низкого давления, в том числе его главный вал (12аа), а также вторые средства (50) отбора мощности,

(b) устанавливают второй модуль (С) газотурбинного двигателя и соединяют его осевым поступательным движением, начиная от входа, на и вокруг части упомянутого первого модуля (В), причем этот второй модуль содержит упомянутую первую опору (76) подшипника, а также упомянутые первые средства (54) отбора мощности,

(с) устанавливают третий модуль (D) газотурбинного двигателя и соединяют его осевым поступательным движением, начиная от входа, причем этот третий модуль содержит часть корпуса низкого давления, в том числе вторичный вал (104), а также упомянутую демпфирующую деталь (86, 86’), причем этот третий модуль содержит часть, заходящую в радиальном направлении между частями упомянутых первого и второго модулей (В, С), причем эта сборка позволяет соединить через шлицы (106), с одной стороны, главный и вторичный валы (12аа, 104) корпуса (12а) низкого давления и, с другой стороны, через другие шлицы (90) демпфирующую деталь (86, 86’), несомую на упомянутом вторичном валу (104), с упомянутым колесом (54с) угловой передачи или с промежуточной деталью (92), уже соединенной с этим колесом угловой передачи.