Компрессор газотурбинного двигателя

 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применений. Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности компрессора газотурбинного двигателя путем исключения попадания в его подшипник продуктов износа уплотнений, а также предотвращения повреждения маслоотражательного гребешка в процессе демонтажа компрессора. Сущность изобретения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя с радиально-упорным подшипником качения, уплотнение масляной полости которого выполнено в виде лабиринтного уплотнения с маслоотражательным гребешком, согласно изобретению уплотнение выполнено двухъярусным, соотношение наружного диаметра маслоотражательного гребешка и среднего диаметра подшипника составляет 1,01...1,2, а отношение величины осевого зазора между статорным фланцем верхнего яруса лабиринта и маслоотражательным гребешком к величине осевого зазора между статорным фланцем нижнего яруса и полотном внешнего лабиринта составляет 1,01...1,5. 3 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применений.

Известен компрессор газотурбинного двигателя, уплотнения подшипников опор которого выполнены без маслоотражательных гребешков [1].

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность из-за возможности попадания масла в газовоздушный тракт на пониженных режимах работы двигателя при малом давлении воздуха, охлаждающего подшипниковую опору.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является компрессор газотурбинного двигателя, уплотнение подшипников опоры которого выполнено с маслоотражательным гребешком [2].

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность из-за вероятности попадания продуктов износа уплотнения в подшипник, а также повреждения маслоотражательного гребешка в процессе демонтажа подшипника при разборке компрессора газотурбинного двигателя.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности компрессора газотурбинного двигателя путем исключения попадания в его подшипник продуктов износа уплотнений, а также предотвращения повреждения маслоотражательного гребешка в процессе демонтажа компрессора.

Сущность изобретения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя с радиально-упорным подшипником качения, уплотнение масляной полости которого выполнено в виде лабиринтного уплотнения с маслоотражательным гребешком, согласно изобретению уплотнение выполнено двухъярусным, соотношение наружного диаметра маслоотражательного гребешка и среднего диаметра подшипника составляет 1,01...1,2, а отношение величины осевого зазора между статорным фланцем верхнего яруса лабиринта и маслоотражательным гребешком к величине осевого зазора между статорным фланцем нижнего яруса и полотном внешнего лабиринта составляет 1,01...1,5.

При работе двигателя продукты износа этих уплотнений не могут попасть на беговую дорожку (рабочую поверхность) подшипника и привести к выходу из строя этого подшипника, т.е. маслоотражательный гребешок выполнен с наружным диаметром D, большим, чем средний диаметр D_cp подшипника. Выполнение наружного диаметра D маслоотражательного гребешка равным 1,01...1,1 D_cp шарикоподшипника защищает рабочие поверхности этого подшипника от попадания продуктов износа уплотнения, а на переходных режимах защищает лабиринтное уплотнение и газовоздушный тракт двигателя от попадания в него масла.

При D/D_cp меньше 1,01 возможно попадание продуктов приработки лабиринтных уплотнений на беговую дорожку подшипника, ее выкрашивание и выход из строя подшипника. При D/D_cp больше 1,2 затруднена разборка подшипниковой опоры компрессора из-за задевания маслоотражательного гребешка о наружное кольцо подшипника.

При разборке компрессора демонтаж с вала внутреннего кольца подшипника, установленного на валу с натягом, осуществляется за счет упора внутреннего статорного фланца в полотно лабиринта, выполненного за одно целое с маслоотражательным гребешком, для чего осевой зазор Δ выполнен меньшим, чем зазор δ. В случае, когда δ/Δ=1,01-1,5, нагрузка на полотно лабиринта при демонтаже подшипника минимальна, в противном случае возможна деформация маслоотражательного гребешка.

При δ/Δ<1,01 возможна поломка маслоотражательного гребешка при демонтаже подшипника.

При δ/Δ>1,5 увеличиваются осевые габаритные масляные полости из-за увеличения осевой длины лабиринтных уплотнений.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.

На фиг.1 показан продольный разрез компрессора газотурбинного двигателя.

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

На фиг. 3 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде при демонтаже подшипника.

Компрессор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3, состоящего в свою очередь из вала 4 с установленными на нем дисками 5 с рабочими лопатками 6.

На выходе из компрессора 1 на статоре 2 установлена опора 7 радиально-упорного шарикоподшипника 8 для уплотнения масляной полости 9 которой от закомпрессорной разгрузочной полости 10 применяется двухъярусное лабиринтное уплотнение 11, состоящее из двухъярусного статорного фланца 12 и двухъярусного лабиринта 13, выполненного с маслоотражательным гребешком 14 с наружным диаметром D, большим D_cp шарикоподшипника 8.

Двухярусный статорный фланец лабиринта 2 по внутренним поверхностям 15 и 16 выполнен с мягким покрытием, позволяющим гребешкам 17 лабиринта 13 работать с врезанием для уменьшения радиального зазора в лабиринтном уплотнении и, соответственно, уменьшением утечек горячего воздуха из закомпрессорной полости 10 в масляную полость 9.

Осевой зазор Δ между внутренним фланцем 18 и полотном 19 лабиринта 13 выполнен меньшим, чем осевой зазор δ между внешним фланцем 20 лабиринта 13 и маслоотражательным гребешком 14.

Переднее 21 и заднее 22 внутренние кольца подшипника 8 установлены на валу 4 компрессора 1 с натягом в радиальном направлении и зафиксированы в осевом направлении с помощью гайки 23 через промежуточный вал 24.

Для слива отработанного масла в опоре 7 шарикоподшипника 8 выполнено множество осевых каналов 25, соединенных на выходе с масляной полостью 26 кожуха 27.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

При работе двигателя из-за врезания гребешков 17 лабиринта 13 в мягкое покрытие на поверхности 15 и 16 последнее изнашивается, продукты износа за счет перепада давления воздуха поступают на переднюю поверхность маслоотражательного гребешка 14, откуда под действием центробежных сил отбрасываются на периферию масляной полости 9. Через осевые каналы загрязняющие частицы сбрасываются в масляную полость 26 кожуха вала 27 и далее - на откачку (не показано). Загрязняющие частицы, поступающие в масляную полость 9 вместе с воздухом из разгрузочной полости 10, сепарируются таким же образом.

При разборке компрессора 1 гайка 23 и промежуточный вал 24 снимаются, а вал 4 выпрессовывается из колец 21, 22 подшипника 8 путем сдвижки вала 4 с дисками 5 вперед. При этом фланец 18 упирается в полотно 19 лабиринта 13, что исключает повреждение кольца 21 радиально-упорного шарикоподшипника 8 и маслоотражательного гребешка 14.

Источники информации 1. С. А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981, с.66, рис. 3.10.

2. С. А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981, с.228, рис. 4.69.

Формула изобретения

Компрессор газотурбинного двигателя с радиально-упорным подшипником качения, уплотнение масляной полости которого выполнено в виде лабиринтного уплотнения с маслоотражательным гребешком, отличающийся тем, что уплотнение выполнено двухъярусным, соотношение наружного диаметра маслоотражательного гребешка и среднего диаметра подшипника составляет 1,01...1,2, а отношение величины осевого зазора между статорным фланцем верхнего яруса лабиринта и маслоотражательным гребешком к величине осевого зазора между статорным фланцем нижнего яруса и полотном внешнего лабиринта составляет 1,01...1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

QZ4A - Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод"

Характер внесенных изменений (дополнений):Из предмета договора №РД0004722 исключены патенты на изобретения №№ 2187023, 2193678, 2198311, 2199680, 2204723, 2211337, 2220285, 2225945, 2227232, 2230195. Изменены порядок оплаты и размер вознаграждения.

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 06.12.2005 № РД0004722

Извещение опубликовано: 27.08.2010        БИ: 24/2010

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия