Опора двухроторного газотурбинного двигателя

 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, а именно к конструкции опор двигателя. Опора двухроторного ГТД содержит цапфу ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку с ограничивающим буртиком, полость масляной ванны и масляную полость. Полость масляной ванны 5 образована внутренней поверхностью фиксирующей гайки, ограничивающим буртиком и торцевой поверхностью цапфы. На цапфе в месте посадки внутренней обоймы подшипника выполнены кольцевые коллекторы, сообщенные между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками. Ограничивающий буртик выполнен с высотой, меньшей расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы. Изобретение, уменьшая, с одной стороны, вероятность попадания масла в глухие зоны опоры и исключая его последующее коксование и загрязнение частицами кокса масла и масляных полостей опоры, а с другой стороны, снижая кинематическое тепловыделение в подшипнике, повышает надежность работы двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к конструкции опор двигателя.

Известна опора двухроторного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая цапфу ротора высокого давления, размещенную на наружней поверхности цапфы внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны (патент США 5160251, кл. F 01 D 25/16, 1992 г.).

В известной конструкции масляная ванна размещена под подшипником, что увеличивает его габариты, а именно строительную высоту подшипника. При увеличении габаритов подшипника в нем из-за увеличения окружных скоростей его подвижных элементов возрастает кинематическое тепловыделение, приводящее к увеличению температуры масла. В свою очередь, повышение температуры масла увеличивает его испаряемость и коксообразование, что, с одной стороны, приводит к повышению потерь масла во внешнюю среду, а с другой - к снижению надежности двигателя.

Кроме того, из-за одинаковой высоты буртиков, ограничивающих полость масляной ванны, слив масла из масляной ванны происходит в обе стороны, что может привести к попаданию масла в глухую межвальную полость с его последующим коксованием в ней. Это также снижает надежность двигателя.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения тепловыделения в подшипнике за счет уменьшения его строительной высоты и исключения возможности попадания масла в закрытые (глухие) зоны опоры.

Для достижения указанного технического результата в опоре двухроторного газотурбинного двигателя, содержащей цапфу ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны, фиксирующая гайка выполнена с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, полость масляной ванны образована торцевой поверхностью цапфы и внутренней поверхностью и ограничивающим буртиком фиксирующей гайки, а на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника выполнены кольцевые коллекторы, сообщенные между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками, при этом высота ограничивающего буртика меньше, чем расстояние от внутренней поверхности гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы.

Выполнение фиксирующей гайки с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, и образование ее внутренней поверхностью, ограничивающим буртиком и торцевой поверхностью цапфы полости масляной ванны позволяет разместить масляную ванну относительно продольной оси двигателя на одном уровне с обоймой подшипника, что уменьшает строительную высоту подшипника, тем самым снижая тепловыделение в нем.

Выполнение на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника кольцевых коллекторов, сообщенных между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками, позволяет подвести масло из полости масляной ванны к питательным форсункам подшипника.

Выполнение ограничивающего буртика с высотой, меньшей чем расстояние от внутренней поверхности гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы, соответствующее высоте торца цапфы, гарантирует слив масла в одну стороны через буртик в масляную полость.

Предлагаемая опора иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 показан продольный разрез опоры двухроторного ГТД; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Опора двухроторного ГТД содержит цапфу 1 ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму 2 подшипника 3, фиксирующую гайку 4, полость масляной ванны 5 и масляную полость 6. Фиксирующая гайка 4 выполнена с ограничивающим буртиком 7. Полость масляной ванны 5 образована внутренней поверхностью фиксирующей гайки 4, ограничивающим буртиком 7 и торцевой поверхностью 8 цапфы 1. На поверхности цапфы 1 в месте посадки внутренней обоймы 2 подшипника 3 выполнены кольцевые коллекторы 9 и 10, сообщенные между собой масляными канавками 11, а с полостью масляной ванны 5 - масляными канавками 12.

Ограничивающий буртик 7 выполнен с высотой, меньшей расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки 4 до внутреннего диаметра торцевой поверхности 8 цапфы 1.

Опора двухроторного ГТД работает следующим образом.

Масло из питающих форсунок 13 поступает в полость 6 масляной ванны, из которой основной поток масла проходит через масляные канавки 12 и поступает в кольцевой коллектор 9. Часть масла из коллектора 9 поступает через масляные канавки 11 в кольцевой коллектор 10. Другая часть масла из коллектора 9 и масло из коллектора 10 поступает в форсунки 14 подшипника 3 для его смазки и охлаждения. Подогретое масло из подшипника 3 сливается в масляную полость 6.

Излишки масла, поступившие в полость масляной ванны от питающих форсунок 13, сливаются только в одну сторону - через ограничивающий буртик 7 в масляную полость 6, поскольку высота буртика меньше расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки 4 до внутреннего диаметра торцевой поверхности 8 цапфы 1. В результате практически исключается попадание масла в глухие полости опоры и воздушный тракт опоры.

После останова двигателя масло сливается из всех полостей, в которых оно находилось при работе, через форсунки 14 подшипника 3 в масляную полость 6, тем самым исключая коксование за счет теплопритока от нагретых элементов опоры.

Расположение масляной ванны 5 на одном уровне относительно продольной оси двигателя с внутренней обоймой 2 подшипника 3 позволяет снизить строительную высоту подшипника 3. Уменьшение габаритов подшипника при сохранении частоты вращения ротора двигателя уменьшает окружные скорости вращения элементов подшипника, что в свою очередь уменьшает кинематический нагрев масла в подшипнике.

Предложенное техническое решение, с одной стороны, уменьшая вероятность попадания масла в глухие зоны опоры и исключая его последующее коксование и загрязнение частицами кокса масла и маслянных полостей опоры, а с другой стороны, снижая кинематическое тепловыделение в подшипнике, повышает надежность работы двигателя.

Формула изобретения

1. Опора двухроторного газотурбинного двигателя, содержащая цапфу ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны, отличающаяся тем, что фиксирующая гайка выполнена с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, полость масляной ванны образована внутренней поверхностью и ограничивающим буртиком фиксирующей гайки и торцевой поверхностью цапфы, а на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника выполнены кольцевые коллекторы, сообщенные между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что высота ограничивающего буртика меньше, чем расстояние от внутренней поверхности фиксирующей гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2