Система воздушного охлаждения масла газотурбинного двигателя наземного применения

Изобретение относится к области газотурбинных установок, преимущественно мобильных, в частности, для аэродромных газоструйных снегоочистителей. Цель изобретения - создание малогабаритной системы воздушного охлаждения масла, где источником охлаждающего воздушного потока является сам двигатель. Поставленная задача решена тем, что теплообменник устанавливается на входе в двигатель и весь воздушный поток, проходящий через двигатель, или часть его проходит через теплообменник. Поддержание требуемой температуры масла на входе в двигатель осуществляется посредством перепускного трубопровода с вмонтированным в него клапаном переменного сечения, который в зависимости от показания датчика температуры масла на входе в двигатель перераспределяет потоки масла, идущие через теплообменник и помимо его. 1 ил.

 

Для наземных газотурбинных двигателей, используемых на газоперекачивающих станциях, газотурбинных электростанциях, газоструйных установках и других силовых устройствах, для охлаждения масла применяют масловоздушный теплообменник, в котором необходима специальная система, создающая воздушный поток требуемой интенсивности.

В существующих аппаратах воздушного охлаждения масла (АВОМ), который является отдельным агрегатом, связанным с двигателем только трубопроводами подвода и отвода масла, источником воздушного потока является вентилятор, приводимый электродвигателем. Поддержание необходимой температуры масла на выходе из маслоохладителя (на входе в двигатель) осуществляется автоматически путем изменения частоты вращения вентилятора (Ю.Белоусов и др. Новые аппараты воздушного охлаждения масла для ГТУ, Газотурбинные технологии №4, 2000). Их недостатком являются большие габариты, вес, большое количество потребляемой электроэнергии, сложность обслуживания. По этим причинам они совершенно неприемлемы для мобильных установок на базе автомобилей, в частности для аэродромных газоструйных снегоочистителей.

Целью изобретения является создание малогабаритной системы воздушного охлаждения масла, являющейся узлом двигателя, в которой источником воздушного потока является сам двигатель.

Задача решается следующим образом.

В системе воздушного охлаждения масла газотурбинного двигателя наземного применения, включающей масловоздушный теплообменник, источник воздушного потока для теплообменника, трубопровод подвода масла от двигателя к теплообменнику, трубопровод отвода масла от теплообменника к двигателю, датчик измерения температуры масла на входе в двигатель, теплообменник установлен на входе в газотурбинный двигатель таким образом, что он продувается воздухом, проходящим через него, а между трубопроводами подвода и отвода масла установлен трубопровод с клапаном переменного сечения перепуска масла мимо теплообменника, управляемым по сигналу от датчика измерения температуры масла на входе в двигатель.

Масловоздушный теплообменник устанавливают перед входом в газотурбинный двигатель таким образом, что воздушный поток, проходящий через двигатель, прежде чем попасть в него, весь или частично проходит через теплообменник, выполняя функцию охладителя масла. Другими словами, функцию источника воздуха для масловоздушного теплообменника в предлагаемой схеме охлаждения выполняет сам двигатель. Отпадает необходимость в специальном воздушном вентиляторе и приводящем его электромоторе.

Поддержание необходимой температуры масла осуществляется следующим образом. Масляные трубопроводы подвода и отвода масла от двигателя к теплообменнику соединены между собой трубопроводом с вмонтированным в него клапаном перепуска масла. Через этот клапан переменного сечения часть масла перепускается мимо теплообменника, в зависимости от площади переменного сечения. При полностью закрытом клапане все масло проходит через теплообменник. Смешение потоков охлажденного в теплообменнике и неохлажденного, прошедшего мимо теплообменника, масла происходит на входе в двигатель, где находится штатный термодатчик измерения температуры смешавшегося масла. Управляя положением клапана перепуска в зависимости от показания термодатчика (вручную или автоматически), можно поддерживать температуру масла в требуемом диапазоне.

Пример реализации этого предложения показан на чертеже. На входной патрубок газотурбинного двигателя 1 устанавливается корпус 2 с вмонтированными в него двумя масловоздушными теплообменниками 3. Теплообменники установлены таким образом, что часть потока воздуха, проходящего через двигатель, проходит также и через теплообменники 3, охлаждая в них масло. Из двигателя масло по трубопроводу 4 поступает в теплообменники 3, а по трубопроводу 5 из теплообменников охлажденное масло возвращается в двигатель. Трубопроводы 4 и 5 соединены трубопроводом 6, в который вмонтирован клапан перепуска масла 7 переменного сечения. Пропускная способность клапана зависит от показаний датчика температуры масла 8 на входе в двигатель.

Работа системы охлаждения происходит следующим образом. На запуске газотурбинного двигателя и в течение некоторого времени работы на режиме прогрева клапан перепуска полностью открыт и практически все масло из двигателя по трубопроводам 4, 6 и 5 проходит мимо теплообменников 3. По достижении заданного допустимого значения температуры масла на входе в двигатель по показаниям датчика 8 (вручную или автоматически) клапан перепуска 7 начинает прикрываться, и часть масла проходит через теплообменники 3. При увеличении количества тепла, подводимого к маслу в двигателе, клапан 7 по сигналу датчика 8 продолжает прикрываться, увеличивая долю масла, проходящего через теплообменники. При полностью закрытом клапане перепуска все масло проходит через теплообменники.

Осуществление данного предложения, в частности, решает проблему охлаждения масла при создании мобильных газоструйных установок на автомобильном шасси, предназначенных для очистки от снега, льда и пыли взлетнопосадочных полос, дорог, автодромов струей выходящего из сопла газа. Очень громоздкие и тяжелые АВОМы здесь неприменимы. Маслотопливные теплообменники чаще всего неэффективны из-за недостаточного расхода топлива. Предлагаемая конструкция не имеет указанных недостатков и легко реализуется, несущественно влияя на габариты установки.

Система воздушного охлаждения масла газотурбинного двигателя наземного применения, включающая источник воздушного потока, масловоздушный теплообменник, трубопровод подвода масла к теплообменнику, трубопровод отвода масла от теплообменника, датчик измерения температуры масла на входе в двигатель, отличающаяся тем, что теплообменник установлен на входе в газотурбинный двигатель таким образом, что источником воздушного потока для теплообменника является компрессор двигателя, а трубопроводы подвода и отвода масла соединены между собой трубопроводом перепуска с вмонтированным в него клапаном переменного сечения, управляемым по сигналу от датчика измерения температуры масла на входе в двигатель.