Двухконтурный газотурбинный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности
Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям. В двигателе сверхвысокой степени двухконтурности с приводом вентилятора через простой соосный редуктор и с установленными на подшипниках скольжения промежуточными шестернями редуктора внутренняя полость неподвижной втулки подшипника скольжения на выходе соединена каналами с щелевой полостью между рабочими поверхностями подшипника скольжения, а на входе - с жиклером подвода масла и через перфорированные стенки - с воздушной полостью редуктора, причем внутренняя полость и каналы заполнены губчатым или капиллярным материалом с открытыми порами. Внутренняя полость и каналы заполнены углеродными (синтетическими) волокнами, а для более высоких температур - металлической прессованной сеткой. Технический результат заключается в повышении надежности двигателя путем подачи смазки на подшипники скольжения промежуточных шестерен на переходных режимах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям авиационного применения.
Известен газотурбинный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности с приводом однорядного вентилятора через редуктор, причем промежуточные шестерни в редукторе установлены на подшипниках качения (С.А.Вьюнов. «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр.548, рис.13.3.).
Недостатком известной конструкции является низкая надежность редуктора и газотурбинного двигателя в целом из-за низкой несущей способности подшипников качения промежуточных шестерен.
Наиболее близким к заявляемому является двухконтурный газотурбинный двигатель с приводом однорядного вентилятора через простой соосный редуктор с установленными на подшипниках скольжения промежуточными шестернями (Патент US №6622473 ВВ F02K 3/12).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность редуктора из-за возможности сухого трения в подшипниках скольжения промежуточных шестерен на некоторых переходных режимах, например на режимах высотного запуска, от авторотации и при выбеге роторов выключенного двигателя, так как в обоих случаях ротор вентилятора совместно с редуктором определенное время вращается при неработающем насосе подачи масла, который приводится во вращение от ротора газогенератора двигателя.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя путем подачи смазки на подшипники скольжения промежуточных шестерен на переходных режимах.
Сущность изобретения заключается в том, что в двухконтурном газотурбинном двигателе с приводом вентилятора через простой соосный редуктор и с установленными на подшипниках скольжения промежуточными шестернями редуктора, согласно изобретению внутренняя полость неподвижной втулки подшипника скольжения на выходе каналами соединена с щелевой полостью между рабочими поверхностями подшипника скольжения, на входе - с жиклером подвода масла и через перфорированные стенки - с воздушной полостью редуктора, причем внутренняя полость и каналы заполнены губчатым или капиллярным материалом с открытыми порами. Внутренняя полость и каналы заполнены углеродными (синтетическими) волокнами, а для более высоких температур - металлической прессованной сеткой.
Соединение внутренней полости неподвижной втулки подшипника скольжения на выходе каналами с щелевой полостью между рабочими поверхностями подшипника скольжения позволяет обеспечить поступление масла из внутренней полости втулки в щелевую полость подшипника скольжения и таким образом исключить в нем сухое трение при работе двигателя на переходных режимах.
Соединение внутренней полости втулки на входе с жиклером подвода масла позволяет подавать масло во внутреннюю полость втулки при работе двигателя.
Соединение внутренней полости втулки на входе через перфорированные стенки с воздушной полостью редуктора позволяет наполнять внутреннюю полость маслом за счет барботажа последнего при работе редуктора, что обеспечивает накопление масла даже в случае засорения жиклера.
Заполнение внутренней полости втулки и каналов губчатым или капиллярным материалом позволяет накапливать и удерживать масло за счет капиллярных сил во внутренней полости втулки и расходовать его при работе двигателя и редуктора на переходных режимах при неработающем насосе подачи масла.
Губчатый материал должен быть выполнен с открытыми порами для перетекания масла из внутренней полости в щелевую полость между рабочими поверхностями подшипника скольжения.
На фиг.1 изображен продольный разрез двухконтурного газотурбинного двигателя сверхвысокой степени двухконтурности.
На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
Двухконтурный газотурбинный двигатель 1 сверхвысокой степени двухконтурности состоит из однорядного вентилятора 2, простого соосного редуктора 3 с внутренним зацеплением, компрессора низкого давления 4, разделительного корпуса 5 с коробкой приводов 6, компрессора высокого давления 7, камеры сгорания 8, турбины высокого давления 9 и турбины низкого давления 10, которая валом 11 соединена с редуктором 3 на его входе. На выходе редуктор 3 валом 12 соединен с рабочим колесом 13 вентилятора 2. Ротор 14 газогенератора 15 через коробку приводов 6 приводит во вращение топливный насос 16, маслонасос подачи масла 17 и маслонасос откачки масла 18. Простой соосный редуктор 3 с внутренним зацеплением состоит из ведущей шестерни 19, соединенной с валом 11 турбины низкого давления 10 и промежуточных шестерен 20, находящихся в зацеплении с ведущей шестерней 19 и ведомой шестерней внутреннего зацепления 21, установленной на валу 12 рабочего колеса 13 вентилятора 2. Каждая из промежуточных шестерен 20 установлена на полой неподвижной втулке 22, закрепленной в корпусе 23 редуктора 2. Внутренняя поверхность 24 промежуточной шестерни 20 и внешняя поверхность 25 втулки 22 образуют между собой подшипник скольжения 26 со щелевой кольцевой полостью 27 между рабочими поверхностями 24 и 25. Внутренняя полость 28 втулки 22 на входе соединена жиклером 29 с каналом подвода масла 30 и через перфорированные боковые стенки 31 и 32 с воздушной полостью 33 редуктора 3, а на выходе каналами 34 - со щелевой полостью 27 подшипника скольжения 26. Внутренняя полость 28 и каналы 34 заполнены губчатым или капиллярным материалом 35 с открытыми порами. В качестве заполнителя могут быть использованы углеродные (синтетические) волокна, а для более высоких температур - металлическая прессованная сетка.
Работает устройство следующим образом. При высотном запуске двигателя 1 от авторотации маслонасос подачи масла 17 начинает подавать масло в редуктор 3 не сразу, а после достижения определенных оборотов вращения ротора 14 газогенератора 15, что могло бы привести к поломке редуктора 3 из-за сухого трения в подшипниках скольжения 26 при вращении промежуточных шестерен 20 от авторотирующего рабочего колеса 13 вентилятора 2. Однако этого не происходит, так как при вращении промежуточных шестерен масло из внутренней полости 28 втулки 22 за счет капиллярных сил поступает в капиллярную щелевую кольцевую полость 27 подшипника скольжения 26, снижая таким образом коэффициент трения в подшипнике 26 и предотвращая сухое трение в этом подшипнике, что повышает надежность двигателя 1. При работе двигателя 1 на взлетном и крейсерском режимах происходит накопление масла во внутренней полости 28 втулки 22 как за счет поступления масла через жиклер 29, так и за счет впитывания барботируемого в воздушной полости 33 масла через перфорированные стенки 31 и 32. При выключении двигателя 1 имеющее значительный момент инерции колесо 13 вентилятора 2 совместно с редуктором 3 вращается значительно более длительное время по сравнению с ротором 14 газогенератора 15, что также могло бы привести к повреждению рабочих поверхностей 24 и 25 подшипника скольжения 26 из-за сухого трения с дальнейшей поломкой редуктора 3. Однако этого не происходит, так как за счет капиллярных сил и в этом случае масло поступает из полости 28 втулки 22 в капиллярную щелевую полость 27 подшипника скольжения 26, предотвращая таким образом сухое трение в подшипнике 26, что также повышает надежность двигателя.
1. Двухконтурный газотурбинный двигатель сверхвысокой степени двухконтурности с приводом вентилятора через простой соосный редуктор и с установленными на подшипниках скольжения промежуточными шестернями редуктора, отличающийся тем, что внутренняя полость неподвижной втулки подшипника скольжения на выходе соединена каналами с щелевой полостью между рабочими поверхностями подшипника скольжения, а на входе - с жиклером подвода масла и через перфорированные стенки - с воздушной полостью редуктора, причем внутренняя полость и каналы заполнены губчатым или капиллярным материалом с открытыми порами.
2. Двухконтурный газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость и каналы заполнены углеродными (синтетическими) волокнами, а для более высоких температур - металлической прессованной сеткой.
