Узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является сохранение соосности роторов компрессора и турбины при их отсоединении во время нештатной ситуации. Указанный технический результат достигается тем, что между валом ротора компрессора низкого давления и валом турбины низкого давления установлен промежуточный вал, соединенный с ними в окружном направлении шлицевыми соединениями, а в осевом направлении стяжным болтом и стяжной трубой соответственно, причем стяжная труба зафиксирована в окружном направлении посредством шлицов контровочной трубой, фиксирующей в окружном направлении стяжной болт посредством шлицевого соединения и связанной с ротором компрессора низкого давления дополнительным шлицевым соединением, при этом между стяжным болтом и контровочной трубой, соосно последней, установлена пружина, кроме того, в статорной части выполнена полость, ограниченная втулкой и поршневым элементом, выполненным с возможностью осевого смещения, сообщенная с нагнетающей магистралью гидравлической системы, например масляной, посредством канала с перепускным клапаном, причем поршневой элемент зафиксирован в окружном направлении относительно втулки шлицами, при этом между втулкой и поршневым элементом, соосно последнему установлена пружина, кроме того, близлежащие торцевые поверхности контровочной трубы и поршневого элемента выполнены коническими с образованием зазора между ними. Перепускной клапан связан с компьютером цифровой системы управления с полной ответственностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана «Система отсоединения вентилятора от турбореактивного двигателя с помощью взрывного заряда», описанная в патенте на изобретение RU 2317449 C2.

Недостатки прототипа:

Основным недостатком прототипа является то, что при отсоединении ротора компрессора посредством разрушения механических звеньев крепления опоры взрывом, который инициируется компьютером на основе информации от соответствующих средств измерений, происходит радиальное перемещение ротора компрессора относительно ротора турбины с последующим разрушением проточной части компрессора, а также возможной деформацией корпусов. Все это приводит к еще большему дисбалансу, и вибрационная нагрузка будет воздействовать на подвеску двигателя и самолет, вплоть до полной остановки разрушенного ротора.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является сохранение соосности роторов компрессора и турбины при их отсоединении во время нештатной ситуации.

Указанный технический результат достигается тем, что узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя содержит вал компрессора низкого давления, механически связанный с валом турбины низкого давления, установленный в подшипниках, каждый из которых связан со статорной частью газотурбинного двигателя посредством опор, при этом между валом ротора компрессора низкого давления и валом турбины низкого давления установлен промежуточный вал, соединенный с ними в окружном направлении шлицевыми соединениями, а в осевом направлении стяжным болтом и стяжной трубой соответственно, причем стяжная труба зафиксирована в окружном направлении посредством шлицов контровочной трубой, фиксирующей в окружном направлении стяжной болт посредством шлицевого соединения и связанной с ротором компрессора низкого давления дополнительным шлицевым соединением, при этом между стяжным болтом и контровочной трубой, соосно последней, установлена пружина, кроме того, в статорной части выполнена полость, ограниченная втулкой и поршневым элементом, выполненным с возможностью осевого смещения, сообщенная с нагнетающей магистралью гидравлической системы, например масляной, посредством канала с перепускным клапаном, причем поршневой элемент зафиксирован в окружном направлении относительно втулки шлицами, при этом между втулкой и поршневым элементом, соосно последнему установлена пружина, кроме того, близлежащие торцевые поверхности контровочной трубы и поршневого элемента выполнены коническими с образованием зазора между ними.

Такое выполнение устройства обеспечивает сохранение соосности ротора компрессора относительно ротора турбины, за счет того, что ротор компрессора остается на своих опорах, а ротор турбины смещается в осевом направлении с последующим принудительным остановом за счет контролируемого трения за счет минимальных осевых зазоров между ротором и статором. Это обеспечивает сохранение компрессорных узлов, особенно корпусных элементов, и трансмиссии, а также не увеличивает вибрационного состояния двигателя в процессе останова.

Упомянутый перепускной клапан может быть связан с компьютером цифровой системы управления с полной ответственностью.

Управление системой отсоединения при помощи компьютера позволяет отложить отсоединение ротора, или не производить его, чтобы оптимизировать остаточную тягу во время трудного периода полета. Т.е. двигатель будет продолжать работу на меньшей тяге в пределах допустимых уровней вибраций.

Сущность настоящего изобретения поясняется фиг.1 и 2, на которых изображен узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя с закрытым перепускным клапаном, а также узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя с открытым перепускным клапаном, соответственно.

Узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя, содержащий вал компрессора низкого давления 1, механически связанный с валом турбины низкого давления 2, установленный в подшипниках 3 и 4, каждый из которых связан со статорной частью газотурбинного двигателя посредством опор 5 и 6. При этом между валом ротора компрессора низкого давления и валом турбины низкого давления установлен промежуточный вал 7, соединенный с ними в окружном направлении шлицевыми соединениями 8 и 9, а в осевом направлении стяжным болтом 10 и стяжной трубой 11 соответственно. Причем стяжная труба 11 зафиксирована в окружном направлении посредством шлицов 12 контровочной трубой 13, фиксирующей в окружном направлении стяжной болт 10 посредством шлицевого соединения 14 и связанной с ротором компрессора низкого давления дополнительным шлицевым соединением 15, при этом между стяжным болтом 10 и контровочной трубой 13, соосно последней, установлена пружина 16. Кроме того, в статорной части выполнена полость 17, ограниченная втулкой 18 и поршневым элементом 19, выполненным с возможностью осевого смещения, сообщенная с нагнетающей магистралью 20 гидравлической системы, например масляной, посредством канала с перепускным клапаном 21. Причем поршневой элемент 19 зафиксирован в окружном направлении относительно втулки 18 шлицами 22. При этом между втулкой 18 и поршневым элементом 19, соосно последнему установлена пружина 23. Кроме того, близлежащие торцевые поверхности 24 и 25 контровочной трубы и поршневого элемента выполнены коническими с образованием зазора между ними. Перепускной клапан 21 связан с компьютером цифровой системы управления с полной ответственностью 26 (см. фиг.1).

При возникновении нештатной ситуации в работе двигателя, в случае обрыва лопатки или по другим причинам, определяемыми алгоритмами компьютером цифровой системы управления с полной ответственностью 26 по командам средств измерений, срабатывает клапан 21, отделяющий нагнетающую масляную 20 от полости 17. В полости 17 давление масла повышается до рабочего уровня и приводит поршневой элемент 19 к осевому смещению до контакта конических поверхностей 24 и 25, преодолевая усилие пружины 23. Контровочная труба 13 смещается максимально вправо вплоть до упора в стяжную трубу 11, преодолевая усилие пружины 16. При этом шлицы 15 и 14 выходят из зацепления. Остается зацепление только в шлицах 12. Поршневой элемент 19 за счет трения, при этом возможна сварка по коническим поверхностям 24 и 25, удерживает контровочную трубу 13 в окружном направлении, которая удерживает стяжную втулку 11. Вал турбины низкого давления 2 свинчивается по резьбе стяжной втулки 11 и смещается по шлицам вправо (по потоку). Происходит контролируемое касание ротора турбины о статор с последующим остановом ротора. Пружины 16 и 23 необходимы, чтобы однозначно определять осевое положение контровочной трубы и поршневого элемента соответственно при нормальной работе двигателя (см. фиг.2).

В связи с вышеизложенным, специалисту на основании уровня техники должно быть очевидно, что заявленная конструкция обеспечивает сохранение соосности ротора компрессора относительно ротора турбины, при контролируемом разрушении двигателя в нештатной ситуации, что обеспечивает сохранение трансмиссии и корпусных элементов, а также не увеличивает вибрационного состояния двигателя в процессе его останова.

1. Узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя, содержащий вал компрессора низкого давления, механически связанный с валом турбины низкого давления, установленный в подшипниках, каждый из которых связан со статорной частью газотурбинного двигателя посредством опор, отличающийся тем, что между валом ротора компрессора низкого давления и валом турбины низкого давления установлен промежуточный вал, соединенный с ними в окружном направлении шлицевыми соединениями, а в осевом направлении стяжным болтом и стяжной трубой соответственно, причем стяжная труба зафиксирована в окружном направлении посредством шлицов контровочной трубой, фиксирующей в окружном направлении стяжной болт посредством шлицевого соединения и связанной с ротором компрессора низкого давления дополнительным шлицевым соединением, при этом между стяжным болтом и контровочной трубой, соосно последней, установлена пружина, кроме того, в статорной части выполнена полость, ограниченная втулкой и поршневым элементом, выполненным с возможностью осевого смещения, сообщенная с нагнетающей магистралью гидравлической системы, например масляной, посредством канала с перепускным клапаном, причем поршневой элемент зафиксирован в окружном направлении относительно втулки шлицами, при этом между втулкой и поршневым элементом, соосно последнему установлена пружина, кроме того, близлежащие торцевые поверхности контровочной трубы и поршневого элемента выполнены коническими с образованием зазора между ними.

2. Узел отсоединения валов в роторе низкого давления газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что перепускной клапан связан с компьютером цифровой системы управления с полной ответственностью.



 

Похожие патенты:

Механизм содержит пару воздушных винтов противоположного вращения, турбину привода, соединенный с ней вал, неподвижный кожух, служащий опорой турбине посредством вала и двух подшипников, а также трансмиссию и втулку.

Турбоблок // 2518919
Турбоблок газоперекачивающего агрегата (ГПА) или газотурбинной электростанции (ГТЭС) содержит газотурбинный двигатель (ГТД), кожух газотурбинного двигателя, компрессор (нагнетатель) с лабиринтными уплотнениями вала, трансмиссию, кожух трансмиссии с фланцами, расположенный между кожухом газотурбинного двигателя и компрессором.

Изобретение относится к газотурбинным силовым установкам легких и беспилотных летательных аппаратов, а именно к конструкции газогенераторов газотурбинных двигателей (ГТД).

Изобретение относится к общей области газотурбинных двигателей, турбина низкого давления которых содержит вал турбины, соединенный с цапфой вала компрессора. .

Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура и содержащую первые элементы шлицевого соединения. Узел зубчатой передачи связывает вал и вентилятор, установленный с возможностью вращения вокруг оси. Гибкая опора связывает узел зубчатой передачи с опорой центрального узла и содержит вторые элементы шлицевого соединения, сопрягаемые с первыми элементами шлицевого соединения для передачи крутящего момента от одних элементов шлицевого соединения к другим. При разборке передней конструкции газотурбинного двигателя обеспечивают доступ к обращенным вперед крепежным элементам, крепящим опору центрального узла к гибкой опоре, несущей узел зубчатой передачи, и удаляют эти крепежные элементы. Затем рассоединяют первые и вторые элементы шлицевого соединения, выполненные соответственно на опоре центрального узла и на гибкой опоре. Группа изобретений позволяет упростить демонтаж узла зубчатой передачи газотурбинного двигателя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к редукторам газотурбинных двигателей и может найти применение, например, в малоразмерных авиационных турбовинтовых двигателях. Планетарно-дифференциальный редуктор включает входной вал-шестерню, имеющий внешнее зубчатое зацепление с блоком сателлитов, внутренний выходной вал и наружный выходной вал с телом вращения, содержащим зубчатый венец внутреннего зацепления. Внутренний выходной вал концентрично установлен в наружный выходной вал. Входной вал-шестерня снабжен опорами, причем хотя бы одна опора входного вала-шестерни концентрично установлена во внутреннем выходном валу. Входной вал-шестерня сопряжен косозубым внешним зубчатым зацеплением с малым зубчатым венцом блока сателлитов, связанным с внутренним выходным валом, который содержит опору, установленную концентрично относительно опоры наружного выходного вала. Большой зубчатый венец блока сателлитов соединен внутренним прямозубым зубчатым зацеплением с зубчатым венцом тела вращения. Отношение диаметра начальной окружности зубчатого венца внутреннего зацепления наружного выходного вала к диаметру начальной окружности входного вала-шестерни составляет l,5-2. Изобретение позволяет снизить габаритные размеры редуктора и уровень потерь в зубчатом зацеплении, а также разгрузить опоры входного и выходных валов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дифференциальный редуктор турбовинтового двигателя включает входной вал-шестерню, внутренний и внешний выходные валы-шестерни, четыре шестерни с большим зубчатым венцом, а также по две шестерни с малым зубчатым венцом для внешнего и внутреннего выходных валов-шестерен соответственно. Входной вал-шестерня сопряжен внешним зубчатым зацеплением с шестернями с большим зубчатым венцом. Внутренний выходной вал-шестерня сопряжен внешним зубчатым зацеплением с шестерней с малым зубчатым венцом. Внешний выходной вал-шестерня установлен концентрично относительно внутреннего выходного вала-шестерни. Шестерни с большим зубчатым венцом расположены симметрично вокруг входного вала-шестерни и сопряжены с входным валом-шестерней косозубой передачей. Шестерни с малым зубчатым венцом для внешнего выходного вала-шестерни расположены симметрично друг относительно друга, причем каждая из них установлена концентрично при помощи шлицевого соединения на соответствующую шестерню с большим зубчатым венцом и сопряжена внешним косозубым зацеплением с внешним выходным валом-шестерней. Шестерни с малым зубчатым венцом для внутреннего выходного вала-шестерни расположены симметрично друг относительно друга, причем каждая из них установлена концентрично при помощи шлицевого соединения на соответствующую шестерню с большим зубчатым венцом и при этом сопряжена внешним косозубым зацеплением через промежуточную шестерню с внутренним выходным валом-шестерней. Изобретение позволяет уменьшить габаритомассовые характеристики редуктора, а также повысить точностьи его изготовления. 3 ил.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, соединенный с валом компрессора болтовым соединением, и втулку, расположенную с внутренней стороны ступицы диска. Втулка состоит из подвижной и неподвижной частей. Хвостовик неподвижной части выполнен с кольцевым ребром и кольцевой канавкой. Подвижная часть расположена со стороны болтового соединения и выполненной с возможностью осевого сдвига. Передний хвостовик подвижной части втулки выполнен с уплотнительными кольцами и зафиксирован в радиальном направлении компрессорной втулкой. Задний хвостовик подвижной части втулки выполнен с осевыми пазами и радиальными выступами. Задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован в радиальном направлении кольцевым ребром неподвижной части втулки. В окружном направлении задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован радиальными ребрами хвостовика неподвижной части втулки, входящими в осевые пазы хвостовика подвижной части втулки. В осевом направлении задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован радиальными выступами, входящими во внутреннюю кольцевую канавку хвостовика неподвижной части втулки. Изобретение позволяет повысить надежность и технологичность конструкции ротора турбомашины. 5 ил.

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит расположенные в промежуточном валу цапфу компрессора, вал турбины, стяжное устройство, контровочную трубу, а также регулировочную втулку и упорную гайку. Вал турбины установлен в промежуточном валу и соединен с ним в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а стяжное устройство соединено в окружном направлении с контровочной трубой посредством шлицевого соединения. Цапфа компрессора установлена в валу турбины и соединена с ним в осевом направлении посредством упомянутого стяжного устройства, а в окружном направлении посредством шлицевого соединения. Регулировочная втулка установлена на валу турбины посредством резьбового соединения и контактирует с промежуточным валом по торцевым поверхностям, а в окружном направлении регулировочная втулка соединена с цапфой компрессора посредством шлицевого соединения. Упорная гайка установлена в промежуточном валу посредством резьбового соединения и соединена в окружном направлении с цапфой компрессора посредством шлицевого соединения. Торцевые поверхности упорной гайки и цапфы компрессора контактируют с торцевой поверхностью регулировочной втулки. Изобретение позволяет повысить долговечность узла соединения роторов компрессора и турбины, снизить его массу и габариты, а также упростить сборку. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система винтов противоположного вращения для турбомашины летательного аппарата содержит свободную силовую турбину, первый и второй винты противоположного вращения и устройство механической трансмиссии. Силовая турбина содержит первый и второй роторы противоположного вращения. Устройство механической трансмиссии расположено между первым и вторым винтами и содержит эпициклоидальный передаточный механизм, включающий планетарную шестерню, сателлиты, водило сателлитов и коронную шестерню. Планетарная шестерня приводится в движение первым ротором свободной силовой турбины, сателлиты находятся в зубчатом зацеплении с упомянутой планетарной шестерней, а водило сателлитов приводит в движение первый винт. Приводимая в движение вторым ротором коронная шестерня находится в зубчатом зацеплении с каждым сателлитом и приводит во вращение второй винт. Другое изобретение группы относится к турбомашине летательного аппарата, содержащей указанную выше систему винтов противоположного вращения. Группа изобретений позволяет упростить конструкцию турбомашины и уменьшить ее размеры. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к мультипликатору для газотурбинного двигателя. Его турбинное колесо представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса (6), на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки (8). Внутренняя рабочая поверхность корпуса (6) выполнена в виде эпитрохоидального контура (7), очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора. В роторе (4) соосно расположен кривошип (2), который выполнен эксцентрично по отношению к единому с ним стакану (3). Ось стакана (3) совпадает с центром эпитрохоидального контура (7). Радиусы стакана (3) и кривошипа (2) соотносятся как 2:3. Эксцентриситет составляет половину радиуса стакана (3). Достигается увеличение нагрузочной способности и долговечность устройства. 1 ил.

Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура, содержащую первое монтажное средство. Узел зубчатой передачи связывает вал и вентилятор, установленный с возможностью вращения вокруг оси. Гибкая опора связывает узел зубчатой передачи с опорой центрального узла и содержит второе монтажное средство, сопрягаемое с первым монтажным средством для передачи крутящего момента от одного монтажного средства к другому. При разборке передней конструкции газотурбинного двигателя, обеспечивают доступ к обращенным вперед крепежным элементам, крепящим опору центрального узла к гибкой опоре, несущей узел зубчатой передачи, и удаляют эти крепежные элементы. Затем рассоединяют первое и второе монтажные средства, выполненные соответственно на опоре центрального узла и на гибкой опоре. Группа изобретений позволяет упростить демонтаж узла зубчатой передачи газотурбинного двигателя. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Двухконтурный газотурбинный двигатель включает в себя валы (5) и (12) вентилятора (2) и турбины низкого давления (11), соединенные с помощью эвольвентных шлиц (13). Внутри вала (5) вентилятора установлен стяжной винт (14) на сферических кольцах (16) и (17) и ввернут в стяжную втулку (15). Втулка (15) установлена в валу (12) турбины низкого давления с помощью сферического кольца (19) и зафиксирована в окружном направлении шлицами (20) балансировочной втулки (21). Втулка (21) установлена внешними осевыми ребрами (22) во внутренней кольцевой канавке (23) вала (5) вентилятора и зафиксирована относительно осевых выступов (28) на его хвостовике (24) в осевом и в окружном направлениях радиальными выступами (25), выполненными на радиальном ребре (26), и стопорным кольцом (27) с возможностью установки в кольцевой канавке (23) вала в пазах (29) между осевыми ребрами (22) втулки (21) балансировочных грузиков (30). Боковые стенки (33) и (34) пазов (29) выполнены параллельными между собой. Путем устранения дисбаланса вала вентилятора и исключения изгибных напряжений в стяжном винте повышается надежность двухконтурного газотурбинного двигателя. 4 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины. Узел соединения роторов содержит вал турбины, в который заведена цапфа ротора компрессора, контровочную трубу и промежуточный вал. Вал турбины и цапфа ротора компрессора зафиксированы относительно друг друга в окружном направлении шлицевым соединением, а в осевом направлении стяжным устройством, выполненным в виде стяжной трубы. Стяжная труба контактирует со стороны компрессора с цапфой ротора компрессора по торцу и имеет резьбовую втулку, установленную на стяжной трубе со стороны турбины и жестко соединенную с валом турбины. Стяжная труба зафиксирована в окружном направлении относительно контровочной трубы шлицевым соединением, причем на наружной поверхности контровочной трубы со стороны компрессора выполнен радиальный бурт, контактирующий по торцу со стяжной трубой. Промежуточный вал охватывает вал турбины и зафиксирован относительно него в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении зафиксирован относительно последнего посредством регулировочной втулки и упорного кольца. Регулировочная втулка установлена со стороны компрессора на валу турбины по резьбе и контактирует с промежуточным валом по торцу. Упорное кольцо установлено на валу турбины с противоположной стороны промежуточного вала и контактирует с последним и радиальным выступом, выполненным на наружной поверхности вала турбины. Регулировочная втулка зафиксирована относительно цапфы ротора компрессора в окружном направлении шлицевым соединением и контактирует с торцом радиального выступа, выполненного на цапфе ротора компрессора. Изобретение позволяет снизить массу узла соединения роторов, уменьшить его габариты, повысить долговечность, снизить износ и упростить сборку. 1 ил.
Наверх