Опора двухвального газотурбинного двигателя

Авторы патента:

F02C7/06 - размещение опор (подшипники как таковые F16C); смазка (двигателей вообще F01M)

Владельцы патента RU 2685154:

Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") (RU)

Изобретение относится к области газотурбинной техники и может использоваться в конструкциях двухвальных газотурбинных двигателей авиационного и стационарного назначения. Опора двухвального газотурбинного двигателя содержит подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления. Опора снабжена дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, для непосредственной подачи масла через них на подшипник опоры турбины высокого давления. Изобретение обеспечивает непосредственную смазку и охлаждение подшипника опоры турбины высокого давления на этапах запуска и останова газотурбинного двигателя, за счет чего повышается надежность и ресурс двухвального ГТД. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известно устройство опоры двухвального газотурбинного двигателя, содержащей подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления (патент RU 26819 U1, МПК F02C 7/06, 20.12.2002).

Недостатками известного устройства опоры двухвального газотурбинного двигателя является отсутствие устойчивой подачи масла на этапах запуска и останова двигателя. При запуске двигателя осуществляется раскрутка ротора высокого давления, от которого, в свою очередь, приводится подающий маслонасос. Частота вращения ротора высокого давления, при которой начинается устойчивая подача масла к подшипникам опор двигателя, составляет примерно 60…75% от номинальной. Ротор низкого давления при этом имеет частоту вращения не более 15% от номинальной. В этом случае подача масла на подшипник опоры турбины низкого давления, осуществляется медленно вращающимся валом ротора низкого давления и далека по объемному расходу от расчетной из-за незначительных центробежных сил. При останове авиационного двигателя ротор высокого давления, в связи с загрузкой приводами агрегатов и систем, останавливается раньше ротора низкого давления. Выбег ротора высокого давления в несколько раз (по времени) меньше выбега ротора низкого давления. При останове стационарного двигателя ротор высокого давления, в связи с меньшей отбираемой мощностью (по сравнению с авиационным вариантом), останавливается позже ротора низкого давления. При останове ротора высокого давления происходит прекращение работы маслонасоса подачи масла к подшипникам, что приводит к снижению надежности подшипников двигателя, особенно подшипника опоры ротора высокого давления, как самого теплонапряженного.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является непосредственная смазка и охлаждение подшипника опоры турбины высокого давления, на этапах запуска и останова газотурбинного двигателя, за счет чего повышается надежность и ресурс двухвального ГТД.

Указанный технический эффект достигается тем, что опора двухвального газотурбинного двигателя, содержит подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления, при этом она снабжена дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, для непосредственной подачи масла через них на подшипник опоры турбины высокого давления.

Кроме того, пропускная способность дополнительной форсунки меньше форсунки, подающей масло через отверстия в валу ротора низкого давления.

Суть изобретения заключается в обеспечении подачи масла непосредственно на подшипник опоры ротора турбины высокого давления дополнительной форсункой, рассчитанной на небольшие, по сравнению со штатными форсунками, расходы масла. Струйка попадает на подшипник, проходя через окна в цапфе вала ротора низкого давления.

Снабжение дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, позволяет непосредственно подавать масло через окна в цапфе вала на подшипник опоры турбины высокого давления при относительно небольших, до 15…25% от номинальных, оборотах вала ротора низкого давления, то есть на режимах запуска и останова двигателя.

Установка пропускной способности дополнительной форсунки меньше пропускной способности форсунки, подающей масло через отверстия в валу ротора низкого давления позволяет подавать масло к подшипнику опоры ротора высокого давления без применения каких либо кранов, вентилей или других устройств, обеспечивающих включение и выключение подачи масла. При этом суммарный расход масла, подаваемого на опоры двигателя, из-за дополнительной форсунки вырастет незначительно.

На фигуре представлена опора турбины двухвального ГТД.

Опора турбины двухвального газотурбинного двигателя содержит: подшипник 1 опоры высокого давления и подшипник опоры турбины низкого давления 2. Ротор турбины низкого давления содержит цапфу вала 3 с каналами 4 подвода масла от форсунки 5 и с окнами 6 отвода масла от подшипника 1. На магистрали 7 подачи масла к опоре установлена дополнительная форсунка 8 напротив окон 6 для непосредственной подачи масла через них на подшипник 1.

Работа устройства заключается в следующем. Дополнительная форсунка 8 постоянно подает масло на подшипник 1 опоры турбины высокого давления через окна 6 в цапфе вала 3 турбины низкого давления в то время, когда идет надежная подача масла на остальные подшипники опор роторов, включая подшипник 2 опоры турбины низкого давления, а форсунка 5 подачи масла в полый вал турбины низкого давления не обеспечивает подачу через каналы 4 масла для смазки и охлаждения подшипника 1 опоры турбины высокого давления из-за незначительных частот вращения вала ротора турбины низкого давления на этапах запуска и останова двигателя.

1. Опора двухвального газотурбинного двигателя, содержащая подшипник опоры турбины высокого давления, установленный между роторами низкого и высокого давления, форсунку, сообщенную с магистралью подачи масла, для подачи масла через отверстия в валу ротора низкого давления на указанный подшипник, и окна, выполненные в цапфе вала ротора низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной форсункой, сообщенной с магистралью подачи масла и установленной напротив окон в цапфе вала ротора низкого давления, для непосредственной подачи масла через них на подшипник опоры турбины высокого давления.

2. Опора двухвального газотурбинного двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что пропускная способность дополнительной форсунки меньше форсунки, подающей масло через отверстия в валу ротора низкого давления.

Изобретение относится к области газовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц25БД/100-1,35М в составе с газотурбинным двигателем НК-36СТ в условиях компрессорных станций.

Устройство для смазки подшипников роторной машины // 2682294

Изобретение относится к области машиностроения и двигателестроения и может быть использовано в подшипниковых узлах с консистентной смазкой, например в опорах роторов турбомашин с консистентной смазкой.

Способ настройки осевой нагрузки на упорный подшипник опоры ротора газотурбинного двигателя // 2682215

Изобретение относится к способам определения осевой нагрузки, действующей на упорный подшипник, в частности к способам, позволяющим настроить эту нагрузку на опорах работающих газотурбинных двигателей.

Подшипник скольжения межроторной опоры // 2680466

Изобретение относится к области авиационного моторостроения и может быть использовано в подшипниках скольжения межроторных опор газотурбинных двигателей. Подшипник скольжения межроторной опоры включает наружное и внутреннее кольца.

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя // 2680023

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя содержит коллектор с узлом для соединения с источником высокотемпературного воздуха, коллектор с узлом для соединения с источником низкотемпературного воздуха, междисковую полость, рабочие колеса турбин высокого и низкого давления с рабочими лопатками и дисками, цапфы дисков турбин высокого и низкого давления, лопатки соплового аппарата, задние опоры турбин высокого и низкого давления с подшипниками, полости наддува и предмасляные полости турбин высокого и низкого давления.

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя // 2674229

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя содержит раздаточный коллектор с узлом для соединения с источником высокотемпературного воздуха, коллектор с узлом для соединения с источником низкотемпературного воздуха, междисковую полость, сообщенную с источником высокотемпературного воздуха, рабочие колеса турбин высокого и низкого давления, задние опоры турбин высокого и низкого давления с подшипниками; масляные полости турбин высокого и низкого давления сообщены между собой через систему отверстий, выполненных в цапфе диска турбины низкого давления; полости наддува и предмасляные полости турбины высокого и низкого давления.

Главный редуктор вертолета // 2674106

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обеспечения передачи крутящего момента от газотурбинного двигателя к потребителю, в частности, для привода вала несущего винта вертолета.

Способ работы маслоагрегата газотурбинного двигателя (гтд) и маслоагрегат гтд, работающий этим способом (варианты) // 2669662

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Маслоагрегат включает откачивающий и нагнетающий насосы с общими валами.

Способ работы откачивающего насоса маслоагрегата газотурбинного двигателя (гтд) и откачивающий насос маслоагрегата гтд, работающий этим способом (варианты), ведущее колесо откачивающего насоса маслоагрегата гтд, ведомое колесо откачивающего насоса маслоагрегата гтд // 2669531

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Смонтированный в корпусе маслоагрегата откачивающий насос устанавливают на крышке КДА в зоне стока отработанного масла.

Блок подпятников откачивающего насоса маслоагрегата газотурбинного двигателя (гтд) (варианты), подпятник ведущего колеса откачивающего насоса маслоагрегата, подпятник ведомого колеса откачивающего насоса маслоагрегата // 2669453

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Первый блок подпятников откачивающего насоса маслоагрегата включает два фронтальных подпятника, которые установлены в нижнем корпусе маслоагрегата.

Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя и авиационный двухконтурный газотурбинный двигатель // 2686248

Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя содержит вентилятор, окруженный картером вентилятора, редуктор, вращающий вентилятор, коробку приводов агрегатов, а также коробку отбора механической мощности. Коробка отбора механической мощности приводит во вращение коробку приводов агрегатов. Передняя часть газотурбинного двигателя также содержит первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо, являющееся частью коробки отбора механической мощности и приводимое во вращение первым зубчатым колесом. Первое зубчатое колесо выполнено с возможностью принудительного движения вращения со ступицей вентилятора. Передняя часть содержит множество агрегатов, среди которых агрегат, обеспечивающий подачу масла в редуктор, при этом агрегаты приводятся во вращение коробкой приводов агрегатов. Множество агрегатов, а также коробка приводов агрегатов расположены в межконтурном отсеке газотурбинного двигателя. Другое изобретение группы относится к авиационному двухконтурному газотурбинному двигателю, содержащему указанную выше переднюю часть. Группа изобретений позволяет повысить надежность двигателя за счет обеспечения возможности смазки редуктора при авторотации вентилятора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Модуль газотурбинного двигателя, содержащий картер вокруг агрегата с кожухом для рекуперации смазочного масла // 2688048

Объектом изобретения является модуль газотурбинного двигателя, содержащий агрегат, вращающийся вместе с кожухом, при этом упомянутый кожух содержит сквозные радиальные отверстия для прохождения масла, выходящего за счет центробежного эффекта, и средства направления в радиальном направлении наружу масла, выходящего из упомянутых отверстий, и картер, образующий, по меньшей мере, часть смазочной камеры для смазки упомянутого агрегата. Картер содержит по меньшей мере один желоб, выполненный с возможностью улавливания масла. Желоб содержит кольцевую стенку дна, имеющую первое отверстие удаления, и тем, что картер имеет второе отверстие, находящееся снаружи желоба. Упомянутые первое отверстие и второе отверстие удаления соединены с общими средствами удаления. Другое изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, содержащему указанный выше модуль. Группа изобретений позволяет снизить загрязнение других элементов, присутствующих вокруг агрегата, маслом, использованным для смазки агрегата. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Газотурбинный двигатель (варианты) // 2688073

Газотурбинный двигатель содержит компрессор низкого давления, первый подшипниковый узел, второй подшипниковый узел, ступицу компрессора низкого давления. Компрессор низкого давления установлен вдоль оси двигателя. Первый подшипниковый узел по меньшей мере частично поддерживает внутренний вал, расположенный вдоль указанной оси. Второй подшипниковый узел по меньшей мере частично поддерживает наружный вал, расположенный вдоль указанной оси. Ступица компрессора низкого давления установлена на внутренний вал и проходит к компрессору низкого давления между первым и вторым подшипниковыми узлами. Ступица компрессора низкого давления связана с диском второй ступени указанного компрессора низкого давления, а компрессор низкого давления является трехступенчатым. Внутренний вал выполнен с возможностью приведения во вращение вентилятора через узел зубчатой передачи. Ступица компрессора низкого давления содержит секцию в форме усеченного конуса, расположенную между первым и вторым подшипниковыми узлами, причем эта секция в форме усеченного конуса проходит вперед вокруг первого подшипникового узла. Указанный вентилятор содержит лопасти, выполненные с возможностью нагнетания воздуха по внутреннему контуру в компрессор низкого давления и по внешнему контуру через выходные направляющие лопатки. Достигается минимизация суммарных нагрузок, которые передаются на узел зубчатой передачи. Возможность получения относительно менее сложного подшипникового отсека создает условия для использования менее жестких допусков на изготовление и требует меньшего количества уплотнений, что минимизирует количество потенциальных источников утечек масла и снижает вес. Предложенная архитектура сокращает также эффективную цепочку передачи нагрузки для узла зубчатой передачи и обеспечивает сокращение количества выделяемого тепла и расхода масла. Дополнительные преимущества состоят в уменьшении размеров маслобака и охлаждающего устройства, а также в уменьшении количества масла в смазочной системе двигателя. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.