Газотурбинная установка и способ ее демонтажа

Газотурбинная установка содержит модульный узел, вал вентилятора и подшипники вала вентилятора. Модульный узел содержит кольцевую опору подшипников, включающую средства соединения, по меньшей мере, с первым подшипником качения, установленным вокруг вала вентилятора. Кольцевая опора содержит средства соединения, по меньшей мере, со вторым подшипником качения, выполненным с возможностью установки вокруг второго вала газотурбинной установки, не параллельного первому валу. Кольцевая опора содержит средства соединения с промежуточным картером газотурбинной установки. При демонтаже указанной газотурбинной установки демонтируют средства крепления к промежуточному картеру второй кольцевой опоры, установленной на промежуточном картере, и удаляют упомянутые модульный узел и промежуточный картер от остальной части газотурбинной установки. Группа изобретений позволяет упростить монтаж демонтаж газотурбинной установки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к модульному узлу для газотурбинной установки, в частности, летательного аппарата.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Газотурбинная установка содержит двигатель, который в случае двухконтурного турбореактивного двигателя содержит два вала, соответственно низкого давления (НД) и высокого давления (ВД), которые расположены вдоль оси газотурбинной установки. Как правило, валы НД и ВД являются трубчатыми и установлены один внутри другого.

Уже было предложено приводить во вращение устройство газотурбинной установки при помощи по существу радиального (относительно продольной оси газотурбинной установки) передаточного вала. В частности, это относится к случаю, когда устройство установлено в гондоле, окружающей двигатель газотурбинной установки. Передаточный вал передает механическую мощность между валом газотурбинной установки и устройством, таким как коробка приводов агрегатов, называемая также AGB, что является сокращением от английского выражения Accessory Gear Box. Этот передаточный вал приводится во вращение через набор конических шестерен или колес. Передаточное коническое колесо соединено во вращении с валом ВД и зацепляется с вторым коническим колесом или шестерней, установленной на радиально внутреннем конце передаточного вала.

В заявке ЕР-А1-1 813 792, поданной на имя заявителя, описаны конические шестерни или колеса этого типа.

Для приведения во вращение другого устройства газотурбинной установки, такого как электрический генератор, предусмотрен отбор мощности от двигателя при помощи другого передаточного вала.

Исследования показали, что дополнительный отбор мощности на валу ВД приводит к снижению границы помпажа компрессора ВД и может создать большие проблемы с точки зрения эффективности и управляемости работы. Следовательно, отбор мощности необходимо производить на валу НД при помощи дополнительного набора конических колес или шестерен.

Как известно, радиальный вал, используемый для отбора мощности на валу ВД, расположен внутри полой стойки, имеющей форму по существу радиального двугранного угла, промежуточного картера газотурбинной установки. Промежуточный картер расположен между компрессорами НД и ВД газотурбинной установки, и его стойки проходят в воздушном проточном тракте между компрессорами.

Как показано на фиг. 1, передаточное коническое колесо 10 установлено вблизи входного конца вала ВД 12. Как было указано выше, это колесо 10 зацепляется с конической шестерней первого передаточного вала, которая на фиг. 1 не показана.

Вал ВД 12 окружает вал НД 14, который продолжен в сторону входа за пределы вала ВД 12. Входная концевая часть вала НД 14 окружена выходной концевой частью вала 16 вентилятора.

На втором передаточном валу 18 установлена коническая шестерня 20, которая зацепляется с коническим передаточным колесом 22, установленным на валу 16 вентилятора. Передаточное колесо 22 приводится во вращение валом НД 14 через вал 16 вентилятора.

Валы газотурбинной установки центрованы и направляются во вращении при помощи опорных подшипников качения. В данном случае передаточное колесо 22 установлено на выходе подшипника 24 качения, наружное кольцо которого закреплено на опоре 26 подшипника, закрепленной на статоре 33 газотурбинной установки. Внутреннее кольцо опорного подшипника 24 установлено на валу 16 вентилятора и опирается в осевом направлении своим входным концом на кольцевой заплечик этого вала. На выходном конце вала 16 вентилятора завинчена гайка 28, которая опирается в осевом направлении на передаточное колесо 22, которое опирается в осевом направлении на внутреннее кольцо подшипника 24, прижимая его к вышеупомянутому заплечику вала 16.

Шестерня 20 содержит цилиндрический участок 29, который установлен на радиально внутреннем конце передаточного вала 18 и направляется во вращении двумя коаксиальными опорными подшипниками 31 качения. Внутренние кольца этих подшипников 31 установлены на этом участке 29, а их наружные кольца установлены на органе, закрепленном на статоре газотурбинной установки.

Эта архитектура имеет недостатки, связанные с монтажом и с качеством трансмиссии между валом НД 14 и передаточным валом 18.

Во время монтажа, как правило, различные модули газотурбинной установки соединяют путем осевой посадки одного модуля внутрь или сверху на другой модуль. Так, модуль вентилятора соединяют путем осевой посадки вала 16 вентилятора на вал НД 14 до зацепления передаточного конического колеса 22 с шестерней передаточного вала 18. Однако, учитывая вышеупомянутые конфигурацию и диаметры, этот монтаж является сложным и может привести к повреждению зубьев шестерни 20 и колеса 22.

Вместе с тем, опора 26 подшипника, передаточное колесо 22, шестерня 20, опорный орган подшипников 31 и т.д. не образуют модуль газотурбинной установки, а, наоборот, закреплены и установлены независимо друг от друга. В рамках настоящей заявки модуль или модульный узел для газотурбинной установки следует понимать как совокупность деталей, взаимодействующих между собой таким образом, чтобы их можно было установить в виде блока в газотурбинную установку. Иначе говоря, этот модуль или модульный узел можно собрать до его установки в газотурбинной установке.

Наконец, отметка осевого положения вала 16 вентилятора расположена на уровне упорного подшипника 30, который находится на входе на большом удалении от зоны зацепления шестерни и передаточного колеса 22. С учетом механических деформаций, тепловых расширений и допусков изготовления и сборки относительные положения шестерни 20 и передаточного колеса 22 не поддаются контролю. Следовательно, не обеспечивается качество контакта между зубьями шестерни 20 и передаточного колеса 22, что приводит к сокращению срока службы зубьев.

Хотя это на фиг. 1 и не показано, место зацепления для отбора мощности на корпусе ВД находится вблизи упорного подшипника, который находится сразу за передаточным колесом 10, что способствует качеству трансмиссии (незначительные осевые и радиальные смещения).

Предшествующий уровень техники включает также в себя документы GB-А-2 088 015 и ЕР-А2-1 980 732.

Настоящее изобретение призвано предложить простое, эффективное и экономичное решение по меньшей мере части вышеупомянутых проблем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим объектом изобретения является газотурбинная установка, содержащая модульный узел, вал вентилятора и опорные подшипники, направляющие вал вентилятора, при этом модульный узел содержит кольцевую опору подшипников, при этом упомянутая кольцевая опора содержит средства соединения по меньшей мере с первым подшипником качения, установленным вокруг упомянутого вала вентилятора, отличающийся тем, что упомянутая кольцевая опора содержит средства соединения по меньшей мере с вторым подшипником качения, выполненным с возможностью установки вокруг второго вала газотурбинной установки, не параллельного упомянутому первому валу, и тем, что упомянутая кольцевая опора содержит средства соединения с промежуточным картером газотурбинной установки.

Изобретение позволяет, в частности, упростить монтаж газотурбинной установки, обеспечивая ее монтаж модулями или блоками.

Заявленная газотурбинная установка может иметь один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в комбинации:

- упомянутая кольцевая опора содержит средства соединения с третьим подшипником качения, выполненным с возможностью установки вокруг упомянутого второго вала газотурбинной установки,

- упомянутая опора подшипников содержит средства соединения с четвертым подшипником качения, выполненным с возможностью установки вокруг упомянутого первого вала,

- упомянутые первый и четвертый подшипники соединены с внутренним краем опоры подшипника,

- упомянутый четвертый подшипник содержит внутреннее кольцо, установленное вокруг по существу цилиндрической муфты, вокруг которой установлено также передаточное коническое колесо, выполненное с возможностью зацепления с конической шестерней, содержащей цилиндрический участок, окруженный упомянутым вторым подшипником и, возможно, упомянутым третьим подшипником и выполненный с возможностью установки на продольном конце упомянутого второго вала или образующий этот конец,

- коническое колесо прижато в осевом направлении к упомянутому внутреннему кольцу при помощи гайки, завинченной на упомянутой муфте,

- упомянутый первый подшипник содержит внутреннее кольцо, имеющее цилиндрическое продолжение, вокруг которого установлена упомянутая муфта, которая содержит внутренние шлицы, соответствующие наружным шлицам упомянутого продолжения,

- упомянутое передаточное колесо расположено по существу в плоскости, поперечной к оси вращения опоры подшипников, которая является по существу параллельной упомянутой опоре подшипников и/или проходит по существу через упомянутые средства соединения с упомянутым вторым подшипником,

- опора подшипника является по существу плоской или имеет общую форму усеченного конуса,

- упомянутое цилиндрическое продолжение образует кольцевое пространство вокруг вала вентилятора, в которое может заходить гайка,

- внутреннее кольцо упомянутого первого подшипника установлено в осевом направлении между наружным кольцевым бортиком муфты и упомянутым колесом,

- один из упомянутых двух подшипников содержит внутреннее кольцо, установленное вокруг по существу цилиндрической муфты и содержащее внутренние шлицы, и тем, что другой из упомянутых двух подшипников содержит внутреннее кольцо, которое имеет цилиндрическое продолжение, посаженное в упомянутую муфту, и которое имеет наружные шлицы, соответствующие наружным шлицам упомянутого продолжения,

- упомянутая опора подшипников содержит средства соединения с двумя подшипниками качения, выполненными с возможностью установки вокруг упомянутого второго вала газотурбинной установки,

- упомянутые два подшипника соединены с внутренним краем опоры подшипника,

- передаточное коническое колесо установлено вокруг упомянутый муфты и выполнено с возможностью зацепления с конической шестерней, содержащей цилиндрический участок, окруженный упомянутым по меньшей мере одним подшипником и выполненный с возможностью установки на продольном конце упомянутого второго вала или образующий этот конец,

- упомянутое передаточное колесо расположено по существу в плоскости, поперечной к оси вращения опоры подшипников, которая является по существу параллельной упомянутой опоре подшипников и/или проходит по существу через упомянутые средства соединения с упомянутым по меньшей мере одним подшипником,

- опора подшипника является по существу плоской или имеет общую форму усеченного конуса,

- упомянутое цилиндрическое продолжение образует кольцевое пространство вокруг вала вентилятора, в которое может заходить гайка,

- внутреннее кольцо упомянутого первого подшипника установлено в осевом направлении между наружным кольцевым бортиком муфты и упомянутым колесом,

- каждый из упомянутых двух подшипников содержит наружное кольцо, выполненное в виде единой детали с кольцевым фланцем крепления на упомянутой опоре подшипника,

- фланец наружного кольца одного из подшипников прилегает к радиальной стороне упомянутой опоры подшипника, и фланец наружного кольца другого из подшипников прилегает к противоположной радиальной стороне упомянутой опоры подшипника,

- продолжение внутреннего кольца подшипника расположено в осевом направлении со стороны, противоположной стороне опоры подшипника, на которой закреплен фланец наружного кольца,

- фланцы содержат отверстия для прохождения крепежных винтов, которые совмещены друг с другом и с отверстиями упомянутой опоры подшипника, и

- подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на муфте, является шарикоподшипником, и подшипник, внутреннее кольцо которого содержит продолжение, является роликоподшипником.

Газотурбинная установка может содержать двигатель, имеющий два корпуса, соответственно низкого давления и высокого давления, расположенные вдоль продольной оси газотурбинной установки, при этом корпус низкого давления содержит компрессор низкого давления и турбину низкого давления, роторы которых соединены с валом низкого давления, приводящим во вращение упомянутый вал вентилятора, при этом вал высокого давления содержит компрессор высокого давления и турбину высокого давления, роторы которых соединены с валом высокого давления, при этом газотурбинная установка дополнительно содержит между компрессорами низкого давления и высокого давления промежуточный картер, соединенный с упомянутой кольцевой опорой, и в которой промежуточный картер содержит средства разъемного крепления на второй кольцевой опоре подшипника(ов) направления упомянутого вала высокого давления.

Предпочтительно упомянутый второй вал является валом отбора мощности. Упомянутый вал высокого давления может содержать средства зацепления с другим валом отбора мощности.

Отбор мощности на валу НД позволяет уменьшить отбор мощности на валу ВД и предусмотреть уменьшение диаметра корпуса ВД, что способствует повышению степени двухконтурности газотурбинной установки.

Предпочтительно муфта и вал низкого давления выполнены таким образом, чтобы вал вентилятора можно было установить путем осевого введения между валом низкого давления и муфтой.

Объектом настоящего изобретения является также способ демонтажа описанной выше газотурбинной установки, отличающийся тем, что содержит этап демонтажа средств крепления второй кольцевой опоры на промежуточном картере, и этап осевого удаления упомянутого узла и промежуточного картера от остальной части газотурбинной установки.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

Изобретение, его другие детали, отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичный частичный вид в продольном разрезе газотурбинной установки.

Фиг. 2 - схематичный частичный вид в продольном разрезе заявленной газотурбинной установки.

Фиг. 3 - схематичный вид заявленного модульного узла.

Фиг. 4 - схематичный вид в перспективе и в осевом разрезе модульного узла, показанного на фиг. 2.

Фиг. 5 - схематичный вид в продольном разрезе модульного узла согласно варианту выполнения изобретения.

Фиг. 6 - схематичный вид в продольном разрезе модульного узла согласно другому варианту выполнения изобретения.

Фиг. 7 - схематичный вид заявленной газотурбинной установки.

Фиг. 8 - вид, соответствующий фиг. 7, при этом заявленный узел отсоединен от остальной части газотурбинной установки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг. 2-4 представлен первый вариант выполнения изобретения, при этом элементы, уже описанные выше со ссылками на фиг. 1, имеют такие же цифровые обозначения.

Классически, газотурбинная установка, показанная на фиг. 2, содержит от входа к выходу в направлении прохождения газов вентилятор, компрессор НД, компрессор ВД, камеру сгорания, турбину ВД, турбину НД и сопло выпуска газообразных продуктов сгорания.

Роторы компрессора НД и турбины НД соединены между собой во вращении при помощи вала НД 14, который расположен вдоль продольной оси А газотурбинной установки. Роторы компрессора ВД и турбины ВД соединены между собой во вращении при помощи вала ВД 12, который расположен вдоль оси А. Валы 12, 14 являются трубчатыми и заходят друг в друга, при этом вал ВД 12 большего диаметра расположен вокруг вала НД 14 меньшего диаметра.

Вентилятор содержит ротор, соединенный с валом 16, приводимым во вращение валом НД 14. Вал 16 вентилятора содержит выходную концевую часть, которая окружает входную концевую часть вала НД и которая соединена во вращении с этим валом при помощи набора шлиц 32.

Каждый опорный подшипник 24,30 газотурбинной установки содержит внутреннее кольцо и наружное кольцо, которые образуют между собой дорожку качения для шариков или роликов. Внутреннее кольцо каждого подшипника установлено на валу, а его наружное кольцо закреплено на опоре 34,26 подшипника кольцевой формы, которая, в свою очередь, закреплена на статоре газотурбинной установки. Подшипник 30 является упорным шарикоподшипником, а подшипник 24 является роликоподшипником. Опора 26 подшипника является плоской и ориентирована по существу радиально относительно оси А, которая является осью вращения опоры 26.

В данном случае наружное кольцо подшипника 24 закреплено при помощи набора осевых разрывных винтов 36а на внутреннем крае опоры 26 подшипника, наружный край которой закреплена при помощи другого набора осевых разрывных винтов 36b на статоре 31 газотурбинной установки. Разрывные винты 36а,36b образуют средства разъединения, соответственно радиального и осевого. Каждое средство разъединения выполнено с возможностью разрыва, когда на него действуют усилия, превышающие заранее определенный порог. Например, это относится к случаю разрыва и потери лопатки вентилятора.

Газотурбинная установка оснащена двумя передаточными валами, из которых на фиг. 2 показан только один. Не показанный передаточный вал расположен по существу радиально относительно оси А и предназначен для отбора мощности на валу ВД для приведения во вращение устройства газотурбинной установки, такого как коробка AGB. Этот передаточный вал проходит внутри трубчатой стойки промежуточного картера газотурбинной установки, расположенного между компрессорами НД и ВД. Радиально наружный конец передаточного вала может находиться в гондоле газотурбинной установки, которая окружает двигатель и служит отсеком для установки нескольких устройств, в том числе коробки AGB.

Радиально внутренней конец передаточного вала оснащен конической шестерней 20, которая зацепляется с передаточным коническим колесом 10. Передаточное колесо 10 соединено во вращении с валом ВД 12.

Другой передаточный вал 18 проходит по существу радиально относительно оси А и предназначен для отбора мощности на валу НД для приведения во вращение другого устройства газотурбинной установки, такого как электрический генератор. Этот передаточный вал 18 проходит внутри другой полой стойки промежуточного картера, предпочтительно диаметрально противоположной стойке, через которую проходит первый передаточный вал. Радиально наружный конец передаточного вала тоже может находиться в гондоле, а его радиально внутренний конец оснащен конической шестерней 20, которая зацепляется с передаточным коническим колесом 22.

В частности, шестерня 20 содержит цилиндрический или трубчатый участок 29, который установлен на радиально внутреннем конце передаточного вала 18 и который центрован и направляется во вращении вокруг по существу радиальной оси В при помощи двух подшипников 31 качения.

Подшипники 31 качения являются коаксиальными, имеют одинаковый диаметр и расположены недалеко друг от друга. Первый 31а из подшипников 31, находящийся радиально снаружи относительно второго, является в данном случае шарикоподшипником. В представленном примере второй подшипник 31b является роликоподшипником.

Внутренние кольца подшипников 31а,31b соединены во вращении с участком 28 шестерни, а их наружные кольца установлены на коробке 35 отбора мощности, которая служит опорой для подшипников 31 и для шестерни 20, а также соединением для опоры 26 подшипника.

Действительно, эта коробка 35 обеспечивает, с одной стороны, крепление и удержание подшипников 31, а также их соединение с опорой 26 подшипника, как схематично показано на фиг. 3. Для этого коробка 35 содержит по меньшей мере одну лапку 37 соединения с опорой 26 подшипника, которая показана на фиг.4. Эта лапка 37 проходит по существу в осевом направлении в сторону входа и содержит на своем входном конце фланец 37а крепления на опоре 26 подшипника, например, при помощи средств типа винт-гайка.

Опора 26 подшипника содержит на окружности, расположенной по существу на половине расстояния от ее радиально внутреннего и наружного концов, выступ 39, к которому прижат и на котором закреплен фланец 37а. Этот выступ 39 направлен в сторону выхода и содержит по существу радиальную выходную сторону для опоры фланца 37а.

Передаточное колесо 22 соединено во вращении с валом НД 14. Оно установлено на валу 16 вентилятора, который, в свою очередь, установлен на валу НД 14. Как показано на фиг. 2 и 4, колесо 22 установлено на валу 16 вентилятора через вращающуюся часть системы 38 трансмиссии, при этом система трансмиссии содержит неподвижную часть, соединенную в представленном примере с опорой 26 подшипника таким образом, чтобы эта опора подшипника удерживала систему 38 трансмиссии во время демонтажа вала вентилятора.

На фиг. 2 и 4 позициями 40 и 42 соответственно обозначены внутреннее и наружное кольца подшипника 24. Внутреннее кольцо 40 установлен на выходному конце вала 16 вентилятора и прижато к кольцевому заплечику этого вала при помощи гайки 44, которая завинчена со стороны выхода на выходном конце вала 16 и опирается в осевом направлении на кольцо 40. Кольцо 40 содержит цилиндрическое продолжение 46 в сторону выхода, которое расположено над гайкой 44 и содержит наружные прямолинейные шлицы 48. Как показано на фиг. 3, продолжение 46 кольца 40 образует кольцевое пространство, в которое заходит по меньшей мере часть гайки 44.

Наружное кольцо 42 подшипника 24 соединено с наружным кольцевым фланцем 50, который прилегает к входной радиальной стороне внутреннего кольцевого фланца опоры 26 подшипника и закреплен на этом фланце разрывными винтами 36а.

Система 38 трансмиссии содержит опорный подшипник 52 качения, в данном случае шарикоподшипник, наружное кольцо 56 которого закреплено на опоре 26 подшипника и внутреннее кольцо 54 которого установлено на муфте 55, установленной на продолжении 46 кольца 40.

Муфта 55 содержит внутренние шлицы 58, которые соответствуют по форме шлицам 48, и установлена на продолжении 46 путем осевого перемещения со стороны выхода. Муфта 55 проходит за пределы выходного конца продолжения 46 кольца 40.

Внутреннее кольцо 54 опирается в осевом направлении в сторону входа на наружный кольцевой бортик 57, находящийся на входном конце муфты 55.

Наружное кольцо 56 соединено с наружным кольцевым фланцем 62, который прилегает к выходной радиальной стороне внутреннего кольцевого фланца опоры 26 подшипника. Таким образом, фланец опоры 26 подшипника зажат между фланцами 50, 62 и закреплен на этих фланцах при помощи вышеупомянутых разрывных винтов 36а.

Передаточное колесо 22 установлено на муфте 55 и закреплено при помощи гайки 64, которая завинчена со стороны выхода на выходном конце муфты 55 и которая опирается в осевом направлении на колесо 22, удерживая его прижатым к внутреннему кольцу 54 подшипника 52, которое эта же гайка 64 прижимает к кольцевому бортику 57 муфты.

Колесо 22 в основном содержит три части: по существу цилиндрическую радиально внутреннюю стенку 22а, по существу радиальную опорную стенку 22b и конический наружный зубчатый венец 22с.

Стенка 22а содержит внутренние прямолинейные шлицы 65, заходящие в наружные прямолинейные шлицы соответствующей формы муфты 55. Стенка 22b проходит радиально наружу от входного конца стенки 22а.

Как более наглядно показано на фиг. 4, передаточное колесо 22 и, в частности, его опорная стенка 22b расположена в поперечной плоскости С, которая проходит через коробку 35 и, в частности, через ее лапку 37, что позволяет уменьшить осевой габарит заявленного модульного узла.

Этот модульный узел обозначен на фиг. 2 пунктирными линиями и в представленном примере содержит:

- опору 26 подшипника, внутренний край которой образует средства соединения с (первым) подшипником 24, в данном случае роликоподшипником,

- шестерню 20, (второй и третий) подшипники 31 и коробку 35 для опоры шестерни 20, ее подшипников 31 и для соединения с опорой 26 подшипника, содержащую, в частности, лапку 37,

- систему трансмиссии, образованную, в частности, передаточным колесом 22, (четвертым) подшипником 52, в данном случае шарикоподшипником, соединенным также с внутренним краем опоры 26 подшипника, и муфтой 55.

Перед монтажом в газотурбинной установке заявленный модульный узел можно собрать следующим образом.

Подшипник 52 устанавливают в осевом направлении на муфту 55 путем осевого поступательного перемещения от выхода, пока его внутреннее кольцо 54 не окажется в положении опоры в осевом направлении в сторону входа на входной бортик 57 муфты. Затем колесо 22 устанавливают в осевом направлении на муфту 55 путем осевого поступательного перемещения от выхода, пока его шлицы 58 не зайдут в шлицы 48 муфты и оно не окажется в положении опоры своей стенкой 22а на внутреннее кольцо 54 подшипника 52. После этого на выходном конце муфты 55 завинчивают гайку 64, чтобы затянуть и застопорить в осевом направлении кольцо 54 и колесо 22. Затем систему 38 трансмиссии, оснащенную колесом 22, можно закрепить на опоре 26 подшипника при помощи фланца 62, соединенного с наружным кольцом 56 ее подшипника 52. Можно присоединить и закрепить фланец 50 наружного кольца 42 на опоре 26 подшипника, затем стянуть подшипники 50, 62 между собой и закрепить на опоре 26 подшипника при помощи вышеупомянутых разрывных винтов 36а.

После этого коробку 35 обора мощности, оснащенную шестерней 20 и подшипниками 31 качения, располагают сзади опоры 26 подшипника таким образом, чтобы фланец 37а ее лапки 37 опирался на выступ 39 опоры 26 подшипника и чтобы шестерня 20 зацеплялась с зубчатым венцом колеса 22. Для стопорения коробки 35 в этом положении используют средства типа винт-гайка крепления фланца 27а на выступе 39. Таким образом, получают модульный узел согласно первому варианту выполнения изобретения.

После этого опору 26 подшипника можно закрепить ее наружным краем на статоре 31 при помощи винтов 36b. Вал НД 14 присоединяют путем осевого поступательного перемещения от выхода, пока его входной конец не окажется на входе системы 38 трансмиссии. Как показано на фиг. 2, этот узел не мешает монтажу и демонтажу вала 16 вентилятора, который можно ввести в осевом направлении со стороны входа в кольцевое пространство, ограниченное, с одной стороны, валом НД 14 и, с другой стороны, наружным кольцом 42 и муфтой 55. Перед этим введением вал 16 вентилятора оснащают внутренним кольцом 40 и роликами подшипника 24, а также гайкой 44 осевого стопорения кольца 40 (фиг. 2). Вал 16 вентилятора вводят осевым поступательным перемещением со стороны входа, пока шлицы 32 валов 14, 16 не зайдут друг в друга, пока ролики подшипника 24 не зайдут в наружное кольцо 42 и пока шлицы 48 продолжения 46 внутреннего кольца 40 этого подшипника не зайдут в шлицы 58 муфты 55.

В варианте, показанном на фиг. 5, наружное кольцо 56 подшипника 52 соединяют с наружным фланцем 62 при помощи шплинта 66 с С-образным или L-образным сечением, при этом шплинт выполнен с возможностью пластической деформации в радиальном направлении при локальном радиальном сплющивании, когда на него действуют радиальные усилия, превышающие определенный порог, например, соответствующие вышеупомянутому случаю потери лопатки вентилятора.

Скользящее соединение, образованное шлицами 48,58, обеспечивает полную свободу движения в осевом направлении и не препятствует работе средства осевого разъединения, образованного разрывными винтами 36b, находящимися на наружном крае опоры 26 подшипника. Вместе с тем, более проблематичным является влияние на средство радиального разъединения, образованное разрывными винтами 36а, находящимися на внутреннем крае опоры 26 подшипника. Необходимо гарантировать, чтобы вместо пути усилия, нейтрализованного благодаря этому разъединению, не появился другой путь, проходящий через подшипник 52. Этому способствует шплинт 66, который может амортизировать вышеупомянутые усилия. Таким образом, устраняется риск передачи этих усилий через подшипник 52. Шплинт 66 может быть выполнен ажурным и содержать кольцевой ряд сквозных отверстий, наподобие беличьей клетки.

В другом, не показанном варианте в систему 38 трансмиссии можно интегрировать несколько подшипников. Эта система может, например, содержать сдвоенный подшипник, состоящий из шарикоподшипника и роликоподшипника.

Далее со ссылками на фиг. 6 следует описание другого варианта выполнения изобретения и, в частности, другого примера выполнения заявленного модульного узла. На этой фигуре и в дальнейшем тексте уже описанные ранее элементы обозначены теми же цифровыми позициями, увеличенными на сто.

В данном случае опора 126 подшипника имеет общую форму двойного конуса с осью вращения А и содержит две усеченные конусные части, соответственно входную 126а и выходную 126b. Часть 126а проходит радиально наружу от входа к выходу и соединена своим наружным краем (или выходным концом) с частью 126b, которая проходит радиально внутрь от входа к выходу.

Часть 126а содержит на своем внутреннем крае средства соединения с подшипником 124 качения, например, при помощи кольцевых крепежных фланцев. Часть 126b содержит на своем внутреннем крае средства соединения с подшипником 152 качения, например, при помощи кольцевых крепежных фланцев. Подшипники 124,154 установлены на валу 116 вентилятора.

Коробка 135 отбора мощности содержит по меньшей мере одну лапку 137 соединения с опорой 126 подшипника и, в частности, с ее частью 126а. Часть 126 содержит сквозной проем 170 для монтажа коробки 135. Лапка 137 коробки 135 содержит на своем свободном конце крышку 172 для закрывания проема 170 и для крепления на опоре 126 подшипника.

Как и в описанном выше первом варианте выполнения, коробка 35 содержит подшипники 131 качения цилиндрического участка 129 шестерни 120, которая зацепляется с передаточным колесом 122, приводимым во вращение валом 116 вентилятора. Радиально внутренний конец передаточного вала 118 вставлен в цилиндрический участок 129 и соединен во вращении с шестерней 120, например, при помощи шлиц.

В данном случае передаточное колесо 122 установлено на валу 116 вентилятора, и его внутренняя цилиндрическая стенка 122с расположена в осевом направлении между внутренним кольцом подшипника 152 и гайкой 144, завинченной на валу 116.

Передаточное колесо 122 расположено в поперечной плоскости С, которая не проходит через лапку 137 в отличие от первого варианта выполнения.

В примере, представленном на фиг. 6, модульный узел содержит:

- опору 126 подшипника, которая содержит средства соединения с (первым) подшипником 124, в данном случае роликоподшипником, и с (четвертым) подшипником 152, в данном случае шарикоподшипником, и

- шестерню 120, (второй и третий) подшипники 131 и коробку 135 для опоры шестерни 120, ее подшипников 131 и для соединения с опорой 126 подшипника, содержащую, в частности, лапку 137.

Подшипник 152 устанавливают в осевом направлении на вал 116 вентилятора со стороны входа. Затем колесо 122 устанавливают в осевом направлении на вал 116 путем осевого поступательного перемещения от входа, пока его шлицы 158 не зайдут в соответствующие шлицы вала 116 и оно не окажется в положении опоры своей стенкой 122а на внутреннее кольцо подшипника 152. После этого на валу 116 завинчивают гайку 144, чтобы затянуть и застопорить в осевом направлении кольцо 152 и колесо 122.

После этого опору 126 подшипника, оснащенную коробкой 135 и, возможно, подшипником 124, можно установить на валу 116 путем осевого поступательного перемещения от входа, пока шестерня 120 не зацепится с передаточным колесом 122. Затем опору 126 подшипника крепят при помощи фланцев. Передаточный вал 118 можно вставить вслепую в участок 129 шестерни через отверстие, предусмотренное в части 126b опоры 126 подшипника.

На фиг. 7 и 8 показана газотурбинная установка 210 в соответствии с изобретением. Как и в вышеупомянутом случае, газотурбинная установка 210 содержит вентилятор 212, компрессор НД 214, компрессор ВД 216, камеру 218 сгорания, турбину ВД 220, турбину НД 222 и сопло выпуска газообразных продуктов сгорания.

Роторы компрессора НД 214 и турбины НД 222 соединены между собой во вращении при помощи вала НД 224, который расположен вдоль продольной оси А газотурбинной установки. Роторы компрессора ВД 216 и турбины ВД 220 соединены между собой во вращении при помощи вала ВД 226, который расположен вдоль оси А. Валы 224, 226 являются трубчатыми и заходят друг в друга, при этом вал ВД 226 большего диаметра расположен вокруг вала НД 224 меньшего диаметра.

Вентилятор 212 содержит ротор, соединенный с валом 228 вентилятора, приводимым во вращение валом НД 224. Вал 228 вентилятора содержит выходную концевую часть, которая окружает входную концевую часть вала НД и которая соединена во вращении с этим валом при помощи набора шлиц 230.

Газотурбинная установка оснащена двумя передаточными валами или валами отбора, из которых на фиг. 7 и 8 показан только один. Не показанный передаточный вал расположен по существу радиально относительно оси А и предназначен для отбора мощности на валу ВД 226 для приведения во вращение устройства газотурбинной установки, такого как коробка AGB. Этот передаточный вал проходит внутри трубчатой стойки промежуточного картера 232 газотурбинной установки, расположенного между компрессорами НД и ВД. Радиально наружный конец передаточного вала может находиться в гондоле газотурбинной установки, которая окружает двигатель и служит отсеком для установки нескольких устройств, в том числе коробки AGB.

Радиально внутренней конец передаточного вала оснащен конической шестерней, которая зацепляется с передаточным коническим колесом 234, соединенным во вращении с валом ВД 226.

Другой передаточный вал 236 проходит по существу радиально относительно оси А и предназначен для отбора мощности на валу НД 224 для приведения во вращение другого устройства газотурбинной установки, такого как электрический генератор. Этот передаточный вал 236 проходит внутри другой полой стойки промежуточного картера 232, предпочтительно диаметрально противоположной стойке, через которую проходит первый передаточный вал. Радиально наружный конец передаточного вала тоже может находиться в гондоле, а его радиально внутренний конец оснащен конической шестерней 233, которая зацепляется с коническим передаточным колесом 235, неподвижно соединенным с валом НД.

Подшипники 238, направляющие вал вентилятора, установлены на кольцевой опоре 240, которая соединена с промежуточным картером 232, например, при помощи средств разъемного крепления, например, таких как кольцевой фланец.

Один из подшипников 242 направления вала ВД установлен на кольцевой опоре 244, которая соединена с промежуточным картером 232 при помощи средств разъемного соединения, например, таких как кольцевой фланец.

Передаточный вал 236 направляется во вращении подшипниками коробки 246 отбора мощности, которая в данном случае соединена с кольцевой опорой 240 и не имеет соединения с кольцевой опорой 244.

Понятно, что главный модуль вентилятора 248 можно демонтировать и извлечь из главного модуля НД 250 и из главного модуля ВД 252 путем демонтажа средств крепления кольцевой опоры 244 на промежуточном картере 232 (фиг. 8). Зацепление между передаточным валом 236 и валом НД 224 сохраняют в демонтированном положении, и коробка 246 отбора тоже остается соединенной с кольцевой опорой 240 в демонтированном положении. Это облегчает техническое обслуживание узла по сравнению с зацеплением между передаточным валом и валом ВД.

1. Газотурбинная установка (10), содержащая модульный узел, вал (16,116) вентилятора и подшипники (24,30,124,152) вала вентилятора, при этом модульный узел содержит кольцевую опору (26,34,126) подшипников, при этом кольцевая опора содержит средства соединения по меньшей мере с первым подшипником (24,30,124) качения, установленным вокруг вала (16,116) вентилятора, отличающийся тем, что кольцевая опора содержит средства соединения по меньшей мере с вторым подшипником (31,131) качения, выполненным с возможностью установки вокруг второго вала (18,118) газотурбинной установки, не параллельного первому валу, и тем, что кольцевая опора содержит средства соединения с промежуточным картером газотурбинной установки.

2. Установка по п. 1, в которой опора (26,126) подшипников содержит средства соединения с третьим подшипником (31,131) качения, выполненным с возможностью установки вокруг второго вала (18,118) газотурбинной установки.

3. Установка по п. 1 или 2, в которой опора (26,126) подшипников содержит средства соединения с четвертым подшипником (52,152) качения, выполненным с возможностью установки вокруг первого вала (16,116).

4. Установка по п. 3, в которой упомянутые первый и четвертый подшипники (24,52) соединены с внутренним краем опоры (26) подшипника.

5. Установка по п. 3, в которой четвертый подшипник (52) содержит внутреннее кольцо (54), установленное вокруг по существу цилиндрической муфты (55), вокруг которой установлено также передаточное коническое колесо (22), выполненное с возможностью зацепления с конической шестерней (20), содержащей цилиндрический участок, окруженный вторым подшипником, и выполненное с возможностью установки на продольном конце упомянутого второго вала или образующий этот конец.

6. Установка по п. 3, в которой четвертый подшипник (52) содержит внутреннее кольцо (54), установленное вокруг по существу цилиндрической муфты (55), вокруг которой установлено также передаточное коническое колесо (22), выполненное с возможностью зацепления с конической шестерней (20), содержащей цилиндрический участок, окруженный вторым подшипником и третьим подшипником, и выполненное с возможностью установки на продольном конце упомянутого второго вала или образующий этот конец.

7. Установка по п. 5 или 6, в которой коническое колесо (22) прижато в осевом направлении к внутреннему кольцу (54) при помощи гайки (64), завинченной на муфте (55).

8. Установка по пп. 5, 6 или 7, в которой первый подшипник (24) содержит внутреннее кольцо (40), имеющее цилиндрическое продолжение (46), вокруг которого установлена муфта (55), которая содержит внутренние шлицы (58), соответствующие наружным шлицам (48) упомянутого продолжения.

9. Установка по п. 5 или 6, в которой передаточное колесо (22) расположено по существу в плоскости (С), поперечной к оси вращения опоры (26) подшипников, которая является по существу параллельной опоре подшипников и/или проходит по существу через средства (37) соединения со вторым подшипником (31).

10. Газотурбинная установка (10,210) по п. 1, которая содержит двигатель, имеющий два корпуса, соответственно низкого давления (14) и высокого давления (12), расположенные вдоль продольной оси газотурбинной установки, при этом корпус низкого давления содержит компрессор (214) низкого давления и турбину (222) низкого давления, роторы которых соединены с валом (224) низкого давления, приводящего во вращение вал (228) вентилятора, при этом корпус высокого давления содержит компрессор (216) высокого давления и турбину (220) высокого давления, роторы которых соединены с валом (226) высокого давления, при этом газотурбинная установка дополнительно содержит между компрессорами низкого давления и высокого давления промежуточный картер (232), соединенный с упомянутой кольцевой опорой (240), и в которой промежуточный картер содержит средства разъемного крепления со второй кольцевой опорой (244) подшипника(ов) вала высокого давления.

11. Газотурбинная установка (10) по п. 10, в которой второй вал является валом отбора мощности.

12. Газотурбинная установка (10) по п. 10, в которой вал высокого давления содержит средства зацепления с другим валом отбора мощности.

13. Способ демонтажа газотурбинной установки (10,210) по одному из пп. 10-12, отличающийся тем, что содержит этап демонтажа средств крепления второй кольцевой опоры к промежуточному картеру, и этап осевого удаления упомянутого узла и промежуточного картера от остальной части газотурбинной установки.



 

Похожие патенты:

Коробка приводов агрегатов для турбомашины содержит центробежный насос и шестерни, зацепляющиеся друг с другом. Одна из указанных шестерней выполнена как единое целое с хвостовиком, который является соосным с указанной шестерней.

Газотурбинный двигатель содержит газогенератор, свободную турбину, стартер-генератор, неподвижно соединенный с промежуточным валом, и устройство спонтанного механического соединения газогенератора и свободной турбины.

Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя содержит вентилятор, окруженный картером вентилятора, редуктор, вращающий вентилятор, коробку приводов агрегатов, а также коробку отбора механической мощности.

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: повышение безопасности двухмоторного летательного аппарата при возникновении нештатной ситуации в работе двигателя, связанной с обрывом вала турбины низкого давления, либо при еще каких-нибудь повреждениях, требующих принудительного механического останова ротора, а также расширение области применения данного устройства.

Изобретение относится к трансмиссии. Трансмиссия содержит трансмиссионный узел и систему распределения масла.

Газотурбинный двигатель содержит, среди прочего, вентиляторную секцию, содержащую вентилятор, выполненный с возможностью вращения вокруг оси, и редуктор, взаимодействующий с указанным вентилятором.

Приводная система для приведения в действие по меньшей мере одного компрессора. Система содержит газотурбинный двигатель (101), выполненный и установленный с возможностью приведения в действие компрессора (103).

Изобретение относится к планетарному передаточному механизму для приведения во вращение первого лопастного узла газотурбинного двигателя, содержащему: зубчатое колесо, соединенное с ротором двигателя для того, чтобы быть приведенным во вращение; по меньшей мере один сателлит, находящийся в зубчатом зацеплении с зубчатым колесом; водило сателлитов и коронную шестерню, находящуюся в зубчатом зацеплении с сателлитом; при этом основное зубчатое колесо выполнено с возможностью соединения с ротором через шарнирное передаточное соединение постоянной угловой скорости.

Изобретение относится к узлу турбомашины, в частности к интегральному узлу турбокомпрессора-турбодетандера. Узел турбомашины содержит: вал, радиальный газовый детандер, удерживаемый на валу между первым и вторым подшипником и компрессор, удерживаемый на валу в консольном положении рядом с одним из упомянутых подшипников, при этом компрессор содержит множество подвижных входных сопел, а радиальный газовый детандер содержит множество подвижных направляющих лопаток.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям редукторов газотурбинных двигателей. Вращающийся узел включает в себя передаточный механизм и систему распределения масла, обеспечивающую подачу масла к передаточному механизму для его смазывания.

Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя содержит вентилятор, окруженный картером вентилятора, редуктор, вращающий вентилятор, коробку приводов агрегатов, а также коробку отбора механической мощности.

Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя содержит вентилятор, окруженный картером вентилятора, редуктор, вращающий вентилятор, коробку приводов агрегатов, а также коробку отбора механической мощности.

Объектом изобретения является камера (Е) опорного подшипника газотурбинной установки, содержащей неподвижную стенку (9), вращающийся вал (5), первую и вторую уплотнительные прокладки (10, 20) между стенкой и валом и полость (Cam) между неподвижной стенкой (9) и элементом (19) статора, питаемую воздухом через отверстие (19а) вблизи упомянутого вала (5).

Коробка приводов агрегатов для приведения в действие агрегатов авиационного газотурбинного двигателя содержит корпус и множество зубчатых колес внутри корпуса. Корпус содержит средства для крепления агрегатов на стенке корпуса и для их приведения в действие зубчатыми колесами через отверстия в стенке корпуса.

Турбокомпаундный блок включает вал турбины, рабочее колесо турбины, установленное на одном конце вала турбины, зубчатое колесо, установленное на противоположном конце вала турбины, а также корпус и узел подшипника качения.

Турбокомпаундный блок включает вал турбины, рабочее колесо турбины, установленное на одном конце вала турбины, зубчатое колесо, установленное на противоположном конце вала турбины, а также корпус и узел подшипника качения.

Турбинный двигатель содержит полую направляющую стойку, радиальный промежуточный вал и раздаточную коробку. Направляющая стойка проходит радиально относительно оси двигателя от ступицы к кольцевому корпусу, при этом радиально внешний конец стойки прикреплен к кольцевому корпусу и выходит в его отверстие.

Кольцевая крышка смазочной камеры подшипника турбомашины содержит кольцевую стенку, которая в целом является круглой, образует раструб и на одном конце, предназначенном для установки в него передаточного вала, содержит просвет, а на другом конце содержит установочную поверхность крышки.

Соединение для авиационного газотурбинного двигателя содержит опору подшипника качения и расположенный в ее внутреннем пространстве подшипник, вращающийся узел, содержащий первое зубчатое колесо и приводимый во вращение газогенератором двигателя, коробку отбора механической мощности, вал отбора механической мощности и средства монтажа коробки отбора механической мощности на опоре подшипника.

Соединение для авиационного газотурбинного двигателя содержит опору подшипника качения и расположенный в ее внутреннем пространстве подшипник, вращающийся узел, содержащий первое зубчатое колесо и приводимый во вращение газогенератором двигателя, коробку отбора механической мощности, вал отбора механической мощности и средства монтажа коробки отбора механической мощности на опоре подшипника.

Газотурбинная установка содержит модульный узел, вал вентилятора и подшипники вала вентилятора. Модульный узел содержит кольцевую опору подшипников, включающую средства соединения, по меньшей мере, с первым подшипником качения, установленным вокруг вала вентилятора. Кольцевая опора содержит средства соединения, по меньшей мере, со вторым подшипником качения, выполненным с возможностью установки вокруг второго вала газотурбинной установки, не параллельного первому валу. Кольцевая опора содержит средства соединения с промежуточным картером газотурбинной установки. При демонтаже указанной газотурбинной установки демонтируют средства крепления к промежуточному картеру второй кольцевой опоры, установленной на промежуточном картере, и удаляют упомянутые модульный узел и промежуточный картер от остальной части газотурбинной установки. Группа изобретений позволяет упростить монтаж демонтаж газотурбинной установки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх