Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРА РОТОРОВ ТУРБИНЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области турбостроения, а именно к опорам роторов турбин высокого и низкого давления газотурбинного двигателя, и может быть использовано в транспортном и энергетическом машиностроении.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Опоры роторов газотурбинного двигателя являются одними из важнейших элементов их силовой схемы.

Известна принципиальная схема опоры, которая включает в себя две основные конструкционные части: несущую часть и подшипниковый узел. Несущая часть состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединенных между собой радиальными силовыми стойками (Л.П.Лозицкий и др. Конструкция и прочность авиационных газотурбинных двигателей. - М.: Воздушный транспорт, 1992, с.173).

Известна конструкция опоры, включающая наружный корпус, связанный с ним внутренний корпус с полыми силовыми стойками, обтекатель, трубопроводы подвода и слива масла, подвода охлаждающего воздуха и сброса воздуха, подшипниковые узлы, уплотнения (Н.Г.Гаврилов, Н.И.Старцев. Проектирование осевых турбин газотурбинного двигателя. - Куйбышев: КуАИ, 1984, с.64-75).

В качестве прототипа выбрана опора роторов турбин высокого и низкого давления, интегрированная с сопловым аппаратом турбины низкого давления двигателя Д-36 (Киселев Ю.В., Тиц С.Н. Конструкция и техническая эксплуатация двигателя Д-36: Учеб. пособие / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2006. - 90 с.).

Опора роторов турбин высокого и низкого давления включает в себя: наружный корпус, внутренний корпус с газовоздушными уплотнениями и уплотнениями масляной полости, полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки. Блоки лопаток соплового аппарата закреплены своими кольцевыми выступами на периферийных полках в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении. Внутренний корпус крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками, проходящими через полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления. Корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления размещен во внутреннем корпусе и крепится к нему болтами с обеспечением механической связи.

Опора роторов турбин высокого и низкого давления является силовым элементом, обеспечивающим передачу радиальных усилий от подшипников роторов турбины и осевых усилий от давлений в полостях газовоздушных уплотнений на корпус двигателя. Внутренние полости лопаток используются для прокладки коммуникаций подвода и отвода масла на смазку подшипников, подвода воздуха на охлаждение корпуса подшипников, суфлирования масляной полости. Эти коммуникации соединены с фланцами, расположенными на наружном корпусе. Данная конструкция не использует несущую способность лопаток соплового аппарата турбины низкого давления для передачи осевых усилий от давлений в полостях газовоздушных уплотнений на корпус двигателя, что ведет к ее утяжелению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При создании данного изобретения решается задача расширения арсенала технических средств, направленных на снижение массы опоры роторов турбин высокого и низкого давления; технический результат заключается в реализации этого назначения.

Существенные признаки:

ограничительные: опора роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя, интегрированная с сопловым аппаратом турбины низкого давления, наружный корпус, внутренний корпус, газовоздушные уплотнения, полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки, закрепленные своими кольцевыми выступами на периферийных полках в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении, корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, уплотнения масляной полости;

отличительные: корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями масляной полости размещен во внутреннем корпусе опоры без механической связи с ним и крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками, проходящими через полые лопатки соплового аппарата, часть полых лопаток соплового аппарата турбины низкого давления, предназначенных для прохода силовых стоек корпуса подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, выполнена с увеличенными по хорде и максимальной толщине профилями поперечного сечения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертеже показаны:

Фиг.1 - продольный разрез опоры роторов турбин высокотемпературного газотурбинного двигателя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Опора роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя (Фиг.1) включает в себя наружный корпус 1, внутренний корпус 2 с газовоздушными уплотнениями 3, 4, 5, полые лопатки 6 соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки. Блоки лопаток соплового аппарата турбины низкого давления закреплены своими выступами на периферийных полках 7 в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках 8 - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении. Корпус 9 подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями 10 и 11 масляной полости 12 размещен во внутреннем корпусе без механической связи с ним и крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками 13, проходящими через полые лопатки соплового аппарата. Часть полых лопаток соплового аппарата турбины низкого давления, предназначенных для прохода силовых стоек корпуса подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, выполнена с увеличенными по хорде и максимальной толщине профилями поперечного сечения. Силовые стойки корпуса подшипников выполнены полыми и используются для коммуникаций подвода и отвода масла на смазку подшипников, подвода воздуха на охлаждение корпуса подшипников, суфлирования масляной полости. Эти коммуникации соединены с фланцами, расположенными на наружном корпусе.

Наружный корпус, лопатки соплового аппарата и внутренний корпус с газовоздушными уплотнениями образуют силовую конструкцию, воспринимающую и передающую осевые усилия от давлений в полостях газовоздушных уплотнений на корпус двигателя.

Наружный корпус с закрепленным к нему своими силовыми стойками корпусом подшипников образуют силовую конструкцию, воспринимающую и передающую на корпус двигателя радиальные усилия от подшипников роторов турбин высокого и низкого давления.

Конструкция опоры роторов турбин высокого и низкого давления позволяет использовать несущую способность всех ее силовых элементов для передачи усилий двумя раздельными потоками на корпус двигателя:

- осевые усилия от давлений в полостях газовоздушных уплотнений,

- радиальные усилия от подшипников роторов турбин высокого и низкого давления,

что обеспечивает снижение ее массы.