Результат интеллектуальной деятельности: МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к маслосистеме авиационного газотурбинного теплонапряженного двигателя.

Известна масляная система авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая маслобак с магистралью суфлирования, суфлер-сепаратор, теплообменник и магистраль суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора, подключенную к воздухоотделителю (патент RU №2468227, опубл. 27.11.2012 г.).

Известная маслосистема в случае ее использования в теплонапряженном двигателе будет иметь большой расход масла из-за значительного его испарения.

Большой расход масла влечет за собой увеличенную емкость маслобака, что невозможно из-за отсутствия места в силовой установке для его размещения.

Следует обратить внимание на увеличение веса силовой установки, дороговизну авиационного масла, снижение продолжительности полета без дозаправки маслом в воздухе и ухудшение экологических характеристик двигателя. Источником повышенного расхода масла в двигателе, в первую очередь, является масловоздушная смесь с высоким давлением и большим количеством испарившегося масла, которая прошла через систему суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора и попала в суфлер-сепаратор. Известно, что суфлер-сепаратор не улавливает пары масла и они свободно проходят в окружающую атмосферу.

Также следует заметить, что система откачки масловоздушной эмульсии из масляных полостей опорных подшипников ротора авиационного ГТД переразмерена в несколько раз (не менее чем в 3 раза), поэтому вместе с масловоздушной эмульсией в маслобак переправляется большое количество масла и в паровой фазе, которое также не может быть уловлено суфлером-сепаратором.

Задача настоящего изобретения - снижение расхода масла за счет конденсации паров масла, попадающих как в систему суфлирования, так и в систему откачки масла с возвратом конденсата в маслобак для повторного его использования.

Указанная задача решается тем, что в масляной системе авиационного газотурбинного двигателя, содержащей маслобак с магистралью суфлирования, суфлер-сепаратор, теплообменник и магистраль суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора, подключенную к воздухоотделителю, согласно изобретению в магистраль суфлирования маслобака установлен дополнительный теплообменник, выход из которого подключен к входу в суфлер-сепаратор, а выход из последнего сообщен с атмосферой, причем воздухоотделитель установлен внутрь маслобака так, что воздухоотводящий его канал сообщен со свободным объемом маслобака, а канал подвода соединен с магистралью суфлирования масляных полостей подшипниковых опор ротора.

При реализации предложенной маслосистемы пары масла, образовавшиеся в масляных полостях подшипниковых опор ротора двигателя и внутренних трубопроводах суфлирования, вместе с газовоздушной смесью поступают в маслобак и через магистраль суфлирования попадают в теплообменник, где пары масла конденсируются с образованием мельчайших частиц жидкости и уносятся под перепадом давлений газовоздушной смесью на вход суфлера-сепаратора, который их улавливает и переправляет с помощью насоса откачки в маслобак.

На чертеже изображена принципиальная схема масляной системы авиационного ГТД.

Масляная система содержит масляные полости 1, 2, 3 подшипниковых опор ротора и масляную полость 4 коробки двигательных агрегатов (КДА) 5. В нижней части масляных полостей 1, 2, 3 и 4 установлены маслосборники, подключенные системой масляных магистралей к насосам откачки масла, выполненным в виде единого блока 6 насосов, установленного на КДА 5. На КДА 5 установлен также и нагнетающий насос 7, вход в который подключен масляной магистралью к заборнику масла, расположенному в нижней части полости маслобака 8, а выход из него через фильтр и теплообменник 9 сообщен системой масляных магистралей с форсунками подачи масла. Маслосистема содержит и приводной центробежный суфлер-сепаратор 10, вход в который сообщен с масляной полостью 4 КДА 5, а через дополнительный теплообменник 11, установленный в магистрали 12 суфлирования маслобака 8, со свободным объемом внутри последнего. Внутри маслобака 8 расположены два воздухоотделителя 13 и 14, выполненные по типу колодцев (циклонов). Воздухоотделитель 13 подключен к откачивающим магистралям насоса 15 и блока 6 насосов откачки, а воздухоотделитель 14 подключен к магистрали 16 суфлирования масляных полостей 1, 2 и 3 подшипниковых опор ротора двигателя.

Выходы из воздухоотделителей 13 и 14 выведены в свободный объем маслобака 8. Выход из суфлера-сепаратора 17 сообщен с атмосферой, а улавливаемое им масло через боковое отверстие 18 подведено на вход откачивающего насоса 15.

Когда авиационный ГТД работает на повышенных эксплуатационных режимах, а также при испытаниях его с имитацией высотно-скоростных условий полета (с наддувом и подогревом воздуха на входе), резко возрастает температура масла на выходе из двигателя (до 200°C и более), что приводит к его обильному парообразованию, приводящему к быстрому расходованию масла. Этому способствует также и рост давления воздуха в масляных полостях подшипниковых опор ротора из-за утечек через воздушные уплотнения, который достигает порядка ~0,5 ^кгс/_см ², благодаря чему через магистрали системы суфлирования вытесняется большое количество газовоздушной смеси, включающее в себя и масло в распыленном состоянии, которое обтекает горячие стенки масляных полостей и внутренние стенки суфлирующих трубопроводов, нагретые до температуры порядка ~300…350°С, что интенсифицирует процесс его испарения.

При работе двигателя масло из маслобака 8 поступает по всасывающей магистрали на вход нагнетающего насоса 7, который переправляет его под давлением через фильтр и теплообменник 9 по системе напорных магистралей к форсункам подачи масла, установленным в масляных полостях 1, 2, 3 подшипников опор ротора и в масляной полости 4 КДА 5. Отработанное масло в виде масловоздушной смеси (эмульсии), включающее в себя также и пары масла, откачивается блоком 6 насосов и переправляется на вход воздухоотделителя 13; туда же попадает масло и из откачивающего насоса 15, всасывающая магистраль которого подключена к отверстию 18, куда отводится уловленное суфлером-сепаратором 10 масло.

Нагретая в масляных полостях 1, 2 и 3 газовоздушная смесь вместе с распыленными частицами масла попадает в систему суфлирования магистралей, где часть масла испаряется, контактируя с горячими внутренними стенками трубопроводов, и через суфлирующую магистраль 16 на вход воздухоотделителя 14.

Газовоздушная смесь вместе с парами масла собирается в верхней части маслобака 8 в свободном от масла объеме и под перепадом давлений устремляется по магистрали 12 суфлирования маслобака в дополнительный теплообменник 11, где пары масла конденсируются и потоком газовоздушной смеси переносятся на вход центробежного суфлера-сепаратора 10, где улавливаются им и переправляются через откачивающий насос 15 опять в маслобак для повторного использования.