Результат интеллектуальной деятельности: Опора двухвального газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области газотурбинной техники и может использоваться в конструкциях двухвальных газотурбинных двигателей авиационного и стационарного назначения.

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.