Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРА ДВУХРОТОРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к конструкции опор двигателя.

Известна опора двухроторного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая цапфу ротора высокого давления, размещенную на наружней поверхности цапфы внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны (патент США 5160251, кл. F 01 D 25/16, 1992 г.).

В известной конструкции масляная ванна размещена под подшипником, что увеличивает его габариты, а именно строительную высоту подшипника. При увеличении габаритов подшипника в нем из-за увеличения окружных скоростей его подвижных элементов возрастает кинематическое тепловыделение, приводящее к увеличению температуры масла. В свою очередь, повышение температуры масла увеличивает его испаряемость и коксообразование, что, с одной стороны, приводит к повышению потерь масла во внешнюю среду, а с другой - к снижению надежности двигателя.

Кроме того, из-за одинаковой высоты буртиков, ограничивающих полость масляной ванны, слив масла из масляной ванны происходит в обе стороны, что может привести к попаданию масла в глухую межвальную полость с его последующим коксованием в ней. Это также снижает надежность двигателя.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения тепловыделения в подшипнике за счет уменьшения его строительной высоты и исключения возможности попадания масла в закрытые (глухие) зоны опоры.

Для достижения указанного технического результата в опоре двухроторного газотурбинного двигателя, содержащей цапфу ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны, фиксирующая гайка выполнена с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, полость масляной ванны образована торцевой поверхностью цапфы и внутренней поверхностью и ограничивающим буртиком фиксирующей гайки, а на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника выполнены кольцевые коллекторы, сообщенные между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками, при этом высота ограничивающего буртика меньше, чем расстояние от внутренней поверхности гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы.

Выполнение фиксирующей гайки с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, и образование ее внутренней поверхностью, ограничивающим буртиком и торцевой поверхностью цапфы полости масляной ванны позволяет разместить масляную ванну относительно продольной оси двигателя на одном уровне с обоймой подшипника, что уменьшает строительную высоту подшипника, тем самым снижая тепловыделение в нем.

Выполнение на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника кольцевых коллекторов, сообщенных между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками, позволяет подвести масло из полости масляной ванны к питательным форсункам подшипника.

Выполнение ограничивающего буртика с высотой, меньшей чем расстояние от внутренней поверхности гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы, соответствующее высоте торца цапфы, гарантирует слив масла в одну стороны через буртик в масляную полость.

Предлагаемая опора иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 показан продольный разрез опоры двухроторного ГТД;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Опора двухроторного ГТД содержит цапфу 1 ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму 2 подшипника 3, фиксирующую гайку 4, полость масляной ванны 5 и масляную полость 6. Фиксирующая гайка 4 выполнена с ограничивающим буртиком 7. Полость масляной ванны 5 образована внутренней поверхностью фиксирующей гайки 4, ограничивающим буртиком 7 и торцевой поверхностью 8 цапфы 1. На поверхности цапфы 1 в месте посадки внутренней обоймы 2 подшипника 3 выполнены кольцевые коллекторы 9 и 10, сообщенные между собой масляными канавками 11, а с полостью масляной ванны 5 - масляными канавками 12.

Ограничивающий буртик 7 выполнен с высотой, меньшей расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки 4 до внутреннего диаметра торцевой поверхности 8 цапфы 1.

Опора двухроторного ГТД работает следующим образом.

Масло из питающих форсунок 13 поступает в полость 6 масляной ванны, из которой основной поток масла проходит через масляные канавки 12 и поступает в кольцевой коллектор 9. Часть масла из коллектора 9 поступает через масляные канавки 11 в кольцевой коллектор 10. Другая часть масла из коллектора 9 и масло из коллектора 10 поступает в форсунки 14 подшипника 3 для его смазки и охлаждения. Подогретое масло из подшипника 3 сливается в масляную полость 6.

Излишки масла, поступившие в полость масляной ванны от питающих форсунок 13, сливаются только в одну сторону - через ограничивающий буртик 7 в масляную полость 6, поскольку высота буртика меньше расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки 4 до внутреннего диаметра торцевой поверхности 8 цапфы 1. В результате практически исключается попадание масла в глухие полости опоры и воздушный тракт опоры.

После останова двигателя масло сливается из всех полостей, в которых оно находилось при работе, через форсунки 14 подшипника 3 в масляную полость 6, тем самым исключая коксование за счет теплопритока от нагретых элементов опоры.

Расположение масляной ванны 5 на одном уровне относительно продольной оси двигателя с внутренней обоймой 2 подшипника 3 позволяет снизить строительную высоту подшипника 3. Уменьшение габаритов подшипника при сохранении частоты вращения ротора двигателя уменьшает окружные скорости вращения элементов подшипника, что в свою очередь уменьшает кинематический нагрев масла в подшипнике.

Предложенное техническое решение, с одной стороны, уменьшая вероятность попадания масла в глухие зоны опоры и исключая его последующее коксование и загрязнение частицами кокса масла и маслянных полостей опоры, а с другой стороны, снижая кинематическое тепловыделение в подшипнике, повышает надежность работы двигателя.