Результат интеллектуальной деятельности: ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ТУРБОВАЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ-ТВАД

Настоящее изобретение относится к области разработки газотурбинных двигателей, а более конкретно к конструкции газосборника выходного устройства турбовальных двигателей - ТВаД, предназначенных для эксплуатации в составе вертолетов.

Известен узел межвальной опоры газотурбинного двигателя, содержащий валы компрессоров высокого и низкого давления, вал турбины низкого давления, промежуточный вал, установленный на валу компрессора низкого давления, регулировочный элемент, межвальный радиально-упорный шарикоподшипник, наружное кольцо которого установлено на внутренней поверхности вала компрессора высокого давления, а внутреннее - на наружной поверхности промежуточного вала, размещенный в масляной полости, ограниченной контактным уплотнением, и радиально-упорный шарикоподшипник, размещенный на валу компрессора высокого давления, во внутреннем кольце межвального шарикоподшипника выполнены сквозные радиальные пазы, между валами компрессоров высокого и низкого давления образован кольцевой канал, на статоре компрессора высокого давления установлена масляная форсунка, а на наружной поверхности промежуточного вала со стороны кольцевого канала выполнены продольные пазы, соединенные между собой на их выходах кольцевой канавкой, расположенной напротив радиальных пазов внутреннего кольца межвального подшипника (см. Патент №2303148, МПК F02C 7/06, опубл. 20.07.2007 г.).

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции и трудоемкость изготовления.

Известна опора газотурбинного двигателя с подшипником, закрепленным на корпусе двигателя, и с масляной полостью вокруг подшипника, что в лабиринтном уплотнении, отделяющем масляную полость опоры от воздушной полости двигателя, выполнена промежуточная воздушно-масляная полость, соединенная на входе через щель с масляной полостью и через лабиринтное уплотнение с воздушной полостью, а на выходе через канал в нижней части статорного фланца лабиринтного уплотнения - с масляной полостью, при этом промежуточная воздушно-масляная полость образована Л-образным выступом статорного фланца, конический козырек выступа выполнен под острым углом к оси опоры (см. Патент №2189475, МПК F02C 7/06, опубл. 20.09.2002 г.).

Недостатком данной конструкции является сложность конструкции и трудоемкость изготовления.

Наиболее близким к предложенному изобретению является газосборник выходного устройства турбовального двигателя - ТВаД ГТД-350, содержащий компрессор, редуктор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину, циркуляционную масляную систему смазки, систему суфлирования, газосборник выходного устройства, в центральной части которого расположен узел опор турбины, с элементами системы смазки подшипников. Конструктивно на двигателе ТВаД ГТД-350 подача масла для смазки подшипников опор свободной турбины осуществляется посредством трубки подвода масла, при этом трубка подвода масла к опорам подшипников с обеих концов жестко приварена к внутреннему корпусу (см. Е.И. Никитин, «Турбовальный двигатель ГТД-350», Москва, 1978 г., стр.88, рис.40).

Недостатком указанной конструкции газосборника выходного устройства турбовального двигателя ТВаД ГТД-350 является то, что при наличии больших градиентов температур, а температура деталей газосборника выходного устройства, омываемых горячими газами, достигает до +600°C, в то время как детали масляной системы имеют температуру не более +150°C, жесткое двухстороннее крепление трубки подвода масла к опорам подшипников вызывает разный уровень величин температурных расширений трубки и деталей опор с цилиндрической оболочкой, входящих в силовую схему газосборника, что приводит к возникновению термоусталостных трещин на трубке и, как следствие, к течи масла, что недопустимо.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение надежности газосборника выходного устройства турбовального двигателя - ТВаД ГТД.

Поставленная техническая задача в выходном устройстве турбовального двигателя - ТваД, содержащем компрессор, редуктор, камеру сгорания, турбину компрессора, свободную турбину, циркуляционную масляную систему смазки, систему суфлирования, газосборник выходного устройства, в центральной части которого расположен узел опор турбины, соединенных между собой цилиндрической оболочкой, входящей в силовую схему газосборника, и включающий в себя элементы системы смазки подшипников опор турбины с жестко закрепленной трубкой подвода масла, полость для продува охлаждающим воздухом, достигается тем, что на участке магистрали подвода масла к подшипникам опор турбин, во внутреннем корпусе газосборника, размещена трубка подвода масла, жестко закрепленная одним концом к корпусу, а другим концом, через приваренный к ней наконечник, снабженный упругими демпфирующими-уплотняющими кольцами, свободно размещена в проточке внутреннего корпуса.

Кроме того, в угольнике, в котором монтируется трубка, выполнена проточка, соответствующая длине наконечника.

Упругие демпфирующие-уплотняющие кольца, установленные в канавках наконечника, кроме демпфирования уплотняют зазор между наконечником и корпусом.

Проточка в угольнике обеспечивает монтаж трубки на соответствующее место в корпусе.

Технический эффект в части заявленного изобретения заключается в снятии напряжений в трубке, возникающих от воздействия переменных температур и динамических напряжений, вызванных вибрацией, за счет подвижности другого конца трубки, что существенно снижает вероятность появления термоусталостных трещин в трубке подвода масла.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На чертеже показан продольный разрез заявляемого технического решения, где во внутреннем корпусе газосборника размещена трубка подвода масла 1, снабженная наконечником 5 с упругими демпфирующими-уплотнительными кольцами 4, а в угольнике 2 для обеспечения сборки выполнена проточка 6, соответствующая длине наконечника 5, при этом один конец трубки подвода масла 1 приварен к корпусу (угольнику) 2, а на второй конец приварен наконечник 5, в канавках которого установлены упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4, что позволяет снизить уровень напряжений в трубке от воздействия переменных температур и динамических нагрузок при работе двигателя.

Упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4, установленные в канавках наконечника 5, кроме демпфирования уплотняют зазор между наконечником 5 и задней втулкой 3. Осевой зазор «C» определяется и назначается по результатам расчета исходя из температурного состояния газосборника выходного устройства.

Предложенная в заявке конструкция работает следующим образом.

После запуска двигателя детали, омываемые горячими газами, за короткий промежуток времени нагреваются до +600°C, а трубка подвода масла 1 из-за циркуляционной системы подачи масла и хорошо организованного охлаждения обдувом воздуха, подаваемого от компрессора, имеет температуру не более +150°C, при такой разнице температур линейные расширения у них также будут существенно отличаться, и второй конец маслоподводящей трубки 1 с наконечником 5, в канавках которого установлены упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4, что позволяет свободное осевое перемещение наконечника 5 в отверстии. Одновременно упругие демпфирующие-уплотнительные кольца 4 снижают уровень динамических напряжений, вызванных колебаниями, которые всегда присутствуют при работе двигателя.