×
29.03.2019
219.016.f5f6

Результат интеллектуальной деятельности: ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным и содержит компрессор высокого давления, примыкающую к нему думисную полость, камеру сгорания и оснащенные дисками с охлаждаемым сопловым аппаратом, включающим охлаждаемые сопловые лопатки, турбины высокого и низкого давления с проточной частью, междисковой полостью и каналом охлаждения междисковой полости, сообщенным с питающим коллектором на входе. Канал охлаждения междисковой полости отделен от проточной части турбины лабиринтным уплотнением и щелевым зазором. Питающий коллектор канала охлаждения междисковой полости сообщен с думисной полостью компрессора через входной коллектор системы охлаждения сопловых лопаток турбины низкого давления и теплообменник второго контура двигателя. Сопловые лопатки выполнены с внутренними полостями, сообщенными с системой охлаждения. Коллектор канала охлаждения междисковой полости отделен от внутренних полостей охлаждаемых сопловых лопаток и соединен с входным коллектором системы охлаждения лопаток через транзитные трубки, установленные во внутренних полостях лопаток с зазором относительно их стенок. Транзитные трубки содержат участки с калиброванным проходным сечением. Между транзитной трубкой и стенками лопатки размещен перфорированный дефлектор, выполненный в виде оболочки, охватывающей большую часть поперечного сечения внутренней полости лопатки с конгруентным приближением к внутренней поверхности полости с образованием зазора, достаточного для смывания стенок со стороны полости охлаждающим потоком воздуха, подаваемого в полость, и отвода воздуха через щель в тыльной части лопатки. Канал охлаждения междисковой полости выполнен из последовательно дополняющих друг друга полостей охлаждения центральной и прикорневой частей дисков турбин высокого и низкого давлений, отделенных лабиринтным уплотнением. Изобретение повышает надежность и долговечность двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к системам охлаждения газотурбинных двигателей с помощью воздуха.

Известен двухконтурный газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, камеру сгорания и двухступенчатую турбину с охлаждаемым сопловым аппаратом между ступенями турбины и каналом охлаждения междисковой полости, питающий воздуховод которого через теплообменник, установленный во втором контуре двигателя, и внутренние полости охлаждаемых сопловых лопаток соединен с полостью компрессора высокого давления (см. патент РФ №459986, МПК F02C 7/18, опубл. 08.12.1976 г.). Недостатком такого решения является использование для охлаждения междисковой полости очень дорогого воздуха, отбираемого перед камерой сгорания.

Этот недостаток устранен в другом техническом решении, наиболее близком к предлагаемому нами, а именно в газотурбинном двигателе, содержащем компрессор высокого давления, камеру сгорания и турбины высокого и низкого давлений с охлаждаемым сопловым аппаратом турбины низкого давления и каналом охлаждения междисковой полости с питающим коллектором на входе, причем канал охлаждения междисковой полости отделен от проточной части турбины лабиринтным с уплотнением и щелевым зазором, а питающий коллектор канала охлаждения междисковой полости через входной коллектор системы охлаждения сопловых лопаток и теплообменник, установленный во втором контуре двигателя, соединен с думисной полостью компрессора высокого давления (см. патент РФ №2200859, МПК F02C 7/12, опубл. 20.03.2003 г.).

Однако охлажденный в теплообменнике охлаждающий воздух, проходя через внутренние полости сопловых лопаток нагревается там и поступает на охлаждение междисковой полости нагретым до такой степени, что становится непригодным для эффективного охлаждения боковых поверхностей дисков турбины.

Задача изобретения состоит в повышении надежности и долговечности двигателя путем понижения температуры рабочих элементов турбины за счет снижения температуры охлаждающего воздуха, поступающего в междисковую полость для охлаждения дисков и лопаток турбин.

Поставленная задача решается за счет того, что газотурбинный двигатель, согласно изобретению, выполнен двухконтурным, содержит компрессор высокого давления с ротором, статором, примыкающую к компрессору думисную полость, камеру сгорания и оснащенные дисками с охлаждаемым сопловым аппаратом, включающим охлаждаемые сопловые лопатки, турбины высокого и низкого давления с проточной частью, междисковой полостью и каналом охлаждения междисковой полости, сообщенным с питающим коллектором на входе, причем канал охлаждения междисковой полости отделен от проточной части турбины лабиринтным уплотнением и щелевым зазором, а питающий коллектор канала охлаждения междисковой полости сообщен с думисной полостью компрессора через входной коллектор системы охлаждения сопловых лопаток турбины низкого давления и теплообменник второго контура двигателя, при этом сопловые лопатки выполнены с внутренними полостями, сообщенными с упомянутой системой охлаждения, а коллектор канала охлаждения междисковой полости отделен от внутренних полостей охлаждаемых сопловых лопаток и соединен с входным коллектором системы охлаждения указанных лопаток через транзитные трубки, установленные для этого во внутренних полостях лопаток с зазором относительно их стенок, при этом транзитные трубки содержат участки с калиброванным проходным сечением, причем между транзитной трубкой и стенками лопатки размещен перфорированный дефлектор, выполненный в виде оболочки, охватывающей большую часть поперечного сечения внутренней полости лопатки с конгруентным приближением к внутренней поверхности полости с образованием зазора, достаточного для смывания стенок со стороны полости охлаждающим потоком воздуха, подаваемого в полость, и отвода воздуха через щель в тыльной части лопатки, а канал охлаждения междисковой полости выполнен из последовательно дополняющих друг друга полостей охлаждения центральной и прикорневой частей дисков турбин высокого и низкого давлений, отделенных лабиринтным уплотнением.

При этом сопловые аппараты могут быть выполнены из блоков сопловых лопаток, средняя из которых в каждом блоке содержит одну транзитную трубку, пропущенную через полость лопатки с зазором от ее стенок.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении надежности и долговечности двигателя путем предложенной в изобретении системы смывания рабочих элементов турбины воздухом с пониженной температурой за счет разделения потоков охлаждающего воздуха по двум контурам двигателя и подачи менее нагретого воздуха в междисковую полость турбины, а также за счет устранения избыточного нагрева воздуха в дефлекторных полостях соплового аппарата турбин.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан продольный разрез газотурбинного двигателя;

на фиг.2 - поперечный разрез транзитной трубки в районе калиброванных отверстий;

на фиг.3 - поперечный разрез пера лопатки с дефлектором в ней;

на фиг.4 - поперечный разрез соплового аппарата для случая, когда транзитная трубка размещена в средней сопловой лопатке.

Газотурбинный двигатель содержит компрессор 1 высокого давления, думисную полость 2 с лабиринтным уплотнением 3 между ней и последней ступенью компрессора высокого давления 1, камеру 4 сгорания и турбину 5 высокого давления, турбину 6 низкого давления с охлаждаемым сопловым аппаратом 7 и каналом 8 охлаждения междисковой полости, выполненным в виде последовательно расположенных питающего коллектора 9, полости 10 охлаждения центральной зоны диска 11 турбины 5 высокого давления и полости 12 охлаждения корневой части диска 11 турбины 5 высокого давления и диска 13 турбины 6 низкого давления, отделенных друг от друга лабиринтным уплотнением 14. От проточной части 15 турбины полость 10 охлаждения отделена лабиринтным уплотнением 16, а полость 12 охлаждения - щелевым зазором 17.

Питающий коллектор 9 через входной коллектор 18 системы охлаждения сопловых лопаток 19 и теплообменник 20, установленный во втором контуре 21 двигателя, соединен с думисной полостью 2 компрессора 1 высокого давления. Питающий коллектор 9 отделен от внутренних полостей 22 охлаждаемых сопловых лопаток 19 стенкой 23 и соединен с входным коллектором 18 системы охлаждения сопловых лопаток 19 транзитными трубками 24, установленными во внутренних полостях 22 сопловых лопаток 19 с зазором относительно их стенок 25. Транзитные трубки 24 снабжены калиброванными участками 26 на их входе.

Для сопловых аппаратов 7, состоящих из блоков 27 сопловых лопаток 19, в каждом блоке выполнена одна транзитная трубка 24, размещенная в средней лопатке 19. Между стенкой 25 сопловых лопаток 19 и транзитной трубкой 24 размещены дефлекторы 28 с перфорационными отверстиями 29 для охлаждения стенок 25 сопловых лопаток 19.

Думисная полость 2 соединена с входным коллектором 18 системы охлаждения сопловых лопаток 19 воздуховодом 30.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

Воздух от компрессора 1 высокого давления через лабиринтное уплотнение 3 поступает в думисную полость 2, откуда через стойки камеры 4 сгорания по воздуховоду 30 через теплообменник 20, установленный во втором контуре 21 двигателя, во входной коллектор 18 системы охлаждения сопловых лопаток 19. Из входного коллектора 18 воздушный поток разветвляется на два направления: одно -через внутренние полости 22 охлаждаемых сопловых лопаток 19 охлаждаемого соплового аппарата 7 и выходит через заднюю кромку лопатки 19 в проточную часть 15 турбин 5 и 6 соответственно высокого и низкого давления, а второе - через калиброванные входы 26 транзитных трубок 24 в питающий коллектор 9 канала 8 охлаждения междисковой полости и из нее в полость 10 для охлаждения центральной зоны диска 11 турбины 5 высокого давления и далее через лабиринтное уплотнение 14 в полость 12 для охлаждения центральной части диска 11 турбины 5 высокого давления и диска 13 турбины 6 низкого давления и через щелевой зазор 17 вытекает в проточную часть 15 турбины, омывая и охлаждая боковые поверхности дисков 11 и 13. Охлаждающий воздух, вытекающий через лабиринтное уплотнение 16 из полости 10 в проточную часть 15 турбины, омывает периферийную зону диска 11 турбины 5 высокого давления, охлаждая эту часть диска.

Для сопловых аппаратов 7, состоящих из блоков 27 по три сопловых лопатки 19 в каждом блоке, воздух в полости 10 и 12 каждого блока 27 поступает только через одну транзитную трубку 24, размещенную в средней лопатке 19 блока 27.

Для соплового аппарата 7, в сопловых лопатках 19 которого размещены дефлекторы 28, охлаждающий воздух из внутренних полостей 22 поступает через перфорационные отверстия 29 на стенки 25, а далее вытекает через выходные кромки в проточную часть 15 турбин.

Транспортировка охлаждающего воздуха в междисковую полость через транзитные трубки значительно уменьшает поверхность соприкосновения этого охлаждающего воздуха со стенками лопатки, в результате чего уменьшается его подогрев, снижается его температура, а так как этот воздух омывает поверхность конструкции междисковой полости, включая диски турбин, то через это снижается температура и собственно дисков.

Дополнительное снижение подогрева охлаждающего воздуха в транзитных трубках происходит за счет снижения контактной поверхности теплоподвода от стенки лопаток к транзитной трубке, когда последние размещены только в средних лопатках сопловых блоков.

Следующее снижение температуры дисков происходит, когда транзитная трубка размещена внутри дефлектора с перфорационными отверстиями, так как в этом случае снижается подогрев воздуха, находящегося внутри дефлектора, за счет того, что между стенкой лопатки и дефлектором существует зазор, через который циркулирует охлаждающий воздух.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет уменьшить подогрев воздуха, поступающего в междисковую полость, снизить температуру охлаждающего воздуха, поступающего к конструкции турбин и, в частности, температуру дисков со стороны междисковой полости.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 102.
27.02.2013
№216.012.2c3a

Способ контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, к контролю технического состояния во время их эксплуатации для принятия решений по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В известном способе контроля технического состояния в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476849
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.04.2013
№216.012.375d

Элемент охлаждаемой лопатки турбомашины

Изобретение относится к охлаждению газотурбинного двигателя и, в частности, к усовершенствованию охлаждения профильной части и полок лопатки турбины высокого давления. Элемент охлаждаемой лопатки турбомашины содержит канал для охлаждающего воздуха, выполненный внутри лопатки в направлении вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479726
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.37ba

Защитная маскирующая система для летательного аппарата, подвергающегося радиолокационному облучению

Изобретение относится к средствам защиты и маскирования объектов от систем радиолокационного облучения и опознавания, захвата, автоматического сопровождения и целеуказания, работающих в радиолокационном диапазоне электромагнитного спектра. Защитная маскирующая система для летательного аппарата,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479819
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3abf

Маслосистема энергетической газотурбинной установки

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к маслосистеме энергетической газотурбинной установки, применяемой на газоперекачивающих и электрических станциях для привода различных агрегатов (насосов, газовых и воздушных компрессоров, электрогенераторов и т.п.). Маслосистема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480600
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3ac3

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель содержит корпус, в котором последовательно расположены турбина с затурбинным обтекателем, смеситель, форсажная камера, сопло. Затурбинный обтекатель содержит охлаждаемую и неохлаждаемую части. В охлаждаемой части выполнен кольцевой канал, образованный внутренней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480604
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b40

Установка для испытания вращающихся элементов конструкции машин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480729
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e7d

Турбореактивный двигатель, способ испытания турбореактивного двигателя, способ производства партии турбореактивных двигателей (варианты), способ эксплуатации турбореактивного двигателя

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа турбореактивных, способам их испытания, опытного и промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытаний ТРД. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481564
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3e7e

Газотурбинный двигатель. способ испытания газотурбинного двигателя (варианты). способ производства газотурбинного двигателя. способ доводки газотурбинного двигателя. способ промышленного производства газотурбинных двигателей. способ эксплуатации газотурбинного двигателя

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа газотурбинных, к способам их опытного производства, испытания и доводки, а также промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытания ГТД на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481565
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.40c3

Радиопоглощающий материал

Изобретение относится к радиопоглощающему материалу. Радиопоглощающий материал состоит из полимерного связующего, наполнителя в виде смеси порошкообразного феррита и карбонильного железа с диаметром частиц сферической формы 10-50 мкм и смеси фуллеренов С-60 и С-70. Радиопоглощающий материал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482149
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.4148

Турбомашина

Изобретение относится к турбомашинам, а именно к смазочным устройствам подшипников опор роторов турбин газотурбинных двигателей. Турбомашина содержит ротор высокого давления, ротор низкого давления, подшипник, опору с втулкой уплотнения, систему подачи и отвода масла в масляную емкость опоры....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482282
Дата охранного документа: 20.05.2013
Показаны записи 11-20 из 309.
10.05.2013
№216.012.3e7d

Турбореактивный двигатель, способ испытания турбореактивного двигателя, способ производства партии турбореактивных двигателей (варианты), способ эксплуатации турбореактивного двигателя

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа турбореактивных, способам их испытания, опытного и промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытаний ТРД. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481564
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3e7e

Газотурбинный двигатель. способ испытания газотурбинного двигателя (варианты). способ производства газотурбинного двигателя. способ доводки газотурбинного двигателя. способ промышленного производства газотурбинных двигателей. способ эксплуатации газотурбинного двигателя

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа газотурбинных, к способам их опытного производства, испытания и доводки, а также промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытания ГТД на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481565
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.40c3

Радиопоглощающий материал

Изобретение относится к радиопоглощающему материалу. Радиопоглощающий материал состоит из полимерного связующего, наполнителя в виде смеси порошкообразного феррита и карбонильного железа с диаметром частиц сферической формы 10-50 мкм и смеси фуллеренов С-60 и С-70. Радиопоглощающий материал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482149
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.4148

Турбомашина

Изобретение относится к турбомашинам, а именно к смазочным устройствам подшипников опор роторов турбин газотурбинных двигателей. Турбомашина содержит ротор высокого давления, ротор низкого давления, подшипник, опору с втулкой уплотнения, систему подачи и отвода масла в масляную емкость опоры....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482282
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.417c

Комбинированный центробежно-шестеренный насос

Изобретение относится к области машиностроения и касается насосов, применяемых в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Насос содержит расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482334
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.41f9

Газотурбинный двигатель, способ испытания газотурбинного двигателя (варианты), способ производства партии газотурбинных двигателей (варианты), способ эксплуатации газотурбинного двигателя

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа газотурбинных, способам их испытания, опытного и промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытаний ГТД. Испытания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482459
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.4928

Центробежно-шестеренный насос

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Центробежно-шестеренный насос содержит расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, каналы подвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484308
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.49ad

Газотурбинный двигатель. способ испытания газотурбинного двигателя. способ производства партии газотурбинных двигателей (варианты). способ эксплуатации газотурбинного двигателя

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа газотурбинных, способам их испытания, опытного и промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытаний ГТД. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484441
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d47

Подшипник скольжения с наноструктурным металлокерамоматричным антифрикционным покрытием

Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиационной, газонефтедобывающей, автомобильной промышленности и энергомашиностроении. Подшипник скольжения включает корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485365
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.54e2

Турбореактивный двигатель. способ испытания турбореактивного двигателя (варианты). способ производства турбореактивного двигателя. способ промышленного производства турбореактивного двигателя. способ эксплуатации турбореактивного двигателя

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа турбореактивных, способам их испытания, опытного и промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытаний ТРД....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487333
Дата охранного документа: 10.07.2013
+ добавить свой РИД