×
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 21-30 из 102.
20.05.2013
№216.012.415d

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах. Технический результат, достигаемый при использовании данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482303
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
№216.012.48f7

Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя

Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя включает устройство регулирования подачи воздуха, поступающего от компрессора на охлаждение турбины. Устройство регулирования подачи воздуха расположено над валом турбокомпрессора и выполнено в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484259
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.490a

Регулируемое сверхзвуковое сопло турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. Регулируемое сверхзвуковое сопло содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему сходящиеся створки, соединенные с расходящимися створками, механизм синхронизации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484278
Дата охранного документа: 10.06.2013
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
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
10.07.2013
№216.012.54e3

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

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа турбореактивных, способам их опытного производства, испытания и доводки, а также промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытания ТРД на газодинамическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487334
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5da1

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, расположенный между роторами, опору с втулкой уплотнения и систему подачи и отвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489590
Дата охранного документа: 10.08.2013
Показаны записи 21-30 из 309.
10.07.2013
№216.012.54e3

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

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа турбореактивных, способам их опытного производства, испытания и доводки, а также промышленного производства и эксплуатации. В группе изобретений изложены способы испытания ТРД на газодинамическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487334
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5da1

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, расположенный между роторами, опору с втулкой уплотнения и систему подачи и отвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489590
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.611a

Двухконтурный газотурбинный двигатель

Двухконтурный газотурбинный двигатель содержит компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбину высокого давления с охлаждаемыми рабочими лопатками, турбину низкого давления. Думисная полость компрессора отделена от проточной части компрессора лабиринтным уплотнением. Магистраль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490490
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.611c

Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления

Группа изобретений относится к области управления работой ГТД, преимущественно авиационных, и может быть использована для управления подачей топлива в ГТД и НАК. Способ управления газотурбинным двигателем заключается в том, что расход топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490492
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6120

Выходное устройство двухконтурного газотурбинного двигателя

Выходное устройство содержит наружный корпус двигателя, внутренний корпус турбины, хвостовой обтекатель, элементы их крепления, расположенные за рабочим колесом последней ступени турбины, и смеситель. Элементы крепления выполнены в виде полых стоек. Смеситель выполнен в виде кольцевого элемента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490496
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.64bd

Выходное устройство турбины

Выходное устройство турбины содержит полые аэродинамические профилированные стойки. Стойки размещены в проточной части турбины за рабочим колесом последней ступени турбины и закреплены в положении, при котором средние линии выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491426
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.05.2014
№216.012.bfad

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514818
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.06.2014
№216.012.cede

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518729
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.cf05

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, теплообменник. Каждая из сопловых лопаток выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518768
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.06.2014
№216.012.d293

Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя

Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, установленные в нем надроторную вставку и сопловой аппарат с периферийными отверстиями, соединенными с системой подвода охлаждающего воздуха, ротор с рабочими лопатками с каналами охлаждения и выступом по периметру торцевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519678
Дата охранного документа: 20.06.2014
+ добавить свой РИД