×
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 41-50 из 102.
01.03.2019
№219.016.cc63

Топливный коллектор камеры сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции топливного коллектора камеры сгорания газотурбинного двигателя (ГТД). Топливный коллектор камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит кольцевую трубу для подачи топлива к форсункам, установленную внутри корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375597
Дата охранного документа: 10.12.2009
01.03.2019
№219.016.cc9a

Масляная система авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к масляной системе авиационного ГТД маневренного самолета. Маслосистема содержит, по меньшей мере, одну масляную полость, оборудованную двумя маслозаборниками, установленными в верхней и нижней противоположных частях полости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374469
Дата охранного документа: 27.11.2009
01.03.2019
№219.016.cd4f

Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к устройствам управления угловым положением направляющих лопаток статора компрессора и позволяет уменьшить нагрузки на опоры подшипника путем разнесения опор подшипника как можно дальше друг от друга без увеличения габаритов и веса конструкции и путем устранения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364754
Дата охранного документа: 20.08.2009
01.03.2019
№219.016.cec8

Система переброса рабочего тела для поворотного сопла турбореактивного двигателя

Система переброса рабочего тела для поворотного всеракурсного сопла турбореактивного двигателя содержит два полых рычага и два полых шарнирных узла, жестко закрепленных посредством проушин, охватывающих полые втулки, один - на неподвижном корпусе сопла двигателя, другой - на его подвижном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456468
Дата охранного документа: 20.07.2012
01.03.2019
№219.016.ceca

Устройство для наземных испытаний силовой установки в составе летательного аппарата

Устройство для наземных испытаний силовой установки в составе летательного аппарата относится к области специальных испытаний авиационных газотурбинных двигателей, в частности, к устройствам для проведения наземных испытаний двигателя в составе летательного аппарата для измерения силы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456569
Дата охранного документа: 20.07.2012
01.03.2019
№219.016.d084

Плоское сопло турбореактивного двигателя

Плоское сопло турбореактивного двигателя содержит корпус, шарнирно прикрепленные к нему дозвуковые створки, сверхзвуковые створки, внешние створки, кронштейны и гидроцилиндры, соединенные с рычагами, жестко прикрепленными к дозвуковым створкам, установленные снаружи боковых стенок корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462609
Дата охранного документа: 27.09.2012
29.03.2019
№219.016.f1ca

Система пневмопереброса для поворотного реактивного сопла турбореактивного двигателя

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к системам пневмопереброса для поворотных реактивных сопел, устанавливаемых на турбореактивных двигателях. Система пневмопереброса содержит два шарнирных узла, пневматически соединенных друг с другом при помощи телескопического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002315888
Дата охранного документа: 27.01.2008
29.03.2019
№219.016.f2e0

Способ наддува опор двухроторного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к способам наддува опор газотурбинных двигателей. На режиме запуска двигателя с момента начала запуска до частоты вращения роторов двигателя, близкой к частоте их вращения на режиме «малый газ», и режиме останова...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002374470
Дата охранного документа: 27.11.2009
29.03.2019
№219.016.f5bb

Шестеренный насос с торцовым входом

Шестеренный насос с торцовым входом относится к шестеренным гидромашинам и может быть использован в гидросистемах различных машин и, в частности, в маслосистемах газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Насос содержит корпус, выполненный в виде двух полуразъемов 1 и 2, составляющих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456478
Дата охранного документа: 20.07.2012
29.03.2019
№219.016.f5c0

Шестеренный насос с торцовым входом

Шестеренный насос с торцовым входом относится к шестеренным гидромашинам и может быть использован в гидросистемах различных машин и, в частности, в маслосистемах газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Насос содержит корпус 1, размещенные в нем шестерни 3 и 4, одна из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456476
Дата охранного документа: 20.07.2012
Показаны записи 41-50 из 309.
20.03.2015
№216.013.3284

Способ серийного производства турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, выполненный этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства турбореактивного двигателя изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544407
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3285

Способ серийного производства турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, выполненный этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства турбореактивного двигателя изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544408
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3286

Способ серийного производства турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, выполненный этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства турбореактивного двигателя изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544409
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3287

Способ серийного производства турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, выполненный этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства ТРД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не менее восьми - от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544410
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3288

Способ серийного производства турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, выполненный этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. В способе серийного производства ТРД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не менее восьми - от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544411
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3289

Способ доводки опытного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям. Доводке подвергают опытный ТРД, выполненный двухконтурным, двухвальным. Доводку ТРД производят поэтапно. На каждом этапе подвергают испытаниям на соответствие заданным параметрам от одного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544412
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.328b

Газотурбинный двигатель

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Газотурбинный двигатель выполнен двухконтурным, двухвальным. Двигатель содержит не менее восьми модулей, смонтированных, предпочтительно, по модульно-узловой системе, включая компрессор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544414
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.328c

Способ эксплуатации турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, эксплуатируемый этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. В способе эксплуатации турбореактивного двигателя (ТРД) перед каждым запуском двигателя, выполненного двухконтурным, двухвальным, осуществляют проверку готовности двигателя к работе, производят запуск, прогрев и вывод двигателя на рабочие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544415
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.328d

Способ капитального ремонта турбореактивного двигателя (варианты) и турбореактивный двигатель, отремонтированный этим способом (варианты), способ капитального ремонта партии, пополняемой группы турбореактивных двигателей и турбореактивный двигатель, отремонтированный этим способом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. В способе капитального ремонта турбореактивного двигателя (ТРД), вариантно осуществляемого способами, изложенными в группе изобретений, связанных единым творческим замыслом, последовательно выполняют операции, в совокупности вариантно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544416
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3290

Способ доводки опытного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. Доводке подвергают опытный ГТД, выполненный двухконтурным, двухвальным. Обследуют и при необходимости заменяют доработанными любой из поврежденных в испытаниях или несоответствующих требуемым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544419
Дата охранного документа: 20.03.2015
+ добавить свой РИД