Результат интеллектуальной деятельности: ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, в частности к устройствам, предназначенным для очистки от загрязнений воздуха, используемого для наддува подшипниковых опор газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известен пылеотделитель для наддува воздухом опор газотурбинных двигателей, содержащий корпус с наружной и внутренней спиральными стенками (RU 2174874, В04С 1/00, В01D 45/00, 2001).

Недостатками такой конструкции являются повышенные гидравлические потери очищаемого воздуха и низкая эффективность очистки воздуха, что снижает надежность подшипниковых опор газотурбинного двигателя.

Наиболее близким к заявляемому устройству является инерционный пылеотделитель, содержащий конфузор, диффузор, перегородку и расположенные по обе стороны от перегородки лопатки, выполненные в виде пластин, образующих жалюзийную решетку (Авторское свидетельство СССР №1225600, В01D 45/08, 45/04, 1986).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая эффективность очистки загрязненного воздуха, что приводит к снижению надежности опор газотурбинного двигателя из-за попадания в подшипники опор загрязненных частиц.

Техническая задача заключается в повышении эффективности очистки загрязненного воздуха при минимальных гидравлических потерях за счет использования центробежных и инерционных сил, действующих на загрязняющие частицы при раскручивании воздушного потока.

Сущность изобретения заключается в том, что в воздухоочистительном устройстве, содержащем конфузор, диффузор, перегородку и жалюзийные решетки, расположенные по обе стороны от перегородки и выполненные в виде пластин, согласно изобретению перегородка выполнена радиальной с аэродинамическим обтекателем со стороны входного канала, жалюзийные решетки в количестве, по меньшей мере, двух выполнены кольцевыми и одинаковыми по геометрии, при этом первая по потоку жалюзийная решетка на входе соединена через диффузор с входным каналом, на выходе - с внешним кольцевым диффузорным каналом, ограниченным наружной конусной стенкой с увеличивающимся по потоку внутренним диаметром, в наружной конусной стенке выполнены жиклерные каналы, сообщающиеся с полостью сброса загрязнений, а вторая по потоку жалюзийная решетка на выходе через конфузор соединена с выходным каналом, причем

F_реш/F_вх=1-4,

где F_реш - проходная площадь жалюзийной решетки;

F_вх - площадь входного канала.

Выполнение перегородки радиальной с аэродинамическим обтекателем со стороны входного канала, а двух жалюзийных решеток кольцевыми позволяет подводить загрязненный воздух в первую по потоку жалюзийную решетку, которая работает как аппарат закрутки и использует центробежные силы для сепарирования загрязненных частиц. Т.к.жалюзийные решетки являются сложными и дорогими элементами в воздухоочистительном устройстве, то выполнение обеих решеток одинаковыми по геометрии снижает стоимость и повышает надежность устройства.

Соединение первой по потоку решетки на входе через диффузор с входным каналом, а на выходе - с внешним диффузорным каналом, ограниченным наружной конусной стенкой с увеличивающимся по потоку внутренним диаметром, за счет постепенного снижения скорости воздушного потока в диффузорном канале и снижения турбулентности потока, позволяет в полной мере сепарировать загрязняющие частицы и сбрасывать их с частью загрязненного воздуха в полость сброса загрязнений через жиклерные каналы в наружной стенке.

Соединение второй по потоку жалюзийной решетки на выходе через диффузор с выходным каналом позволяет использовать для сепарирования загрязняющих частиц силы инерции, обеспечивая эффективность очистки воздуха в воздухоочистительном устройстве при минимальном гидравлическом сопротивлении этого воздуха, а также позволяет минимизировать вес и габариты магистралей подвода воздуха от воздухоочистительного устройства к опорам подшипников газотурбинного двигателя.

При F_реш/F_вх<1,0 излишне повышается гидравлическое сопротивление очищаемого воздуха в воздухоочистительном устройстве, а при F_реш/F_вх>4 снижается эффективность очистки воздуха из-за снижения скоростей потока в первой по потоку жалюзийной решетке.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.

На фигуре 1 показан продольный разрез воздухоочистительного устройства. На фиг.2 представлено сечение А-А на фиг.1, а на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Воздухоочистительное устройство 1 состоит из корпуса 2 с входным 3 и выходным 4 каналами, а также первой 5 и второй 6 по потоку воздуха 7 кольцевых жалюзийных решеток, установленных соосно с каналами 3 и 4. Жалюзийные решетки 5 и 6 выполнены в виде тангенциально установленных пластин 8 и 9 и одинаковыми по геометрии. Со стороны оси 10 жалюзийные решетки 5 и 6 разделены между собой радиальной перегородкой 11, на которой со стороны входного канала 3 выполнен аэродинамический обтекатель 12.

На входе 13 первая решетка 5 со стороны оси 10 соединена с входным каналом 3 через диффузор 14, а на выходе 15 - с внешним кольцевым диффузорным каналом 16, ограниченным по периферии наружной конусной стенкой 17 с увеличивающимся диаметром по потоку воздуха внутренней конической поверхности 18. Внешний канал 16 на выходе соединен с полостью сброса 19 загрязняющих частиц 20 расположенными по окружности и выполненными в стенке 17 жиклерными каналами 21, а также - со второй по потоку решеткой 6, которая, в свою очередь, на выходе через конфузор 22 соединена с выходным каналом 4. Воздушный поток 7 совместно с загрязняющими частицами 20 во внешнем кольцевом канале 16 движется по траектории 23.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе заявляемого устройства поток воздуха 7 вместе с загрязняющими частицами 20 поступает во входной канал 3, откуда по диффузору 14 с минимальными гидравлическими потерями на повороте поступает на вход 13 первой по потоку жалюзийной решетки 5, которая работает как завихритель, закручивая воздушный поток по траектории 23. Под действием центробежных сил во внешнем кольцевом диффузорном канале 16 загрязняющие частицы 20 сепарируются к внешней стенке 17 и по конической поверхности 18 стекают к жиклерным каналам 21, через которые сбрасываются в полость сброса 19. Вторая по потоку жалюзийная решетка 6 при этом за счет инерционных сил частиц 20 препятствует попаданию этих частиц в диффузор 22 и выходной канал 4, куда через жалюзийную решетку 6 поступает очищенный воздух, а также обеспечивает защиту канала 4 от «рикошетирующих» от поверхности 18 загрязняющих частиц 20.

Использование в воздухоочистительном устройстве центробежных и инерционных сил позволяет эффективно очищать загрязненный воздух при минимальных гидравлических потерях этого воздуха.