Результат интеллектуальной деятельности: Система суфлирования воздуха в авиационном газотурбинном двигателе

Изобретение относится к авиадвигателестроению и касается устройства системы суфлирования воздуха авиационного газотурбинного двигателя (далее ГТД).

Известна система суфлирования воздуха в авиационном ГТД, содержащая полости подшипниковых опор ротора и коробку привода агрегатов (далее КПА) с приводным центробежным суфлером с каналами подвода воздуха и отвода масла (RU 2416033).

Пропуская воздух в атмосферу, суфлер задерживает включения масла, которые переправляются внутрь КПА, что приводит к эмульсированию масла в картере, ухудшению условий работы откачивающего маслонасоса и перегреву масла в картере. Отвод уловленного суфлером масла в маслобак, лишенный (как правило) приводных механизмов, приводит к росту гидросопротивления в канале отвода масла из-за удаленности маслобака от суфлера, кроме того маслобак располагается наверху ГТД, а КПА внизу (как правило), что приводит к повышенной утечке масла в воздухоотводящую магистраль суфлера, дымлению на выхлопе ГТД и повышенному расходу авиационного дефицитного масла. Следует обратить внимание и на ухудшение экологических характеристик ГТД.

Задачей изобретения является снижение расхода масла в ГТД за счет рациональной организации подвода воздуха и отвода масла от суфлера. Указанная задача решается тем, что в системе суфлирования воздуха в авиационном ГТД, содержащей полости подшипниковых опор ротора и коробку привода агрегатов с приводным центробежным суфлером с каналами подвода воздха и отвода масла, согласно настоящему изобретению полости подшипниковых опор ротора подключены системой суфлирующих магистралей к подводящему каналу установленного внутри замкнутой емкости циклонного воздухоотделителя, воздухоотводящий канал которого сообщен с замкнутой полостью, которая сообщена с каналом подвода воздуха в центробежный суфлер, а в подводящий канал циклонного воздухоотделителя встроен эжектор, низконапорное сопло которого сообщено с каналом отвода масла центробежного суфлера.

Реализация изобретения позволяет осуществить предварительную очистку суфлируемого воздуха в циклонном воздухоотделителе, а затем чистовую в приводном центробежном суфлере с вращающейся крыльчаткой. Кроме того при вытекании воздуха с еще с оставшимися в нем включениями масла из небольшого объема циклонного воздухоотделителя в замкнутую емкость значительно большего объема происходит резкое падение скорости потока суфлируемого воздуха, приводящее к осаждению в емкости дополнительного количества включений масла, что позволяет говорить о наличии в системе суфлирования трехступенчатой очистки суфлируемого воздуха. Наибольший эффект изобретение дает при повышенном давлении в системе суфлирования (>0,5 кг/см^∧2), т.к. позволяет эффективно использовать избыточную энергию воздуха, просачивающегося через уплотнения проточной части ГТД в полости подшипниковых опор ротора для повышения качества маслоотделения в суфлере.

Использование предложенного устройства позволяет путем небольших доработок ГТД осуществить «лечение» дефектных систем суфлирования готовых изделий, имеющих повышенную утечку смазки в окружающую атмосферу и, кроме того, уменьшить загрязнение дорожек аэродрома.

На чертеже показана принципиальная схема суфлирования воздуха авиационного ГТД.

Система суфлирования включает в себя полость 1 подшипниковых опор ротора ГТД (на схеме для упрощения чертежа изображена одна подшипниковая опора) и КПА 2 с приводным центробежным суфлером 3 с каналом 4 подвода воздуха и каналом 5 отвода масла. Каждая полость суфлирующих магистралей 6 к подводящем каналу 7 циклонного воздухоотделителя 8, установленного внутрь замкнутой емкости 9.

В подводящий канал 7 циклонного воздухоотделителя 8 встроен эжектор 10 так, что выход из подводящего канала 7 сообщен с высоконапорным соплом 11 эжектора, а канал 5 отвода масла от суфлера 3 через камеру смешения 12 сообщен с низконапорным соплом 13 эжектора, причем замкнутая полость 9 через суфлирующую магистраль 14 сообщена с каналом 4 подвода воздуха к суфлеру.

При работе ГТД в полости 1 подшипниковых опор ротора ГТД через уплотнительные устройства поступает воздух из проточной части, что приводит к росту в них давления и перемешиванию воздуха с маслом, подводимым к форсункам от маслонасоса. Повышение давления воздуха в полостях 1 может привести к разрушению тонкостенных элементов конструкции ГТД (корпусов подшипниковых опор, маслобака и тому подобное) с последующей утечкой масла в окружающую атмосферу. Для предотвращения нарушений в работе ГТД воздух вместе с мельчайшими частицами смазки (масловоздушная эмульсия) отводится через систему суфлирующих магистралей 6 к тангенциальному подводящему каналу 7 циклонного воздухоотделителя 8. Т.к. на конце канала 7 выполнено высоконапорное сопло 11 эжектора 10, масловоздушная эмульсия ускоряется и часть ее потенциальной энергии преобразуется в кинетическую, при этом эмульсия увлекает с собой в камеру смешения 12 эжектора через низконапорное сопло 13 масло из канала 5 отвода масла от суфлера 3. В камере смешения 12 происходит обмен энергиями эжектирующего потока (эмульсионного) и эжектируемого (масло из канала 5) и выравнивание их скоростей.

Из низконапорного сопла 13 эмульсия поступает внутрь циклонного воздухоотделителя 8 по касательной к боковой стенке и закручивается благодаря напору эмульсионной струи, при этом тяжелая ее фракция (включения масла) под действие центробежных сил откидывается на периферию (к боковой стенке) и под действием сил тяжести опускается на дно замкнутой емкости 9, а предварительно очищенный воздух с еще оставшимися в нем мельчайшими включениями масла поднимается вверх и через воздухоотводящий канал воздухоотделителя 8 попадает внутрь замкнутой полости 9, где происходит резкое падение скорости воздушного потока и осаждение в ней дополнительного количества включений масла.

Из замкнутой полости 9 воздушный поток по суфлирующему трубопроводу 14 попадает в канал 4 отвода воздуха центробежного суфлера 3, в котором производится окончательная (чистовая) очистка воздуха от части смазки, что ведет к минимуму выброса масла в окружающую среду.