УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗКИ ОПОРНОГО ПОДШИПНИКА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ
DEVICE TO LUBRICATE JOURNAL BEARING OF TURBOMACHINE ROTOR

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин.
Известна маслосистема авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая масляную полость опорного подшипника ротора с магистралями подачи, всасывания, откачки масла, коллектором форсунок и откачивающим насосом (патент RU №2243393, МПК F02C 7/06, опубликовано 27.12.2004 г.).
К недостаткам известной конструкции следует отнести необходимость использовать из-за высокой частоты вращения ротора турбомашины (n>11000 об/мин) для привода во вращение откачивающего насоса понижающий редуктор. Установка понижающего редуктора внутри масляной полости не только усложняет конструкцию опоры, но и увеличивает ее массу и габариты масляной полости опоры.
Привод откачивающего насоса во вращение непосредственно от ротора турбомашины возможен, однако требует использования специального высокооборотного комбинированного центробежно-шестеренного насоса, что также усложняет конструкцию опоры ротора.
Задача изобретения заключается в упрощении конструкции опоры ротора турбомашины.
Указанная задача достигается тем, что в устройстве для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, содержащем расположенные в масляной полости опоры ротора магистрали подачи, всасывания, откачки масла, коллектор форсунок и откачивающий насос, согласно изобретению откачивающий насос выполнен двухсекционным так, что обе секции расположены на общих валах вращения и имеют изолированные друг от друга масляные полости, причем вход в одну из секций подключен к магистрали подачи масла, а выход из нее сообщен с коллектором форсунок, вход в другую секцию подключен к магистрали всасывания, а выход из нее сообщен с магистралью откачки масла. Кроме того, коллектор форсунок дополнительно подключен к магистрали подачи масла через обратный клапан и дроссель.
Наличие в откачивающем насосе двух секций (шестеренного типа с внешним зацеплением), расположенных на общих валах вращения и имеющих изолированные друг от друга масляные полости, позволит одну из секций использовать в качестве гидравлического привода для другой, которая будет выполнять функции откачивающего насоса. При этом отпадает необходимость в применении понижающего редуктора для привода во вращение откачивающего насоса от ротора турбомашины, а насос можно разместить в любом удобном месте масляной полости опорного подшипника ротора.
Масло, подводимое на вход секции откачивающего насоса, используемой в качестве гидромотора, воздействуя на боковые стенки зубьев шестерен, развивает крутящий момент, который через общие валы вращения передается на шестерни секции, используемой в качестве откачивающего насоса, приводя их во вращение. Учитывая, что давление подачи масла в несколько раз превышает давление масла в магистрали откачки, запас его потенциальной энергии позволяет использовать небольшую часть ее для преобразования в механическую энергию вращения шестерен откачивающей секции, частота вращения которой будет зависеть только от величины прокачки масла через коллектор форсунок и рабочего объема гидромотора.
На чертеже показана гидравлическая схема опоры ротора авиационного двухроторного газотурбинного двигателя.
Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины содержит установленный в любом удобном месте внутри масляной полости 1 одной из опор ротора (например, турбины) откачивающий насос, состоящий из двух секций - приводной 2 и откачивающей 3, выполненных в едином корпусе 4 с раздельными масляными полостями и расположенных на общих валах вращения 5 и 6.
Вход в приводную секцию 2 откачивающего насоса подключен к магистрали 7 подачи масла, идущей от нагнетающего насоса 8, сообщенного с маслобаком 9. Выход из приводной секции 2 сообщен магистралью 10 с коллектором 11 форсунок 12. Вход в откачивающую секцию подключен к всасывающей магистрали 13, а выход из нее сообщен с магистралью откачки 14, выведенной в маслобак 9. Коллектор 11 дополнительно подключен к магистрали 7 подачи масла через дроссель 15 и обратный клапан 16. Поскольку современные авиационные ГТД чаще всего выполняются двухроторными, то для надежности откачки масла из масляной полости 1 предусмотрен и внешний откачивающий насос 17 с приводом от второго ротора.
При запуске двигателя первым вступает в работу нагнетающий насос 8, так как он приводится во вращение от ротора высокого давления, раскручиваемого стартером. Масло из маслобака 9 попадает на вход нагнетающего насоса 8, который переправляет его в магистраль 7 подачи масла, где поддерживается постоянное давление масла с помощью перепускного клапана. Принимая во внимание инерционность в срабатывании приводной секции 2 откачивающего насоса, масло из магистрали 7 сразу попадает в коллектор 11 форсунок 12 через дроссель 15 и обратный клапан 16, минуя масляную полость секции 2. По мере раскрутки шестерен приводной секции 2 откачивающего насоса под действием давления масла на зубья шестерен возрастает давление масла в магистрали 10 и обратный клапан 16 закрывается. Теперь масло в коллектор 11 форсунок 12 будет поступать только через масляную полость приводной секции 2 откачивающего насоса. Одновременно с вступлением в работу приводной секции 2, используемой в качестве гидромотора, начинают вращаться и шестерни откачивающей секции 3, установленные на общих валах вращения 5 и 6 с шестернями приводной секции. Отработанное масло из масляной полости 1 через магистраль всасывания 13, откачивающую секцию 3 и магистраль откачки 14 эвакуируется в маслобак 9 для повторного использования. Надежность откачки масла, особенно при запуске двигателя, обеспечивается работой внешнего откачивающего насоса 17, имеющего привод от ротора высокого давления, как и нагнетающий насос 8. При останове двигателя падают обороты нагнетающего насоса 8 и снижается его производительность. Прокачка масла через коллектор 11 форсунок 12 сокращается, следовательно, снижаются обороты приводной секции 2 и пропорционально сокращению прокачки снижается производительность откачивающей секции 3. Когда прекращается подача масла в масляную полость 1, откачивающая секция 3 откачивающего насоса останавливается.
Реализация изобретения позволит упростить конструкцию опоры ротора турбомашины за счет привода откачивающего насоса, размещенного внутри масляной полости опорного подшипника ротора, от гидромотора, работающего на энергии масла, подающегося на смазку опорного подшипника ротора.