Масляная система авиационного газотурбинного двигателя
OIL SYSTEM OF AN AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINE

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается устройства маслосистемы авиационного газотурбинного двигателя.
Известна масляная система авиационного газотурбинного двигателя, содержащая маслобак, нагнетающий насос с перепускным клапаном и напорной магистралью, подключенной к магистралям подачи масла в масляные полости подшипниковых опор ротора и коробки привода агрегатов (пат. RU 2402686, F02C 7/06, опубл. 27.10.2010).
Известная маслосистема не обеспечивает поддержание постоянного давления масла в магистралях подачи масел в масляные полости с минимальным отклонением от заданной нормы во всем диапазоне рабочих режимов двигателя (от малого газа до максимала).
Объясняется это тем, что в обычных пружинных перепускных клапанах изменение давления в системе по мере подъема клапана неизбежно, а корректирование давления подачи масла в пределах величин, необходимых для надежной работы двигателя, например с помощью дополнительных дросселирующих устройств, не предусмотрено. Чтобы обеспечить оптимальное давление подачи масла при работе двигателя на режиме малого газа на большой высоте нагнетающий насос проектируется с избыточной подачей масла на номинальном режиме у земли, что приводит к увеличению подачи масла у земли выше допустимого значения. С другой стороны, расчет маслосистемы на оптимальное давление подачи масла на номинальном режиме двигателя у земли привел бы к снижению давления подачи масла на режиме малого газа на большой высоте полета ниже допустимого значения, что ухудшает смазку подшипниковых опор ротора и подшипников коробки привода агрегатов двигателя.
Другой недостаток известной маслосистемы - постепенное падение давления подачи масла по мере износа шестерен нагнетающего насоса, что может привести к отсутствию избыточной подачи масла и появлению недопустимого режима работы перепускного клапана, сопровождающегося ударами клапана о седло.
Замена нагнетающего насоса на двигателе усложняет его эксплуатацию и требует дополнительных материальных затрат.
Задача изобретения - оптимизация настройки давления подачи масла в двигатель во всем диапазоне рабочих режимов работы за счет использования постоянной резервной циркуляции масла от напорной магистрали нагнетающего насоса через дозирующее дроссельное устройство в маслобак.
Указанная задача решается тем, что в масляной системе авиационного газотурбинного двигателя, содержащей маслобак, нагнетающий насос с перепускным клапаном и напорной магистралью, подключенной к магистралям подачи масла в масляные полости подшипниковых опор ротора и коробки привода агрегатов, согласно изобретению, напорная магистраль нагнетающего насоса через дополнительную магистраль с дозирующим дроссельным устройством подключена к маслобаку. Дозирующее дроссельное устройство выполнено в виде встроенного в дополнительную магистраль корпуса, внутри которого расположено седло с конусной иглой, установленной с возможностью осевого перемещения вдоль продольной оси дроссельного устройства, и снабжено регулируемым фиксатором положения иглы. Дозирующее дроссельное устройство конструктивно установлено на входе в маслобак. Дозирующее дроссельное устройство реализовано с пропускной способностью в интервале 7-10% от расхода масла через напорную магистраль нагнетающего насоса.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является бесступенчатое регулирование давления подачи масла в двигатель и повышение надежности работы двигателя за счет поддержания оптимальной величины давления подачи масла во всем диапазоне режимов работы.
Благодаря дозирующему дроссельному устройству, установленному в контуре постоянной резервной циркуляции масла (маслобак - всасывающая магистраль - нагнетающий насос - напорная магистраль - дополнительная магистраль подключения к маслобаку) можно производить дополнительную (более точную) регулировку давления подачи масла в двигатель, раскрывая или перекрывая проходное сечение дроссельного устройства. Расположение дроссельного устройства на входе в маслобак позволяет одновременно с регламентными работами на маслобаке (заправка масла и замер уровня масла) производить настройку оптимального давления подачи масла, что упрощает эксплуатацию двигателя. Ввиду низкой напорности нагнетающего насоса (2…3 кг/см) и малого сопротивления в дроссельном устройстве потери мощности двигателя будут несущественны.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 - принципиальная гидравлическая схема масляной системы авиационного газотурбинного двигателя.
На фиг. 2 - схема дозирующего дроссельного устройства.
Масляная система включает в себя масляные полости 1, 2, 3 подшипниковых опор ротора двигателя и масляную полость 4 коробки приводных агрегатов (КПА). Масляная система снабжена маслобаком 5, нагнетающим насосом 6 с перепускным клапаном 7 и напорной магистралью 8, подключенной к магистралям подачи масла в масляные полости 1, 2, 3 и 4. Кроме этого, напорная магистраль 8 параллельно подсоединена через дополнительную магистраль 9 и дозирующее дроссельное устройство 10 к маслобаку 5.
Маслобак 5 всасывающей магистралью 11 сообщен с полостью всасывания 12 нагнетающего насоса 6. В напорной магистрали 8 установлены запорный клапан 13, фильтр 14 и теплообменник 15, выход из которого параллельно подключен через магистраль 16 на вход перепускного клапана 7. Выход из перепускного клапана 7 параллельно всасывающей магистрали 11 через магистраль 17 подключен в полость всасывания 12 нагнетающего насоса 6.
Каждая из масляных полостей 1, 2, 3 и 4 подключена к индивидуальному откачивающему насосу, выполненному конструктивно в едином блоке насосов 18, выход из которого выведен к воздухоотделителю 19. Для отвода воздуха из масляных полостей 1, 2, 3 и 4 в маслосистеме предусмотрена установка на КПА суфлера 20.
Дозирующее дроссельное устройство 10 установлено на магистрали 9 перед входом в маслобак 5 и состоит из корпуса 21, конусной иглы 22, расположенной внутри конусного седла 23, и фиксатора положения иглы 24.
При работе двигателя масло из маслобака 5 по всасывающей магистрали 11 поступает во всасывающую полость 12 нагнетающего насоса 6. Под действием напора, создаваемого насосом 6, открывается запорный клапан 13 и масло через фильтр 14 проходит в топливно-масляный теплообменник 15, на выходе которого масляный поток раздваивается: большая часть масла поступает в магистраль нагнетания 8 и далее по магистралям подачи масла попадает к масляным форсункам в масляных полостях 1, 2, 3 и 4, а меньшая его часть (15%) от общей прокачки масла через магистраль 16 попадает охлажденным на вход перепускного клапана 7. Из перепускного клапана 7 по магистрали 17 параллельно всасывающей магистрали 11 масло проходит во всасывающую полость 12 нагнетающего насоса 6.
При раскрытом дозирующем дроссельном устройстве 10 часть масла (7-10%) от общей прокачки через двигатель по дополнительной магистрали 9 перепускается в маслобак 5, образуя постоянный резервный контур циркуляции масла (нагнетающий насос 6, напорная магистраль 8, дополнительная магистраль отвода масла в маслобак 9, всасывающая магистраль 11, нагнетающий насос 6). Постоянный резервный контур циркуляции масла, в котором пропускная способность составляет 7-10% от расхода масла через напорную магистраль нагнетающего насоса позволяет повысить точность регулирования за счет перераспределения расхода масла в дополнительной магистрали. При пропускной способности дозирующего дроссельного устройства меньше 7% и больше 10% настройка давления подачи масла будет более длительной.
Дозирующее дроссельное устройство 10 работает следующим образом. При вращении фиксатора 23 конусная игла 20 перемещается поступательно относительно конусного седла 21, что изменяет проходное сечение в магистрали подвода масла в маслобак, которое фиксируется фиксатором 23.
Отработанная в масляных полостях 1, 2, 3 и 4 смазка забирается блоком откачивающих насосов 18 и переправляется через воздухоотделитель 19 в маслобак 5 для повторного использования.
Наличие в контуре дозирующего дроссельного устройства позволяет проводить, наряду с перепускным клапаном, дополнительную (более точную) настройку давления подачи масла, обеспечивающую поддержание оптимальной величины давления во всем рабочем диапазоне режимов работы двигателя.