Осевой приводной центробежный суфлер
AXIS DRIVEN CENTRIFUGAL BREATHER

Изобретение относится к области машиностроения, касается элементов систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) для отделения жидкости от газожидкостной смеси.
Известен приводной центробежный суфлер, содержащий корпус с каналами подвода масла к опорному подшипнику в тыльной стороне крыльчатки и отвода отсепарированного масла (см. М.М. Бич, Е.В. Вейнберг, Д.Н. Сурнов. «Смазка авиационных газотурбинных двигателей». М., Машиностроение, 1979 г., стр. 95, рис. 4.50).
В конструкции известного суфлера использована длинная осевая крыльчатка, поэтому для обеспечения жесткости ротора применена двухсторонняя установка подшипников (по обе стороны крыльчатки).
При этом опорный подшипник, расположенный в тыльной стороне крыльчатки, оказывается отрезанным от масляной полости коробки приводов агрегатов (КПА), на которой установлен суфлер, из-за чего упомянутый выше подшипник не может быть подключен к системе подачи и откачки масла КПА, что резко снижает его работоспособность.
Автономный подвод масла к опорному подшипнику, расположенному в корпусе на выходе из суфлера, усложняет конструкцию маслосистемы двигателя, так как появляется необходимость в дополнительном устройстве для возврата отработанной в подшипнике смазки в систему смазки для очистки и охлаждения. В конструкции известного суфлера возврат масла, подводимого к опорному подшипнику в тыльной стороне крыльчатки, затруднен из-за наличия импеллерного уплотнения и застойной полости за подшипником на выходе суфлера, поэтому часть смазки будет через воздушную полость уходить в окружающую атмосферу, что приведет к повышению расхода смазки на двигателе и ухудшению его экологических характеристик.
Задача изобретения - организация циркуляционной смазки опорного подшипника, расположенного со стороны выхода из суфлера, в системе смазки КПА.
Технический результат изобретения - повышение надежности работы центробежного суфлера и снижение расхода масла на двигателе.
Указанный результат достигается тем, что в известном осевом приводном центробежном суфлере, содержащем корпус с каналами подвода масла к опорному подшипнику в тыльной стороне крыльчатки и отвода отсепарированного масла, согласно изобретению подшипник размещен внутри крыльчатки, внутренняя обойма его установлена на выполненном в корпусе соосно крыльчатке цилиндрическом пальце, наружная обойма подшипника закреплена относительно крыльчатки, причем по обе стороны подшипника внутри крыльчатки образованы изолированные от ее проточной части камеры, одна из которых со стороны входа в крыльчатку сообщена через выполненные в лопатках радиальные каналы с каналом отвода отсепарированного масла, а другая камера, обращенная к тыльной стороне крыльчатки, через осевой и радиальный каналы, выполненные внутри пальца, сообщена с каналом подвода масла к опорному подшипнику.
Благодаря тому, что с обеих сторон опорного подшипника образованы проточные для масла полости (камеры), подключенные через радиальные каналы в лопастях крыльчатки к каналу отвода отсепарированного масла, осуществляется движение масла через опорный подшипник по замкнутому контуру с помощью центробежных сил, действующих на масло при протекании его в радиальных каналах лопастей крыльчатки при ее вращении, что характерно для циркуляционной системы смазки.
Отсутствие застойных зон в полостях (камерах), примыкающих к упорному подшипнику, уменьшит протечки смазки через контактное уплотнение крыльчатки (разрезными поршневыми кольцами), что приведет к сокращению расхода масла на двигателе.
На чертеже представлена принципиальная конструкция осевого приводного центробежного суфлера.
Суфлер содержит корпус 1 с установленной в нем в опорных подшипниках 2 и 3 крыльчаткой 4. Подшипник 2 расположен внутри крыльчатки 4 в тыльной ее стороне, а подшипник 3 расположен перед крыльчаткой и установлен на приводном валу 5, выполненном за одно целое с крыльчаткой.
В корпусе 1 соосно крыльчатке 4 образован цилиндрический выступ (палец) 6, на котором с небольшим зазором установлена внутренняя обойма 7 подшипника 2, наружная обойма 8 которого закреплена относительно крыльчатки. В корпусе 1 имеются каналы 9 и 10 подвода масла от системы смазки КПА, которые сообщены с осевым 11 и радиальным 12 каналами, выполненными в пальце 6. Внутри крыльчатки 4 по обеим сторонам подшипника 2 образованы изолированные от ее проточной части камеры 13 и 14. Камера 13 сообщена через каналы 12 и 11 в цилиндрическом пальце 6 с каналами 9, 10 подвода масла к подшипнику 2 из системы смазки КПА. Камера 14 через радиальные каналы 15 в лопастях 16 крыльчатки 4 сообщена с каналом 17 отвода отсепарированного масла от суфлера в систему смазки двигателя. Камера 13 отделена от проточной части крыльчатки 4 уплотнительными кольцами 18 (например, в виде разрезных пружинных колец). В крыльчатке 4 выполнены окна 19, сообщающиеся через канал 20 и фланец 21 с окружающей атмосферой.
Устройство работает следующим образом.
Газожидкостная смесь поступает на вход осевой крыльчатки 4, приводимой во вращение через приводной вал 5. Попадая на лопатки 16 крыльчатки 4, тяжелая фракция (масло) газожидкостной смеси под действием центробежных сил отбрасывается на периферию крыльчатки и по маслосбрасывающей резьбе, выполненной на боковой стенке внутри корпуса 1, сбрасывается в канал 17 отвода отсепарированного масла. Выделившийся из газожидкостной смеси газ через окна 19 в крыльчатке 4 и каналы 20 в корпусе 1 выводится к фланцу 21 и отводится в окружающую атмосферу. Масло от КПА по каналам 9, 10 и каналам 11, 12 в цилиндрическом пальце 6 корпуса 1 попадает внутрь вращающейся вместе с крыльчаткой 4 камеры 13, где омывает левую сторону опорного подшипника 2, и через прорези в крыльчатке, выполненные со стороны наружной обоймы 8, проходит в камеру 14. Растекаясь тонким слоем по боковой стенке вращающейся камеры 14, масло заполняет радиальные каналы 15 в лопастях 16 и под действием центробежных сил выбрасывается в канал 17 отвода отсепарированного масла. Количество радиальных каналов 15 в лопастях 16 зависит от проходного сечения радиального канала 12 и от частоты вращения крыльчатки 4.
Поскольку правая сторона опорного подшипника 3 обращена против потока газожидкостной смеси, часть масла оседает на телах качения, что обеспечивает смазку их трущихся поверхностей. По мере накопления масла на телах качения подшипника 3 часть смазки сдувается потоком смеси, обеспечивая отвод тепла от них, и попадает на выход крыльчатки 4, где улавливается и возвращается в систему смазки двигателя.
При реализации заявленного осевого приводного центробежного суфлера повышается надежность работы и сокращается расход масла на двигателе.