УЗЕЛ ОПОРЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и энергетического машиностроения, преимущественно к системам смазки подшипниковых опор газотурбинных двигателей, и может быть использована для увеличения эффективности охлаждения подшипников, например, высокотемпературных авиационных газотурбинных двигателей.
Известен узел опоры газотурбинного двигателя, содержащий вал, корпус, в котором с гарантированным зазором установлено наружное кольцо подшипника, сепаратор с гнездами, в которые установлены тела качения, и маслоподводящие каналы, выполненные в корпусе и наружном кольце подшипника, при этом маслоподводящие каналы в наружном кольце подшипника наклонены в направлении вращения вала (авторское свидетельство №377571, МПК F16C 33/10, опубл. 29.06.1973). В данном решении подвод масла осуществляется сверху через наружное кольцо подшипника. Отвод масла в маслокартер осуществляется только за счет действия центробежных сил через зазоры между сепаратором и наружным кольцом.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции является узел опоры газотурбинного двигателя, содержащий вал с проточками для организации протока воздушной смеси вдоль внутреннего кольца подшипника, корпус опоры, в котором с гарантированным зазором установлено наружное кольцо подшипника, сепаратор с гнездами, в которые установлены тела качения и, расположенную на валу на выходе из подшипника с его торца центробежную крыльчатку, элементы для отвода масловоздушной смеси которой наклонены по направлению вращения вала и выполнены в виде профилированных лопаток.
Недостатком данной конструкции является низкая эффективность охлаждения подшипника, из-за ограниченного подвода масла к внутреннему кольцу подшипника, т.к. масло для охлаждения через сепаратор в зону контакта практически не поступает из-за малого зазора между телами качения и сепаратором.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является повышение надежности и долговечности работы опоры газотурбинного двигателя и, следовательно, всего двигателя путем улучшения условий смазки и эффективности охлаждения подшипника, за счет обеспечения организованного, задросселированного подвода масловоздушной смеси по короткой траектории непосредственно в зону максимального нагрева, а именно к зонам контакта внутреннего кольца подшипника и тел качения и принудительного отвода организованной масловоздушной смеси из зоны контакта наружного и внутреннего кольца подшипника и тел качения обратно в проточную часть двигателя.
Технический результат достигается тем, что в узле опоры газотурбинного двигателя, содержащего вал с проточками для организации протока воздушной смеси вдоль внутреннего кольца подшипника, корпус опоры, в котором с гарантированным зазором установлено наружное кольцо подшипника, сепаратор с гнездами, в которые установлены тела качения и, расположенную на валу на выходе из подшипника с его торца центробежную крыльчатку, элементы для отвода масловоздушной смеси которой наклонены по направлению вращения вала и выполнены в виде профилированных лопаток, в отличие от известного корпус опоры содержит элементы подвода и дросселирования масловоздушной смеси, перед которыми на входе в подшипник расположена зона смешения масла и воздуха, образованная за счет дополнительной стенки, установленной на наружной поверхности корпуса опоры, причем масло в зону смешения подается из внешнего маслобака при помощи трубопровода. Элементы подвода и дросселирования масловоздушной смеси выполнены в виде отверстий.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - конструкция узла опоры вала ГТД с направлением потока масловоздушной смеси; фиг. 2 - разрез А-А; фиг. 3 - центробежная крыльчатка с элементами отвода масловоздушной смеси; фиг. 4 - схема подвода масла.
Узел опоры газотурбинного двигателя (фиг. 1) содержит вал 1 с проточками для подвода воздушной смеси к внутреннему кольцу 2 подшипника 3, трубопровод 4 (фиг. 4) для подвода масла в зону смешения 5, расположенную перед дросселирующими отверстиями 6, подшипник с внутренним 2 и наружным 7 кольцами, сепаратором 8, в гнезда которого установлены тела качения 9, и корпус 10, в котором с гарантированным зазором установлено наружное кольцо 7 подшипника.
В корпусе 10 сделано зонирование за счет установки специальных стенок 11 и 12 и отверстий в них, на валу 1 установлена центробежная крыльчатка с профилированными лопатками 13. Лопатки на центробежной крыльчатке 13 выполнены профилированными таким образом, чтобы обеспечить зону разряжения воздуха в зоне установки подшипника и эффективный сброс воздуха в проточную часть. В зависимости от перепада давления воздуха до и после дроссельных отверстий, снижение температуры воздуха может достигать ΔТ=60°С. В зоне установки подшипника создается локальная зона с пониженной температурой воздуха относительно окружающей среды.
Узел опоры работает следующим образом.
На работающем двигателе, забор воздуха на охлаждение подшипника производится из проточной части. Часть воздуха проходит через отверстия, сделанными в корпусе подшипника под углом, смешивается с маслом, которое подается через трубопроводы из специального внешнего масляного бака в зону смешения перед дросселирующими отверстиями на входе в подшипник (фиг. 4), и далее, уже задросселированный организованный поток масло - воздушной смеси попадает в подшипник 3, на выходе из подшипника 3 масловоздушная смесь попадает на центробежную крыльчатку 13 и сбрасывается в проточную часть двигателя. Таким образом, благодаря наличию дроссельных отверстий и центробежной крыльчатки, которая создает зону пониженного давления перед подшипником, в месте расположения подшипника образуется зона локального охлаждения. Другая часть воздуха, поступающего из проточной части двигателя, попадает через отверстия, которые сделаны под углом таким образом, чтобы воздух с минимальными потерями попадал в проточки на валу, воздух проходит по проточкам, охлаждая при этом внутреннее кольцо подшипника 2, и далее этот воздух через отверстие в валу сбрасывается в атмосферу.
Таким образом, данная конструкция повышает надежность и долговечность работы опоры газотурбинного двигателя, снижает теплонапряженность опоры газотурбинного двигателя в результате равномерного задросселированного подвода масловоздушной смеси в зону контакта и его принудительного отвода из опоры ротора, упрощает и оптимизирует траекторию течения охлаждающего воздуха. В результате обеспечивается многорежимность работы узла опоры ротора двигателя в условиях высоких температур окружающих его деталей.