ПРИВОДНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СУФЛЕР С ОСЕВОЙ КРЫЛЬЧАТКОЙ
DRIVING CENTRIFUGAL BREATHER WITH AXIAL-FLOW IMPELLER

Изобретение относится к элементам систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), а также в других устройствах для отделения жидкости от газожидкостной смеси.
Известен центробежный приводной суфлер с осевой крыльчаткой, содержащий корпус с каналами подвода газомасляной смеси и установленную внутри него на приводном валу в опорных подшипниках крыльчатку (см. книгу Бич М.М., Вейнберг Е.В., Сурнов Д.Н. Смазка авиационных газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1979 г., стр. 95, рис. 4.50).
В известном суфлере из-за увеличенной длины осевой крыльчатки для обеспечения жесткости ротора применена двухопорная установка опорных подшипников (они расположены по обеим сторонам крыльчатки). При этом опорный подшипник, установленный со стороны выхода из крыльчатки, оказывается отрезанным от масляной полости коробки привода агрегатов (КПА), на которую суфлер установлен, следовательно, он не может быть подключен к системе подачи и откачки масла КПА, что резко снижает его работоспособность. Автономный подвод масла к указанному подшипнику не решает проблему его надежности, так как возврат отработанного в нем масла в систему смазки двигателя для охлаждения и очистки в конструкции известного центробежного суфлера не предусмотрен, и большая доля подведенного к подшипнику масла будет выбрасываться в окружающую атмосферу, что приведет к повышенному расходу смазки на двигателе и ухудшению его экологических характеристик.
К недостатку конструкции известного центробежного суфлера следует отнести также и то, что опорные подшипники расположены в разных корпусных деталях и посадочные гнезда под них невозможно обработать с одной установки.
Налицо явное техническое противоречие: с одной стороны, двухопорная установка подшипников нужна, так как повышает надежность работы центробежного суфлера, а, с другой стороны, она вредна из-за невозможности организовать циркуляционную смазку опорного подшипника, расположенного со стороны выхода из крыльчатки.
Задача настоящего изобретения - устранить это противоречие.
Технический результат - повышение надежности работы и упрощение конструкции центробежного суфлера.
Указанный результат достигается тем, что в приводном центробежном суфлере, содержащем корпус с каналами ввода газомасляной смеси и установленную внутри него на приводном валу в опорных подшипниках осевую крыльчатку, согласно изобретению оба опорных подшипника размещены по одну сторону крыльчатки со стороны приводного вала и расположены внутри единого, установленного концентрично поверх вала, стакана, открытая сторона которого развернута в направлении каналов подвода газомасляной смеси, а донышко через образованную в нем кольцевую щель сообщено с корневой частью межлопаточных каналов крыльчатки.
Целесообразно перед опорными подшипниками на приводном валу установить осевое лопаточное колесо.
Целесообразно на приводном валу установить осевое лопаточное колесо так, чтобы корневая часть лопаток была расположена перед опорными подшипниками, а периферийная - перед каналами подвода газомасляной смеси на вход крыльчатки.
Целесообразно также для повышения эффективности охлаждения опорных подшипников крыльчатки перед осевым лопаточным колесом в корневой части лопаток установить форсунку подачи масла.
Благодаря размещению опорных подшипников внутри единого стакана, открытая сторона которого развернута навстречу потоку газожидкостной смеси, а донышко через кольцевую щель сообщено с нижней частью межлопаточных каналов крыльчатки, где при ее вращении образуется разряжение, будет осуществляться постоянный проток газомасляной смеси под перепадом давлений через тела качения опорных подшипников, обеспечивая их смазку и охлаждение. Установка дополнительной осевой крыльчатки на приводном валу перед опорными подшипниками позволит увеличить скорость протока газомасляной смеси через опорные подшипники и повысить эффективность их охлаждения и смазки.
Установка осевого лопаточного колеса перед каналами подвода газомасляной смеси на вход крыльчатки позволит увеличить окружную скорость смеси, приближая ее к окружной скорости крыльчатки, что способствует повышению эффективности суфлера. Поскольку при аэрозольной смазке опорных подшипников суфлера отпадает надобность в использовании жидкой смазки, становится лишним и радиальное уплотнение, от которого теперь можно отказаться, что упростит конструкцию суфлера. Установка опорных подшипников в единый стакан позволит посадочные отверстия под опорные подшипники обрабатывать с одной установки, что не только упрощает конструкцию суфлера, но и повышает надежность его работы.
На рис. 1 представлена принципиальная конструкция центробежного суфлера с осевым лопаточным колесом на приводном валу. На рис. 2 представлена принципиальная конструкция центробежного суфлера с осевым лопаточным колесом перед крыльчаткой.
Приводной центробежный суфлер содержит корпус 1 с маслосбрасывающей резьбой 2, сообщающейся с маслоулавливающей канавкой 3. В корпусе 1 выполнены каналы подвода 4 газомасляной смеси, отвода 5 уловленной суфлером смазки и отвода 6 очищенных от масла газов. Внутри корпуса 1 на приводном валу 7 закреплена осевая крыльчатка 8 с окнами 9 для отвода очищенных от масла газов в канал 6. Приводной вал 7 установлен в опорных подшипниках 10 и 11, расположенных по одну сторону от крыльчатки 8 и заключенных внутри одного стакана 12, полость которого изолирована от ее проточной части. Открытая сторона стакана 12 развернута в направлении подвода к суфлеру газомасляной смеси, а донышко 13 стакана 12 через кольцевую щель 14 сообщено с полостью 15, образованной в корневой части 19 межлопаточных каналов крыльчатки 8 под лопатками 16. На приводном валу 7 перед опорными подшипниками 10 и 11 закреплено осевое лопаточное колесо 17, выполненное в виде двухзаходного шнека, а перед ним установлена форсунка 18 подачи масла.
Устройство работает следующим образом.
Газожидкостная смесь по каналам 4 корпуса 1 поступает на вход осевой крыльчатки 8, приводимой во вращение через приводной вал 7. Попадая на лопатки 16 крыльчатки 8, тяжелая фракция (масло) газожидкостной смеси под действием центробежных сил отбрасывается на периферию крыльчатки, заполняет канавку маслосбрасывающей резьбы 2 и перетекает из нее в маслоулавливающую канавку 3, а затем через канал 5 возвращается в систему смазки двигателя, при этом в полости 15 под лопатками 16 образуется разряжение, которое через кольцевую щель 14 в донышке 13 стакана 12 распространяется к опорному подшипнику 10. Поскольку открытая сторона стакана 12 обращена против потока газожидкостной смеси, между опорными подшипниками 10 и 11 появляется перепад давлений, который возрастает благодаря дополнительному напору, создаваемому осевым лопаточным колесом 17.
При протоке газожидкостной смеси между опорными подшипниками 10 и 11 часть масла оседает на телах качения, что обеспечивает смазку их трущихся поверхностей. По мере накопления масла на телах качения подшипников 10 и 11 часть смазки сдувается потоком смеси, обеспечивая отвод тепла от них, и попадает на вход крыльчатки 8, где улавливается описанным выше способом и возвращается в систему смазки двигателя. Масло, подводимое к форсунке 18, попадает на вход колеса 17, закручивается в потоке газомасляной смеси в том же направлении, в котором вращаются тела качения опорных подшипников 10 и 11, и дополнительно орошает их трущиеся поверхности, что повышает эффективность смазки опорных подшипников.
Осевое лопаточное колесо 17, установленное на приводном валу 7 согласно рис. 2, перед входом в крыльчатку увеличивает окружную скорость газомасляной смеси, приближая ее к окружной скорости крыльчатки, что способствует повышению степени отделения масла от газа.
В связи с вышеизложенным, по мнению заявителя, на основании уровня техники очевидно, что при реализации заявленного приводного центробежного суфлера с осевой крыльчаткой достигается вышеприведенный технический эффект, заключающийся в повышении надежности работы и упрощении конструкции центробежного суфлера.