СПОСОБ СМАЗКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПЕРЕДНЕЙ ОПОРЫ РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF GREASING AND COOLING FRONT SUPPORT OF THE ROTOR OF THE GAS TURBINE ENGINE

Изобретение относится к способу смазки авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано в двигателях, где привод маслоагрегатов осуществляется непосредственно от ротора ГТД, а маслоагрегаты и коммуникации маслосистемы установлены внутри ГТД.
Известна маслосистема авиационного ГТД (Патент №2243393, МПК F02C 7/06, опубл. 27.12.2004), содержащая маслобак, агрегаты маслосистемы (насосы нагнетающий и откачивающий), коммуникации маслосистемы и опору, размещенную на роторе ГТД. Маслобак, агрегаты и коммуникации маслосистемы расположены снаружи двигателя (внешней обвязкой). Агрегаты маслосистемы получают привод от ротора высокого давления через несколько зубчатых зацеплений: конических и цилиндрических. Недостатком данного способа смазки является то, что размещение элементов маслосистемы и ее разводки по периметру двигателя, наличие нескольких пар зубчатых зацеплений, причем, конические передачи усложняют конструкцию двигателя и требуют дополнительного подвода смазки, приводят к большим габаритам и массе газотурбинного двигателя, при этом достигается меньшая эффективность охлаждения масла из-за отсутствия дополнительного охлаждения опоры воздухом.
Наиболее близким к изобретению является способ смазки и охлаждения передней опоры ротора газотурбинного двигателя ("Газотурбинный двигатель АИ-9. Краткое описание и инструкция по технической эксплуатации (редакция 3)". М., Внешторгиздат, 1971 г., 80 с, с. 9, фиг. 5), снабженного циркуляционной системой смазки, при котором воздух, поступающий в двигатель, охлаждает масло в маслобаке, поступающее далее к опорам. Воздухозаборник двигателя образован одной из стенок маслобака кольцевого типа (внешняя проточная часть). В процессе работы двигателя воздух, поступающий в двигатель омывает стенку маслобака, охлаждая находящееся в нем масло. При помощи нагнетающей секции маслонасоса охлажденное масло направляется по внешним и внутренним трубопроводам к опорам ротора ГТД.
Недостатком данного способа смазки и охлаждения является меньшая эффективность охлаждения масла из-за отсутствия дополнительного охлаждения опоры воздухом, также размещение агрегатов маслосистемы (блока агрегатов и т.д.) по периметру двигателя, что приводит к увеличению его поперечного сечения
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобрете6ние, является повышение эффективности охлаждения масла в маслобаке и передней опоры ротора ГТД с помощью рабочего тела газотурбинного двигателя - воздуха при совмещении маслобака и теплообменника. Дополнительной технической задачей является уменьшение массы и габаритов двигателя.
Технический результат достигается тем, что в способе смазки и охлаждения передней опоры ротора газотурбинного двигателя, снабженного циркуляционной системой смазки, при котором воздух, поступающий в двигатель, охлаждает маслобак и масло, поступающее далее к опорам, в отличие от известного охлаждение корпуса маслобака, совмещенного с теплообменником и расположенного внутри двигателя между коком и передней опорой ротора, осуществляется воздухом, поступающим через открытые навстречу набегающему потоку воздуха каналы в коке, при этом на следующем этапе движения воздух поступает в корпус передней опоры ротора двигателя для ее дополнительного охлаждения.
На фигурах показаны:
фиг. 1 - схема смазки газотурбинного двигателя;
фиг. 2 - общий вид устройства охлаждения передней опоры ротора ГТД.
Способ осуществляется следующим образом.
При работе ГТД, снабженного циркуляционной системой смазки (фиг. 1), воздух, поступающий в двигатель через каналы в коке, охлаждает корпус маслобака 1, расположенного внутри двигателя между коком и передней опорой ротора и совмещенного с воздушным теплообменником 2. В результате происходит двустороннее охлаждение масла, поступающего к передней опоре 3, - со стороны воздушного потока входа в двигатель и со стороны теплообменника. Масло из маслобака забирается нагнетающим маслонасосом 4 и под давлением, пройдя через масляный фильтр 5, подается к форсункам подачи масла передней опоры 3 ротора.
При этом воздух, используемый на охлаждение масла, пройдя через каналы кока, маслобака и теплообменник, далее также поступает в корпус передней опоры ротора двигателя, охлаждая тем самым, например, наружное кольцо подшипника.
Для поддержания необходимого давления в системе установлен редукционный клапан 6. Отработанное масло стекает вниз из полости передней опоры, откуда забирается маслонасосом 7. Суфлирование полости 8 и маслобака 1 осуществляется системой их суфлирования, по которой воздушно-масляная смесь поступает на вход в центробежный суфлер 9 и далее в атмосферу.
Откачиваемое из полости 8 масло поступает в воздушно-масляный теплообменник 2, конструктивно выполненный единым узлом с маслобаком 1 и блоком агрегатов 10 маслосистемы, и далее, пройдя через статический воздухоотделитель 11, сбрасывается в маслобак 1.
Пример.
Газотурбинный двигатель (фиг. 2), в котором реализован способ смазки и охлаждения передней опоры, содержит маслобак 1, совмещенный с теплообменником 2, с присоединенными к нему трубопроводами подвода и отвода масла, и размещенный внутри двигателя между коком 12, который является одним из элементов забора воздуха, и передней опорой 3 ротора 13 компрессора, при этом маслобак 1 ограничен наружными стенками проточной части двигателя и кока 12. Корпус маслобака 1, снабженный воздушными каналами 14, образует внутреннюю проточную часть двигателя. Воздушные каналы 14 соединены с одной стороны с воздушными каналами 15, выполненными в корпусе кока, которые открыты со стороны входа 16 в двигатель набегающему потоку воздуха. С другой стороны воздушные каналы 14 соединены с полостью охлаждения 17 наружного кольца 18 подшипника передней опоры 3, при помощи каналов 19, выполненных в корпусе данной опоры. Маслобак 1 через блок агрегатов 10 маслосистемы сообщен с внутренней полостью 20 вала ротора 13 компрессора, стенка 21 которого снабжена отверстиями 22 для подвода масла к внутреннему кольцу 23 подшипника передней опоры 3. При этом блок агрегатов 10 маслосистемы, с непосредственным приводом от ротора 13, может быть размещен в полости 24 передней опоры 3.
Воздух, поступая на вход 16 в двигатель при обтекании наружных стенок кока 12 и стенок маслобака 1, проходя через каналы 15 кока 12 и далее теплообменник 2, расположенный внутри маслобака 1, охлаждает масло с двух сторон - со стороны воздушного потока входа 16 в двигатель и со стороны теплообменника 2. Далее воздух по каналам подвода воздуха 19 в корпусе поступает в полость охлаждения 17 наружного кольца 18 подшипника опоры 3. Привод маслоагрегатов 10 приводится в движение непосредственно ротором 13 ГТД. Охлажденное масло по трубопроводу 25 подвода масла поступает в блок агрегатов 10 маслосистемы и через жиклер форсунки 26 и ротор 13 ГТД подается через внутреннее кольцо 23 подшипника в опору 3.
Таким образом, воздух, направленный на охлаждение масла и проходящий по внутренним каналам кока, маслобака и через теплообменник, далее поступает к передней опоре, дополнительно охлаждая наружное кольцо подшипника.
Также для осуществления данного способа смазки и охлаждения передней опоры ротора ГТД элементы маслосистемы, включая маслобак, теплообменник, агрегаты и т.д., монтируются внутри ГТД, где маслонасосы имеют непосредственный привод от ротора ГТД. В результате происходит уменьшение габаритно-массовых характеристик двигателя.
В результате, данное техническое решение позволяет увеличить эффективность охлаждения масла в маслобаке и передней опоры ротора ГТД с помощью рабочего тела газотурбинного двигателя – воздуха, при совмещении маслобака с теплообменником и уменьшении массы и габаритов двигателя.