ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СУФЛЕР
CENTRIFUGAL BREATHER

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно, к конструкции центробежного суфлера системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя (ГТД).
Известен центробежный суфлер, содержащий ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла (см. Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. М.: Машиностроение, 1969 г., с.484, 485).
Этот суфлер предназначен для отделения масла из газа при суфлировании масляных полостей силовых установок с атмосферой. При этом эффективность суфлера оценивается по количеству неотделенного масла, содержащегося в выходящем из суфлера газе.
Известно, что эффективность суфлера падает при увеличении концентрации масла в газомасляной смеси и при увеличении ее расхода через суфлер, а это, в свою очередь, ведет к потере масла в двигателе и к загрязнению атмосферы.
Причиной ухудшения маслоотделения суфлером является недостаточная эффективность отвода масла из кольцевой канавки, так как попавшее в нее из крыльчатки масло тормозится о неподвижные стенки кольцевой канавки корпуса; скоростной напор и центробежная сила, действующая на масло в кольцевой канавке, уменьшаются и величина давления, под действием которого масло уходит по трубопроводу в масляную систему двигателя, резко падает. При недостаточной эффективности отвода масла из кольцевой канавки оно переполняет ее и вновь попадает в межлопаточную часть крыльчатки, что и способствует проникновению отдельных частиц масла в канал выхода газа в атмосферу.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности центробежного суфлера, в том числе при повышенной концентрации масла в газомасляной смеси и при увеличении ее расхода через суфлер.
Указанная задача решается тем, что в центробежном суфлере, содержащем ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла, согласно изобретению, лопатки крыльчатки, расположенные напротив канавки для отвода масла, выполнены с выступом, заведенным в последнюю. При этом крыльчатка может быть снабжена поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой. Кроме того, выходной канал из кольцевой канавки корпуса выполнен тангенциально по отношению к кольцевой канавке. Также цилиндрическая поверхность корпуса и соответствующая ей часть крыльчатки могут быть выполнены ступенчатыми.
Эффективность отделения масла в предлагаемом центробежном суфлере повышается за счет выполнения лопаток крыльчатки, расположенных напротив канавки для отвода масла, с выступом, заведенным в канавку корпуса. Из этой канавки производится отвод масла из суфлера по трубопроводу в масляную систему двигателя. Наличие выступа в крыльчатке позволяет сохранить угловую скорость масла в канавке такую же, как и внутри ротора, а это, в свою очередь, увеличивает скоростной напор и центробежную силу, действующие на масло, находящееся в кольцевой расточке, и тем самым способствует более быстрой эвакуации его из суфлера в двигатель.
Ступенчатое выполнение наружного диаметра крыльчатки и соответствующей ей цилиндрической расточки корпуса при выполнении ротора с поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой, позволяет практически исключить возможность попадания отделенного масла, находящегося на периферии крыльчатки, из полости с большей концентрацией масляных частиц в газе в полость с меньшей концентрацией.
Выполнение выходного масляного канала из кольцевой канавки корпуса с тангенциальным направлением по отношению к этой канавке также способствует лучшему отводу масла из суфлера с минимальными потерями.
Предлагается также цилиндрическую поверхность корпуса и соответствующую ей часть крыльчатки выполнить ступенчатыми. Такое решение позволит избежать перетечки отделенного масла из ступени с меньшим диаметром в ступень с большим диаметром, так как маслу трудно преодолеть движение против центробежных сил. А значит в ступень, расположенную ближе к выходному воздушному каналу, не попадет масло, отделенное в предыдущей ступени. Такая многоступенчатая очистка воздуха от масла позволит существенно сократить выброс масла в атмосферу.
Пример выполнения изобретения приведен на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 изображен продольный разрез центробежного суфлера;
на фиг.2 - продольный разрез центробежного суфлера с поперечными перегородками;
на фиг.3 - элемент А фиг.2;
на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.2;
на фиг.5 - сечение В-В фиг.2.
Центробежный суфлер содержит ротор 1 с установленной на нем центробежной крыльчаткой 2, размещенной в цилиндрической расточке 3 корпуса 4, в котором выполнена кольцевая канавка 5 для отвода масла. Лопатки крыльчатки 2, расположенные напротив канавки 5 для отвода масла, выполнены с выступом 6, заведенным в канавку 5. Крыльчатка 2 может быть снабжена поперечными перегородками 7, 8, 9, образующими полости, последовательно сообщенные между собой окнами 10, 11, 12; причем окна 10 и 12 расположены на наружном диаметре крыльчатки, а окна 11 на внутреннем. Цилиндрическая расточка 3 и соответствующая ей часть крыльчатки могут быть выполнены ступенчатыми (фиг.2) с поперечными ступеньками 13. Цилиндрическая расточка 3 и соответствующая ей часть крыльчатки могут быть выполнены конусными с углом наклона конической поверхности α. Угол наклона поверхности может составлять 2…3°.
Ротор суфлера установлен на шариковых подшипниках 14 и 15. Подвод газомасляной смеси осуществляется через вход 16. Выход очищенного газа в атмосферу осуществляется через отверстие 17. Отвод отделенного масла из суфлера осуществляется через тангенциально расположенный по отношению к кольцевой канавке спиральный сборник 18 в выходной канал 19. На цилиндрической расточке 3 (фиг.1) имеется винтовая канавка 20. Направление движения масла показано зачерненными стрелками, направление движения газа - незачерненными стрелками, направление движения газомасляной смеси - стрелками, зачерненными наполовину.
При работе центробежного суфлера газомасляная смесь поступает на вход 16 и через внутренние каналы корпуса заходит в межлопаточную полость крыльчатки 2 и закручивается ее лопатками. Под действием центробежных сил более тяжелые частицы масла отбрасываются крыльчаткой 2 на цилиндрическую расточку 3, попадают в винтовую канавку 20 (см. фиг.1) и по ней перемещаются в кольцевую канавку 5, из которой под действием центробежных сил масло перемещается по спиральному сборнику 18 в выходной канал 19. При этом эффективность отвода масла из кольцевой канавки 5 увеличивается (по сравнению с прототипом) за счет расположения части крыльчатки 2 с выступом 6 внутри кольцевой канавки 5. В свою очередь, газ проходит вдоль крыльчатки и выходит через отверстие 17 в атмосферу. При выполнении центробежного суфлера с поперечными перегородками газомасляная смесь поступает в межлопаточную полость крыльчатки 2, закручивается ее лопатками, доходит до перегородки 7, поворачивает в радиальном направлении, изменяет направление и проходит через окна 10. При этом часть масляных частиц отбрасывается на наружный диаметр крыльчатки и попадает в кольцевую канавку 5. Пройдя через окна 10, газомасляная смесь вновь поворачивает, меняет направление на осевое, проходит через окна 11, далее меняет направление на радиальное, поворачивает и проходит через окна 12, далее еще раз проходит в радиальном направлении и выходит через отверстие 17 в атмосферу. На всем пути движения газомасляной смеси частицы масла отбрасываются на цилиндрическую (или коническую) расточку 3 корпуса и передвигаются в сторону кольцевой канавки 5. Увеличение числа поворотов и длины пути внутри крыльчатки способствует улучшению отделения масла в суфлере. При этом ступенчатое выполнение наружного диаметра крыльчатки 2 и цилиндрической расточки 3 корпуса не позволяет частицам масла, находящемся на периферии крыльчатки, переходить из секции с большей концентрацией масла в секцию с меньшей концентрацией, так как этому препятствует уступ на каждой из ступенек корпуса и крыльчатки.
Предлагаемая совокупность конструктивных изменений позволит получить качественное улучшение работы центробежного суфлера и позволит уменьшить содержание масла в выбрасываемом в атмосферу воздухе в несколько раз. Ступенчатое выполнение крыльчатки с заходом части крыльчатки в кольцевую канавку для отвода масла позволит существенно увеличить скоростной напор и центробежную силу, действующие на масло, находящееся в кольцевой расточке. Сочетание части ступенчатой крыльчатки, заведенной в кольцевую канавку, с тангенциальным выходом масла превращает эту часть суфлера в полноценный центробежный насос и тем самым способствует более эффективной эвакуации его из суфлера обратно в двигатель. Это позволит также устранить выбросы масла из двигателя при нештатной работе маслосистемы и при больших забросах масла в систему суфлирования двигателя.
Использование изобретения позволит улучшить эффективность отделения масла суфлером, существенно уменьшить расход масла в двигателе и уменьшить загрязнение атмосферы.