УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ПЕРЕДНЕЙ ОПОРЫ РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относиться к области двигателестроения и может быть использована в опорах газотурбинных двигателей (ГТД).
Известна масляная схема, содержащая маслобак, установленный на корпусе компрессора (Масляные системы газотурбинных двигателей. Домотенко Н.Т., Кравец А.С. - М.: Транспорт, 1972. - 96 с, с. 44 рис. 31). Охлаждение масла происходит после прохождения его через теплообменник, который установлен в отдельном воздушном канале, что является недостатком данной схемы. Также к недостаткам можно отнести большие габариты и массу, в результате раздельной постановки маслобака и теплообменника. Для теплообменника необходим входной участок забора воздуха из окружающей среды (туннель), увеличение поперечного сечения двигателя и мотогондолы в целом.
Также известна масляная схема (Патент №2273746, МПК F02C 7/06, опубл. 10.04.2006) содержащая маслобак, установленный на корпусе компрессора, опору, размещенную на роторе, и агрегаты маслосистемы (насосы нагнетающий и откачивающий). Теплообменник установлен в нагнетающей магистрали. Смазка к опоре ротора подводится по нагнетающей магистрали. Силовой элемент (опора ротора) конструктивно не связан с коммуникациями двигателя, в частности с системой охлаждения смазки, что является недостатком данной конструкции. А раздельная постановка маслобака, теплообменника и опоры ротора, размещения элементов маслосистемы и ее разводки по периметру двигателя приводят к увеличению поперечного сечения двигателя.
Наиболее близкой является конструкция устройства охлаждения передней опоры ротора газотурбинного двигателя ("Газотурбинный двигатель АИ-9. Каткое описание и инструкция по технической эксплуатации (редакция 3)". М., Внешторгиздат, 1971 г., 80 с, с. 9, фиг. 5), содержащая маслобак, стенки которого образуют проточную часть двигателя, элемент забора воздуха, блок агрегатов маслосистемы, сообщенный с маслобаком с присоединенными к нему трубопроводами подвода и отвода масла. 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 данной конструкции 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 направлена полезная модель, является повышение эффективности охлаждения масла в маслобаке и передней опоры ротора ГТД с помощью рабочего тела газотурбинного двигателя - воздуха и совмещение маслобака с теплообменником. Дополнительной технической задачей является уменьшение массы и габаритов двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве охлаждения передней опоры ротора газотурбинного двигателя содержащем маслобак, стенки которого образуют проточную часть двигателя, элемент забора воздуха, блок агрегатов маслосистемы, сообщенный с маслобаком с присоединенными к нему трубопроводами подвода и отвода масла, в отличие от известного маслобак, образующий внутреннюю проточную часть двигателя, совмещен с теплообменником и размещен внутри двигателя между коком, который является одним из элементов забора воздуха, и передней опорой ротора компрессора, корпус маслобака снабжен воздушными каналами, соединенными с одной стороны с воздушными каналами в коке, которые открыты со стороны входа в двигатель набегающему потоку воздуха, а с другой стороны с полостью охлаждения наружного кольца подшипника передней опоры, при этом маслобак через блок агрегатов маслосистемы сообщен с внутренней полостью вала ротора компрессора, стенка которого снабжена отверстиями для подвода масла к внутреннему кольцу подшипника передней опоры.
Для уменьшения массы и габаритов двигателя блок агрегатов маслосистемы размещен в полости передней опоры ротора с непосредственным приводом от ротора.
На фигуре представлен общий вид устройства охлаждения передней опоры ротора газотурбинного двигателя.
Устройство охлаждения передней опоры ротора ГТД содержит маслобак 1 с присоединенными к нему трубопроводами подвода и отвода масла, совмещенный с теплообменником 2 и размещенный внутри двигателя между коком 3, который является одним из элементов забора воздуха, и передней опорой 4 ротора 5 компрессора, при этом маслобак 1 ограничен наружными стенками 6 проточной части двигателя и кока 3. Корпус маслобака 1, снабженный воздушными каналами 7, образует внутреннюю проточную часть двигателя. Воздушные каналы 7 соединены, с одной стороны с воздушными каналами 8, выполненными в корпусе кока 3, которые открыты со стороны входа 9 в двигатель набегающему потоку воздуха. С другой стороны, воздушные каналы 7 соединены с полостью охлаждения 10 наружного кольца 11 подшипника передней опоры 4, при помощи каналов 12, выполненных в корпусе данной опоры 4. Маслобак 1 через блок агрегатов 13 маслосистемы сообщен с внутренней полостью 14 вала ротора 5 компрессора, стенка 15 которого снабжена отверстиями 16 для подвода масла к внутреннему кольцу 17 подшипника передней опоры 4. При этом блок агрегатов 13 маслосистемы, с непосредственным приводом от ротора 5, может быть размещен в полости 18 передней опоры 4.
Предложенная конструкция работает следующим образом.
Воздух, поступая на вход 9 в двигатель при обтекании наружных стенок кока 3 и стенок маслобака 1, проходя через каналы 8 кока 3 и далее теплообменник 2, расположенный внутри маслобака 1, охлаждает масло с двух сторон - со стороны воздушного потока входа 9 в двигатель и со стороны теплообменника 2. Далее воздух по каналам подвода воздуха 12 в корпусе поступает в полость охлаждения 10 наружного кольца 11 подшипника опоры 4. Привод блока агрегатов 13 маслоситемы приводится в движение непосредственно ротором 5 ГТД. Охлажденное масло по трубопроводу 19 подвода масла поступает в блок агрегатов 13 маслосистемы и через жиклер форсунки 20 и ротор 5 ГТД подается через внутреннее кольцо 17 подшипника в опору 4.
Таким образом, маслобак и, совмещенный с ним теплообменник установлены в потоке воздуха, поступающего на вход в двигатель. При этом наружные стенки кока и маслобака образуют проточную часть двигателя. 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 элементы маслосистемы, включая маслобак, теплообменник, агрегаты и т.д. монтируются внутри ГТД, где маслонасосы имеют непосредственный привод от ротора ГТД. В результате происходит уменьшение габаритномассовых характеристик двигателя.
Следовательно, такое конструктивное решение позволяет увеличить эффективность охлаждения масла в маслобаке и передней опоры ротора ГТД с помощью рабочего тела - воздуха и совмещение маслобака с теплообменником, и дополнительно уменьшить массу и габариты двигателя.