СИСТЕМА УПЛОТНЕНИЯ ОПОРЫ РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Система уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя (варианты)
Полезная модель относится к уплотнениям, в частности к системе уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя, и может найти применение в авиационной промышленности и других областях техники.
Известна система уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащая лабиринтные уплотнения полости наддува опоры, одно из которых отделяет полость наддува от газовоздушного тракта, а второе расположено между полостью наддува и предмасляной полостью опоры, и лабиринтное уплотнение, расположенное между масляной и предмасляной полостями опоры, последняя из которых сообщена с атмосферой, при этом полость наддува находится под давлением воздуха, поступающего из камеры сгорания (см. Ю.М.Никитин «Конструирование элементов деталей и узлов авиадвигателей», Москва, Машиностроение, 1968, стр.252-255, рис.7.27). Данная система уплотнения является наиболее близкой к предложенной системе уплотнения по первому варианту.
Недостатки известной системы уплотнения заключаются в том, что она не обеспечивает требуемую герметичность масляной полости опоры ротора, что приводит к утечкам масла из масляной полости и поступлению в нее извне газа и воздуха. Проникая в масляную полость, эти газы и воздух увеличивают массу воздуха, удаляемого при суфлировании. Кроме этого, горячий воздух, поступающий в полость наддува из камеры сгорания, дополнительно нагревает масло, что приводит к образованию в опорах двигателя коксовых отложений, ограничивающих проходимость смеси.
Указанные недостатки приводят к снижению надежности работы опоры ротора ГТД.
Известна система уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащая лабиринтные уплотнения полости наддува опоры, одно из которых отделяет полость наддува от газовоздушного тракта, а второе расположено между полостью наддува и предмасляной полостью опоры, и лабиринтное уплотнение, расположенное между масляной и предмасляной полостями опоры, последняя из которых сообщена с атмосферой, при этом полость наддува находится под давлением воздуха, поступающего из камеры сгорания (см. Ю.М.Никитин «Конструирование элементов деталей и узлов авиадвигателей», Москва, Машиностроение, 1968, стр.252-255, рис.7.27). Данная система уплотнения является наиболее близкой к предложенной системе уплотнения по второму варианту.
Недостатки известной системы уплотнения заключаются в том, что она не обеспечивает требуемую герметичность масляной полости опоры ротора, что приводит к утечкам масла из масляной полости и поступлению в нее извне газа и воздуха. Проникая в масляную полость, эти газы и воздух увеличивают массу воздуха, удаляемого при суфлировании. Кроме этого, горячий воздух, поступающий в полость наддува из камеры сгорания, дополнительно нагревает масло, что приводит к образованию в опорах двигателя коксовых отложений, ограничивающих проходимость смеси. Указанные недостатки приводят к снижению надежности работы опоры ротора ГТД.
Технический результат по первому варианту - повышение надежности работы газотурбинного двигателя путем обеспечения герметичности масляной полости опоры ротора.
Технический результат по второму варианту - повышение надежности работы газотурбинного двигателя путем обеспечения герметичности масляной полости опоры ротора.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что система уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащая лабиринтное уплотнение полости наддува опоры ротора, лабиринтное уплотнение, расположенное между полостью наддува и предмасляной полостью опоры, и уплотнение, расположенное между предмасляной и масляной полостями опоры ротора, первая из которых сообщена с атмосферой, согласно полезной модели, дополнительно содержит магистраль выхода воздуха с клапаном суфлирования компрессора или с клапаном суфлирования турбины, размещенным на корпусе двигателя, лабиринтное уплотнение полости наддува опоры расположено между полостью наддува опоры ротора и междисковой полостью компрессора или турбины, при этом полость наддува опоры ротора гидравлически сообщена с компрессором высокого давления или с кольцевым каналом наружного корпуса двигателя, а уплотнение, расположенное между предмасляной и масляной полостями опоры ротора, выполнено контактным.
Контактное уплотнение может представлять собой графитовое уплотнение, что повышает надежность уплотнения масляной полости опоры ротора.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что система уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащая лабиринтное уплотнение полости наддува опоры ротора, лабиринтное уплотнение, расположенное между полостью наддува и предмасляной полостью опоры, и уплотнение, расположенное между предмасляной и масляной полостями опоры, первая из которых сообщена с атмосферой, согласно полезной модели, дополнительно содержит магистраль выхода воздуха с клапаном суфлирования компрессора или клапаном суфлирования турбины, размещенным на корпусе двигателя, лабиринтное уплотнение полости наддува опоры ротора расположено
между полостью наддува опоры и полостью, образованной диском первой ступени компрессора низкого давления, и внутренним корпусом входного направляющего аппарата, при этом полость наддува опоры ротора гидравлически сообщена с компрессором высокого давления или с кольцевым каналом. наружного корпуса двигателя, а уплотнение, расположенное между предмасляной и масляной полостями опоры выполнено контактным.
Контактное уплотнение может представлять собой графитовое уплотнение, что повышает надежность уплотнения масляной полости опоры ротора.
На фиг.1 схематично представлена опора ротора газотурбинного двигателя по первому варианту;
на фиг.2 схематично представлен продольный разрез опоры ротора газотурбинного двигателя по второму варианту.
Система уплотнения опоры ротора газотурбинного двигателя содержит лабиринтное уплотнение 1 полости 2 наддува опоры ротора, лабиринтное уплотнение 3, расположенное между полостью 2 наддува и предмасляной полостью 4 опоры ротора, графитовое контактное уплотнение 5, расположенное между предмасляной полостью 4 опоры и масляной полостью 6 опоры ротора, магистраль 7 выхода воздуха в атмосферу с клапаном 8 суфлирования.
Междисковая полость 9 компрессора, компрессор 10 высокого давления, полость 11, образованная диском 12 первой ступени компрессора 13 низкого давления и внутренним корпусом 14 входного направляющего аппарата 15. Вал 16 двигателя.
Газотурбинный двигатель с системой уплотнения опоры ротора по первому варианту работает следующим образом.
2
При работе, при перепаде между давлениями в наружном контуре (на чертеже не показан) двигателя и атмосферном менее 0,5±0,05 кгс/смвоздух от компрессора 10 высокого давления, при больших перепадах - из
кольцевого канала наружного контура (на чертеже не показан), через полости вала 16 поступает в полость 2 наддува опоры ротора. Управление отбором воздуха производится переключателем наддува (на чертеже не показан) автоматически. Из полости 2 наддува воздух направляется в предмасляную полость 4 опоры ротора и междисковую полость 9 компрессора (или турбины, в зависимости от рассматриваемой опоры), сообщающуюся с проточной частью двигателя. Из предмасляной полости 4 воздух через магистраль 7 выхода воздуха атмосферу и клапан 8 суфлирования компрессора (или турбины, в зависимости от рассматриваемой опоры) отводится в атмосферу. Давление в предмасляной полости 4 опоры ротора меньше давления в полости 2 наддува и обеспечивается клапаном 8 суфлирования.
На переходных режимах в предмасляную полость 4 может попадать из масляной полости 6 незначительное количество масла, которое отводится в атмосферу через клапан 8 суфлирования. Дополнительно препятствует перетеканию масла из масляной полости 6 наличие графитового контактного уплотнения 5 между масляной полостью 6 опоры и предмасляной полостью опоры 4.
Газотурбинный двигатель с системой уплотнения опоры ротора по второму варианту работает следующим образом. Работа газотурбинного двигателя по данному варианту рассмотрена на примере работы передней опоры ротора компрессора низкого давления.
2
При работе, при перепаде между давлениями в наружном контуре (на чертеже не показан) двигателя и атмосферном менее 0,5±0,05 кгс/смвоздух от компрессора 10 высокого давления, при больших перепадах - из кольцевого канала наружного контура (на чертеже не показан), через полости вала 16 поступает в полость 2 наддува опоры ротора. Управление отбором воздуха производится переключателем наддува (на чертеже не показан) автоматически. Из полости 2 наддува воздух направляется в предмасляную полость 4 опоры и полость 11, образованную диском 12
первой ступени компрессора 13 низкого давления и внутренним корпусом 14 входного направляющего аппарата 15, сообщающуюся с проточной частью двигателя. Из предмасляной полости 4 воздух через магистраль 7 выхода воздуха атмосферу и клапан 8 суфлирования отводится в атмосферу. Давление в предмасляной полости 4 опоры ротора меньше давления в полости 2 наддува и обеспечивается клапаном 8 суфлирования.
На переходных режимах, в предмасленую полость 4 может попадать из масляной полости 6 незначительное количество масла, которое отводится в атмосферу через клапан 8 суфлирования. Дополнительно препятствует перетеканию масла из масляной полости 6 наличие графитового контактного уплотнения 5 между масляной полостью 6 опоры и предмасляной полостью 4 опоры ротора.