Патент на изобретение №2295047

(54) ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано преимущественно в малоразмерных газотурбинных двигателях (ГТД). Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание газотурбинного двигателя с единой системой смазки опор с одним видом смазывающей жидкости – топливом, что значительно снизит эксплутационные расходы и упростит конструкцию двигателя. Газотурбинный двигатель содержит компрессор, турбину, первую опору с подшипником, расположенную между компрессором и турбиной, камеру сгорания, установленную вокруг этой опоры, вторую опору с подшипником, расположенную перед компрессором или за турбиной, вал ротора, установленный на двух опорах, магистраль подачи топлива к первой опоре и канал отвода топлива из нее в камеру сгорания. Газотурбинный двигатель снабжен магистралью подачи топлива ко второй опоре и каналом отвода топлива из опоры. В полости этой опоры установлен топливосборник, который выполнен в виде стакана и закреплен на валу вокруг опоры. Внутри него установлен основной топливозаборник, вход которого расположен вблизи стенки стакана. Топливозаборник сообщен через канал отвода топлива с камерой сгорания. На внутренней стенке стакана выполнена кольцевая канавка и в ней установлен вход топливозаборника. Двигатель содержит магистраль суфлирования полости второй опоры, которая представляет собой, по крайней мере, один радиальный канал, выполненный в валу ротора двигателя внутри топливосборника, и осевой канал. Осевой канал сообщен с радиальным и связывает полость опоры с окружающей средой. Внутри топливосборника выполнен, по крайней мере, один канал, сообщающий полость опоры с радиальными каналами. Между топливосборником и опорой установлен уплотнительный элемент. Внутри топливосборника выполнен дополнительный топливозаборник, вход которого расположен на меньшем диаметре, чем вход основного, но на большем, чем уплотнительный элемент. Кроме того, топливозаборник сообщен через канал отвода топлива с камерой сгорания. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано преимущественно в малоразмерных газотурбинных двигателях (ГТД).

Известен газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, турбину, камеру сгорания, опоры с подшипниками, маслосистему, с помощью которой осуществляется смазка подшипников. (Патент Англии №991356, заявл. 21.06.63 г.)

Недостатком является усложнение конструкции двигателя за счет необходимости использования, кроме системы подачи топлива, системы для подачи масла в опоры и удаления его из опор, применения маслобака и системы охлаждения масла, что значительно увеличивает массу двигателя.

Известен также газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, турбину, камеру сгорания, две опоры с подшипниками, вал ротора, установленный на этих опорах. Первая опора расположена между компрессором и турбиной, а камера сгорания установлена вокруг этой опоры. Кроме того, двигатель содержит магистраль подачи топлива к этой опоре и канал отвода топлива из нее в камеру сгорания. Вторая опора расположена перед компрессором, смазка этой опоры осуществляется с помощью маслосистемы. (Патент ФРГ №1139328, заявл. 17.02.61 г.)

Такая конструкция позволяет уменьшить объем маслобака, что позволяет снизить ее массу, однако не исключает применения маслосистемы, это ведет к усложнению конструкции двигателя и увеличивает эксплутационные расходы. Кроме того, недостатком можно считать применение в системе двух видов жидкости – топлива и масла.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание газотурбинного двигателя с единой системой смазки опор с одним видом смазывающей жидкости – топливом, что значительно снизит эксплутационные расходы и упростит конструкцию двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что газотурбинный двигатель содержит компрессор, турбину, первую опору с подшипником, расположенную между компрессором и турбиной, камеру сгорания, установленную вокруг этой опоры, вторую опору с подшипником, расположенную перед компрессором или за турбиной, вал ротора, установленный на двух опорах, магистраль подачи топлива к первой опоре и канал отвода топлива из нее в камеру сгорания.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что газотурбинный двигатель снабжен магистралью подачи топлива ко второй опоре и каналом отвода топлива из опоры. В полости этой опоры установлен топливосборник, который выполнен в виде стакана и закреплен на валу вокруг опоры. Внутри него установлен основной топливозаборник, вход которого расположен вблизи стенки стакана. Топливозаборник сообщен через канал отвода топлива с камерой сгорания.

Для более эффективного забора топлива из полости опоры на внутренней стенке стакана выполнена кольцевая канавка и в ней установлен вход топливозаборника.

Кроме того, двигатель содержит магистраль суфлирования полости второй опоры, которая представляет собой, по крайней мере, один радиальный канал, выполненный в валу ротора двигателя внутри топливосборника, и осевой канал. Осевой канал сообщен с радиальным и связывает полость опоры окружающей средой.

Для лучшего отделения топлива от топливо-воздушной смеси внутри топливосборника выполнен, по крайней мере, один канал, сообщающий полость опоры с радиальными каналами.

Для обеспечения герметичности между топливосборником и опорой установлен уплотнительный элемент.

Для исключения переполнения топливосборника внутри него выполнен дополнительный топливозаборник, вход которого расположен на меньшем диаметре, чем вход основного, но на большем, чем уплотнительный элемент. Кроме того, топливозаборник сообщен через канал отвода топлива с камерой сгорания.

На прилагаемых чертежах изображен предлагаемый газотурбинный двигатель.

Фиг.1 – общий вид,

Фиг.2 – вида А фиг.1,

Фиг.3 – разрез Б-Б фиг.2.

Газотурбинный двигатель содержит компрессор 1, турбину 2, первую опору 3 с подшипником 4, расположенную между компрессором 1 и турбиной 2, камеру сгорания 5, установленную вокруг опоры 3, вторую опору 6 с подшипником 7, расположенную за турбиной 2, вал 8 ротора, установленный на двух опорах 3 и 6, магистрали подачи 9 и 10 топлива к первой 3 и второй 6 опорам и каналы отвода 11 и 12 топлива от них в камеру сгорания 5. В полости опоры 6 установлен топливосборник 13, который выполнен в виде стакана и закреплен на валу 8 вокруг опоры 6. Внутри него неподвижно установлен основной топливозаборник 14, вход которого расположен вблизи стенки стакана. Топливозаборник 14 сообщен через канал отвода топлива 12 с камерой сгорания 5.

На внутренней стенке топливосборника 13 выполнена кольцевая канавка 15, и в ней установлен вход топливозаборника 14.

Кроме того, двигатель содержит магистраль суфлирования полости второй опоры 6, которая представляет собой два радиальных канала 16, которые выполнены в валу 8, внутри топливосборника 13 и осевой канал 17. Осевой канал 17 сообщен с радиальными каналами 16 и связывает полость опоры 6 окружающей средой. Внутри топливосборника 13 выполнены каналы 18, сообщающие полость опоры 6 с радиальными каналами 16.

Между топливосборником 13 и опорой 6 установлен уплотнительный элемент 19. Внутри топливосборника 13 неподвижно установлен дополнительный топливозаборник 20, вход которого расположен на меньшем диаметре, чем вход основного 14, но на большем, чем уплотнительный элемент 19. Топливозаборник 20 сообщен через канал отвода топлива 12 с камерой сгорания 5.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом. При запуске двигателя топливо по магистралям подачи 9 и 10 поступает на смазку и охлаждение опор 3 и 6 соответственно. Пройдя через опору 3 с подшипником 4, топливо по каналу отвода 11 поступает в камеру сгорания 5.

Смазав и охладив опору 6 с подшипником 7, топливо под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, отбрасывается к периферии топливосборника 13. Далее через основной топливозаборник 14, вход которого направлен навстречу напору, топливо по каналу отвода 12 поступает в камеру сгорания 5. На переходных режимах работы двигателя, например при запуске, в полость опоры 6 поступает большое количество топлива, уровень которого достигает дополнительного топливозаборника 20, через который топливо по каналу отвода 12 поступает в камеру сгорания, исключая переполнение топливосборника 13.

Суфлирование опоры 6 осуществляется через осевой канал 17 вала 8, при этом топливовоздушная смесь поступает в канал 17 через каналы 18 и радиальные каналы 16, которые работают по принципу центробежного суфлера, разделяя топливо и воздух, при этом последний транспортируется по валу 8 в окружающую среду.

Использование конструкции газотурбинного двигателя с единой системой смазки опор одним видом смазывающей жидкости – топливом значительно снизит эксплутационные расходы и упростит конструкцию двигателя.

Формула изобретения

1. Газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, турбину, первую опору с подшипником, расположенную между компрессором и турбиной, камеру сгорания, установленную вокруг этой опоры, вторую опору с подшипником, расположенную перед компрессором или за турбиной, вал ротора, установленный на двух опорах, магистраль подачи топлива к первой опоре и канал отвода топлива из нее в камеру сгорания, отличающийся тем, что двигатель снабжен магистралью подачи топлива ко второй опоре и каналом отвода топлива из этой опоры, при этом в ее полости установлен топливосборник, выполненный в виде стакана, закрепленного на валу вокруг опоры, внутри которого установлен основной топливозаборник, вход которого расположен вблизи стенки стакана, при этом топливозаборник сообщен через канал отвода топлива с камерой сгорания.

2. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на внутренней стенке стакана выполнена кольцевая канавка и в ней установлен вход топливозаборника.

3. Газотурбинный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что двигатель содержит магистраль суфлирования полости второй опоры, которая представляет собой, по крайней мере, один радиальный канал, выполненный в валу ротора двигателя внутри топливосборника, и осевой канал, который сообщен с радиальным и связывает полость опоры с окружающей средой.

4. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что внутри топливосборника выполнен, по крайней мере, один канал, сообщающий полость опоры с радиальным каналом.

5. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что между топливосборником и опорой установлен уплотнительный элемент.

6. Газотурбинный двигатель по п.2, отличающийся тем, что между топливосборником и опорой установлен уплотнительный элемент.

7. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что между топливосборником и опорой установлен уплотнительный элемент.

8. Газотурбинный двигатель по п.5, или 6, или 7, отличающийся тем, что внутри топливосборника выполнен дополнительный топливозаборник, вход которого расположен на меньшем диаметре, чем вход основного, но на большем, чем уплотнительный элемент, при этом топливозаборник сообщен через канал отвода топлива с камерой сгорания.

РИСУНКИ