RU2352801C1

RU2352801C1 - Gas turbine engine

Info

Publication number: RU2352801C1
Application number: RU2007133630/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Горошенкин (RU); Владимир Петрович Горошенкин; Алексей Викторович Микрюков (RU); Алексей Викторович Микрюков; Андрей Владиславович Казаков (RU); Андрей Владиславович Казаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-04-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to engine production, particularly, to aircraft gas turbine engine and gas turbine plants drive assemblies. The proposed gas turbine engine comprises low-pressure compressor shaft, high-pressure compressor shaft, driving gear wheel transmitting torque from the high-pressure compressor shat to the central drive via a splined joint. Note that the low-pressure compressor shaft accommodates a sleeve with labyrinth seal knife edges, while the driving gear wheel accommodates a sleeve with sealing coating to form with the said gear wheel circular radial chambers communicating with the inlet chamber arranged between the said chambers and with the central drive chamber via the holes furnished in the sleeve with sealing coating and those of driving gear wheel and high-pressure compressor shaft. In operation, oil vapours coming from the central drive chamber into circular inlet chamber get accumulated of the surface in the form of oil film due to action of centrifugal force produced by running rotors. Accumulated oil flows, via radial holes, into the chamber from which it is uniformly distributed over the splined-joint gaps to lube the splines and to flow out into the circular chamber. Now, the oil is forced through radial holes into the chamber.

EFFECT: continuous lubrication of splines preventing their premature wear-out.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к узлам приводов авиационных газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.The invention relates to the field of engine building, namely to drive units of aircraft gas turbine engines and gas turbine units.

Особенностью работы кинематической цепи центрального привода газотурбинного двигателя является то, что шлицевые соединения работают при знакопеременных нагрузках и переменных направлениях передачи крутящего момента. Работа обеих сторон профиля шлицев вызвана тем, что на современных самолетах используется вычислительная система управления тягой двигателя. Указанная система, управляя подачей топлива в течение всего полета, периодически поднимает или сбрасывает обороты двигателя. В связи с этим шлицевые соединения передач двигателя работают в сложных условиях. В настоящее время имеют место случаи полного истирания шлицев в соединении вала ротора и ведущего зубчатого колеса вплоть до потери кинематической связи.A feature of the kinematic circuit of the central drive of a gas turbine engine is that the spline joints operate under alternating loads and alternating directions of torque transmission. The work of both sides of the slots profile is due to the fact that modern aircraft use a computer engine traction control system. The specified system, controlling the supply of fuel throughout the flight, periodically raises or resets the engine speed. In this regard, the splined joints of the engine gears operate in difficult conditions. Currently, there are cases of complete attrition of the splines in the connection of the rotor shaft and the driving gear up to the loss of the kinematic connection.

Известна конструкция газотурбинного двигателя, в котором узел центрального привода включает цилиндрическую шестерню с узким участком шлицевого соединения на валу компрессора (Авиационные газотурбинные двигатели (конструкция и расчет на прочность). Ленинградская краснознаменная военно-воздушная инженерная академия имени А.Ф.Можайского, Ленинград, 1959, с.290, фиг.14.8).A known design of a gas turbine engine in which the central drive assembly includes a cylindrical gear with a narrow spline connection on the compressor shaft (Aircraft gas turbine engines (design and strength analysis). Leningrad Red Banner Air Force Engineering Academy named after AF Mozhaisky, Leningrad, 1959 , p. 290, Fig. 14.8).

Известная конструкция не предусматривает гарантированную смазку шлицевого соединения, что ведет к износу шлицев, потере кинематической связи и не обеспечивает надежность работы современных газотурбинных двигателей высокой мощности.The known design does not provide guaranteed lubrication of the spline connection, which leads to wear of the splines, loss of kinematic connection and does not ensure the reliability of modern gas turbine engines of high power.

Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности является газотурбинный двигатель Д-30, в котором ведущее зубчатое колесо передает крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение (Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 II серии. «Машиностроение», 1973, с.33, рис.33, 34).Closest to the claimed design in technical essence is the D-30 gas turbine engine, in which the drive gear transmits torque from the shaft of the high-pressure compressor to the central drive via a spline connection (D-30 Aircraft Dual-Turbo Jet Engine of the II Series. "Engineering", 1973 , p. 33, fig. 33, 34).

Недостатком известной конструкции является то, что в ней не предусмотрена активная смазка шлицев, что приводит к износу последних и потере кинематической связи.A disadvantage of the known design is that it does not provide for active lubrication of the splines, which leads to wear of the latter and loss of kinematic connection.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности двигателя за счет предотвращения износа шлицев в соединении ведущего зубчатого колеса и вала ротора компрессора высокого давления путем обеспечения их смазки в процессе работы.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability of the engine by preventing wear of the splines in the connection of the driving gear and the rotor shaft of the high pressure compressor by ensuring their lubrication during operation.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинном двигателе, включающем вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, ведущее зубчатое колесо, передающее крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение, согласно формуле изобретения на валу компрессора низкого давления установлена втулка с лабиринтными гребешками, а на ведущем зубчатом колесе размещена втулка с уплотнительным покрытием, образующая с указанным ведущим колесом кольцевые радиальные полости, которые сообщаются с входной полостью, расположенной между указанными втулками, и полостью центрального привода через отверстия, выполненные в стенках втулки с уплотнительным покрытием, ведущего зубчатого колеса и вала компрессора высокого давления.The essence of the invention lies in the fact that in a gas turbine engine including a low-pressure compressor shaft, a high-pressure compressor shaft, a driving gear wheel that transmits torque from the high-pressure compressor shaft to the central drive through a spline connection, according to the claims, the low-pressure compressor shaft is installed a sleeve with labyrinth scallops, and a sleeve with a sealing coating is placed on the driving gear wheel, forming annular radial rings with the specified driving wheel Lost which communicate with the inlet cavity located between said sleeves and a central cavity through the drive holes formed in the walls of the sleeve with the sealing surface, the drive gear shaft and the high pressure compressor.

Такое конструкторское выполнение обеспечивает постоянную смазку шлицевого соединения ротора компрессора высокого давления и ведущего зубчатого колеса за счет накопления масла в виде пленки на вращающихся деталях, перетекания его через отверстия и полости в зазоры шлицевого соединения и далее - в полость центрального привода.This design provides constant lubrication of the spline connection of the rotor of the high pressure compressor and the driving gear due to the accumulation of oil in the form of a film on rotating parts, its flowing through holes and cavities into the gaps of the spline connection and then into the cavity of the central drive.

На фиг.1 изображен разрез газотурбинного двигателя заявляемой конструкции в месте передачи крутящего момента от вала ротора компрессора высокого давления к центральному приводу. На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.Figure 1 shows a section of a gas turbine engine of the claimed design in the place of transmission of torque from the rotor shaft of the high-pressure compressor to the central drive. Figure 2 - element I in figure 1 in an enlarged view.

Устройство включает вал 1 компрессора низкого давления, вал 2 компрессора высокого давления. На валу 1 установлена втулка 3, а на валу 2 компрессора высокого давления по шлицам 4 установлено ведущее зубчатое колесо 5, которое закреплено от осевого перемещения на валу 2 штифтами 6. Втулка 3 имеет лабиринтные гребешки 7 лабиринтного уплотнения 8. Лабиринтное уплотнение 8 образовано внутренним уплотнительным покрытием 9 на втулке 10, которая установлена внутри ведущего зубчатого колеса 5. Втулка 10 образует с втулкой 3 кольцевую входную полость 11, а с ведущим зубчатым колесом 5 - кольцевые полости 12 и 13.The device includes a shaft 1 of a low pressure compressor, a shaft 2 of a high pressure compressor. A sleeve 3 is installed on the shaft 1, and a drive gear 5 is mounted on the shaft 2 of the high-pressure compressor along the splines 4, which is fixed from axial movement on the shaft 2 with pins 6. The sleeve 3 has labyrinth scallops 7 of the labyrinth seal 8. The labyrinth seal 8 is formed by an internal sealing coating 9 on the sleeve 10, which is installed inside the drive gear 5. The sleeve 10 forms with the sleeve 3 an annular input cavity 11, and with the drive gear 5 - the annular cavity 12 and 13.

Входная полость 11 сообщается с полостью 12 через радиальные отверстия 16, выполненные в стенке втулки 10. Полость 13 сообщается с полостью 14 через радиальные отверстия 17, выполненные в ведущем зубчатом колесе 5. Полость 14 сообщается с кольцевой полостью 15 через зазоры в шлицах 4. Кольцевая полость 15 связана с полостью центрального привода 18 через радиальные отверстия 19, выполненные в стенке вала 2.The inlet cavity 11 communicates with the cavity 12 through radial holes 16 made in the wall of the sleeve 10. The cavity 13 communicates with the cavity 14 through radial holes 17 made in the drive gear 5. The cavity 14 communicates with the annular cavity 15 through the gaps in the slots 4. Ring the cavity 15 is connected with the cavity of the Central drive 18 through radial holes 19 made in the wall of the shaft 2.

Пары масла скапливаются в виде масляной пленки на поверхности 20 во входной полости 11.Vapors of oil accumulate in the form of an oil film on the surface 20 in the inlet cavity 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В процессе работы газотурбинного двигателя пары масла, поступающие из полости центрального привода 18 в кольцевую входную полость 11, за счет центробежной силы от вращающихся роторов скапливаются на поверхности в виде масляной пленки. Накопившееся масло через радиальные отверстия 16 перетекает в кольцевую полость 12 и далее в полость 13. Под действием той же центробежной силы через радиальные отверстия 16 масло дальше перетекает в полость 14, из которой равномерно распределяется по зазорам шлицевого соединения, смазывая шлицы 4, и далее вытекает в кольцевую полость 15. Далее через радиальные отверстия 19 масло выбрасывается в полость 18. Таким образом обеспечивается постоянная непрерывная смазка шлицев и предотвращается их износ.During the operation of the gas turbine engine, oil vapors coming from the cavity of the central drive 18 into the annular inlet cavity 11, due to centrifugal force from the rotating rotors, accumulate on the surface in the form of an oil film. The accumulated oil through the radial holes 16 flows into the annular cavity 12 and then into the cavity 13. Under the influence of the same centrifugal force through the radial holes 16, the oil flows further into the cavity 14, from which it is evenly distributed over the splined joint gaps, lubricating the splines 4, and then follows into the annular cavity 15. Then, through the radial holes 19, the oil is ejected into the cavity 18. This ensures constant continuous lubrication of the splines and prevents their wear.

Claims

Газотурбинный двигатель, включающий вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, ведущее зубчатое колесо, передающее крутящий момент с вала компрессора высокого давления на центральный привод через шлицевое соединение, отличающийся тем, что на валу компрессора низкого давления установлена втулка с лабиринтными гребешками, а на ведущем зубчатом колесе размещена втулка с уплотнительным покрытием, образующая с ведущим колесом кольцевые радиальные полости, которые сообщаются с входной полостью, расположенной между указанными втулками, и полостью центрального привода через отверстия, выполненные в стенках втулки с уплотнительным покрытием, ведущего зубчатого колеса и вала компрессора высокого давления. A gas turbine engine including a low-pressure compressor shaft, a high-pressure compressor shaft, a driving gear wheel that transmits torque from the high-pressure compressor shaft to the central drive through a spline connection, characterized in that a sleeve with labyrinth combs is installed on the low-pressure compressor shaft, and the drive gear has a sleeve with a sealing coating, forming with the drive wheel annular radial cavities that communicate with the input cavity located between the indicated bushings, and the cavity of the central drive through holes made in the walls of the sleeve with a sealing coating, the drive gear and the shaft of the high pressure compressor.