RU2614470C1 - Device to lubricate support rotor bearing of turbomachine - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: device to lubricate the support bearing of the turbomachine rotor comprises a suction pump, a suction pipe which is connected to the oil return line of the cavity. Outside oil chamber the compensation tank is set, the upper chamber which is communicated with the drain line, the latter is made of two independent pipelines connected in parallel to the oil chamber so that intake oil of a pipeline placed in the bottom of the cavity, and an oil intake other - higher than the first. Lower cavity of the compensation tank is communicated with the suction line suction pump.

EFFECT: implementation of the invention will increase the efficiency of the turbomachine by reducing the hydraulic losses in the flow part of the body and increase the reliability of the oil system when stopping the turbomachine.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается устройств для смазки подшипников роторов турбомашины.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and relates to devices for lubricating bearings of turbomachine rotors.

Известно устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, содержащее откачивающий насос, всасывающая магистраль которого подключена к сливной магистрали масляной полости (патент RU №2522748, класса F02C 7/06, опубликован 20.07.2014 г.).A device is known for lubricating the support bearing of a rotor of a turbomachine, comprising a pump out, a suction pipe of which is connected to a drain line of the oil cavity (patent RU No. 2522748, class F02C 7/06, published July 20, 2014).

К недостатку известной конструкции следует отнести единственную сливную магистраль масляной полости с заборником масла в нижней точке, сообщенную с всасывающей магистралью откачивающего насоса, расположенного снаружи полости. Как известно, скорость течения масла во всасывающих и сливных магистралях ограничена (07…1,5 м/с) для получения приемлемых гидравлических потерь, что объясняется нулевым или малым избыточным давлением между масляной полостью опорного подшипника и входом в откачивающий насос. Поэтому площадь поперечного сечения сливной магистрали значительно увеличена, что привело к необходимости увеличить толщину нижней вертикальной стойки в проточной части корпуса турбомашины, через которую проходит сливная магистраль.The disadvantage of the known design should include the only drain line of the oil cavity with an oil intake at the lower point, in communication with the suction line of the pumping pump located outside the cavity. As you know, the flow rate of oil in the suction and drain lines is limited (07 ... 1.5 m / s) to obtain acceptable hydraulic losses, which is explained by zero or low excess pressure between the oil cavity of the support bearing and the inlet to the pump out. Therefore, the cross-sectional area of the drain line has been significantly increased, which has led to the need to increase the thickness of the lower vertical strut in the flow part of the turbomachine body through which the drain line passes.

Увеличение габаритов нижней и вертикальной стоек в корпусе турбомашины приводит к росту неравномерности поля скоростей газового потока, обтекающего стойки в проточной части корпуса, что снижает КПД турбомашины.An increase in the dimensions of the lower and vertical struts in the turbomachine housing leads to an increase in the unevenness of the velocity field of the gas stream flowing around the struts in the flow part of the housing, which reduces the efficiency of the turbomachine.

Для сокращения габаритов нижней вертикальной стойки корпуса можно было бы использовать дополнительную сливную магистраль, проходящую через ближайшую к нижней наклонную боковую стойку корпуса турбомашины, однако при этом заборник масла этой сливной магистрали будет расположен выше заборника масла основной сливной магистрали и, следуя рациональному способу отвода масла из масляных полостей подшипниковых опор ротора двигателя, эта сливная магистраль должна быть оборудована автономным откачивающим насосом, что усложняет конструкцию устройства.To reduce the dimensions of the lower vertical rack of the housing, an additional drain line could be used passing through the inclined side rack of the turbomachine closest to the bottom, but the oil intake of this drain line would be located above the oil intake of the main drain line and, following the rational method of draining oil from oil cavities of the bearings of the rotor of the engine, this drain line must be equipped with an autonomous evacuation pump, which complicates the design of construction.

Задача изобретения - оптимизировать процесс слива масла из масляной полости опорного подшипника ротора турбомашины.The objective of the invention is to optimize the process of draining oil from the oil cavity of the support bearing of the rotor of the turbomachine.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, содержащем откачивающий насос, всасывающая магистраль которого подключена к сливной магистрали масляной полости, согласно изобретению снаружи масляной полости установлена компенсационная емкость, верхняя полость которой сообщена со сливной магистралью, последняя выполнена из двух автономных трубопроводов, подсоединенных параллельно к масляной полости таким образом, что заборник масла одного из трубопроводов размещен в нижней части полости, а заборник масла другого - выше первого, причем нижняя полость компенсационной емкости сообщена со всасывающей магистралью откачивающего насоса.This problem is solved by the fact that in the known device for lubricating the support bearing of a rotor of a turbomachine, comprising a pump, the suction pipe of which is connected to a drain pipe of an oil cavity, according to the invention, a compensation tank is installed outside the oil cavity, the upper cavity of which is connected to a drain pipe, the latter made of two autonomous pipelines connected in parallel to the oil cavity in such a way that the oil intake of one of the pipelines is placed in the lower parts of the cavity, and the other oil intake is higher than the first, and the lower cavity of the compensation tank is in communication with the suction line of the pump out.

Наличие двух трубопроводов в сливной магистрали масляной полости позволяет сократить габариты нижней стойки в проточной части корпуса до размера остальных стоек, что увеличивает равномерность поля скоростей газового потока, обтекающего стойки, и уменьшает загромождение проходного сечения проточной части турбомашины.The presence of two pipelines in the drain line of the oil cavity allows reducing the dimensions of the lower strut in the flowing part of the casing to the size of the remaining struts, which increases the uniformity of the velocity field of the gas stream flowing around the struts and reduces clutter of the passage section of the flowing part of the turbomachine.

Технический результат от использования изобретения - увеличение КПД турбомашины за счет снижения гидравлических потерь в проточной части корпуса и повышение надежности работы маслосистемы при останове.The technical result from the use of the invention is to increase the efficiency of a turbomachine by reducing hydraulic losses in the flow part of the housing and increasing the reliability of the oil system during shutdown.

На чертеже показана принципиальная гидравлическая схема опоры ротора авиационного двухроторного газотурбинного двигателя.The drawing shows a schematic hydraulic diagram of a rotor support of an aircraft twin-rotor gas turbine engine.

Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины включает в себя масляную полость 1 и два откачивающих насоса 2 и 3, один из которых (2) расположен внутри полости и имеет привод от ротора 4 низкого давления, а другой (3) расположен снаружи полости и имеет привод от ротора 5 высокого давления. Масляная полость оборудована сливной магистралью, состоящей из двух трубопроводов 6 и 7 с заборниками масла 8 и 9 соответственно. Трубопровод 6 выходит из масляной полости 1 через нижнюю стойку корпуса турбомашины, его заборник 8 расположен внизу полости, а трубопровод 7 проходит через ближайшую боковую стойку, следовательно, его заборник 9 расположен в полости выше заборника 8. Выходные концы трубопроводов 6, 7 выведены в расположенную снаружи масляной полости 1 компенсационную емкость 10, нижняя полость которой подключена к всасывающей магистрали 11 откачивающего насоса 3. Магистрали откачки 12 и 13 откачивающих насосов 2 и 3 объединены и сообщены через магистраль 14 с воздухоотделителем 15, установленным внутри маслобака 16. Подача масла в масляную полость 1 производится от нагнетающего насоса 17 через магистраль 18.A device for lubricating the support bearing of a turbomachine rotor includes an oil cavity 1 and two pumping pumps 2 and 3, one of which (2) is located inside the cavity and is driven by a low pressure rotor 4, and the other (3) is located outside the cavity and has a drive from the rotor 5 high pressure. The oil cavity is equipped with a drain line consisting of two pipelines 6 and 7 with oil intakes 8 and 9, respectively. The pipeline 6 leaves the oil cavity 1 through the lower strut of the turbomachine body, its intake 8 is located at the bottom of the cavity, and the pipeline 7 passes through the nearest side rack, therefore, its intake 9 is located in the cavity above the intake 8. The output ends of the pipelines 6, 7 are led out to the outside the oil cavity 1, a compensation tank 10, the lower cavity of which is connected to the suction line 11 of the pump 3. The pumping lines 12 and 13 of the pump 2 and 3 are combined and communicated via line 14 with air hootdelitelem 15 installed inside the oil tank 16. The oil supply to the oil chamber 1 is performed by the booster pump 17 through line 18.

Суфлирование масляной полости 1 осуществляется через магистраль 19 в маслобак 16 через воздухоотделитель 20.The venting of the oil cavity 1 is carried out through the line 19 to the oil tank 16 through the air separator 20.

При запуске турбомашины первым вступает в работу нагнетающий насос 17, так как он приводится во вращение от ротора высокого давления 5, раскручиваемого от стартера. Масло из маслобака 16 поступает на вход нагнетающего насоса 17 и по магистрали 18 подводится к форсункам масляной полости 1. Одновременно с насосом 17 включается в работу откачивающий насос 3 и компенсационная емкость 10 мгновенно освобождается от остатков масла, слитого в нее из масляной полости 1 при последнем останове турбомашины, после чего в емкость сливается масло через заборник масла 8 по трубопроводу 6. На повышенных режимах работы турбомашины поднимается уровень масла в масляной полости 1 из-за интенсификации барботажа масла и образования в ней масловоздушной эмульсии и маслозаборник 9 заполняется маслом, перекрывая доступ воздуху из верхней части масляной полости в компенсационную емкость 10. При этом включается в работу и другой трубопровод 7 сливной магистрали, а внутри компенсационной емкости появляется разрежение. Под действием перепада давлений между масляно полостью 1 и компенсационной емкостью 10 масло по трубопроводам 6 и 7 перетекает через нее во всасывающую магистраль 11 откачивающего насоса 3.When the turbomachine starts up, the first injection pump 17 is the first to enter operation, since it is driven by a high pressure rotor 5 spins from the starter. The oil from the oil tank 16 enters the inlet of the discharge pump 17 and is fed through the line 18 to the nozzles of the oil cavity 1. At the same time as the pump 17, the pump 3 is switched on and the compensation tank 10 is instantly freed from the remaining oil drained into it from the oil cavity 1 at the last stop the turbomachine, after which the oil is drained through the oil intake 8 through line 6. At elevated operating modes of the turbomachine, the oil level in the oil cavity 1 rises due to the intensification of oil bubbling and Ia therein emulsions and oil-air maslozabornik 9 is filled with oil, blocking access of air to the top of the oil chamber in the compensation capacitance 10. When this comes into operation and the other drain pipe conduit 7, a vacuum compensation tank appears inside. Under the influence of the pressure differential between the oil cavity 1 and the compensation tank 10, the oil flows through pipelines 6 and 7 through it to the suction line 11 of the pump 3.

Чтобы обеспечить избыточность системе откачки масла, предусмотрен второй откачивающий насос 2, встроенный внутрь масляной полости 1, с приводом от ротора низкого давления 11. При совместной работе откачивающих насосов 2 и 3 масло поступает в магистрали откачки 12, 13 и далее через магистраль 14 попадает в воздухоотделитель 15, встроенный внутрь маслобака 16.In order to ensure redundancy in the oil pumping system, a second pumping pump 2 is provided, built inside the oil cavity 1, driven by a low pressure rotor 11. When pumping pumps 2 and 3 work together, the oil enters the pumping lines 12, 13 and then passes through line 14 to an air trap 15 integrated inside the oil tank 16.

При останове турбомашины прекращается подача масла в масляную полость 1 и уровень масла в ней падает, а маслозаборник 9 обнажается. Масло из трубопровода 7 сливается в компенсационную емкость 10 по наклонной боковой стойке корпуса турбомашины, а воздух из верхней полости емкости устремляется по трубопроводу в освободившуюся от масла часть объема масляной полости и далее через магистраль 19 суфлируется через воздухоотделитель 20 в свободный объем маслобака 16.When the turbomachine stops, the oil supply to the oil cavity 1 is stopped and the oil level in it falls, and the oil intake 9 is exposed. The oil from the pipeline 7 is discharged into the compensation tank 10 along the inclined side stand of the turbomachine body, and the air from the upper cavity of the tank rushes through the pipeline to the part of the oil cavity freed from the oil and then is vented through the air line 19 through the air separator 20 to the free volume of the oil tank 16.

Таким образом, на каком-то промежуточном этапе работы турбомашины трубопровод 7 становится не маслопроводом, а элементом системы суфлирования, то есть приобретает новое свойство, которое позволяет подготовить компенсационную емкость 10 к приему всех излишков масла, которые скапливаются в горячем картере масляной полости после останова, что исключает перегрев масла и его коксование, так как компенсационная емкость не контактирует с нагретыми элементами турбомашины.Thus, at some intermediate stage of the operation of the turbomachine, the pipeline 7 becomes not an oil pipe, but an element of a venting system, that is, acquires a new property that allows preparing the compensation tank 10 to receive all excess oil that accumulates in the hot oil sump after stopping, which eliminates overheating of the oil and its coking, as the compensation capacity does not come into contact with the heated elements of the turbomachine.

Осуществление изобретения позволит увеличить КПД турбомашины и повысить надежность работы маслосистемы при ее останове.The implementation of the invention will increase the efficiency of the turbomachine and increase the reliability of the oil system when it is stopped.

Claims (1)

Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, содержащее откачивающий насос, всасывающая магистраль которого подключена к сливной магистрали масляной полости, отличающееся тем, что снаружи масляной полости установлена компенсационная емкость, верхняя полость которой сообщена со сливной магистралью, последняя выполнена из двух автономных трубопроводов, подсоединенных параллельно к масляной полости таким образом, что заборник масла одного из трубопроводов размещен в нижней части полости, а заборник масла другого - выше первого, причем нижняя полость компенсационной емкости сообщена со всасывающей магистралью откачивающего насоса.A device for lubricating the support bearing of a rotor of a turbomachine, comprising a pump, the suction line of which is connected to the drain line of the oil cavity, characterized in that a compensation tank is installed outside the oil cavity, the upper cavity of which is connected to the drain line, the latter made of two autonomous pipelines connected in parallel to the oil cavity in such a way that the oil intake of one of the pipelines is located in the lower part of the cavity, and the oil intake of the other is higher e of the first, and the lower cavity of the compensation tank is in communication with the suction line of the evacuation pump.

Images