RU119414U1 - TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR - Google Patents

TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR Download PDF

Info

Publication number
RU119414U1
RU119414U1 RU2012109249/06U RU2012109249U RU119414U1 RU 119414 U1 RU119414 U1 RU 119414U1 RU 2012109249/06 U RU2012109249/06 U RU 2012109249/06U RU 2012109249 U RU2012109249 U RU 2012109249U RU 119414 U1 RU119414 U1 RU 119414U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
centrifugal
stage
spring
wheel
Prior art date
Application number
RU2012109249/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Бырдин
Олег Иванович Иванов
Николай Иванович Огарко
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2012109249/06U priority Critical patent/RU119414U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU119414U1 publication Critical patent/RU119414U1/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Двухступенчатый центробежный компрессор для газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного, содержащий два рабочих центробежных колеса, отличающийся тем, что каждое центробежное колесо установлено на собственном валу, один из которых является ведущим, а второй ведомым, концы валов - цапфы - опираются на подшипники и сцеплены соединительной рессорой, причем для сцепления и передачи крутящего момента от колеса второй ступени колесу первой ступени на переднем и заднем концах рессоры выполнены наружные шлицы и наружная кольцевая проточка, задняя цапфа вала центробежного колеса первой ступени и передняя цапфа вала центробежного колеса второй ступени содержат внутренние шлицы и внутреннюю кольцевую проточку, соответствующие наружным шлицам и наружной кольцевой проточке на концах рессоры, а наружные кольцевые проточки рессоры и внутренние проточки цапф валов заполнены шариками, которые под действием центробежных сил смещаются от оси компрессора и связывают цапфы валов с рессорой, образуя замковое соединение при работе, автоматически расцепляемое при останове. A two-stage centrifugal compressor for a gas turbine engine, mainly aircraft, containing two centrifugal impellers, characterized in that each centrifugal wheel is mounted on its own shaft, one of which is the leading and the second driven, the ends of the shafts - pins - rest on bearings and are interlocked by a connecting spring , and for clutching and transmitting torque from the wheel of the second stage to the wheel of the first stage at the front and rear ends of the spring there are external splines and an external annular groove, the rear journal of the shaft of the centrifugal wheel of the first stage and the front journal of the shaft of the centrifugal wheel of the second stage contain internal splines and an internal annular groove corresponding to the outer splines and the outer annular groove at the ends of the spring, and the outer annular grooves of the spring and the inner grooves of the shaft trunnions are filled with balls, which, under the action of centrifugal forces, are displaced from the compressor axis and connect the shaft journals with the spring, forming latching connection during operation, automatically disengaged when stopped.

Description

Полезная модель относится к компрессорам авиационных газотурбинных двигателей.The utility model relates to compressors of aircraft gas turbine engines.

Компрессор является основным элементом авиационного газотурбинного двигателя (ГТД).The compressor is the main element of an aircraft gas turbine engine (GTE).

Известны многоступенчатые радиальные компрессоры (патент США №5,490,760, патент США №4,579,509), которые включает проточную часть, где течет сжимаемый воздух, рабочие колеса с множеством лопаток, которые расположены в проточной части и способны вращаться с рабочим колесом вокруг оси приводного вала.Known multistage radial compressors (US patent No. 5,490,760, US patent No. 4,579,509), which includes a flow part where compressible air flows, impellers with many blades that are located in the flow part and are able to rotate with the impeller around the axis of the drive shaft.

Известен двухступенчатый радиальный компрессор газотурбинного двигателя (ГТД), расположенный на одном валу с турбиной, которая приводит компрессор (патент США 4,993,220, 1991 г.).Known two-stage radial compressor of a gas turbine engine (GTE), located on one shaft with a turbine that drives the compressor (US patent 4,993,220, 1991).

Особенностью известных конструкций компрессора, состоящих из двух центробежных ступеней, является то, что оба центробежных колеса расположены на одном валу газогенератора ГТД.A feature of the known compressor designs, consisting of two centrifugal stages, is that both centrifugal wheels are located on the same shaft of the gas turbine engine generator.

Известен газотурбинный двигатель, например авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, содержащий компрессор, вал которого приводится во вращение валом турбины (заявка РФ №2007114108). Вал компрессора и вал турбины соединены устройством, в котором конец ведущего вала содержит прямолинейные шлицы и заходит в охватывающую часть ведомого вала, содержащего прямолинейные шлицы, соответствующие шлицам ведущего вала. Шлицевая зона ведомого вала содержит, по меньшей мере, одну цилиндрическую часть, обладающую большей гибкостью при кручении и находящуюся вблизи продольного конца шлицевой зоны. В более гибкой части шлицы ведомого вала и/или ведущего вала подвергают механической обработке таким образом, чтобы устранить любой контакт между ними при передаче крутящего момента.A gas turbine engine is known, for example, an aircraft turbojet or turboprop engine containing a compressor, the shaft of which is driven by a turbine shaft (RF application No. 2007114108). The compressor shaft and the turbine shaft are connected by a device in which the end of the drive shaft contains straight slots and enters the covering part of the driven shaft containing straight slots corresponding to the splines of the drive shaft. The splined area of the driven shaft contains at least one cylindrical part with greater torsional flexibility and located near the longitudinal end of the splined area. In a more flexible part, the splines of the driven shaft and / or drive shaft are machined so as to eliminate any contact between them when transmitting torque.

Данное техническое решение направлено на соединение вала компрессора и вала турбины. Оно не касается соединения центробежных колес расположенных на одном валу газогенератора ГТД.This technical solution is aimed at connecting the compressor shaft and the turbine shaft. It does not concern the connection of centrifugal wheels located on the same shaft of the gas turbine engine generator.

Двухступенчатый центробежный компрессор с одновальной компоновкой характерен сложными и трудоемкими работами по отстройке ротора от критических колебаний во всем диапазоне рабочих частот вращения, что вынуждает иногда частично оставлять зоны опасных частот вращения ротора газогенератора.A two-stage centrifugal compressor with a single-shaft layout is characterized by complex and time-consuming work on detuning the rotor from critical vibrations in the entire range of operating rotation frequencies, which sometimes forces to partially leave the zones of dangerous rotation frequencies of the gas generator rotor.

Кроме того, одновальная компоновка двухступенчатого центробежного компрессора требует трудоемких монтажных работ из-за установки упруго-демпферных колец в подшипниковых узлах вала, сложных в изготовлении и требующих подвода и отвода к ним масла. Сборка-разборка одновального центробежного компрессора при всей своей относительной простоте очень трудоемкая, что особенно затрудняет ремонтные работы.In addition, the single-shaft arrangement of a two-stage centrifugal compressor requires laborious installation work due to the installation of elastic-damper rings in the shaft bearing units, which are difficult to manufacture and require the supply and removal of oil to them. Assembly-disassembly of a single-shaft centrifugal compressor with all its relative simplicity is very laborious, which makes repair work more difficult.

В основу полезной модели положена задача улучшения отстройки ротора от критических колебаний на всем диапазоне рабочих частот вращения при снижении трудоемкости монтажных работ двухступенчатого центробежного компрессора.The utility model is based on the task of improving the detuning of the rotor from critical vibrations over the entire range of operating rotation frequencies while reducing the complexity of installation work of a two-stage centrifugal compressor.

Технический результат - вывод критических частот вращения на частоты вращения выше максимальной расчетной частоты вращения, снижение трудоемкости монтажа.EFFECT: output of critical rotational speeds at rotational speeds higher than the maximum design rotational speed, reducing the complexity of installation.

Поставленная задача решается тем, что двухступенчатый центробежный компрессор для газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного, содержит два рабочих центробежных колеса, каждое центробежное колесо установлено на собственном валу, один из которых является ведущим, а второй ведомым, концы валов - цапфы - опираются на подшипники и сцеплены соединительной рессорой, причем для сцепления и передачи крутящего момента от колеса второй ступени колесу первой ступени на переднем и заднем концах рессоры выполнены наружные шлицы и наружная кольцевая проточка, задняя цапфа вала центробежного колеса первой ступени и передняя цапфа вала центробежного колеса второй ступени содержат внутренние шлицы и внутреннюю кольцевую проточку, соответствующие наружным шлицам и наружной кольцевой проточке на концах рессоры, а наружные кольцевые проточки рессоры и внутренние проточки цапф валов заполнены шариками, которые под действием центробежных сил смещаются от оси компрессора и связывают цапфы валов с рессорой, образуя замковое соединение при работе, автоматически расцепляемое при останове. переднем и заднем концах рессоры выполнены наружные шлицы и наружная кольцевая проточка, задняя цапфа вала центробежного колеса первой ступени и передняя цапфа вала центробежного колеса второй ступени содержат внутренние шлицы и внутреннюю кольцевую проточку, соответствующие наружным шлицам и наружной кольцевой проточке на концах рессоры, а наружные кольцевые проточки рессоры и внутренние проточки цапф валов заполнены шариками, которые под действием центробежных сил смещаются от оси компрессора и связывают цапфы валов с рессорой, образуя замковое соединение при работе, автоматически расцепляемое при останове.The problem is solved in that a two-stage centrifugal compressor for a gas turbine engine, mainly an aircraft, contains two centrifugal impellers, each centrifugal wheel is mounted on its own shaft, one of which is the driving one, and the second driven, the shaft ends - axles - are supported by bearings and are coupled connecting spring, moreover, for the coupling and transmission of torque from the wheel of the second stage to the wheel of the first stage at the front and rear ends of the spring are made external splines and out The first annular groove, the rear axle of the shaft of the centrifugal wheel of the first stage, and the front axle of the shaft of the centrifugal wheel of the second stage contain internal splines and an internal annular groove corresponding to the external splines and the external annular groove at the ends of the spring, and the external annular grooves of the spring and the internal grooves of the shaft axles are filled with balls which, under the action of centrifugal forces, are displaced from the axis of the compressor and connect the shaft pins with a spring, forming a lock connection during operation, which automatically disengages at a stop. the front and rear ends of the spring have external slots and an external annular groove, the rear axle of the shaft of the centrifugal wheel of the first stage and the front axle of the shaft of the centrifugal wheel of the second stage contain internal splines and an inner ring groove corresponding to the external splines and the outer ring groove at the ends of the spring, and the outer ring the grooves of the spring and the internal grooves of the shaft pins are filled with balls, which under the action of centrifugal forces are displaced from the compressor axis and connect the shaft pins with the spring, about by loosening the locking joint during operation, automatically disengaged when stopped.

Полезная модель поясняется описанием и чертежом, где показан фрагмент двухступенчатого центробежного компрессора авиационного двигателя с узлом соединения двух вращающихся валов первого и второго центробежного колеса согласно полезной модели (принципиальная схема).The utility model is illustrated by the description and drawing, which shows a fragment of a two-stage centrifugal compressor of an aircraft engine with a node connecting two rotating shafts of the first and second centrifugal wheels according to the utility model (circuit diagram).

Двухступенчатый центробежный компрессор содержит два рабочих колеса - первое центробежное колесо 1 (1-ая ступень) и второе центробежное колесо 2 (2-я ступень), установленных в основном корпусе, образующем проточную часть, содержащую лопаточные венцы радиальных диффузоров.A two-stage centrifugal compressor contains two impellers - the first centrifugal wheel 1 (1st stage) and the second centrifugal wheel 2 (2nd stage) installed in the main body, forming a flow part containing the blade crowns of radial diffusers.

Согласно полезной модели, центробежное колесо 1 установлено на собственном валу 3, а центробежное колесо 2 - на валу 4.According to a utility model, the centrifugal wheel 1 is mounted on its own shaft 3, and the centrifugal wheel 2 is mounted on the shaft 4.

Каждый вал 3 и 4 на концах содержит цапфы - переднюю 10 и заднюю 11, на которые установлены опорные подшипники качения.Each shaft 3 and 4 at the ends contains trunnions - front 10 and rear 11, on which thrust bearings are installed.

На передние цапфы 10 установлены роликовые подшипники качения - опорный роликоподшипник 6 на конце вала 3 и опорный роликоподшипник 8 на конце вала 4.On the front axle 10, roller bearings are installed - a supporting roller bearing 6 at the end of the shaft 3 and a supporting roller bearing 8 at the end of the shaft 4.

На задние цапфы 11 установлены радиально-упорные подшипники - радиально-упорный подшипник 5 на конце вала 3 и радиально-упорный подшипник 7 на конце вала 4.Angular contact bearings are installed on the rear pins 11 — an angular contact bearing 5 at the end of the shaft 3 and an angular contact bearing 7 at the end of the shaft 4.

Валы 3 и 4 соединены между собой специальной соединительной рессорой 9.The shafts 3 and 4 are interconnected by a special connecting spring 9.

Для сцепления, валы 3 и 4 и соединительная рессора 9 содержат шлицы и проточки (на чертеже не показаны). На передней части рессоры 9 выполнены наружные шлицы и наружная кольцевая проточка, на задней части также - наружные шлицы и наружная кольцевая проточка, задняя цапфа 11 вала 3 центробежного колеса 1 первой ступени содержит внутренние шлицы и внутреннюю кольцевую проточку, соответствующие наружным шлицам и наружной кольцевой проточке рессоры 9 (передний конец), передняя цапфа 10 вала 4 центробежного колеса 2 второй ступени содержит внутренние шлицы и внутреннюю кольцевую проточку, соответствующие наружным шлицам и наружной кольцевой проточке на заднем конце рессоры 9.For clutch, shafts 3 and 4 and connecting spring 9 contain splines and grooves (not shown in the drawing). On the front of the spring 9, external slots and an outer ring groove are made, on the rear part there are also external slots and an outer ring groove, the rear axle 11 of the shaft 3 of the centrifugal wheel 1 of the first stage contains internal splines and an inner ring groove corresponding to the external splines and the outer ring groove springs 9 (front end), the front axle 10 of the shaft 4 of the centrifugal wheel 2 of the second stage contains internal slots and an inner ring groove corresponding to the outer slots and the outer ring groove e at the rear end of the spring 9.

Шлицевые соединения рессоры с центробежными колесами обеспечивают передачу крутящего момента от второго колеса к первому.The spline connections of the spring with the centrifugal wheels provide the transmission of torque from the second wheel to the first.

Внутренние кольцевые проточки цапф 10 и 11 центробежных колес 1 и 2 заполнены шариками (не показаны), связывающими заднюю цапфу 11 первого колеса 1 с передним концом рессоры 9 и заднего конца рессоры 9 с передней цапфой 10 второго колеса 2.The inner annular grooves of the axles 10 and 11 of the centrifugal wheels 1 and 2 are filled with balls (not shown) connecting the rear axle 11 of the first wheel 1 with the front end of the spring 9 and the rear end of the spring 9 with the front axle 10 of the second wheel 2.

При работе центробежного компрессора поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. При вращении центробежных колес шарики в проточках рессоры и цапф под действием центробежных сил смещаются от оси компрессора, образуя замковое соединение рессоры с цапфами центробежных колес. Замковое шариковое соединение рессоры с центробежными колесами обеспечивает суммирование осевой силы колес и позволяет исключить необходимость постановки упруго-демпферных колец в подшипниковых узлах вала,During operation of a centrifugal compressor, the air stream enters the impeller along the axis of the engine, and the flow rotates in the radial direction in the impeller. When the centrifugal wheels rotate, the balls in the grooves of the springs and trunnions under the action of centrifugal forces are displaced from the compressor axis, forming a lock connection of the spring with the trunnions of centrifugal wheels. The locking ball connection of the spring with the centrifugal wheels provides a summation of the axial force of the wheels and eliminates the need for setting the elastic-damper rings in the bearing nodes of the shaft,

Замковое сцепление центробежных колес образуется и действует при работе центробежного компрессора. При останове компрессора центробежные колеса перестают вращаться, шарики смещаются в исходное положение к оси компрессора и замковое соединение автоматически расцепляется.Locking clutch of centrifugal wheels is formed and acts during operation of a centrifugal compressor. When the compressor stops, the centrifugal wheels stop rotating, the balls are displaced to their original position to the compressor axis and the lock connection is automatically disengaged.

Полезная модель позволяет осуществить вывод критических частот вращения ротора на 20-25% выше максимальной расчетной частоты вращения компрессора без вышеуказанной постановки упруго-демпферных колец в подшипниковых узлах, сложных в изготовлении и требующих подвода и отвода к ним масла.The utility model makes it possible to derive critical rotor speeds 20-25% higher than the maximum calculated compressor speed without the above setting of elastic-damper rings in bearing assemblies that are difficult to manufacture and require the supply and removal of oil to them.

Таким образом, полезная модель обеспечивает вывод критических частот вращения на частоты вращения выше максимальной расчетной частоты вращения, не требует установки упруго-демпферных колец в подшипниковых узлах, то есть улучшает отстройку ротора от критических колебаний на всем диапазоне рабочих частот вращения при снижении трудоемкости монтажных работ двухступенчатого центробежного компрессора.Thus, the utility model provides the output of critical rotational speeds at rotational speeds higher than the maximum design rotational speed, does not require the installation of elastic-damper rings in the bearing assemblies, that is, it improves the detuning of the rotor from critical vibrations over the entire range of operating rotational speeds while reducing the complexity of the two-stage installation work centrifugal compressor.

Полезная модель может быть использована в авиационных двигателях, а также в наземных энергетических установках, в специальных установках, перекачивающих газовые смеси в магистральных газопроводах, а также в двигателях для наземного и водного транспорта.The utility model can be used in aircraft engines, as well as in ground-based power plants, in special plants that pump gas mixtures in main gas pipelines, as well as in engines for land and water transport.

Claims (1)

Двухступенчатый центробежный компрессор для газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного, содержащий два рабочих центробежных колеса, отличающийся тем, что каждое центробежное колесо установлено на собственном валу, один из которых является ведущим, а второй ведомым, концы валов - цапфы - опираются на подшипники и сцеплены соединительной рессорой, причем для сцепления и передачи крутящего момента от колеса второй ступени колесу первой ступени на переднем и заднем концах рессоры выполнены наружные шлицы и наружная кольцевая проточка, задняя цапфа вала центробежного колеса первой ступени и передняя цапфа вала центробежного колеса второй ступени содержат внутренние шлицы и внутреннюю кольцевую проточку, соответствующие наружным шлицам и наружной кольцевой проточке на концах рессоры, а наружные кольцевые проточки рессоры и внутренние проточки цапф валов заполнены шариками, которые под действием центробежных сил смещаются от оси компрессора и связывают цапфы валов с рессорой, образуя замковое соединение при работе, автоматически расцепляемое при останове.
Figure 00000001
A two-stage centrifugal compressor for a gas turbine engine, mainly an aircraft one, containing two centrifugal impellers, characterized in that each centrifugal wheel is mounted on its own shaft, one of which is the driving one and the second driven, the shaft ends - axles - are supported by bearings and are connected by a connecting spring moreover, for the coupling and transmission of torque from the wheel of the second stage to the wheel of the first stage at the front and rear ends of the springs are made external splines and an outer annular the mouth, the rear axle of the shaft of the centrifugal wheel of the first stage and the front axle of the shaft of the centrifugal wheel of the second stage contain internal splines and an inner ring groove corresponding to the external splines and the outer ring groove at the ends of the spring, and the outer ring grooves of the spring and the internal grooves of the shaft axles are filled with balls under the action of centrifugal forces, they are shifted from the compressor axis and connect the shaft pins to the spring, forming a locking connection during operation, which automatically disengages when stopped.
Figure 00000001
RU2012109249/06U 2012-03-13 2012-03-13 TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR RU119414U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109249/06U RU119414U1 (en) 2012-03-13 2012-03-13 TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109249/06U RU119414U1 (en) 2012-03-13 2012-03-13 TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU119414U1 true RU119414U1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46937068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012109249/06U RU119414U1 (en) 2012-03-13 2012-03-13 TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU119414U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10519871B2 (en) Support assembly for a propeller shaft
US7694505B2 (en) Gas turbine engine assembly and method of assembling same
CN1952368B (en) Gas turbine engine assembly and methods of assembling same
US10690061B2 (en) Gear train architecture for a multi-spool gas turbine engine
JP5080777B2 (en) Counter-rotating fan assembly and gas turbine engine assembly including the same
CN100529359C (en) Gas turbine engine and method of assembling same
JP5155648B2 (en) Turbofan engine assembly
US11174916B2 (en) Aircraft engine reduction gearbox
CN100564831C (en) Gas turbine installation and assembly method thereof
JP4906465B2 (en) Gas turbine engine assembly and method of assembling the same
US10662879B2 (en) Epicyclic gear stage
RU2673639C2 (en) Planetary gear-down mechanism for driving into rotation blade assemblies of turbo mechanism with gear
US10196926B2 (en) Lubricating a rotating component during forward and/or reverse rotation
EP3597884A1 (en) A multi-spool gas turbine engine architecture
US11015448B2 (en) Gas turbine engine
US9353754B2 (en) Multi-stage axial compressor with counter-rotation using accessory drive
CA2970389A1 (en) Gear train architecture for a multi-spool gas turbine engine
CN106195136A (en) A kind of gear-driven fan (GTF) motor gear transmission device
JP2019211080A (en) Lubrication system and method for lubricating geared architecture
RU119414U1 (en) TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR
EP2912269B1 (en) Gas turbine engine rotor drain feature
RU2487258C1 (en) Gas turbine engine gas generator
US20230003168A1 (en) Turbomachine with counter-rotating turbine for an aircraft
RU2551410C1 (en) Gas generator clutch

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130314

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20150610

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170314

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20180112

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200314

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20201119