RU2204036C2

RU2204036C2 - Gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2204036C2
Application number: RU2001111231/06A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Климов; В.А. Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: proposed gas turbine engine contains intake cone, engine shaft and external load drive shaft from side of engine intake housing. Flexible coupling is installed in inner space of cone between shafts of engine and external load drive. ratio of outer diameter of flexible coupling to distance from coupling to center of shaft bearing is 1-5. Ratio of outer diameter of flexible coupling to diameter of cone inlet hole is 1.2-3. Slot space formed between walls of intake cone is connected by radial channels with inner space of cone. invention improves reliability of gas-turbine engine owing to reduction of loads on engine shaft and prevention of icing and erosion wear of transmission members. EFFECT: improved reliability of gas-turbine engine. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного и авиационного применений. The invention relates to gas turbine engines of ground and aviation applications.

Известна конструкция газотурбинного двигателя, включающая гибкую муфту для соединения валов [1]. A known design of a gas turbine engine, including a flexible coupling for connecting shafts [1].

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность из-за возможности эрозионного износа и обледенения муфты, что может привести к поломке муфты и появлению дисбаланса валов, которые она соединяет. The disadvantage of this design is its low reliability due to the possibility of erosive wear and icing of the coupling, which can lead to breakage of the coupling and the appearance of an imbalance of the shafts that it connects.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является газотурбинный двигатель с валом привода внешней нагрузки со стороны входа в двигатель [2]. Closest to the technical nature of the claimed is a gas turbine engine with an external load drive shaft from the input side of the engine [2].

Недостатком такой конструкции является низкая надежность из-за отсутствия элементов, компенсирующих перекос и несоосность валов, что приводит к поломке вала и подшипника двигателя. Кроме того. такая конструкция не исключает обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии при поступлении холодного воздуха и посторонних частиц во внутреннюю полость кока в процессе эксплуатации. The disadvantage of this design is the low reliability due to the lack of elements that compensate for the misalignment and misalignment of the shafts, which leads to damage to the shaft and the bearing of the engine. Moreover. this design does not exclude icing and erosion of the transmission elements upon receipt of cold air and foreign particles in the internal cavity of the coca during operation.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя за счет снижения нагрузок на вал и подшипник двигателя, а также за счет исключения обледенения и эрозионного износа элементов трансмиссии. The technical problem that the invention solves is to increase the reliability of a gas turbine engine by reducing loads on the shaft and bearing of the engine, as well as by eliminating icing and erosive wear of transmission elements.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинном двигателе, включающем входной кок. вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя, согласно изобретению во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта, при этом отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты до центра подшипника вала составляет 1...5, а отношение наружного диаметра гибкой муфты к диаметру входного отверстия кока составляет 1,2...3. The essence of the invention lies in the fact that in a gas turbine engine comprising an inlet cooker. The motor shaft and the drive shaft of the external load from the side of the input motor housing, according to the invention, a flexible coupling is placed in the internal cavity of the coca between the motor shafts and the external load drive, while the ratio of the outer diameter of the flexible coupling to the distance from the coupling to the center of the shaft bearing is 1 ... 5, and the ratio of the outer diameter of the flexible coupling to the diameter of the inlet of the coca is 1.2 ... 3.

Кроме того, между стенками входного кока выполнена щелевая полость, соединенная радиальными каналами с внутренней полостью кока. In addition, between the walls of the input coca made a slot cavity connected by radial channels with the internal cavity of the coca.

Размещение гибкой муфты во внутренней полости входного кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки позволяет компенсировать перекос и несоосность этих валов. При таком исполнении турбулизация потока воздуха на входе в двигатель минимальна, что обеспечивает устойчивую работу компрессора двигателя. Placing a flexible coupling in the inner cavity of the inlet coca between the shafts of the engine and the drive of the external load allows you to compensate for the distortion and misalignment of these shafts. With this design, the turbulization of the air flow at the engine inlet is minimal, which ensures stable operation of the engine compressor.

Исключение попадания холодного воздуха и посторонних частиц во внутреннюю полость кока обеспечено тем, что отношение наружного диаметра D гибкой муфты к диаметру d входного отверстия кока составляет 1,2...3. The exclusion of cold air and foreign particles from entering the internal cavity of the coca is ensured by the fact that the ratio of the outer diameter D of the flexible coupling to the diameter d of the coca inlet is 1.2 ... 3.

При D/d<1,2 возможно обледенение гибкой муфты и ее эрозия посторонними частицами. With D / d <1.2, icing of the flexible coupling and its erosion by foreign particles is possible.

При D/d>3 не обеспечивается возможность размещения вала привода внешней нагрузки. When D / d> 3, it is not possible to accommodate an external load drive shaft.

Поскольку гибкая муфта расположена консольно на валу отбора мощности, то снижение радиальной нагрузки на подшипник вала будет обеспечиваться в случае, когда D/L=1...5, где L - расстояние от муфты до центра подшипника вала. Since the flexible coupling is located cantilevered on the power take-off shaft, a decrease in the radial load on the shaft bearing will be provided when D / L = 1 ... 5, where L is the distance from the coupling to the center of the shaft bearing.

При D/L<1 излишне возрастают нагрузка на подшипник и осевые габариты двигателя. With D / L <1, the load on the bearing and the axial dimensions of the motor unnecessarily increase.

В случае, когда D/L>5, ухудшаются габаритные уплотнения масляной полости опоры подшипника из-за нехватки осевой длины для их размещения. In the case when D / L> 5, the overall seals of the oil cavity of the bearing support are deteriorated due to the lack of axial length for their placement.

Выполнение между стенками входного кока щелевой полости, соединенной радиальными каналами с внутренней полостью кока, позволяет сделать входной кок обогреваемым, что обеспечивает защиту элементов трансмиссии и самого кока от обледенения. The execution between the walls of the input coca of the slit cavity, connected by radial channels with the internal cavity of the coca, allows the input coca to be heated, which protects the transmission elements and the coca itself from icing.

Таким образом, в заявляемой конструкции гибкая муфта защищена как от эрозионного износа посторонними частицами (пыль, песок), так и от обледенения, одновременно уменьшая осевые габариты газотурбинного двигателя, что особенно важно при контейнерном исполнении энергетических установок. Thus, in the claimed design, the flexible coupling is protected both from erosion by foreign particles (dust, sand) and from icing, while simultaneously reducing the axial dimensions of the gas turbine engine, which is especially important for containerized construction of power plants.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом. The invention is illustrated as follows.

На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинного двигателя. Figure 1 shows a longitudinal section of a gas turbine engine.

На фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде. Figure 2 shows the element I in figure 1 in an enlarged view.

Газотурбинный двигатель 1 состоит из входного корпуса 2, компрессора 3, камеры сгорания 4, турбины высокого давления 5, которая соединена валом 6 с компрессором 3, силовой турбины низкого давления 7, вал 8 отбора мощности от которой через гибкую муфту 9 с наружным диаметром D соединен с валом 10 привода внешней нагрузки, например, электрогенератора (не показан) со стороны входа 11 в газотурбинный двигатель 1. The gas turbine engine 1 consists of an input housing 2, a compressor 3, a combustion chamber 4, a high pressure turbine 5, which is connected by a shaft 6 to a compressor 3, a low pressure power turbine 7, a power take-off shaft 8 from which is connected through a flexible coupling 9 with an outer diameter D with a shaft 10 of an external load drive, for example, an electric generator (not shown) from the input side 11 of the gas turbine engine 1.

Гибкая муфта 9 состоит из переднего 12 и заднего 13 фланцев, с которыми поочередно с помощью болтов 14 и гаек 15 соединен пакет гибких пластин 16. Муфта 9 размещена в полости 17 обогреваемого кока 18, состоящего из наружной 19 и внутренней 20 обечаек со щелевой полостью 21 между ними. The flexible coupling 9 consists of a front 12 and a rear 13 flanges, to which, alternatively, bolts 14 and nuts 15 connect a package of flexible plates 16. The coupling 9 is located in the cavity 17 of the heated coca 18, which consists of the outer 19 and the inner 20 shells with a slot cavity 21 between them.

Щелевая полость 21 на выходе через радиальные пазы 22 на внутреннем диаметре d входного отверстия 23 кока 18 соединена с внутренней полостью 17 кока 18, а на входе - через коллектор 24 и трубы подвода (не показаны) - с одной из ступеней компрессора 3. The slit cavity 21 at the outlet through the radial grooves 22 on the inner diameter d of the inlet 23 of the coca 18 is connected to the inner cavity 17 of the coca 18, and at the inlet through the collector 24 and supply pipes (not shown), from one of the compressor stages 3.

Гибкая муфта 9 расположена на минимальном расстоянии L от радиально-упорного шарикоподшипника 25. Для исключения повреждения гибкой муфты 9 посторонними частицами диаметр d входного отверстия 23 кока 18 выполнен минимальным из условия размещения вала 10. The flexible coupling 9 is located at a minimum distance L from the angular contact ball bearing 25. To exclude damage to the flexible coupling 9 by foreign particles, the diameter d of the inlet 23 of the coke 18 is made minimal from the condition of the shaft 10.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.

При снижении температуры атмосферного воздуха и возникновении опасности обледенения в коллектор 24 кока 18 из компрессора 3 поступает горячий воздух, нагревающий входной кок 18 и исключающий его обледенение Одновременно, истекая через каналы 22 во входное отверстие 23 внутренней полости 17 входного кока 18, горячий воздух исключает обледенение гибкой муфты 9. When the temperature of the air decreases and there is a risk of icing, hot air enters the collector 24 of the coca 18 from the compressor 3, heating the inlet coke 18 and eliminating icing flexible coupling 9.

Гибкая муфта 9 может быть выполнена как пластинчатой, так и дисковой. Гибкий диск муфты 9, нагруженный крутящим моментом, требует защиты от эрозионного износа и от обледенения. Холодный воздух, содержащий посторонние частицы, в этом случае обтекает кок 18 и не вызывает износа и обледенения муфты 9. Это обеспечивается тем, что диаметр d входного отверстия 23 в 1,2...3 раза меньше наружного диаметра D муфты 9. Flexible coupling 9 can be performed as a plate, and disk. The flexible disk of the clutch 9, loaded with a torque, requires protection against erosion and icing. Cold air containing foreign particles in this case flows around the coke 18 and does not cause wear and icing of the sleeve 9. This is ensured by the fact that the diameter d of the inlet 23 is 1.2 ... 3 times smaller than the outer diameter D of the sleeve 9.

Источники информации
1. Патент РФ 2087768, 1997 г.Sources of information
1. RF patent 2087768, 1997

2. Патент РФ 2098649. 1997 г. 2. RF patent 2098649. 1997 g.

Claims

1. A gas turbine engine, including an input cooker, an engine shaft and an external load drive shaft from the input engine housing, characterized in that a flexible coupling is placed in the internal cavity of the coca between the motor shafts and the external load drive, while the ratio of the outer diameter of the flexible coupling to the distance from the coupling to the center of the shaft bearing is 1.. . 5, and the ratio of the outer diameter of the flexible coupling to the diameter of the inlet of the coca is 1.2. . . . 3.

2. A gas turbine engine according to claim 1, characterized in that between the walls of the inlet coca there is a slotted cavity connected by radial channels to the internal cavity of the coca.