RU2522748C1

RU2522748C1 - Device to lubricate journal bearing of turbomachine rotor

Info

Publication number: RU2522748C1
Application number: RU2013122055/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов; Евгений Ювенальевич Марчуков; Вадим Георгиевич Семёнов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо")
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-07-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: feature of the proposed design is the usage of a hydraulic motor to drive an extraction pump set inside an oil sump of a rotor journal bearing, the said motor is operated by the energy of oil supplied for the lubrication of the rotor journal bearing. For this purpose the extraction pump in the oil sump of the rotor journal is designed as a two-section one. The sections are connected kinematically and isolated hydraulically from each other. One of the pump sections serves as a hydraulic drive for the other one, for this purpose its oil sump is sequentially included in the oil supply mains to the discharge manifold of oil supply. As a rule, the oil supply pressure exceeds the oil pressure in the extraction mains by several times, thus it is possible to convert a part of potential energy of the oil supply pressure into kinematic energy of the rotation of the extraction pump gear wheels.

EFFECT: possibility to stop usage of a reducer that drives down at the transfer of rotation from a turbomachine rotor to an extraction pump, and to simplify the design of a turbomachine rotor support.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, in particular to devices for lubricating the thrust bearings of turbomachine rotors.

Известна маслосистема авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая масляную полость опорного подшипника ротора с магистралями подачи, всасывания, откачки масла, коллектором форсунок и откачивающим насосом (патент RU №2243393, МПК F02C 7/06, опубликовано 27.12.2004 г.).A known oil system of an aircraft gas turbine engine (GTE) containing the oil cavity of the rotor support bearing with oil supply, suction, pumping lines, nozzle manifold and pumping pump (patent RU No. 2243393, IPC F02C 7/06, published December 27, 2004).

К недостаткам известной конструкции следует отнести необходимость использовать из-за высокой частоты вращения ротора турбомашины (n>11000 об/мин) для привода во вращение откачивающего насоса понижающий редуктор. Установка понижающего редуктора внутри масляной полости не только усложняет конструкцию опоры, но и увеличивает ее массу и габариты масляной полости опоры.The disadvantages of the known design include the need to use because of the high frequency of rotation of the rotor of the turbomachine (n> 11000 rpm) to drive the reduction gear into the rotation of the pumping pump. The installation of a reduction gear inside the oil cavity not only complicates the construction of the support, but also increases its mass and dimensions of the oil cavity of the support.

Привод откачивающего насоса во вращение непосредственно от ротора турбомашины возможен, однако требует использования специального высокооборотного комбинированного центробежно-шестеренного насоса, что также усложняет конструкцию опоры ротора.The drive of the evacuation pump into rotation directly from the rotor of the turbomachine is possible, however, it requires the use of a special high-speed combined centrifugal gear pump, which also complicates the design of the rotor support.

Задача изобретения заключается в упрощении конструкции опоры ротора турбомашины.The objective of the invention is to simplify the design of the support of the rotor of the turbomachine.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, содержащем расположенные в масляной полости опоры ротора магистрали подачи, всасывания, откачки масла, коллектор форсунок и откачивающий насос, согласно изобретению откачивающий насос выполнен двухсекционным так, что обе секции расположены на общих валах вращения и имеют изолированные друг от друга масляные полости, причем вход в одну из секций подключен к магистрали подачи масла, а выход из нее сообщен с коллектором форсунок, вход в другую секцию подключен к магистрали всасывания, а выход из нее сообщен с магистралью откачки масла. Кроме того, коллектор форсунок дополнительно подключен к магистрали подачи масла через обратный клапан и дроссель.This task is achieved by the fact that in the device for lubricating the support bearing of the rotor of a turbomachine, comprising the rotor bearings of the supply line, suction, oil pumping, nozzle manifold and pump, according to the invention, the pump pump is made two-section so that both sections are located on common rotation shafts and have oil cavities isolated from each other, the entrance to one of the sections being connected to the oil supply line, and the output from it being connected to the nozzle manifold, the entrance to The corner section is connected to the suction line, and the outlet from it is connected to the oil pumping line. In addition, the nozzle manifold is additionally connected to the oil supply line through a check valve and a throttle.

Наличие в откачивающем насосе двух секций (шестеренного типа с внешним зацеплением), расположенных на общих валах вращения и имеющих изолированные друг от друга масляные полости, позволит одну из секций использовать в качестве гидравлического привода для другой, которая будет выполнять функции откачивающего насоса. При этом отпадает необходимость в применении понижающего редуктора для привода во вращение откачивающего насоса от ротора турбомашины, а насос можно разместить в любом удобном месте масляной полости опорного подшипника ротора.The presence in the pumping pump of two sections (gear type with external gearing) located on common rotation shafts and having oil cavities isolated from each other, will allow one of the sections to be used as a hydraulic drive for the other, which will perform the functions of a pumping pump. At the same time, there is no need to use a reduction gearbox to drive the evacuation pump from the turbomachine rotor, and the pump can be placed in any convenient place in the oil cavity of the rotor support bearing.

Масло, подводимое на вход секции откачивающего насоса, используемой в качестве гидромотора, воздействуя на боковые стенки зубьев шестерен, развивает крутящий момент, который через общие валы вращения передается на шестерни секции, используемой в качестве откачивающего насоса, приводя их во вращение. Учитывая, что давление подачи масла в несколько раз превышает давление масла в магистрали откачки, запас его потенциальной энергии позволяет использовать небольшую часть ее для преобразования в механическую энергию вращения шестерен откачивающей секции, частота вращения которой будет зависеть только от величины прокачки масла через коллектор форсунок и рабочего объема гидромотора.The oil supplied to the input of the pump section used as a hydraulic motor, acting on the side walls of the gear teeth, develops a torque that is transmitted through the common shafts of rotation to the gear wheels of the section used as the pump pump, bringing them into rotation. Considering that the oil supply pressure is several times higher than the oil pressure in the pumping line, the reserve of its potential energy allows using a small part of it to convert into mechanical energy of rotation of the gears of the pumping section, the rotation frequency of which will depend only on the amount of pumping oil through the nozzle manifold and hydraulic motor volume.

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

Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины содержит установленный в любом удобном месте внутри масляной полости 1 одной из опор ротора (например, турбины) откачивающий насос, состоящий из двух секций - приводной 2 и откачивающей 3, выполненных в едином корпусе 4 с раздельными масляными полостями и расположенных на общих валах вращения 5 и 6.A device for lubricating the support bearing of a rotor of a turbomachine contains a pumping pump installed in any convenient place inside the oil cavity 1 of one of the rotor bearings (for example, a turbine), which consists of two sections - drive 2 and pumping 3, made in a single housing 4 with separate oil cavities and located on the common shafts of rotation 5 and 6.

Вход в приводную секцию 2 откачивающего насоса подключен к магистрали 7 подачи масла, идущей от нагнетающего насоса 8, сообщенного с маслобаком 9. Выход из приводной секции 2 сообщен магистралью 10 с коллектором 11 форсунок 12. Вход в откачивающую секцию подключен к всасывающей магистрали 13, а выход из нее сообщен с магистралью откачки 14, выведенной в маслобак 9. Коллектор 11 дополнительно подключен к магистрали 7 подачи масла через дроссель 15 и обратный клапан 16. Поскольку современные авиационные ГТД чаще всего выполняются двухроторными, то для надежности откачки масла из масляной полости 1 предусмотрен и внешний откачивающий насос 17 с приводом от второго ротора.The entrance to the drive section 2 of the pump out is connected to the line 7 of the oil supply coming from the charge pump 8 in communication with the oil tank 9. The output from the drive section 2 is connected to the line 10 with the manifold 11 of the nozzles 12. The entrance to the pump section is connected to the suction line 13, and the exit from it is communicated with the pumping line 14, which is led out to the oil tank 9. The collector 11 is additionally connected to the oil supply line 7 through the throttle 15 and the check valve 16. Since modern aviation gas turbine engines are most often performed with two-rotor engines, for reliability of pumping oil from the oil chamber 1 is provided, and an external suction pump 17 driven by the second rotor.

При запуске двигателя первым вступает в работу нагнетающий насос 8, так как он приводится во вращение от ротора высокого давления, раскручиваемого стартером. Масло из маслобака 9 попадает на вход нагнетающего насоса 8, который переправляет его в магистраль 7 подачи масла, где поддерживается постоянное давление масла с помощью перепускного клапана. Принимая во внимание инерционность в срабатывании приводной секции 2 откачивающего насоса, масло из магистрали 7 сразу попадает в коллектор 11 форсунок 12 через дроссель 15 и обратный клапан 16, минуя масляную полость секции 2. По мере раскрутки шестерен приводной секции 2 откачивающего насоса под действием давления масла на зубья шестерен возрастает давление масла в магистрали 10 и обратный клапан 16 закрывается. Теперь масло в коллектор 11 форсунок 12 будет поступать только через масляную полость приводной секции 2 откачивающего насоса. Одновременно с вступлением в работу приводной секции 2, используемой в качестве гидромотора, начинают вращаться и шестерни откачивающей секции 3, установленные на общих валах вращения 5 и 6 с шестернями приводной секции. Отработанное масло из масляной полости 1 через магистраль всасывания 13, откачивающую секцию 3 и магистраль откачки 14 эвакуируется в маслобак 9 для повторного использования. Надежность откачки масла, особенно при запуске двигателя, обеспечивается работой внешнего откачивающего насоса 17, имеющего привод от ротора высокого давления, как и нагнетающий насос 8. При останове двигателя падают обороты нагнетающего насоса 8 и снижается его производительность. Прокачка масла через коллектор 11 форсунок 12 сокращается, следовательно, снижаются обороты приводной секции 2 и пропорционально сокращению прокачки снижается производительность откачивающей секции 3. Когда прекращается подача масла в масляную полость 1, откачивающая секция 3 откачивающего насоса останавливается.When the engine starts, the first injection pump 8 starts to work, as it is driven by a high pressure rotor spins by the starter. Oil from the oil tank 9 enters the inlet of the discharge pump 8, which forwards it to the oil supply line 7, where a constant oil pressure is maintained by means of an overflow valve. Taking into account the inertia in the actuation of the drive section 2 of the pump, the oil immediately enters the manifold 11 of the nozzles 12 through the throttle 15 and the check valve 16, bypassing the oil cavity of section 2. As the gears of the drive section 2 of the pump are untwisted under the influence of oil pressure the gear pressure increases the oil pressure in the line 10 and the check valve 16 closes. Now the oil in the manifold 11 of the nozzles 12 will come only through the oil cavity of the drive section 2 of the pumping pump. Simultaneously with the entry into operation of the drive section 2, used as a hydraulic motor, the gears of the pumping section 3 mounted on the common rotation shafts 5 and 6 with the gears of the drive section begin to rotate. Used oil from the oil cavity 1 through the suction line 13, the pumping section 3 and the pumping line 14 is evacuated to the oil tank 9 for reuse. Reliability of oil pumping, especially when starting the engine, is ensured by the operation of an external pump 17, which is driven by a high-pressure rotor, as is the pump 8. When the engine is stopped, the speed of the pump 8 decreases and its performance decreases. Oil pumping through the manifold 11 of the nozzles 12 is reduced, therefore, the revolutions of the drive section 2 are reduced and the capacity of the pumping section 3 is reduced in proportion to the pumping reduction. When the oil supply to the oil cavity 1 is stopped, the pumping section 3 of the pump is stopped.

Реализация изобретения позволит упростить конструкцию опоры ротора турбомашины за счет привода откачивающего насоса, размещенного внутри масляной полости опорного подшипника ротора, от гидромотора, работающего на энергии масла, подающегося на смазку опорного подшипника ротора.The implementation of the invention will simplify the design of the support of the rotor of the turbomachine due to the drive of the pump out, located inside the oil cavity of the support bearing of the rotor, from a hydraulic motor operating on the energy of the oil supplied to lubricate the support bearing of the rotor.

Claims

1. A device for lubricating the support bearing of a rotor of a turbomachine, comprising an oil supply, suction, oil pumping rotor bearings located in the oil cavity of the rotor support, a nozzle manifold and a pumping pump, characterized in that the pumping pump is made two-section so that both sections are located on common rotation shafts and have oil cavities isolated from each other, and the entrance to one of the sections is connected to the oil supply line, and the exit from it is connected to the nozzle manifold, the entrance to the other section is connected to the sun syvaniya and exit from it in communication with the highway pumping oil.

2. A device for lubricating the support bearing of a rotor of a turbomachine according to claim 1, characterized in that the nozzle manifold is additionally connected to the oil supply line through a check valve and a throttle.