RU2539249C1

RU2539249C1 - Fan of gas turbine engine

Info

Publication number: RU2539249C1
Application number: RU2013159043/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Алексеевич Кузнецов; Валерий Николаевич КЛИМОВ; Александр Александрович Чернавин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-01-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: fan (1) of a gas turbine engine includes a radial thrust bearing (9), an inner ring (14) of which is fixed with a nut (10) with radial ledges (22) as turnkey on a threaded tail (13) and a jet (26) of oil supply for lubrication. The nut (10) is made with a conical tail (16) directed to a fan axis (15). On the outer surface (17) of the tail (16) there is an inductor (18) of a rotation frequency sensor (20) installed in the form of radial ledges. On the inner surface (23) of the conical tail (16) there is a radial circular rib (24) with formation of a circular cavity (25) of oil supply. The cavity of oil supply at the inlet is connected with the jet (26), and at the outlet - with radial channels (30) in the inner ring (14) of the bearing. The ratio of the inner diameter D of the inner ring of the radial-thrust bearing of the fan to the axial distance L between radial ledges of the inductor and radial ledges of the threaded tail of the nut is within 3…6. The ratio of the inner diameter D to the inner diameter d of the radial circular ribs on the conical tail of the nut is within 1.05…1.2.

EFFECT: by means of even oil supply from the side of an inner ring of a bearing, and also by means of exclusion of false signals on an inductive sensor, reliability of a gas turbine engine fan increases.

2 dwg

Description

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

Известен вентилятор газотурбинного двигателя, рабочее колесо которого установлено на валу вентилятора перед радиально-упорным подшипником (С.А. Вьюнов, «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр.67, рис.3.11).A known fan of a gas turbine engine, the impeller of which is mounted on the fan shaft in front of an angular contact bearing (S. A. Vyunov, “Design and Design of Aircraft Gas Turbine Engines”, Moscow, “Mechanical Engineering”, 1981, p. 67, Fig. 3.11 )

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за неудовлетворительной смазки подшипника.A disadvantage of the known design is its low reliability due to poor bearing lubrication.

Наиболее близким к заявляемому является вентилятор газотурбинного двигателя высокой степени двухконтурности, масло для смазки радиально-упорного подшипника в котором подается из жиклера непосредственно на подшипник (патент US 6708482, F01D 25/16, 25/28, 5/06).Closest to the claimed one is a fan of a gas turbine engine with a high bypass ratio, oil for lubricating an angular contact bearing in which is supplied from the nozzle directly to the bearing (patent US 6708482, F01D 25/16, 25/28, 5/06).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность газотурбинного двигателя из-за неудовлетворительной смазки радиально-упорного подшипника вентилятора, особенно на режимах выбега ротора вентилятора, а также из-за низкой точности замеров оборотов вентилятора.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the low reliability of the gas turbine engine due to poor lubrication of the angular contact bearing of the fan, especially in the fan rotor coasting modes, and also because of the low accuracy of measuring the fan speed.

Технический результат заявляемой конструкции заключается в повышении надежности вентилятора газотурбинного двигателя путем равномерной подачи масла со стороны внутреннего кольца подшипника, а также путем повышения точности замеров оборотов вентилятора за счет исключения ложных сигналов на индуктивном датчике.The technical result of the claimed design is to increase the reliability of the fan of the gas turbine engine by uniformly supplying oil from the side of the inner ring of the bearing, as well as by increasing the accuracy of measuring the fan speed by eliminating false signals on the inductive sensor.

Указанный технический результат достигается тем, что в вентиляторе газотурбинного двигателя, включающем радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого закреплено гайкой с радиальными выступами под ключ на резьбовом хвостовике и жиклер подачи масла на смазку подшипника, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, гайка выполнена с конусным, направленным к оси вентилятора, хвостовиком на наружной поверхности которого установлен в виде радиальных выступов индуктор датчика частоты вращения, а на внутренней поверхности конусного хвостовика с образованием кольцевой полости подвода масла выполнено радиальное кольцевое ребро, при этом полость подвода масла на входе соединена с жиклером, а на выходе - с радиальными каналами во внутреннем кольце подшипника, при этом отношение D/L=3…6, a D/d=1,05…1,2, где:The specified technical result is achieved by the fact that in the fan of the gas turbine engine, comprising an angular contact bearing, the inner ring of which is secured by a nut with turn-key radial protrusions on the threaded shank and an oil supply nozzle for bearing lubrication, ACCORDING TO THE INVENTION, the nut is made with a conical directional axis a fan with a shank on the outer surface of which is mounted in the form of radial protrusions an inductor of a speed sensor, and on the inner surface of the conical shank with an image By using the annular cavity of the oil supply, a radial annular rib is made, while the oil supply cavity at the inlet is connected to the nozzle, and at the exit, to the radial channels in the inner ring of the bearing, with the ratio D / L = 3 ... 6, a D / d = 1 , 05 ... 1,2, where:

D - внутренний диаметр внутреннего кольца радиально-упорного подшипника вентилятора,D is the inner diameter of the inner ring of the angular contact bearing of the fan,

L - осевое расстояние между радиальными выступами индуктора и радиальными выступами резьбового хвостовика гайки,L is the axial distance between the radial protrusions of the inductor and the radial protrusions of the threaded shank of the nut,

d - внутренний диаметр радиального кольцевого ребра на конусном хвостовике гайки.d is the inner diameter of the radial annular rib on the conical shank of the nut.

Установка индуктора датчика частоты вращения в виде радиальных выступов на наружной поверхности конусного хвостовика гайки крепления внутреннего кольца радиально-упорного подшипника на расстоянии L от радиальных выступов резьбовой части гайки позволяет исключить появление ложных сигналов на индуктивном датчике, повышая точность замеров оборотов вентилятора, что в целом повышает его надежность.Installing the inductor of the rotational speed sensor in the form of radial protrusions on the outer surface of the conical shank of the nut of the inner ring of the angular contact bearing at a distance L from the radial protrusions of the threaded part of the nut eliminates the appearance of false signals on the inductive sensor, increasing the accuracy of measuring the fan speed, which generally increases its reliability.

Выполнение радиального кольцевого ребра на внутренней поверхности конусного хвостовика с образованием кольцевой полости подвода масла, соединенной на входе с жиклером, а на выходе с радиальными каналами во внутреннем кольце подшипника позволяет увеличить объем масляной полости, что обеспечивает смазку подшипника маслом из этой полости на режимах выбега ротора вентилятора, что повышает его надежность.The implementation of a radial annular rib on the inner surface of the conical shank with the formation of an annular cavity of the oil supply, connected at the inlet to the nozzle, and at the exit with radial channels in the inner ring of the bearing allows to increase the volume of the oil cavity, which provides lubrication of the bearing with oil from this cavity at the rotor run-out fan, which increases its reliability.

При D/L<3 - излишне увеличивается вес гайки и объем масляной полости, что может привести к коксованию масла и снижению надежности.When D / L <3 - the weight of the nut and the volume of the oil cavity unnecessarily increase, which can lead to coking of the oil and a decrease in reliability.

При D/L>6 - уменьшается объем масляной полости с внутренней стороны хвостовика гайки, что ухудшает надежность радиально-упорного подшипника, ухудшается работа датчика замера частоты вращения из-за появления ложных сигналов.When D / L> 6 - the volume of the oil cavity on the inner side of the nut shank decreases, which degrades the reliability of the angular contact bearing, the speed of the speed measuring sensor deteriorates due to the appearance of false signals.

При D/d<1,05 - уменьшается объем масляной полости с внутренней стороны хвостовика гайки и ухудшается смазка подшипника.When D / d <1.05, the volume of the oil cavity on the inside of the nut shank decreases and the lubrication of the bearing deteriorates.

При D/d>1,2 - увеличивается строительная высота конструкции, что увеличивает вес вентилятора газотурбинного двигателя.When D / d> 1.2 - increases the structural height of the structure, which increases the weight of the fan of the gas turbine engine.

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

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

Вентилятор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3, на валу 4 которого болтами 5 закреплены рабочее колесо 6 вентилятора и ротор компрессора низкого давления 7. Вал 4 установлен на радиальном 8 и радиально-упорном подшипнике 9, зафиксированном в осевом направлении с помощью гайки 10, которая через кольцевой контровочный замок 11, фиксирующий гайку 10 в окружном направлении с помощью ребра 12, фиксирует своим резьбовым хвостовиком 13 внутреннее кольцо 14 подшипника 9 на валу 4.The fan 1 of the gas turbine engine consists of a stator 2 and rotor 3, on the shaft 4 of which bolts 5 are fixed the impeller 6 of the fan and the rotor of the low-pressure compressor 7. The shaft 4 is mounted on a radial 8 and angular contact bearing 9, axially fixed with a nut 10, which, through an annular lock lock 11, fixing the nut 10 in the circumferential direction with the help of the rib 12, fixes the inner ring 14 of the bearing 9 on the shaft 4 with its threaded shank 13.

Гайка 10 выполнена с конусным, направленным к оси 15 вентилятора 1 хвостовиком 16, на наружной поверхности 17 которого выполнен индуктор 18 в виде радиальных выступов 19, размещенных в одной радиальной плоскости с датчиком 20 частоты вращения. Для повышения надежности датчик размещен в масляной полости 21 подшипника 9, и для исключения появления на датчике 20 ложных сигналов от радиальных выступов 22 под ключ на резьбовом хвостовике 13, которые служат для закручивания гайки 10, выступы 19 индуктора размещены на расстоянии L от выступов 22 резьбового хвостовика 13.The nut 10 is made with a cone 16 directed to the axis 15 of the fan 1, on the outer surface 17 of which the inductor 18 is made in the form of radial protrusions 19 located in the same radial plane with the speed sensor 20. To increase reliability, the sensor is located in the oil cavity 21 of the bearing 9, and to prevent the sensor 20 from generating false signals from the turnkey radial protrusions 22 on the threaded shank 13, which serve to tighten the nut 10, the inductor protrusions 19 are located at a distance L from the protrusions 22 of the threaded Shank 13.

На внутренней поверхности 23 конусного хвостовика 16 выполнено радиальное ребро 24 с внутренним диаметром d, которое совместно с хвостовиком 16 и валом 4 образует полость 25 подвода масла на подшипник 9. Масло на вход в полость 25 подается жиклером 26, а на выходе полость 25 через промежуточные каналы 27, 28 и 29 соединена с радиальными каналами 30, через которые масло из масляной полости 25 под действием центробежных сил поступает на смазку подшипника 9.On the inner surface 23 of the taper shank 16 there is a radial rib 24 with an inner diameter d, which, together with the shank 16 and the shaft 4, forms a cavity 25 for supplying oil to the bearing 9. The oil is supplied to the cavity 25 by the nozzle 26 and the cavity 25 through the intermediate channels 27, 28 and 29 are connected to radial channels 30, through which oil from the oil cavity 25 under the action of centrifugal forces enters the bearing lubricant 9.

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

При работе вентилятора 1 газотурбинного двигателя масло из жиклера 26 поступает в полость 25 подвода масла, откуда под действием центробежных сил в зависимости от числа оборотов ротора 3 вентилятора 1, через каналы 27, 28, 29 и 30 равномерно по окружности поступает на смазку подшипника 9.When the fan 1 of the gas turbine engine is running, oil from the nozzle 26 enters the cavity 25 of the oil supply, from where, under the action of centrifugal forces, depending on the number of revolutions of the rotor 3 of the fan 1, it flows through the channels 27, 28, 29 and 30 to the bearing lubricant 9.

Так как нагрузка на подшипник зависит от оборотов ротора 3 вентилятора, подача масла на смазку подшипника осуществляется пропорционально нагрузке на него, что повышает его надежность.Since the load on the bearing depends on the speed of the rotor 3 of the fan, the oil is supplied to the bearing lubricant in proportion to the load on it, which increases its reliability.

При снижении оборотов масло в полости 25 накапливается из-за снижения величины центробежных сил, и при выбеге ротора 3 вентилятора накопленное в полости масло расходуется на смазку подшипника 9.With a decrease in speed, the oil in the cavity 25 accumulates due to a decrease in the value of centrifugal forces, and when the rotor 3 of the fan runs out, the oil accumulated in the cavity is consumed to lubricate the bearing 9.

Так как выступы 19 индуктора 18 размещены на расстоянии L от выступов 22 резьбового хвостовика 13, индуктивный датчик 20 работает без ложных сигналов, что повышает надежность вентилятора.Since the protrusions 19 of the inductor 18 are located at a distance L from the protrusions 22 of the threaded shank 13, the inductive sensor 20 operates without false signals, which increases the reliability of the fan.

Claims

A gas turbine engine fan, comprising an angular contact bearing, the inner ring of which is secured by a nut with turn-key radial protrusions on the threaded shank, and an oil supply nozzle for bearing lubrication, characterized in that the nut is made with a taper shank directed to the fan axis on the outer surface which is installed in the form of radial protrusions an inductor of a speed sensor, and on the inner surface of the conical shank with the formation of an annular cavity for supplying oil, a radial an annular rib, while the oil supply cavity at the inlet is connected to the nozzle, and at the exit, to the radial channels in the inner ring of the bearing, and the ratio D / L = 3 ... 6, and D / d = 1.05 ... 1.2 where:
D is the inner diameter of the inner ring of the angular contact bearing of the fan,
L is the axial distance between the radial protrusions of the inductor and the radial protrusions of the threaded shank of the nut,
d is the inner diameter of the radial annular rib on the conical shank of the nut.