RU2551454C1

RU2551454C1 - Gas turbine engine rotary breather

Info

Publication number: RU2551454C1
Application number: RU2014115423/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов; Вадим Георгиевич Семёнов; Вячеслав Николаевич Фомин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО УМПО
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-05-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: this breather relates to aircraft engine production, particularly, to aircraft gas turbine engine oil system elements. Proposed breather comprises case with oil discharge thread and oil-catch groove and impeller fitted therein, impeller inlet being communicated with gas-oil mix feed channel and outlet being connected with breather outlet pipe. Impeller flow section is composed of guide diaphragm with diameter increasing towards outlet. Note here that diaphragm section of maximum diameter smaller than that of impeller blades makes along with said case the extra openings communicated via gas discharge openings with breather discharge pipe. Impeller blades arranged in oil-catch groove area have the ledge extending in said groove. Oil-catch groove is communicated with the inlet of controlled spring-loaded constant differential-pressure valve connected with the engine oil system.

EFFECT: higher efficiency of oil separation and decreased oil consumption.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к элементам систем газотурбинных двигателей и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора, воздухоотделителя в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД).The invention relates to elements of gas turbine engine systems and can be used as a prompter-separator, air separator in oil systems of aircraft gas turbine engines (GTE).

Известен приводной центробежный суфлер газотурбинного двигателя, содержащий корпус с маслосбрасывающей резьбой и маслоулавливающей канавкой и установленную в нем осевую крыльчатку, вход в которую сообщен с каналом подвода газомасляной смеси, а выход - через газоотводящие окна с выходным патрубком суфлера (см. М.В. Раздолин, Д.Н. Сурнов. "Агрегаты воздушно-реактивных двигателей". М.: Машгиз, 1973, стр. 213, рис. 2.70 и 2.71).A drive centrifugal breather of a gas turbine engine is known, comprising a housing with an oil-saving thread and an oil-catching groove and an axial impeller installed in it, the entrance to which is connected to the gas-oil mixture supply channel, and the outlet is through gas outlet windows with the outlet of the prompter (see M.V. Razdolin , DN Surnov. "Aggregates of jet engines". M: Mashgiz, 1973, p. 213, Fig. 2.70 and 2.71).

Недостаток этого устройства заключается в том, что процесс отделения масла от газов недостаточно эффективен, что объясняется тем, что большая часть потока газожидкостной среды поступает на вход осевой крыльчатки вблизи ее корневой части, где действие центробежных сил незначительно, поскольку окружная скорость лопаток в корневой части существенно ниже, чем на ее периферии.The disadvantage of this device is that the process of separating oil from gases is not efficient enough, due to the fact that most of the gas-liquid medium flows to the inlet of the axial impeller near its root part, where the action of centrifugal forces is insignificant, since the peripheral speed of the blades in the root part is lower than on its periphery.

Другой недостаток известного устройства состоит в том, что отвод масла из маслоулавливающей канавки в маслосистему осуществляется не под напором, а самотеком (под действием сил тяжести), поэтому канавка вовремя не опоражнивается, и часть смазки увлекается газами в окружающую атмосферу, что ухудшает экологические характеристики ГТД, так как масло содержит вредные для человека компоненты. Следует обратить внимание и на повышенный расход дорогого авиационного масла.Another disadvantage of the known device is that the oil is not drained from the oil-collecting groove into the oil system under pressure, but by gravity (under the influence of gravity), therefore, the groove is not emptied in time, and part of the lubricant is carried away by the gases into the surrounding atmosphere, which affects the ecological characteristics of the gas turbine engine , since the oil contains components that are harmful to humans. You should pay attention to the increased consumption of expensive aviation oil.

Задача изобретения - интенсификация процесса отделения масла от газов.The objective of the invention is the intensification of the process of separating oil from gases.

Указанная задача решается тем, что в известном приводном центробежном суфлере ГТД, содержащем корпус с маслосбрасывающей резьбой и маслоулавливающей канавкой и установленную в нем осевую крыльчатку, вход в которую сообщен с каналом подвода газомасляной смеси, а выход - через газоотводящие окна с выходным патрубком суфлера, согласно изобретению проточная часть крыльчатки выполнена в виде направляющей диафрагмы, увеличивающейся в диаметре в сторону выхода, причем участок диафрагмы с максимальным диаметром, меньшим наружного диаметра лопаток крыльчатки, образует с корпусом дополнительные окна, сообщенные через газоотводящие окна с выходным патрубком суфлера.This problem is solved by the fact that in the well-known drive centrifugal breather gas turbine engine containing a housing with an oil-saving thread and an oil catch groove and an axial impeller installed in it, the inlet of which is in communication with the gas-oil mixture supply channel, and the outlet is through gas vents with the outlet of the breather, according to According to the invention, the flowing part of the impeller is made in the form of a diaphragm guide, increasing in diameter towards the outlet, and a portion of the diaphragm with a maximum diameter smaller than the outer diameter of the molasses of the impeller, forms additional windows with the casing, communicated through the exhaust windows with the outlet pipe of the breather.

Целесообразно лопатки осевой крыльчатки, расположенные в зоне размещения маслоулавливающей канавки, выполнить с выступом, заведенным в последнюю.It is advisable that the blades of the axial impeller, located in the area of the oil-catching groove, be performed with the protrusion brought in last.

Для создания напора жидкости в канале отвода масла целесообразно установить регулируемый подпружиненный клапан постоянного перепада давления.To create a fluid pressure in the oil drainage channel, it is advisable to install an adjustable spring-loaded constant differential pressure valve.

Такое выполнение устройства приводит к тому, что при обтекании потоком газожидкостной смеси стенок диафрагмы происходит плавное перемещение потока от корневой части лопаток крыльчатки к периферийной, где напряженность поля центробежных сил выше и процесс отделения масла от газов становится более эффективным.This embodiment of the device leads to the fact that when the gas-liquid mixture flows around the walls of the diaphragm, the flow moves smoothly from the root of the impeller blades to the peripheral one, where the field strength of the centrifugal forces is higher and the process of separating oil from gases becomes more efficient.

Благодаря тому, что концевая часть лопаток крыльчатки погружена внутрь маслоулавливающей канавки, она начинает работать, как радиальная крыльчатка, отбрасывая масло на дно канавки. По мере накопления жидкости в канавке радиальная крыльчатка создает напор, под действием которого открывается клапан постоянного перепада давлений, и маслоулавливающая канавка быстро опорожняется. По мере изменения концентрации жидкости и настройки клапана процесс перетекания масла из канавки в маслосистему имеет периодический или непрерывный характер.Due to the fact that the end part of the impeller blades is immersed inside the oil-catching groove, it starts working like a radial impeller, casting oil to the bottom of the groove. As fluid accumulates in the groove, the radial impeller creates a pressure, under the influence of which a constant differential pressure valve opens, and the oil catch groove is quickly emptied. As the fluid concentration changes and the valve is tuned, the process of oil flowing from the groove into the oil system is periodic or continuous.

На фиг. 1 показан продольный разрез центробежного суфлера ГТД;In FIG. 1 shows a longitudinal section through a gas turbine gas turbine breather;

на фиг. 2 - поперечный разрез А-А фиг. 1.in FIG. 2 is a cross section AA of FIG. one.

Приводной центробежный суфлер содержит корпус 1 с маслосбрасывающей резьбой 2, соединенной с маслоулавливающей канавкой 3. В корпусе 1 выполнены каналы 4 подвода газожидкостной смеси и выходной патрубок 5 для отвода очищенных от масла газов в атмосферу. Внутри корпуса 1 на приводном валу 6 консольно закреплена осевая крыльчатка 7 с газоотводящими окнами 8, сообщенными с выходным патрубком 5. Лопатки 9 крыльчатки 7 со стороны маслоулавливающей канавки 3 выполнены с выступом 10, заведенным в последнюю с зазором относительно ее боковых стенок. Крыльчатка 7 выполнена в виде направляющей диафрагмы 11, увеличивающейся в диаметре в сторону выхода. Участок диафрагмы 12 с максимальным диаметром, меньшим наружного диаметра лопаток крыльчатки, размещен перед окнами 8 и образует с корпусом 1 дополнительные окна 13. Последние сообщены через окна 8 с выходным патрубком 5. Маслоулавливающая канавка 3 сообщена с каналом 14 отвода уловленного масла. На выходе канала 14 установлен регулируемый подпружиненный клапан 15 постоянного перепада давлений, вход 16 которого сообщен с маслоулавливающей канавкой 3, а выход 17 - с маслосистемой двигателя. Направление нарезки маслосбрасывающей резьбы 2 противоположно направлению вращения приводного вала 6.The centrifugal drive prompter comprises a housing 1 with an oil-saving thread 2 connected to an oil catch groove 3. In the housing 1, channels 4 for supplying a gas-liquid mixture and an outlet pipe 5 are made for the removal of oil-free gases into the atmosphere. Inside the housing 1 on the drive shaft 6, an axial impeller 7 is cantilevered with gas vents 8 in communication with the outlet pipe 5. The blades 9 of the impeller 7 from the oil-collecting groove 3 are made with a protrusion 10 brought into the latter with a gap relative to its side walls. The impeller 7 is made in the form of a guide diaphragm 11, increasing in diameter towards the exit. A portion of the diaphragm 12 with a maximum diameter smaller than the outer diameter of the impeller blades is placed in front of the windows 8 and forms additional windows 13 with the casing 1. The latter are communicated through the windows 8 with the outlet pipe 5. The oil catch groove 3 communicates with the catch oil channel 14. At the output of channel 14, an adjustable spring-loaded constant pressure differential valve 15 is installed, the input 16 of which is connected to the oil catch groove 3, and the output 17 to the engine oil system. The cutting direction of the oil-saving thread 2 is opposite to the direction of rotation of the drive shaft 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газожидкостная смесь через каналы 4 в корпусе 1 поступает к лопаткам 9 осевой крыльчатки 7, приводимой во вращение через приводной вал 6.The gas-liquid mixture through the channels 4 in the housing 1 enters the blades 9 of the axial impeller 7, driven into rotation through the drive shaft 6.

Благодаря наличию в крыльчатке 7 направляющей диафрагмы 11, поток газожидкостной смеси постепенно разворачивается с минимальной гидравлической потерей от коренной части лопаток 9 к периферийной, где попадает в поле действия центробежных сил, которые на периферии лопаток максимальны. Частицы масла, отбрасываемые лопатками 9 в зазор между крыльчаткой 7 и корпусом 1, заполняют канавку маслосбрасывающей резьбы 2, по которой они перетекают в сторону маслоулавливающей канавки 3, постепенно ее заполняя. Очищенный от частиц масла газ через окна 8 попадает в патрубок 5 и далее в окружающую атмосферу. По мере накопления масла в маслоулавливающей канавке 3 вращающийся в ней выступ 10 лопаток 9 создает напор, при котором открывается клапан 15, и масло через канал 13 с большой скоростью устремляется в маслосистему для повторного использования.Due to the presence of a guide diaphragm 11 in the impeller 7, the gas-liquid mixture flow gradually unfolds with minimal hydraulic loss from the root part of the blades 9 to the peripheral one, where it enters the field of action of centrifugal forces, which are maximum on the periphery of the blades. Particles of oil thrown by the blades 9 into the gap between the impeller 7 and the housing 1 fill the groove of the oil-saving thread 2, along which they flow towards the oil-collecting groove 3, gradually filling it. The gas purified from oil particles through the windows 8 enters the pipe 5 and then into the surrounding atmosphere. As the oil accumulates in the oil catching groove 3, the protrusion 10 of the blades 9 rotating in it creates a pressure at which the valve 15 opens, and the oil flows through the channel 13 at a high speed into the oil system for reuse.

Осуществление изобретения позволит интенсифицировать процесс отделения масла от газов и сократить расход масла в двигателе.The implementation of the invention will allow to intensify the process of separating oil from gases and reduce oil consumption in the engine.

Claims

1. A centrifugal driven gas turbine breather engine, comprising a housing with an oil-saving thread and an oil catch groove and an axial impeller installed therein, the inlet of which is connected to the gas-oil mixture supply channel, and the outlet is through gas vents with a breather outlet pipe, characterized in that the flow part the impeller is made in the form of a guide diaphragm increasing in diameter towards the exit side, and a portion of the diaphragm with a maximum diameter smaller than the outer diameter of the impeller blades, an image a housing with additional windows communicated through windows The exhaust gas outlet pipe prompter.

2. The drive centrifugal breather of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the impeller blades located in the area of the oil catch groove are made with a protrusion brought into the last.

3. The drive centrifugal breather of a gas turbine engine according to claim 2, characterized in that it is equipped with an adjustable spring-loaded constant differential valve, the input of which is connected to the oil catch groove, and the output to the engine oil system.