RU2724059C1 - Centrifugal drive breather of gas turbine engine - Google Patents

Centrifugal drive breather of gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2724059C1
RU2724059C1 RU2019111955A RU2019111955A RU2724059C1 RU 2724059 C1 RU2724059 C1 RU 2724059C1 RU 2019111955 A RU2019111955 A RU 2019111955A RU 2019111955 A RU2019111955 A RU 2019111955A RU 2724059 C1 RU2724059 C1 RU 2724059C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
breather
impeller
rotation
gas turbine
Prior art date
Application number
RU2019111955A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Антонов
Александр Николаевич Голубов
Вячеслав Николаевич Фомин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
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 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2019111955A priority Critical patent/RU2724059C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724059C1 publication Critical patent/RU2724059C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, relates to elements of gas turbine engine systems and can be used as respirator-separator, air separator in oil systems of aircraft gas turbine engines. Driven centrifugal breather of a gas turbine engine comprises housing with oil discharge thread and oil catching groove and drive shaft with axial impeller installed in it on support bearings. Before the axial impeller there installed is radial impeller made integral with it, the disk part of which is located under the oil discharge thread of the housing and is equipped on the periphery with channels communicating the flow part of the radial bladed wheel and the axial impeller. Shoulder part is located under oil catching groove and is equipped with inlet edges bent opposite to direction of rotation of breather. On the blades of the axial impeller on the side located opposite to the direction of rotation of the breather, oil-accumulating grooves communicating with the oil throwing thread are made across the axis of rotation.EFFECT: invention increases efficiency of separation in the breather due to optimization of the motion path of the gas-liquid mixture in the impeller running part.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и касается элементов систем газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано в качестве суфлера-сепаратора, воздухоотделителя в маслосистемах авиационных ГТД.The invention relates to the field of mechanical engineering and relates to elements of gas turbine engine (GTE) systems and can be used as a breather-separator, air separator in aircraft gas turbine oil systems.

Известен приводной центробежный суфлер ГТД, содержащий корпус с маслосбрасывающей резьбой и маслоулавливающей канавкой и установленный в нем на опорных подшипниках приводной вал с осевой крыльчаткой (RU 2551454).Known drive centrifugal prompter GTE, comprising a housing with oil-saving threads and oil catch groove and mounted in it on thrust bearings drive shaft with an axial impeller (RU 2551454).

Недостаток известного суфлера - повышенный расход смазки, вследствие низкой эффективности процесса сепарации. Часть смазки увлекается сопутствующими газами и через газоотводящие окна попадает в окружающую среду, что снижает экологические характеристики ГТД.A disadvantage of the known prompter is the increased lubricant consumption due to the low efficiency of the separation process. Part of the lubricant is carried away by associated gases and through the exhaust windows enters the environment, which reduces the environmental characteristics of the gas turbine engine.

В значительной степени объясняется это тем, что поток газожидкостной смеси попадает на периферию осевой крыльчатки, где напряженность поля центробежных сил максимальна, в самом конце своего пути (перед газоотводящими окнами), что резко снижает эффективность процесса сепарации смеси.This is largely explained by the fact that the gas-liquid mixture flows to the periphery of the axial impeller, where the field strength of the centrifugal forces is maximum, at the very end of its path (in front of the exhaust windows), which sharply reduces the efficiency of the mixture separation process.

Другим недостатком известного суфлера является отсутствие в нем элементов конструкции, способствующих осаждению и коагуляции масляных включений на стенках лопаток осевой крыльчатки, что приводит к увеличению пути осаждения капель масла и также снижает эффективность сепарации смеси. Следует отметить отсутствие на входе в суфлер элементов конструкции, которые увеличивали бы окружную скорость смеси на входе в крыльчатку, приближая ее к окружной скорости крыльчатки (установка завихрителей, профилирование входных кромок лопаток).Another disadvantage of the known prompter is the lack of structural elements in it, contributing to the deposition and coagulation of oil inclusions on the walls of the axial impeller blades, which leads to an increase in the deposition path of oil droplets and also reduces the separation efficiency of the mixture. It should be noted that there are no structural elements at the inlet of the prompter that would increase the peripheral speed of the mixture at the inlet of the impeller, bringing it closer to the peripheral speed of the impeller (installing swirlers, profiling the input edges of the blades).

Задача изобретения - повысить эффективность процесса сепарации в суфлере путем оптимизации траектории движения газожидкостной смеси в проточной части крыльчатки.The objective of the invention is to increase the efficiency of the separation process in the prompter by optimizing the trajectory of the gas-liquid mixture in the flow part of the impeller.

Указанная задача решается тем, что в известном приводном центробежном суфлере ГТД, содержащем корпус с маслосбрасывающей резьбой и маслоулавливающей канавкой и установленный в нем на опорных подшипниках приводной вал с осевой крыльчаткой, согласно настоящему изобретению, перед осевой крыльчаткой установлено выполненное за одно целое с ней радиальное лопаточное колесо, дисковая часть которого расположена под маслосбрасывающей резьбой корпуса и снабжена на периферии каналами, сообщающими между собой проточную часть радиального лопаточного колеса и осевой крыльчатки, а лопаточная часть расположена под маслоулавливающей канавкой и снабжена входными кромками, отогнутыми против направления вращения суфлера, причем на лопатках осевой крыльчатки на стороне, расположенной против направления вращения суфлера, выполнены поперек оси вращения маслонакопительные канавки, сообщающиеся с маслосбрасывающей резьбой.This problem is solved by the fact that in the well-known drive centrifugal breather gas turbine engine, comprising a housing with oil-saving thread and oil-catching groove and mounted therein on thrust bearings, a drive shaft with an axial impeller, according to the present invention, a radial blade made in one piece with it is installed in front of the axial impeller a wheel, the disk part of which is located under the oil-saving thread of the housing and is provided on the periphery with channels communicating with each other the flowing part of the radial blade wheel and the axial impeller, and the blade part is located under the oil-catching groove and provided with input edges bent against the direction of rotation of the breather, and on the blades axial the impellers on the side opposite the direction of rotation of the breather are made across the axis of rotation of the oil storage grooves in communication with the oil-saving thread.

Благодаря установке перед осевой крыльчаткой радиального лопаточного колеса, снабженного на периферии диска каналами, сообщающими между собой проточную часть обеих крыльчаток, появилась возможность оптимизировать траекторию движения потока газожидкостной смеси, переместив ее в зону действия максимальных центробежных сил, что повысит эффективность процесса сепарации.Thanks to the installation of a radial blade wheel in front of the axial impeller, equipped with channels on the periphery of the disk that communicate with each other the flow part of both impellers, it became possible to optimize the flow path of the gas-liquid mixture by moving it to the zone of maximum centrifugal forces, which will increase the efficiency of the separation process.

Спрофилировав входные кромки лопастей радиального лопаточного колеса (они отогнуты против направления вращения суфлера), мы получили возможность увеличить окружную скорость газожидкостной смеси на входе в крыльчатку, приблизив ее к окружной скорости крыльчатки, что также повысило эффективность процесса сепарации.By profiling the input edges of the blades of the radial blade wheel (they are bent against the direction of rotation of the breather), we were able to increase the peripheral speed of the gas-liquid mixture at the inlet of the impeller, bringing it closer to the peripheral speed of the impeller, which also increased the efficiency of the separation process.

Наличие на лопатках осевой крыльчатки на стороне, расположенной против направления вращения суфлера, маслонакопительных канавок позволит улучшить осаждение и коагуляцию частиц масла, что также повысит эффективность процесса сепарации.The presence of axial impellers on the blades on the side opposite the direction of rotation of the breather, oil accumulation grooves will improve the deposition and coagulation of oil particles, which will also increase the efficiency of the separation process.

Технический результат от использования изобретения - снижение расхода масла и улучшение экологических характеристик авиационных ГТД.The technical result from the use of the invention is to reduce oil consumption and improve the environmental performance of aircraft gas turbine engines.

На фигуре 1 изображен общий вид приводного центробежного суфлера ГТД.The figure 1 shows a General view of the drive centrifugal prompter GTE.

На фигуре 2 изображена крыльчатка (стрелкой показано направление вращения приводного центробежного суфлера ГТД).The figure 2 shows the impeller (the arrow shows the direction of rotation of the drive centrifugal breather gas turbine engine).

Суфлер включает в себя корпус 1 и расположенный в нем на опорных подшипниках 2 приводной вал 3, на котором установлена на шлицах и закреплена гайкой 4 крыльчатка, состоящая из выполненных за одно целое радиального лопаточного колеса 5 и осевой крыльчатки 6.The prompter includes a housing 1 and a drive shaft 3 located on it on the thrust bearings 2, on which an impeller is mounted on the splines and secured with a nut 4, consisting of a radial blade wheel 5 and an axial impeller 6 made in one piece.

Входные кромки лопаток 7 радиального лопаточного колеса 5 отогнуты против направления вращения суфлера, а на периферийной его части в диске между лопатками 7 по окружности выполнены каналы 8, сообщающие между собой проточные полости радиального лопаточного колеса 5 и осевой крыльчатки 6. На лопатках 9 осевой крыльчатки 6 имеются маслонакопительные канавки (пазы) 10, направленные перпендикулярно (поперек) маслосбрасывающей резьбе 11, выполненной на внутренней боковой поверхности корпуса 1 со стороны периферийной части лопаток 7 и 9.The input edges of the blades 7 of the radial blade wheel 5 are bent against the direction of rotation of the breather, and on the peripheral part in the disk between the blades 7, channels 8 are made around the circumference, communicating with each other the flow cavities of the radial blade wheel 5 and the axial impeller 6. On the blades 9 of the axial impeller 6 there are oil accumulation grooves (grooves) 10 directed perpendicularly (across) the oil-saving thread 11, made on the inner side surface of the housing 1 from the peripheral part of the blades 7 and 9.

На примыкающим к корпусу 1 торце осевой крыльчатки 6 выполнены дополнительные радиальные лопатки 12, образующие импеллерное бесконтактное уплотнение, а в корневой части лопаток 9 вырезаны окна 13 для прохода очищенного газа в канал 14 отвода чистого газа от суфлера. В корпусе 1 имеются также каналы 15 подвода газожидкостой смеси и маслоулавливающая канавка 16 для отвода уловленного масла.At the end of the axial impeller 6 adjacent to the housing 1, additional radial blades 12 are formed, forming an impeller non-contact seal, and windows 13 are cut in the root part of the blades 9 to allow the purified gas to pass into the channel 14 for removing pure gas from the prompter. In the housing 1 there are also channels 15 for supplying a gas-liquid mixture and an oil collecting groove 16 for draining the trapped oil.

Маслосбрасывающая резьба 11 сообщена с одной стороны с маслоулавливающей канавкой 16, а с другой стороны - с полостью 17 импеллерного уплотнения.The oil-saving thread 11 communicates on the one hand with the oil catch groove 16, and on the other hand, with the cavity 17 of the impeller seal.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газожидкостная смесь по каналам 15 корпуса 1 поступает на вход радиального лопаточного колеса 5 крыльчатки, приводимой во вращение через приводной вал 3. Благодаря отогнутым против направления вращения лопаткам 7 радиального лопаточного колеса 5 увеличивается окружная скорость газожидкостной смеси, приближаясь к окружной скорости крыльчатки, что способствует повышению эффективности сепарации. Попадая на лопатки 7 наиболее крупные капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываются на периферийную часть радиального лопаточного колеса 5 крыльчатки, заполняя маслоулавливающую канавку 16 и маслосбрасывающую резьбу 11, которая перемещает уловленную жидкость также в маслоулавливающую канавку 16, возвращая ее в систему смазки двигателя. Часть газожидкостной смеси с более мелкими каплями жидкости через каналы 8 переносится в периферийную часть лопаток 9 осевой крыльчатки 6, где приобретает максимальную окружную скорость, следовательно, наибольшие центробежные силы, действующие на тяжелую фракцию смеси, под действием которых она осаждается в маслосбрасывающей резьбе 11 и переносится ею в маслоулавливающую канавку 16.The gas-liquid mixture through the channels 15 of the housing 1 enters the inlet of the radial impeller 5 of the impeller, which is driven through the drive shaft 3. Due to the blades 7 of the radial impeller 5 bent against the direction of rotation, the peripheral speed of the gas-liquid mixture increases, approaching the peripheral speed of the impeller, which increases separation efficiency. Getting on the blades 7, the largest drops of liquid under the action of centrifugal forces are discarded on the peripheral part of the impeller radial impeller 5, filling the oil catch groove 16 and the oil drain thread 11, which also transfers the trapped liquid into the oil catch groove 16, returning it to the engine lubrication system. A part of the gas-liquid mixture with smaller drops of liquid through the channels 8 is transferred to the peripheral part of the blades 9 of the axial impeller 6, where it acquires the maximum peripheral speed, therefore, the greatest centrifugal forces acting on the heavy fraction of the mixture, under which it is deposited in the oil-saving thread 11 and is transferred it into the oil catch groove 16.

Т.к. на процесс сепарации существенное влияние оказывает режим течения тонкого слоя отсепарированной жидкости по подвижным поверхностям лопаток 9, в них выполнены специальные углубления-маслонакопительные канавки (пазы) 10, в которые осаждается тяжелая фракция смеси, что увеличивает скорость течения пленки в направлении маслосбрасывающей резьбы 11 и повышает эффективность сепарации.Because the separation process is significantly affected by the flow regime of a thin layer of separated liquid along the moving surfaces of the blades 9, they are made special recesses, oil storage grooves (grooves) 10, in which the heavy fraction of the mixture is deposited, which increases the speed of the film in the direction of the oil-saving thread 11 and increases separation efficiency.

Торец осевой крыльчатки 6, примыкающий к торцу корпуса 1 и снабженный дополнительными радиальными лопатками 12, представляет собой импеллерное уплотнение, работающее в диапазоне рабочих режимов работы суфлера (приблизительно 12000 об./мин) и исключающее утечку тяжелой фракции газожидкостой смеси в канал 14 отвода чистого газа, при этом протечки ее через полость 17 переносятся с помощью маслосбрасывающей резьбы 11 в маслосбрасывающую канавку 16 и отводятся в систему смазки ГТД для повторного использования.The end face of the axial impeller 6, adjacent to the end of the housing 1 and provided with additional radial blades 12, is an impeller seal operating in the range of the operating modes of the prompter (approximately 12,000 rpm) and eliminating the leakage of the heavy fraction of the gas-liquid mixture into the clean gas exhaust channel 14 , while its leakage through the cavity 17 is transferred using the oil-saving thread 11 into the oil-saving groove 16 and discharged into the GTE lubrication system for reuse.

Claims (1)

Приводной центробежный суфлер газотурбинного двигателя, содержащий корпус с маслосбрасывающей резьбой и маслоулавливающей канавкой и установленный в нем на опорных подшипниках приводной вал с осевой крыльчаткой, отличающийся тем, что перед осевой крыльчаткой установлено выполненное за одно целое с ней радиальное лопаточное колесо, дисковая часть которого расположена под маслосбрасывающей резьбой корпуса и снабжена на периферии каналами, сообщающими между собой проточную часть радиального лопаточного колеса и осевой крыльчатки, а лопаточная часть расположена под маслоулавливающей канавкой и снабжена входными кромками, отогнутыми против направления вращения суфлера, причем на лопатках осевой крыльчатки на стороне, расположенной против направления вращения суфлера, выполнены поперек оси вращения маслонакопительные канавки, сообщающиеся с маслосбрасывающей резьбой.A centrifugal drive gas turbine breather containing a housing with oil-saving threads and an oil catch groove and a drive shaft with an axial impeller installed in it on thrust bearings, characterized in that a radial blade wheel made in one piece with it is installed in front of the axial impeller, the disc part of which is located under an oil-saving thread of the casing and is provided on the periphery with channels communicating with each other the flow part of the radial blade wheel and the axial impeller, and the blade part is located under the oil catch groove and is provided with inlet edges bent against the direction of rotation of the breather, and on the blades of the axial impeller on the side opposite to the direction the rotation of the breather is made across the axis of rotation of the oil storage grooves in communication with the oil-saving thread.
RU2019111955A 2019-04-19 2019-04-19 Centrifugal drive breather of gas turbine engine RU2724059C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111955A RU2724059C1 (en) 2019-04-19 2019-04-19 Centrifugal drive breather of gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111955A RU2724059C1 (en) 2019-04-19 2019-04-19 Centrifugal drive breather of gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724059C1 true RU2724059C1 (en) 2020-06-19

Family

ID=71095840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111955A RU2724059C1 (en) 2019-04-19 2019-04-19 Centrifugal drive breather of gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724059C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802118C1 (en) * 2023-03-31 2023-08-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Device for separating the oil-air mixture of an internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832709A (en) * 1983-04-15 1989-05-23 Allied Signal, Inc. Rotary separator with a bladeless intermediate portion
US5114446A (en) * 1991-02-15 1992-05-19 United Technologies Corporation Deoiler for jet engine
EP2592252A2 (en) * 2011-11-09 2013-05-15 Hamilton Sundstrand Corporation Gearbox deoiler with pre-pressuring component
RU2551454C1 (en) * 2014-04-17 2015-05-27 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО УМПО Gas turbine engine rotary breather
RU2596903C1 (en) * 2015-09-01 2016-09-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Radial driving centrifugal breather

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832709A (en) * 1983-04-15 1989-05-23 Allied Signal, Inc. Rotary separator with a bladeless intermediate portion
US5114446A (en) * 1991-02-15 1992-05-19 United Technologies Corporation Deoiler for jet engine
EP2592252A2 (en) * 2011-11-09 2013-05-15 Hamilton Sundstrand Corporation Gearbox deoiler with pre-pressuring component
RU2551454C1 (en) * 2014-04-17 2015-05-27 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО УМПО Gas turbine engine rotary breather
RU2596903C1 (en) * 2015-09-01 2016-09-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Radial driving centrifugal breather

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802118C1 (en) * 2023-03-31 2023-08-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Device for separating the oil-air mixture of an internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2554587C1 (en) Device with centrifugal separator
RU2519009C2 (en) Air bleeder with inertial filter in compressor tandem rotor
US9731238B2 (en) Bladed drum for rotary separator system
US5114446A (en) Deoiler for jet engine
RU2576599C1 (en) Apparatus for cleaning crankcase gases
RU2688048C2 (en) Gas turbine engine module comprising crankcase around unit with casing for lubing oil recuperation
RU2669631C1 (en) Centrifugal separator
US8727628B2 (en) Dual mode scavenge scoop
JPH06103040B2 (en) Oil recovery equipment
US6210311B1 (en) Turbine driven centrifugal filter
RU2724059C1 (en) Centrifugal drive breather of gas turbine engine
RU2558719C1 (en) Driving centrifugal breather with axial-flow impeller
RU2657105C2 (en) Trunnion for high-pressure turbin and turbojet engine including such trunnion
RU2435078C2 (en) Device for clarification of oil of hydro-systems
US20220186746A1 (en) Centrifugal or mixed-flow compressor including aspirated diffuser
RU2685346C2 (en) Filtration of flow consisting of gas and particles
RU2171386C2 (en) Device for separating air from oil in gas-turbine engine
RU2250386C2 (en) Two-shaft gas-turbine engine
RU2596903C1 (en) Radial driving centrifugal breather
RU2801253C1 (en) Axial compressor
RU2614469C1 (en) Axis driven centrifugal breather
RU2717464C1 (en) Helicopter gas turbine engine with air cleaning from foreign particles
RU2451839C1 (en) Axial-radial tunnel blade wheel
KR100224026B1 (en) Oil pump for a power steering apparatus in vehicles
RU2147345C1 (en) Fan