RU2720054C1

RU2720054C1 - Oil system of gas turbine engine

Info

Publication number: RU2720054C1
Application number: RU2019119357A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов; Вячеслав Николаевич Фомин
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2020-04-23

Abstract

FIELD: engine building.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engine building and relates to aircraft gas turbine engine (GTE) oil system. Oil system comprises an oil tank, a non-conductive centrifugal air separator arranged inside the oil tank, and an electromagnetic signal indicator of metal particles in oil of a storage type. Latter operates together with a non-driven centrifugal air separator (cyclone), which enables to use preliminary separation of metal particles in the field of centrifugal forces formed as a result of swirling of oil flow entering the cyclone at a tangent to its side wall.EFFECT: implementation of the invention will make it possible to considerably increase reliability of oil system operation.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно, к масляной системе авиационного газотурбинного двигателя (ГТД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely, to the oil system of an aircraft gas turbine engine (GTE).

Известна маслосистема ГТД, содержащая маслобак с размещенным внутри него неприводным центробежным воздухоотделителем и электромагнитный сигнализатор металлических частиц в масле накопительного типа (см. патент RU 2312240 класса F02С 7/06, опубл. в 2007 г.).A gas turbine engine oil system is known, comprising an oil tank with a non-driven centrifugal air separator placed inside it and an electromagnetic detector of metal particles in an accumulative type oil (see patent RU 2312240, class F02C 7/06, published in 2007).

В известной системе смазки в сигнализаторе металлических частиц в масле не используется предварительная сепарация частиц в поле центробежных сил, образующихся при вращении потока масла в центробежном неприводном воздухоотделителе, что снижает надежность работы системы из-за ухудшения чувствительности сигнализатора к улавливанию металлических частиц.In the known lubrication system in the detector of metal particles in oil, preliminary separation of particles in the field of centrifugal forces generated by the rotation of the oil flow in a centrifugal non-driven air separator is used, which reduces the reliability of the system due to the deterioration of the sensitivity of the detector to capture metal particles.

Задача изобретения - использовать предварительную сепарацию металлических частиц в поле центробежных сил, образующихся при вращении потока масла в неподвижном центробежном воздухоотделителе, путем организации совместной работы сигнализатора металлических частиц и неприводного центробежного воздухоотделителя.The objective of the invention is to use the preliminary separation of metal particles in the field of centrifugal forces generated by the rotation of the oil flow in a stationary centrifugal air separator, by organizing the joint operation of the detector of metal particles and non-driven centrifugal air separator.

Указанная задача решается тем, что в известной маслосистеме ГТД, содержащей маслобак с размещенным внутри него неприводным центробежным воздухоотделителем и электромагнитный сигнализатор металлических частиц в масле накопительного типа, согласно изобретению, сигнализатор установлен на маслобаке, а магнит сигнализатора направлен внутрь полости маслобака таким образом, что его концевая часть через отверстия, выполненные в стенке маслобака и боковой стенке воздухоотделителя, выведена в проточную часть последнего.This problem is solved by the fact that in the well-known gas turbine engine oil system containing an oil tank with a non-driven centrifugal air separator located inside it and an electromagnetic detector of metal particles in a storage oil, according to the invention, the indicator is mounted on the oil tank and the magnet of the indicator is directed inside the cavity of the oil tank in such a way that the end part through the holes made in the wall of the oil tank and the side wall of the air separator, displayed in the flow part of the latter.

Установка концевой части магнита сигнализатора внутрь проточной части воздухоотделителя позволяет разместить ее у боковой стенки воздухоотделителя, на внутренней стороне которой происходит осаждение тяжелых фракций масла (металлических частиц) под действием центробежных сил, образующихся вследствие закрутки потока масла, поступающего в воздухоотделитель, по касательной к его боковой стенке.Installation of the end part of the detector magnet inside the flow part of the air separator allows it to be placed near the side wall of the air separator, on the inside of which the heavy fractions of the oil (metal particles) are deposited under the action of centrifugal forces generated by the tangent flow of oil entering the air separator tangentially to its side the wall.

Технический результат изобретения - повышение надежности работы маслосистемы.The technical result of the invention is improving the reliability of the oil system.

На чертеже изображена принципиальная схема маслосистемы авиационного ГТД.The drawing shows a schematic diagram of the oil system of an aircraft gas turbine engine.

Маслосистема содержит масляные полости 1 и 2 подшипниковых опор роторов компрессора и турбины и масляную полость 3 коробки приводных агрегатов (КПА). Каждая из масляных полостей 1, 2 и 3 подключена к входу своего откачивающего насоса, соответственно 4, 5 и 6. Магистрали откачки насосов 4, 5 и 6 объединены в единую откачивающую магистраль 7, которая выведена внутрь расположенного в маслобаке 8 неподвижного центробежного воздухоотделителя 9 по касательной к стенке последнего с помощью внешнего подводящего патрубка 10. Воздухоотделитель выполнен из токопроводящего материала и установлен в горизонтальной перегородке 11, разделяющей внутреннюю полость маслобака 8 на два изолированных отсека: циркуляционный - 12 под перегородкой и свободный - 13 над ней. В верхнем основании воздухоотделителя 9 выполнено отверстие 14 для отвода воздуха из внутренней его полости в свободный отсек 13, а нижнее основание опущено в циркуляционный отсек 12 маслобака 8. Для предотвращения перетекания масла из циркуляционного отсека 12 в свободный отсек 13 при отрицательных перегрузках в самолете маслобак 8 оборудован грузовыми клапанами 15 и 16, установленными, соответственно, в воздухоотделителе 9 и горизонтальной перегородке 11.The oil system contains oil cavities 1 and 2 of the bearing bearings of the compressor and turbine rotors and an oil cavity 3 of the box of drive units (KPA). Each of the oil cavities 1, 2, and 3 is connected to the inlet of its pump out pump, respectively, 4, 5, and 6. Pump pump lines 4, 5, and 6 are combined into a single pump out line 7, which is brought inside the stationary centrifugal air separator 9 located in the oil tank 8 tangent to the wall of the latter using an external supply pipe 10. The air separator is made of conductive material and installed in a horizontal partition 11 that separates the internal cavity of the oil tank 8 into two isolated compartments: circus olyatsionny - 12 under the partition and free - 13 above it. An opening 14 is made in the upper base of the air separator 9 for venting air from its internal cavity into the free compartment 13, and the lower base is lowered into the circulation compartment 12 of the oil tank 8. To prevent oil from flowing from the circulation compartment 12 into the free compartment 13 during negative overloads in the aircraft, the oil tank 8 equipped with cargo valves 15 and 16 installed, respectively, in the air separator 9 and the horizontal partition 11.

Маслосистема содержит также нагнетающий насос 17 с магистралями всасывания и нагнетания 18, 19. В последней установлен топливомасляный теплообменник 20 и перепускной клапан 21, обеспечивающий перепуск масла через трубку 22 в верхнюю полость циркуляционного отсека 12. Для отвода воздуха из масляных полостей 1, 2 и 3 и маслобака 8 предусмотрен приводной центробежный воздухоотделитель (суфлер) 23, выход из которого выведен в атмосферу.The oil system also contains a discharge pump 17 with suction and discharge lines 18, 19. In the latter, a fuel-oil heat exchanger 20 and a bypass valve 21 are installed, which allows oil to be bypassed through a pipe 22 into the upper cavity of the circulation compartment 12. To exhaust air from oil cavities 1, 2, and 3 and oil tank 8 is provided with a centrifugal drive air separator (prompter) 23, the output of which is discharged into the atmosphere.

К маслобаку 8 крепится электромагнитный сигнализатор 24 металлических частиц в масле так, что концевая часть магнита 25, обращенная внутрь маслобака, выведена через отверстие 26 в маслобаке и отверстие 27 в воздухоотделителе 9 в проточную полость последнего с внутренней стороны боковой стенки. Между отверстием 27 и концевой частью магнита 25 установлена прокладка 28 из диэлектрика.An electromagnetic detector 24 of metal particles in oil is attached to the oil tank 8 so that the end part of the magnet 25 facing the inside of the oil tank is led out through the hole 26 in the oil tank and the hole 27 in the air separator 9 into the flow chamber of the latter from the inside of the side wall. Between the hole 27 and the end portion of the magnet 25, a dielectric gasket 28 is mounted.

При запуске ГТД масло из маслобака 8 по всасывающей магистрали 18 поступает на вход нагнетающего насоса 17 и выходит из него под давлением, попадая через топливомасляный теплообменник 20 в магистраль нагнетания 19, на выходе которой поток масла раздваивается: большая его часть направляется к форсункам масляных полостей 1, 2 и 3, соответственно, подшипниковых опор роторов компрессора, турбины и КПА, а меньшая часть через перепускной клапан 21 по трубке 22 возвращается в верхнюю полость циркуляционного отсека 12 маслобака 8. Отработанная в масляных полостях 1, 2 и 3 смазка вместе с металлическими частицами - продуктом износа трущихся деталей ГТД, и частью воздуха забирается откачивающими насосами 4, 5 и 6 и переправляется ими через единую магистраль 7 откачки масла и патрубок 10 внутрь воздухоотделителя 9, где масловоздушная смесь закручивается на внутренней стороне его боковой стенки, при этом металлические частицы (как наиболее тяжелая фракция смеси) под действием центробежных сил откидываются к боковой стенке вместе с маслом, а воздух - легкая фракция смеси, собирается в центральной части воздухоотделителя и через отверстие 14 мимо грузового клапана 15 попадает в свободный объем 13 маслобака 8, откуда через систему суфлирующих магистралей, сообщающих между собой масляные полости 1, 2 и 3 подшипниковых опор роторов компрессора, турбины и КПА, переправляется на вход приводного центробежного воздухоотделителя 23 и далее в атмосферу, а уловленное им масло возвращается в КПА для повторного использования. Осажденные на внутреннюю стенку воздухоотделителя 9 металлические частицы смываются потоком масла и под действием сил тяжести опускаются к его нижнему основанию, где притягиваются к концевой части магнита 25 сигнализатора 24. Индикация магнитной сигнализации осуществляется при замыкании электрической цепи металлическими частицами зазора между магнитом 25 и боковой стенкой воздухоотделителя 9. При отрицательных перегрузках на самолете отверстие 14 в циклоне 9 перекрывается грузовым клапаном 15, а металлические частицы перемещаются в верхнюю полость воздухоотделителя, где временно скапливаются у верхнего основания. Воздух из внутренней полости воздухоотделителя перетекает в свободный отсек 13 через нижнюю часть циркуляционного отсека 12. При возврате самолета к нормальному полету металлические частицы под действием сил тяжести возвращаются к исходному положениюWhen starting a gas turbine engine, oil from the oil tank 8 passes through the suction line 18 to the inlet of the discharge pump 17 and exits it under pressure, falling through the oil-oil heat exchanger 20 into the discharge line 19, at the output of which the oil flow is bifurcated: most of it goes to the nozzles of the oil cavities 1 , 2 and 3, respectively, of the bearing bearings of the compressor, turbine and KPA rotors, and a smaller part through the bypass valve 21 through the pipe 22 returns to the upper cavity of the circulation compartment 12 of the oil tank 8. Spent in oil In cavities 1, 2 and 3, lubrication together with metal particles - the product of wear of the gas-turbine engine friction parts, and part of the air is taken by pumping pumps 4, 5 and 6 and transported by them through a single oil pumping line 7 and pipe 10 into the air separator 9, where the air-oil mixture is twisted on the inner side of its side wall, while metal particles (as the heaviest fraction of the mixture) under the influence of centrifugal forces recline to the side wall with oil, and air - the light fraction of the mixture, is collected in the central hour and the air separator and through the hole 14 past the cargo valve 15 enters the free volume 13 of the oil tank 8, from where it is redirected to the inlet of the drive centrifugal air separator 23 through the system of venting lines communicating the oil cavities 1, 2 and 3 of the bearing supports of the compressor rotors, turbine and KPA and further into the atmosphere, and the oil caught by him is returned to the KPA for reuse. The metal particles deposited on the inner wall of the air separator 9 are washed off by the oil flow and, under the action of gravity, are lowered to its lower base, where they are attracted to the end part of the magnet 25 of the indicator 24. Magnetic alarm is indicated when the electrical circuit closes the metal particles of the gap between the magnet 25 and the side wall of the air separator 9. With negative overloads on the plane, the hole 14 in the cyclone 9 is blocked by the cargo valve 15, and the metal particles move to the top Yu cavity air separator, which temporarily accumulate in the upper base. Air from the inner cavity of the air separator flows into the free compartment 13 through the lower part of the circulation compartment 12. When the aircraft returns to normal flight, metal particles under the influence of gravity return to their original position

Claims

1. The oil system of a gas turbine engine, comprising an oil tank with a non-driving centrifugal air separator located inside it and an electromagnetic detector of metal particles in accumulative type oil, characterized in that the indicator is mounted on the oil tank and the magnet of the indicator is directed inside the oil tank cavity so that its end part is through openings made in the wall of the oil tank and the side wall of the air separator, displayed in the flow part of the latter.

2. The gas turbine engine oil system according to claim 1, characterized in that the oil tank is equipped with a horizontal partition dividing its internal cavity into two isolated compartments in which a non-driven centrifugal air separator is installed.