Пристрій для регулювання осьових сил у газотурбінному двигуні

Устройство для регулирования осевых сил в газотурбинном двигателе, содержащее расположенную между корпусом и ротором двигателя разгрузочную полость, подключенную к источнику высокого давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено двумя упругими элементами, разгрузочная полость заполнена жидкостью и образована двумя диафрагмами, установленными перпендикулярно к ротору двиїагеля, одна из которых закреплена в корпусе двигателя, а другая - установлена с возможностью осевого перемещения, упругие элементы закреплены на диафрагмах, причем на торце подвижной в осевом направлении диафрагмы и на контактирующей с ней торцевой поверхности ротора полнены равномерно расположенные в о к р у ж н о м направлении одинаковые кольцевые профилированные выступы в виде выпуклых поверхностей с постоянным радиусом кривизны, а диафрагма установлена относительно выступа ротора с зазором с образованием гидродинамического клина. Изобретение относится к области машиностроения, в частности к газотурбинным двигателям. Известно устройство для уменьшения осевой силы, действуюа\ей в газотурбинном двигателе, состоящее из разгрузочной полости, ограниченной корпусом и ротором, в которую подается сжатый воздух от одной из ступеней компрессора, воздействующий на торцовую поверхность ротора (Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. - М.: Машиностроение. 1974, с. 520). Недостатком указанного устройства (прототипа) являетсч снижение экономичности газотурбинного двигателя вследствие потерь примерно 1-3% мощности двигателя из-за отбора ооздуха из проточной части компрессора, невозможность полного устранения вредного воздействия осевой силы и ее регулирования в зависимости от режимов нагружения двигателя. Целью изобретения является повышение экономичности газотурбинного двигателя. На фиг.1 изображен в разрезе общий вид устройства для регулирования осевых сил; на фиг.2 -тарировочный график, характеризующий функциональную зависимость между удельным давлением в кольцевой камере и осевой силой; на фиг.'З - развертка по диаметру средней окружности торцового контакта элементов диафрагмы и ротора двигателя. Устройство состоит из недеформир>емых диафрагм 1 и 2, к которым при помощи со о о ел о 13005 сварки жестко прикреплены упругие элементы 3 и 4, обладающие в осеоом направлении одинаковой податливостью. Диафрагмы 1 и 2 имеют радиальные зазоры относительно ротора 5 газотурбинного дви- 5 іателя. Диафрагма 1 при помощи болтового соединения закреплена фланцами разъемных частей 6 и 7 корпуса. Диафрагма 2 своСюдна относительно корпуса, но она может перемещаться в осевом направлении отно- 10 сительно диафрагм 1. С полостями 8 и 9 кольцевой камеры, образованной поверхностями диафрагм и упругих элементов, при помощи канала 10 соединен аккумулятор давлений 11, снабженный манометром 12, 15 Наружная торцовая поверхность 13 диафрашы 2 соприкасается с торцовой поверхностью ротора 5, причем в зону контакта указанных поверхностей подается смазка, которая на фиг.1 не показана. 20 Между торцовой поверхностью 13 диаграммы 2 и торцовой поверхностью ротора 5 предусмотрен осевой зазор, необходимый для отсоединения двигателя от устройства при прокрутке ротора. 25 Устройство работает следующим образом. В момент времени, предшествующий запуску газотурбинного двигателя, в полость герметичной кольцевой камеры (фиг,1) 30 при помощи аккумулятора давления 11, которым может быть плунжерный насос, через канал 10 подается под давлением жидкость, например, масло, которая, воздействуя на диафрагму 2, перемещает ее о осевом на- 35 правлении до полного выбора осевого зазора между торцовой поверхностью 13 диафрагмы 2 и торцовой поверхностью ротора 5. Поело выбора указанного осевого зазо- 40 ра производится запуск газотурбинного двигателя в течение определенного промежутка времени, а результате чего возникает осевая сила, воздействующая на торцовую поверхность 13 диафрагмы 2, причем вели- 45 чина осевой силы постепенно возрастает и принимает максимальное значение при выходе двигателя на номинальные обороты. В период запуска двигателя в кольцевую камеру продолжает по-прежнему поступать 50 жидкость таким образом, что в каждый момент времени возникающая результирующая осевая сила давления, действующая на диафрагму 2, урзвнооешиоается осевой СИЛОЙ со стороны ротора газотурбинного дви- 55 гатоля, приложенной на наружной торцовой поверхности 13 диафрагмы. Величина результирующей осевой силы прямо пропорциональна удельному давлению Р, возникающему в камере, и она определяет ся при помощи построенного тарировочмого графика (фиг.2). Таким образом, а результате поддержания о камере определенного давления возможно регулирование величины осевой силы, приложенной к ротору 5, в любых пределах ее изменения, вплоть до полного устранения. Однако с целью повышения работоспособности подшипников качения двигателя целесообразно оставлять примерно до 10-15% действующей осееой силы по сравнению с ее максимальной величиной, направленной на прижатие тел качения и устранения проскальзывания в подшипниках качения. Для обеспечения нормальной работоспособности торцовых поверхностей 13 диафрагмы 2 и ротора 5 газотурбинного двигателя необходимо, чтобы указанные поверхности вступали о контакт строго лараллельно по о т н о ш е н и ю друг к д р у г у . Указанное условие соблюдается при выполнении двух требований. Первое требование -упругие элементы 3 и 4 должен иметь одинаковую осевую податливость, которая достигается путем подбора соответствующей толщины торцовых стенок элементов. Второе требование - результирующая осевая сила давления жидкости в полости герметичной кольцевой камеры должна быть приложена в пределах высоты I т о р ц о в о й поверхности (фиг.3). Еслиточ.са приложения результирующей силы окажется вне высоты торцовой поверхности, т.е, сместится выше, то о этом случае диафрагма 2 будет перекошена относительно торцовой поверхности ротора 5, что приведет к перекосу соприкасающихся торцовых поверхностей и невозможности выполнения ими возложенных на них функций. Во избежание указанного перекоса торцовых поверхностей разработана специальная конструкция камеры, состоящая из двух гофр, расположенных таким образом, что их наружная и внутренняя поверхности соприкасаются с жидкостью, находящейся в герметичной кольцевой камере, п р и ч е м внутренний диаметр dan одной гофры должен быть обязательно равен наружному диаметру сі» другой гофры. Указанная конструкция камеры позволяет распределить удельные давления в полостях 8 и Э (фиг.1) по внутренним стенкам диафрагм 1 и 2 и наружным станкам гофра 4 таким образом, что две результирующие силы давления, действующие на внутренние стенки диафрагм в пределах высоты гофра 4, взаимно уравновешиваются двумя результирующими силами давления, действующими на наружные торцовые стенки гофра 4. В 13005 результате вышеизложенного очевидно, что параллельное перемещение диафрагмы 2, а вместе с ней и торцовой поверхности 13, осуществляется лишь за счет сил давлени.і жидкости, находящейся п полости 8 герме- 5 тичной кольцевой камеры, результирующая которых характеризуется точкой приложения в пределах высоты торцовой поверхности. Если принять don > би, то в этом случае 10 появится дополнительная равнодействующая сил давления жидкости, и она будет приложена к площади кольца F = ft(daii - ddii )/4, что приведет к перекосу диафрагмы 4 относительно торцовой поверхности ротора. Если 15 Оцп