Газотурбінний двигун та стартер-генератор для газотурбінного двигуна

1. Газотурбінний двигун, який містить електричний стартер-генератор (26), ротор (30) якого приводиться в обертання валом (20) компресора високого тиску і статор (32) якого встановлений на проміжному картері (10) газотурбінного двигуна, при цьому стартер-генератор (26) закритий герметичним корпусом (28), встановленим в передньому відсіку (18) газотурбінного двигуна, який знаходиться всередині проміжного картера і який містить масло, при цьому в герметичний корпус (28) стартера-генератора подається повітря під тиском, який відрізняється тим, що герметичний корпус (28) містить перші засоби (38) з'єднання з електричними кабелями (34), що проходять в конструктивних стояках проміжного картера, при цьому перші засоби з'єднання є герметичними і розташовані всередині камери (70), що обмежена корпусом (28) та проміжним картером і живиться повітрям під тиском. 2. Газотурбінний двигун за п. 1, який відрізняється тим, що перші засоби (38) з'єднання з'єднані ззовні корпусу (28) з другими засобами (40) з'єднання, що герметично проходять через стінку (42) камери (70), що живиться повітрям під тиском, і виходять назовні цієї камери в конструктивні стояки (12) проміжного картера. 3. Газотурбінний двигун за п. 2, який відрізняється тим, що перші засоби (38) з'єднання розташовані всередині камери (70) паралельно осі ротора і з'єднані осьовими рознімами з другими засобами (40) з'єднання. 4. Газотурбінний двигун за п. 3, який відрізняється тим, що ззовні корпусу перші засоби (38) з'єднання містять з'єднувач (76) розеткового типу, що 2 (19) 1 3 91023 4 тичний корпус (28), що містить зовнішній циліндкорпусу містить кільцеву стінку кріплення на проричний елемент (50), утворюючий опору статора, міжному картері газотурбінного двигуна. 13. Стартер-генератор за п. 11, який відрізняєтьвнутрішній циліндричний елемент (46), коаксіалься тим, що внутрішній циліндричний елемент (46) ний із зовнішнім циліндричним елементом та утворюючий опору ротора, і кільцеві кришки (52, 54), містить кільцевий фланець (58) кріплення на призакріплені на осьових кінцях зовнішнього циліндвідному валу обертання. 14. Стартер-генератор за п. 11, який відрізняєтьричного елемента (50) і взаємодіючі з внутрішнім ся тим, що внутрішній циліндричний елемент (46) циліндричним елементом (46) через прокладки (56), що обертаються, який відрізняється тим, що містить засоби кріплення постійних магнітів, утвогерметичний корпус (28) містить засоби (38) з'єдрюючих ротор стартера-генератора, а зовнішній нання обмоток статора (32) із зовнішніми електрициліндричний елемент (50) містить засоби кріпчними кабелями, причому засоби (38) з'єднання є лення обмоток, утворюючих статор стартерагерметичними і встановлені на зовнішньому цилігенератора. 15. Стартер-генератор за п. 11, який відрізняєтьндричному елементі (50). 12. Стартер-генератор за п. 11, який відрізняється тим, що внутрішній (46) і зовнішній (50) циліндся тим, що зовнішній циліндричний елемент (50) ричні елементи корпусу містять канали (60, 66) для циркуляції охолоджуючого масла. Даний винахід стосується газотурбінного двигуна, такого як авіаційний турбореактивний або турбогвинтовий двигун, обладнаного електричним генератором, утворюючим стартер і встановленим в газотурбінному двигуні в осьовому напрямку, а також стартера-генератора для газотурбінного двигуна такого типу. У патенті ЕР-А-1382802 запропонований газотурбінний двигун, обладнаний вбудованим стартером-генератором, при цьому стартер-генератор встановлений в отворі одного або декількох дисків з рухомими лопатками компресора газотурбінного двигуна. Задачею даного винаходу є, зокрема, удосконалення такого типу газотурбінного двигуна за рахунок полегшення встановлення і демонтажу вбудованого стартера-генератора і спрощення його з'єднань з електричними кабелями живлення або розподілу струму. У зв'язку з цим об'єктом винаходу є газотурбінний двигун, який містить електричний стартергенератор, ротор якого приводиться в обертання валом компресора високого тиску і статер якого встановлений на проміжному картері газотурбінного двигуна, при цьому стартер-генератор закритий герметичним корпусом, встановленим в передньому відсіку газотурбінного двигуна, який знаходиться всередині проміжного картера і який містить масло, при цьому в герметичний корпус стартера-генератора подається повітря під тиском, який відрізняється тим, що герметичний корпус містить перші засоби з'єднання з електричними кабелями, що проходять в конструктивних стояках проміжного картера, при цьому перші засоби з'єднання є герметичними і розташовані всередині камери, яка обмежена корпусом і проміжним картером і живиться повітрям під тиском. Розташування відповідно до винаходу стартера-генератора в передньому відсіку газотурбінного двигуна між компресором низького тиску і компресором високого тиску дозволяє встановлювати і знімати стартер-генератор шляхом осьового поступального переміщення з передньої частини газотурбінного двигуна, що полегшує операції обслуговування і скорочує їх тривалість. Крім того, таке розташування дозволяє прокладати в конструктивних стояках проміжного картера електричні кабелі, з'єднані зі стартеромгенератором, які є жорсткими кабелями відносно великого перерізу. Оскільки цей передній відсік газотурбінного двигуна містить масло, встановлений в цьому відсіку стартер-генератор вміщений в герметичний корпус. Для полегшення електричних з'єднань стартера-генератора з електричними кабелями живлення/розподілу струму цей герметичний корпус оточений камерою, яка обмежена проміжним картером та корпусом і живиться повітрям під тиском, при цьому повітря під тиском може подаватися в герметичний корпус через виконані в йому впускні отвори для створення в корпусі високого тиску повітря, перешкоджаючого попаданню масла. Герметичний корпус містить перші засоби з'єднання з електричними кабелями, що проходять в стояках проміжного картера, причому ці перші засоби з'єднання герметично проходять через стінку корпусу і розташовані всередині камери, що живиться повітрям під тиском. Ці перші засоби з'єднання з'єднані ззовні корпуса з другими засобами з'єднання, що герметично проходять через стінку камери, що живляться повітрям під тиском, і виходять назовні цієї камери. З'єднання між першими засобами з'єднання, які містяться в герметичному корпусі, і другими засобами з'єднання знаходяться, таким чином, в камері, що живиться повітрям під тиском, і захищені від масла, що міститься в передньому відсіку газотурбінного двигуна. Переважно перші засоби з'єднання розташовані всередині цієї камери паралельно осі ротора і з'єднані штепсельними рознімами з другими засобами з'єднання. Це дозволяє здійснювати наосліп встановлення стартера-генератора в газотурбінному двигуні, і електричні з'єднання реалізовуються автоматично під час цього встановлення. 5 91023 6 У переважному варіанті виконання даного витурний турбореактивний двигун, при цьому промінаходу герметичний корпус стартера-генератора жний картер знаходиться між компресором низькомістить зовнішній циліндричний елемент, який го тиску, розташованим в передній частині і зв'яутворює опору статора стартера-генератора і на заним з вентилятором, і компресором високого якому встановлені перші засоби з'єднання, внуттиску, що розташований в задній частині і живить рішній циліндричний елемент, утворюючий опору камеру згоряння газотурбінного двигуна. ротора стартера-генератора, і передню і задню Проміжний картер 10 містить конструктивні кільцеві кришки, закріплені на кінцях зовнішнього стояки 12, які виконані радіально в первинному циліндричного елемента і герметично взаємодіючі контурі 14 і у вторинному контурі 16 і на зовнішніх з внутрішнім циліндричним елементом через прокінцях яких встановлений обтічник вентилятора кладки, що обертаються. газотурбінного двигуна. Стартер-генератор відповідно до даного винаПроміжний картер 10 обмежує зсередини пеходу і його герметичний корпус мають модульну редній відсік 18, в якому встановлені передній кіконструкцію, що полегшує їх встановлення і демонець вала 20 компресора високого тиску і напрямнтаж і, крім того, під час операцій обслуговування ний опорний підшипник 22 цього вала, при цьому дозволяє витягувати з переднього відсіку внутрішчерез відсік 18 в осьовому напрямку проходить ній циліндричний елемент з ротором стартеравал 24 турбіни, передня частина якого утворює генератора, залишаючи при цьому на місці зовніпривідний вал для компресора низького тиску гашній циліндричний елемент зі статором стартеразотурбінного двигуна. генератора. Електричний генератор 26, який може працюОб'єктом даного винаходу є також стартервати також як стартер, встановлений в герметичгенератор для газотурбінного двигуна вищеописаному корпусі 28 всередині відсіку 18 і містить роного типу, що містить герметичний корпус, який тор 30, що обертається валом 20 компресора містить зовнішній циліндричний елемент, утворювисокого тиску, і статор 32, встановлений на проючий опору статора, внутрішній циліндричний міжному картері 10, при цьому ротор 30 містить елемент коаксіальний із зовнішнім циліндричним постійні магніти, що обертаються всередині електелементом і утворюючий опору ротора, і кільцеві ричних обмоток статора 32. кришки, закріплені на осьових кінцях зовнішнього Ці обмотки з'єднані з електричними провіднициліндричного елемента і взаємодіючі з внутрішками 34 розподілу струму (робота в режимі гененім циліндричним елементом через прокладки, що ратора) і живлення струмом (робота в режимі стаобертаються, який відрізняється тим, що зовнішній ртера), прокладеними в конструктивних стояках 12 циліндричний елемент корпусу містить зігнені запроміжного картера 10. Ці провідники з'єднують соби з'єднання обмоток статора з електричними стартер-генератор 26 із силовими електронними кабелями, що виходять в осьовому напрямку насхемами 36, встановленими всередині обтічника зовні корпуса. вентилятора на виході проміжного картера 10. Зовнішній циліндричний елемент корпусу місЕлектричні провідники 34 є жорсткими кабетить кільцеву стінку кріплення на проміжному карлями відносно великого перерізу (наприклад, потері газотурбінного двигуна, а внутрішній циліндрядку 50 мм2), які дуже важко або неможливо згиричний елемент корпусу містить кільцевий нати і які йдуть вздовж прямолінійних траєкторій в фланець кріплення на привідному валу обертання. конструктивних стояках 12 проміжного картера. Ці У цьому стартері-генераторі внутрішній цилінпровідники 34 з'єднані зі стартером-генератором дричний елемент містить засоби кріплення постій26 і з електронною схемою 36 за допомогою зігнених магнітів, а зовнішній циліндричний елемент них засобів з'єднання, які включають перші засоби містить засоби кріплення обмоток. 38 з'єднання, встановлені в герметичному корпусі Обидва циліндричних елемента містять кана28 стартера-генератора 26, другі засоби 40 з'єдли для циркуляції охолоджуючого масла. нання, встановлені в кільцевій стінці 42 проміжноДаний винахід та його інші відмітні ознаки буго картера, що обмежує зсередини первинний кондуть більш очевидні з нижченаведеного опису, тур 14 і охоплює ззовні передній відсік 18, і треті представленого як приклад, з посиланнями на засоби 44 з'єднання, встановлені на зовнішніх кінприкладені креслення, на яких: цях конструктивних стояків 12. Фіг. 1 представляє частковий схематичний виУ варіанті виконання для з'єднання стартерагляд в осьовому розрізі газотурбінного двигуна генератора 26 з електронними схемами 36 передвідповідно до даного винаходу. бачені чотири комплекти перших, других і третіх Фіг. 2 - частковий схематичний вигляд в осьозасобів 38, 40 та 44 з'єднання, причому ці чотири вому розрізі в збільшеному масштабі стартеракомплекти відстоять один від одного на 90° навкогенератора, встановленого в передньому відсіку ло осі А газотурбінного двигуна, при цьому кожний газотурбінного двигуна. з третіх засобів 44 з'єднання з'єднаний провідниФіг. 3 - збільшений вигляд засобів електричноками вищезгаданого типу з силовими електронниго з'єднання цього стартера-генератора. ми схемами 36. Фіг. 4 - вигляд цих засобів з'єднання у відклюЯк показано на Фіг. 2, корпус 28 стартераченому положенні. генератора 26 містить внутрішній циліндричний Фіг. 5 - схематичний вигляд засобів електричелемент 46, на якому встановлені постійні магніти, ного з'єднання стартера-генератора з силовими утворюючі ротор 30 стартера-генератора, і який електронними схемами. встановлений з можливістю осьового переміщення На Фіг. 1 схематично показаний проміжний кана опорному валу 48, встановленому на передртер 10 газотурбінного двигуна, такого як двоконньому кінці вала 20 компресора високого тиску, 7 91023 8 при цьому корпус 28 містить також зовнішній цилівстановлені три трубчастих провідники 78, в пендричний елемент 50, коаксіальний з внутрішнім редні кінці яких заходять три провідники 80, з'єдциліндричним елементом 46, з встановленим на нані з обмотками статора стартера-генератора, і в йому статором 32 стартера-генератора, і передзадні кінці яких повинні заходити штирки 82, встаньою 52 та задньою 54 кільцеві кришки, закріплені новлені в цоколі 84 з діелектричного матеріалу на осьових кінцях зовнішнього циліндричного елештепсельного з'єднувача 86, що є частиною друмента 50 і герметично взаємодіючі через прокладгих засобів 40 з'єднання. ки 56, що обертаються, з осьовими кінцями внутПровідники 78 розетки перших засобів 38 з'єдрішнього циліндричного елемента 46. нання розташовані паралельно осі стартераПередній кінець внутрішнього циліндричного генератора 26 так само, як і штирки 82 штепсельелемента 46 містить внутрішній кільцевий фланого розніму других засобів з'єднання, і знаходятьнець 58 кріплення за допомогою гвинтів на опорся на одній лінії в осьовому напрямку з цими штиному валу 48, нерухомо з'єднаному з валом 20 рками. Розмір цоколя 84 штепсельного розніму компресора високого тиску. Передня кільцева других засобів 40 з'єднання визначають таким чикришка 52 кріпиться за допомогою гвинтів, доступном, щоб він щільно заходив в розетковий цоколь них спереду, на передньому кінці зовнішнього ци76 перших засобів 38 з'єднання. Таким чином, коліндричного елемента 50 корпусу 28. ли зовнішній циліндричний елемент 50 з першими У зовнішньому елементі 50 виконані канали 60 засобами 38 з'єднання встановлюють на місце циркуляції охолоджуючого масла, що живляться шляхом осьового поступальною переміщення від маслом з переднього кінця через трубопровід, входу до виходу, розетковий цоколь 76 заходить з'єднаний з масляною магістраллю, що проходить безпосередньо на штепсельний цоколь 84, і з'єду відсіку 18. Своїми задніми кінцями канали 60 нувачі 76 та 86 автоматично з'єднується один з з’єднані із системою мащення переднього напрямодним, при цьому штирки 82 заходять в трубчасті ного опорного підшипника 22 вала 20. провідники 78 з'єднувача 76. Канали 66 циркуляції охолоджуючого масла Під час демонтажу стартера-генератора 26, виконані також у внутрішньому циліндричному навпаки, осьове поступальне переміщення зовніелементі 46 і виходять заднім кінцем у відсік 18 з шнього циліндричного елемента 50 від виходу то боку опорного підшипника 22. входу автоматично призводить до роз'єднання Зовнішній циліндричний елемент 50 корпусу з'єднувачів 76 та 84, як показано на Фіг. 4. 28 містить зовнішню кільцеву стінку 68 кріплення Другі засоби 40 з'єднання встановлені в кільза допомогою гвинтів на кільцевій стінці 42 проміцевій стінці 42 проміжного картера 10 і герметично жного картера 10, при цьому кільцева стінка 68 проходять через цю стінку. В основному вони обмежує навколо зовнішнього циліндричного елескладаються з описаного вище штепсельного з'єдмента 50 камеру 70, закриту із задньої сторони нувача 86, який проходить від сішки 42 всередину кільцевою стінкою 72, зв'язаною з кільцевою стінкамери 70, і розеткового з'єднувача 76, ідентичний кою 42 і циліндричною опорною поверхнею, що розетковому з'єднувачу перших засобів 38 з'єдзакінчується на своїй внутрішній периферії, в яку нання і виходить назовні кільцевої стінки 42 в пергерметично заходить задній кінець зовнішнього винний контур 14. Обидва з'єднувачі 86 та 76 друциліндричного елемента 50 корпусу 28. гих засобів 40 з'єднання з'єднані між собою Камера 70, оточуюча зовнішній циліндричний зовнішніми кільцевими фланцями, закріпленими за елемент 50, живиться повітрям під тиском з пердопомогою гвинтів на кільцевій стінці 42 проміжновинного контуру 14 через отвори кільцевої стінки го картера з боку камери 70. 42, які виходять в камеру 70. Канали, виконані в У трубчасті провідники 78 з'єднувача 76 других зовнішньому циліндричному елементі 50, виходять засобів 40 з'єднання заходять жорсткі провідники всередину корпусу 28 і подають повітря під тиском 88, в кількості трьох, які встановлені в екрануючій всередину цього корпусу навколо стартераоболонні 90 і проходять радіально назовні всерегенератора, щоб перешкодити попаданню масла в дині стояка 12 проміжного картера. корпус 28 з переднього відсіку 18 газотурбінного Своїми радіально зовнішніми кінцями ці провідвигуна. дники 88 з'єднані (Фіг. 5) за допомогою третіх заЯк показано на Фіг. 3 та 4, перші засоби 38 собів 44 з'єднання і провідників 34 із силовими з'єднання, встановлені в герметичному корпусі 28, електронними схемами 36, показаними на Фіг. 1. і другі засоби 40 з'єднання, встановлені в кільцевій Треті засоби 44 з'єднання містять трубку 92, зістінці 42 проміжного картера, виходять в камеру гнену під кутом 90°, на кінцях якої встановлені ро70 таким чином, щоб не допустити будь-якого зазеткові з'єднувачі 76 описаного вище типу, з'єднані бруднення електричних з'єднань між цими засоміж собою всередині трубки 92 за допомогою пробами з'єднання маслом, що міститься у відсіку 18. відників 94. Зокрема, перші засоби 38 з'єднання містять Встановлення стартера-генератора здійснютрубку 74, зігнену під кутом 90° і нерухомо з'єднану ють в наступному порядку: із зовнішнім циліндричним елементом 50 корпусу, - спочатку на вал компресора високого тиску при цьому зігнена трубка 74 виходить всередину газотурбінного двигуна встановлюють опорний вал корпусу 28 своїм радіально внутрішнім кінцем і зі 48 ротора стартера-генератора; свого радіально зовнішнього кінця закрита з'єдну- потім шляхом осьового поступальною перевачем 76, утворюючим розетку, закріплену за доміщення від входу до виходу встановлюють на помогою гвинтів на зовнішньому кінці трубки 74. місце зовнішній циліндричний елемент 50 із задУ представленому прикладі з'єднувач 76 місньою кришкою 54 і його зовнішню кільцеву стінку тить цоколь з діелектричного матеріалу, в якому 68 закріпляють на проміжному картері. Електричне 9 91023 10 з'єднання між першими і другими засобами 38, 40 - статор стартера-генератора, встановлений з'єднання відбувається автоматично, як і з'єднання на зовнішньому циліндричному елементі 50, може масляного трубопроводу для мащення опорного залишатися нерухомим на проміжному картері під підшипника 22; час демонтажу вала компресора високого тиску - після цього здійснюють з'єднання засобів попід час операцій обслуговування; дачі масла в канали 60 зовнішнього циліндричного - засоби електричного з’єднання стартераелемента 50; генератора розташовані в повітряному відсіку, що - потім шляхом осьового поступального перезнаходиться під тиском, ззовні передньою відсіку міщення в напрямку від входу до виходу встанов18 газотурбінного двигуна; люють внутрішній циліндричний елемент 46 з ро- з’єднувальні електричні кабелі 34 захищені тором 30 стартера-генератора і його кільцевий всередині конструктивних стояків 12 проміжного фланець 58 закріпляють гвинтами або болтами на картера; опорному валу 48; - засоби 38, 40, 42 з'єднання заздалегідь скла- після цього встановлюють на місце передню дені та герметизовані і дозволяють використати кришку 52 і закріпляють її за допомогою гвинтів на екрановані кабелі або провідники, які є жорсткими зовнішньому циліндричному елементі 50. та прямолінійними і які немає необхідності згинаСтартер-генератор відповідно до даного винати; ходу має наступні переваги: - електричні з'єднання між першими і другими - його модульна конструкція полегшує його засобами 38, 40 з'єднання проводять наосліп з встановлення і демонтаж в газотурбінному двигуні; високим ступенем надійності шляхом осьового поступального переміщення. 11 91023 12 13 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 91023 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601