Устройство для смазки и охлаждения подшипника опоры ротора газотурбинного двигателя

 

(19)RU(11)1106206(13)C(51)  МПК ⁶    _F02C7/06Статус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина: учтена за 20 год с 09.02.2002 по 08.02.2003

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПОДШИПНИКА ОПОРЫ РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к газотурбинным установкам, в частности к устройствам смазки подшипниковых опор роторов газотурбинных двигателей. Известно устройство смазки подшипниковых опор газотурбинного двигателя, содержащее установленные в своих корпусах подшипники, к телам качения которых подведены форсунки для подачи масла. Описанная конструкция требует расположения форсунок со стороны обоих торцов подшипника, поскольку иначе во время работы возникает осевая температурная неравномерность внутреннего кольца, вследствие чего возможны искажения формы беговой дорожки, в частности ее конусообразность. Это может привести к разрушению опоры и к съему двигателя с эксплуатации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для смазки и охлаждения подшипника опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащее форсунку подачи масла и выполненные в полом валу радиальные каналы для подачи масла от форсунки к подшипнику. Недостатком указанного устройства является то, что, попадая на внутреннюю цилиндрическую поверхность вала, масло силами трения вала приводится во вращение. Передача вращения внутренним слоям масла совершается действием сил внутреннего трения (вязкости) самого масла. Эти силы постепенно преодолевают инерцию масла и ускоряют его вращение. При этом угловая скорость частиц масла не может быть постоянной из-за воздействия на него пульсаций результирующей силы, складывающейся из силы тяжести и центробежной силы. Пульсация результирующей силы приводит к пульсации угловой скорости масла, в связи с чем последнее неравномерно распределяется по окружности в верхней части слой масла толще, чем в нижней. Это происходит потому, что под действием силы тяжести скорость частиц масла, движущихся книзу, нарастает до некоторого максимума в нижней точке, а затем при движении вверх замедляется. В результате масло на смазку отбирается только с верхней зоны. Все это приводит к повышенной окружной температурной неравномерности наружного кольца подшипника и снижает надежность работы подшипниковых опор роторов газотурбинных двигателей. Цель изобретения повышение надежности работы. Указанная цель достигается за счет того, что в устройстве для смазки и охлаждения подшипника опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащем форсунку подачи масла и выполненные в полом валу радиальные каналы для подачи масла от форсунки к подшипнику, форсунка установлена в полости вала, расположена эксцентрично относительно оси его вращения и ориентирована вертикально вверх. На фиг. 1 изображено устройство для смазки и охлаждения подшипников; на фиг.2 сечение А-А фиг.1. Устройство для смазки и охлаждения подшипника опоры ротора газотурбинного двигателя, содержащего корпус 1 опоры, в котором на подшипнике 2 установлен полый вал 3 с внутренней полостью 4, имеющей гладкую цилиндрическую поверхность 5, содержит размещенную в полости 4 вала 3 форсунку 6. Форсунка 6 имеет отверстие 7 подачи масла в радиальные каналы 8, выполненные в теле вала 3 и направляющие масло к сепаратору 9 подшипника 2. Форсунка 6 ориентирована вертикально вверх, а ее продольная ось расположена эксцентрично относительно оси вращения вала 3. В зависимости от направления вращения вала 3 отверстие 7 форсунки 6 располагается справа или слева от оси вращения с эксцентриситетом е. Внутреннее кольцо подшипника 2 закреплено на валу 3 посредством гайки 10, имеющей равномерно расположенные по окружности каналы 11 подвода масла к сепаратору 9. Устройство для смазки и охлаждения подшипника опоры ротора газотурбинного двигателя работает следующим образом. Масло из масляной магистрали подается в отверстие 7 форсунки 6 под давлением 3-5 кгс/см². Количество отверстий 7 и величины их диаметров зависят от количества масла, которое надо подать на смазку и охлаждение подшипника. Во избежание нагрева и вспенивания масла при ударе о поверхность 5 вала 3 диаметр отверстия 7 выбирается таким, чтобы скорость масла на выходе из них не превышала 20-30 м/с. Так как отверстие 7 форсунки 6 направлено вертикально вверх и расположено с эксцентриситетом е относительно вала 3, то в момент касания подаваемого масла гладкой цилиндрической поверхности 5 вала 3 возникает тангенциальная составляющая скорости v масла v_м^t, совпадающая при вращении вала по направлению с окружной скоростью поверхности 5 вала 3. Чем больше величина эксцентриситета е, тем больше тангенциальная составляющая скорости масла в момент касания поверхности 5 вала 3. Теоретически эксцентриситет может быть равен величине радиуса поверхности 5 вала 3. Однако в реальных случаях это осуществить невозможно, т.е. между форсункой 6 и гладкой цилиндрической поверхностью должен быть зазор по крайней мере 1-2 мм. Масло, попав на поверхность 5 вала 3, увеличивает свою окружную скорость, придаваемую ему вращающимся валом, окружная скорость которого, как правило, всегда выше тангенциальной составляющей v_м^t. При этом масло равномерно распределяется по цилиндрической поверхности 5 вала 3 и затем попадает в радиальные каналы 8, каналы 11 гайки 10 и сепаратор 9. Далее масло смачивает торцы тел качения подшипника 2 и отбрасывается центробежными силами на беговую дорожку, чем и достигается его равномерное охлаждение. Описанное устройство для смазки и охлаждения опоры ротора газотурбинного двигателя наряду с повышением надежности опоры позволяет уменьшить количество подводимого к опорам масла на 1,5-1,7 л/мин.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПОДШИПНИКА ОПОРЫ РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее форсунку подачи масла и выполненные в полом валу радиальные каналы для подачи масла от форсунки к подшипнику, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, форсунка установлена в полости вала, расположена эксцентрично относительно оси его вращения и ориентирована вертикально вверх.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2