Опора высокооборотного вала

 

Использование: машиностроение, газодинамические опоры высокооборотных турбокомпрессоров . Сущность изобретения: на валу выполнен по меньшей мере один венец лопаток. На рабочей поверхности вкладышей выполнен глухой паз с шириной, равной ширине венца и глубиной в окружном направлении, не менее чем в два раза превышающей шаг лопаток. Лопатки могут быть наклонными. Глухой паз может быть выполнен с полукруглым, с постоянным или уменьшающимся в сторону вращения вала сечением. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 С 17/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4386519/27 (22) 01.03.88 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) МГТУ им. Н.Э. Баумана (72) В;В, Бурлай, В.Н. Хмара и В.Н. Сергеев (53) 621.882,6 (088.8) (56) Орлов П.И. Основы конструирования.

M.; Машиностроение, кн. 2, 1977, табл. 32, эскиз 36, с. 409, (54) ОПОРА ВЫСОКООБОРОТНОГО ВАЛА

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газодинамическим опорам высокооборотных турбин и компрессоров.

Цель изобретения — повышение несущей способности и надежности опоры высокооборотного вала, На фиг. 1 показана опора и варианты исполнения лопаток, продольный разрез; на фиг, 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3— разрезы Д вЂ” Д и Г-Г на фиг. 1, варианты исполнения пазов во вкладышах опоры; на фиг. 4 — типичные характеристики вихревой и центробежной компрессорных ступеней и схема двухпоточной вихревой ступени.

Опора содержит корпус 1, вал 2 и шарнирно установленные в корпусе сегментные вкладыши 3, образующие относительно вала радиальный зазор д. На опорной части вала (фиг. 1) имеется лопаточный венец 4, а на поверхности каждого вкладыша, обращенной к валу, выполнен глухой паз 5, охватывающий венец лопаток. При этом ширина. Ж 1733743 А1 (57) Использование: машиностроение, газодинамические опоры высокооборотных турбокомпрессоров. Сущность изобретения: на валу выполнен по меньшей мере один венец лопаток. На рабочей поверхности вкладышей выполнен глухой паз с шириной, равной ширине венца и глубиной в окружном направлении, не менее чем в два раза превы ша ю щей шаг л о паток. Л опатки могут быть наклонными. Глухой паз может быть выполнен с полукруглым, с постоянным или уменьшающимся в сторону вращения вала сечением. 4 з, и. ф-лы, 4 ил, пазов равна ширине лопаточного венца, а глубина глухих пазов в окружном направлении не менее чем в 2 раза превышает шаг лопаток.

На фиг. 1 показан паз с полукруглым сечением, элемент проточной части вихревой ступени паз с полукруглым сечением 4 обеспечивает пониженный уровень гидрав- (л) лических потерь, сопутствующих вихревому движению газа, более высокую напорность. ф

Длина перемычки 6, отделяющей паз от (1 полости между смежными вкладышами, должна составлять, по меньшей мере 2 — 3t, где с —.шаг лопаток в окружном направлении. При этом предотвращается переброс сжатого газа и, следовательно, достигается относительно высокое давление перед перемычкой. В каждом из вкладышей может быть выполнено по два глухих паза (см. фиг.3), симметрично расположенных относительно середины вкладыша и отстоящих от его торцов на расстояние, которое равно или больше длины перемычки 6. Симметричное

1733743

50

55 расположение пазов предпочтительнее, поскольку позволяет обеспечить равномерное по длине цапфы распределение давления.

Некоторое повышение напорности многопоточной ступени достигается и в том случае, если сечение паза монотонно убывает по направлению вращения вала. Причем ширина паза остается неизменной, равной ширине лопаточного венца, а уменьшение

его сечения происходит за счет сокращения глубины от S> до Sz (см. фиг. 3).

Варианты исполнения лопаток показаны на фиг. 1, Высокой напорностью отличаются лопатки, имеющие углы a A 00, Р и

i < 90 .

На фиг. 4 показана схема вихревой двухпоточной ступени, имеющей пару диаметральноо расположенных отсекателей, два всасывающих и два нагнетательных окна.

Напорная характеристика ф = Ф(р) такой ступени изображена в сравнении с характеристикой центробежной ступени.

При вращении вала лопатки 4 увлекают газ из полостей между вкладышами 2 в пазы

5, формируя спиралевидный поток. Лопатки многократно передают энергию потоку, в результате чего давление газа в направлении вращения вала непрерывно возрастает и достигает максимального значения перед перемычкой 6. Через радиальный зазор газ повышенного давления вытекает в осевом и окружном направлениях, а силы давления, развивающиеся в газовом слое, удаляют вал от вкладыша, препятствуя их касанию. Рабочий процесс в вихревой компрессорной ступени характеризуется многократным взаимодействием потока газа с лопатками.

Частицы газа, перемещающиеся по винтовой линии, то входят в межлопаточные каналы, то движутся в пазах. При этом вихревой процесс передачи энергии возникает в том случае, если имеет место хотя бы двухкратный вход частиц газа на лопатки, иначе ступень будет работать как центробежная. Минимальной необходимой глубиной паза в окружном направлении является двойной шаг лопаток. При меньшей глубине частицы

5 не успеют завершить . вход на лопатки, выход из межлопаточного канала и повторный вход, так как абсолютная скорость их перемещения в пазу ниже абсолютной скорости при перемещении в межлопаточных

10 каналах.

Изобретение обеспечивает повышение несущей способности опоры и ее надежности за счет повышенного уровня давления газа в зазорах между вкладышами и

15. валом.

Формула изобретения

1. Опора высокооборотного вала, содер20 жащая вал, корпус, установленные в корпусе с радиальным зазором относительно вала сегментные вкладыши, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее надежности и несущей способности, на опорной части

25 вала выполнен по меньшей мере один венец из лопаток, а на обращенной к валу поверхности каждого вкладыша, охватывающей венец, глухой паз с шириной, равной ширине венца, причем глубина глухих пазов в

30 окружном направлении не менее чем в два раза превышает шаг лопаток.

2. Опора по и. 1, отличающаяся тем, что пазы выполнены с полукруглым сечением.

35 3. Опора по и. 1, отличающаяся тем, что пазы выполнены с уменьшающимся в сторону вращения вала сечением.

4. Опора по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что лопатки выполнены с наклоном в

40 сторону вращения вала.

5. Опора по пп, 1 — 4, отл ич а ю щ а я с я тем, что лопатки выполнены с наклоном относительно оси вращения вала, 1733743

1733743

Г-Г

Ю 04 05 0g 1

Составитель В, Бурлай

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Редактор А. Долинич

Заказ 1653 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101