Многовальный газотурбинный двигатель с роторами на магнитных подшипниках
Владельцы патента RU 2301901:
Открытое Акционерное Общество "Энергомашкорпорация" (RU)
Изобретение относится к газотурбостроению и может быть использовано при создании газотурбинных двигателей с роторами на магнитных подшипниках. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание конструкции многовального газотурбинного двигателя с роторами, установленными на магнитных и страховочных подшипниках, обеспечивающей возможность исключения динамических нагрузок на страховочные подшипники второго ротора при транспортировке газотурбинного двигателя путем фиксации и центровки второго ротора относительно первого ротора, зафиксированного относительно статора. Многовальный газотурбинный двигатель содержит статор, по меньшей мере, два концентрично расположенных ротора, каждый из которых установлен на двух опорных и одном упорном магнитных подшипниках и на двух, расположенных рядом с магнитными, страховочных подшипниках качения, и, по крайней мере, два узла фиксации второго ротора относительно первого ротора, устанавливаемые, преимущественно, в области торцов второго ротора, причем первый ротор установлен с возможностью его фиксации относительно статора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к газотурбостроению и может быть использовано при создании газотурбинных двигателей с роторами на магнитных подшипниках.
Известней газотурбинный двигатель (патент ЕР № 0816654, опубл. 07.01.98), ротор которого поддерживается системой магнитных подшипников и узлами страховочных подшипников качения на сухой смазке. При работе двигателя радиальное и осевое положение ротора позиционируется магнитными подшипниками, при остановленном двигателе и отключенных магнитных подшипниках ротор лежит на страховочных подшипниках, допускающих только статическое нагружение. Недостаток двигателя в том, что при транспортировке двигателя страховочные подшипники не разгружены от динамических нагрузок.
В случае использования системы магнитных и страховочных подшипников для установки роторов многовального газотурбинного двигателя возникает проблема фиксации при транспортировке не одного, а всех роторов многовального двигателя.
На момент подачи заявки установка роторов многовальных газотурбинных двигателей, на магнитные подшипники неизвестна, а следовательно, неизвестны технические средства для решения указанной проблемы.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание конструкции многовального газотурбинного двигателя с роторами, установленными на магнитных и страховочных подшипниках, обеспечивающей возможность исключения динамических нагрузок на страховочные подшипники первого и второго ротора при транспортировке газотурбинного двигателя путем фиксации и центровки второго ротора относительно первого ротора, зафиксированного относительно статора.
Технический результат достигается тем, что многовальный газотурбинный двигатель содержит статор, по меньшей мере, два концентрично расположенных ротора, каждый из которых установлен на двух опорных и одном упорном магнитных подшипниках и на двух расположенных рядом с магнитными страховочных подшипниках качения, и, по крайней мере, два узла фиксации второго ротора относительно первого ротора, устанавливаемые, преимущественно, в области торцов второго ротора, причем первый ротор установлен с возможностью его фиксации относительно статора.
При этом, по крайней мере, один узел фиксации может быть выполнен в виде расположенной соосно внутри первого ротора цилиндрической детали с радиально установленными с возможностью жесткой фиксации пальцами, пальцы введены в продольные отверстия в первом роторе и расположены с возможностью взаимодействия с поверхностью конической проточки на втором роторе, при этом установка в рабочее положение цилиндрической детали и крепление к первому ротору обеспечены установочной резьбовой втулкой и фиксирующим элементом.
По меньшей мере, один узел фиксации может представлять собой установленную соосно на первом роторе кольцевую деталь, имеющую продольные пальцы, выполненные по периферии кольцевой детали на равном удалении от ее оси, пальцы введены в отверстия в первом роторе и расположены с возможностью взаимодействия с поверхностью конической проточки на втором роторе, при этом установка в рабочее положение кольцевой детали и крепление к первому ротору обеспечены регулировочным винтом с жестко закрепленным на нем упорным элементом, причем кольцевая деталь расположена между головкой регулировочного винта и упорным элементом с зазором, обеспечивающим ее свободное вращение.
При этом между торцовыми поверхностями второго ротора и кольцевой детали соосно регулировочному винту может быть установлена пружина в сжатом состоянии.
Сущность заявляемого технического решения поясняется примерами конкретного исполнения, приведенными на фиг.1-3.
На фиг.1 показан общий вид двухвального газотурбинного двигателя с роторами, установленными на магнитных подшипниках с узлами фиксации роторов.
На фиг.2 и 3 показаны варианты выполнения узла фиксации роторов.
Газотурбинный двигатель (фиг.1) содержит статор 1, первый 2 и второй 3 концентрично установленные роторы, каждый из которых установлен на двух опорных 4 и 5 и одном упорном 6 и 7 магнитных подшипниках и на двух расположенных рядом с магнитными страховочных подшипниках качения 8 и 9. Фиксацию первого ротора 2 относительно статора 1 при транспортировке можно осуществить, например, с помощью пальцев, установленных в радиальных резьбовых отверстиях статора 1.
Для фиксации второго ротора 3 относительно первого ротора 2 предусмотрены узлы фиксации. Использование конкретного варианта узла фиксации определяется конструктивными особенностями фиксируемых валов в месте его установки.
Узел фиксации (фиг.2) представляет собой расположенную соосно внутри первого ротора 2 цилиндрическую деталь 10 с радиально установленными с возможностью жесткой фиксации пальцами 11. Пальцы 11 введены в отверстия 12 в первом роторе 2 и расположены с возможностью взаимодействия с конической проточкой 13 на втором роторе 3. Крепление к первому ротору 2 и установка в рабочее положение цилиндрической детали 10 обеспечены установочной резьбовой втулкой 14 и фиксирующим элементом 15.
Для установки пальцев 11 в цилиндрической детали 10 могут быть, например, выполнены конические отверстия 16, в которых пальцы 11 жестко закрепляются болтами. Обычно для лучшей центровки применяется не менее трех равномерно распределенных в окружном направлении пальцев 11.
Устройство работает следующим образом.
Перед транспортировкой двигателя вращением установочной резьбовой втулки 14 цилиндрическую деталь 10 перемещают в осевом направлении до тех пор, пока пальцы 11 не войдут с усилием в контакт с поверхностью конической проточки 13 на роторе 3, и фиксируют положение цилиндрической детали 10 относительно первого ротора 2 фиксирующим элементом 15, обеспечивая, таким образом, взаимную фиксацию и центровку первого 2 и второго 3 роторов. После транспортировки двигателя освобождают фиксирующим элементом 15 фиксацию цилиндрической детали 10 относительно второго ротора 3 и вращением установочной резьбовой втулки 14 в обратную сторону пальцы 11 выводят из состояния контакта с поверхностью конической проточки 13.
Узел фиксации (фиг.3) содержит кольцевую деталь 18 с продольными пальцами 19, выполненными по периферии кольцевой детали на равном удалении от ее оси. Кольцевая деталь 18 с помощью регулировочного винта 20 соосно закреплена на первом роторе 2, пальцы 19 пропущены через отверстия 21 в первом роторе 2 и расположены с возможностью взаимодействия с поверхностью конической проточки 22 на втором роторе 3.
Установка в рабочее положение при транспортировке и выведение из рабочего положения после транспортировки производится регулировочным винтом 20 с головкой и жестко закрепленным на нем упорным элементом 23, причем кольцевая деталь 18 расположена между его головкой и упорным элементом 23.
Для надежного исключения контакта пальцев 19 с поверхностью конической проточки 22 на втором роторе 3 при работе двигателя, между торцовыми поверхностями второго ротора 3 и кольцевой детали 18, соосно регулировочному винту 20, может быть установлена пружина 24 в сжатом состоянии.
Устройство работает следующим образом.
Перед транспортировкой двигателя вращением регулировочного винта 20 кольцевую деталь 18 перемещают в осевом направлении до тех пор, пока пальцы 19 не войдут с усилием в контакт с поверхностью конической проточки 22 на втором роторе 3, обеспечивая, таким образом, взаимную фиксацию и центровку роторов 2 и 3. После транспортировки двигателя вращением регулировочного винта 20 в обратную сторону доводят упорный элемент 23 до упора с кольцевой деталью 18 и выводят пальцы 19 из состояния контакта с поверхностью конической проточки 22.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет исключить динамические нагрузки на страховочные подшипники роторов при транспортировке газотурбинного двигателя. Кроме того, взаимная фиксация роторов двигателя полезна при проведении технического обслуживания и осмотре лопаток двигателя.
1. Многовальный газотурбинный двигатель, содержащий статор, по меньшей мере, два концентрично расположенных ротора, каждый из которых установлен на двух опорных и одном упорном магнитных подшипниках и на двух расположенных рядом с магнитными страховочных подшипниках качения, и, по крайней мере, два узла фиксации второго ротора относительно первого ротора, установленных преимущественно в области торцов второго ротора, причем первый ротор установлен с возможностью его фиксации относительно статора.
2. Газотурбинный двигатель по п.1 отличающийся тем, что, по меньшей мере, один узел фиксации представляет собой расположенную соосно внутри первого ротора цилиндрическую деталь с радиально установленными с возможностью жесткой фиксации пальцами, пальцы введены в продольные отверстия в первом роторе и расположены с возможностью взаимодействия с поверхностью конической проточки на втором роторе, при этом установка в рабочее положение цилиндрической детали и крепление к первому ротору обеспечены установочной резьбовой втулкой и фиксирующим элементом.
3. Газотурбинный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один узел фиксации представляет собой установленную соосно на первом роторе кольцевую деталь с продольными пальцами, выполненными по периферии кольцевой детали на равном удалении от ее оси, пальцы введены в отверстия в первом роторе и расположены с возможностью взаимодействия с поверхностью конической проточки на втором роторе, при этом установка в рабочее положение кольцевой детали и крепление к первому ротору обеспечены регулировочным винтом с жестко закрепленным на нем упорным элементом, причем кольцевая деталь расположена между головкой регулировочного винта и упорным элементом с зазором, обеспечивающим ее свободное вращение.
4. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что между торцовыми поверхностями второго ротора и кольцевой детали соосно с регулировочным винтом установлена пружина в сжатом состоянии.
