Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя
Изобретение относится к упругодемпферным опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В упругодемпферной опоре газотурбинного двигателя во внутреннем упругом элементе установлен подшипник. Над наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника расположен конический козырек на жиклерном фланце. Жиклерный фланец установлен на внутреннем упругом элементе со стороны воздушной полости. Радиальный жиклерный канал фланца на выходе соединен с радиальной жиклерной канавкой. Зеркально козырьку над цилиндрической поверхностью лабиринта расположен уплотняющий гребешок. В жиклерном фланце выполнены касательные к внешней поверхности козырька каналы слива масла. Козырек через кольцевую стенку фланца соединен с цилиндрической, направленной к воздушной полости стенкой фланца. Отношение радиального зазора δ2 между козырьком и наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника к радиальному зазору δ1 между гребешком и цилиндрической поверхностью лабиринта равно 1,5…4. Отношение радиального зазора δ3 между фланцем лабиринтного уплотнения и цилиндрической стенкой фланца равно 2…20. Путем снижения температуры подшипника опоры и уменьшения количества загрязняющих частиц, поступающих на рабочие поверхности подшипника, повышается надежность упругодемпферной опоры газотурбинного двигателя. 4 ил.
Изобретение относится к упругодемпферным опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.
Известна упругодемпферная опора газотурбинного двигателя, масляная полость в которой уплотнена от воздушной полости контактным графитовым уплотнением (патент RU №2191935).
Недостатком известной конструкции является ее низкий ресурс из-за износа контактного графитового уплотнения, что снижает ее надежность.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции является упругодемпферная опора газотурбинного двигателя, жиклер подвода масла в которой установлен с передней стороны подшипника (со стороны масляной полости), а масляная полость отделена от воздушной полости лабиринтным уплотнением с промежуточной воздушно-масляной полостью, образованной Л-образным выступом статорного фланца с направленным к подшипнику коническим козырьком (патент RU №2189475).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за перегрева подшипника опоры протекающим через лабиринтное уплотнение воздухом.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности упругодемпферной опоры газотурбинного двигателя путем снижения температуры подшипника опоры и уменьшения количества загрязняющих частиц, поступающих на рабочие поверхности подшипника.
Сущность технического решения заключается в том, что в упругодемпферной опоре газотурбинного двигателя с подшипником, установленным во внутреннем упругом элементе, а также с воздушной полостью, отделенной от масляной полости лабиринтным уплотнением с промежуточной воздушно-масляной полостью, образованной статорным, направленным к подшипнику коническим козырьком, согласно изобретению конический козырек расположен над наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника на жиклерном фланце, установленном на внутреннем упругом элементе со стороны воздушной полости, при этом радиальный жиклерный канал фланца на выходе соединен с радиальной жиклерной канавкой, а над цилиндрической поверхностью лабиринта зеркально козырьку расположен уплотняющий гребешок, при этом в жиклерном фланце выполнены касательные к внешней поверхности козырька каналы слива масла, а козырек через кольцевую стенку жиклерного фланца соединен с цилиндрической, направленной к воздушной полости, стенкой жиклерного фланца, при этом δ2/δ1=1,5…4, а δ3/δ1=2…20, где:
δ1 - радиальный зазор между уплотняющим гребешком и цилиндрической поверхностью лабиринта,
δ2 - радиальный зазор между коническим козырьком и наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника,
δ3 - радиальный зазор между фланцем лабиринтного уплотнения и цилиндрической стенкой жиклерного фланца.
Расположение конического козырька над наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника на жиклерном фланце, установленном на внутреннем упругом элементе со стороны воздушной полости, минимизирует осевые габариты опоры и исключает прострел струи масла от переднего жиклера через лабиринтное уплотнение в воздушную полость, так как частицы масла отражаются от конического козырька и через каналы слива в жиклерном фланце уходят в систему откачки масла (не показано), что повышает надежность опоры.
Соединение радиального жиклерного канала фланца с радиальной жиклерной канавкой позволяет защитить струю масла, выходящую из жиклерного канала, от воздействия на нее частиц масла и пены, обеспечив таким образом необходимое охлаждение маслом наружной поверхности внутреннего кольца подшипника со стороны жиклерного фланца, что повышает надежность упругодемпферной опоры.
Выполнение жиклерного фланца с зеркальным козырьку уплотняющим гребешком, расположенным над цилиндрической поверхностью лабиринта, позволяет минимизировать расход воздуха, поступающего на рабочие поверхности подшипника, что снижает температуру и уменьшает загрязнение подшипника посторонними частицами, повышая таким образом надежность упругодемпферной опоры.
Выполнение в жиклерном фланце касательно к внешней поверхности козырька каналов слива масла позволяет ускоренно производить эвакуацию масла от рабочих поверхностей подшипника, что уменьшает вспенивание и подогрев масла за счет сил трения, что также повышает надежность опоры.
Соединение конического козырька через кольцевую стенку фланца с цилиндрической, направленной к воздушной полости стенкой фланца, позволяет на максимальное расстояние отвести от подшипника проходящий через лабиринтное уплотнение совместно с загрязняющими частицами воздух, с дальнейшим выбросом его через систему суфлирования, что также повышает надежность опоры.
При δ2/δ1<1,5 возможно задевание конического козырька о наружную поверхность внутреннего кольца подшипника, что может привести к поломке подшипника.
При δ2/δ1>4 возможен «прострел» струи масла переднего жиклера.
При δ3/δ1<2 увеличивается поступление воздуха совместно с загрязняющими частицами на рабочие поверхности подшипника.
При δ3/δ1>20 увеличиваются габариты упругодемпферной опоры.
На фиг.1 изображен продольный разрез упругодемпферной опоры газотурбинного двигателя.
На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
На фиг.3 - элемент II на фиг.1 в увеличенном виде.
На фиг.4 - сечение А-А на фиг.2.
Упругодемпферная опора 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2, в котором установлены наружный 3 и внутренний 4 упругие элементы с размещенным в упругом элементе 4 наружным кольцом 5 подшипника 6. На статоре 2 в масляной полости 7 опоры 1, с передней стороны от подшипника 6 установлен передний жиклер 8 подвода масла на подшипник 6. Для снижения температуры наружной поверхности 9 внутреннего кольца 10 подшипника 6, а также для дополнительной его смазки на внутреннем упругом элементе 4 со стороны воздушной полости 11 установлен жиклерный фланец 12, радиальный жиклерный канал 13 которого на выходе соединен с радиальной жиклерной канавкой 14, которая в свою очередь на выходе соединена с наружной поверхностью 15 конического козырька 16, установленного на жиклерном фланце 12 над наружной поверхностью 9 внутреннего кольца 10 подшипника 6 и направленного в сторону подшипника 6. На жиклерном фланце 12 установлен также зеркально козырьку 16 уплотнительный гребешок 17, расположенный над цилиндрической поверхностью 18 лабиринта 19 и образующий совместно с лабиринтом 19 и фланцем лабиринта 20 промежуточную воздушно-масляную полость 21. Во фланце 12 выполнены касательные к внешней поверхности 15 конического козырька 16 каналы слива масла 22, а сам козырек 16 через кольцевую стенку 23 соединен с цилиндрической, расположенной с внешней стороны от фланца 20 лабиринтного уплотнения 24 и направленной к воздушной полости 11 цилиндрической стенкой 25. Для сброса с минимальным гидравлическим сопротивлением прорвавшихся через лабиринтное уплотнение 24 утечек воздуха 26 совместно с загрязняющими частицами 27, радиальный зазор δ3 между фланцем 20 лабиринтного уплотнения 24 и цилиндрической стенкой 25 выполнен увеличенным, с образованием кольцевой щелевой полости 28. Сброс воздуха 26 и частиц масла в систему суфлирования (на фиг. не показано) осуществляется через каналы 29 в статоре 2 опоры 1.
Работает устройство следующим образом.
При работе упругодемпферной опоры 1 газотурбинного двигателя прорвавшиеся через лабиринтное уплотнение 24 утечки воздуха 26 совместно с загрязняющими частицами 27 отражаются от кольцевой стенки 23 жиклерного фланца 12 и через кольцевую щелевую полость 28 отводятся на максимальное расстояние от подшипника 6, а затем сбрасываются через каналы 29 в статоре 2 в систему суфлирования (не показано). При этом расход утечек воздуха 26 через радиальный зазор δ1 существенно меньше, чем через кольцевую полость 28 с радиальным зазором δ3, поэтому поступление воздуха 26 с загрязняющими частицами 27 на рабочие поверхности подшипника 6 минимально, что способствует повышению надежности опоры 1. На некоторых переходных режимах опоры 1 перепад давления может быть обратным, т.е. из масляной полости 7 в воздушную 11, что могло бы привести к утечкам масла из масляной полости 7. Однако этого не происходит, так как частицы масла, прошедшие через радиальный зазор р1 между уплотняющим гребешком 17 и цилиндрической поверхностью 18 лабиринта 19 под действием центробежных сил отражаются от поверхности 18 и через промежуточную воздушно-масляную полость 21 и щелевую кольцевую полость 28 сбрасываются через отверстия 29 в систему суфлирования или в систему откачки масла (не показано).
Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя с подшипником, установленным во внутреннем упругом элементе, а также с воздушной полостью, отделенной от масляной полости лабиринтным уплотнением с промежуточной воздушно-масляной полостью, образованной статорным, направленным к подшипнику коническим козырьком, отличающаяся тем, что конический козырек расположен над наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника на жиклерном фланце, установленном на внутреннем упругом элементе со стороны воздушной полости, при этом радиальный жиклерный канал фланца на выходе соединен с радиальной жиклерной канавкой, а над цилиндрической поверхностью лабиринта зеркально козырьку расположен уплотняющий гребешок, при этом в жиклерном фланце выполнены касательные к внешней поверхности козырька каналы слива масла, а козырек через кольцевую стенку жиклерного фланца соединен с цилиндрической направленной к воздушной полости стенкой жиклерного фланца, при этом δ2/δ1=1,5…4, a δ3/δ1=2…20, где:
δ1 - радиальный зазор между уплотняющим гребешком и цилиндрической поверхностью лабиринта,
δ2 - радиальный зазор между коническим козырьком и наружной поверхностью внутреннего кольца подшипника,
δ3 - радиальный зазор между фланцем лабиринтного уплотнения и цилиндрической стенкой жиклерного фланца.
