Опора роторной машины


 


Владельцы патента RU 2469195:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (RU)

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками. Технический результат заключается в сохранении посадки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры. Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника. Технический результат достигается тем, что опора роторной машины, содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, в отличие от известной, содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками.

Известна опора роторной машины (Патент US 7798724 B2, опубл. 21.09.2010, фиг.1), содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора.

Основной недостаток известной конструкции состоит в том, что для сохранения центрирующей посадки керамического наружного кольца подшипника в корпусе металлического статора создается искусственный натяг в холодном состоянии, уменьшение которого происходит в процессе повышения температуры опоры при работе из-за разности коэффициентов термического расширения керамических и металлических материалов. Поэтому монтаж наружного кольца подшипника возможен только при разогретом корпусе статора. Это затрудняет демонтаж подшипника, что негативно сказывается на эксплуатации опоры при переборках и дефектации.

Технический результат заключается в сохранении посадки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры.

Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.

Технический результат достигается тем, что опора роторной машины, содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, в отличие от известной, содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника.

Угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки относительно посадочной поверхности статора может составлять 40° - 50°.

Кольцевая втулка может быть изготовлена из материала типа «углерод-углерод».

Фланец может быть изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше коэффициента термического расширения материала подшипника.

Для фиксации наружного кольца подшипника в окружном направлении на другом торце наружного кольца подшипника может быть выполнен выступ, который входит в паз, выполненный на статоре.

На фигуре изображена опора роторной машины с керамическим подшипником.

Опора роторной машины содержит корпус статора 1, керамический подшипник 2, наружное кольцо 3 которого установлено в корпусе статора 1, фланец 4, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку 5. Наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью корпуса статора 1. Один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность 6, контактирующую с ответной конической поверхностью 7 фланца. Для устранения зазора по наружному кольцу угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки к посадочной поверхности статора составляет 40° - 50°. При угле наклона меньше 40° или больше 50° снижается эффект преобразования радиального термического перемещения фланца в осевое смещение кольцевой втулки и наружного кольца подшипника.

При этом кольцевая втулка может быть изготовлена из композиционного материала, например из материала типа «углерод-углерод».

Фланец изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого, отличается от коэффициента термического расширения керамического материала подшипника. Например, фланец изготовлен из магниевого сплава МЛ10, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше коэффициента термического расширения материала подшипника.

На другом торце наружного кольца подшипника выполнен выступ 8, который входит в ответный паз 9, выполненный в корпусе статора. На другом торце наружного кольца подшипника может быть выполнен паз, в который входит выступ, выполненный на корпусе статора (на чертеже не показан).

Сборка опоры осуществляется следующим образом. В корпус статора 1 по конической поверхности устанавливается наружное кольцо 3 подшипника с учетом попадания выступа 8 в паз 9, тем самым обеспечивается окружная фиксация кольца подшипника. Далее устанавливается кольцевая втулка 5 и фланец 4, который фиксируется в окружном и осевом направлениях.

Предложенная конструкция работает следующим образом.

В процессе повышения температуры между корпусом статора 1 и наружным кольцом 3 образуется зазор. Вследствие более интенсивного радиального расширения фланец 4 по конической поверхности 7 оказывает воздействие на ответную коническую поверхность 6 кольцевой втулки 5. Т.е. радиальное термическое расширение фланца 4 преобразуется в осевое перемещение, смещая кольцевую втулку 5 в сторону наружного кольца подшипника, которая, в свою очередь, смещает наружное кольцо подшипника вправо, тем самым, происходит уменьшение зазора между статором и наружным кольцом подшипника. Это возможно за счет того, что кольцевая втулка выполнена из материала, коэффициент термического расширения которого близок к коэффициенту термического расширения керамического материала, и в несколько раз ниже, чем коэффициент термического расширения материала фланца.

Данное конструктивное решение обеспечивает сохранение посадки и центровки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в широком температурном диапазоне работы опоры и обеспечивает легкость монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.

1. Опора роторной машины, содержащая статор и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки относительно посадочной поверхности статора составляет 40-50°.

3. Опора по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая втулка изготовлена из материала типа «углерод-углерод».

4. Опора по п.1, отличающаяся тем, что фланец изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше, чем у материала подшипника.

5. Опора по п.1, отличающаяся тем, что на другом торце наружного кольца подшипника выполнен выступ, который входит в паз, выполненный на статоре.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к турбодетандеру с, по меньшей мере, одним установленным в упорном подшипнике ротором. .

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в компрессорах, турбинах, насосах и других устройствах с вращающимися валами, преимущественно в неразъемных подшипниковых камерах.

Изобретение относится к узлам ротора и статора, в которых используются магнитные подшипники и которые можно использовать в коррозийных средах, а также к способу сборки магнитных подшипников.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для использования в качестве самоустанавливающихся упорных подшипников роторов турбин, работающих при высокой частоте вращения (n 3000 об/мин) и высокой удельной нагрузке (q 20 кгс/см2).

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при конструировании упорных подшипников турбомашин и корпусов сжатия. .

Изобретение относится к подшипнику вращающегося вала турбореактивного двигателя. .

Изобретение относится к опоре подшипника для удерживания в нужном направлении вала в турбореактивном двигателе

Изобретение относится к опоре роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя, интегрированной с сопловым аппаратом турбины низкого давления

Устройство соединения радиальных стоек с круглой обечайкой при помощи осей и распорок содержит круглую обечайку, в основном радиальные стойки, соединяющие обечайку с другой концентричной обечайкой, и соединения стоек с обечайкой или с внутренней ступицей. При этом каждое из соединений содержит, по меньшей мере, одно отверстие, проходящее через стойку параллельно обечайке. При этом через каждое от упомянутых отверстий проходит палец. По обе стороны от стойки на пальце выполнена пара отверстий. Соединения также содержат пару распорок, расположенных по обе стороны от стойки между пальцем и обечайкой. Отверстия проходят через обечайку и распорки и образуют линии с отверстиями пальца. Болты проходят через линии отверстий и стягивают обечайку, палец и распорки. Изобретение позволяет облегчить монтаж соединения, упростить соединительные детали, облегчить их, болты меньше подвержены нагреву и заклиниванию. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Турбомашина включает статор, ротор, вращающийся в одном заданном направлении, и узел подшипника. Узел подшипника содержит первую часть, присоединенную к статору турбомашины при помощи набора болтов и гаек, вторую часть, присоединенную к ротору, и подшипник качения, расположенный между первой и второй частями узла подшипника. Болты, присоединяющие первую часть узла подшипника к статору турбомашины, имеют направление завинчивания, противоположное направлению вращения ротора турбомашины. Изобретение позволяет исключить вывинчивание болтов при разбалансировке ротора турбомашины. 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к двум подшипниковым устройствам из магнитного радиального и поддерживающего подшипников для бесконтактного опирания и поддержания вала ротора турбомашины мощностью 1000 кВт и более. Предложены подшипниковое устройство и подшипниковый кронштейн (1) из магнитного радиального подшипника (4) для бесконтактного опирания вала (7) ротора вращающейся машины (10) и поддерживающего подшипника (5) для поддержания вала (7) ротора. Причем оба подшипника (4, 5) размещены соосно и прочно соединены между собой в общем подшипниковом корпусе (2). Оба подшипника (4, 5) упруго подвешены по отношению к подшипниковому щиту (11), корпусу (12) или фундаменту (20) вращающейся машины (10), а подшипниковый корпус (2) упруго подвешен по отношению к подшипниковому щиту (11) или корпусу (12) машины. Технический результат: создание усовершенствованных подшипникового устройства и подшипникового кронштейна для вращающейся машины, способных эксплуатироваться в диапазоне высоких частот вращения и обеспечивающих уменьшение ударных нагрузок. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипниковым узлам турбокомпрессора. Подшипник включает моновтулку с центральным маслоподводящим каналом и маслораспределительной полостью, на концах которой выполнены опорные пояски. Центральный маслоподводящий канал выполнен глухим, в боковых стенках которого выполнены отверстия, через которые проходит осевой канал, связанный с радиальными каналами, соединенными с опорными поясками. С противоположной стороны маслоподводящего канала расположен сквозной маслоотводящий канал, соединенный с маслораспределительной полостью. Технический результат: повышение надежности турбокомпрессора за счет улучшения охлаждения корпуса и смазывания опорных поверхностей. 1 ил.

Изобретение относится к турбомашине, имеющей корпус, вал ротора с установленным, по меньшей мере, одним лопастным колесом, подшипниковый узел, имеющий, по меньшей мере, один активный магнитный подшипник, по меньшей мере, один датчик зазора и контроллер, подключенный к датчику зазора для управления активным магнитным подшипником, в которой для определения положения при помощи датчиков зазора на валу ротора выполнена контрольная поверхность, взаимодействующая с датчиком зазора. Согласно изобретению слой меди, нанесенный на основной материал вала ротора, выполняет функцию контрольной поверхности. Технический результат изобретения - упрощение изготовления. 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

В упругодемпферной опоре турбомашины щелевая масляная полость разделена уплотнительными кольцами на глухую демпферную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от подшипника, и жиклерную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от масляного жиклера между диском турбомашины и демпферной полостью. Уплотнительный лабиринт зафиксирован в окружном направлении относительно вала турбомашины радиальной втулкой с Г-образной боковой стенкой, установленной в отверстие стенки вала, при этом L/l=1,5…4, где L - осевая длина демпферной щелевой полости; l - осевая длина жиклерной щелевой полости. Технический результат выражается в повышении надежности упругодемпферной опоры за счет исключения снижения давления масла в щелевой масляной демпферной полости и коксообразования, в снижении подогрева масла на входе в масляный жиклер, а также в исключении поворота уплотнительного лабиринта относительно вала турбомашины. 4 ил.
Наверх