Турбомашина



Турбомашина
Турбомашина
Турбомашина

 


Владельцы патента RU 2509216:

АТЛАС КОПКО ЭНЕРГАЗ ГМБХ (DE)

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.

 

Изобретение относится к турбомашине, имеющей корпус, вал ротора для установки, по меньшей мере, одного лопастного колеса, подшипниковый узел, имеющий, по меньшей мере, один активный магнитный подшипник, на который опирается вал ротора внутри корпуса, по меньшей мере, один датчик зазора и контроллер, подключенный к датчику зазора для управления активным магнитным подшипником. Для точного определения положения при помощи датчика зазора на валу ротора выполнена контрольная поверхность, взаимодействующая с датчиком зазора.

Магнитные подшипники работают без контактного износа и поэтому особенно пригодны для установок, в которых имеет место вращение с высокой скоростью, таких как турбомашины. Между вращающимися деталями и противоположными им неподвижными деталями магнитного подшипника сохраняется зазор, который необходимо по возможности поддерживать постоянным. В частности, необходимо избегать возникновения прямого контакта вследствие наклонов, ударов и тому подобных воздействий. В случае активного магнитного подшипника положение ротора непрерывно отслеживается датчиком зазора и обеспечивается создание восстанавливающих сил при помощи соответствующего приведения в действие магнитного подшипника для возврата ротора, т.е. вращающегося вала, в требуемое положение.

Для обеспечения непрерывного определения положения при помощи датчика зазора на валу ротора имеется контрольная поверхность, взаимодействующая с датчиком зазора, которая должна выполняться при изготовлении вала ротора.

В применяемых турбомашинах обычно в качестве контрольной поверхности используются пакеты тонких дисков, которые прикрепляются при изготовлении вала ротора. Для этой цели пакеты дисков предварительно собирают и подвергают механической обработке, устанавливают на вал ротора и затем подвергают точному обтачиванию до диаметра вала ротора. В результате взаимодействия дискового узла и датчика зазора генерируется сигнал, зависящий от величины зазора и, таким образом, определяется точное положение вала. Данный подход доказал свою пригодность на практике. Однако, производственные затраты и, следовательно, стоимость производства являются высокими, и также происходит увеличение внешнего диаметра вала ротора за счет установки дискового узла.

С учетом данного уровня техники целью изобретения является снижение производственных затрат за счет изготовления турбомашины, обладающей признаками, описанными выше, без ухудшения ее функциональных свойств.

На основе турбомашины с признаками, описанными выше, цель достигается за счет того, что в качестве контрольной поверхности на основной материал вала ротора наносится слой меди. Слой меди отличается хорошей проводимостью, за счет чего без применения дисков возможно надежное определение измерительного сигнала при помощи датчика зазора, на основании данного измерительного сигнала определяется текущий зазор между датчиком зазора и валом ротора.

По сравнению с установкой дискового узла существенно упрощается изготовление. Кроме того, для размещения слоя меди требуется гораздо меньше пространства, чем для установки дискового узла. В частности, слой меди может также размещаться в канавке вала ротора таким образом, что формируемая слоем меди контрольная поверхность может располагаться заподлицо с поверхностью вала ротора или лишь незначительно выступать над ней.

Кроме того, для снижения затрат на изготовление и сборку возможно улучшение динамических свойств ротора за счет уменьшения его диаметра.

В рамках изобретения может устанавливаться датчик зазора для определения радиального зазора, в котором слой меди выполнен на внешней в радиальном направлении поверхности вала ротора. Измерительный узел данного типа устанавливается для управления активным радиальным магнитным подшипником.

Согласно альтернативному варианту осуществления для определения осевого положения изобретения устанавливается датчик зазора, в котором медный слой выполнен на торцевой поверхности вала ротора. В рамках изобретения под «торцевой поверхностью» подразумевается поверхность вала ротора, которая проходит перпендикулярно оси вращения. В связи с этим она может представлять собой не только торец вала ротора, но также и ступеньку, утолщение и тому подобный элемент.

И, наконец, в рамках изобретения подшипниковый узел может также иметь, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник и, по меньшей мере, один активный радиальный магнитный подшипник, по меньшей мере, один датчик зазора и контрольную поверхность из слоя меди, расположенную на валу ротора для управления обоими магнитными подшипниками. Как описано выше, на внешней поверхности вала ротора предпочтительно имеется один слой меди, а на торцевой поверхности перпендикулярно оси вращения располагается другой слой меди.

Для обеспечения непрерывного определения положения контрольная поверхность в форме слоя меди обычно является кольцевой и расположена либо на торцевой поверхности, либо на внешней поверхности.

Для повышения точности определения положения могут устанавливаться несколько датчиков зазора для обычно кольцевой контрольной поверхности, датчики зазора при этом расположены с угловым смещением в виде кольцевого массива. В результате также можно определить любые неисправности путем вычисления разницы или путем сравнения сигналов датчиков, при этом некоторая избыточность информации позволяет компенсировать сбой одного из датчиков. И, наконец, легко определить ситуацию, при которой один из нескольких датчиков выдает искаженный сигнал.

Объем изобретения не накладывает ограничений на дополнительные варианты осуществления тубромашины. В частности, турбомашина может представлять собой компрессор, расширитель или сжимающе-расширительное устройство, имеющее, по меньшей мере, одну ступень сжатия и одну расширительную ступень.

Ниже приводится разъяснение изобретения на основании чертежа, на котором показан только один пример осуществления изобретения. На данном чертеже:

фиг.1 - турбомашина по изобретению;

фиг.2 - местный вид вала ротора турбомашины в зоне датчика для определения радиального положения;

фиг.3 - местный вид вала ротора в зоне датчика зазора для определения осевого положения.

На фиг.1 показана турбомашина, содержащая корпус 1 и вал ротора 2, установленный в корпусе 1. В показанном варианте осуществления изобретения на валу 2 ротора установлены два лопастных колеса 3, не имеющие опоры на торцах, данные лопастные колеса установлены для сжатия или расширения рабочей текучей среды. Кроме того, показана электрическая машина 4, которая является генератором или электродвигателем в зависимости от режима работы турбомашины.

Турбомашина имеет подшипниковый узел, который в показанном варианте осуществления изобретения имеет два активных радиальных магнитных подшипника 5А и два активных осевых магнитных подшипника 5В. Для определения и компенсации отклонений от требуемого положения у магнитных подшипников 5А и 5В установлены датчики 6А и 6В зазоров, которые взаимодействуют с соответствующими контрольными поверхностями 7А и 7В на валу 2 ротора, расстояния между датчиками 6А и 6В зазора и соответствующими контрольными поверхностями 7А и 7В могут быть определены по сигналу датчика. Для этой цели датчики 6А и 6В зазора соединены с контроллером 8, который управляет током через витки магнитных подшипников 5А и 5В в зависимости от выходных сигналов датчика для создания компенсирующих усилий в радиальном или осевом направлении при отклонении вала 2 от требуемого положения.

На фиг.2 и 3 в качестве примера схематично показана зона установки датчика 6А или 6В зазора для определения радиального или осевого положения.

Согласно фиг.2 слой меди наносится на основной материал вала 2 ротора на контрольной поверхности 7А и располагается в окружном направлении в виде кольца по периметру внешней поверхности вала 2 ротора. Слой меди размещен в кольцевой канавке 9А, выполненной на внешней поверхности вала 2 ротора, благодаря чему слой меди встроен в поверхность вала 2 ротора заподлицо. Указанный датчик 6А зазора может быть, таким образом, установлен на малом расстоянии от вала 2 ротора.

На фиг.2 также показано, что для определения радиального положения могут устанавливаться несколько датчиков 6А зазора с целью повышения точности измерений и/или надежности измерений.

Как показано на фиг.3, для определения осевого положения предлагается аналогичный вариант осуществления изобретения, в котором в качестве контрольной поверхности 7В на торцевой поверхности вала ротора 2 имеется взаимодействующий с соответствующим датчиком 6В слой меди, расположенный перпендикулярно оси D вращения вала 2 ротора. Данный слой меди также встроен внутрь канавки 9В на торцевой поверхности, причем контрольная поверхность 7В расположена по периметру окружности вала 2 ротора в виде кольца. Для определения осевого положения могут также применяться несколько датчиков 6В.

Слои меди, выполняющие функцию контрольных поверхностей 7А, 7В наносятся непосредственно в процессе изготовления вала 2 ротора. При этом обеспечивается существенное упрощение изготовлении и, следовательно, снижение производственных затрат по сравнению с установкой дисковых узлов, применяемой на известном уровне техники.

1. Турбомашина, содержащая корпус (1), вал (2) ротора с, по меньшей мере, одним лопастным колесом (3), подшипниковый узел, имеющий, по меньшей мере, один активный магнитный подшипник (5A, 5В), по меньшей мере, один датчик (6A, 6В) зазора и контроллер (8), подключенный к датчику (6A, 6В) зазора для управления активным магнитным подшипником (5A, 5В) посредством взаимодействия датчика (6A, 6В) зазора с выполненной на валу ротора контрольной поверхностью (7A, 7В), отличающаяся тем, что контрольная поверхность (7A, 7В) выполнена в виде слоя меди, нанесенного на основной материал вала (2) ротора.

2. Турбомашина по п.1, отличающаяся тем, что слой меди расположен в канавке (9A, 9В) вала (2) ротора.

3. Турбомашина по п.2, отличающаяся тем, что слой меди расположен заподлицо с поверхностью вала (2) ротора.

4. Турбомашина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что датчик (6A) зазора предназначен для определения радиального положения, при этом слой меди расположен на внешней поверхности вала (2) ротора.

5. Турбомашина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что датчик (6В) зазора предназначен для определения осевого положения, при этом слой меди расположен на торцевой поверхности вала (2) ротора.

6. Турбомашина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что контрольная поверхность (7A, 7В) является кольцевой.

7. Турбомашина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что установлены несколько датчиков (6А, 6В) зазора, взаимодействующих со слоем меди, расположенных с взаимным угловым смещением.

8. Турбомашина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5A), по меньшей мере, один датчик (6A, 6В) зазора и контрольную поверхность (7A, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5A, 5В).

9. Турбомашина по п.4, отличающаяся тем, что контрольная поверхность (7A, 7В) является кольцевой.

10. Турбомашина по п.5, отличающаяся тем, что контрольная поверхность (7А, 7В) является кольцевой.

11. Турбомашина по п.4, отличающаяся тем, что установлены несколько датчиков (6A, 6В) зазора, взаимодействующих со слоем меди, расположенных с взаимным угловым смещением.

12. Турбомашина по п.5, отличающаяся тем, что установлены несколько датчиков (6A, 6В) зазора, взаимодействующих со слоем меди, расположенных с взаимным угловым смещением.

13. Турбомашина по п.6, отличающаяся тем, что установлены несколько датчиков (6A, 6В) зазора, взаимодействующих со слоем меди, расположенных с взаимным угловым смещением.

14. Турбомашина по п.9, отличающаяся тем, что установлены несколько датчиков (6A, 6В) зазора, взаимодействующих со слоем меди, расположенных с взаимным угловым смещением.

15. Турбомашина по п.10, отличающаяся тем, что установлены несколько датчиков (6A, 6В) зазора, взаимодействующих со слоем меди, расположенных с взаимным угловым смещением.

16. Турбомашина по п.4, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6A, 6В) зазора и контрольную поверхность (7A, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5A, 5В).

17. Турбомашина по п.5, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

18. Турбомашина по п.6, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

19. Турбомашина по п.7, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

20. Турбомашина по п.9, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

21. Турбомашина по п.10, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

22. Турбомашина по п.11, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

23. Турбомашина по п.12, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

24. Турбомашина по п.13, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).

25. Турбомашина по п.14, отличающаяся тем, что подшипниковый узел имеет, по меньшей мере, один активный осевой магнитный подшипник (5В) и, по меньшей мере, один активный радиальный подшипник (5А), по меньшей мере, один датчик (6А, 6В) зазора и контрольную поверхность (7А, 7В), выполненную в виде слоя меди, нанесенного на вал (2) ротора для управления обоими магнитными подшипниками (5А, 5В).



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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

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.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной втулки при возникновении дефекта подшипника опоры ротора в виде подклинки тел качения и, как следствие, повышение надежности и долговечности опоры. Указанный технический эффект достигается тем, что в упругодемпферной опоре ротора турбомашины, содержащей подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством разрезной втулки и образующую с ним демпфирующую полость, при этом разрезная втулка снабжена прорезями, с образованием между ними балочек, согласно изобретению балочки выполнены наклонными относительно продольной оси опоры и сориентированы со стороны крепления разрезной втулки к статорному элементу в направлении вращения ротора турбомашины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура и содержащую первые элементы шлицевого соединения. Узел зубчатой передачи связывает вал и вентилятор, установленный с возможностью вращения вокруг оси. Гибкая опора связывает узел зубчатой передачи с опорой центрального узла и содержит вторые элементы шлицевого соединения, сопрягаемые с первыми элементами шлицевого соединения для передачи крутящего момента от одних элементов шлицевого соединения к другим. При разборке передней конструкции газотурбинного двигателя обеспечивают доступ к обращенным вперед крепежным элементам, крепящим опору центрального узла к гибкой опоре, несущей узел зубчатой передачи, и удаляют эти крепежные элементы. Затем рассоединяют первые и вторые элементы шлицевого соединения, выполненные соответственно на опоре центрального узла и на гибкой опоре. Группа изобретений позволяет упростить демонтаж узла зубчатой передачи газотурбинного двигателя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ технического обслуживания газотурбинного двигателя, включает разборку его подшипникового отсека и осуществление доступа из передней части газотурбинного двигателя к редуктору, находящемуся в подшипниковом отсеке. По другому варианту способ технического обслуживания газотурбинного двигателя включает осуществление доступа из передней части переднего центрального узла к редуктору, приводимому в действие от низкоскоростного вала. Также объектом изобретения является газотурбинный двигатель, содержащий редуктор, опору переднего центрального узла и переднюю стенку. Редуктор установлен в заданной зоне вдоль оси двигателя. Опора расположена вокруг оси двигателя. Передняя стенка установлена на опоре переднего центрального узла с возможностью ее отделения от указанной опоры для обеспечения доступа к редуктору. Группа изобретений позволяет сократить время снятия редуктора. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является снижение напряжений в упругом элементе опоры и, как следствие, снижение вероятности ее разрушения в случае возникновения дефекта подшипника опоры ротора при работе турбомашины в несколько раз. Указанный технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре ротора турбомашины, содержащей радиальный подшипник, установленный на валу, статорный элемент и закрепленную на наружном кольце радиального подшипника обечайку, соединенную со статорным элементом посредством упругого кольцевого элемента и образующую с ним демпфирующую полость, упругий кольцевой элемент выполнен в виде гофрированной втулки, гофры которой направлены перпендикулярно продольной оси вала. 1 ил.

Изобретение относится к газотурбинным машинам и может быть использовано при монтаже их роторов. При монтаже ротора газотурбинного двигателя его устанавливают в подшипниковых опорах качения. В одной из опор ротора используют роликовый подшипник с овальной беговой дорожкой кольца подшипника, связанного силовыми элементами со статором двигателя. Установку подшипника на опоре осуществляют таким образом, что большая ось овала беговой дорожки кольца совпадает с направлением силы тяжести ротора, при этом жесткость опоры и параметр овала дорожки качения кольца подшипника выбирают из соотношений, защищаемых настоящим изобретением. Изобретение позволяет предотвратить резонанс ротора на критической частоте его вращения. 2 ил.

Турбина для расширения газа и пара содержит корпус со спиралью, выполненные с возможностью прохождения текучей среды из впускного в выпускной канал через статорную и роторную группы, наружную трубу, а также может содержать торцевой щит, отходящий в радиальном направлении от упомянутой спирали в сторону оси турбинного вала. Наружная труба прикреплена к передней стороне щита или спирали и служит опорой для турбинного вала посредством расположенного между ними опорного элемента. Турбинный вал имеет головку, на которую опирается роторная группа, причем турбинный вал вместе с роторной группой выполнены с возможностью осевого перемещения между рабочим положением и втянутым положением. В рабочем положении головка вала отстоит на расстоянии от внутреннего конца наружной трубы и обращена в сторону статорной группы, а во втянутом положении головка вала или часть роторной группы опирается на внутренний конец наружной трубы посредством установленного между ними переднего уплотнения. Изобретение позволяет обеспечить возможность замены опоры вала турбины с герметизацией внутреннего объема турбины от окружающей среды во время замены такой опоры. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого, со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета соосно с цилиндрической втулкой первая чашеобразная цапфа-пята первого магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу турбины, при этом на участке ротора, прилегающем к колесу компрессора, непосредственно на вал надета соосно с ним, с упором в колесо компрессора и торец втулки ротора, вторая чашеобразная цапфа-пята второго магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу компрессора. Магнитные узлы обеих чашеобразных цапф-пят содержат конструктивно одинаковые магнитные элементы, составляющие магнитные радиальные и упорные подшипники. Для этого донные части выемок чашеобразных цапф-пят выполнены плоскими, а внешней и внутренней поверхностям их боковых стенок придана цилиндрическая форма, при этом на донных частях выемок чашеобразных цапф-пят жестко закреплены составные постоянные магниты одинаковой высоты, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием. На внутренней поверхности боковых стенок чашеобразных цапф-пят жестко закреплены друг за другом, как минимум, три кольцевых постоянных магнита с одинаковыми внешним и внутренним диаметрами колец, при этом нечетные кольца, начиная с крайнего, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные кольца намагничены в радиальном направлении. Кольцевые выступы первой и второй чашеобразных цапф-пят, охвачены кольцевыми выточками, выполненными в проставке, изготовленной из немагнитного материала, размещенной между корпусами турбины и компрессора, при этом поверхности кольцевых пазов проставки, обращенные к донным частям чашеобразных цапф-пят, выполнены плоскими и на них, напротив донных участков чашеобразных цапф-пят, содержащих магниты, жестко закреплены составные постоянные магниты, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита одинаковой высоты, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием. Число, размеры и направление намагниченности этих магнитных колец аналогичны числу, размерам и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на донных частях выемок чашеобразных цапф-пят. На цилиндрических поверхностях кольцевых выточек проставки, обращенных к внутренним поверхностям боковых стенок соответствующих чашеобразных цапф-пят, напротив участков боковых стенок чашеобразных цапф-пят, содержащих магниты, жестко закреплены друг за другом, как минимум, три кольцевых постоянных магнита с одинаковыми внешним и внутренним диаметрами колец, при этом нечетные кольца, начиная с крайнего, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные кольца выполнены с радиальным намагничиванием, причем число, размеры и направление намагниченности этих магнитных колец аналогичны числу, размерам и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на внутренней поверхности боковых стенок соответствующих чашеобразных цапф-пят. Обращенные друг к другу поверхности постоянных магнитов обработаны с образованием соответственно плоской или цилиндрической поверхности высокой чистоты, с образованием рабочих зазоров. Магнитный подшипниковый узел, размещенный со стороны турбины, выполнен с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C, при этом цилиндрические участки наружной поверхности чашеобразных цапф-пят снабжены бандажом, выполненным, например, намоткой углеволокна с пропиткой твердеющими синтетическими смолами. Достигается обеспечение высокой несущей способности радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежный запуск ГТД при низких температурах, повышение его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышение механического КПД ГТД. 2 ил.

Газотурбинный двигатель, на вал которого надета цилиндрическая втулка, выполненная из немагнитного материала, одним концом упертая в торцевую поверхность колеса турбины, а другим упертая в кольцевой выступ пяты, выполненной из немагнитного материала, надетой на вал, на участке, примыкающем к колесу компрессора. Центральная часть ротора содержит соосные вал и обечайку, выполненную из немагнитного материала, жестко скрепленные друг с другом, по меньшей мере, тремя равноудаленными друг от друга перемычками, выполненными из немагнитного материала, в виде пластин одинаковой толщины, ориентированных радиально к продольной оси ротора. Ротор и подшипниковые узлы размещены в полости проставки, выполненной из немагнитного материала, содержащей цилиндрический корпус, концы которого снабжены фланцами, выполненными с возможностью разъемного жесткого скрепления соответственно с сопловым аппаратом турбины и диффузором компрессора, причем длина обечайки соответствует длине цилиндрической части полости проставки. Фланец проставки со стороны, обращенной к турбине, содержит отверстие, через которое пропущен с возможностью вращения вал с надетой на него цилиндрической втулкой, которые сосны с продольной осью проставки, кроме того, этот участок ротора снабжен первым радиальным магнитным подшипником, для чего названный фланец проставки снабжен кольцевым выступом, на внешней поверхности которого жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, нечетные из которых, начиная с крайних, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с радиальным намагничиванием. На внутренней поверхности обечайки жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, причем число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на кольцевом выступе названного фланца проставки. У противоположного конца цилиндрической втулки размещен надетый на нее и часть кольцевого выступа пяты корпус второго радиального магнитного подшипника, для чего он выполнен в виде диска, снабженного отверстием, окруженным кольцевым выступом, обращенным к центральной части ротора. Края поверхности диска уперты в поверхность выступа, образованного первой цилиндрической выточкой, выполненной на конце цилиндрической части полости проставки, обращенной к компрессору. Противоположная сторона диска снабжена выточкой с плоским дном, причем на внешней поверхности кольцевого выступа корпуса второго радиального магнитного подшипника жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, нечетные из которых, начиная с крайних, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с радиальным намагничиванием. На внутренней поверхности обечайки, со стороны, обращенной к компрессору, жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, причем число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на кольцевом выступе корпуса второго радиального магнитного подшипника. Ротор снабжен упорным магнитным подшипником, содержащим двустороннюю пяту и два подпятника, при этом в качестве первого подпятника использована сторона дисковой поверхности корпуса второго радиального магнитного подшипника, снабженная кольцевой выточкой с плоским дном, обращенная к пяте, второй подпятник выполнен как дисковой вкладыш, сторона которого, обращенная к пяте, снабжена кольцевым выступом, при этом края поверхности дискового вкладыша уперты в поверхность выступа, образованного второй цилиндрической выточкой, выполненной на конце первой цилиндрической выточки, обращенной к компрессору, а его противоположная плоскость обращена с зазором к колесу компрессора. Пята выполнена в виде диска, зафиксированного на валу ротора и снабженного с обеих сторон кольцевыми выступами, при этом на противоположных поверхностях диска выполнены кольцевые выточки с плоским дном. На дне кольцевой выточки первого подпятника и на плоскости второго подпятника, ограниченной его кольцевым выступом, жестко закреплены составные постоянные магниты, каждый из которых содержит как минимум три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием, кроме того, на обращенных к ним поверхностях кольцевых выточек пяты жестко закреплены составные постоянные магниты, каждый из которых содержит как минимум три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, при этом число, размеры и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенных к ним поверхностях подпятников. Магнитный подшипниковый узел, размещенный со стороны турбины, выполнен с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°С, при этом цилиндрические участки наружной поверхности обечайки и пяты снабжены бандажом, выполненным, например, намоткой углеволокна с пропиткой твердеющими синтетическими смолами. Технический результат: обеспечение высокой несущей способности радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежный запуск ГТД при низких температурах, повышение его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышение механического КПД ГТД. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, корпус которого соединен со статорным элементом, причём статорный элемент снабжен прорезями с образованными между ними балочками, сориентированными в радиальном направлении относительно оси опоры. Изобретение позволяет снизить осевые габариты и массу при сохранении необходимых жесткости и надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх