Опора ротора турбомашины


 


Владельцы патента RU 2551452:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, а также установленный на валу подшипник, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом. На участке или участках корпуса выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей, с образованием между ними балочек, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры. Углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены противоположными по направлению относительно продольной оси опоры. Изобретение позволяет снизить массу и жесткость опоры без увеличения ее осевого габарита и количества деталей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин.

Известна опора ротора турбомашины, содержащая корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник, установленный на валу, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом («Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей», Издание 3-е, переработанное и дополненное, Издательство «Машиностроение», Москва 1969, стр. 466, рис. 11.08б).

Известная опора выбрана в качестве прототипа к заявленному изобретению.

В известной опоре отсутствует упругий элемент, что ограничивает ее применение в турбомашиностроении в случае отстройки критических частот вращения роторов от рабочего диапазона частот вращения.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является снижение жесткости опоры без увеличения осевого габарита, количества деталей опоры, при снижении ее массы и осевого размера опоры, повышение прочности и надежности опоры, минимизация окружных перемещений части опоры в области подшипника от эксплуатационных нагрузок.

Указанный технический результат достигается тем, что опора ротора турбомашины, содержащая корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник, установленный на валу, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом, согласно настоящему изобретению, на участке или участках корпуса выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей, с образованием между ними балочек, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры, причем углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены противоположными по направлению относительно продольной оси опоры.

Выполнение не менее двух рядов прорезей на симметричном(ых) относительно продольной оси опоры участке(ах) корпуса с образованием между ними балочек позволяет снизить ее жесткость за счет придания корпусу свойств упругого элемента, без увеличения осевого габарита, количества деталей опоры, при одновременном снижении ее массы.

Выполнение балочек наклонными относительно продольной оси опоры с углами наклона каждого из соседних рядов балочек противоположными по направлению относительно продольной оси опоры позволяет дополнительно снизить массу и осевой размер опоры. Выполнение прорезей наклонными относительно продольной оси опоры позволяет получить меньшую жесткость на меньшем осевом размере, при этом повышается ее прочность, нежели в случае выполнения прорезей традиционным образом на упругом элементе, параллельно продольной оси, за счет частичного перераспределения изгибных напряжений балочек от эксплуатационных нагрузок в напряжения растяжения-сжатия.

Выполнение не менее двух рядов балочек описанным выше образом позволяет минимизировать окружные перемещения части опоры в области подшипника от эксплуатационных нагрузок.

Предпочтительно углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнить равными по значению.

Выполнение углов наклона каждого из соседних рядов балочек равными по значению позволяет получить более равномерное распределение напряжений от эксплуатационных нагрузок по балочкам, что дополнительно повышает надежность заявленной опоры.

На чертеже представлена заявленная опора ротора турбомашины.

Опора ротора турбомашины содержит корпус 1, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник 2, установленный на валу 3, наружная обойма 4 которого жестко соединена с корпусом 1, при этом на симметричном участке или участках корпуса 1 выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей 5, с образованием между ними (рядами радиальных прорезей) балочек 6.

Балочки 6 выполнены наклонными относительно продольной оси опоры, а углы наклона каждого из соседних рядов балочек 6 выполнены равными по значению и противоположными по направлению относительно продольной оси опоры.

Во время работы турбомашины при колебаниях вала 3 балочки 6, образованные прорезями 5 на корпусе 1, выполняют функцию упругого элемента за счет своих геометрических параметров. Это является необходимым для получения требуемой жесткости опоры, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вала 3.

1. Опора ротора турбомашины, содержащая корпус, по меньшей мере один участок которого выполнен симметричным относительно оси опоры, подшипник, установленный на валу, наружная обойма которого жестко соединена с корпусом, отличающаяся тем, что на участке или участках корпуса выполнены как минимум два ряда радиальных прорезей, с образованием между ними балочек, выполненных наклонными относительно продольной оси опоры, причем углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены противоположными по направлению относительно продольной оси опоры.

2. Опора ротора турбомашины по п. 1, отличающаяся тем, что углы наклона каждого из соседних рядов балочек выполнены равными по значению.



 

Похожие патенты:

Узел газотурбинного двигателя, включающего наружную конструкцию, охватывающую его подвижные части, и кожух, содержащий подшипник, состоит из опорной детали подшипника и из поддерживающей детали.

Расширительная турбина содержит: корпус, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие для рабочей текучей среды; по меньшей мере один статор (3), установленный внутри корпуса; по меньшей мере один ротор (2), установленный внутри корпуса и выполненный с возможностью вращения вокруг соответствующей оси вращения (X-X); патрубок (4), заключенный в корпус; механический блок (5), установленный внутри патрубка (4).

Изобретение относится к гидродинамическим подшипникам, в частности, для тяжелых роторов в силовых установках. Гидродинамический сегментный подшипник содержит несколько подушек (131), распределенных по окружности вокруг ротора большой паровой турбины.

Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно - к турбокомпрессорам, используемым в системах наддува автомобильных, тепловозных, судовых и других видов двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к энергетике. Центрирующее и направляющее по вращательному движению устройство для вала газотурбинного двигателя, содержащее роликовый подшипник и шариковый подшипник, установленные вокруг упомянутого вала и удерживаемые соответственно при помощи первой и второй гибких кольцевых опор, и амортизатор со сжатием масляной пленки, содержащий жесткую кольцевую опору, располагающуюся вокруг роликового подшипника, причем опоры шарикового подшипника, амортизатора и роликового подшипника сформированы в виде пакета, располагающегося в поперечном направлении, и проходят одна вокруг другой.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора содержит установленный на валу подшипник, статорный элемент, обечайку, по меньшей мере, две спицы и кольцевой элемент с фланцем.

Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В упругодемпферной опоре (1) турбины корпус (2) содержит радиальное ребро (7) с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость (10) фланцами (8) и (9) и стенку (11) с пристыкованными к ней трубами (18) подвода воздуха.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник, установленный на валу, статорный элемент. Статорный элемент содержит обечайку и закрепленную на наружном кольце подшипника обечайку.

Вентилятор (1) газотурбинного двигателя включает в себя радиально-упорный подшипник (9), внутреннее кольцо (14) которого закреплено гайкой (10) с радиальными выступами (22) под ключ на резьбовом хвостовике (13) и жиклер (26) подачи масла на смазку.

Турбокомпрессор (10, 10′), приводимый в действие отработавшими газами, для двигателя внутреннего сгорания содержит датчик (32) частоты вращения и элемент (30, 30′, 40, 40′, 40″) в виде втулки для осевой фиксации по меньшей мере одного подшипника (24, 26) вала (22) турбокомпрессора.

Группа изобретений относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в конструкциях опор газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения с керамическим подшипником. Опора роторной машины содержит керамический подшипник качения (1), наружное кольцо (2) которого установлено в металлическом корпусе (3), а внутреннее кольцо (4) на металлическом роторе (5). По первому варианту исполнения, наружная посадочная поверхность (6) кольца (2) и ответная посадочная поверхность (7) корпуса (3) выполнены коническими. Со стороны торца кольцо (2) дополнительно снабжено кольцевым элементом (8) с торцевым фланцем (9), выполненными с кольцом (2) за одно целое, а корпус (3) со стороны торца дополнительно снабжен кольцевым элементом (10) с торцевым фланцем (11), выполненными с корпусом (3) за одно целое, причем фланцы (9, 11) механически соединены друг с другом. По второму варианту исполнения, внутренняя посадочная поверхность (14) кольца (4) и ответная посадочная поверхность (15) ротора (5) выполнены коническими. Со стороны торца кольцо (4) дополнительно снабжено кольцевым элементом (16) с торцевым фланцем (17), выполненными с кольцом (4) за одно целое, а ротор (5) со стороны торца дополнительно снабжен кольцевым элементом (18) с торцевым фланцем (19), выполненными с ротором (5) за одно целое, причем фланцы (17, 19) механически соединены друг с другом. Следует отметить, что возможно выполнение обоих вариантов в одном устройстве. Технический результат: обеспечение работоспособности керамического подшипника в опоре за счет сохранения посадок наружного и внутреннего колец подшипника в корпусе и на валу в широком температурном диапазоне в процессе работы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Двухроторный газотурбинный двигатель содержит роторы низкого и высокого давления, установленные с возможностью вращения в неподвижном картере. Ротор низкого давления содержит компрессор и турбину, соединенные валом низкого давления, поддерживаемым передним опорным подшипником, а также первым задним и дополнительным задним опорными подшипниками. Первый задний опорный подшипник и дополнительный задний опорный подшипник поддерживаются выпускным картером неподвижного картера. Ротор высокого давления установлен на переднем и заднем опорных подшипниках ротора высокого давления. Задний опорный подшипник ротора высокого давления является межвальным опорным подшипником, содержащим внутреннюю дорожку, неподвижно соединенную с ротором турбины высокого давления, и наружную дорожку, неподвижно соединенную с валом низкого давления. Изобретение позволяет уменьшить радиальные зазоры на концах лопаток роторов под нагрузкой, возникающей при маневрировании летательного аппарата. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Турбореактивный двигатель включает в себя вентилятор (2) с входным обтекателем (3) на рабочем колесе (4) и радиально-упорный подшипник (5) с лабиринтными уплотнениями масляной полости (7), а также компрессор низкого давления (8) и компрессор высокого давления (9). С передней стороны лабиринтных уплотнений последовательно расположены кольцевая полость охлаждающего воздуха повышенного давления и кольцевая полость обогревающего воздуха повышенного давления. Кольцевая полость охлаждающего воздуха на выходе через лабиринтные уплотнения соединена с масляной полостью, а на входе - через трубы, расположенные в каналах опоры масляной полости, незамкнутый коллектор и трубу в масляной полости - с периферийной полостью (17) проточной части (18) компрессора низкого давления (8) на его выходе (19). Кольцевая полость обогревающего воздуха соединена на выходе с воздушными полостями (23) входного обтекателя (3), а на входе - через разрыв незамкнутого коллектора и трубу (25) в масляной полости радиально-упорного подшипника вентилятора - с проточной частью (26) на выходе (27) компрессора высокого давления (9). Достигается повышение надежности двигателя за счет противообледенительного обогрева обтекателя вентилятора и повышения эффективности лабиринтного уплотнения масляной полости радиально-упорного подшипника вентилятора. 3 ил.

Газотурбинный двигатель содержит ротор, радиально наружную и внутреннюю статорные части, между которыми проходит воздушный канал компрессора, кольцевой зазор между ротором и радиально внутренней статорной частью, а также выпускной трубопровод. Ротор включает роторную часть подшипника, работающего на текучей среде, а радиально внутренняя статорная часть содержит его статорную часть. Кольцевой зазор образует кольцевой воздушный канал, сообщающийся с воздушным каналом компрессора. В направлении потока воздуха в кольцевом воздушном канале площадь последнего уменьшается в первой части и затем увеличивается во второй части. Впуск выпускного трубопровода для ввода воздуха, прошедшего через вторую часть кольцевого воздушного канала, расположен аксиально между второй частью кольцевого воздушного канала и подшипником, работающим на текучей среде. При эксплуатации указанного выше газотурбинного двигателя вращают ротор относительно радиально наружной и внутренней статорных частей. Пропускают сжатый воздух через воздушный канал компрессора в кольцевой воздушный канал, образованный частью кольцевого зазора между ротором и радиально внутренней статорной частью. Группа изобретений позволяет исключить попадание жидкости из подшипниковой камеры в воздушный канал компрессора. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Крепежная конструкция для прикрепления направляющей лопасти к раме или кожуху вентилятора двигателя воздушного судна. Направляющая лопасть образована из композитного материала. Направляющая лопасть предназначена для выпрямления потока воздуха. Кожух вентилятора размещен снаружи рамы вентилятора. Крепежная конструкция содержит: поверхность сопряжения, первый установочный участок, поддерживающий элемент, поддерживающую поверхность сопряжения и второй установочный участок. Поверхность сопряжения образована на концевом участке направляющей лопасти. Первый установочный участок образован в поверхности сопряжения направляющей лопасти. Поддерживающий элемент выполнен из металла в качестве его составляющего материала, при этом поддерживающий элемент соединен в виде одного целого с рамой вентилятора или с кожухом вентилятора. Поддерживающая поверхность сопряжения подлежит сопряжению с поверхностью сопряжения направляющей лопасти и образована в поддерживающем элементе. Второй установочный участок выполнен с возможностью клинообразного сцепления с первым установочным участком направляющей лопасти и образован в поддерживающей поверхности сопряжения поддерживающего элемента. Повышается жесткость и прочность сопряжения между направляющей лопастью и рамой или кожухом вентилятора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является упрощение монтажа/демонтажа внутреннего керамического кольца подшипника на ротор/с ротора с сохранением необходимой посадки внутреннего керамического кольца на стальной вал, а также повышение надежности опоры в целом. Указанный технический результат достигается тем, что опора ротора турбомашины, содержащая керамический подшипник и втулку, снабжена упорными грузами, при этом внутреннее кольцо керамического подшипника установлено на втулке, причем с одной стороны внутреннего кольца керамического подшипника на втулке выполнен радиальный кольцевой бурт, контактирующий с ним по торцам, а с другой стороны на втулке установлены по окружности упомянутые упорные грузы, кроме того, на поверхности втулки выполнены продольные прорези, с образованием между ними балочек, причем каждая из продольных прорезей проходит от радиального кольцевого бурта, далее по посадочной поверхности втулки, далее между близлежащими упорными грузами до конца втулки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Конструкция для авиационного турбореактивного двигателя содержит подшипник качения, опору подшипника, вкладыш между наружным кольцом подшипника и опорой, а также средства соединения наружного кольца с опорой и средства, обеспечивающие осевое удержание наружного кольца. Средства соединения наружного кольца с опорой содержат крепежный фланец, установленный на опоре, и гибкие соединительные средства, закрепленные на наружном кольце и на крепежном фланце. Средства, обеспечивающие осевое удержание наружного кольца, содержат первые и вторые упорные средства. Первые упорные средства соединены с вкладышем и выполнены с возможностью его осевого удержания относительно опоры в случае разрыва гибких соединительных средств. Вторые упорные средства соединены с вкладышем и выполненные с возможностью осевого удержания наружного кольца относительно вкладыша в случае разрыва гибких соединительных средств. Вторые упорные средства выполнены в виде штифтов, отстоящих в окружном направлении друг от друга и заходящих, каждый, в гнездовое отверстие, выполненное во вкладыше. Штифты содержат радиально внутренний конец, находящийся в кольцевом пазу, выполненным на наружном кольце подшипника и содержащем множество сквозных радиальных проходных отверстий, выходящих в дно кольцевого паза. Каждый из штифтов расположен радиально напротив сплошной части дна кольцевого паза. При монтаже указанной конструкции наружное кольцо вставляют во вкладыш таким образом, чтобы совместить в радиальном направлении каждое из проходных отверстий, выполненных в кольце, с гнездовым отверстием для штифта, выполненным во вкладыше. Штифты вставляют в гнездовые отверстия через проходные отверстия таким образом, чтобы радиально внутренний конец каждого штифта зашел в кольцевой паз наружного кольца. Наружное кольцо поворачивают таким образом, чтобы каждый штифт оказался в радиальном направлении напротив сплошной части дна упомянутого кольцевого паза, и устанавливают крепежный фланец на опору подшипника. Другое изобретение группы относится к авиационному турбореактивному двигателю, содержащему указанную выше конструкцию. Группа изобретений позволяет снизить габариты и массу подшипниковой опоры турбореактивного двигателя. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора ротора турбомашины содержит корпус, подшипник, наружное кольцо которого выполнено с фланцем, и упругие элементы. Каждый упругий элемент выполнен в виде балки цилиндрического сечения с резьбой на концах и установлен одним концом в корпусе, а другим концом во фланце наружного кольца подшипника. Корпус снабжен обечайкой, имеющей фланец со сквозными отверстиями, в которые установлены с зазором упругие элементы, с возможностью выборки зазоров между упругими элементами и фланцем обечайки. Изобретение позволяет повысить надежность упругой опоры за счет снижения вероятности разрушения упругих элементов в случае частичной передачи крутящего момента с подшипника на корпус и превышении допустимой радиальной нагрузки. 1 ил.

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный подшипник, кольцевой элемент и V-образные элементы. Внутреннее кольцо радиально-упорного подшипника установлено на валу ротора низкого давления, а его наружное кольцо установлено в узле конической передачи на внутренней поверхности конической шестерни, контактирующей с рессорой посредством шлицевого соединения. Рессора контактирует с цапфой ротора высокого давления посредством шлицевого соединения и содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении от радиально-упорного подшипника. Кольцевой элемент установлен на внутренней поверхности конической шестерни, зафиксирован в ней от проворота посредством шлицевого соединения и контактирует по торцу с наружным кольцом. V-образные элементы расположены по окружности между радиально-упорным подшипником и рессорой. Каждый из V-образных элементов образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения. В месте соединения качалок установлен груз, а свободные концы качалок соединены с наружным кольцом и рессорой соответственно посредством шарнирных соединений. Рессора содержит средство фиксации, ограничивающее ее осевое смещение в направлении к радиально-упорному подшипнику. Изобретение позволяет упростить доводку газотурбинного двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на цапфе ротора компрессора, упругий элемент, установленный в промежуточном корпусе и соединенный с корпусом подшипника посредством фланцевого соединения, а также уплотнения. Уплотнения жестко соединены с корпусом подшипника. Фланцевое соединение выполнено разборным, а упругий элемент и корпус подшипника выполнены с возможностью снятия промежуточного корпуса с упругим элементом путем разборки упомянутого фланцевого соединения. Упругий элемент закреплен в промежуточном корпусе также посредством фланцевого соединения, которое также выполнено разборным, с возможностью снятия упругого элемента путем разборки двух упомянутых фланцевых соединений. Изобретение позволяет повысить модульность двигателя и упростить замену упругого элемента. 1 ил.
Наверх