Опора ротора турбомашины



Опора ротора турбомашины
Опора ротора турбомашины

 


Владельцы патента RU 2555599:

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

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.

 

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

Известна опора ротора турбомашины, содержащая керамический подшипник, внутреннее кольцо которого зажато между двумя втулками, жестко установленными на валу. Между внутренней монтажной поверхностью внутреннего кольца подшипника и валом образован зазор. Торцевые поверхности внутреннего кольца контактируют с торцевыми поверхностями двух распорок, установленных на вал. Каждая распорка включает в себя кольцевой элемент, внутренняя поверхность которых с натягом в области упругих деформаций установлена на наружной поверхности внутреннего кольца подшипника. Для исключения образований трещин при значительных упругих деформациях предусмотрены канавки. Распорки могут быть выполнены из пружинистой стали (см. патент US 5197808, фиг. 2, опубл. 30.03.1993).

Известная опора ротора турбомашины выбрана в качестве прототипа.

В известной опоре при повышении температуры, вследствие разницы коэффициентов линейного расширения КТР материалов происходит снижение монтажного натяга между втулками и внутренним кольцом, что обеспечивает сохранение центровки подшипника, однако,при значительных температурных деформациях пружинистых свойств материала втулок может оказаться недостаточным и может образоваться зазор, что приведет к нарушению центровки подшипника на рабочих режимах. Возможно увеличить предварительный натяг, но это может привести к растрескиванию втулок, либо не хватит пружинистых свойств материала. Также недостатком является ограничение осевого перемещения гладкого внутреннего кольца относительно наружного кольца, наложенное наличием втулок. Наличие большого натяга распорок и внутреннего кольца затрудняет разборку подшипника с целью осмотра дорожек и тел качения при дефектации.

Задачей заявленного изобретения является создание опоры ротора турбомашины, в которой устранены описанные выше недостатки.

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 в опоре ротора турбомашины, содержащей керамический подшипник и втулку, жестко закрепленную на валу, согласно настоящему изобретению, она 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.

Наличие на стальной втулке, установленной на роторе, продольных прорезей в районе внутреннего кольца подшипника, а на консолях полученных балок, установленных упорных грузов позволяет с ростом оборотов увеличивать центробежную силу прижатия по посадочным поверхностям. То есть на рабочих режимах при высоких температурах посадка сохраняется плотной, в то же время на нерабочих режимах может образовываться небольшой зазор в посадке кольца подшипника на втулку. Это упрощает монтаж/демонтаж подшипника и его дефектацию. Также прорези минимизируют увеличение посадочного диаметра втулки относительно диаметра кольца подшипника, снижая температурные деформации на внутреннее кольцо подшипника, повышая тем самым надежность работы опоры в целом.

В частном случае реализации заявленной опоры ротора турбомашины:

- на контактирующих торцах внутреннего кольца керамического подшипника и радиального кольцевого бурта выполнено соединение типа выступ-паз, что полностью исключит возможность проскальзывания внутреннего кольца относительно вала, что повышает надежность работы подшипника в целом,

- между упорными грузами и внутренним кольцом керамического подшипника установлена кольцевая прокладка с большим коэффициентом линейного расширения, контактирующая с ними по торцам, которая позволяет сохранять плотное прижатие внутреннего кольца подшипника по его торцам.

На фигуре 1 чертежа представлен продольный разрез заявленной опоры ротора турбомашины.

На фигуре 2 чертежа представлена заявленная опора без элементов керамического подшипника, вид сверху.

Опора ротора турбомашины, содержащая керамический подшипник 1 и втулку 2, жестко закрепленную на валу 3, дополнительно снабжена упорными грузами 4, при этом внутреннее кольцо 5 керамического подшипника 1 установлено на втулке 2, причем с одной стороны внутреннего кольца 5 керамического подшипника 1 на втулке 2 выполнен радиальный кольцевой бурт 6, контактирующий с ним по торцам, а с другой стороны на втулке 2 установлены по окружности упомянутые упорные грузы 4, кроме того, на поверхности втулки 2 выполнены продольные прорези 7, с образованием между ними балочек 8, причем каждая из продольных прорезей 7 проходит от радиального кольцевого бурта 6, далее по посадочной поверхности втулки 2, далее между близлежащими упорными грузами 4 до конца втулки 2.

На контактирующих торцах внутреннего кольца 5 керамического подшипника 1 и радиального кольцевого бурта 6 выполнено соединение типа выступ-паз (на чертежах не показано).

Между упорными грузами 4 и внутренним кольцом 5 керамического подшипника 1 установлена кольцевая прокладка 9, контактирующая с ними по торцам.

Опора собирается следующим образом. На втулку 2, установленную на роторе 3, устанавливается внутреннее кольцо 5 керамического подшипника 1 до упора в кольцевой бурт 6, при этом совмещается выступ/паз внутреннего кольца 5 керамического подшипника 1 и втулки 2. Далее устанавливается, например медная, прокладка 9 и полученный пакет деталей фиксируется в осевом положении упорными грузами 4.

В процессе работы с увеличением частоты вращения увеличивается сила прижатия балочек 8 к поверхности внутреннего кольца 5 керамического подшипника 1 за счет действия центробежных сил от упорных грузов 4. Тем самым сохраняется посадка керамического подшипника 1 на вал 3. Чрезмерное увеличение посадочного диаметра втулки 2 компенсируются прорезями 7, снижая температурные деформации на внутреннее кольцо подшипника, повышая тем самым надежность работы опоры.

1. Опора ротора турбомашины, содержащая керамический подшипник и втулку, жестко закрепленную на валу, отличающаяся тем, что она 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. Опора ротора турбомашины по п. 1, отличающаяся тем, что на контактирующих торцах внутреннего кольца керамического подшипника и радиального кольцевого бурта выполнено соединение типа выступ-паз.

3. Опора ротора турбомашины по п. 1, отличающаяся тем, что между упорными грузами и внутренним кольцом керамического подшипника установлена кольцевая прокладка, контактирующая с ними по торцам.



 

Похожие патенты:

Крепежная конструкция для прикрепления направляющей лопасти к раме или кожуху вентилятора двигателя воздушного судна. Направляющая лопасть образована из композитного материала.

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.

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).

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.

Группа изобретений относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в конструкциях опор газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения с керамическим подшипником.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник и закрепленную на его наружном кольце обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки. Между статорным элементом и обечайкой установлен кольцевой поршень, в котором со стороны, противоположной разрезной втулке, образована управляющая полость. Управляющая полость ограничена крышкой, жестко закрепленной на статорном элементе, и сообщена с маслоподводящим каналом, проходящим через крышку. Часть поверхности кольцевого поршня и ответная поверхность статорного элемента выполнены коническими относительно продольной оси опоры с образованием между ними демпфирующей полости. Между статорным элементом и обечайкой установлена пружина, контактирующая по торцам с кольцевым поршнем и обечайкой. Изобретение позволяет повысить надежность опоры ротора турбомашины за счет расширения диапазона рабочих частот вращения ротора и снижения динамических прогибов ротора и вибрационных нагрузок на опору. 1 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины, содержащая подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, корпус с крышкой, в котором установлены обойма и наружное кольцо подшипника, при этом между корпусом и обоймой установлена втулка, выполненная из двух колец и подпружиненная с одного торца в осевом направлении, а другим торцом контактирующая с крышкой, при этом контактирующие торцы близлежащих колец выполнены коническими относительно продольной оси вала. Изобретение позволяет упростить конструкцию опоры ротора турбомашины, а также снизить износ колец и тепловыделение в опоре, что приводит к повышению срока службы и надежности. 1 ил.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Ротор турбомашины содержит керамический подшипник, две установленные на валу втулки, распорное кольцо, установленное между втулками и контактирующее с ними по торцам, а также выполненный на валу бурт. Распорное кольцо выполнено из материала с коэффициентом теплового расширения, большим, чем у материала втулок, а бурт контактирует по торцу с одной из втулок. Втулки с распорным кольцом зафиксированы в осевом направлении посредством установленной на валу гайки, причем между гайкой или буртом и близлежащей втулкой установлена пружина. Внутреннее кольцо керамического подшипника установлено на втулках с зазором относительно распорного кольца. Контактирующие поверхности втулок и внутреннего кольца керамического подшипника выполнены коническими относительно продольной оси вала. Изобретение позволяет упростить монтаж и демонтаж внутреннего керамического кольца подшипника с сохранением необходимой посадки его на стальной вал, а также повысить надежность ротора турбомашины. 1 ил.

Турбомашина содержит компрессор, первый вал, второй вал, первую турбину и вторую турбину. На первом валу установлено, по меньшей мере, одно турбинное колесо, являющееся частью одного из элементов, выбранных из первой и второй турбин. На втором валу установлено, по меньшей мере, одно турбинное колесо, являющееся частью другого элемента, выбранного из первой и второй турбин. Первый и второй валы ориентированы, по существу, вертикально в нормальных ситуациях использования турбомашины. Первый вал удерживается посредством первого одиночного подшипника, а второй вал удерживается посредством второго одиночного подшипника. Изобретение направлено на повышение эффективности работы турбомашины, уменьшение ее веса и затрат на производство и обслуживание. 7 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, содержащую первое монтажное средство. 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 второе монтажное средство, сопрягаемое с первым монтажным средством для передачи крутящего момента от одного монтажного средства к другому. 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 первое и второе монтажные средства, выполненные соответственно на опоре центрального узла и на гибкой опоре. Группа изобретений позволяет упростить демонтаж узла зубчатой передачи газотурбинного двигателя. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора ротора турбомашины содержит установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом, в котором выполнены прорези с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус на внутреннюю и наружную части. Опора снабжена крышкой, жестко соединенной с наружной частью корпуса в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы, при этом на внутренней части корпуса выполнены ответные шлицы, причем упомянутые шлицы и ответные шлицы размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров. Изобретение позволяет повысить надежность опоры в процессе эксплуатации за счет снижения вероятности поломки элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента. 2 ил.
Наверх