Радиальная межвальная опора ротора турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к опорам между роторами высокого и низкого давлений. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение тепловыделения и потребных прокачек масла в подшипнике и в опоре в целом, а также упрощение конструкции за счет того наличия в подшипнике опоры одного сепаратора, что снижает его осевой габарит и, как следствие, повышение надежности подшипника и опоры в целом. Указанный технический результат достигается тем, что известная радиальная межвальная опора ротора турбомашины, содержащая двухрядный подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, сепаратор, согласно настоящему изобретению содержит два разрезных кольца, каждое из которых выполнено в поперечном разрезе в виде круга, при этом основания конусов меньшего диаметра упомянутых конических наружных рабочих поверхностей внутренних колец направлены в противолежащие стороны, при этом в упомянутом сепараторе установлены с радиальным смещением относительно друг друга два ряда шариков, а упомянутые разрезные кольца установлены со стороны компрессора и турбины соответственно относительно шариков, контактируя с последними, причем участки внутренней рабочей поверхности сепаратора, контактирующей с разрезными кольцами, выполнены коническими относительно продольной оси опоры, основания конусов меньшего диаметра которых направлены в противолежащие стороны. 3 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к опорам между роторами высокого и низкого давления.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана радиальная межвальная опора ротора турбомашины, содержащая двухрядный подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, сепаратор (№2596898).

В данной опоре дефект проскальзывания слабонагруженного радиального подшипника устраняется принудительной нагрузкой тел качения (конических роликов), позволяющей обеспечить постоянный контакт всех тел качения с кольцами подшипника независимо от вектора приложения радиальной нагрузки. Однако взаимодействие роликов с кольцами подшипника и со стенками гнезд сепаратора происходит по линейному контакту, приводящему к повышенному тепловыделению в подшипнике и требующему повышенных расходов масла. Также наличие двух сепараторов усложняет конструкцию подшипника и увеличивает его осевой габарит, при этом дополнительный контакт между сепараторами приводит к износу и тепловыделению. Это снижает надежность подшипника и надежность опоры в целом.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение тепловыделения и потребных прокачек масла в подшипнике и в опоре в целом, а также упрощение конструкции за счет того наличия в подшипнике опоры одного сепаратора, что снижает его осевой габарит и, как следствие, повышение надежности подшипника и опоры в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что известная радиальная межвальная опора ротора турбомашины, содержащая двухрядный подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, сепаратор, согласно настоящему изобретению содержит два разрезных кольца, каждое из которых выполнено в поперечном разрезе в виде круга, при этом основания конусов меньшего диаметра упомянутых конических наружных рабочих поверхностей внутренних колец направлены в противолежащие стороны, при этом в упомянутом сепараторе установлены с радиальным смещением относительно друг друга два ряда шариков, а упомянутые разрезные кольца установлены со стороны компрессора и турбины соответственно относительно шариков, контактируя с последними, причем участки внутренней рабочей поверхности сепаратора, контактирующей с разрезными кольцами, выполнены коническими относительно продольной оси опоры, основания конусов меньшего диаметра которых направлены в противолежащие стороны.

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить взаимодействие шариков подшипника с его наружным и внутренними кольцами, разрезными кольцами и гнездами сепаратора по точечному контакту, что в результате позволит снизить тепловыделение в подшипнике и потребные прокачки масла через подшипник. Это повышает надежность подшипника и опоры в целом.

Наличие одного сепаратора упрощает конструкцию и осевой габарит подшипника, т.к. наличие двух сепараторов с их непосредственным контактом способствует износу и дополнительному тепловыделению, а следовательно, повышается надежность подшипника и опоры в целом.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей.

На фиг. 1 изображен продольный разрез заявленной радиальной межвальной опоры ротора турбомашины.

На фиг. 2 показан вид А.

На фиг. 3 изображен фрагмент сепаратора, вид сверху.

Радиальная межвальная опора ротора турбомашины содержит двухрядный подшипник, включающий наружное кольцо 1, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи 2, два внутренних кольца 3 и 4, установленные на валу турбины 5, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, причем основания конусов меньшего диаметра упомянутых конических наружных рабочих поверхностей внутренних колец 3, 4 направлены в противолежащие стороны. Дистанционное кольцо 6, установленное между внутренними кольцами 3 и 4, а также сепаратор 7. Заявленная опора также содержит два разрезных кольца 8 и 9, каждое из которых выполнено в поперечном разрезе в виде круга. В сепараторе 7 установлены с радиальным смещением относительно друг друга два ряда шариков 10, т.е. шарики 10 из соседних рядов чередуются, причем шарики из соседних рядов частично перекрывают друг друга в окружном направлении (см. фиг. 3), что дополнительно сокращает осевой габарит подшипника. Упомянутые разрезные кольца 8 и 9 установлены со стороны компрессора (слева) и турбины (справа) соответственно относительно шариков 10, контактируя с последними, причем участки внутренней рабочей поверхности сепаратора 7, контактирующей с разрезными кольцами 8 и 9, выполнены коническими относительно продольной оси опоры, основания конусов меньшего диаметра которых направлены в противолежащие стороны.

При отсутствии вращения опоры радиальный зазор в двухрядном подшипнике выбран за счет незначительной сжимающей деформации разрезных колец 8 и 9, которые упираются в сепаратор 7, а также воздействуют в осевом направлении на шарики 10, которые стремятся сместиться друг к другу, но ограничены коническими поверхностями внутренних колец 3 и 4 двухрядного подшипника. При этом предварительное усилие деформации разрезных колец 8 и 9 для создания усилий в зонах контакта шариков 10 с наружным 1 и внутренними 3 и 4 кольцами двухрядного подшипника настраивается дистанционным кольцом 6.

Во время работы опоры усилие прижатия шариков 10 к наружному кольцу 1 и внутренним кольцами 3, 4 увеличивается посредством воздействия центробежных сил на разрезные кольца 8 и 9, которые в свою очередь стремятся расшириться и по конусным рабочим поверхностям сепаратора 7 стараются сместиться по направлению друг к другу. Поэтому происходит осевое воздействие на шарики 10, приводящее к увеличению усилий контакта между шариками 10 и кольцами 1, 3, 4 двухрядного подшипника на всех режимах работы опоры. Это необходимо для того, что с увеличением частоты вращения роторов растет и радиальная нагрузка на двухрядный подшипник.

Взаимодействие шариков 10 с наружным 1 и внутренними кольцами 3, 4, разрезными кольцами 8, 9 и гнездами сепаратора 7 осуществляется по точечному контакту, что снижает тепловыделение в подшипнике по сравнению с прототипом, а следовательно, снижается расход масла на охлаждение подшипника и заявленной опоры в целом.

Радиальная межвальная опора ротора турбомашины, содержащая двухрядный подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, сепаратор, отличающаяся тем, что содержит два разрезных кольца, каждое из которых выполнено в поперечном разрезе в виде круга, при этом основания конусов меньшего диаметра упомянутых конических наружных рабочих поверхностей внутренних колец направлены в противолежащие стороны, при этом в упомянутом сепараторе установлены с радиальным смещением относительно друг друга два ряда шариков, а упомянутые разрезные кольца установлены со стороны компрессора и турбины соответственно относительно шариков, контактируя с последними, причем участки внутренней рабочей поверхности сепаратора, контактирующей с разрезными кольцами, выполнены коническими относительно продольной оси опоры, основания конусов меньшего диаметра которых направлены в противолежащие стороны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к конструкции радиально-упорной опоры ротора компрессора. Радиально-упорная опора ротора газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный шарикоподшипник и дополнительный радиально-упорный шарикоподшипник, внутренние кольца которых установлены на валу.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к высокооборотным роторам турбомашин, и может быть использовано в области ракетостроения в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей.

Устройство приводного вала газотурбинного двигателя содержит приводной вал, круглый корпус, круглый обод, окружающий корпус, полую радиальную опору и опорный подшипник вала, установленный между первичным валом и манжетой.

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит цилиндрический канал холодного потока, на продольных концах которого расположены корпус, окружающий вентилятор турбореактивного двигателя, и опорное кольцо, соединенное с выпускным корпусом.

Изобретение относится к области техники турбовальных двигателей, более конкретно к опоре (14) для, по меньшей мере, одного подшипника для горячей части турбовального двигателя.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к системам разгрузки опор роторов компрессоров низкого давления газотурбинного двигателя, в том числе и в составе летательного аппарата.

Предлагаемое изобретение относится к турбиностроению и может быть использовано в конструкции газотурбинных установок, в частности в элементах опор и опорных подшипников.

Турбомашина, содержащая, по меньшей мере, один вал и, по меньшей мере, один подшипник, направляющий во вращении упомянутый вал вокруг оси турбомашины; подшипник, содержащий первое внутренне расположенное в радиальном направлении кольцо и второе внешне расположенное в радиальном направлении кольцо, между которыми размещены подвижные элементы; турбомашина, в которой первое кольцо установлено плавающим на упомянутом валу посредством демпфирующего тонкого жидкого слоя.

Упорный подшипник содержит электромагнитный статор (22) со статорной поверхностью (26) и роторный диск (28) с роторной поверхностью (36), обращенной к статорной поверхности (26). Роторный диск (28) содержит радиально внутреннюю часть, выполненную из первого материала и непосредственно и исключительно присоединенную к радиально внешней части, выполненной из второго материала. Первый материал является коррозионно-устойчивым металлом или металлическим сплавом, а второй материал является ферромагнитным металлом или металлическим сплавом. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с регулируемой жесткостью, применяемых в конструкции турбомашин и при стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Упругодемпферная опора с регулируемой жесткостью содержит установленный на валу подшипник, на наружном кольце которого закреплен корпус, соединенный со статорным элементом посредством разрезной втулки. Между разрезной втулкой и корпусом установлена подвижная втулка, выполненная с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры посредством привода и контактирующая с разрезной втулкой по ее цилиндрической поверхности в области прорезей. Подвижная втулка образует с корпусом демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями. Изобретение позволяет плавно изменять жесткость опоры без приложения дополнительной осевой силы через упругий элемент и дополнительного динамического воздействия на элементы конструкции, а также реализовать любую жесткость опоры внутри диапазона изменения. 2 ил.

Приводная конструкция для газотурбинного двигателя содержит: вал вентилятора; раму, поддерживающую вал вентилятора; зубчатую систему, приводящую во вращение вал вентилятора; гибкую несущую конструкцию, по меньшей мере частично поддерживающую зубчатую систему, и входной узел зубчатой системы. Изгибная жесткость (KFSBEND) гибкой несущей конструкции относительно продольной оси двигателя и изгибная жесткость (KICBEND) входного узла относительно указанной оси вращения составляют менее 20% изгибной жесткости (KframeBEND) рамы относительно указанной оси. Изгибная жесткость (KICBEND) входного узла относительно продольной оси двигателя составляет менее 5% изгибной жесткости (KGMBEND) зоны зубчатого зацепления между солнечной шестерней и планетарными шестернями зубчатой системы относительно указанной оси. Изгибная жесткость (KFSBEND) гибкой несущей конструкции относительно указанной оси составляет менее 8% изгибной жесткости (KGMBEND) указанной зоны зубчатого зацепления относительно указанной оси. Достигается предотвращение потерь эффективности и сокращения срока службы приводной конструкции и газотурбинного двигателя в целом. В результате возможно рассогласование подшипников скольжения в составе зубчатой передачи и находящихся в зацеплении зубьев. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Приводная конструкция для газотурбинного двигателя содержит: вал вентилятора; раму, поддерживающую вал вентилятора; зубчатую систему, приводящую во вращение вал вентилятора; гибкую несущую конструкцию, по меньшей мере частично поддерживающую зубчатую систему, и входной узел зубчатой системы. Поперечная жесткость (KFS) гибкой несущей конструкции и поперечная жесткость (KIC) входного узла составляют менее 20% поперечной жесткости (Kframe) рамы. Поперечная жесткость (KFS) гибкой несущей конструкции составляет менее 8% поперечной жесткости (KGM) зоны зубчатого зацепления между солнечной шестерней и планетарными шестернями зубчатой системы, а поперечная жесткость (KIC) входного узла составляет менее 5% поперечной жесткости (KGM) указанной зоны зубчатого зацепления. Достигается предотвращение потерь эффективности и сокращения срока службы приводной конструкции и газотурбинного двигателя в целом. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Двухвальный турбореактивный двигатель содержит передний вентилятор, модуль высокого давления с ротором высокого давления, модуль турбины низкого давления, промежуточный корпус, содержащий упорный подшипник ротора высокого давления. Ротор высокого давления удерживается в подшипнике посредством соединительной гайки. При демонтаже указанного двигателя после удаления модуля турбины низкого давления с соответствующим валом без снятия вентилятора сзади в центральное пространство, освобожденное модулем турбины низкого давления, по оси двигателя вводят устройство для нагрева и нагревают изнутри соединительную гайку. После нагрева соединительной гайки вводят задний отвинчивающий инструмент и прикладывают к нему отвинчивающий момент, при этом величина момента меньше величины, при которой усилия на зубья могли бы их разрушить. В случае неудачной попытки демонтажа сзади, осуществляют демонтаж вентилятора, чтобы освободить упомянутую соединительную гайку спереди, нагревают соединительную гайку и размещают передний отвинчивающий инструмент для приложения отвинчивающего момента к соединительной гайке. Другое изобретение группы относится к устройству для нагрева, предназначенному для осуществления указанного выше способа и содержащему каретку с установленным на ней трубчатым элементом. Трубчатый элемент выполнен с возможностью введения в упомянутое центральное пространство и оснащен с одной стороны средством для производства горячего газа в трубчатом элементе и боковым отверстием на расстоянии от упомянутой стороны. Группа изобретений позволяет упростить способ демонтажа двухвального турбореактивного двигателя. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к раздельному турбокомпрессору двигателя внутреннего сгорания с возвратно-поступательными поршнями. Раскрыт подшипниковый узел 40 турбокомпрессора для раздельного турбокомпрессора для двигателя 1, в котором ключевые вращающиеся части 15, 10r, 20r опираются с возможностью вращения на пару разнесенных в пространстве подшипников 16, 17, расположенных в отверстии трубчатого корпуса 30b подшипника, образующего часть подшипникового узла 30. Вращающиеся части 15, 10r, 20r подшипникового узла 40 турбокомпрессора отбалансированы как единый узел перед установкой подшипникового узла 40 турбокомпрессора на блок 2z цилиндров двигателя 1 посредством вставки в отверстие 2b, выполненное в блоке 2z цилиндров. Техническим результатом является облегчение монтажа раздельного турбокомпрессора на двигатель. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Газотурбинный двигатель включает внешний кожух, канал для отвода выхлопных газов, охлаждающий канал, панельную структуру и воздуховод. Канал для отвода выхлопных газов расположен внутри внешнего кожуха и содержит внешнюю и внутреннюю стенки канала, формирующие кольцевой проход и распложенные радиально внутрь от внешнего кожуха. Охлаждающий канал связан с наружной поверхностью внешнего кожуха и имеет вход канала и выход канала. Панельная структура расположена вокруг внешнего кожуха и радиально отстоит от его наружной поверхности с формированием охлаждающего канала между ними. Панельная структура содержит множество панельных секций с простирающимися в осевом направлении зазорами между смежными панельными секциями, расположенными по окружности на расстоянии друг от друга, причем зазоры обеспечивают прохождение окружающего воздуха в охлаждающий канал. Воздуховод включает входной конец, гидравлически сообщающийся с выходом канала, и выходной конец, гидравлически сообщающийся с областью пониженного давления относительно входного конца воздуховода. В области выходного конца воздуховода расположена выходная полость, в которой формируется пониженное давление для того, чтобы засасывать воздух из канала охлаждения в воздуховод. В другом варианте газотурбинный двигатель включает распорку, простирающуюся от внешнего кожуха до корпуса подшипника, и экранирующую структуру, окружающую распорку, чтобы защищать ее от отработанных газов. В еще одном варианте газотурбинного двигателя внешний кожух содержит выхлопной кожух, содержащий расположенные вверх и вниз по потоку фланцы, выступающие радиально наружу от наружной поверхности указанного внешнего кожуха. Панельная структура содержит расположенный вверх по потоку конец, закрепленный на расположенном вверх по потоку фланце, и расположенный вниз по потоку конец, закрепленный на расположенном вниз по потоку фланце. Группа изобретений позволяет повысить надежность газотурбинного двигателя за счет обеспечения охлаждения его внешнего кожуха. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к подшипнику качения, который пригоден, в частности, для использования в газовой турбине, например, в реактивном двигателе самолета и содержит упруго прикрепленное к части корпуса наружное кольцо. Подшипник качения содержит определенное количество тел (4) качения, расположенных между внутренним кольцом (2) и наружным кольцом (3), конструкцию (8) корпуса, к которой упруго прикреплено наружное кольцо (3), пружинный участок (21) и привинченный к конструкции (8) корпуса фланец (10). Наружное кольцо (3) выполнено в качестве цельного элемента и содержит участок (7) направляющей беговой дорожки, который образует направляющую (6) беговой дорожки для тел (4) качения. Пружинный участок (21) выполнен из множества упругих стержней (12), которые примыкают, с одной стороны, к отклоняющему участку (9), примыкающему на торцевой стороне к участку (7) направляющей беговой дорожки, и, с другой стороны, к фланцу (10), расположены радиально вне участка (7) направляющей беговой дорожки и при этом не выступают в осевом направлении за пределы, с одной стороны, отклоняющего участка (9) и, с другой стороны, участка (7) направляющей беговой дорожки. Конструкция (8) корпуса образует как один радиальный, так и один осевой упор относительно участка (7) направляющей беговой дорожки наружного кольца (3). Технический результат: уменьшение распространения колебаний на корпус и уменьшение места для занимания упругого подвешивания наружного кольца. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Система передачи мощности для турбомашины содержит передаточный вал, связанный с валом двигателя с помощью средств соединения и приводящий в действие оборудование или вспомогательные средства. Передаточный вал выполнен с возможностью работы в сверхкритическом режиме и содержит средства амортизации вибраций при его резонансной скорости. Средства амортизации установлены на радиально внешнем конце вала и размещены в съемном кожухе. При передаче мощности оборудованию или вспомогательным средствам вращают передаточный вал на сверхкритической скорости и амортизируют вибрации при его работе на его резонансной скорости средствами амортизации. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей указанную выше систему. Группа изобретений позволяет снизить габаритные размеры передаточного вала турбомашины и упростить его техническое обслуживание. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Система передачи мощности для турбомашины содержит передаточный вал, связанный с валом двигателя с помощью средств соединения и приводящий в действие оборудование или вспомогательные средства. Передаточный вал выполнен с возможностью работы в сверхкритическом режиме и содержит средства амортизации вибраций при его резонансной скорости. Средства амортизации установлены на радиально внешнем конце вала и размещены в съемном кожухе. При передаче мощности оборудованию или вспомогательным средствам вращают передаточный вал на сверхкритической скорости и амортизируют вибрации при его работе на его резонансной скорости средствами амортизации. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей указанную выше систему. Группа изобретений позволяет снизить габаритные размеры передаточного вала турбомашины и упростить его техническое обслуживание. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к опорам между роторами высокого и низкого давлений. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение тепловыделения и потребных прокачек масла в подшипнике и в опоре в целом, а также упрощение конструкции за счет того наличия в подшипнике опоры одного сепаратора, что снижает его осевой габарит и, как следствие, повышение надежности подшипника и опоры в целом. Указанный технический результат достигается тем, что известная радиальная межвальная опора ротора турбомашины, содержащая двухрядный подшипник, включающий наружное кольцо, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической относительно продольной оси опоры, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, сепаратор, согласно настоящему изобретению содержит два разрезных кольца, каждое из которых выполнено в поперечном разрезе в виде круга, при этом основания конусов меньшего диаметра упомянутых конических наружных рабочих поверхностей внутренних колец направлены в противолежащие стороны, при этом в упомянутом сепараторе установлены с радиальным смещением относительно друг друга два ряда шариков, а упомянутые разрезные кольца установлены со стороны компрессора и турбины соответственно относительно шариков, контактируя с последними, причем участки внутренней рабочей поверхности сепаратора, контактирующей с разрезными кольцами, выполнены коническими относительно продольной оси опоры, основания конусов меньшего диаметра которых направлены в противолежащие стороны. 3 ил.

Наверх